分形维数在城市排水管网规划中的应用

城镇体系空间结构是城镇体系的重要特征之一,对其的定量研究对城市规划具有重要意义.以分形理论为基础,采用集聚维数研究了东莞市各镇区体系的空间相关性.结果表明:镇区之间的集聚程度不大,其大小与经济发展状况和地理位置有较好的对应关系.通过对几个镇区排水管网的长度-半径维数的测算,揭示出镇区排水管网也具有分形特征.综合分析镇区排水管网的规模指标数值可发现规划中存在的问题,并提出如下调整措施:①对于排水管网分形维数较好,规模指标欠佳的镇区,应加快排水管网的规模建设;②对于排水管网规模指标较好,而分形维数较差的镇区,应优化排水管网的平面布置规划;③对于排水管网分形维数及规模指标均欠佳的镇区,需要从排水管网的平面布置规划和建设规模两方面进行优化和调整.      

基于分形理论的农村居民点空间特征研究——以北京市平谷区为例

空间结构与空间形态相互联系、相互作用,共同构成农村居民点空间特征,对二者的综合分析可更好地考察农村居民点用地布局特点。基于分形理论,在总体与部分两个层次上对2004-2012年北京市平谷区农村居民点空间结构与形态特征及其动态变化进行综合分析,并提出空间结构合理优化及空间形态稳定性提高相关对策。研究表明,平谷区农村居民点空间结构和形态分形特征显著。全区尺度上,聚集维数、关联维数随时间变化而减小,形态维数值持续增大,农村居民点空间结构呈聚集发展态势,空间结构自组织不断优化,但形状特征日趋复杂,稳定性降低;分乡镇尺度上,部分乡镇存在空间结构松散、关联性较弱等问题。未来需加强交通等基础设施建设,增强居民点体系内各要素关联度,促进空间结构优化;并科学编制乡村土地利用规划,降低土地利用空间发展的随意性。研究可为优化农村居民点布局,科学指导农村居民点用地调整提供参考。     

基于GIS和分形理论的土地利用空间格局分析——以闽侯县为例

以闽侯县1994年、2004年和2015年三期遥感影像为数据源,在RS、GIS和统计分析工具的支持下,运用分形理论研究时间序列上土地利用类型形态的复杂度与结构的稳定度,分析土地利用空间格局的变化,从而阐述不同土地利用类型的空间分布规律。结果表明:(1)研究期间内闽侯县的土地利用类型形态有了很大的变化,林地、耕地和未利用地面积大幅度减少,建设用地面积持续增加,水域面积变化不大;(2)整体分形维数保持下降趋势,从1994年的1.3504降到2015年的1.3333,说明空间格局总体向简单化、稳定化方向发展;(3)闽侯县各主要地类的分形维数和稳定性指数变化特点存在较大差异,耕地、林地和未利用地的分形维数持续下降,土地利用类型形态趋向规则;水域的分形维数先减后增,结构趋向稳定;建设用地的分形维数先增后减,空间结构整体趋于稳定,布局趋向合理化。土地利用的复杂性和稳定性受到人为因素的影响强烈,通过对土地利用空间格局演变的研究,可以为政府协调水土开发、区域土地合理利用以及优化土地利用结构提供支持。     

基于GIS的土地利用类型分形维数及稳定性研究——以滇池流域为例

应用GIS技术及分形理论,以云南省滇池流域为研究区,将土地利用类型划分为5类：耕地、林地、草地、水域及城乡工矿居民用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明：土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维值介于1.09～1.35之间,总分维值1.146。根据分维值对各土地利用类型稳定性排序：林地〉草地〉耕地〉水域〉城乡工矿居民用地。若不考虑水域影响,稳定性指数均介于0.2～0.5之间的土地利用类型面积占研究区土地总面积的80.18%,总体稳定性良好。说明在人为规划影响下,滇池流域土地利用总的发展比较稳定,人为因素、人工措施的实施比较合理。分维值能较好反映各土地利用类型复杂程度及稳定性。     

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。     

城市餐厨垃圾产量的空间降尺度模拟

文章以厦门岛为例,采用多元回归模拟和空间分析技术相结合的方法,选取了与厦门岛城市餐厨垃圾产量相关的土地利用、GDP、人口等相关社会经济地理因子进行空间化模拟研究。结果表明:(1)所选地理因子均对餐厨垃圾密度空间分布有一定影响,其中商住混合用地、商业服务用地、城镇住宅用地和城中村用地等土地利用类型的面积比例是主要的影响因子。(2)受多种因素共同影响,筼筜湖周边及厦门岛西南等商业繁华的区域餐厨垃圾密度较高,呈现空间集聚效应。(3)模型验证结果较为理想,各街道内餐厨垃圾总量模拟值与统计值比较符合,实现了厦门岛餐厨垃圾总量的降尺度模拟,是研究城市餐厨垃圾分布规律和实现餐厨垃圾产量空间化的一种尝试,以便为城市餐厨垃圾科学管理和决策提供参考,为餐厨垃圾资源化回收利用提供基础空间数据。     

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 km~2;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 km~2,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 km~2,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。     

