太湖流域湖西区城市化空间过程及其生态效应

我国快速推进的城市化进程正对周围生态系统造成现实或潜在的威胁.基于RS和GIS技术,从镇域尺度探讨1984～2004年太湖流域城市化空间过程及其生态效应.(1)城镇用地轴向扩展明显:沿路三级邻域带R1、R2、R3在1984～2004年期间新增城镇用地面积累积平均百分比分别为88.24%、90.23%、94.68%.(2)城镇用地扩展形态指数MFD与城镇公路连接数UR存在关系:UR=UR3时,扩展形态指数MFD>=1.5;UR＝UR1时,1.250高值区占全区面积的66.33%,形成两核两带:两核位于溧阳经济开发区和镇江谏壁镇-丹徒镇附近;两带分别是两核连线地带和溧阳城区-宜兴新街镇附件一带.     

苏州市非农用地扩张与土壤质量的空间相关性

基于1984、1995、2000及2003年4期TM遥感影像获取的苏州市非农用地扩张数据以及该市土壤质量综合评价图层,通过叠加分析得到了研究区非农用地扩张在土壤质量等级上的分布规律．结果表明：研究期间苏州市非农用地占用的都是高质量的土壤资源;其中以二等质量的土壤为主,占90％以上,其次为一等质量的土壤资源,而对三、四等低质量土壤的占用率不到1％．从土壤质量的角度而言,目前耕地“占补平衡”的观点值得商榷．     

贵州省城镇建设用地扩展的时空演变特征

选择贵州省的85个城镇为研究区,运用1973年1∶5万地形图,1986、1995、2000和2007年4期高分辨率遥感影像,选取城镇扩展动态度指数、城镇扩展贡献率指数和城镇扩展强度指数3个指标,构建城镇综合扩展程度指数模型,定量分析了1973—2007年4个时期贵州省城镇建设用地扩展的总体特征和时空分异特征。结果表明:从1973—2007年,贵州省城镇建设用地呈持续增长态势,城镇建设用地面积共增加17550.8915hm2,其中2000—2007年贵州省城镇建设用地扩展面积最大,动态度、贡献率和强度指数均最大;研究区建设用地扩展具有明显的空间分异特征,1973—1986年,城镇建设用地扩展主要集中在省会城市贵阳市,1986—1995年,地级城市所在城镇扩展面积和强度快速提高,1995—2000年,交通沿线城镇扩展速度加快,2000—2007年,贵州省城镇扩展强度和综合扩展程度不仅在贵阳市和地级城市较快,而且在区位和自然条件良好的县级城镇也迅速提高。     

南昌地区城市建成区景观结构特征对建设用地扩张的影响

利用南昌地区 1988～ 2 0 0 0年期间的 4景城市建设用地分布图和叠图代数计算方法 ,分两个比较时段 (1988～ 1991年及1998～ 2 0 0 0年 )研究了快速城市化地区建成区景观格局特征对建设用地扩张的影响 ;重点分析了边缘非城镇像元的邻域特征、非城镇像元与最近建成区像元的距离以及建成区斑块的规模对边缘及全区非城镇像元向建设用地转化比率的影响。结果表明 ,非城镇边缘像元的邻域水平与其向建设用地转化比率之间的相互关系可以用一阶直线方程加以表述 ;非城镇像元与最近建成区像元之间的距离对转化率的影响呈幂函数关系 ,建成区斑块规模的对数与周围非城镇像元向建设用地转化比率之间的关系可以用二项式方程进行拟合。尽管两个比较时段之间的城市化程度差异明显 ,但拟合方程的类型保持一致 ,表明建成区格局特征对新增建设用地的影响是一种机制性的联系。最后探讨了将上述相关关系引入城市化景观动态模拟研究中的可能性以及在具体变量赋值过程中应当注意的有关问题。     

