长江三角洲近50年耕地数量变化的过程与驱动机制研究

长江三角洲是中国人口最密集、经济增长最快和土地集约化利用程度最高的地区之一,经济快速发展加剧的人地矛盾已经成为区域可持续发展面临的一个重要问题。论文利用近50年耕地长序列统计资料和近5年的土地详查与变更数据,研究揭示了长江三角洲高强度土地开发的特征和近50年耕地数量变化的基本过程及其空间差异,并初步探讨了耕地数量变化的主要驱动因子及其作用。研究表明,近50年来,长江三角洲地区耕地数量呈现明显的波动减少趋势,经历了由增加→急剧减少→缓慢减少→快速减少的基本变化过程,其中分别在1958～1963年、1985年前后和1993年前后出现了三次明显的耕地流失高峰,其形成机制主要是政策、经济发展和人口增长的驱动。     

长江下游沿线土地利用区域结构演化分析

论文利用1985和2000年LandsatTM数据和相关统计资料,对长江下游近15年来土地利用区域结构演化进行了研究。研究揭示了长江下游沿线区域土地利用结构的变化趋势、土地利用结构时空演化类型及土地利用格局与社会经济因子间的关系。研究表明:近15年来长江下游沿线区域土地利用变化总体表现为耕地数量减少和建设用地增加的趋势;区域内土地利用变化时空演化类型可以划分为五大类;区域土地利用格局与社会经济因子之间可以用3个典型相关变量表示,耕地、建设用地、林地与草地变化分别对应于不同的社会经济解释因子。     

1985—2010年太湖流域粮食产能隐性增减评估研究

耕地占补制度旨在缓解耕地的增减失衡,但事实导致粮食产能的隐性增减。构建耕地数量-质量关联的粮食产能隐性增减评估系数F（耕地综合隐性增减折算系数）和TR（耕地隐性增减相对显性增减的折算面积）,揭示太湖流域25 a 来粮食产能隐性增减特征及机制。1985—2000 年流域耕地增减失衡并存在粮食产能隐性流失,耕地年均递减率为0.33%,而耕地新增极少,F系数、TR系数比例分别为-1.044、7.42%;2000—2010 年耕地增减失衡加剧,但粮食产能隐性流失减缓,耕地年均流失率增至1.50%,但耕地新增显著,F 系数、TR 系数比例分别降至-0.515、2.07%。产能隐性增减特征归于耕地增减区的土壤质量等级差异,而这差异又与流域发展及耕地政策影响下耕地增减转换过程的响应特征有关：2000 年前流失耕地比新增耕地的土壤肥力略优,而2000 年后新增耕地土壤肥力显著提升,城市及开发区周边的建设用地扩展是肥力优良耕地流失的主因,而耕地占补制度提升了耕地新增数量和质量。贯彻耕地占补制度并将数量-质量挂钩,优化耕地增减质量结构以减少耕地隐性流失是提高未来太湖流域粮食生产能力的根本出路。     

张家港市耕地资源安全与城市化时空动态分析

在1991、1996、2001和2006年Landsat遥感影像的支持下,研究了张家港市近20 a间的城市增长模式和城市化土地利用强度,结果表明:在3个研究时期中,张家港市主城区的城市化由以新发生型为主兼有延展型的扩张模式,发展成为以填充型为主要的扩张模式,而农村地区城市化则由新发生型为主的扩张模式,转变为新发生型与延展型并存的扩张模式;张家港市的城市化土地利用强度I有明显的阶段性,1991—1996年为主城区城市化时期(I峰值出现在4 km处),1996—2001年为城市化缓慢发展时期(I值较低且变化平缓),从2001—2006年开始张家港市进入了农村城市化时期(I峰值出现在22 km处)。随着农村地区经济的快速发展和城市化进程的加剧,以张家港市为代表的长江三角洲地区中小型城市的耕地不断被工业用地和居住用地吞噬,耕地资源安全受到严重威胁,必须引起高度重视,只有正确处理好城市化发展与农地保护之间的客观矛盾才能保证耕地资源安全和经济可持续发展。     

