基于DPSIR的吉林省白山市生态安全评价

通过对白山市的生态安全现状和问题进行分析,探究其生态环境改变的主要驱动力因子和胁迫因子;基于DPSIR模型提出了白山市生态安全综合评价指标体系,并进一步构建了适于山地地区的生态安全评价模型;利用1989年、1999年和2006年的3期TM遥感影像,结合研究区的DEM数据和实地调查数据建立解译标志,对白山市土地覆被进行景观分类,借助Fragstats分析景观指数,提取重要的生态安全评价指标,对白山市所辖各区县进行生态安全综合评价.结果表明： 白山市生态安全的空间差异显著,整体生态安全状况呈现出一种恶化趋势,人为活动对地表景观格局和物种栖息地分布产生了深刻的影响,已成为生态安全格局变化的主要驱动力因子.     

城市群生态安全保障关键技术研究与集成示范——以长三角城市群为例

根据国家科技部"典型脆弱生态修复与保护研究"重点专项(2016年)指南任务要求,本项目将重点开展"长三角城市群生态安全保障关键技术研究与集成示范"的研究。基于对"长三角城市群重大生态安全问题的DPSIR多元共轭机理"及"长三角城市群生态安全协同联动机制与保障路径"重大科学问题的辨识,强化"1、5、1"的整体研究思路和技术路线,即:构建1个基础理论框架、研发5大技术体系、创新1个协同联动决策支持系统和平台。项目成果将有助于长三角地区提高生态系统监管能力,促进区域健康发展,并为国家城市群可持续发展提供科学依据,具有极其重要的社会、经济和生态效益。     

基于DPSIR的湖南省土地生态安全时空变化

根据DPSIR模型从自然、经济、社会、环境和景观格局方面构建指标体系,利用综合权重物元分析模型对湖南省土地生态安全进行评价,并对空间格局变化特征及其影响因素进行分析。结果表明:湖南省2000年土地生态不安全和较不安全等级的地区主要集中在中部和西部,较安全等级地区集中在东北部,2016年向西和向南上升至较安全等级,中北部地区为临界安全等级,空间差异缩小;湖南省土地生态安全总体呈现较不安全到较安全发展趋势,但等级状态不稳定;驱动力、压力、状态和响应系统生态安全等级均有提升,影响系统为临界安全等级且小幅下降,说明承载干扰的能力仍较弱;湖南省土地生态安全因经济密度、农村居民人均收入、人均GDP、城市人均公共绿地面积、农业机械化程度和污水处理率因素水平的提升保障其稳步发展,主要受人口自然增长率、城镇化率,农业面源污染、土地利用景观格局和科技投资比例因素制约。地形和土地利用景观格局因素是形成空间分异的根本原因。     

基于CiteSpace的城市群生态安全研究发展态势分析

基于CiteSpace软件,以CNKI与WOS数据库中2003—2017年645篇城市群生态安全相关文献为研究对象,对国内外城市群生态安全研究现状及发展态势进行分析。研究发现,近15年来国内外城市群生态安全研究呈波动上升态势,2008年后国内学者在国外期刊发文量、文献及作者被引频次逐年增高;国外历年城市群生态安全研究网络离散,关键词中心度较低,突现词单一;国内研究网络完整,前沿分支较少,且尚未构建完整的研究体系框架,其中"可持续发展"突现频率最高、"生态安全"突现时间持续性久、"PSR模型"是最新突现词频;国内"城市生态安全格局"与国外"污染与增长"等是城市群生态安全的研究热点。总体来看,城市群生态安全研究更加强调多学科与多角度开展理论基础研究,注重内部机理与外部构建协同作用,静态与动态测度相结合进行生系统安全评价与分析,不断趋向网络化治理和生态安全治理等研究将成为未来重点关注的方向与角度。     

