城市人居环境的生态设计方法探讨

城市化促进了国家和区域经济的发展,但同时因城市生态系统结构、功能方面的失谐造成目前城市人居环境质量的恶化,城市这正是研究这种以人类集活动为特征的城市居民及其栖息环境关系的科学。在综述国内外城市人居环境规划和设计方法的基础上,根据城市规划、建筑设计等方面的生态工程原理,提出城市人居环境生态设计方法,对人居环境生态设计所涉及的内容、系统分析、设计步骤等方面进行了论述。     

人居环境建设的景观生态学途径--以西安市为例

人居环境建设日益受到重视,但由于生态理念的缺乏,人居环境质量并未得到改善。景观生态学注重空间结构与生态过程的相互作用,对人居环境建设具指导意义。从景观生态学角度论述了人居环境建设中应注意的问题,同时以西安市为例论述了人居环境建设。     

局地气候分区视角下城市气候与人居环境研究进展

城市气候与人居环境交互影响。局地气候分区(Local Climate Zone, LCZ)推动了城市形态刻画与气候演变规律探索,为城市气候与人居环境研究提供了统一框架。学术界对其研究大多聚焦在城市热环境和气候风险方面,正在向多要素气候模拟和考虑社会经济因素方向发展。审查了主题、方法和主要结论,发现"局地气候分区"、"城市热岛"、"地表温度"、"管理"和"社区"出现频率最高。采用文献计量和专题分析方法,梳理并总结了2012-2023年6月LCZ城市气候与人居环境研究在LCZ制图、相互作用和适应性策略三方面的进展,并展望了未来的研究重点。结果表明,① 全球已在超过280座城市开展了LCZ研究,LCZ全球数据集的推广扩大了研究尺度且丰富了研究内容;② 大多研究分析了风热环境为主的气候要素在局地尺度上的时空特征,探讨产生异质性的原因及其对人居环境的作用机理,揭示了城市蓝绿空间对于优化冷却效果、防范和治理热源等缓解性策略的重要性。其中自2018年起LCZ热环境研究向多元化发展,研究区域开始出现大都市圈或城市群;③ LCZ能够辅助识别人居环境中高度暴露和脆弱的地区,近年来的研究趋向于在气候/生态风险评估中寻找适应性策略,且更加关注易感人群和低收入者。综述将有利于LCZ框架下城市气候与人居环境研究现状和发展趋势的宏观把握,为后续研究提供思路。     

大城市边缘区人居环境系统演变的生态-地理过程——以广州市为例

生态-地理过程(Eco-geographic process,EGP)是现代生态学、地理学与人居环境科学交叉与融合的重要研究方向。阐述了人居环境系统演变的内涵,并指出人居环境系统演变一般是从乡村人居环境,到边缘区人居环境,再到核心区人居环境,由此形成一个不可逆的演替序列。在此基础上,以广州市为例,综合运用生态学与地理学等分析方法,从边缘区与核心区、乡村人居环境系统及外部环境相互作用的角度,将人居环境系统演变的生态-地理过程划分为4类,即入侵(渗透、跳跃、蚕食、延伸)、竞争(分化和共生)、反应和调控,并构建了大城市边缘区人居环境系统演变的生态-地理过程概念模型。生态-地理过程研究对理解大城市边缘区演变机理与生态调控具有重要的理论价值与实践意义。     

基于景观生态学的城市人居环境代谢研究范式与研究框架建构

人居环境建设已经成为中国城市发展和当代生态学研究的新兴命题,基于物质代谢研究成果,系统剖析城市人居环境问题,提升城市化过程的生态文明水准成为推动新型城市化发展的重要路径选择。通过对人居环境视角和社会代谢视角的城市研究进行简要回顾,认为两种视角的有机整合可以弥补各自的理论和方法论缺陷,进而凝练出新的城市生态学研究思路。利用景观生态学理论和概念体系,建构了多层次、多维度的城市人居环境代谢研究范式和基本研究框架。这一范式可以从多尺度和多维度反映城市人居环境代谢的过程特征,厘清城市人为活动和各种资源环境问题的关联关系,整合多学科的知识和技术手段,解析城市人居环境的时空动态演化过程及其驱动机制,为城市人居环境研究学科的发展创造有利条件。通过建构基于景观生态学的城市人居环境物质能量代谢研究框架,还可以有效推进城市人居环境物质能量代谢中的格局-过程-尺度耦合问题,数据采集、储存与分析问题和效应调控与过程管理问题的研究,对于完善城市代谢研究方法,促进城市人居环境建设具有重要的参考和借鉴意义。     

