京津冀城市群建设用地扩张多情景模拟及其对生态系统碳储量的影响

量化分析建设用地扩张对陆地生态系统碳储量的影响,探索模拟建设用地扩张的优化方案以提高未来生态系统碳储量,对区域可持续发展和生态文明建设具有重要的现实意义.基于土地利用和地理空间数据,利用生态系统服务与权衡综合评估（InVEST）模型和基于栅格的斑块生成土地利用模拟（PLUS）模型,以2 km网格为基本单元,核算分析了京津冀城市群2000~2020年生态系统碳储量和格局演变,拟合回归了建设用地变化和碳储量变化两者关系,设置不同城市扩张发展情景对京津冀城市群2030年土地利用格局进行了模拟并分析了不同发展情景下2020~2030年建设用地扩张对碳储量的影响.结果表明：①京津冀城市群2000、2010和2020年生态系统碳储量（以C计）分别为2 088.02、2 106.78和2 121.25 Tg,其中林地碳库占比最大.研究期间碳储量减少的网格单元集中分布在北京、天津、石家庄和唐山等大城市周边,建设用地扩张的区域是碳储量变化最为剧烈的区域.②在建设用地占比10%以上的各等级网格单元区域,建设用地扩张和碳储量变化回归拟合关系良好,两者回归系数均呈现波动上升趋势.③在自然发展、建设用地扩张增速减少15%和建设用地扩张增速减少30%这3种发展情景下,2030年生态系统碳储量（以C计）分别为2 129.12、2 133.55和2 139.10 Tg.2020~2030年建设用地扩张和碳储量变化两者回归拟合效果均明显优于2000~2010年和2010~2020年,回归系数随着建设用地占比等级的增加均呈现波动增加的趋势.在各建设用地占比等级区域,回归系数值均呈现：自然发展情景<建设用地扩张增速减少15%发展情景<建设用地扩张增速减少30%发展情景.在“双碳”目标下,京津冀城市群应优先选择建设用地扩张增速降低发展情景,对建设用地的扩张应优先控制在建设用地占比较高的区域.     

多情景模拟下的新疆生态系统服务价值评估

研究多情景下的新疆土地利用变化及生态系统服务价值（ESV）,探讨区域内最优的土地利用分布格局,对干旱区的可持续发展与土地利用规划具有重要意义。该研究耦合多目标优化和斑块生成土地利用模拟(PLUS)模型对自然发展情景、经济发展情景、生态优先情景、可持续发展情景4种情景下的土地利用需求及空间分布进行预测模拟,采用价值当量法计算新疆未来情景下的生态系统服务价值。结果表明：（1）2000-2020年,新疆土地利用类型以荒地为主,土地利用变化主要表现为耕地的增加和荒地的减少。2035年4种情景下的土地利用变化不同,空间模拟结果整体上扩张趋势一致,局部变化明显。（2）利用PLUS模型对新疆的土地利用变化模拟效果较好,Kappa系数均值达到0.899 1,总体精度均值达到0.954 8,可以有效模拟新疆2035年的土地利用空间格局。（3）2035年自然发展、经济发展、生态优先、可持续发展情景下的ESV分别为18 717.25、17 816.36、19 221.52、18 134.45亿元。加强草地、水域、林地、湿地等生态用地的保护,有利于提高ESV价值总量。可持续发展情景可作为兼顾生态保护和经济发展...     

土地资源优化配置与土壤质量调控的系统动力学分析

土地资源优化配置及其环境效应已成为土地科学研究与保障国民经济持续健康发展的重要课题. 运用系统动力学方法,结合土壤质量调查评价,探讨江苏省无锡市区土地资源优化配置与土壤质量调控问题. 结果表明:经济社会发展目标与模式在很大程度上决定着土地资源配置格局,并进一步影响到区域生态环境条件和土壤质量;在经济发展优先模式下,无锡市区建设用地扩张迅速,环境负荷加重,粮食产量降低,2030年的综合土壤质量指数比2005年下降1.50;在生态保护优先模式下,无锡市区土地资源的人口承载压力趋缓,建设用地占用耕地现象得到有效控制,粮食产量较稳定,2030年的综合土壤质量指数仅比2005年下降0.57;未来土地资源配置格局应该以生态保护和提高土地资源配置的综合效益为调控重点.      

