权衡生态安全与城市扩展模拟的山地城市增长边界划定

进行城市空间增长边界模拟研究,对区域有序开发土地资源和有效保护生态效益具有重要意义.传统方法未考虑到现实约束下生态需求对城市扩展的影响,缺乏一定的客观评价.本文以2005年和2015年两期城镇建设用地数据为基础,从协调城市扩展与生态安全的视角出发,借助ArcGIS平台构建改进CA模型,模拟了2025年万州城区的城镇用地...     

基于潜力—约束和SLEUTH模型松散耦合的南京城市扩展模拟北大核心CSCDCSSCI

将潜力—约束与SLEUTH模型进行松散耦合,在建设用地适宜性评价的基础上,将不同生态安全格局情景融入SLEUTH模型的排除图层,对研究区2013-2040年的城市用地空间扩展进行多情景模拟。研究表明:(1)两个模型的松散耦合能够有效提高像元尺度上模型校正的精度。(2)用地扩展在以"边缘增长"和"填充增长"为主的同时,在城市外围形成了较为明显的"跳跃式"发展,表明模型的松散耦合能够更好地捕捉城市发展政策所导致的新城市增长中心。(3)三种生态安全格局情景方案的城市用地模拟结果均呈增长趋势,但高生态安全格局情景的新增城市用地面积和增长率均最小,表明将生态敏感性作为城市发展的约束图层,能够有效保护研究区的自然生态空间,大幅降低生态安全风险。     

基于生态安全导向的城市空间扩展模拟与分析北大核心CSCDCSSCI

进行城市空间扩展模拟分析研究,对于城市生态安全格局优化具有重要意义。基于Dyna-CLUE模型进行广州市的城市空间扩展模拟与分析,结果表明:城市化到现阶段,政府采取的土地利用数量调控对城市空间扩展的影响较为重要,空间区划的引导作用相对不明显;建设用地聚集度持续增大,单位面积内的斑块数则先增后减,二者揭示出的景观特征不完全一致;城市空间是外缘、飞地式和内填式三种空间扩展模式共同作用的结果,但在1990-2005年以外缘和飞地式为主,在2005-2020年则以外缘和内填式为主,此时新增斑块与原有斑块的建设用地连成大斑块,单位斑块上的建设用地数量呈降势,前后两个时段内,城市由"摊大饼"外延式逐渐转向集约节约的内填式扩展,城市生态文明建设初显成效。     

深圳市生态城市建设的定量评估及其发展方向

以深圳市统计年鉴、人口分布、城市建筑以及环境保护等资料为数据源,应用系统分析法和层次分析法,基于经济、社会、环境三大子系统构建生态城市评估模型,对深圳2004―2007年城市生态水平进行定量评价,并与广州、上海作对比分析。研究结果表明,深圳城市生态化水平较高且逐年递增,并略高于广州、上海;经济、社会、环境子系统对深圳生态城市建设的贡献度基本保持在25﹕35﹕40的稳定比例,表明环境子系统是生态城市建设的关键。对各子系统的具体分析表明,深圳的环境子系统欠缺稳定性,社会子系统指数有待完善,经济子系统则与发达国家、地区尚存差距。此外,资源利用、污染防治、产业结构与基础设施,则是当前深圳市生态城市建设面临的关键问题与重要发展方向。     

基于水文效应的城市增长边界的确定——以镇江新民洲为例

城市增长边界(UGB)是城市增长管理、控制城市无序蔓延的重要工具,但如何科学定量划定城市增长边界一直是一个技术难题。针对目前城市增长边界定量划定研究的不足,提出一种基于城市水文效应,适用于城市内涝易发区的城市增长边界划定方法。该方法整合了元胞自动机(CA)模型与区域水文模型(SCS),通过CA模型预测城市不透水面积的扩张范围与形态,并以此作为城市水文模型的参数,评估城市淹水面积的比例及风险,最后根据风险水平确定城市增长边界。以镇江新民洲为例,实证研究了该地区的城市增长边界的合理划定,研究发现该区域城市扩张规模控制500 hm2之内,城市在最大降雨条件下城市积水面积的风险水平能有效降低。研究结果可为新民洲的水文风险控制及城市规划提供依据,同时可为其他城市增长边界划定提供方法参考。     

