2010—2017年中国典型城市群土地利用格局变化及其驱动力比较分析

明确典型城市群土地利用格局变化及其驱动力,对生态环境保护与国土空间规划有重要意义。以2010与2017年哈长城市群、山东半岛城市群和海峡西岸城市群土地利用变更调查数据为基础,采用土地利用变化幅度、土地利用变化速率、土地利用类型转移矩阵等定量和定性方法对2010—2017年三大城市群的土地利用格局变化及其驱动力进行比较分析。结果表明,三大城市群的主要土地利用变化表现为其他土地利用类型向建设用地的转化,其规模由大到小依次为:海峡西岸城市群(2186.27 km²)>山东半岛城市群(1056.45km²)>哈长城市群(897.91km²);海峡西岸城市群的耕地面积表现为净增长(192.00 km²),其中流失面积为18755.00km²,新增面积为18948.00km²,而其余两个城市群的耕地变化则以净流失为主。人口增长、经济发展、交通建设是三大城市群建设用地扩张的主要驱动力,而气候变暖促进了哈长城市群新增耕地的北移。研究得出三大城市群土地利用格局变...     

成渝城市群区域生态与城镇发展双网络格局分析及时空演变

协调生态网络格局与城镇网络格局是城市可持续发展的重要课题。基于2000、2010、2020年成渝城市群3期土地利用数据,应用形态空间格局分析(MSPA)、景观格局指数、景观连通性、最小累计阻力(MCR)模型等方法构建研究区生态源地与生态廊道、经济社会源地与交通廊道形成的区域生态网络格局与城镇发展网络格局,分析节点、廊道、源地、网络等“点、线、面、网”4类空间要素特征与演变趋势,探讨区域双网络格局空间关系与干扰时空变化情况。结果表明：(1)2000—2020年,研究区生态源地与生态廊道受到不同程度城镇化影响,两者总面积分别减少2660.26 km²、1169.9 km²,经济社会源地与交通廊道总面积则分别增长4324.19 km²、2392.14 km²;(2)以重庆中部、四川西南部为核心的高密度区生态关键点在2000—2020年间重心呈现先由东至西南迁移,后又向东及东北回移的趋势,数量减少了311,同时2020年生态干扰点数量达到2000年的3倍;(3)2000—2020年交通廊道对生态源地的干扰不...     

基于最小累积阻力模型的城镇土地空间重构——以广州市新塘镇为例

根据源-汇景观理论与生态系统服务理论,以城镇中心建设用地为扩展源,生态用地的生态系统服务价值贡献率为扩展阻力系数,对最小累积阻力模型(MCR)进行修正.基于此,模拟广州市新塘镇空间拓展过程,在保障生态安全格局的基础上,提出了重构城镇土地空间的优化路径.结果表明： 1988-2008年,模拟的城镇空间发展方向与新塘镇实际发展进程及发展强度吻合性良好;模拟结果将新塘镇空间划分为高阻力、较高阻力、中阻力和低阻力4个片区,各区面积分别为80.84、78.90、24.26、61.88 km²,城镇空间发展路径依次沿着低-中-较高-高阻力区进行;新塘镇生态适宜用地面积为159.74 km²,建设适宜用地面积为86.14 km²,生态冲突区面积为17.37 km²,生态冲突区主要分布在较高阻力区(10.38 km²)和高阻力区(6.99 km²).修正后的MCR可有效揭示新塘镇土地空间分配与空间冲突的关系,并能科学有效地判定城镇空间拓展最优路径.     

1992—2018年内蒙古自治区植被动态演替特征及驱动力

人类的建设与破坏活动是植被动态变化的重要根源之一,利用遥感探究植被演替的量化监测过程及驱动力能够很好揭示人类活动对生态本底的影响。本研究利用欧洲航天局逐年土地覆被数据及地理学信息图谱方法,从植被型组、植被型尺度分析1992—2018年内蒙古自治区植被动态演替方向、演替速度及演替序列,明晰植被演替特征并量化其演替驱动力。结果表明: 研究期间,内蒙古自治区植被数量结构为“植增荒减”,具体年增长速率依次为耕地(353.10 km²)>草原(243.92 km²)>森林(-16.22 km²)>灌丛(-120.37 km²)>荒漠(-556.31 km²),并且空间相邻分布的草原、荒漠、灌丛三者的面积变化存在权衡关系。植被演替空间呈“绿进沙退”格局,演替热点集中于西辽河平原、内蒙古中部荒漠-草原交界处及黄河沿岸;植被演替序列结构复杂,进展、逆行演替相互交错,不同群落演替流量的截流率差距突出,其中,植被型组草原、灌丛与植被型草地、雨养农田群落在演替过程中截获最多演替流量。植被动态演替的核心驱动力为农牧业生产、经济发展水平、人口规模、生态工程、气候变化。作为“植物群落学-景观生态学”的实例研究,本研究结果可为植被格局优化、演替等级提升等生态措施实施空间的划定提供科学依据。     

