快速城市化对上海地区植被和土壤碳储量时空变化的影响研究

利用1987年和2007年两期遥感影像提取了上海市快速城市化地区的土地利用变化数据,根据IPCC-LULUCF温室气体计量方法,计算了上海市快速城市化地区植被和土壤的碳储量,并采用圈层同心圆和线性拟合等方法定量的研究快速城市化对上海地区植被和土壤碳储量时空变化的影响.研究结果表明:(1)上海市总的碳库储量呈现减少趋势;(2)上海市城市建设用地面积比重从城市中心向郊区递减;(3)对上海市各采样单元的城市化水平和碳储量数据进行拟合研究表明两者具有良好的线性关系.     

成都市不透水面时空变化分析

随着城市化进程的加快,以水泥和沥青面为主的不透水面逐渐取代了自然景观,成为城市的主要地表景观。研究采用TM中分影像,对比分析了归一化差值不透水面指数法和城市建成区指数法提取不透水面的效果,成功提取研究区不透水面信息,并分析不透水面在城市区域的时空变化。成都市第一圈层行政区内的不透水面明显多于第二圈层,并呈现"一主、多点"的分布格局,主要分布在中心城区、周边县城、产业园区和工业园区,与城市建成区密度形态一致。随着城市发展,不透水面大量增加,向西和向南扩张明显。     

基于LEI和MSPA的南昌市城市扩张类型与生态景观类型变化关联分析

中国正处于城市化快速发展阶段,城市扩张导致大量生态景观日益破碎,分析城市扩张类型与生态景观类型的变化及其关联机制能为改善生态环境提供指导。以南昌市为研究区,采用景观扩张指数（LEI）和形态学空间格局分析法（MSPA）识别南昌市的城市扩张类型和生态用地景观类型,并通过建立缓冲区带分析城市扩张类型与生态景观类型变化的关联特征。结果表明：（1）南昌市城市扩张主要以边缘型扩张为主,生态用地以“核心”形态为主;（2）不同圈层的城市扩张类型和生态景观类型的关系在不同发展阶段差异显著;（3）在城市扩张过程中,总体上生态景观越加破碎,边缘型扩张会加速大型绿色斑块的减小,飞地型扩张促进绿色景观单元的破碎化,填充型扩张则有弱化这一过程的作用。研究结果可为控制城市无序扩张提供可靠的理论参考,并为研究区的城市有序扩张和生态环境保护提供决策依据。     

京津冀城市群城市用地扩张的空间特征及俱乐部收敛分析

我国已进入城市化快速发展阶段,城市群是未来我国城市化的重要载体。以城市群为单元研究城市用地扩张的空间特征及内部分异规律,是提高城市化质量、实现城市群协调可持续发展的关键。论文以京津冀城市群为研究对象,基于空间效应的视角,采用1990、2000、2005和2010年4期遥感影像解译数据和城市扩张相关指数,综合运用探索性空间数据分析方法和空间计量经济学方法,分析了研究区1990—2010年间城市用地扩张的空间格局、区域分异及空间俱乐部收敛等特征。结果表明：1）京津冀城市群城市用地扩张迅速,新增城市用地围绕各市中心和高速公路沿线呈圈层和轴线式扩张;2）城市群内部城市用地扩张具有明显的空间集中性与分异性,并呈现显著空间自相关;3）通过Moran’s I指数对研究区进行内生分组,利用空间面板模型估计,结果发现：L-L和L-H地区城市扩张存在明显的空间俱乐部收敛,H-H地区虽收敛,但结果不显著,H-L地区不收敛。这些研究结果为进一步研究京津冀城市群地区城市扩张动力机制、促进城市理性扩张和京津冀协调一体化相关规划提供科学参考。     

经济转型背景下长三角城市用地扩张及影响因素的时空差异

研究全球化、市场化和分权化等因素对长三角城市用地扩张的影响,对于在经济转型背景下促进长三角区域协调发展具有重要意义。利用城市用地扩张差异指数和强度指数分析了2001—2015年长三角城市用地扩张的热点区域及各城市的城市用地扩张时序变化,并通过时空加权回归模型对不同驱动力作用的时空差异进行研究。结果表明：（1）长三角城市用地扩张具有空间集中性及阶段性特征,苏锡常等都市圈是城市用地扩张的热点地区,随着协同水平的提升,区域内城市发展状态差距逐渐缩小。（2）研究期间长三角城市用地扩张强度在整体和个体上均呈上升趋势,扩张强度平均值大致呈以上海为中心向外围递减的圈层分布,外围城市的扩张强度以更为稳定和快速的状态在提升。（3）全球化、市场化和分权化均能较好地解释长三角城市用地的扩张,全球化是长三角城市发展的重要推动力,且存在明显的区域差异;上海、苏南和浙北地区市场化的发展对城市发展的推动显著,而后发地区需进一步激发市场改革红利;财政赤字是地方政府实行城市扩张策略的重要因素,但发展模式会随着发展水平的提升而改变。（4）控制变量上,经济发展的影响显著且较为平稳,人口也具有显著的推动作用且部分城市有加深趋势,固定资产投资的作用较为集中。     

