城市生态韧性时空变化及情景模拟研究——以杭州市为例

从韧性的特征角度研究城市生态韧性水平的变化机制,探究城市防范化解生态风险能力的时空差异,以此明确城市分区生态治理的重要任务,是实现韧性城市生态风险防控的有利途径。从抵抗力、适应力和恢复力3个方面构建了城市生态韧性评估模型,并以杭州为例,评估了其1995—2015年城市生态韧性时空变化格局,再者利用空间自相关模型对2015年杭州生态韧性分区管理模式进行了探究。最后,基于FLUS模型模拟了2035年基准和创新创业导向的两种情景下的城市土地利用空间格局,并评估了不同城市发展情景下的生态韧性水平空间分布情况。基于以上研究得到以下结论:(1)1995—2005年,生态韧性低值区域向东北和东南方向扩张,而生态韧性高值水平区域明显减少。2005—2015年,杭州西北部和西部原本存在的中等韧性水平区域也转为低等水平。(2)2015年,城市东北区域呈现低韧性水平-高排污企业密度的集聚分布,说明该区域环境生态风险防范化解能力比较低,需要加大环境监测和生态治理的资金投入,严防重大环境污染事件的发生。(3)创新创业导向的"创新天堂"城市发展情景比基准情景下2035年杭州整体生态韧性水平更高,主要影响因素在于前...     

基于“风险-连通性-潜力”的南昌市生态韧性评估

随着城市建设的快速发展，建设用地持续扩张，生态用地不断缩减，城市生态系统出现了各种风险和退化现象，故对城市生态韧性进行评估尤为重要。本研究从城市化进程带来的景观地类变化视角出发，通过“风险-连通性-潜力”模型、空间自相关模型及核密度评估等方法对南昌市2005—2020年生态韧性水平进行评估，并探究其时空演化特征。结果表明：2005—2020年，研究区风险、连通性和潜力各子系统空间格局稳定，但差异显著，其中，生态风险呈中部高、东西两侧低的特征，连通性和生态潜力的空间分布则与生态风险相反，呈中部低、东西两端高的格局。南昌市生态韧性整体水平不高，以中、较低韧性水平为主体，低等级持续增长，高值水平区域逐渐减少。生态韧性的“高-高”集聚类型不断减小，“低-低”集聚类型逐步增加。核密度评估表明，南昌市整体韧性水平变化不大，空间差异明显。应根据南昌市不同区域的生态韧性水平特征，结合城市规划布局调整不同景观类型的数量与分布，改变不同景观类型空间分布的连通性和集聚性，实现区域整体生态韧性水平的优化提升。研究结果可为城市空间规划布局提供理论依据。     

黄河流域城市生态韧性时空演变及其影响因素

城市作为最复杂的社会生态系统,在经历经济快速积累、城镇化加快推进的同时,面临着资源短缺、环境污染、生物多样性锐减等生态环境挑战,增强城市生态韧性对城市可持续发展至关重要。从韧性的内涵角度评估城市生态韧性水平,探究城市防范内外生态风险能力的时空特征,剖析城市生态韧性差异的影响机制,对实施城市生态文明建设与风险防控具有指导意义。基于"演化韧性"视角从"抵抗-响应-转型"三个能力构建城市生态韧性指标体系,以黄河流域七大城市群59个地级市2011-2020年面板数据为例,运用熵权-逼近理想解排序法(熵权-TOPSIS法)、传统和空间马尔可夫链,在对黄河流域城市生态韧性进行定量测算的基础上,分析其时空特征。最后利用面板分位数回归深入探索黄河流域城市生态韧性影响因素的分段效应,提高对城市生态韧性影响机制的认识。结果表明:(1)2011-2020年,城市生态韧性均值在(0.092,0.125)范围内,呈现缓慢增长态势;离散程度呈倒"U"型变化特征趋势;空间上,城市生态韧性表现为"下游强、上中游弱",城市群内部以省会城市为核心向外围地级市递减,"中心-外围"的分布格局明显。(2)城市生态韧性主要在相邻等级之间进行递次转移,仍未实现跨等级转移,具有"路径依赖"和"自身锁定"特征;地理空间背景在城市生态韧性动态演变过程中发挥着重要作用,表现为"强强联合、低低临近"的集聚效应。(3)影响因素方面,经济发展水平、科技创新对城市生态韧性具有显著促进作用;产业结构对城市生态韧性表现为显著抑制作用,人口密度和环境规制对城市生态韧性不同分位点的影响作用存在显著的异质性。研究结果可为黄河流域全面推进生态保护与建设"韧性城市"提供一定的科学参考和理论依据。     