基于景观生态学的辽宁中部城市群绿色基础设施20年时空格局演变

城市绿色基础设施（UGI）作为城市的重要生态屏障,是解决城市环境问题的重要途径。研究快速城市化背景下UGI的时空分布格局及形态演变,对优化城市绿色空间网络与布局、改善城市人居环境和提升城市可持续发展能力具有重要意义。利用谷歌地球引擎（GEE）平台计算了2000-2019年共约4800景Landsat影像的植被指数和水体指数,采用指数阈值分割方法,解译得到了辽宁中部城市群20年的UGI。在此基础上,运用景观格局指数和形态学空间格局分析方法（MSPA）,分析了20年（2000-2019年）连续时间尺度上辽宁中部城市群UGI景观格局的演变趋势。结果表明,20年间,辽宁中部城市群UGI面积呈波动上升趋势,由2000年的170.28 km²增长到2019年275.68 km²,增幅达62%,但由于持续的城市扩张,其占城市建成区面积的比例不断下降,由2000年的25.73%下降到2019年的19.72%,表明城市绿地空间建设滞后于城市空间扩张。研究期内,城市群UGI景观破碎化程度加剧,优势景观斑块的主导性减弱,景观形态趋于不规整且复杂化,且在空间布局上更加分散,景观斑块之间的结合度变差。此外,UGI核心区随城市扩张被逐渐蚕食,并转化为边缘区、桥接区、分支和环岛区等其他类型的UGI或非UGI景观,其占UGI总面积的比例从2000年的46.2%下降到2019年的37.26%;城市边缘区UGI变化最为剧烈,更易受到城市扩张的影响。研究可为快速城市化区域UGI空间网络布局与优化和基于UGI的城市生态安全格局构建提供技术支撑和决策依据。     

珠三角城市群景观生态格局评价与优化

景观生态格局评价与优化对珠三角城市群森林质量精准提升与城市高质量发展具有重要的理论指导意义。本研究基于2021年森林资源管理“一张图”数据和数字高程模型数据,采用形态空间格局分析与最小累计阻力模型方法,对珠三角城市群景观生态格局进行评价与优化。结果表明：珠三角城市群可作为生态源地的斑块共435861块,面积为7346.60 km²,占珠三角面积的13.4%,通过面积与斑块重要性指数选取30个斑块作为研究区的生态源地,面积为2792.59 km²,占珠三角面积的5.1%。珠三角城市群整体自然环境优秀,生态阻力等级较小,外围生态阻力低,核心生态阻力高,林分类型与景观格局仍有较大调整空间,需通过调整林分树种组成与空间分布的方式进行优化。以30个生态源地、103个重点生态廊道和95个生态节点优化珠三角城市群生态网络,优化后的可能连接度指数和整体连接度指数提升率分别为297.5%和695.1%。优化结果能有效连接各生态源地,扩散生态源地的生态服务功能。     

基于CLUE-S模型的三江平原景观格局变化及模拟

三江平原是我国沼泽地集中连片且分布面积最大的地区之一,在维持区域生态安全方面发挥着不可替代的作用.本研究基于3S技术,对1980-2010年三江平原土地利用和景观格局变化进行分析.结果发现: 1980-2010年,研究区景观格局主要变化特征为沼泽地面积减少7135 km²,减幅达59.1%,水田面积增加18010 km²,增幅达610.1%;景观指数分析结果表明,斑块数量增加,景观破碎化越来越严重,景观异质性增加,各景观类型向均匀化方向发展.基于1980-2010年5期土地利用图对CLUE-S模型进行校正和验证,30年时间尺度上模拟结果与真实景观的Kappa指数为0.71,说明模型适宜研究区30年内的模拟研究.基于校正好的模型对2010-2030年湿地变化进行多预案模拟(历史预案、规划预案、生态恢复预案),结果显示,历史预案下,沼泽地面积减少2515.44 km²,水田面积增加19656.24 km²;规划预案下,沼泽地面积减少303.28 km²,水田面积增加1392.08 km²;生态恢复预案下,沼泽地面积增加3585.60 km²,水田面积增加289.72 km².应用景观指数评价模拟结果为:历史预案下,景观格局破碎化越来越严重;规划预案下,景观格局变化不大;生态恢复预案下,湿地面积不断增加,湿地连通性升高,各景观类型向均衡方向发展,景观格局不断优化.     