不同土地利用情景下四平市生态系统碳储量时空演变

基于1990～2020年四平市土地利用类型数据,运用GeoSOS-FLUS模型,设定自然发展、耕地保护和生态优先三种情景,模拟不同情景下2030年四平市土地利用空间格局,同时结合InVEST模型定量分析研究区1990～2020年碳储量的时空分异特征,并探讨不同情境下土地利用变化对碳储量的影响,评估未来碳储量的潜力.结果表明:1990～2020年四平市耕地和林地分别减少了951.5 5km²和357.54km²,且以1990～2000年间的降幅最大.草地和建设用地呈增加趋势,分别增加了702.97km²和587.64km².2030年在生态优先情景下,林地呈扩张态势,耕地有少量增加,在耕地保护情景下,耕地数量得到有效保障,而林地和草地有不同程度缩减.建设用地在三种情景下都呈现扩张的趋势,在自然发展情景下增长幅度最大.1990～2020年,四平市陆地生态系统的总碳储量及平均碳密度呈连续减少的势态,以1990～2000年的降幅最大,主要原因是该时段内土地利用变化以耕地的减少和建设用地的增加为主.四平市碳储...     

基于PLUS与InVEST模型的鄱阳湖流域碳储量时空变化与预测

城市扩张、土地利用变化引起流域生境及其碳储量改变,为探明土地利用更替对碳储量造成的影响,以鄱阳湖流域为研究区域,应用InVEST和PLUS模型甄别鄱阳湖流域土地利用及碳储量时空分布特征,探索自然发展、城市建设和生态保护情景下流域碳储量时空演变及响应机制。结果表明：2000—2020年鄱阳湖流域水域、建设用地均呈扩张趋势,而土地碳储量持续下降;在自然发展和城镇发展情景下,林地、草地和未利用地数量均减少,在生态保护情景下,草地呈现减少而林地呈现扩张,在自然发展情景中耕地呈现扩张;较2020年,在自然发展、城镇发展和生态保护情景下的2030年碳储量,分别下降19万,149万和上升25万t,且土地利用分布与碳储量分布呈高度一致性。明确鄱阳湖流域土地利用及碳储量时空演变特征,预测其未来变化趋势,有利于流域土地利用可持续发展,为推进流域“双碳”目标实现提供参考。     

黄河上游生态脆弱区城市增长边界划定——以临夏回族自治州为例

黄河流域是我国重要的生态屏障和经济区,其上游水源涵养区对黄河流域的生态可持续发展起着决定性的作用。因此,科学统筹城乡发展、合理划定城市增长边界（UGB）,对于黄河流域生态保护与城市高质量发展具有重要意义。以黄河上游典型城市临夏回族自治州为研究对象,基于土地利用及相关遥感数据,运用遥感生态指数（RSEI）、生态敏感性分析评估了临夏回族自治州的生态质量,并在此基础上,结合CA-Markov对比分析了有无生态环境质量评价条件下未来城市增长边界发展情况。结果表明：（1）2005—2015年,临夏回族自治州生态环境整体较差且逐年下降,2015年生态质量（RSEI）结果降至最低（0.38）。同时,生态敏感性也从中度敏感变为低度敏感。（2）2005—2015年,研究区城市扩张面积增长6.04 km²,通过CA-Markov模拟得到的2030年城市建设用地规模为95.88 km²,超出规划面积3.2 km²,城市扩张未得到有效约束。（3）RSEI-CA-Markov模拟2030年的城市建设用地为90.36 km²,小于政府规划面积2.32 km²,符合城市可持续发展要求。因此,基于RSEI-CA-Markov划定的黄河上游生态脆弱地区UGB具有更强的城市管理能力,有利于引导和实现城市可持续发展,也可对中国其他生态脆弱城市生态—经济协调发展提供参考依据。     