快速城市化对区域生态环境影响的时空过程及评价

综合景观生态学与地统计学方法,尝试构建基于"遥感(RS)数据分类→土地利用变化制图→景观格局分析→GIS地统计分析"的区域环境影响评价方法,定量研究了区域环境变化的时空变化特征.案例研究采用2000、2004和2006年遥感数据,监测快速城市化背景下连云港港湾地区城市用地扩张特征、盐田湿地损失、填海造地(港口扩建等)以及耕地退化等关键的区域环境变化,分析评价了区域景观格局特征和生态环境效应,进而评价了快速城市化背景下区域环境影响强度的时空分异.在城市规划和区域发展战略驱动下,整个区域环境影响强度分布及变化规律与城市扩张强度与方向基本一致,高环境影响强度区是受人类干扰最大、生态系统最脆弱以及环境被破坏程度最深的部分,也是当前和未来进行环境调控重点地区.     

中东部地区土地利用与土地退化特征分析

采用20世纪80年代,90年代和2000年的遥感、地面调查及文献资料数据,分析了我国中东部地区土地利用与土地退化特征.分析结果认为,耕地和林地是中东部地区主要的土地利用类型,占该区土地总面积的68%左右;园地、居民和工矿及交通用地面积迅速增加;未利用土地面积明显缩小;水土流失得到初步控制,流失面积有所减少,但水土流失区域差异大,部分地区水土流失仍在加剧;耕地人均占有量小,利用强度大,复种指数高;耕地用途不稳,转入转出频繁;耕地总面积与人均耕地面积迅速减少,2000年耕地面积比80年代初和1995年分别减少了913.15×104和151.31×104hm2;2000年人均占有耕地面积比80年代初期约减少了0.03hm2;土壤污染严重,耕地质量不断下降,食品安全受到威胁.      

城市用地扩展与耕地保护

中国耕地资源不足,人均耕地不足世界水平的一半。由于快速城市化,城市用地扩展(占用耕地)和耕地保护间的矛盾已引起了国内外学者的广泛关注。对此矛盾存在两种看法,一种观点认为城市用地远比农村居住用地节约,城市化有助于减少耕地的流失;另一种观点认为中国城市用地扩张和耕地资源稀缺之间矛盾尖锐,城市用地的蔓延极可能造成耕地资源的紧张。论文针对国外城市发展水平较高的国家和我国城市发达地区的城市发展历程,探讨了在城市发展过程中,这些国家或地区的耕地资源总量的变化趋势。然后,利用由遥感解译的土地利用数字化图,分析了我国部分地区城镇人均用地和农村人均居住用地的差距。结果认为,中国城镇人均用地并不像人们想象的那样远低于人均农村居民点用地,而是较为接近;中国城市用地的扩展可能导致耕地资源的紧张。     

中国耕地资源数量变化的趋势分析与数据重建:1949～2003

由于统计方面的原因,1949年以来中国耕地资源数量变化至今尚没有一个客观的描述。针对该问题,论文对1949～2003年不同时期不同来源的耕地数据系列进行分析,认为统计数据存在问题较多的时期为1960～1985年,并采用粮食产量对耕地面积进行了分时期的反演,对于1986～1996年间的耕地数量则按照全国土地利用详查统一到1996年的结果再进行反推,由此重新刻画建国以来中国耕地资源数量变化的趋势和特征,并结合不同时段耕地相关政策对耕地数量变化的驱动作用进行分析。结果表明,1949年以来中国耕地资源数量呈现波动性变化,但在1979年之前总体上是增加的,自20世纪80年代起呈现缓慢下滑,1999年后由于生态退耕等原因引起耕地数量迅速减少,由此导致的中国粮食安全问题与耕地安全问题值得关注。在经过一段快速的大规模生态退耕时期后,中国生态退耕速度将逐步趋缓,耕地安全与粮食安全将会成为影响中国耕地数量变化的主要问题,严格的耕地保护政策势必将贯彻下去,预计2010年后中国的耕地资源数量将趋于稳定。     