基于生态足迹法的闽三角城市群生态安全评价

生态安全已经成为时下研究的热点问题,而生态足迹法(Ecological Footprint)是评价区域生态安全的重要方法之一。然而,目前鲜有应用改良后的生态足迹方法探讨海湾型城市群生态足迹以及生态安全状态的成果。鉴于此,论文以闽三角城市群为研究区,以NPP数据反映现实生物量,采用"国家公顷"实现产量因子区域化,测算2010—2015年的区域生态足迹、生态承载力、生态赤字以及生态压力指数,评价区域生态安全状态。结果表明:2010—2015年间,闽三角城市群的生态足迹快速增长,其中泉州与漳州增长迅速,而厦门则略有下降;区域总体生态承载力缓慢下降;城市群大部分区域呈现生态赤字且越发严重,其中厦门最为严重,泉州次之,漳州相对较轻;城市群生态压力指数持续增长,生态安全等级升高,与生态赤字情况总体相符,生态安全问题亟需解决。有助于拓展与丰富生态足迹与生态安全研究的视角与案例,并为城市群可持续发展提供科学依据和决策支撑。     

长三角城市群2010 年生态足迹与生态承载力分析

可持续能力是城市可持续发展的条件和基础, 生态足迹与生态承载力分析是评价城市可持续能力的重要手段。论文以长三角城市群26 座城市为研究对象, 依据2010 年统计数据和土地利用数据, 应用生态足迹法计算并比较了26 市的生态足迹、生态承载力与生态赤字。通过层次聚类法分析不同城市存在的不同问题, 发掘协同合作的方向。研究结果表明: 2010 年长三角城市群平均人均生态足迹为3.5302 hm²·人^-1, 最高城市为马鞍山, 最低城市为芜湖。空间上人均生态足迹较高的地区呈“三角形”分布, 根据不同类型生态足迹的构成可将26 市划分为5 大类, I: 能源高消耗型, II: 能源与水域高消耗型, III: 耕地高消耗型, IV: 耕地低消耗型, V: 消耗均衡型; 长三角城市群平均人均生态承载力为0.4906 hm²·人^-1, 最高城市为池州, 最低城市为上海。空间上人均生态承载力由低到高呈“扇形”分布, 根据不同类型生态承载力的构成可将26 市划分为4 大类, I: 自然资源丰富型, II: 建设用地丰富型, III: 建设用地和自然资源丰富型, IV: 资源匮乏型; 长三角26 市所有城市均存在生态赤字, 平均人均生态赤字为3.0396 hm²·人^-1, 最高城市为马鞍山, 最低城市为芜湖。空间上呈沿海城市向内陆城市递减分布, 根据不同类型生态赤字的构成可将26 市划分为6 大类, I: 能源问题突出型, II: 能源与水域问题突出型, III: 耕地短缺突出型, IV: 建设用地短缺突出型, V: 短缺均一型, VI: 可持续发展型。我们旨在为制定长三角城市群可持续发展方向和目标提供理论支持。     

广东省生态安全状态及趋势定量评价

为研究区域生态安全在不同时期的动态变化及发展趋势,在国内外已有的研究基础上,根据压力-状态-响应模型框架,提出了一套完整的区域生态安全水平度量的指标体系和基于熵权法赋权的综合指数评价方法,从时间尺度上（1990～2004年）对广东省生态安全进行定量评估和动态趋势分析.结果表明,广东省生态安全综合指数从1990年的0.125增加至2004年的0.402,生态安全整体水平呈逐年上升趋势,但发展过程中存在的问题是区域生态压力在不断加大及生态安全现状水平仍处于“较不安全”状态.对广东省环境规划的实施效果进行预测评估,得出在实现环境目标的情景下,2010规划年和2020规划年的生态安全综合指数将分别达到0.533（临界安全）和0.691（较安全）.评价方法简单直观,评价结果客观合理.     