丝绸之路经济带核心区新疆城镇建设用地扩展的时空演变特征及影响机理

将丝绸之路经济带核心区新疆城镇建设用地扩展作为一个时空变化系统进行分析,提取1980—2015年7个年份用地演变信息,结合10 km×10 km方格网构建,从总量趋势、分地州市级区域、分用地类型及特殊性全面认知扩展的时空演变特征,采用地理探测器模型,在县域尺度定量诊断城镇建设用地扩展的人文要素和自然要素的影响程度及各要素间的交互影响作用,进而识别其主控要素并探讨其作用机理,对比分析天山北坡城市群和喀什都市圈两个重点发展区域的分异性。研究结果表明:近35年以来,丝绸之路经济带核心区新疆城镇建设用地扩展约2.9倍,扩展强度波动增长且以分散小斑块为主,各地州市扩展规模和强度的时空差异性显著,次一级城镇建设用地类型扩展呈现动态变化特征,用地扩展受自然本底胁迫条件和经济社会发展过程多重影响有其特殊性;全域城镇建设用地在县域尺度以低水平扩展与各级人文要素和自然要素水平的耦合匹配关系为主;综合地理探测器因子分析模块和交互作用模块的探测结果,判定地形位指数、城镇化率、地形起伏度、二三产业比重为影响丝绸之路经济带核心区新疆县域城镇建设用地扩展的主控要素,并探寻各主控要素的作用机理;在重点发展区域天山北坡城市群和喀什都市圈的驱动要素有共性也有明显分异性。该研究为丝绸之路经济带核心区新疆城镇建设用地因地因城因类的差别化调控及区域可持续发展提供科学支撑和决策依据。     

基于生境质量的绿洲城镇空间扩展模拟研究——以黑河中游地区为例

绿洲是生态环境极为脆弱的区域。实现绿洲城镇化与生态安全的双赢,是干旱区面临的重大问题。传统城镇空间扩展模拟研究,只是单向考虑了城镇发展趋势,而较少兼顾区域生境质量的约束。利用1992、2000、2008、2015年四期Landsat TM、ETM+、OLI遥感影像数据,以黑河中游地区为例。从城镇空间扩展与生态环境协调发展的角度出发,通过InVEST模型与SLEUTH模型的结合,将生境质量的评估结果融入到城镇扩展模型中,对研究区2015—2030年城镇扩展的土地利用变化格局进行模拟。研究表明:①生境质量整体较低,质量阶序和退化程度分异明显。高、中等级生境质量区域主要分布在黑河干流沿线和绿洲核心区,分别占5.69%、32.77%,生境退化程度高;低等级生境质量区域主要分布在戈壁荒漠区和城镇建设区,占61.54%,生境退化程度低。②生境质量对城镇空间扩展的约束作用显著。相比较无生境质量约束,2030年城镇建设用地面积和占用生态用地面积分别减少了27.08%、63.61%,并且,城镇斑块间连接性较好、集聚程度高,以"填充式"扩展为主。③城镇空间扩展总体体现了生境质量的要求。2030年新增城镇建...     

基于城市扩展的呼和浩特市综合生态风险评价

城市化过程中建设用地的扩展势必会侵占耕地、草地等生态用地,破坏生态系统的结构和功能,因此明确城市扩展中的生态风险变化对城市用地规划和风险防控具有重要意义。本研究以呼和浩特市区为对象,基于城市扩展建立"因子—暴露—影响—响应"的生态风险综合评价体系,对研究区1990、2001、2010和2016年生态风险进行时空评价和风险分级。结果表明:呼和浩特市城市用地规模不断扩大,扩展速率和强度呈上升趋势;各辖区建设用地扩展强度大小及变化趋势有明显差异;时间上,呼和浩特市及其四辖区的综合生态风险值呈上升趋势;呼和浩特市风险等级由较低演变为中,风险值与建设用地扩展强度间有较强的关联性;空间上,综合生态风险等级以建成区为中心由内向外逐渐降低,风险值的空间变化受建设用地扩展强度影响显著;呼和浩特市面积占比最大的风险等级由较低演变为中;四辖区的各风险等级占比情况差异明显,风险值大小总体表现为玉泉区回民区赛罕区新城区,与建设用地扩展强度表现一致。     