“中心城-郊区-卫星城”梯度带绿地土壤重金属的空间分布特征

城市化导致城市面积扩张和土地利用方式改变,从而影响了土壤重金属空间分布.本文以成都-温江这一典型"中心城-郊区-卫星城"梯度带为研究区,探讨绿地表层土壤重金属Cu、Pb和Zn的空间分布特征及其影响因素,以期为城市土壤重金属污染治理提供帮助.结果表明,研究区内土壤Cu、Pb和Zn含量均值分别为47.77、39.98和89.65 mg·kg~(-1),其中土壤Cu和Pb含量均值超过土壤背景值.3种重金属含量在"中心城-郊区-卫星城"梯度带呈现先降低后增加的趋势.方差分析表明,区内不同绿地类型土壤Cu和Zn含量差异显著(p0.05),Pb含量在各个绿地类型下无显著性差异(p0.05);回归分析显示3种重金属含量随距城市中心距离增加而极显著降低(p0.01);缓冲区分析表明,土壤Cu、Pb和Zn含量受局部范围内的建筑密度和道路密度影响,且随局部范围内建筑密度和道路密度的增加而显著增加(p0.05).逐步回归分析显示,土壤Cu含量主要受建筑密度影响,Pb含量主要受道路密度和绿地类型影响,Zn含量则受绿地类型、道路密度和建筑密度的共同影响.研究结果显示城市化造成土壤重金属在一定程度上累积,距城市中心距离、绿地类型、建筑密度和道路密度均会影响土壤重金属的空间分布.     

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。     

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。     

上海市城市化进程中热环境响应的空间评价

利用Landsat TM/ETM+ 遥感数据解译与反演得到上海市1997~2009年的土地利用/覆盖类型图及热岛强度分布图,并分析其演变趋势,引入温度-植被指数(TVX)并采用TVX空间法定量研究了以建设用地扩张、生态用地减少为特点的城市化过程引起的热环境效应.研究表明,1997~2009年,上海市人口呈现从中心城至郊区的流动趋势;热岛强度分布与城市化建设密切相关,呈现“葫芦串-葡萄串-摊大饼型”的蔓延模式;以牺牲生态用地为代价的建设用地扩张造成研究区域地表温度的上升及植被覆盖度的下降,其中林地减少所引起的热环境效应最大.研究可为城市规划决策过程中不同城市化空间的拓展情景提供其可能的环境响应结果,从而完善气候变化适应性对策,推进城市生态系统的可持续发展.     

广东省生态环境状况近期变化趋势研究

为了研究广东省生态环境状况近年的变化趋势,本文采用遥感监测为主、地面监侧为辅的立体监侧技术手段,通过对2004年和2008年相关数据的统计分析,从生物丰度、植被覆盖、水网密度、土地退化和环境质量五个方面来综合评价,发现全省生态环境质量指数(EI)略有下降,但仍属于无明显变化;并通过分析生态环境质量指数与各评价因子之间的相关关系发现,全省各市生态环境质量指数(EI)的变化值与水网密度指数和环境质量指数这两个评价因子的变化值的相关性比较大.     

城市用地扩展对长沙市水系变化的影响

为了探讨水系变化与城市用地扩展之间的联系,为未来水生态修复及城市与生态环境协调发展提供依据及经验借鉴,基于长沙市1950s、1970s、1990s、2010s和2016年五期地形图及同期城市建设用地数据,对长沙市中心城区近60年来的五期水系及城市用地扩张情况进行统计,选取河网密度、水面率、干流河流曲度、河网发育系数指标定量描述水系变化特征。同时,运用城市用地扩张特征分析方法分析同期城市扩张的强弱与快慢,并叠加各流域范围内同期水系变化指标与城市拓展强度指标,分析长沙各阶段水系变迁与城市用地扩张强度之间的关系。研究表明：（1）城市建设用地扩展对城市水系数量及形态变化有直接影响;（2）各时期城市拓展强度均与水系特征指标值衰减速度呈正相关关系;（3）在城市扩展过程中破坏水系特征将加大水系生态、自然灾害风险,而有效的水生态保护政策和保护措施不仅可以使片区水系缩减趋势放缓,还可以加快周边用地扩展速度。     