珠江三角洲城市群生态安全保障技术研究

近年来,在工业化、城镇化迅速推进和人口急剧增长的同时,珠三角城市群正面临严重的现代城市生态问题。生态安全问题已成为珠三角地区率先全面建成小康社会的重大制约瓶颈,对该地区经济社会的可持续发展构成了严重的威胁。"珠江三角洲城市群生态安全保障技术"项目将围绕脆弱生态修复与保护这一科技需求,对珠三角城市群复合生态系统进行综合研究。项目将针对内部互动复杂、空间组织紧凑、经济关联密切的城市群复合生态系统,开展城市群生态基底核算与健康诊断、城市群代谢模拟与生态风险预测预警技术、城市群生态安全格局网络设计及生态安全保障技术、城市群生态景观重建与生态空间修复技术、濒海城市群受损生境修复与生态安全保障技术以及城市群生态安全调控技术集成及协同监管平台构建与示范等六方面的研究。项目将为珠三角城市群生态问题的识别、评估与调控提供有效的理论基础、方法体系及技术示范,由之将为保障该城市群的生态安全提供科学支持,并带来显著的社会、经济与生态效益。     

基于DPSIR模型的国家级生态文明先行示范区生态文明建设分析评价——以湘江源头为例

结合国家级生态文明先行示范区生态文明建设的基本要求,将欧洲环境局的DPSIR环境管理模型引入到其生态文明建设分析评价当中,阐述了其分析评价的四个核心要点,并据此从生态制度、生态经济、生态社会和生态环境4个方面选取40个指标建立了评价指标体系,以湘江源头国家级生态文明先行示范区为研究对象,运用粗糙集理论和方法,就其生态文明建设展开分析评价,验证了评价模型的合理性、可操作性。结果表明:一是DPSIR模型能够很好地体现生态文明建设各因素间的因果关系信息,模型显示,可通过增强"驱动力"、降低"压力"、优化"状态"、妥对"影响"、全面"响应"等途径来增强示范区生态文明建设效果。二是从指标权重和研究的结果来看,对生态文明建设有着正向影响且权重较大的指标,要重视其正向影响并积极推动其效应最大化,对一些制约或影响生态文明建设的负向指标,要严格做好控制工作并减少其影响效应。三是研究得出湘江源头国家级生态文明先行示范区宁远、江华和蓝山三县生态文明建设总体水平呈现稳步上升的趋势。生态社会、经济和制度的"驱动力"持续增强,生态资源和环境"状态"不断改善,生态社会和经济"影响"逐渐合妥,生态社会、经济和环境"响应"全面迅速,但经济转型、资源和环境"压力"仍然亟待降低。建议从生态文明先行示范区创建的要求着手,对照目标,弥补差距,推动示范区建设高质量发展。     

基于生态系统服务供需的城市群生态安全格局构建框架

近年来,生态系统服务供需失调引发了一系列问题,诸如城市热岛、生态用地流失、环境污染、生物多样性减少等生态风险问题,已成为威胁生态安全、制约社会经济可持续发展的重要因素,因此维持生态系统服务供需平衡是生态安全健康发展的保障和关键。梳理了生态系统服务评价、生态安全格局构建的研究现状,指出了存在的不足,同时构建了基于生态系统服务的城市群生态安全格局基本框架,并提出了生态安全格局未来的研究重点:城市群区域和城市内部生态系统服务的多尺度综合评价、城市功能区的划分及对生态安全的胁迫作用、生态过程与生态系统服务与生态安全的耦合、基于生态系统服务流的生态安全格局构建、模拟和优化。通过耦合社会经济数据、卫星遥感数据、城市地图大数据,评价城市内部和外部不同尺度的生态系统服务,保障城市群生态系统服务流畅通传输,实现城市群生态安全格局评价和优化。     

Air quality and its response to satellite-derived urban form in the Yangtze River Delta,China