基于遥感和GIS的天津建成区扩张特征及驱动力

城市地域时空扩张特征是表征城市化水平的重要测量指标.利用1987-2006年4期TM(或ETM)影像资料,获取了天津市市内六区和环城四区近20年的土地利用变化数据.结合社会经济统计数据,应用GIS空间分析方法和空间重心转移模型,分析了天津市建成区的扩张过程、扩张方向及其驱动力.结果表明:2006年天津市中心城区基本上被建设用地所占据,建设用地达到全区面积的82.0%,而环城四区建设用地也占到了24.9%;1987-2006年,天津市建成区扩张非常明显,近20年来建设用地面积增加了19.1%,2001-2006年是天津市建成区扩张最明显时期,建设用地的增加主要来自耕地和水域;1987-2006年天津建成区主要以市内六区为中心呈外向型方式扩张,但总体上空间重心转移方向为东南;经济增长是建成区扩张最重要的因素,主要源于GDP的快速增长和产业结构的调整;交通的发展对城市用地的扩展有明显的促进作用,对城市空间扩张有指向性作用;人口增加也加剧了建成区扩张,但主要通过经济的发展对建成区扩张起作用;宏观政策在很大程度上决定了天津市扩张的格局和规模.     

南昌市城镇空间扩展与景观生态风险的耦合关系

为探究城镇用地空间扩展对景观生态风险的影响,以南昌市为例,运用遥感、GIS及数理统计的方法,借助城镇扩展强度指数研究了南昌市2000—2017年城镇空间扩展的时空变化特征,构建了景观生态风险指数,以3 km×3 km的单元网格进行系统采样,探究城镇扩展下南昌市景观格局的动态变化和景观生态风险,最后基于地理加权回归(GWR)模型,定量分析2000—2017年南昌市城镇空间扩展与景观生态风险之间的耦合关系。结果表明:(1)2000—2017年,南昌市城镇用地增加了247.56 km~2,年均扩展速率达17.75 km~2,其中2000—2005年扩展最快,呈现出剧烈扩展的态势,扩展强度达到0.55。城镇扩展主要沿正北和西北方向扩展,分布在青山湖区、南昌县、新建区等,总体上呈快速扩展趋势;(2)南昌市景观格局以耕地为主,建设用地快速扩张,耕地、林地、草地面积持续减少,土地利用的景观格局指数反映此期间人类活动的干扰程度加剧,景观斑块数量增加,整体破碎度提高。借助地统计分析方法,计算得到南昌市景观生态风险由2000年的0.1354上升至2017年的0.1420,景观生态风险呈逐渐升高的趋势;(3)2000—2017年,城镇用地面积与景观生态风险、城镇空间扩展强度指数和景观生态险变化值之间,都呈现负相关影响,后者相关性在减弱。回归系数的空间分布上,由中部向外逐渐升高,低值位于城镇扩展较快的南昌市区,城镇的快速扩展使城镇用面积大幅增加,景观破碎度、损失度降低,景观生态风险随之降低;高值出现在进贤县、安义县等经济发展缓慢的地区,城镇用地扩展幅度小,扩展边界斑块破碎度大,分离度上升,景观生态风险增加。研究结果为促进城市建设与生态环境保护的相互协调,正确评价人类活动对城市生态系统的影响,以及南昌市的可持续发展和科学管理提供借鉴。     