基于多源数据的城市扩张中热环境演变及响应

改善城市热环境,提升人居环境质量是创建生态宜居城市的重要前提.目前对城市扩张与热环境关系的研究多基于遥感数据,多源数据应用较薄弱.选取西安都市圈核心区,基于2010年和2020年Landsat遥感影像测定城市扩张及热环境时空演变状况,利用兴趣点和百度热力指数等多源数据,通过地学统计分析方法对城市热环境响应机制进行多方面研究.结果表明：（1）研究区建设用地共扩张200.84 km²,面积和强度呈现“中心和外围较弱,两者之间较强”特征,扩张模式以边缘式和填充式为主.（2） 2010～2020年间,研究区整体热环境恶化,热岛区面积增加282.65 km²,热岛区蔓延与城市扩张方向一致,分布格局由“东南-西北”向“东北-西南”演变;但城市中心区平均温度下降1.09℃.（3）城市扩张与城市热环境恶化表现为强正相关;城市空间规模扩大对热环境恶化的贡献率为60.40%;各社会经济因素作用程度较弱,总体贡献率为39.60%,植被水体降温作用明显,多因素共同影响下,地表温度共增加0.241个单位.城市扩张过程中地表参数和城市二维形态变化依然是热环境变化的主要因...     

长三角经济增长与碳排放异速关系及形成机制

低碳经济是长三角高质量一体化发展的内在要求。针对2000—2017年长三角地区经济增长与碳排放时空关联、异速增长关系及影响因素的研究发现：（1）长三角地区经济增长与碳排放具有正向关联,关联强度总体呈“V”型波动变化。2000—2008年高关联强度区相对集中分布于苏南、苏北及浙中等地区,2009—2017年空间关联强度明显下降,大体呈“南低北高”分布。（2）长三角地区经济增长与碳排放异速变化以经济扩张弱型为主,大部分地区经济增长与碳排放异速关系实现由正转负。（3）地理探测器诊断第二产业比例、第三产业比例、城市化和人口密度是驱动长三角地区经济增长与碳排放异速变动的主要因子。（4）多尺度地理加权回归表明人口密度显著负向影响长三角地区经济增长与碳排放异速变化,投资强度和财政支出强度起到抑制作用,城市化和消费水平表现出先促进后抵消作用,第二产业与第三产业占比及固碳水平则起到先抑制后促进作用。     

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.     

珠江三角洲快速城市化对环境气象要素的影响

根据珠江三角洲珠海、中山、东莞、广州、深圳5个城市气象站1973~2008年常规气象资料,利用滑动平均和Mann-Kendall非参数统计检验法研究了珠江三角洲快速城市化不同经济发展时期(经济发展初期、经济快速发展期、经济发展稳定期)对城市温度、风速、风向的影响.结果表明,不同城市环境气象要素变化的差异与城市发展程度相关.城市平均温度变化率与城市化推进速度成正比,风速变化率与城市化进程成反比,主导风向出现频率随城市化下降.这些结果可归纳总结为定性的概念曲线.     

近35a来广州城市绿色空间及破碎化时空分异

伴随城市化进程的加快,绿色空间作为城市基础性要素之一,其稀缺性和作用日益凸显。论文以1979—2014年为研究时段,基于覆盖广州市域的7个时相Landsat影像获取城市绿色空间的信息,首先分析城市绿色空间数量变化与强度,再从研究区整体、境内各行政区单元和自中心城区向外人为划定的梯度景观等不同尺度对绿色空间破碎化的时空分异进行量化研究。得到以下主要结论:城市空间自中心向外扩展蔓延;城市绿色空间总量在研究始末变化不大,但随不同的时段呈起伏变化,其中1979—1990、2000—2005年间增幅较大,分别为2.3%和5.3%,1990—2000年则降幅较大,为-2.7%。绿色空间破碎化的时空差异明显,研究区绿色空间破碎化波动变化,呈减少(1990—2000年)—增加(2000—2005年)—减少(2005—2014年)之态势;而行政区的尺度上,与中心区毗邻的番禺、白云和花都区的阶段性特点突出,破碎化程度较大;在自中心区向外围的圈层梯度景观,也同样呈现阶段性变化特点。表明经济发展与对绿色空间的重视未尽同步,未来城市的可持续发展必须足够重视和优化绿色空间。     