生态绿地空间与城乡人居环境规划

从分析我国城市绿地系统规划工作中的现有理论问题出发,提出了新的“生态绿地空间”规划概念,论述了生态绿地空间在人居环境中的定位,我国城乡生态绿地空间的现状和危机,城镇密集地区生态绿地空间的保护和发展等问题。     

基于多源数据的福州市中心城区人居环境质量评价

城市内部居住环境的客观性评价有助于发现城市发展中暴露出的问题,有针对性地进行调整进而改善城市环境。以福州市中心城区为研究区,居住区为研究单元,利用气象监测数据、遥感影像数据、地图兴趣点数据、国土规划数据等多源数据,从环境健康舒适性、交通便捷性、城市安全性和生活方便性4方面构建城市人居环境监测体系,并使用优劣解距离法进行人居环境质量综合评价。结果表明: 福州市中心城区人居环境水平差异性较大,整体上呈现出中心区域高、边缘地区低的特点。城区中部人居环境指数较高,东部和南部区域较低,西部和北部区域人居环境高值与低值混杂分布。各指标层中,交通便捷性和生活方便性的高-高集聚以及低-低集聚特征与人居环境高低值聚类分布较为一致,便捷的交通以及完备的服务设施对人居环境评价的影响较大;环境健康舒适性呈现城市内部低、边缘高的特点,而城市安全性呈现内部高、边缘低的特点。     

国家公园生态系统健康测度模型构建及黄山实证研究

国家公园是中国生态文明建设的重要制度实践,其生态系统健康的科学评估是国家公园分区管理、空间管制、生态保护的基础。国家公园生态系统具有特殊性和复合性,区别于城市、流域、湿地等生态系统,亟需建立一套适合国家公园生态系统的生态系统健康测度模型。基于国家公园生态系统的特殊性和生态系统健康概念的多维性,探讨了现有模型存在的问题和不足,从生态系统与人类活动交互的视角,建立了"VSR"(生态活力Vigor、服务能力Service、抗干扰力Resilience)国家公园生态系统健康测度模型。此外,将"VSR"模型应用到黄山国家公园生态系统健康的测度中,可视化了黄山国家公园生态系统健康的时空过程和格局,通过随机森林回归模型和增强回归树模型验证了"VSR"模型的有效性和稳定性。"VSR"国家公园生态系统健康测度模型有效量化了国家公园生态系统健康的时空差异性和时空动态性,为国家公园空间管制、生态保护等目标实施提供了科学支撑。     

基于加权面积比重的乡村人居林总体质量评价方法

选取与乡村人居林关系最为密切的林木覆盖指数、林木结构指数、林网密度指数、林木健康指数和林木稳定指数指标,利用层次分析法确定权重系数,通过间接构建评价指标各要素占评价区域加权面积比重的方法,进行乡村人居林质量评价,结果表明,4个代表型村庄人居林建设质量差异较大,以南书村为最好,上浦村和扁山村其次,茜黄村最差,综合评价得分分别为75.7972分、52.7972分、41.5418分和9.7689分.这种评价方法科学有效、简单快速,实用性强,避免了传统评价方法基础数据获取困难和可操作性不强的缺陷,为乡村人居林质量评价提供依据.     