苏南地区典型城镇建设用地扩展的时空分异

选择江苏省常熟市南部的辛庄镇为研究区,采用该区1980、1991、2001和2009年4期高分辨率遥感影像,利用GIS技术,结合现有的建设用地扩展指标构建了综合扩展程度指数模型,定量分析了研究区1980-2009年间3个时段建设用地扩展的总体特征和时空分异特征.结果表明:随着农村城镇化和工业化进程的加快,辛庄镇建设用地显著扩展,1980-2009年间共增加19.24 km2,其中,2001-2009年该区建设用地进入高速扩展期,扩展面积、扩展贡献率和扩展强度均最大.研究区建设用地扩展具有明显的空间分异特征:1980-1991年,新增建设用地主要集中于镇区所在村域,1991年后,辛庄镇建设重心逐渐向工业发达的村庄转移.研究期间,辛庄镇的新增建设用地主要源于水田和旱地,二者共占建设用地总增加面积的88.1%,其余土地类型对建设用地的转入贡献率相对较小.     

城市化对区域生态足迹供需的影响

基于1994-2003年吉林省生态足迹时间序列,建立了城市化水平与生态足迹、生态盈亏、生态足迹强度的关系模型.结果表明:吉林省生态足迹、生态盈亏、生态足迹强度与城市化率呈显著相关;生态足迹随城市化的发展由1994年的每人1.59 hm2增至2003年的每人2.23 hm2,主要受城市化率和第三产业比例的影响;建筑用地、草地和化石燃料用地生态足迹的变化较显著,建筑用地生态足迹变化的驱动因素以人均GDP和第三产业比例为主,草地和化石燃料用地生态足迹主要受居民消费水平的影响;源于居民消费水平的驱动作用,吉林省生态赤字渐趋恶化,从1994年的每人0.319 hm2增至2003年的每人0.923 hm2;草地和化石燃料用地生态盈亏的变化最显著;在经济结构和消费结构优化的驱动下,研究期间生态足迹强度从每万元4.14 hm2降至2.35 hm2,而且仍具有较大的降低空间.通过调整经济结构和消费结构,吉林省可以消除生态赤字、实现自然资源的供需平衡.     

城市化对苏州地区土壤多样性的影响

利用1984、1995、2000和2003年4期TM遥感资料,对苏州地区快速城市化背景下土壤多样性时空动态变化特征进行了定量分析和研究.结果表明,苏州地区粘壤质普通简育水耕人为土和粉砂粘壤质普通简育水耕人为土分布面积最广,近20年来面积比重分别减少了5.11%和3.14%,是苏州地区城市扩张用地的主要土壤类型;金阊区、平江区、沧浪区是苏州地区城市扩张的中心,3个时期中土壤多样性变化都很激烈,其中平江区的粘壤质普通简育滞水潜育土、太仓市的砂质石灰性斑纹湿润正常新成土90%以上的土壤表面已经变为城镇用地,濒临消失.城市化对土壤多样性的影响极显著,是苏州地区土壤多样性变化的一个首要驱动因子.     

基于区域城市化LUCC的人类生态过程定量研究——以上海市区典型城市化样带为例

借鉴流域研究的范例,根据上海市1987年、1995年和2003年3期Landsat5 TM遥感影像记录的土地利用／覆被数据和有关的社会经济统计数据,运用Rs和GIS技术在上海市中心西南城市边缘建立典型城市化样带。采用生态足迹法分析该样带内人类的生态供给与需求;提出一城市化区域人类生态过程的新研究方法,得出城市化过程中区域的人类生态质量指数与波动指数,并根据模型计算出的指数值,对样带区域总体及其中城乡区域在城市化中的人类生态状况进行了动态分析,以尝试对区域城市化中人类生态过程进行定量化研究。     