权衡城市扩张与永久基本农田保护的城市增长边界划定——以武汉市为例

城市增长边界划定是优化城市空间结构和管理格局、增强城市综合承载力的有力手段。然而,由于城市周边的耕地质量较高,城市增长边界与永久基本农田保护在空间上存在显著的冲突。已有的城市增长边界划定研究大多忽略了城市扩张与永久基本农田保护的冲突,不利于城市周边优质耕地的保护。针对这一问题,该文利用土地系统模拟与优化模型(LANDSCAPE),以武汉市为例,开展了权衡城市扩张与永久基本农田保护的城市增长边界划定研究。结果表明:LANDSCAPE模型在城市增长边界划定过程中能够权衡城市扩张与永久基本农田保护,既能满足城市增长的需求,又有效避让了城市周边的优质耕地和重要生态用地,实现了城市扩张与永久基本农田保护的空间协调;该文提出的城市增长边界划定方法可以为快速城市化地区合理划定城市增长边界、实现区域土地资源的合理有效利用提供方法支撑。建议相关部门应同步划定城市增长边界与永久基本农田边界;同时在城市扩张与耕地保护冲突激烈区域设置耕地保护弹性区,并在该弹性区权衡城市扩张与优质耕地保护。     

协调发展视角下大南昌都市圈城市增长边界的划定

科学划定城市增长边界(UGB)能合理引导城市发展方向,有效抑制无序蔓延。基于协调发展视角,结合多目标土地利用适宜性评价方法与PLUS模型划定大南昌都市圈刚性UGB及自然增长、政策约束、协调发展3种情景下的弹性UGB。结果表明：(1)多目标土地利用适宜性呈现空间差异且存在重叠和交叉,协调发展最适宜区与农业生产最适宜区、生态保护最重要区重叠面积相比城镇建设最适宜区均有所下降;(2)刚性UGB面积占研究区总面积的76.11%,保障大南昌都市圈城市扩张严格遵循生态保护红线和粮食安全底线;(3)PLUS模型模拟结果总体呈耕地、林地、草地、未利用地减少以及水域和建设用地增加的趋势,其中建设用地扩张最显著,但协调发展情景下城市扩张得到有效约束,且该情景下弹性UGB能有效减缓城市扩张占用农业或生态价值最高区域,更能优化城市景观格局。研究结果有利于引导和实现大南昌都市圈城市可持续发展,也可为其他城市三生空间协调发展提供参考。     

基于生态导向与自然条件约束的青海省国土空间开发适宜性评价研究

国土空间开发适宜性是保护国土生态空间、合理布局建设空间、优化国土空间开发格局的依据。该文以生态文明建设为导向,从生态安全、粮食安全、地质安全与建设保障4个维度识别显著影响国土开发建设的约束因素,将生态相关因素作为强限制因子,自然条件约束因素作为较强限制因子,采用多属性综合评价模型对青海省国土开发适宜性进行评价。结果表明:全省国土空间开发建设适宜区35 209.57 km~2,较适宜区22 010.94 km~2,一般适宜区33 013.78 km~2,不适宜区606 412.47 km~2。青海省应坚持"国家生态文明战略+青海保护开发实际",在国土开发建设适宜性基础上,统筹谋划和优化调整国土空间开发格局,推动国土集聚开发与分类保护相适应。     

基于邻域扩展量化法的城市边界识别

城市空间分析的基本条件是可靠的测度,而城市的基本测度是规模。客观定义城市边界是有效确定城市规模的技术前提。近年来国内外学者提出几种城市边界识别的方法,其中能够定量反映城市内部实体空间组织关系的多采用矢量图像。但这些矢量数据的获取十分困难,且实时性差。因此,本文借鉴前人的研究成果,基于邻域扩展量化和标度思想,提出一种应用于遥感栅格图像上的城市边界识别方法。该方法的本质是一种空间邻域融合法,通过改变像元邻域的作用范围,可以得到不同的空间集群数目;借助搜索范围与集群数目的标度关系确定一个客观的半径,据此可以利用GIS技术确定城市边界。将该方法应用于北京地区多个年份的遥感图像,发现了像元的有效邻域作用范围。此方法以栅格图像为基础,数据实时性好并且获取容易,计算过程简便,在未来的城市边界研究过程中,可望与现有的方法相互补充。     

城市改造更新中古民居的保护与旅游开发——以深圳市为例

选取我国最早向城市化迈进的区域之一——深圳市作为研究对象,通过走访调查深圳的古民居,分析了目前古民居保护中存在的几个主要问题:城市改造更新的冲击、原生态利益链的瓦解、政策法律的滞后、产权结构的混乱、保护意识的薄弱和生活习惯的改变等.同时,结合国内外古民居的保护与旅游开发的经验与教训,强调了古民居文化生态系统整体性保护的重要性,并提出了以政府为主导的全社会共同保护机制、破解产权及资金难题和因地制宜、分级保护、分别利用等措施.     