中国近20年来耕地面积的变化及其政策启示

利用国家、省、县三级行政单位的统计和普查数据,分析了我国近２０年来耕地面积变化的总体趋势、空间特征和驱动因子。揭示出：①减少的耕地主要是分布在东部地区质量较好的耕地,而增加的耕地主要是质量较差的边际土地;②非农产业占地的多少对固定资产投资的增减仍十分敏感;③城市化和乡镇企业的分散程度对土地的利用效率具有重要的影响。作者建议重新检讨现行的土地管理政策,提出了应尽快从行政区“耕地总量平衡”向“基本农田的有效保护”转移等政策措施     

20世纪下半叶上海市居住用地扩展模式、强度及空间分异特征

基于多时相土地利用图与遥感影像资料,建立空间研究网格,通过土地利用扩展强度指数的空间分析,对1947～2002年上海市建成区居住用地扩展模式、强度及空间分异特征进行了研究。结果表明:①上海市建成区居住用地空间扩展并不是持续增长的,其扩展强度与速度均从建国初期开始减小,在1964～1979年期间达到最低值后又逐渐增大,总体上表现为先降后升的发展变化;②居住用地扩展模式随时间发生较大变化,由建国初期以核心建成区为主的渐进式扩展(1947～1964年)转变为跳跃式扩展(1964～1988年),到近些年又发展成兼具渐进扩展与跳跃扩展特征的混合扩展模式(1988～2002年),城市用地功能由简单趋于复杂和多元化;③不同时期居住用地扩展过程差异较大,其行为特征受国家宏观政策及社会经济发展等因素的影响,可以为复杂的城市扩展动力机制研究提供更多素材。     

未来10 a长江三角洲地区耕地数量变化对区域粮食产能的影响——基于耕地质量等别的视角

基于全国农用地分等工作成果,采用定量分析法和对比分析法,研究了未来10 a长江三角洲地区耕地变化对区域粮食产能的影响。研究结果表明:①长江三角洲地区耕地利用等别处于全国中等偏上水平,耕地质量总体较优;②根据新一轮土地利用总体规划,未来10 a内长江三角洲地区耕地数量和质量均存在下降趋势,减少的耕地主要集中在利用等别较高、 质量较优的区域;③长江三角洲地区最高等别、 最低等别耕地的标准面积与统计面积相比,减少和增加耕地的比例为0.1∶1,减少和增加标准粮产量的比例为0.52∶1。相对于低等别耕地,高等别耕地数量变化对粮食产能影响更大;④耕地占补平衡中,由于占优补劣原因使耕地质量下降,导致补充耕地的粮食产能大大降低。     

上海城市土地利用转变类型及其空间关联分析

基于多时段TM遥感影像资料,通过地图代数和空间关联分析、相邻度分析等空间分析手段的综合应用,论文对上海地区近10年来城市土地利用变化类型、形成过程和相关空间机制进行了研究,结果表明:①近10年来上海城市土地利用扩展经历了“单核扩展”模式为主(1987～1990年)到“单核扩展”、“多核扩展”与“点-轴”扩展模式并存(1990～1995年),直至“多核扩展”及“点-轴”等复杂扩展模式为主(1995～2000年)的变化过程,导致上海中心城区和郊县城镇规模急剧扩张,交通干道沿线区域城市化过程明显增强,并形成整个上海地区城市化网络结构;②面积贡献率较大、转变频率较低的城市土地利用变化类型,与其他类型之间具有较高的关联度和空间亲和性,构成中心城区或卫星城、郊区城镇的扩展核心;③面积贡献率较低的类型,其转变频率较高,分布零散,构成扩展核的外围部分,这些城市周边地区存在一定程度紊乱、不合理的土地利用、开发活动;④城市化过程的内在空间机制与土地利用类型的面积和转变频率有密切关系。在更精细的尺度上依据转变频率划分的类别在一定程度上能更好体现城市土地利用变化类型的空间分异,及其作为宏观驱动机制的社会经济因子所具有的空间差异性。     