合肥市区城市森林景观格局分析

运用3S技术在分析合肥景观特点的基础上,研究了合肥市区17．6km^2范围内的城市森林景观特点及与其它景观单元间关系。结果表明,主要景观要素分为建筑与硬质铺装表面、城市森林斑块、一般绿地、道路、水面五大类景观背景为建筑及铺装表面,占总面积的73．13％;道路为典型的廊道景观,约占6．89％;研究区城市森林斑块共408块,计161．16hm^2,占总面积的9．8％,平均面积0．396hm^2、最大面积12hm^2,斑块形状复杂、近圆度小,其中48％的班块属于面积<500m^2的小班块,>1hm^2的城市森林班块只占8．6％;水面斑块147块,计149．93hm^2,占总面积的8．54％,平均面积1．02hm^2,最大面积16hm^2;一般绿地斑块255块,计39．74hm^2,占2．26％,最大面积3．86hm^2,平均面积0．1558hm^2．Shanlnon-Weiner景观多样性指数和均匀度均偏低,分别为0．9284和0．5768。另外,城市森林与一般绿地两类景观要素的总优势度达0．39,由于这两类景观斑块的尺度变化范围大,比较破碎,小尺度的斑块所占比例高,又主要集中在西区,分布不均匀,故对环境的影响作用受到限制,文中引用自然森林的内部生境概念,确定合肥城市森林斑块出现内部环境的l临界面积为9800m^2,研究区拥有城市森林的内部生境总面积为31．69hm^2,仅为城市森林面积的19．7％,不利于对物种提供更多的生境,提出应用内部生境的大小来划分城市森林斑块,建立城市森林小班块-中斑块-大斑块-特大斑块的尺度等级体系,据此提出,研究区各尺度的城市森林斑块面积比为2：2：2：3。同时提出合肥东北部应增加城市森林面积,尽可能建设1．5～3．0hm^2的片状城市森林。     

Urbanization-induced site condition changes of peri-urban cultivated land in the black soil region of northeast China

The site condition of cultivated land greatly influences the utilization and management of cultivated land resources and is an element that is disturbed tremendously by urbanization. Since the rejuvenation of the northeast old industrial base strategy in 2003, urbanization in northeast China has progressed rapidly. The excessive urban sprawl has profoundly changed land use structure in the peri-urban area of the black soil region, and the subsequent site condition changes will impede the full utilization of cultivated land resources. This study used the suburb of Changchun Kuancheng District as an empirical case, and employed a patch-scale site assessment system to analyze dynamic changes in cultivated land site conditions at a typical rural-urban interface of the black soil region from 2004 to 2014. Cultivated land loss and land use changes were prominent in the study area and the land conversion rate was shown to be accelerating. Most of the occupied cultivated land was converted to urban areas such as industrial land or urban settlements. However, a part of the occupied cultivated land was left unutilized, which indicates how the urban sprawl is jeopardizing benefits of both urban development and cultivated land protection. Besides direct occupation of cultivated land resources, urbanization has led to a loss of cultivated land with good site conditions and a deterioration of the site conditions of unconverted cultivated land in the peri-urban area. Urbanization has fragmented peri-urban cultivated land, increased farming distance and brought more frequent anthropogenic disturbances. On the other hand, it has also improved transportation conditions and the local ecological environment. As site condition is believed to be closely related to both cultivated land loss and cultivation abandonment, the deterioration will aggravate the loss of cultivated land resources in a disguised form.     