基于距离与规模的中国城市体系规模结构

城市规模结构是城市体系研究的重要内容。经济基础理论相关的研究忽视了城市体系中某一城市规模往往受到其他城市规模、距离的影响。本文以第五次人口普查的"市人口"作为城市人口规模标度指标,以铁路运行距离为两城市间距离的标度指标,证明了距离要素对解释中国城市体系结节结构的有效性。讨论了全国城市体系、北方城市、南方城市体系中城市i的规模P_i与最近距离城市n的规模P_n、城市体系首位城市s的规模P_s、区域中心城市c的规模P_c,及与相应城市间距离D_in、D_is、D_ic的定量关系,以及D_in及其位序的定量关系。研究发现:(1)全国城市体系中,P_i可以用P_n、D_in、D_ic来说明,其中,P_n、D_in为正向影响,D_ic为负向影响,P_n影响最大,D_in次之,D_ic再次之。(2)北方城市体系中,P_n、D_in、P_c均对P_i有正向影响,D_in影响力最大,P_n次之,P_c再次之。(3)南方城市体系中P_i的解释因素及各因素的重要性与全国城市体系相同。南方城市体系与北方城市体系中P_i的解释因素的差异性源自南方城市体系中D_ic、P_c/P_i较小。(4)D_in与其位序R间存在与城市位序-规模律相同的内在定量关系。     

基于生态适应性循环三维框架的城市景观生态风险评价

本研究以城市社会—生态系统为风险评价对象,引入生态适应性循环三维框架,将景观生态风险评价指标从单一的景观指数层面扩展至“潜力—连通度—恢复力”三维准则,并以深圳市为研究区,基于有序加权平均（OWA）算法对评价结果进行情景设置。研究结果显示,评价中干扰指标主要影响风险评价结果属性值域,而风险空间格局则受暴露指标制约;深圳全市景观生态风险整体呈现“西高东低”的分布格局,城市新建成区风险最高,大鹏半岛风险最低,羊台山与笔架山公园则是城区内部的相对风险低值区;基于OWA方法设置情景偏好,绘制“忽视”、“正常”及“重视”三种风险情景下的城市景观生态风险图。本研究基于生态适应性循环理念集成社会—生态系统时空动态干扰与暴露指标表征城市景观生态风险,并通过OWA方法变换主观偏好、降低评价不确定性,可以满足不同发展思路下的城市开发布局需求,从而为城市景观发展空间权衡提供决策支持。     

农产品质量安全导向的耕地质量评价及在城市开发边界划定中的应用——以南通市为例

快速城镇化过程中,耕地面临日益严重的质量和数量安全问题,改进耕地质量评价方法并探索其在城市开发边界划定中的应用研究,对于耕地和农产品质量安全保护、“多规合一”的实施具有重要意义。通过融合农用地自然质量分等和多目标地球化学调查成果,重构耕地质量评价指标体系与集成方法,结合耕地质量与规划城镇用地的耦合分析,探索可占用耕地与城市开发边界识别路径,并以南通为例进行验证。研究表明：沿江地区土壤重金属含量较高,沿海地区土壤肥力较差,西部和北部地区土壤肥沃,耕地质量较好。沿江地区规划城镇用地和耕地质量空间匹配较好,可占耕地和开发边界范围较大,北部地区相反。耕地质量评价—耕地与规划城镇用地耦合—可占用耕地选择与边界框定的方法,可以为城市开发边界划定提供指引,但城市用地需求和耕地可占用规模确定是有待深入研究的问题。     

基于动态约束的元胞自动机与复杂城市系统的模拟

为获得复杂城市系统更理想的模拟效果,提出时空动态约束的城市元胞自动机(CA)模型。用不同区域、不同时间新增加的城市用地总量作为CA模型的约束条件,形成时空动态约束的CA模型,并利用该模型模拟1988—2010年东莞市和深圳市城市扩张过程。结果表明,利用CA模型模拟的1993年城市用地总精度比静态CA模型提高了5.86%,而且模型中的动态约束条件可以反映城市发展的时空差异性。     

基于绿色基础设施评价的城市生态带划定--以杭州市为例北大核心CSCDCSSCI

生态带是生态宜居城市的重要组成内容,其科学识别对于城市空间管控意义重大。从弹性结合刚性的协同模式出发,现有研究缺乏针对生态廊道的空间落实进而导致生态带片状孤立的尴尬局面;缺乏针对城市空间增长的多情景分析进而导致划定成果缺乏动态调整,并受制于政府决策及重大事件等。以杭州市为例,利用Landsat TM影像数据,基于绿色基础设施评价及情景分析,综合划定城市生态带。结果表明:(1)主城区北、东侧建设开发风险相对较低,而南、西、西南需重点保护;(2)生态管控情景中弹性建设面积由20%增至35%,其空间侵蚀能力逐步增强,其中三级、四级管控情景已对区域生态格局造成严重挑战;(3)生态带划定范围包括"北部—临平"生态带(总面积272.17 km^2,占比5.60%.)、"东部—义蓬"生态带(总面积310.21 km^2,占比6.33%)、"南部—临浦"生态带(总面积828.43 km^2,占比17.00%)、"西南部—富阳"生态带(总面积1583.02 km^2,占比32.32%)及"西北部—良渚"生态带(总面积680.42 km^2,占比13.89%)。     