协调视角下长三角城市群的空间结构演变与优化

以城市群为主体优化城镇化空间布局是构建国土空间规划体系的重要内容,空间优化的本质旨在促进城市群内部大中小城市协调发展。以长三角城市群为案例,在测度2001-2016年长三角城市群26个城市的城镇化协调水平基础上,运用社会网络和多维尺度分析等方法,分析和识别城镇化协调关系及其空间结构和内在演变机理。结果表明：（1）随着长三角城市群的城镇化协调水平提高,城市群内部的高协调城市逐渐显现出以上海为核心的“Z型”分布态势,低协调城市则稳定分布在长三角城市群扩容后的范围;（2）根据城镇化协调水平的关联强度划分长三角城市群的凝聚子群,凝聚子群的加权平均中心度和联系密度增大后,上海极化效应更加明显;（3）从城镇化协调关系的空间和时间两个维度识别城市群空间结构,长三角城市群从在空间距离影响下以省会城市为中心的“圈层”结构,变形为在时间距离影响下的“核心—边缘”结构;（4）人口、土地和经济城镇化三者协调水平的变化影响着长三角城市群空间结构演变,相较人口与经济城镇化,土地城镇化对城镇化协调关系的加强具有显著促进作用。从协调视角剖析长三角城市群的空间结构并提出优化政策,有助于中国现有资源环境承载能力条件下城市群一体化建设和空间资源的高效利用。     

南通地区城镇用地扩展时空特征分析

以多时相LandsatTM/ETM卫星遥感影像为数据源,引入扩展速度、扩展强度、分维数、空间自相关指数等测度指标,分析了南通地区各类城镇的用地扩展过程、形态变化、结构分异及空间格局等时空特征。结果表明:①各类城镇用地扩展速度逐渐提高,扩展强度逐渐加大;②区域城镇用地扩展在1980年代以中心城市扩展为主,1990年代以后则以县(市)城和建制镇用地扩展为主;③因区域城市化进程加速和自然条件的影响,城镇用地分维数呈现逐渐增大的趋势,表明城镇用地的形态越来越不稳定;④城镇用地扩展主要以中、低速扩展类型为主;⑤城镇用地扩展速度、扩展强度的空间自相关性偏弱,但个别类型也呈现出集聚分布的趋势,如扩展速度的高值区域呈现出一定的临江和沿交通干线分布的特征,扩展强度的高值区围绕中心城市分布。     

上海城市用地扩展强度、模式及其空间分异特征

基于多时段TM遥感影像资料,通过有关城市扩展度量指标和网格样方法等空间分析手段的综合应用,论文对上海地区城市扩展规模、强度和空间分异特征进行了研究,结果表明:①上海市区各时期城市用地扩展相对集中于宝山-闵行、嘉定-浦东等方向,并分别构成城市扩展的南北轴向和东西轴向,不同时期各轴向城市用地扩展性质和强度有明显差异,从而使各时期城市扩展表现为以城镇用地为主(1987～1990)到城镇用地与工业开发区并存(1990～1995)以及以工业开发区扩展为主(1995～2000)的形式;②整个上海地区城市化扩展模式在不同时期也发生了很大变化,由较简单的以中心市区及周边区域为主的“单核扩展”为主的模式,逐渐转变为较复杂的包括中心城区、卫星城、郊区城镇以及交通干道等周边区域的“多核扩展”和“点-轴扩展”模式,整个区域城市网络体系发育得更为完善,城市土地利用的功能也由简单趋于复杂和多元化;③从城市土地利用扩展的两种类型看,城镇用地与新开发区的扩展规模和速度及对城市土地利用扩展的贡献率等数量特征各时期存在着极为显著的差异。     

土地经济密度的区域差异特征及动态演变格局——基于长江三角洲地区的实证分析

基于长江三角洲地区25个城市的土地经济密度数据,利用泰尔指数、空间自相关等方法对1995-2007年长江三角洲地区土地经济密度的区域差异特征及动态演化格局进行了初步探索。研究表明：①该区域的土地经济密度总体呈不断上升趋势,但是城市间差异明显,其高值点主要集中于沪苏锡常地区;②土地经济密度的总体差异和区间差异呈现波动性缩小趋势,江苏省内部差异和区间差异是总体差异的主要组成部分;③土地经济密度总体上趋于空间集聚,但局部的空间集聚中心从环杭州湾城市转移到苏南地区和上海。可见,高投入、低效率的土地利用方式已不适合长江三角洲地区的发展,未来必须统筹区域土地利用,合理配置土地资源,促进区域合理分工和协调发展。     