生态韧性视角下绿色空间时空演变及优化研究进展

在快速城镇化以及全球气候变化的背景下,城市面临着严重的生态环境挑战。如何提升生态系统韧性,增强城市抵抗内外干扰的能力对区域可持续发展至关重要,已引起学界及社会各界的高度重视。绿色空间是协调生态环境与城乡发展的重要抓手,也是落实生态韧性提升的重要载体,结构完整、功能完善的绿色空间能够有效提升城市应对环境风险的能力。因此,在梳理多学科背景下绿色空间研究视角与研究内容的基础上,阐述绿色空间时空演变、驱动机制、情景模拟等方面的研究进展。此外,基于对生态韧性理论发展历程以及国内外相关研究的梳理,总结不同尺度下以生态韧性提升为导向的绿色空间优化路径,探讨各尺度绿色空间生态韧性分析及优化与现行绿地系统规划、国土空间规划体系的衔接。最后,对比国内外研究进展,提出国内未来研究应更加关注多层级生态韧性评价体系构建、社会-生态系统的整体分析以及阈值视角下不同生态韧性绿色空间的分区治理,以期扩展绿色空间规划与建设的思路,助力自然和社会空间的协调配合与共同发展。     

基于生态系统服务的城市生态管理分区——以深圳市为例

生态系统服务是人类赖以生存和发展的基础,开展城市生态系统服务评估并对生态管理单元实行分区管控有助于人居环境的改善。针对高度城市化地区生态系统服务的功能特征,采用生态系统服务价值当量测算不同用地类型的生态系统服务价值。研究从生态功能和经济功能2个方面构建生态系统服务指标体系,对2017年深圳市666个社区单元的生态系统服务价值进行评估;运用空间自相关分析方法,依据局部空间自相关的集聚特征叠加产生的组合类型,划分不同社区生态管理单元,并提出生态分区管控策略。研究结果表明：①生态系统服务价值评估便于高度城市化地区城市生态系统服务功能的整体评价。②2017年深圳市生态系统服务价值空间差异明显,呈现东部高、中西部低的空间格局。深圳市生态系统服务总价值约583.96亿元,最高值为大鹏新区的160.25亿元,最低值为福田区的13.24亿元。③将深圳市666个社区单元划分为4类城市生态管理分区,并采用差异化的分区管控措施,表明有效的城市生态管理分区能够兼顾各项生态系统服务功能并实现功能效益的最优化。该研究结果可为区域生态系统服务精细化管理和生态治理差异化管控提供借鉴。     

基于GWR模型的东江水质空间分异与水生态功能分区验证

流域水生态功能分区研究是我国正在开展的一项重要工作,如何验证分区结果的合理性,是当前亟待解决的问题。采用地理加权回归(GWR)模型评估流域特征对东江水质的影响,验证水质及流域影响空间差异是否与一二级水生态功能分区结果吻合,并对比了GWR模型与普通最小二乘(OLS)模型性能,讨论了GWR在分区验证方面的应用价值及不足。结果显示:1)水质指标以及GWR模型局部解释率(Local R~2)均在一二级水生态功能分区间存在显著差异;2)相比OLS模型,GWR模型校正R~2更高,残差空间自相关指数Moran′s I更低。研究表明东江水生态功能分区结果能合理反映水陆耦合关系,有效解释水质空间差异。此外建议选择总氮(TN)而非溶解氧(DO)和总磷(TP)作为分区验证指标。GWR模型在分区结果验证中具有广泛应用前景。降低数据空间自相关影响及改善距离测度方法是未来GWR模型研究的难点问题。     

城市韧性概念、影响因素及其评估研究进展

在城市化快速进程中,不确定性的多元干扰对城市发展造成威胁,如何增强城市吸收、抵御、适应与学习能力是亟待解决的热点议题。韧性城市作为城市应对不确定性风险的新兴理念范式,对提高城市韧性水平与应变能力具备指导意义。对韧性概念进行辨析,阐述了城市韧性的概念,并提出多要素融合、多能力转变与多时空尺度的城市韧性概念见解。基于所提出的城市韧性概念,从过程化视角系统总结了多元干扰、城市系统状态、城市应对能力对城市韧性的影响。对单领域和多领域评估进行梳理,针对基于城市韧性要素、韧性特征、韧性实现过程的三种评估指标进行具体探讨,总结与比较了定性和定量的城市韧性评估方法。基于上述分析,提出当前存在缺乏城市如何实现韧性的研究、评估指标较少关注组织要素、多干扰和多主体、评估方法缺乏机理与动态模拟的应用、理论与落地实践脱轨等问题。最后提出未来展望,即注重城市韧性过程分析,设计更具完整性与针对性的指标体系,推动研究方法科学化与动态化改进,加强形成“机制-评估-管理”的可操作性闭环。     