整合生态空间的县域生态安全格局识别与构建——以武夷山市为例

生态空间的合理划设是科学构建生态安全格局的重要基础之一。以福建省县级市武夷山市为研究区域，在生态系统服务重要性评价和生态敏感性评价的基础上，划设了武夷山市的禁止开发区、限制开发区和一般开发区，面积分别为1079.71、1267.22和375.35 km²,各占全市总面积的39.7%、46.6%和13.8%。整合空间分区结果，结合现有的自然保护地，使用最小阻力模型构建了武夷山市生态安全格局。结果表明：武夷山市识别了生态源地总面积1322.22 km²,占全市总面积的47.3%;确定了生态廊道755 km、生态节点55个；划分了高、中和低3种生态安全水平格局，面积分别为904.89、511.09和1392.15 km²,各占研究区面积的32.2%、49.6%和18.2%。研究结果为武夷山市的国土空间合理管控提供了依据。     

滨海半城市化地区景观格局演变——以厦门市集美区为例

基于厦门市集美区1987-2007年5期TM/ETM⁺遥感影像数据,选取斑块类型水平和景观水平上的景观指数,定量研究了半城市化地区的景观发育过程及其时空动态特征.结果表明：研究区景观格局演变具有快速性、不稳定性、异质性和过渡性特征;1987-2007年间,研究区城市建设用地面积的增长最快,由2.7 km²增至29.1 km²,年均增长率13%,但仍然不是优势景观,其扩展主要通过侵占农用地和吸纳农村建设用地实现,并呈现出“飞地式”特征和复杂的空间形态;农村建设用地面积增加了2.3倍,年均增长率6.2%,其空间扩展呈现出无序和分散的特征;城市和农村的扩展导致农用地面积减少了42%,并呈破碎化趋势;受城市化影响,半城市化地区的整体景观在快速复杂的转变中趋于破碎化,景观异质性增强.     

宁夏沿黄城市带湿地景观格局演变特征及驱动力

湿地作为全球生产力最高的生态系统之一,具有水净化、气候调节、碳汇等多种功能,但由于人类社会发展的胁迫和自然条件的改变,湿地流失尤为严重。为探究沿黄湿地景观格局演变规律,了解湿地资源的现状和动态变化,本研究以2000、2009、2018年3个时期Landsat卫星影像为数据源,选用景观指数、地理探测器等方法定量分析2000—2018年间宁夏沿黄城市带湿地景观格局演变特征及驱动力。结果表明: 2000—2018年,宁夏沿黄城市带湿地面积呈先增后减的趋势,湿地面积在研究前期增加了52.2 km²,增长率为8.2%,后期减少了26.8 km²,减少率为3.9%。湿地主要转出为建设用地和未利用地,转出面积分别为166.7、158.4 km²;新增湿地主要由未利用地和林草地转入,转入面积为543.1 km²。城市带湿地景观的破碎化程度呈上升趋势,但各类湿地均衡分布的态势逐渐增强,景观多样性也不断增加,景观优势种类逐渐弱化。自然要素和社会经济要素共同影响城市带湿地景观格局演变,其中,社会经济要素中的人口因素影响最显著,自然要素中的降水量、气温驱动作用明显,其他驱动力因子相对较弱但也不容忽视。     

沈阳市城镇扩展时空格局及其驱动力

利用多时相TM影像,采用GIS空间分析和景观格局分析相结合的方法,对沈阳市辖区城镇扩展的时空分异特征和城镇景观格局演变进行了分析,并对其驱动力进行了探讨.结果表明:1988—2004年间,沈阳市辖区城镇面积持续增加,扩展强度逐渐增强,2000—2004年间的城镇扩展规模和强度达到最大;城镇扩展具有明显的空间分异特征,市区西南方向是城镇扩展的主方向,近郊及各级经济开发区是扩展的主要区域;城镇景观格局日趋复杂,城镇发展紧凑程度降低;城镇景观格局演变与城镇扩展特征关系密切,表现出时空分异特征;工业化发展与开发区建设、政府政策与城市规划以及交通基础设施建设是沈阳市辖区城镇扩展与城镇景观格局演变的主要驱动力.     