北京市域乡村人居林树冠覆盖及其区域差异分析

乡村人居林建设是落实新农村建设、实施乡村振兴战略和振兴农村生态文明的重要举措。以北京市为对象，基于北京市域2017年0.5m分辨率航空影像与2017年1：10万土地利用（LUCC）图等基础资源，在全市范围内随机选择260个行政村，从研究区域内乡村人居林树冠覆盖率、功能类型、斑块等级和景观格局特征四个层面展开区域差异特征分析。研究结果显示，北京市整体乡村人居林树冠覆盖率为18.32%，其中平原区和山区分别为18.40%和17.83%。在平原区范围内，乡村人居林树冠覆盖率呈近郊区（21.70%） > 远郊区（13.87%） > 延庆盆地区域（16.34%）；在山区内部，乡村人居林树冠覆盖率呈现低山区（24.45%） > 浅山区（16.55%） > 深山区（12.41%），太行山区（20.98%） > 燕山区（14.11%）。在乡村人居林功能类型分布中，片林为各分区最主要类型，在平原区和山区中分别占比55.75%和57.15%。在斑块等级结构方面，乡村人居林斑块总体呈现小而分散的特点，其中小斑块数目在区域中占比达93.03%，而各等级斑块在规模大小方面呈现"平分秋色"的特点。就景观格局指数特点而言，平原区内近郊区，山区内的深山区和燕山区乡村人居林斑块复杂程度、受人为干扰强度和多样性更高。综上特征，究其动因，农村居民点聚落规模、集聚形式和建设类型以及森林资源本底是影响乡村人居林建设条件的重要原因。     

基于分省数据的中国农村人居环境时空差异

改善农村人居环境对实施乡村振兴战略和全面建成小康社会具有重要意义,科学评估中国农村人居环境建设,能够为农村人居环境优化提供决策基础。本研究综合采用变异系数、基尼系数、泰尔指数、收敛和发散分析的方法,对2006—2015年中国30个省市区、三大经济带农村人居环境的区域差异进行时空分析。结果表明:中国农村人居环境整体质量有所提升,综合得分提高6.26%,空间分布上各省农村人居环境综合得分保持"东-中-西"阶梯式递减的空间格局;农村人居环境水平总体差异趋于缩小,变异系数、基尼系数、泰尔指数分别缩小5.32%、6.50%、10.59%;评价得分上农村居住条件的改善贡献较大,但也出现局部恶化的情况;影响农村人居环境综合得分的因素依次是基本公共服务、生态环境质量和经济社会因素。     

转型期城市生态学前沿研究进展

城市是一类以人类活动为中心听社会－经济－自然复合生态系统。城市人类活动对局地、区域和全球环境的胁迫效应,自然生态系统的响应机制,城市时、空、量、构、序的耦合规律、动力学机制和控制论方法是当前国际社会和学术界关注的热点。介绍了转型期城市人类生态影响研究的一些主要国际科学计划,如ＳＣＯＰＥ及ＩＨＤＰ等,综述了城市生态学研究三大前沿领域的国际研究动向和案例,即人居生态学、产业生态学和城镇生命支持系统生态     

城市景观格局视角下空气微生物研究进展

城市化进程将原有自然生态系统改造为以不透水面为主的人工景观,这种变化影响了空气微生物群落的生存环境及其时空异质性。空气微生物受城市化的影响程度与其生态功能的发挥关系密切,微生物群落特征的改变会在一定程度上影响当地生态环境质量并给人群健康带来潜在威胁。城市化进程和空气微生物群落动态分属两个时空尺度差异巨大的生态过程,二者的联合分析已成为目前生态安全与环境健康领域的研究热点。从空气微生物的来源及其组成特征、空气微生物群落的时空异质性及其影响因素以及空气微生物的生态环境效应三个方面系统梳理和总结了近年来探索城市化和空气微生物群落动态之间关系的研究,从宏观视角探讨了当前空气微生物研究的不足,并引入社会-经济-自然复合生态系统、景观格局与过程等相关理论和方法来分析城市化对空气微生物群落特征的影响,旨在明确城市景观格局作用下的空气微生物群落对人群健康的潜在威胁程度,为快速城市化过程中的人居环境的改善提供参考。     