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。     

长江中游城市群城市生态承载力时空格局及其影响因素

长江中游城市群是我国的典型生态敏感区和重点开发区,科学评价其生态承载力具有重要的科学价值和现实意义。从城市生态系统的组成要素、结构特征出发,选择状态空间法从社会经济协调力、资源环境支撑力和生态弹性力3个维度构建了城市生态承载力综合评价指标体系,综合运用空间分析、多元回归、地理加权回归等方法深入分析了2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力时空格局及其影响因素。结果表明:①2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力指数总体呈波动上升的"W"型走势,社会经济协调力维度呈波动下降的趋势,而资源环境支撑力和生态弹性力维度整体呈波动上升的趋势;②从空间格局来看,2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力表现出显著的空间关联性与异质性,环洞庭湖地区和环鄱阳湖城市群地区形成两大高值集聚区,而在武汉城市圈和环长株潭城市群核心区域形成两大低值集聚区;③社会发展水平、城镇居民收入水平、人口密度、经济发展效率、资源供给状况和环境污染治理水平等要素对长江中游城市群城市生态承载力空间分异格局的影响较为显著,影响强度具有空间异质性特征。     

以生态智慧引导下的城市韧性应对洪涝灾害的威胁与发生

应跳出技术层面,从智慧层面看待洪涝灾害问题。阐述了生态智慧与城市韧性的含义,以生态智慧引导城市韧性建设的角度,从观念引导、权衡引导、功能引导、学习引导、协作引导、实施引导等6个方面提出了建设韧性城市以及应对洪涝灾害的建议。     

京津冀城市群城市化强度与生态韧性的耦合协调分析

探索市域尺度与格网尺度下城市化强度与生态韧性之间的作用机制，对提高生态韧性水平、提升城市发展质量、促进城市群可持续发展具有重要意义。以京津冀城市群为研究区，基于2000—2020年土地利用数据、人口密度数据和社会经济数据，尝试构建一套完整的城市化强度与生态韧性指标体系。利用景观安全度模型修正了“规模-密度-形态”生态韧性方法，以市域尺度与格网尺度对比分析为手段，结合耦合协调度模型与Tapio解耦模型，探究二者的时空分异格局及协同演化特征。结果表明：(1)不同尺度下，城市化强度和生态韧性在全局上变化趋势相反且错位关系明显，北京、天津城市化强度高而生态韧性较低；格网尺度下，城市化强度与生态韧性的分布形状存在差异：城市化强度多呈现中心-外围空间分布，生态韧性呈多样化、零散化特征。(2)不同尺度下，城市化强度与生态韧性的耦合协调度逐年增强，北京、天津最高，廊坊、石家庄、衡水、沧州次之，邯郸、邢台相对较低；格网尺度下，局部区域出现特殊现象：北京、天津中部出现初级协调、轻度失调；邯郸、邢台小部分区域达到良好协调。(3)城市化强度与生态韧性的脱钩关系处于良性发展状态，弱脱钩、扩张负脱钩呈上升变化，而...     

基于生态系统服务的城市化区域生态风险表征方法研究

快速城市化导致城市周边区域生态系统服务损失并引发生态风险。以多种类型的生态系统服务作为生态风险的评价终点,构建了基于服务价值量的城市化区域生态风险表征方法,以北京市为例对方法进行了应用,并进行了风险评价结果的不确定性分析和参数敏感性分析。案例研究显示2015年北京市生态风险总体处于低风险接近中等风险水平,低风险和极低风险区域面积占全市的50%以上,主要分布于北京市西部和北部,高风险和极高风险区域面积占20%左右,主要分布于中心城区。生态风险空间格局特征表明北京市城市区域的扩张造成周边区域生态系统服务的下降,导致生态风险水平的上升。研究提出的生态风险指数同生态系统服务当量因子间具有显著的线性关系,可用于估算生态系统服务价值。不确定性和参数敏感性分析表明生态风险指数计算结果变异较小,指数具有较高的可靠性。研究方法能够综合表征城市化区域的生态风险,定量表征结果便于决策者理解,具有应用于风险评价和管理实践的价值。     