Air pollution is one of the top environmental concerns and causes of deaths and various diseases worldwide. An important question for sustainable development is to what extent urban design can improve or degrade urban air quality. In this article, we explored the relationship between ground-based observations of air pollution and urban form in the Yangtze River Delta (YRD), the largest metropolitan region in China. We analyzed six criteria pollutants (SO₂, NO₂, PM₁₀, PM_2.5, CO, O₃) and summarized metric (air quality index, AQI) from 129 ambient air quality monitoring stations during 2015. Urban form was characterized using six spatial metrics, including the size, shape, regularity, fragmentation and traffic coupling factor of urban patches, based on satellite-derived land cover data. The results indicated that: (1) PM_2.5, PM₁₀ and O₃ were three primary pollutants in the YRD. The annual average AQI was 79, and the air quality was “moderate” for human health, with the highest and lowest AQI appeared in winter (107) and summer (60). Moreover, the air quality of the southern areas (Zhejiang province, AQI: 68) was generally better than the northern parts (Jiangsu province, AQI: 86). (2) Through the size and shape of urban patches, urban form had a significant effect on urban air quality in the YRD. PARA_MN (Mean Perimeter-area ratio), ENN_MN (Mean Euclidean Nearest Neighbor Distance), CA (Total Urban Area) and NP (Number of urban patches) had the most significant impacts on air quality. PM₁₀ and PM_2.5 were two important pollutants highly positively related to CA and NP, while negatively related to PARA_MN and ENN_MN. In addition, the polycentric urban form was associated with high air quality. (3) Land use configuration was an important indicator to describe the urban air quality. When buffer distance of spatial scale was 25 km, air quality showed the highest correlation with forest coverage. A high forest coverage rate contributed to the better air quality, increasing or preserving the forested areas would help mitigate the air pollution.     

长三角城市群城市洪涝韧性与生态系统服务的耦合协调关系

厘清城市洪涝韧性与生态系统服务之间耦合协调关系,可为城市防洪减灾和生态文明建设提供重要决策参考。综合运用基于麻雀算法的投影寻踪模型、InVEST模型和耦合协调度模型,在分析2000-2020年长三角城市群的城市洪涝韧性与水源涵养、水质净化、土壤保持和气候调节四种生态系统服务时空格局基础上,尝试探索两者耦合协调关系及其时空演变特征。研究发现:(1)长三角城市群的城市洪涝韧性水平呈现"N"型增加趋势,并呈现"上海>江苏>浙江>安徽"的空间格局,表明经济水平越高的城市展现出更强的洪涝韧性,经济是影响城市洪涝韧性波动的主要因素,而自然韧性成为城市洪涝韧性提升的关键短板;(2)生态系统服务存在显著的空间异质性,高植被覆盖的南部地区提供了更高的生态系统服务,从时间维度看其空间分布是稳定的,水源涵养和水质净化服务总体呈向好趋势,土壤保持服务整体呈现倒"N"型增加,气候调节服务呈现微弱的下降趋势;(3)城市洪涝韧性与生态系统服务的耦合协调度在研究期内较为稳定,且与生态系统服务的时空变化趋于一致,呈现"南高北低、由西南向东北逐渐减弱"的趋势,生态系统服务较高的城市,表现出更好的耦合协调性,且随着生态系统服务的增加而改善。因此,长三角城市群有必要从提高生态系统服务功能的角度出发,因地制宜、分类施策,促进城市洪涝韧性与生态系统服务的协调发展。     

基于Google Earth Engine的长三角城市群生态环境变化与城市化特征分析

作为城市发展的最高空间组织形式,城市群在高速城市化进程中将不可避免的对地区生态环境产生胁迫影响。如何平衡生态环境和城市化发展已经成为了值得关注的问题。以长三角城市群为例,基于Google Earth Engine云平台,通过整合日间光学遥感和夜间灯光遥感数据对生态环境状况、城市化强度以及二者在发展过程中的耦合协调特征开展了长时间序列的对比分析。结果表明：1）长三角城市群在过去近20年间的遥感生态环境指数（Remote Sensing-based Ecological Index,RSEI）稳定上升,生态环境呈现出好转的态势,但地区间的差异依旧显著;2）综合灯光指数（Comprehensive Nighttime Light Index,CNLI）能够较为准确的刻画城市群的城市化水平,研究期间内长三角城市群形成了"层次分明"、"由东向西"逐步推进的多层次的城市化格局,其中高强度城市化城市集中在上海市及其周边的无锡、苏州和嘉兴,低强度城市化城市则分布在城市群西部;3）基于CNLI和RSEI指数构建的耦合协调距离模型能够有效的识别出城市群内部城市化与生态环境的耦合协调程度,并根据象限特征将城市群城市划分为良好协调类型、初级协调类型、城市化滞后型和生态环境滞后型城市。     