基于土地利用/覆被动态变化的粤港澳大湾区碳储量评价与预测

土地利用/覆被变化会增加区域碳储量或引发碳损耗,进而影响全球气候.研究湾区土地利用与碳储量变化的影响机制,对区域生态系统保护及社会经济可持续发展具有重要意义.基于InVEST模型和PLUS模型,分析了粤港澳大湾区土地利用与碳储量的动态变化特征及影响机制,进一步模拟预测了2030年3种发展情景（自然趋势情景、建设用地优先情景和生态优先情景）下土地利用类型变化对碳储量的影响.结果表明：(1)2000～2020年粤港澳大湾区的耕地（减少5.38%）和建设用地（增加8.68%）变化最显著,其余用地类型的变化较小.林地作为大湾区的主要用地类型,同样也是重要的碳库,空间上集中分布于东、北、西三面的台地和丘陵地区,碳储存低值区集中于中部平原,以建设用地为主.(2)受不同用地类型相互转化的影响,粤港澳大湾区的碳损失了20.12×106 Mg.耕地和林地面积的减少以及建设用地面积的增加是碳损耗的主要原因.(3)模拟研究发现生态保护措施将有效提高区域碳储量.具体来说,当耕地、林地和草地向建设用地的转化减少20%,湿地和水体向建设用地的转化减少30%时（生态优先情景）,区域碳储量可增加2.58×106 Mg...     

北部湾南流江流域土地覆盖及生物多样性模拟

以北部湾独流入海河流南流江流域为研究对象,基于研究区2000年和2015年遥感数据解译的土地利用数据以及社会经济等数据,采用CLUE-S模型对未来2030年生态保护情景、自然增长情景以及粮食安全情景的土地利用格局进行了模拟预测,在此基础上采用InVEST模型对流域过去和未来不同情景的生物多样性进行了评估,探讨了流域生物多样性的生境质量和生境退化程度.结果表明：2000~2015年南流江流域建设用地、园地、水域和未利用地呈现出增加趋势,其中建设用地的增幅最大,而耕地和林地减幅最大.流域土地系统中共存在着34种土地网络转移流关系,上游存在24种,中游20种,下游28种,耕地与建设用地、耕地与林地以及林地与园地之间的转换占到流域总土地利用变化的70.74%.CLUE-S模型模拟未来土地利用的Kappa系数达到0.86,表明模型模拟未来情景的土地利用精度满足要求.2000年、2015年、2030年生态保护情景、2030年自然增长情景以及2030年粮食安全情景流域生境质量总得分和平均得分分别为866630,900357,921055,876231,865370和0.7457,0.7747,0.7925,0.7539,0.7466.2030年3种情景的中上游和下游地区生物多样性都呈现出不同程度的改善趋势,而中游地区则表现出退化趋势.     

基于GIS的城市最小生态用地空间分析模型研究——以深圳市为例

21世纪,全球范围内城市化已经成为人类社会发展的必然趋势,城市扩张不可避免地将大量的森林、农田、草地、湿地和水域等发挥着重要生态服务功能的生态用地转化为城市建设用地,对城市、区域乃至全球的生态系统造成较大的影响。在未来快速城市化过程中,保护必需的生态用地对于维持城市自身生态系统健康、改善城市居民生活质量和城市可持续发展有着重要意义。研究以中国经济特区深圳市为例,将景观生态概念模型与生态系统服务功能价值评估方法结合起来,在GIS技术的支持下,构建了城市最小生态用地空间分析模型,并分别按照保留城市面积30%、40%、50%和60%生态用地的4种情景,分析最小生态用地空间分布的合理性,结果表明论文所构建的最小生态用地模型能够很好地将城市当中具有重要生态系统服务功能的土地提取出来。     

