绿洲型城市空间扩展的模拟及多情景预测——以酒泉、嘉峪关市为例

论文基于1987、1995、2000、2006和2011年多时相TM、ETM卫星遥感影像数据,以典型绿洲城市酒泉市和嘉峪关市为研究对象,运用目前较为成熟的集成元胞自动机模型(CA)和人工神经网络模型(ANN)的土地转换模型(LTM),依据干旱绿洲区城镇发展特点及趋势,设置自然增长、酒嘉一体化、集约增长和生态保护情景,对城镇空间扩展进行模拟预测。结果表明:运用LTM模型对研究区1987年以来的城市扩展进行模拟,具有较好的模拟精度和可靠性,可以用于未来研究区城市空间扩展的预测;酒泉市中心城市未来扩展的重点在南部和西部,嘉峪关市中心城市未来扩展的重点在南部和东部,两市相向发展进程进一步加快,城市一体化趋势明显;受区域一体化及生态保护战略的影响,论文设定的酒嘉一体化、生态保护及集约增长情景模式能较好地反映研究区未来城市空间扩展的主要趋势;在自然背景和开发现状的基础上,以政府战略决策驱动为主的方式是绿洲型城市空间扩展的内在机理。     

资源枯竭型城市增长边界划定研究——以淮北市为例

城市增长边界是对城市空间增长管理的重要技术和政策之一,对于资源枯竭型城市的可持续发展也具有重要意义。依据资源枯竭型城市的特点,选取了自然因素和人为因素对淮北市城市生态适宜性进行评价;以城市扩张内部动力为基础,从土地利用类型转变的概率角度出发,引入8种空间变量因素建立逻辑回归的元胞自动机模型,其次,辅助近期建设规划,再综合考虑淮北市自然和行政边界线等合理划定城市增长边界。结果表明：1）在生态适宜性高、中、低三种水平下,用地规模逐步上升,分别为：127.90、203.77和590.00 km²;2）依据元胞自动机模拟得到城市扩展用地有效面积为203.45 km²,占研究区面积的22.07%;3）最终得到研究区城市增长边界面积为259.43 km²,占研究区面积的28.15%。研究既明确了区域生态资源的保护范围,又综合考虑了城市的空间拓展方向,不仅可以保护生态空间,而且有利于有序引导城市空间发展,是实现资源枯竭型城市转型和精明增长双赢的重要途径。     

综合生态安全格局构建与城市扩张模拟的城市增长边界划定——以天水市规划区（2015—2030年）为例

传统的城市增长边界划定方法,一般仅考虑生态安全格局,并未考虑在现有客观条件下的城市扩张趋势,划定结果具有一定的主观性;或仅对城市的扩张进行模拟,忽略了城市的生态安全问题。针对上述问题,论文通过耦合城市综合生态安全格局与基于CA_Markov模型的城市扩张模拟结果,提出了一种新的城市增长边界划定方法:首先,合理选取因子构建研究区的综合生态安全格局,利用禁建区对综合生态安全格局的结果进行修正,获得研究区的刚性增长边界;其次,合理选取城市扩张驱动因子,通过CA_Markov模型预测城市扩张边界;最后,综合考虑刚性增长边界、模拟获得的城市扩张边界及近期城市拓展方案等,获得最终的城市增长边界。并以天水市规划区（2015—2030）为案例,对方法的科学性进行了说明。结果表明,论文划定的城市增长边界内总面积370.56 km²,占规划区总面积的7.7%。此方法能够有效解决城市增长与生态保护之间的矛盾,对河谷型城市等建设用地匮乏、生态环境脆弱城市的增长边界划定具有良好的应用价值,也可为其他类型城市的城市增长边界划定提供参考。     

基于生态约束的城市开发边界模拟研究——以南京为例

城市开发边界划定是国土空间规划的重要内容,也是实施国土空间管治、城乡建设管理和生态安全管控的关键抓手,对于推动城市空间高质量发展具有基础性和约束性作用。综合利用回归分析模型、InVEST模型和CA模型,探索构建基于生态约束的城市开发边界划定方法,并以南京市中心城区为例,在评价城市生态用地重要性和建设用地空间扩展潜力基础上,开展不同目标年份的城市用地扩张模拟,据此划定城市开发边界。研究表明：城市建设用地扩张具有动态性、复杂性、系统性特征,受到多因子相互作用,基于生态约束的城市开发边界模拟能够兼顾城市空间发展需求和居民高品质生态环境诉求,促进城市发展与生态保护相统一、人口经济和资源环境相协调,有助于丰富城市开发边界划定方法研究,为国土空间规划编制提供科学参考。     

