产业生态系统新型定量研究方法综述

产业生态系统研究已成为当今学术界、产业界的研究重点和热点,对于充分利用资源、减轻环境压力、改造升级传统产业都具有不可估量的科学指导意义。目前,国内外对产业生态系统的研究定性较多,包括概念,特点,建设原则和经营理念的描述,而定量较少。然而,产业生态系统在发展当中也出现了大量的实际问题,急需加强对其定量研究,从而发现、提高和改进产业生态系统的结构及效率,增强可持续性。从近些年生态学的先进理论成果入手探讨了定量研究产业生态系统的一些方法——能值、(火用)、生态足迹和生态信息的方法。对这些方法的理论基础、发展历程、实践应用和适用特点依次进行了详细的梳理和归纳,并基于3个基本原则(生态维度和经济维度的整合,系统长期的恢复力,系统的广度和强度性质)对各个方法进行了综合比较分析,旨在为产业生态系统研究提供方向和理论指导。     

南京东郊城市湿地水质多尺度空间分异

对南京市东郊的17个城市湿地进行水质监测和植物群落调查,从生态系统、集水区和景观功能区3个尺度揭示城市湿地水质的分异特征.结果表明:湿地类型和植物群落特征是生态系统尺度上影响湿地水质的主要因素;原生湿地的水质普遍优于改造湿地,而改造湿地的水质则普遍优于次生湿地;湿地植物的盖度越大,水质越好.土地利用类型是集水区尺度上影响湿地水质空间分异的主要因素,建设用地对流域湿地营养盐影响程度较大,而林地对溶解氧影响程度较大.人类活动是功能区尺度上影响湿地水质空间分异的主要因素,而其对不同水质指标的影响程度不同.     

基于MSIASM方法的沈阳城市代谢研究

本文采用社会代谢多尺度综合分析方法分析沈阳经济的演化过程。研究表明,1978～2003年,沈阳投入在第一、二产业的人类活动时间(HA值)所占比重有所下降;而第三产业的比重有增加趋势,但不明显;同时投入在家政部门的人类活动量(包括所有非经济活动)逐年下降;1978～1995年每个工作时间负担的非工作时间数量越来越小,1995～2003年每个工作时间负担的非工作时间数量越来越大,这与沈阳市的经济发展规律一致;沈阳社会/劳动生产率显著增加,社会经济生产率、社会劳动生产率、农业部门劳动生产率、生产部门劳动生产率,以及服务与管理部门的劳动生产率增长了20～30倍,说明沈阳的社会经济发展主要靠工业的拉动力。     

城市可持续发展评价方法及其应用

城市是现代化建设的主要载体,是国家实施科教兴国和可持续发展战略的主要基地。城市将各种社会的、经济的、环境的、文化的因素与冲突融为一体,形成一类社会-经济-自然复合生态系统。如何实现城市的可持续发展,是当今世界研究的重要课题之一。城市可持续发展的评价指标和方法是衡量城市生态规划、建设、管理成效的主要依据。以山东济宁市为例,建立了济宁市可持续发展的指标体系,包括经济发展、生态建设、环境保护和社会进步4类45项指标。采用全排列多边形综合图示法评价城市在各个不同时段的建设成效。研究结果表明,济宁市可持续发展综合指数2004年为0.24,处于Ⅳ级水平,可持续发展能力较差;2006年达到0.45,处于Ⅲ级水平,可持续发展能力一般;2010年达到0.62,进入Ⅱ级水平,可持续发展能力较好;2020年达到0.84,进入I级水平,可持续发展能力优良。评价指标全面,方法直观明了,反映了整体大于或者小于部分之和的系统整合原理,评价结果符合实际,可为城市可持续发展提供参考。     

基于生态足迹模型的城市可持续发展定量评估与预测

生态足迹理论对城市生态系统研究、生态城市建设具有重要的指导意义.以广州市为案例,计算并分析了2001～2005年间广州生态足迹动态变化过程,结果表明2005年人均生态需求为3.95527hm²·人^-1,远大于供给,其中人们对化石燃料土地的生态需求占主要部分(72.67%).五年间人均生态足迹逐渐上升,GDP生态足迹则基本呈逐年下降趋势.用STELLA软件对人均生态足迹需求的变化进行了相关预测.结果显示:2001～2025年广州市人均生态需求呈上升趋势,且上升速度较为迅速,其原因是化石燃料土地的生态足迹需求上升较快而造成的.由此可见,化石燃料生态足迹的人均需求是影响人均生态足迹需求上升的一个关键因素.     