基于CLUE-S模型的黑河中游土地利用情景模拟研究 ——以张掖市甘州区为例

由于传统的土地利用空间统计分析问题中存在固有的空间自相关效应,进而影响到不同土地利用类型空间分布概率模拟的精度.研究在CLUE-S模型中传统的二值Logistics回归的基础之上引入了空间自相关因子形成Autologistic回归模型,并将其用于区域土地利用情景模拟.结果表明:(1)考虑了土地利用类型空间自相关性的Autologistic回归模型在模拟土地利用空间格局时能更好地反映真实土地利用分布格局.耕地、林地、草地、水域及未利用地的空间格局拟合优度ROC值分别从0.914、0.820、0.697、0.635和0.798提高到0.924、0.892、0.766、0.716和0.835;(2)基于Autologistic回归分析的建模对CLUE-S模型的模拟精度有一定的提高.Autologistic回归分析下模拟结果的Kappa指数0.935 4大于Logistic回归模拟结果0.888 0;(3)通过模拟2020年研究区5种情景方案下土地利用格局,表明在不同情景方案下的土地利用/覆被格局存在显著的空间差异:①自然增长情景方案下,耕地的增加对于保障粮食安全有重要意义,而建设用地的扩张则会促进研究区经济建设的快速发展,但林地和草地转化为未利用地会加剧土地的退化和生态环境的恶化;②在3种水资源约束情景方案下,水资源对干旱区土地利用/覆被变化的制约非常明显,提高水资源利用率是改善干旱区生态环境的一个重要措施;③土地结构优化情景方案下土地利用比较全面地考虑到了流域粮食安全、生态保护以及经济发展等需要,具有较强的合理性;④经济发展情景方案下建设用地快速扩张,大量侵占周边耕地和草地,粮食安全会受到较大的威胁;⑤生态保护情景方案下林地、草地和水域等生态保护用地面积呈显著扩张,区域生态环境质量明显改善.     

中原城市群区域碳储量的时空变化和预测研究

为了有效评估中原城市群碳储量,运用灰色预测模型获取动态碳密度数据,结合Dyna-CLUE模型和InVEST模型,动态评估2005~2030年土地利用变化下不同情景的碳储量演变特征,以及城市发展对碳储量的影响.结果表明,2005~2020年中原城市群碳储量分别为1689.59×10⁶t、2035.36×10⁶t、2066.34×10⁶t和2093.05×10⁶t,呈现持续增加趋势;2030年经济发展情景、生态保护情景和经济生态协调发展情景下碳储量分别为2162.45×10⁶t、2179.39×10⁶t和2174.28×10⁶t,经济发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.碳储量变化与土地利用面积变化密切相关,主要表现为耕地面积的下降导致其碳储量减少约250×10⁶t,林地面积的扩张导致其碳储量增加约103.4×10⁶t,建设用地的扩张导致其碳储量增加约87.77×10⁶t;耕地和草地面积与总碳储量呈较弱的负相关关系,林地、水域、建设用地和未利用地面积与总碳储量呈较强的正相关关系.2005~2030年中原城市群30个城市的碳储量分别为11.38×10⁶t~214.24×10⁶t,碳储量的变化反映出城市土地碳排放在2030年之前已经达到峰值,且经济生态协调发展情景可能更适合未来城市发展的目标.     

《2019年实现可持续发展目标所需转变及其指数和指示板全球报告》分析与政策建议

联合国可持续发展解决方案网络与贝塔斯曼基金会联合发布的《2019年实现可持续发展目标所需转变及其指数和指示板全球报告》评估了162个国家和地区17项可持续发展目标(SDGs)的实现情况,在全球具有影响力。本文分析了该报告的SDG指数和指示板构建的方法学变化及新增的SDG Trend评估情况,重点针对国别、区域层面的SDGs实施进展以及中国的进展状况进行深入分析,认为OECD、东亚、拉丁美洲、非洲等区域可持续发展目标实现进展各有特征,中国总排名上升但各项SDG子目标实施进展差异大,生态环境领域仍面临严峻挑战。提出中国要加快推进构建本土化的国家和地区可持续发展目标体系、对接"一带一路"倡议与联合国2030年议程等政策建议。     