基于复杂网络的长三角城市对外服务群落结构研究

城市群已成为国家参与全球竞争与国际分工的重要空间载体,其空间组织形式正从个体城市集聚、等级性的中心地结构向多中心、嵌套式的群落结构演变。为刻画长三角地区城市在不同要素层面下形成的多层次群落结构及其状态,借助复杂网络分析工具,从城市群落的节点特征、垂直和水平结构、不同群落结构间的相互关联三方面实证分析长三角地区3类(生产性、生活性、公共性)对外服务流的网络结构特征。研究显示:1)长三角城市节点服务功能分化,节点层级性分异显著,生产和生活性服务网络的节点规模呈"长尾"分布,公共性服务网络的节点规模相对均衡;2)垂直结构上,3类对外服务网络的网络密度、网络效率、流量占比和空间分布各不相同;水平结构上,初步形成对外服务网络的专业化分工格局,部分城市突破区域界线,呈跨地域集聚组团的态势。3)较强的结构关联性存在于生产性和生活性对外服务网络之间,两者在中低度值的城市节点上具有一致性,呈联动发展格局;公共性对外服务网络与前两者的节点度值分异较大,促进了整体群落服务功能结构的丰富和完善。基于复杂网络的群落研究可以从多维结构的分析中寻求城市群落的分工协作和共生,为当前多核心、网络化的城市空间组织与规划提供科学参考。     

交通通达度对生态系统健康的影响——以长江中游城市群为例

完善的交通基础设施网络是形成高度同城化和高度一体化城市群的前提和基础,科学探测城市群地区交通通达度对生态系统健康状况的影响机理对城市群地区生态系统保护以及区域可持续发展具有重要实践意义和价值。基于多源数据分别测度了1995—2015年长江中游城市群交通通达度以及生态系统健康水平,并借助双变量空间自相关与空间回归模型从全局和局部的角度揭示了交通通达度对生态系统健康的影响机理。研究结果显示：(1)研究期间长江中游城市群生态系统健康状况总体呈现降低态势,山区生态系统健康水平显著高于平原地区;(2)双变量空间自相关分析结果显示交通通达度和生态系统健康水平之间存在显著的空间依赖性,二者之间主要的关系类型包括低交通通达度水平-低生态系统健康水平、高交通通达度水平-低生态系统健康水平和低交通通达度水平-高生态系统健康水平三种类型;(3)空间回归结果显示交通通达度的增加会导致生态系统健康状况的恶化,而且交通通达度对生态系统健康的影响具有显著的空间异质性。研究发现可以为长江中游城市群地区生态系统健康保护宏观调控政策制定以及差异化管控政策制定提供科学依据。     

长三角地区城市生态旅游发展水平时空演变及其影响因素

城市生态旅游作为旅游可持续发展的一种理想模式,是对城市环境问题和旅游发展方式的一种回应。基于城市生态旅游核心要义,构建城市生态旅游发展水平评价指标体系,运用熵权TOPSIS法对2010-2019年长三角地区41个城市的城市生态旅游发展水平进行测度,通过标准差椭圆和马尔科夫链分析其时空演变特征,并利用地理探测器探析城市生态旅游发展的影响因素。结果表明:(1)长三角地区城市生态旅游各维度发展水平增速各异,供给和保障是影响综合发展水平的主要因素,各维度空间格局差异显著;(2)城市生态旅游综合发展水平呈波动上升态势,增速较缓;空间分布较不均衡,已初步形成"东南高-西北低"的分布格局;(3)城市生态旅游发展水平重心呈现"西北-东南-西北"的偏移规律,向东南部集聚程度逐渐增强,水平等级转移仅发生在相邻等级之间;(4)交通发展水平和城镇化水平对城市生态旅游发展的影响较为显著,经济发展水平和居民收入水平的影响逐渐增强,产业结构水平和环保重视程度的促进效果不显著;两因子的交互作用大于单因子的作用力,表现出双因子增强或非线性增强的交互关系。研究结果可为长三角地区提高城市生态旅游发展水平与全面推进旅游可持续发展提供一定的理论依据与科学参考。     