城市生态网络分析研究进展

自生态网络分析方法提出40多年来,其理论发展和应用实践不断拓展,但直至21世纪才不断引入到城市生态系统研究中,用以分析城市内部多个主体和多种生态流构成的关联网络。目前,城市生态网络分析集中于生态网络分析方法与指标的拓展及多尺度的应用研究,而生态网络分析方法又形成了上升性分析和环境元分析两大分支,多尺度应用涵盖了城市镶嵌的区域背景尺度和城市内部产业部门之间的细节尺度。然而,当前研究仍存在着多尺度融合、多种生态网络分析方法集成不足等问题,这限制了城市生态网络分析方法在城市规划设计中的应用。未来城市生态网络分析研究集中于如下3点:(1)开展多尺度城市生态网络分析,包括城市群-城市-园区/社区等,构建多级嵌套生态网络模型;(2)集成上升性与环境元分析方法,提出由外在表征到内在过程的城市生态系统评价模式及模拟方法;(3)强调自然节点在城市生态网络中的重要作用,形成社会经济节点与自然节点并重的生态网络模型,并强调构建多精度的生态网络模型服务于不同的研究目的。     

基于多源新数据的城市绿地多尺度评价：针对中国主要城市的探索

城市绿地的科学评价为绿地规划及管理提供数据支撑,对建设可持续发展的健康城市有着重要的作用。本文提出在新数据环境下对城市绿地建立形态、品质、活力及服务水平等方面的评估指标体系,并且在“大模型”的理论基础上,对中国287个地级及以上城市中心城范围内的绿地进行多尺度的评估,同时选取遵义进行城市绿地品质和活力的案例研究。研究解决了城市绿地空间数据的提取、城市中心城范围的界定等关键问题,使城市绿地的评估更具客观性、统一性和可比性。结果表明：在绿地斑块尺度,中国城市绿地整体紧凑度较高,且多数绿地分布在市中心附近。在城市尺度,中国城市平均绿地服务水平为57.45%,其中副省级城市绿地服务水平普遍较高,地级市最低。本文分析得出中国区域城市绿地格局的不足与问题,以期为未来城市绿地的建设提供参考。     

实现城市可持续发展的系统转型

城市在为人类提供各种生态系统服务的同时,其发展中的各类问题限制着城市生态系统本身的可持续发展。首先概述了城市发展过程中面临的挑战,主要包括城市化过程中人与自然的关系问题及社会生态问题等;其次从可持续发展的内涵、社会-经济-自然复合生态系统和驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)的理论出发,分别从城市水供给和污水处置系统、消减城市废弃物排放、城市交通和区域规划、城市发展与粮食系统供求关系、城市清洁能源系统等5个方面对如何实现城市的转型进行了系统的论述。结合我国城市可持续发展的研究进展,指出城市的可持续发展问题不仅是城市自身的问题,也是城市与周边区域的协调发展问题。为此,文章提出必须基于五个"转向"来研究和建立城市化与区域生态的耦合和协调机制。     

生态城市与人地关系

生态城市作为当下探索人与自然协调共处、社会和谐进步、经济持续发展的实践,是实现可持续发展的重要举措。人地关系作为地理学研究的核心,是社会发展必须直面和探讨的重要问题。分别论述生态城市和人地关系相关研究的理念与框架、过程与机制、理论与方法的演变以及两者的区别。生态城市规划具备高度的综合性,在优化资源配置、调整空间布局、协调各项事业、改善城市功能等方面发挥重要作用,由单方面注重增长速度和规模转向重视城市增长容量、生态承载力、生活质量方面。人地关系研究旨在探索人地系统各要素间相互作用与系统行为及调控机制,其主旨问题随人地系统演变发生变异,准确分析人地关系面临着一系列理论、技术和数据方面的挑战。生态城市可以借助人地关系作为一个更加宏阔的系统框架,同时可为人地关系研究提供具体的工具和手段。复杂系统科学和综合集成方法是生态城市和人地关系的重点研究方向。生态城市与人地关系研究相互融合,能够更好地解决复杂问题,从而朝着共同目的—可持续发展迈进。     