基于“规模—密度—形态”的大连市城市韧性评估

以建设安全城市为目标,依据地理学和景观生态思想方法,构建基于“规模—密度—形态”的三维城市韧性研究框架,并对2000-2016年大连市各县市区的城市韧性进行评估。其中规模韧性利用生态基础设施工具进行度量,密度韧性利用生态足迹与生态承载力工具进行度量,形态韧性基于源汇景观平均距离指数进行度量。还对各年份三类韧性的组合形式进行综合评判。本文认为,“规模—密度—形态”三位一体的韧性评估方法可有效识别城市的韧性特征,是建立城市规划与城市韧性研究之间有效联系的纽带。研究发现：① 规模安全是城市空间扩张的基本约束条件;② 生态承载力是城市密度的安全阈值;③ “源—汇”景观的空间耦合是优良城市形态的基本特征;④ 是“规模—密度—形态”三个韧性的组合状况而不是某一单项指标决定城市的安全性。基于规模、密度、形态韧性及其组合特征判定,为未来大连的城市发展提出建议：① 严格限制中心城区与金州区开发强度,遏制其蔓延式增长趋势;② 严格控制海岸带开发,维持山体和绿色植被斑块的完整性;③ 促进市域均衡开发,提升城市整体韧性;④ 优化新市区开发战略,形成良好城市形态。     

基于“双评价”与FLUS-UGB的城镇开发边界划定——以长春市为例

运用系统性思维,在综合考虑国土空间全要素、协调空间规划各阶段的前提下,结合资源环境承载能力评价、国土空间开发适宜性评价（“双评价”）与FLUS-UGB模型,提出了城镇开发边界划定的系统流程,包括基于“双评价”识别本底特征、基于功能遴选划分功能适宜区和基于FLUS-UGB模型划定边界3个步骤。以长春市为例,基于2010-2015年土地利用数据进行模型模拟与精度验证,总体精度为0.922 3,Kappa系数为0.844 6,表明模型具有较高精度,进而模拟了2035年长春市城镇发展形态,划定了城镇开发边界,并制定了切实有效的管控手段。这套划定方法以科学评价识别前端本底,以协同共生整合中端功能,以有机生长优化末端布局,为长春市国土空间开发与保护格局的确立迈出了稳健的一步。     

基于分区FA-MLP-CA模型的城市扩张模拟——以成渝地区双城经济圈为例北大核心CSCD

空间异质性主要表现为时空非平稳性,引入空间异质性用于提取用地变化转换规则是学术界一直探讨的热点问题。该文针对城市群空间扩张模拟过程中的空间非平稳性和建模过程中的因子优化问题,运用K-means空间聚类算法和因子分析(FA)方法,耦合多层感知机(MLP)与元胞自动机(CA),构建基于城市扩张速率分区的FA-MLP-CA模型,并利用该模型预测2030年成渝地区双城经济圈城市扩张。研究结果显示:模型总体精度(OA)和品质因数(FoM)分别达到0.9785和0.3801,相较于未引入因子优化的常规分区MLP-CA模型和城市扩张速率分区MLP-CA模型,总体精度分别提高0.0043和0.0014,FoM分别提高0.0298和0.0091;相较于未分区的传统模型,OA和FoM分别提高0.0076和0.0992;城市扩张速率分区MLP-CA模型与常规分区MLP-CA模型相比,OA和FoM分别提高0.0029和0.0207。研究表明,分区建模能改善常规建模过程中因空间异质性导致的对局部特征学习不充分的问题,其中采用城市扩张速率分区能在一定程度上提升模拟效果;而引入因子分析后不仅可提升模型精度,而且能很好地增强模型可解释性。     

城市湿地景观格局与生态—社会过程研究进展

湿地生态系统中各种生物、化学和物理过程活跃,大规模的城市化进程显著改变了这些过程,影响着城市及周边区域的湿地景观组分、功能与结构。从城市湿地定义与分类、格局演变、格局与生态-社会过程耦合模拟3个方面综述了国内外湿地景观格局结合城市背景的研究成果。通过归纳当前研究现状,指出城市湿地景观研究的薄弱环节与亟待发展的领域,构建融合关键生态特征的城市湿地景观分类体系,整合社会经济要素的城市湿地格局与过程耦合模型,以及耦合模型在城市规划与区域资源管理中的应用。