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。     

1990年来中国城镇建设用地占用耕地的效率和驱动机理时空分析

定量揭示城镇建设用地与耕地的时空变化关系和相互作用机理,是如何实现城镇建设用地需求与耕地资源保护二者间动态平衡的关键问题之一。基于1990—2015年全国城镇建设用地及耕地的空间数据,在对比分析中国31个省份近25年来的城镇建设用地及耕地时空格局变化的基础上,定量求算因城镇建设用地扩张导致耕地减少的速率,并引入数据包络分析法和地理探测器,实现自1990年以来中国城镇建设用地占用耕地的驱动效用机理。结果表明:1)在时间维度上,1990—2015年间,中国城镇建设用地增长2.6×10⁴ km²,增速107%,而扩张速率以2.4%/5 a逐渐降低。1990—2000年耕地呈增加趋势(增加2.96×10⁴ km²),2000年后呈减少趋势,总体减少速率为0.29%/5 a。全国新增城镇建设用地占用2.12×10⁴ km²耕地,占城镇新增总量的72.5%;2)在空间分布上,全国城镇建设用地扩张面积由东向西逐渐减小,但2010后的西部区域扩张速度呈上升趋势。耕地面积在西北和东北地区有所增加,东部和中部呈减少趋势,城镇建设用地占用耕地比例由东部向西部逐渐减弱,但中东部耕地被建设用地占用形式仍然严重;3)在城镇建设用地占用耕地的效用上,1990—2015年,全国城镇建设用地占用耕地的产出效益呈现降低趋势,其中产出效益超过0.8的省份主要分布在沿海地区,西北地区产出效益普遍较低。分析结果显示,经济发展因素是新增城镇建设用地占用耕地的主要驱动因素,其次为空间位置因素和政策措施,自2010年后政策因素的驱动作用强度呈增加趋势。     

沈阳市市区和农村建设用地时空扩展分析

基于1985、1995、1997、2000和2004年的遥感影像和GIS技术,引入建设用地密度、扩展强度指数和分形维数,对1985-2004年间沈阳市市区和农村建设用地扩展的时空特征、空间分异和形态变化进行分析,并探讨了其主要驱动因素.结果表明：1985-2004年间,沈阳市市区建设用地的高密度区面积逐年增加;1997年以前,农村建设用地各级密度区面积的变化不大,1997年以后其高密度区面积逐渐增加;研究期间,市区建设用地的增加面积、扩展速度和扩展强度明显大于农村地区.市区和农村建设用地扩展的空间分异明显,高速扩展区主要集中在市区.市区建设用地分形维数值逐渐增大,总体形态日趋复杂,农村建设用地由于缺乏合理的规划建设,分形维数波动较大.经济发展、人口增长、交通、自然环境、政策导向和城市规划是沈阳市建设用地扩展的主要驱动力.     

1980-2015年珠三角城市群城市扩张的时空特征分析

以珠三角城市群9座城市为研究对象,基于1980-2015年3期遥感影像提取的土地利用数据,通过扩张强度、扩张速率以及景观格局指数定量分析珠三角城市群尺度上城市扩张的时空变化特征。结果表明：（1）城市群扩张数量特征：1980-2015年珠三角城市群建设用地面积扩张约3倍,1980-2000和2000-2015期间分别扩张1513.1、3043.8 km²;扩张强度不断增强,扩张速率明显加快。（2）城市群扩张空间特征：珠三角城市群中扩张迅速的城市主要分布在研究区中部的城镇密集带及沿海地区;扩张较慢的城市主要分布在靠内陆的周边地带。（3）基于时间尺度发现珠三角城市群结构的演变呈现出由单核模式（广州,1980年）-双核模式（广州、深圳,2000年）-多中心、网络化模式演化的特征（东莞、中山等相邻城市,2015年）。（4）基于景观格局特征,珠三角区域扩张快速的城市形状复杂,结构趋于分散;扩张较慢的城市形状更规则,分布更聚集。（5）天然的人文联系与优越的地理位置、社会经济、政府政策以及基础设施的建设等因素共同驱动珠三角城市群的发展。该研究对提高城市群规划管理水平具有参考价值。     