我国东部沿海三大城市群热岛变化及其与城市群发展的关系

随着城市化进程的快速推进,城市群已经成为区域空间的重要组织形式.为揭示我国东部沿海京津唐、长三角和珠三角三大城市群热岛变化与城市群发展的关系,利用MODIS地表温度产品数据和DMSP/OLS夜间灯光数据,对2001-2013年这3个城市群的热岛效应与区域发展二者之间的关系进行研究.结果表明:2001-2013年,3个城市群的热岛斑块面积均有较大幅度的增加,并且在空间上逐渐相连接,形成热岛城市带;RHⅡ（区域热岛指数）不断升高,京津唐城市群、长三角城市群、珠三角城市群分别升高0.051、0.070、0.101,其热岛状况不断加剧.随着城市群的发展,城区对周边区域的辐射作用不断加强,建成区边缘的城郊过渡带是地表温度增加最为显著的区域.总体而言,城市群的扩展是其区域热岛效应的主要成因,表征城市扩展变化的夜间灯光亮度平均值差值与表征热岛变化的地表温度平均值差值之间存在对数关系,表现出先快后慢的趋势.      

改革开放30年来中国主要城市扩展时空动态变化研究

改革开放30年来,城市化速度明显加快,城市扩展是城市化空间上表现最明显的特征之一。论文选取我国大陆地区直辖市、省和自治区政府所在地及其他50万人口以上共135个城市作为研究对象,利用2007年北京一号小卫星多光谱数据,结合20世纪70年代、80年代和21世纪初的美国陆地卫星数据,采用面向对象分割和人机交互的信息提取方法对城市的主建成区进行动态监测,采用扩展面积、扩展强度、分维数、聚集度等指标分析城市扩展的规模、程度及形态等空间格局的变化,同时根据我国区域发展特点选取7个典型区进行扩展动态分析比较,并且结合社会经济统计数据等,概括分析了中国城市扩展的主要驱动因子。     

长三角城市群高质量绿色发展的均衡性特征及障碍因素

从绿色核心动力、环境基底、创新产业、发展绩效四个维度构建评价体系,运用CRITIC赋权、核密度估计、重心—标准差椭圆等方法,从均衡态、均衡度、均衡熵角度探讨长三角城市群高质量绿色发展的均衡状况,并分析其障碍因素。结果表明：（1）高质量绿色发展存在明显的空间差异,但未出现空间极化现象;总体格局呈西北—东南向,重心位于南北居中、东西偏东的位置。（2）高质量绿色发展总体水平较为均衡,但其中创新维度均衡度较低;城市内部均衡度存在明显的省域分化,沪苏浙城市明显优于安徽省内城市。均衡熵表明多数城市系统协调度有优势,具备一定发展潜力。（3）创新水平、环境质量、土地集约、现代产业等是高质量绿色发展普遍存在的障碍因素。坚持创新驱动,建设现代产业体系,加强国土空间治理是长三角城市群高质量绿色发展的紧迫任务。     

长三角地区城市化对典型生态系统服务供需的影响

长三角地区快速城市化进程影响了生态系统服务供需的平衡关系,为实现长三角一体化高质量发展需要探究城市化对生态系统服务供需的影响。基于生态模型、Pearson相关性、随机森林、局部空间自相关等方法分析城市化和生态系统服务供需间的影响关系、敏感性与空间交互关系,提出生态管理措施。研究发现：2000—2018年间,长三角地区城市化综合水平上涨133.33%;各典型生态系统服务供需比均为正但均呈下降趋势,平均下降幅度22.39%;城市化对生态系统服务供需比具有显著的负向影响,2000—2018年间,影响强度平均上升82.34%;食物生产对人口城市化敏感性较强,碳储存和生境质量对经济城市化敏感性较强,水源涵养和PM_2.5去除则对空间城市化敏感性较强;城市化与生态系统服务供需比存在较大的空间错配性。由此建议将长三角地区划分为生态利用区、生态重构区、生态源地区和生态修复区,并结合城市化和生态系统服务供需特征提出生态优化管理措施。