耦合MOP与GeoSOS-FLUS模型的县级土地利用结构与布局复合优化

在自然资源整合不断加强,土地利用结构日趋复杂的形势下,采用单一土地利用结构优化方式难以有效满足区域土地利用合理规划的需求。综合考虑生态文明、乡村振兴、城乡融合等土地可持续利用目标,构建土地利用结构优化与布局优化的集成体系,对提升规划适用性具有积极作用。选取常州市金坛区为研究区,以经济效益与生态效益为优化目标,设置自然演变、经济优先和生态优先三种发展情景,在通过MOP(多目标规划)模型进行土地利用结构优化的基础上,利用GeoSOS-FLUS模型实现土地利用布局优化。结果表明:通过集成MOP和GeoSOS-FLUS模型,采用"结构+约束+布局+准则"研究模式探索县域单元下的土地利用结构布局优化,对调整土地利用结构,优化土地利用空间布局有一定帮助。从案例分析结果看,城镇工矿用地数量在自然演变和经济效益优先情景下分别增加了39%和95%;林地在生态效益优先情景下增加了40%;农村居民点在三种情景下分别减少33%、66%和66%。在三种发展情景下,空间格局都将面临城镇空间与生态空间两级分化的现象,后期区域发展中应加强城乡土地利用与生态保护协调发展,促进空间布局均衡化。     

可持续发展目标达成度对中国生态文明建设公众满意度的影响

自联合国可持续发展目标提出以来,学者们聚焦其达成度开展了大量的评估工作,以期揭示中国可持续发展过程中面临的问题和挑战,进而指导政府决策.已有评估指标的选择是“自上而下”的,普遍参照联合国建议.然而,在实际应用中,可持续发展评估结果是否与“自下而上”衡量政府绩效的另外一个重要标准“生态文明建设公众满意度”相匹配尚不明确,增加了政府决策的不确定性.因此,该研究以中国31个省级行政单位为样本(不包括港澳台地区数据),建立了可持续发展达成度梯度,利用滑动窗口结合线性回归等方法,分析了可持续发展目标达成度的两个维度(平均达成度和目标间均衡度)与生态文明建设公众满意度间的变化关系及其驱动机制.结果表明：(1)可持续发展评估的两个维度中,目标平均达成度与公众满意度之间无显著关系,目标间均衡度则与公众满意度呈正相关,特别是在较高可持续发展水平下(R2=0.36,P<0.01).(2)环境和经济指标是影响生态文明建设公众满意度的主要因素,环境质量的影响在可持续发展水平较高的阶段更加强烈.(3)经济发展和环境保护目标间的权衡关系制约了可持续发展状况相对较好省份的生态文明建设,也是决定可持续目标间均衡...     

天山北坡城市群碳储量时空变化及预测研究

为了有效评估城市群碳储量变化,以天山北坡城市群为研究对象,运用PLUS模型和InVEST模型,动态评估2000~2020年及2030年不同情景下土地利用变化及碳储量变化特征.结果表明,2000~2020年天山北坡城市群碳储量呈现持续增加趋势,且碳储量变化与土地利用变化密切相关,主要表现为2000~2010年林地面积的减少导致其碳储量减少约266×10⁶t,2010~2020年草地面积的增加使其碳储量增加约69.14×10⁶t.2030年自然发展情景、生态保护情景和经济快速发展情景下碳储量预测值分别为8875.88×10⁶t、8895.58×10⁶t和8841.58×10⁶t;经济快速发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.土地利用是影响碳储量空间变化分布的第一主导因素,贡献率接近于90%,土地利用强度与碳储量协调性分析与两者双变量空间自相关分析进一步验证了这一结论.土地利用变化在一定程度上能够对碳储量产生积极影响,对于本研究区而言,生态保护发展情景可能更符合未来城市发展模式,研究结果能够为土地利用规划提供参考.     

城市扩展过程对湿地影响的情景模拟研究——以河北怀来为例

在复杂多变的环境下,情景模拟法因其能考虑突发干扰的影响并能聚焦长期规划而表现出突出的优势。怀来是北京重要的水源地和环境保护屏障,2022年北京-张家口冬奥会的筹办将可能加快怀来的经济发展和城市扩展,进而对湿地的空间压力产生重要影响。因此,论文利用情景模拟法,结合城市扩展模型（land use scenario dynamics-urban,LUSD-urban）和湿地空间压力模型,模拟了趋势外推、城市规划和冬奥会3种情景下怀来未来城市扩展对湿地的空间压力。结果显示城市扩展导致怀来湿地空间压力增大,湿地平均压力从2000年的0.399增加到2013年的0.439,增长了10.03%。同时,湿地空间压力高于0.5的像元比例从6.73%增加到17.42%。3种情景下,2013—2030年怀来的湿地空间压力将增长0.002~0.005。冬奥会的举办将为怀来湿地带来更大的空间压力,冬奥会情景下湿地压力的热点区面积最大,为83.74 km²,是3种情景下共有热点区面积的1.44倍,新保安镇、土木镇和沙城镇的非城市用地面临的空间压力较大。因此,怀来县在未来制定城市规划时应充分考虑县内湿地生态系统,在保护湿地资源的基础上有效促进经济的发展。     