1995-2015年武汉城市湖泊景观生态安全格局演化

以1995、2005、2015年3期遥感影像为数据源,通过景观指数和GIS空间分析方法研究武汉中心城区湖泊系统景观格局的演化特征,进而构建湖泊景观生态安全评价模型,以揭示武汉中心城区湖泊系统景观生态安全格局演变规律,并探讨其驱动因素。研究结果表明：（1）近20年来武汉中心城区湖泊系统总面积呈现不断下降趋势,1995-2005年以年均2.4%的速率缩减了28.95 km²,2005-2015年以年均1.8%的速率缩减了17.47 km²。（2）研究期湖泊系统的斑块密度、分维数呈现不断降低趋势,这表明武汉中心城区湖泊破碎化程度在不断降低,湖泊形状趋于简化;而连接度呈现不断增加趋势,湖泊分布集聚趋势不断加强,空间结构趋于紧凑集中。（3）武汉城市湖泊系统总体景观生态安全呈现不断恶化趋势,而次级湖泊水系景观生态安全呈现不同的演化特征。城市建成区的迅速扩展、湖泊由农业生产对象转化为可利用发展用地、房地产事业成为支柱产业是湖泊系统遭填占最主要的动力,直接危害了其景观生态安全,而市民环境意识提高引发湖泊保护倡议和实践,对湖泊景观生态安全产生着积极影响。对湖泊景观生态安全格局演变特征及驱动因素的研究,可以为武汉制定行之有效的生态管理政策和环境治理措施提供重要支撑。     

粤港澳大湾区生态系统格局变化与模拟

快速城市化是导致粤港澳大湾区生态系统时空格局变化的主要驱动力之一,模拟生态系统变化趋势对于优化区域土地利用格局、防控城市化的生态风险具有重要意义。以2000、2005、2010、2015、2018年5期土地利用数据,分析该区域生态系统格局演变,并运用CA-Markov模型模拟2025年的生态系统格局。研究结果表明:(1)2018年大湾区的森林、农田和城镇为主要生态系统类型,分别占区域总面积的53.99%、22.67%和14.51%。(2)2000—2018年农田、森林、湿地面积分别下降了1983、740、278 km~2,城镇和草地面积分别上升了2896、103 km~2,城镇面积增长的主要途径是对周围农田、林地和湿地的侵占,草地面积增长是因为管理经营不善导致部分林地退化为草地。(3)大湾区的景观多样性和均匀度下降,景观正在向小斑块趋势发展,空间连通性下降,破碎度增加。(4)模拟2025年的生态系统格局发现,与2018年相比,城镇面积增长了609 km~2,农田和森林分别减少了309 km~2和316 km~2。基于大湾区生态系统格局变化与模拟发现,快速城市化区域中,落实耕地保护红线和生态保护红线制度、保护重要生态空间完整性,对于降低城市化的生态风险具有重要作用。     

闽三角城市群生态安全格局构建及城镇扩展模拟

在快速城镇化背景下，构建生态安全格局并探讨城镇用地扩展格局已成为保障区域生态安全和缓解生态保护与土地开发矛盾的重要手段。以闽三角城市群为例，基于景观安全格局原理和ArcGIS空间分析法，从综合水安全、生物保护安全、地质灾害安全以及游憩安全四个方面叠加构建"底线安全格局-缓冲安全格局-最优安全格局"三种不同安全水平的综合生态安全格局；然后结合SLEUTH模型，将不同生态安全格局情景作为约束条件融入其排除图层，对研究区2015-2030年的城镇用地空间扩展进行多情景模拟。研究表明：①底线安全格局、缓冲安全格局以及最优安全格局的面积为9305.51、7576.28、3482.73 km²，分别占闽三角城市群总面积的36.89%、30.03%、13.81%；②三种生态安全格局情景模拟下城镇用地均呈增长趋势，但增长速度均小于历史用地的增长速度，高安全格局约束下的新增城镇用地面积和增长速度均最小，表明将生态安全格局作为城镇发展的约束条件，在城镇土地开发中能够增强对生态空间的保护力度，维护区域生态安全，控制城镇蔓延。相关研究成果可为城镇开发边界管控与国土空间规划的编制提供技术支撑与决策辅助。