苏州城市化进程中水环境与人居环境关系研究

城市化进程的加快,使城市化地区的水环境也发生了巨大的改变。随着近20年来的经济发展和城市化建设,苏州地区已成为我国城市化程度较高的城市之一,但经济增长的同时也对城市水环境造成了巨大的影响。研究从人居环境的建设角度探讨了人居环境与水环境的关系,分析了苏州水环境在人居环境建设中的地位、作用及水环境的改变对人居环境的影响,并在此基础上提出了相应的对策措施,为苏州人居环境建设提供了一定的参考依据。     

中国城市扩张及空间特征变化对PM2.5污染的影响

为推动绿色生态城区构建,基于2000～2015年城市分类数据,研究中国城市扩张以及城市空间特征变化对大气环境的影响.得出中国城市扩张(人口、经济和地域面积扩张)以及城市空间特征[人口密度、城市空间紧凑度(compact index,CI)、不透水覆盖率(impervious surface coverage,ISC)、植被覆盖率(NDVI)和夜间灯光指数]变化与PM_(2.5)污染显著相关,相关强度顺序为夜间灯光指数 CI人口密度 ISC城市地域扩张≥城市人口扩张 NDVI;夜间灯光指数与PM_(2.5)变化关系最明显,相关系数R为0. 77,具有强相关性,表征经济发展对PM_(2.5)的影响最大;城市CI和人口密度与PM_(2.5)变化的相关系数分别为0. 66和0. 55,中强相关. 2010～2015年期间,城市扩张、城市空间特征变化、城市空间特征异质性变化对PM_(2.5)浓度变化总贡献率为80. 30%.城市空间特征变化的贡献率最高为55. 00%,城市空间异质性的贡献率为25. 60%,均大于2010年基础城市特征的贡献率5. 70%. 2000～2010年期间,城市空间特征变化对PM_(2.5)浓度变化贡献率为39. 30%,城市空间特征异质性的贡献率分别为14. 90%,均大于2000年基础城市特征的贡献率3. 70%.结论表明未来城市转型发展中,构建绿色生态城区应充分考虑城市空间布局、城市空间特征变化,把城市建设对生态环境的破坏降到最小,实现低碳循环绿色发展.     

南京仙林新市区土地利用结构与格局对湿地水环境氮、磷影响研究

以南京仙林新市区典型湿地为例,综合考虑湿地生态系统特点及其集水区内土地利用情况,根据湿地受城市化影响程度,将10个典型城市湿地分为农村型、城郊型和城市型三大类,采用RDA分析方法,研究城市湿地氮、磷与不同土地利用类型和格局的相互关系.结果表明:1农村型湿地水质最好,城郊型次之,而城市型湿地水质明显劣于农村型与城郊型.2各类型湿地TP、TN浓度均表现为湿季大于干季特征.其中,农村型与城郊型湿地TP浓度干湿季差异较城市型明显;而TN浓度干湿季节变化则呈现相反规律.3湿地水质受到多种土地利用类型和格局的综合影响.在土地利用方面,TP、TN浓度在干、湿季节均与不透水用地呈显著正相关,与草地、林地和湿地均表现为负相关,并且湿地与水质指标的负相关性较草地、林地显著.在土地利用格局方面,TP、TN浓度在干、湿季均与平均斑块形状呈负相关,与斑块密度、多样性指数为正相关;在景观相邻性影响方面,土地利用格局与TN浓度关系密切,湿季呈负相关,干季为正相关.     

上海市城市扩展格局及土壤无机碳分布特征分析

土地利用方式变更引起的土壤碳库变化对全球温室效应、全球碳循环有重大影响。基于1：250000多目标地球化学调查数据,利用RS影像和GIS统计技术研究了上海城市扩展进程中的土壤无机碳空间分布与演化特征。根据上海地区1980、2000．2005年3期遥感影像分析,上海市城区扩张以原市区为中心向周边快速扩展,1980～2005年间,城区面积由193．08km^2增加到1570．52km^2,城市用地面积比例由3．05％迅速上升到24．77％。比较城区,郊区、乡村地区土壤无机碳分布,城区表层土壤无机碳密度为（1．12±0．64）kg／m^2,深层土壤无机碳密度为（1．24±0．40）kg／m^2,表层土壤无机碳积累明显,深层土壤呈现轻度积累,城区土壤无机碳空间分布变异系数降低。比较1980年前建城区、1980～2000年建城区．2000～2005年建城区与郊区土壤无机碳密度分布,城区土壤无机碳分布呈现富集。并且随建城区年限的延长,土壤无机碳积累渐趋显著,城市土壤无机碳分布的空间异质性降低。本项研究提供城市化进程中的土壤无机碳分布演变趋势信息,可为土壤固定碳潜力研究提供数据支持,也为推动中国城市生态系统碳循环研究提供参考。