韧性城市研究综述——基于城市复杂系统视角

在全球气候变化与持续城市化的背景下,增强城市韧性是提升城市应急管理能力,实现城市系统可持续发展的重要途径。明确城市韧性的内涵、核心要素及相互作用机理,开展城市系统韧性测度与城市系统模拟,对提升变化环境下城市系统恢复力与韧性水平,缓解变化环境对城市系统运行稳定性冲击压力具有重要意义。基于文献与资料分析,全面解析韧性城市核心概念与各国韧性城市建设、管理与研究实践。此外,研究从城市复杂系统视角探究变化环境对城市系统影响机制、测度方法与系统模拟路径。研究为韧性城市理论、方法与实证研究提供了参考,并为我国韧性城市建设实践提供决策依据与政策建议。     

城市可持续发展能力的能值评价新指标

能值理论、方法克服了传统能量与经济分析方法的诸多缺憾,为城市可持续发展的研究提供了全新的视角。但作为一种新兴的理论,其评价指标,尤其是针对城市可持续发展能力的综合评价指标尚不完善。从生态经济效益及环境影响的全面表达角度,剖析了国际现行可持续发展能值指标(ESI)的不足之处,并在此基础上拓展构建了新的可持续发展能值指标(EISD)。以珠江三角洲中山市1996～2000年的发展动态为例进行了案例研究。结果表明,新拓展的可持续发展能值指标．在系统效益评价中考虑了系统能值产出的实际经济效果,在环境影响评价中同时考虑了系统的消耗影响和排放影响,可以更全面明晰的评价城市系统的可持续发展能力、状态及其成因,为系统的优化指明方向。     

城市森林研究进展与发展战略

城市是一个以人类活动为中心的社会．经济．自然复合生态系统,城市森林是城市生态系统重要的组成部分,是城市生态系统健康和城市可持续发展的基础和保障,具有重要的生态服务功能。本文阐述了城市森林产生的背景、概念、范围和国内外的研究现状,以及当前城市森林研究的热点问题,最后提出了城市森林的发展战略。     

基于旅游生态足迹模型的西安市旅游可持续发展评估

基于生态足迹模型、结合旅游者的生态消费及结构特征,将旅游生态足迹引入区域旅游可持续发展评估,阐述了旅游生态足迹的概念,并构建了旅游交通、住宿、餐饮、购物、游览等旅游生态足迹计算子模型。以西安市作为实证研究对象,计算分析了2004年西安市游客的旅游生态足迹。研究结果表明:2004年西安市游客的人均旅游生态足迹为0.1194hm2,人均旅游生态承载力为0.0198hm2,人均旅游生态赤字达0.0996hm2,反映出西安市的旅游业处于"不可持续发展状态",因此必须采取有效措施,合理利用生态资源,才能保证旅游业持续发展。     

我国城市可持续发展能力评估指标的元数据分析与管理

在我国大力推动城市可持续发展,推进国家可持续发展实验区建设的同时,采用何种评估方法和数据开展城市可持续发展能力评估是需要重点解决的问题。近年来兴起的元数据理论与技术在解决评估数据质量控制方面被视为是一种行之有效的方法。针对我国现阶段使用的一些城市可持续发展能力评估指标体系的特点,通过深入剖析每一个指标数据的来源、获取手段、适用方法等特征,提出从软件工程学思路研发城市可持续发展能力评估元数据管理系统的具体方法,帮助可持续发展实验区高效获取和管理评估所需数据信息;以"十二五"科技支撑计划项目"城市可持续发展能力评估及信息管理关键技术研究与示范"中所建立的元数据规范,对其所包含的"数据发布日期"、"数据发布形式"、"空间范围"、"时间范围(起始时间、结束时间)"、"统计频率"、"数据安全限制分级"、"数据志说明"、"在线资源链接地址"和"数据统计单位信息(单位名称、联络人、联系电话、单位地址、邮件地址)"共14项为评估数据的关键元数据项,以此追踪对标的评估数据。并通过量化数据质量评分法针对数据质量在运用元数据追踪法前后的评价结果对比发现,被评估指标的数据质量在获得元数据支持时,其数据可靠性、可比性和可持续性方面的评价分值都获得了十分显著的改善。研究认为采用元数据理论在控制和保障城市可持续发展能力评估数据质量方面具有优势作用,开发有针对性的城市可持续发展能力评估元数据管理系统能够有效提高评估数据的综合评价结果。     