长三角城市群碳排放与城市用地增长及形态的关系

城市是一种重要的碳源,城市扩张过程中的用地面积增长和空间特征变化均会影响城市碳排放。分析1995—2015年长三角城市群碳排放重心转移,查明碳排放和城市用地增长的脱钩状态时空变化,并通过构建面板数据模型探究城市形态对碳排放的影响,得出以下结论:(1) 1995—2015年长三角城市群碳排放重心经历了西南向-西北向-东南向-西北向的转移过程,这种转移过程与其相应时期内部分城市的工业发展与产业结构调整有关;(2) 1995—2015年,长三角城市群碳排放与城市用地增长的脱钩状态存在着显著的时空异质性。研究区由以扩张负脱钩为主变化为以弱脱钩为主,2005年以后,区域之间的脱钩差异开始缩小,总体来看研究区脱钩状态趋向于同质。至2015年,近70%的城市已达到了脱钩,其中上海等城市实现了强脱钩;(3)连续完整的地块在区域内的主导程度会对城市碳排放产生负向的影响,而城市用地斑块的破碎化程度和聚集程度对碳排放有着正向的影响,且相对而言,聚集程度的正向影响更为显著。     

长江中游城市群生态系统健康时空演变特征分析

城市群地区生态系统健康状况关乎城市群的可持续发展,科学测度城市群地区生态系统健康水平对城市群地区生态系统健康宏观调控政策制定具有重要的实践意义,然而当前生态系统健康评价仍存在不足之处。生态系统服务是反映生态系统健康状况的重要组成部分,如何把生态系统服务纳入生态系统健康评估框架中,成为了当前研究讨论的热点话题。拟把基于InVEST模型评估的生态系统服务纳入生态系统健康评估框架中,构建了基于"生态系统活力-生态系统组织力-生态系统弹性-生态系统服务"的评估框架,结合多源数据对1995—2015年长江中游城市群生态系统健康水平时空特征进行测度。结果显示:(1)研究期间长江中游城市群地区生态系统健康状况总体有所恶化,恶化区域主要分布在城市群的核心地区;(2)研究期间长江中游城市群地区生态系统健康存在显著的空间依赖性,生态系统健康高值区主要分布在周边山区以及中部的罗霄山脉,生态系统健康低值区主要分布在平原地区、大城市周边地区以及主要的交通线路沿线地区。本研究结果可以为其他地区生态系统健康评估以及长江中游城市群地区生态系统健康保护政策制定提供科学借鉴。     

长江中游城市群生态系统服务和城镇化之间的空间关系研究

中国的城镇化进入到以大都市群作为主要载体的发展阶段,由于粗放式经济增长方式没有发生根本改变,城镇化进程的生态环境问题日益凸显。基于1995年、2005年和2015年3期土地利用/土地覆被变化数据测度了长江中游城市群生态系统服务价值时空分布特征,并且综合运用双变量空间自相关模型、普通最小二乘法以及空间回归模型对长江中游城市群生态系统服务价值和城镇化水平之间的空间关系进行测度。研究结果表明:(1)研究期间长江中游城市群生态系统服务价值有显著降低,而城镇化水平有显著的增加,二者呈现相反的空间分布特征;(2)长江中游城市群生态系统服务价值和城镇化水平之间存在显著的空间依赖性;(3)空间回归模型被证明更适合测度生态系统服务价值和城镇化之间的相互作用关系,城镇化的发展会导致生态系统服务价值的降低,二者之间存在U型曲线关系。生态系统服务价值不仅受到自身格网单元要素的影响,而且受到邻近格网单元或者是更远格网单元要素的影响。未来的土地利用规划以及生态系统保护规划需要充分考虑二者之间的空间依赖效应和空间溢出效应,实行跨区域的联合治理。