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。     

基于空间决策的区域城镇发展与农业生产协调布局优化——以江西省临川区为例

科学地进行城镇发展空间与农业生产空间的划分,是解决城市无序发展问题和粮食安全问题的重要途径。本文以江西省临川区为例,借助ArcGIS、GeoDa等软件,对临川区耕地综合质量及其自相关关系进行评价,以此确定永久基本农田初步划定成果,采用多准则判断CA模型对城市扩张进行模拟,通过两方面结果的对比与调整,结合城市发展方向、发展模式和耕地国家利用等别,进行永久基本农田和城市开发边界的划定。结果表明：永久基本农田划定面积为593.46 km²,初步划定结果主要分布于上顿渡镇、崇岗镇、河埠乡和荣山镇等耕地综合质量较高,且多为高—高聚集的区域。经过城市扩张模拟结果可知,临川区城市建设用地面积较为显著增加,主要增加面积分布于展坪乡、上顿渡镇以及钟岭街道。城市发展方向和城市扩张模型分析结果显示,临川区城市建设用地主要向西北、东南、西南方向扩张,扩张类型主要为蔓延式扩展。根据耕地国家利用等别将初步划定永久基本农田区分为可调入区与可调出区,从而进行永久基本农田区与城市开发边界的优化与协调,形成永久基本农田区与城市开发边界的最终成果。研究结果可为保护耕地资源、避免城市的无序扩张提供参考,也可为今后的划定工作提供借鉴。     

基于“双评价”的城镇开发边界划定技术——以湘潭县中心城区为例

构建“生态—农业—建设综合统筹”的城镇开发边界划定技术模型,即按“短板理论”计算空间约束下的县域建设开发建议规模,按指标权重计算综合得分进行国土空间开发适宜性评价,按生态优先、耕地保护优先原则确定地块规划功能,结合城镇建设现状、社会经济发展和城乡协调发展等因素划定城镇开发边界。以湘潭县中心城区为例进行实证,划定城镇开发边界4500 hm²。结果表明：与湘潭县土地利用总体规划规模边界、城市总体规划中心城区空间增长边界相比,本次划定的城镇开发边界中生态极重要或极敏感区域由3.49%、12.46%降为0,新增建设用地占用耕地的比例由53.26%、50.94%降低到21.02%,新增建设用地年均增速相比降低了45.65%。该技术模型对优化国土空间开发利用保护布局,促进绿色发展、高质量发展起到了积极作用。     

基于“三生空间”的土地利用功能转型及生态服务价值研究——以福州新区为例

分析土地利用功能转型及带来的生态服务价值转变,是快速城镇化地区土地资源开发利用和“三生空间”管控的重要依据。论文基于福州新区2000、2009和2015年3期Landsat ETM+/OLI遥感数据和“三生”土地利用主导功能分类体系,应用GIS定量研究了福州新区15 a土地利用功能转型特征及生态系统服务价值时空演变,结果表明： 1）15 a间福州新区的生活生产空间增长迅速,面积增加了11 224.63 hm²,增长率达82.31%;生态生产空间面积出现先下降后增长趋势,总体增长了19.94%;生活生产空间的增长源于对生态空间和生产生态空间的侵占,生态生产空间的增长源于对湿地、海域等生态空间的侵占。2）15 a间福州新区生态系统服务价值下降了21.69%,其中生态空间下降总量最大,减少了6.822 8亿元,生活生产空间下降幅度最大,下降了92.10%。3）区域生态系统服务价值存在提高和下降两种相反趋势,导致研究区生态系统服务价值降低的主要原因是生活生产空间对生态空间和生产生态空间的侵占,贡献率分别达38.60%和18.77%,其次为生态生产空间对生态空间的侵占。4）推进福州新区“三生空间”协同布局,应加强区内生态林地、闽江河口、海岸线等重点生态空间的保护,稳步推进新区核心区域生活空间基础设施优化,集约利用生产空间,增加产出效益。     