京津冀城市群土地利用生态风险的时空变化分析

以京津冀城市群为研究区,基于1984、1990、2000、2005、2010和2015年土地利用数据,利用斑块密度、蔓延度和土地利用类型的主观权重构建土地利用生态风险指数,从而揭示京津冀城市群地区6个时间节点的土地利用生态风险空间分布特征。土地利用生态风险划分为5个等级:低风险区、较低风险区、中等风险区、较高风险区和高风险区,将较高风险区和高风险区定义为综合高风险区,然后计算其重心转移轨迹,从而探究土地利用生态综合高风险区的空间转移动态变化规律。结果表明在研究时段内:(1)研究区土地利用生态风险的总体分布规律为城市中心城区周边的土地利用生态风险逐渐加剧,非城市地区低于城市地区,且高风险区、较高风险区的面积呈增加趋势。(2)京津冀城市群13个地级市综合高风险区变化各不相同:北京市、天津市、唐山市和廊坊市的综合高风险区呈现出增加的趋势;承德市、张家口市、保定市、石家庄市、秦皇岛市、邯郸市和邢台市的综合高风险呈现出降低的趋势;而沧州市和衡水市几乎不变。(3)综合高风险区的重心转移方向基本分为三类:朝首都方向、朝东部海洋方向和自身发展方向,且重心转移方向与城市的规划、治理及发展方向联系密切。     

基于“退化压力-供给状态-修复潜力”框架的国土空间生态修复分区——以珠江三角洲为例

综合考虑生态系统服务供给状态、城市化的生态系统压力以及经济发展支撑生态修复的潜力，开展国土空间生态修复分区，有助于提供自然生态系统和社会经济系统融合的空间途径，促进区域生态系统的整体保护与协同治理。基于"退化压力-供给状态-修复潜力"框架，系统评估珠江三角洲生态系统的压力、状态与潜力，开展国土空间生态修复分区。结果表明，压力指标在珠江三角洲核心区形成连片的高值区并逐渐向外部肇庆市、惠州市、江门市的中心城区辐射；供给指标空间分布差异较大，低值区与高值区之间缺乏自然过渡；潜力指标高值区主要位于各市高度发达的中心城区。珠江三角洲地区国土空间生态修复分区共划分出五大类型区，其中生态优先修复区（压力高-供给低-潜力低）位于广佛都市圈的交界地带，东莞市，珠海市与中山市的中心城区，占珠江三角洲土地总面积9.39%，亟待整合生态修复专项经费开展区际协同治理；生态治理调控区（压力低-供给低-潜力低）主要位于广州市的南沙区，佛山市、中山市与珠海市的非中心城区，占比12.98%，区域经济发展需强化资源环境承载力约束；生态自主修复区（压力高-供给低-潜力高）主要位于深圳市的宝安区、南山区与福田区，广州市的中心城区以及佛山市的禅城区，占比3.24%，应坚持地区生态保护修复政策、加大生态环境治理投资力度。研究结果明晰了珠江三角洲地区国土空间生态修复分区，将为生态修复工程的系统布局提供空间决策指引。     

基于改进生态绿当量的城市绿色空间要素配置优化——以北京市中心城区为例

生态文明背景下的新型城镇化建设着重强调生态、高效的内涵式发展来实现经济-社会-生态效益的综合增长。以北京市中心城区为研究对象，基于改进生态绿当量进行现状绿色空间的量化评价，采用线性规划模型进行生态系统服务最大化目标下的要素结构调整，为各区域提供可行的实施建议。结果表明：(1)研究区内除西城区和石景山区满足生态绿当量要求外，其他区域均不满足。(2)采用线性规划模型进行优化调整后，东城区的生态绿当量满足要求，生态系统服务水平提高了4.23%;朝阳区、丰台区和海淀区生态绿当量分别提高到了0.77、0.73、0.90,生态系统服务水平分别提高了6.79%、10.49%和5.76%。(3)朝阳、海淀、丰台等区域优先完善自然山水要素，加强西部浅山区绿化、增补温榆河、永定河、清河、南沙河等滨河绿色空间，大力推进两道绿化隔离带增量提质建设；东城区着重改善大面积斑块形成生态源地。研究探究了高密度建设的中心城区绿色空间配置的量化方法和优化路径，为北京市中心城区高质量发展提供了科学参考。     

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。     

基于景感生态学的城市生态空间服务提升研究——以北京市顺义区为例

景感生态学思想融合自然要素、物理感知、心理认知等方面,并服务于土地利用与建设。北京市在迈向建设国际一流的和谐宜居之都目标过程中,极为重视城市居民对城市生态空间的感知和互动,充分体现了将城市生态空间与人居环境质量和心理健康耦合分析的景感生态学的理念。从结合景感生态学中景感营造的思想和顺义区生态规划实践的角度出发,分析了顺义区生态空间景观格局和视觉空间格局。结果表明,顺义区的森林、草地、湿地等斑块相对比较破碎,中心城区的森林、绿地较少;顺义区具有中等以下绿视率的路段长度占比近60%,中等以上水平尤其是较高水平绿视率的路段较少,具有较大的通过景感营造提升生态服务的空间。进而以提升顺义区的城市生态空间服务为目标,总结出了生态空间景观格局优化、视觉空间格局优化、生态空间科学规划及管控、生态系统服务综合提升4个核心愿景,并基于这4个愿景提出了针对性的景感营造措施。