广州市生态可持续发展水平对比评价

基于城市自然-经济-社会复合生态系统原理,应用层次分析法、综合指数法,建立城市生态可持续发展水平测度指标体系,并将广州市与北京、上海、深圳市进行对比评价,最后得出各城市生态化水平、生态可持续发展水平及发展特点等结论。广州现状自然生态化水平、生态可持续发展水平低于深圳、略低于北京,高于上海,在国内大城市中属良好水平;经济生态指数低于深圳、略低于上海,高于北京,在国内大城市中也属良好水平;社会生态指数在四城市中最低。指标及其权重的选定考虑了各指标的层次性、代表性,也考虑到指标数据资料易统计、更客观和可比较等原则。     

Citizen science in schools: Engaging students in research on urban habitat for pollinators

Citizen science can play an important role in school science education. Citizen science is particularly relevant to addressing current societal environmental sustainability challenges, as it engages the students directly with environmental science and gives students an understanding of the scientific process. In addition, it allows students to observe local representations of global challenges. Here, we report a citizen science programme designed to engage school‐age children in real‐world scientific research. The programme used standardized methods deployed across multiple schools through scientist–school partnerships to engage students with an important conservation problem: habitat for pollinator insects in urban environments. Citizen science programmes such as the programme presented here can be used to enhance scientific literacy and skills. Provided key challenges to maintain data quality are met, this approach is a powerful way to contribute valuable citizen science data for understudied, but ecologically important study systems, particularly in urban environments across broad geographical areas.     

足迹家族视角下关中城市群实现可持续发展目标的公平性评价

西部城市群快速发展加剧了城市之间的竞争,自然资源消耗过快导致各市改善生态环境努力的差异加大,生态占用不公平对生态系统的影响给城市群实现联合国17个可持续发展目标（17 SDGs）带来了困难。在描述2007-2018年关中城市群人均生态足迹（ef）、人均碳足迹（cf）、人均水足迹（wf）和城市发展指数（CDI）时空演变特征的基础上,采用基尼系数评价了生态占用公平性对城市群实现17 SDGs的影响。结果显示,①关中城市群各市CDI年均增长率低于ef、cf、wf,城市发展滞后于资源消耗,不利于实现17 SDGs。②碳压力与碳承载的匹配度趋于优化,生态压力同生态承载、水资源压力同水承载的匹配度下降。③生态压力同CDI的空间均衡程度相对公平且稳定,碳压力、水资源压力同CDI的空间均衡程度下降,城市发展同承载力贡献差异性显著。建立监测城市群社会经济活动同生态占用公平程度的分析框架,揭示了生态占用公平在实现SDGs情境中有利于保护森林与耕地、提高城市群内城市改善生态环境的努力水平和平衡好各市在发展与保护之间的取舍的影响。为此,提出改善城市群生态环境治理框架、加强城市大气污染治理和城乡废物管理、建立跨域生态环境共保联治机制等建议。     

城市雨洪管理低影响开发技术研究与利用进展

低影响开发(LID)作为一种新兴雨水管理技术,在消减城市雨洪和滞留污染物等方面效果显著.本文系统介绍了LID技术体系,综述了国外关于3类典型LID设施(生物滞留池、绿色屋顶和透水路面)对暴雨径流和主要污染物的消减效果研究,以及LID技术在模型模拟、成本效益分析和管理体系等方面的研究成果和经验;并在此基础上分析了目前LID技术存在的问题和研究的不足;最后从LID技术的研究方向、合理设计和科学管理等方面提出建议.旨在通过国外研究的成果和经验为LID技术在国内的标准制定和广泛实践提供科学依据和建议.