基于多智能体和土地转换模型的耕地撂荒模拟研究——以陕西省米脂县为例

多模型耦合已经成为国内外模拟LUCC有效途径之一。论文通过如下步骤阐明宏观耕地撂荒格局和微观主体行为间的互动机理。首先,将微观主体间的相互作用纳入其决策,构建有限理性多智能体决策模型（Multi-Agent System,MAS）;其次,通过SNNS平台的训练学习以及与历史数据对比分析,验证土地转换模型（Land Transformation Model,LTM）模拟研究区宏观撂荒格局的有效性;最后,依据多模型耦合机理,耦合MAS模型与LTM模型,形成耕地撂荒模拟模型（Cropland Abandonment Simulation Model,CASM）,并基于研究区耕地撂荒的实际数据,探讨模型的合理性和可行性。结果表明：与2013年历史土地利用数据对比,CASM模型的PCM（Percent Correct Metric）系数为71%,比单独利用LTM模型的模拟精度提高3%,不仅表明CASM能够较好地模拟分析米脂县耕地撂荒空间格局分布,而且可有效揭示宏观耕地撂荒格局的微观驱动机理;同时,文章指出未来研究中要考虑政策和市场的影响,进一步完善不同层次主体决策对撂荒的影响,以此来提高模型对现实耕地撂荒的解释力。     

基于栅格尺度的生态安全评价及生态修复——以酒泉市肃州区为例

以节约优先、保护优先和自然恢复的方针为导向,基于栅格尺度评价生态安全状态,并开展国土空间生态修复分区,有助于实施精准修复、降低生态修复成本以及增加生态修复效益。本文以酒泉市肃州区为例,从环境基底和人类干扰的视角遴选评价因子,采用空间主成分分析法（SPCA）基于栅格尺度对生态安全进行评价,并将宏观尺度的生态保护红线和永久基本农田保护等现实约束条件与栅格尺度的生态安全评价结果相结合,实现精准的生态修复分区。结果表明：研究区整体生态安全水平偏低,中度安全水平及以下的面积为1391.65 km²,占研究区总面积的71.35%,生态安全格局总体呈中部高、四周低的特征。肃州区国土空间生态修复分区共划分出5个类型区,其中生态恢复区面积最大,占研究区总面积的46.17%。生态控制、生态保育、生态提升和生态整治四个类型区在乡村分布最多,说明肃州区乡村生态修复的复杂度、难度和重要程度更高。本文运用新的生态修复分区研究思路,以期丰富国土空间生态保护修复规划理论与方法。     

江苏沿海地区可承载城乡建设用地能力及匹配性评价

城乡建设用地是土地利用的重要类型,确定区域可承载城乡建设用地能力即承载规模和承载边界对土地利用开发具有重要的指导意义。研究从生态限制与适宜性的角度尝试确定城乡建设用地的承载能力,选择地形条件、地质条件、土壤条件、陆域生物多样性保护和水生态保护5个方面的指标要素作为城乡建设用地空间扩展的生态约束条件,基于GIS空间分析方法和“水桶效应”原理,对江苏沿海地区综合生态适宜性和城乡建设用地可承载性进行评价,制作了综合生态适宜性和可承载性格局分布图,确定了江苏沿海地区城乡建设用地承载阈值及其分布,统计了各县市区可承载城乡建设用地丰度,比照江苏沿海地区现状建设用地分布图与城乡建设用地可承载性分布图,开展了可承载与现状城乡建设用地匹配性评价,核算了城乡建设用地承载潜力,得到江苏沿海地区、南通市、盐城市和连云港市承载潜力分别为14.37%、15.29%、12.58%和17.07%,从而为江苏沿海地区城乡建设用地的优化配置和差异化管理决策提供依据。     

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。     

基于FLUS模型的湖北省生态空间多情景模拟预测

改革开放以来,中国经济在飞速发展的同时,生态环境问题日益严峻。为保障国家和地区的生态安全,对未来生态空间进行模拟预测十分必要。在长江大保护和长江经济带绿色发展背景下,以湖北省为研究区,利用FLUS模型基于湖北省2010年、2015年土地利用数据及包含自然和人文因素的15种驱动因子数据,对2035年的湖北省生态空间进行模拟预测。结果表明:利用2010年土地利用现状模拟出的2015年湖北省土地利用变化情况,总体精度达到0.976,Kappa系数达到0.961,模拟精度较高。设置的生产空间优先、生活空间优先、生态空间优先以及综合空间优化4种不同情景,基本满足未来湖北省不同发展导向的需求。从地貌单元角度来看,在不同情景下,湖北省生态空间主要分布于湖北省边陲四大山区,中部江汉平原生态空间零星分布。从数量规模上来看,不同情景下各个用地类型数量规模差异较为明显,生产空间优先情景下耕地面积增加1216 km²,生活空间优先情景下城镇用地规模增加5959 km²,生态空间优先情景下生态空间用地增长722 km²,综合空间优化情景下生态空间...     