以材料“创造”土地？——中国城市化进程的一个重要特征

中国快速城市化进程的一个重要特征是以土地为载体,通过大量投入钢铁、水泥等建材大规模修建城市建筑和基础设施,创造出大量的城市生产和生活空间。利用1985—2010年中国省级行政单元城市建成区总面积、城市居住用地总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量等数据,识别城市扩张模式,揭示中国城市化进程中土地、建筑面积及其构筑材料三者间的关系。研究表明2000年是中国城市扩张的重要分界点,2000年之前中国各省份的城市建成区总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量均较小且省份间差异不大,2000年之后三者迅速增长且省份间差异逐渐扩大。在地区尺度上,三者均呈现东部地区最高、中部次之、西部最低的特点,地区内部差异则表现为东部地区最大、西部次之、中部最小的特征。大多数省份的城市住宅总面积及其构筑材料总量随着城市建成区的扩张而增长,表明城市在发展初期以扩大建成区和水平扩张为主。随着城市化水平的不断提高,城市内部空间重组和用地置换导致高层建筑逐步替代了原有的单层或低矮建筑,城市扩张的方向由依赖土地的水平扩张转向以大量使用建筑材料为基础的垂直扩张,使得许多省份的城市住宅总面积逐渐超过辖区内居住用地总面积。这种以建筑材料"创造"出更多"土地"的城市垂直扩张在满足人们对城市生产和生活空间需求的同时,有利于节约土地资源和保护生态空间,但需要以消耗更多的建筑材料并承担建筑材料在开采、制造、运输、使用和废弃过程中所造成的环境影响为代价。     

嘉峪关市城市化进程及景观格局动态变化

绿洲城市是中国干旱区人类活动最集中、人地关系最为敏感和复杂的代表性区域。本文以快速城市化绿洲城市——嘉峪关市为例,基于RS和GIS技术等从人口、经济、城市空间布局3个方面来分析嘉峪关市城市化水平,同时从斑块特征指数、景观多样性指数和景观空间构型指数等对绿洲城市景观格局进行定量分析。结果表明:1978—2009年间嘉峪关市城市化过程明显,城市人口比重从1978年的69.9%升至2009年的90.3%,城市建设用地年均扩张指数高达5.6%;嘉峪关市景观格局变化显著,景观多样性和异质性增强,耕地、林地和建设用地破碎度增加,草地和水域呈波动状态,未利用地破碎度减少;各斑块受干扰的程度增大,斑块几何形状更趋向规律性,基质成分减少;嘉峪关市城市化过程强烈影响着城市景观格局及其变化,人类活动对城市生态环境的影响作用逐渐增加。     

基于DMSP/OLS影像的我国主要城市群空间扩张特征分析

20世纪90年代以来,随着中国城市化步伐的加快,城市用地空间扩张极为明显。采用1992、1995、2000、2005、2009年5期的夜间灯光影像数据提取了京津冀、长江三角洲和珠江三角洲城市群的城市像元,并从空间扩张强度、扩张类型以及方向性空间扩张特征3个方面对三大城市群城市用地的空间扩张特征进行了分析,同时还从社会经济方面对城市群空间扩张的驱动因素进行了讨论。结果表明,三大城市群的空间扩张特征既存在共性也存在明显的差异,同时社会经济的快速发展对城市用地的扩张具有明显的驱动作用,为进一步推动中国城市化进程提供了数据支撑。     

北京城市绿地表层土壤碳氮分布特征

在北京中心城区及周边郊区(覆盖六环路范围),采集不同类型绿地表层(0—20cm)土壤样品490份,测定了土壤有机碳、无机碳、全碳和全氮含量,探讨了城市土壤碳氮分布特征。结果表明:城市不同类型绿地土壤中碳含量差异明显,行道树土壤的有机碳、无机碳和全碳含量均显著高于其他类型绿地,而其它类型土壤有机碳含量差异不显著;居住绿地、道路绿地、单位绿地和公园绿地土壤无机碳含量显著高于生产绿地、防护绿地;城市土壤有机碳、无机碳和全碳含量与距离城市中心距离呈显著的负相关关系;与郊区土壤相比,城区绿地土壤有机碳、无机碳含量有富集的趋势,且无机碳增加更加明显;与郊区农业土壤相比,城市绿地土壤中有机碳有明显地增加趋势,说明北京的城市化在一定程度上有利于土壤碳库的累积。不同类型绿地土壤全氮含量差异不显著,城郊之间全氮含量也无显著差异,土壤全氮质量分数和碳氮比有逐渐减小的趋势,城市化对土壤氮的影响需要进一步研究。