流域生态系统服务簇变化及影响因素——以大清河流域为例

生态系统服务簇是多种生态系统服务的组合,是生态系统多功能性中的主导功能表征。识别生态系统服务簇的空间和功能变化及影响因素,可为基于主导功能实施分区管理策略、统筹土地多功能性,进而为整体提升区域生态系统服务提供参考。本研究以大清河流域为例,选取6种生态系统服务（水资源供给服务、粮食供给服务、水源涵养服务、水质净化服务、土壤保持服务、固碳服务）,在乡镇尺度上探讨了生态系统服务簇的变化特征,研究了影响其变化的主要因素。结果表明：（1）依据主导的生态系统服务类型,大清流域可以分为3个生态系统服务簇,生态调节服务簇（B1）,农产品供给服务簇（B2）和人居环境簇（B3）;（2）2000-2015年,生态调节服务簇的空间格局变幅最大,乡镇变化率为19.6%,而农产品供给服务簇和人居环境簇的空间稳定性较强,变化率小于5.0%;生态系统服务簇类型发生转化的区域主要位于服务簇交界处;（3）尽管服务簇在空间上有变化,但生态调节服务簇、农产品供给服务簇和人居环境簇的生态系统服务呈增长趋势,平均增幅高达8.62%;（4）自然本底条件和生态保护政策是驱动生态调节服务簇变化的主要因素,农产品供给和建设用地面积的变化分别是驱动农产品供给服务簇和人居环境簇时空变化的主要因素。该案例研究结果为管理土地多功能属性、整体提升国土空间功能提供了有效的途径。     

基于GIS的天山北坡城市群人居环境自然适宜性评价

以GIS为平台,使用5 km×5 km栅格单元为基本单位,选择土地覆被、地形起伏度、气候适宜度、水文条件以及土地沙化适宜度等自然因子结合社会经济数据,对天山北坡不同地区的人居环境适宜性进行探讨,揭示了天山北坡人居环境自然适宜性的空间分布格局,并进一步探讨其形成的原因。结果表明:天山北坡城市群的人居环境指数(HEI)介于10.72—80.19之间,地形起伏度、水文条件以及土地沙化适宜度为天山北坡城市群人居环境自然适宜性空间分布差异的主要限制因素,人居环境自然适宜性整体呈现“屋脊式”空间结构特征,具体表现为以乌鲁木齐市-奎屯市为中轴线逐渐向两侧递减的态势,并出现以石河子市、奎屯市为“双核心式”的空间差异特征。其中一般适宜区域分布面积最广,占天山北坡城市群总面积的39.79%;比较适宜区次之,占25.2%,分布着研究区43.87%的人口;然后是临界适宜区,占18%;不适宜区域占研究区总面积10.8%;高度适宜区最小,仅为研究区总面积的6.19%。     

海岛型城市人居环境质量评价——基于厦门市和平潭综合实验区的对比

21世纪是海洋世纪,海岛地位日益凸显,人居环境是海岛型城市发展质量的重要表征,然而目前学术界针对海岛城市人居环境质量评价的成果还较为鲜见。基于人居环境理论,构建了海岛型城市人居环境质量评价体系,选取厦门市和平潭综合实验区两个处于不同发展阶段的典型海岛型城市作为研究对象,综合评价了两个城市人居环境质量及动态变化。结果显示:(1)厦门和平潭人居环境质量均处于稳定提升状态,厦门人居环境宜居度更高,二者差距呈增大趋势;(2)城市人居环境系统与城市经济子系统二者存在相互协调、制衡的关系,不同发展阶段的协调度呈现一定的差异;(3)海岛城市人居环境质量受到自然、人类、社会、居住和支撑系统等5个子系统的综合影响,且各个子系统在不同发展阶段对人居环境的贡献率有所不同,发展初期的平潭人居环境自然子系统呈负向发展,人类子系统变化不大,社会、居住和支撑子系统得分贡献有所增加;而发展相对成熟的厦门人居环境自然子系统稳定性高,人类子系统虽呈上升趋势但变化幅度较小,社会子系统、居住子系统以及支撑子系统总体状况较好。研究可为厦门市和平潭综合实验区及国内同类海岛城市人居环境优化调控提供借鉴,同时丰富人居环境评估的实证案例与相关理论。     

时空信息熵在延河流域生态可持续性分析中的应用

视流域为一个有生命力的不可分割的有机整体,为表征其生态可持续性,从熵的视角出发,提出结合空间信息熵和时间信息熵的时空信息熵方法。其中空间信息熵用于表征生态系统格局在空间分布的有序程度,时间信息熵用于度量生态系统的动态演变是否有序,时空信息熵方法将格局和动态有机结合,定量分析流域生态系统的可持续性。以延河流域为研究区,基于土地利用数据和归一化植被指数数据,利用时空信息熵方法分析2000-2018年延河流域生态可持续性。结果表明:(1)延河流域生态系统格局朝着有序的方向变化,此间整体处于生长期或恢复期;(2)时间信息熵结果呈现空间异质性,耕地、中低覆盖度草地和其他林地的时间信息熵值较高,生态弹性能力更强;(3)研究区生态可持续性以"强"和"较强"为主(61%),广泛分布在其中部和北部地区,表明流域的生态弹性能力总体增强,生态可持续状况明显改善。对基于熵视角研究生态可持续问题的有益探索,为延河流域及黄土高原其他类似流域的生态保护和修复提供借鉴和参考。     