面向SDGs的城市扩张多情景模拟——以“一带一路”中亚区为例

在全球倡导可持续发展目标（SDGs）的背景下,城市作为人类活动的主要场所,既是SDGs的聚焦区域,更是世界各国落实SDGs的着力点。以“一带一路”沿线中亚五国首都城市区为例,面向SDGs设定发展情景和相应参数,采用Markov-FLUS模型模拟2030年自然发展、生态优先与经济优先情景下的城市发展格局,权衡SDGs与多情景城市格局演化规律,从空间视角协调城市的社会、生态与经济,提供城市发展的决策依据。结果表明：（1）2010—2015年来,研究区均出现建设用地总量增加、生态用地总量减少的现象。（2）未来情景模拟中均表现出由建设用地扩张引致的生态用地破碎化;生态优先情景有效抑制了建设用地扩张;经济优先情景下转化为裸地的土地有所减少,建设用地出现连片扩张。（3）未来城市发展应协调生态保护与经济发展,将生态保护理念融入城市建设,实现国家政策推动土地资源可持续利用,促进实现2030年全球可持续发展目标。     

基于SLEUTH模型的杭州市城市扩展研究

以杭州市中心城区为研究区,以1991、1996、2000、2005年LandsatTM/ETM⁺为数据源,通过缓冲区分析、SLEUTH模型等方法,分析杭州市城市扩展情况和预测4种可能方案。SLEUTH模型校正结果最终的Compare和Lee-Sallee值分别为0.95和0.59,与近期城市用地数量和形态较为吻合,但在反映城市波动增长和新组团开发时存在不足。SLEUTH模型生成了现有发展趋势、交通引导、农田适度保护、紧凑城市等4种预测方案。与历史趋势相比,预测方案的面积呈线性增加,扩展热点继续向外围组团转移,扩展阶段为多核心发展。扩展强度空间分布上符合幂函数形式,距CBD12km和距城市边缘500m处为转折点,未来扩展强度均低于历史水平。若延续现有趋势,城市开发量为189km²,耕地年均消耗量为9km²。从规划角度来看,适当的农田保护措施可抑制城市扩散,交通可引导城市新区开发和减缓主城区压力,紧凑城市可使城市分布集中,从而可节约用地和调控城市形态。     

海湾型城市滨水空间的战略区位及生态格局——以厦门市马銮湾新城为例

海湾型城市定位及其滨水空间的生态建设在城市发展中具有非常重要的意义,基于海湾资源的稀缺性,论文以厦门市马銮湾为例,在基于区位优势的城市发展定位的基础上,确定其战略目标、总体发展方向和城市功能定位,进而构建了马銮湾生态保育区、生态重建区和生态过渡区基本生态框架,在此基础上对生态重建区提出了滨水生态空间构建的初步建议。     

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...     

低碳经济下洛阳市生态城市规划研究

"十三五"时期是推动城市向协调、开放、绿色、环保发展的新时期,这对重工业发达的洛阳来说是一个承前启后的时期.近些年来,洛阳市在城市化进程中所产生的城市生态环境问题日益突出.为了适应新时期的发展,文章对当前洛阳市生态城市规划与已有城市规划体系间如何实现有机融合做出思考,指出洛阳市城市规划必须走低碳经济之路,强调在城乡规划,绿色公共交通网络建立,污水管道规划,绿地规划等四个方面树立生态环境标准从而有效实现洛阳市生态城市规划.     

中国城市建设用地的动态变化态势与调控

城市建设用地总量及其用地结构动态变化的合理性是衡量一个国家和地区城镇化进程是否健康、城镇化发展质量是否高效的晴雨表。1981—2014年间的35 a来,中国城市建设用地在数量、人均面积和用地扩张弹性系数上均发生了巨大变化,城市建设用地增加了6.44倍,年均净增1 311 km²;人均城市建设用地增加了2.78倍,年均净增2.37 m²;城市建设用地扩张速度明显高于人口增长速度,且呈现出大快大慢的波浪状起伏变化态势。城市建设用地结构总体处在稳定变化的合理区间,东部地区各类城市建设用地总量占全国50%以上,近年呈微降趋势;大中小城市建设用地比例基本保持在50%∶20%∶30%的区间。近35 a来中国城市建设用地扩张存在的主要问题表现为城市建设用地无序蔓延问题严重,人均建设用地居高不下;城市建设用地结构不尽协调,降低了城市用地集约利用效率;城镇化和经济增长过于依赖建设用地,短期难以扭转;新城新区建设过多过大,加剧了城市建设用地的过度扩张。未来中国城市建设用地调控中,要综合防范城市用地无序扩张蔓延,提高土地集约利用水平;优化城市建设用地结构和功能,实现城市精明集约增长;因地因城因类地制订出差别化的建设用地调控措施;进一步科学引导我国新城新区的适度理性建设。