土地利用系统对区域可持续发展的支撑力评价：方法与实证

土地利用系统作为人类与自然界交互的关键载体,在区域可持续发展过程中占据重要地位。为分析其与联合国可持续发展目标（SDGs）的关联特征,解释其对SDGs的支撑能力,构建土地利用系统内涵解析框架,探索其对SDGs的支撑机制并构建可持续发展支撑力评价体系,以山东省为例进行实证分析。研究结果表明：（1）以土地利用系统为核心,在人地关系视角下解析其与社会、经济、生态系统的交互作用,分析其在人地耦合系统中的运行机制,揭示其与可持续发展的相关关系,可为确定土地利用系统可持续发展目标提供理论解析。（2）山东省土地利用系统支撑力呈“省域西低东高、市域中心低周围高”分布,研究期内,66%的区域实现了支撑能力的提升,支撑力变化呈现“西北部提升、中部及东部下降”现象。具有农业优势的西部平原区对SDGs的直接支撑及自身稳定力提升,但间接支撑力有所下降,东部经济发达区自身稳定力有所提高,但直接及间接支撑力下降。（3）各类型支撑力变化空间相关性显著。显著区域多分布在市辖区,菏泽市农业发展能力的辐射带动作用较强,东营市土地经济产出及社会供应能力呈高—高集聚,土地自身稳定力呈低—低集聚。研究提出了土地利用系统支撑可持续发展的新视角,可为后续研究提供借鉴,实证分析为山东省可持续发展战略提供决策建议,为国土空间规划背景下的政策调控提供参考。     

上海城市拓展及其环境影响的模拟研究

采用基于元胞自动机的SLEUTH模型模拟上海市1988-2004年间的城市化进程.上海地区的发展进程主要是以中必向外围拓展的面状城市化,加之沿交通干线的线状城市化.城市化的主要影响因子包括人口增长和经济增长,SLEUTH模型与系统动力学模型相耦合,模拟了3个情景设置(基础情景、生态优先情景和道路交通规划引导情景)下20...     

National pathways to the Sustainable Development Goals (SDGs): A comparative review of scenario modelling tools

The recently-adopted global Sustainable Development Goals (SDGs) will have significant implications for national development planning in both developed and developing countries in the post-2015 period to 2030. Integrated, nationally-owned SDG strategies will be at the centre of national efforts to implement the new sustainable development agenda. The long-run processes and systems perspective that are inherent in the SDGs present complex analytical problems for policymakers and analysts. Scenario analysis and quantitative modelling will be important analytical tools to support national sustainable development planning, and there is an increasingly sophisticated suite of models available to decision makers. This paper reviews and assesses a broad range of different quantitative models that have the potential to support national development planning for the SDGs. The study develops a typology and inventory of 80 different models, and then reviews the comparative strengths, weaknesses and general utility of different models through an initial screening and subsequent multi-criteria analysis of short-listed models. Current gaps in model capabilities are highlighted in the context of providing analytical support for national development planning for the SDGs. While some existing models are particularly relevant, it is unlikely that an ideal model can analyse all SDG targets and variables of interest within a single modelling framework. Top-down ‘macro framework’ models are likely to be more useful for undertaking system-level or economy-wide scenario analysis driven by the national long-term goals and targets, and for exploring trade-offs and synergies among sectors. Bottom-up sectoral models will be able to support far more detailed option-level impact analysis of concrete interventions, technologies and investments. Combining both approaches within an analytical framework will provide a robust approach for analysis and decision-making. The results highlight a range of potential gaps in current modelling capabilities, and provide some new tools to assist with model selection.