城市生态基础设施及其构建原则

城市生态基础设施是一个综合的概念,不仅包含了绿色植被、河网水系,也包括了大尺度地貌格局;不但突出强调了基于这些生态用地的网络体系构建,还着重强化了城市生态建设的作用和意义。城市生态基础设施可以维系城市生物多样性、土壤侵蚀及水文循环等自然生态过程的稳定,并可以通过缓解交通污染,调节空气质量,增进休闲文化和生态教育,促进社会经济发展,以及约束和导向城市扩张等方面改善和保障城市人居环境质量。城市生态基础设施的构建中应高度重视其整体性和系统性:(1)在城市总体规划中要注重生态规划先行,对重要生态区域进行重点保护和永久保留,并将其纳入城市整体生态网络体系,提高整体稳定性;(2)在社区尺度上,应重视公众在社区生态基础设施构建中的作用,引导公众参与社区生态基础设施规划的制定,鼓励公众及企事业单位参与社区生态基础设施的构建和保护,努力提高城市整体的人居环境质量。     

基于社会感知的城市功能区人居环境愉悦度时空分析

人居环境愉悦度是特定环境下人类感受的定量表征指标,对优化城市人居环境有重要的指导意义。当前研究多使用社交媒体数据分析城市的发展和变化,忽略了城市环境和地理场所带来的居民心理感受影响。收集基于位置服务的微博数据和城市功能区数据,采用地理空间分析和数据挖掘方法,评价了北京市中心城区不同功能区的工作日和节假日人居环境愉悦度(2021年10月1日至24日)。主要结论：(1)人居环境愉悦度的时间趋势存在逐小时和假期-周末-工作日的规律变化。国家法定节假日和周末愉悦度最高,工作日明显降低;(2)人居环境愉悦度的空间分布存在差异,愉悦度高值区和低值区在空间上的分布离散,在工作日的表现更显著;(3)不同功能区之间人居环境愉悦度的时间分布存在差异。高密度商业区和休闲商务区多数时刻具有较高的愉悦度,文旅区和经济开发区在周末人居环境愉悦度较高,工作日中央商务区和自然景观区拥有较低的人居环境愉悦度。研究结果表明社交媒体数据在城市人居环境愉悦度研究中具有很大应用潜力,长时间序列和大空间范围数据挖掘是未来城市研究的发展趋势,对城市景观规划设计和人居环境优化具有重要的指导意义。     

绩效视角下中国生态文明建设的时空交互特征及耦合关系

从绩效视角研究生态文明建设的时空动态特征和耦合关系有助于理解生态文明建设的空间差异机理,对实现生态文明建设提质增效具有重要意义。运用非参数Kernel密度估计、LISA时间路径、时空跃迁和重心耦合等方法,从业绩和效率视角探究了2005-2017年中国生态文明建设的时空动态格局及其耦合关系。研究发现：（1）生态文明建设业绩和效率的整体空间非均衡性差异明显,生态文明建设业绩呈"单峰"演变分布特征,而生态文明建设效率呈明显的"双峰"分布特征。（2）生态文明建设业绩和效率的时空格局动态变迁路径差异显著,生态文明建设业绩局部空间结构和空间依赖方向上稳定性较强,具有协同与竞争并存的特征;而生态文明建设效率的局部空间结构和空间依赖方向上的波动性较生态文明建设业绩强,形成竞争主导型格局。（3）生态文明建设业绩存在路径依赖和空间锁定特征,而生态文明建设效率的类型转移相对活跃,路径依赖和空间锁定特征较生态文明建设业绩弱。（4）生态文明建设业绩和效率的重心趋于集聚,空间耦合关系不断增强。高绩高效型主要分布在东部沿海地区,青海、内蒙古和宁夏为稳定低绩高效型,而其他中西部省域多属低绩低效型。