上海市大气可吸入颗粒物的粒度分布分形特征

采用分形维数定量表征颗粒物的粒度分布的方法,计算2005年上海市大气可吸入颗粒物粒度分布的分形维数,分析不同采样点颗粒物粒度分布分形维数的变化与可吸入颗粒物粒度分布的关系,讨论采样时气象条件等因素对颗粒物粒度分布分形维数的影响;推导大气颗粒物的粒度分布分形维数与颗粒物表面吸附性能之间的关系,并结合部分金属元素的含量进行讨论.结果表明,上海市可吸入颗粒物粒度分布的分形维数在0.6506～2.9254之间,并且相对湿度较大,风力较小均会使颗粒物的粒度分布分形维数减小;粒度分布分形维数值越大,颗粒物中细颗粒物越多,粒度分布分形维数较好地表征了颗粒物的粒度整体分布.粒度分布分形维数和颗粒物比表面积等物理性能有直接关系,粒度分布分形维数值越大,细粒子所占的比表面积越多,对有毒有害污染物吸附更多.     

基于分形理论的生态环境影响评价范围定量研究

以神农架林区滑雪场建设为例,在阐述分形理论用于生态环境影响评价可行性的基础上,提出了基于分形理论的生态环境影响评价范围定量研究方法。以滑雪场项目为中心向外扩展选取8km、30km的圆形范围作为两个研究区,以500m为测度分别将研究区一、二划分为18和62个环带,运用GIS分析计算了不同环带内不同生态类型斑块的边长、面积及分维数,进行回归分析,分别得到两个无标度区,从而确定滑雪场生态评价范围为78.5km2,并运用分形理论对定量确定评价范围进行了一次有益探索,给环评工作者提出了一套解决定量评价建设项目对生态环境影响范围的方法和思路,以供借鉴和参考。     

基于机器学习的城市形态对地表温度影响研究

城市热环境的形成、发展和演变受多种因素影响,其中,城市形态对城市热岛效应具有明显的影响。当前有关城市形态对地表温度的影响研究多是集中于单一因子,而缺乏从系统综合的角度分析城市形态指标与城市热环境之间的联系。文章从建筑形态、生态基础设施和城市路网密度中选取7个城市形态指标,运用线性回归模型和随机森林模型分析了城市形态指标在150 m网格和450 m网格2个不同的观测尺度上对地表温度的作用效果。研究表明：城市形态指标的大小和类型对地表温度的影响随着季节和观测尺度的不同而存在差异。总体来看,城市建筑形态和城市生态基础设施对高密度城市中心区的地表温度变化具有主导作用。建筑密度和建筑归一化指数对地表温度具有显著的正影响,而建筑体积密度则对地表温度有负影响。450 m网格是获得最佳观测结果的网格。研究结果可为城市规划者和管理者进行研究和实施城市热环境缓解措施时提供决策依据。     

Ecological compensation mechanism for urban green land and its application in Shanghai,China

Urban green land compensation plays an important role in county development, ecological environment management and many other fields. The concept, methods and principles of urban green land are introduced in this paper. According to the pay fee method, the value and ecological function of various types of urban green land were analyzed. The cost-benefit analysis method (CBAM) was used to estimate different external diseconomy benefits caused by green land loss. The authors applied CBAM to estimate such benefits in the case of Shanghai, China, and calculated the actual compensation value for green land. Results indicated that in 2002, the compensation value for the green land of Shanghai was RMB 8.58 × 10⁵ Yuan/hm². Translated from Urban Environment & Urban Ecology, 2006, 19(3): 4–6, 11 [译自: 城市环境与城市生态]     

喀斯特山地生态资产演变研究——贵阳市为例

对生态资产价值的定量估算不仅可以对生态环境进行定量评价,也能够引起社会对生态环境建设的重视,特别是对喀斯特地区生态环境建设规划和生态资产演变发展有着很重要的意义。基于GIS与遥感技术和相关研究成果,对贵阳市1973、1986、1993、2002和2007年五个年份的生态资产价值进行了定量统计和分析,并据此编制了贵阳市生态资产价值空间分布图。结果表明:贵阳市近40年来生态资产价值呈先减后增态势,总价值处于增加状况,从1973至2007年增加了248584.30万元;生态系统服务功能减弱区主要在西部、西北部、西南部以及中部的两城区,而增强区主要在中部和东南部。     

社会—生态系统适应性治理视角下绿地空间恢复力的演化——广州旧城区更新案例

旧城区绿地作为关键的社会—生态系统载体,是城市高质量发展与转型治理亟需关注的问题。构建广州旧城区绿地服务基本单元,引入适应性循环理论的潜力—连通度—恢复力三维框架,构建表征生态、社会与经济服务的绿地景观指标体系,综合评估2000—2018年广州旧城区绿地的空间恢复力水平及适应性转化特征。研究结果显示：旧城区绿地的恢复力演化具有明显的核心区与外围区的时空分异,在拆除重建阶段呈现快速开发—快速释放—重组的转化,在微更新阶段主要呈现开发—保护的提升,并具有提升型、稳定型和更替型的社会—生态系统服务适应性。由此说明,城市更新具有调节社会—生态系统服务治理的效果。其中,绿地形状指数、5 min可达绿地率以及土地利用混合度对核心区绿地恢复力具有显著的促进作用,为外围区治理提供参考。同时,进一步探讨了更新政策与城市绿地空间恢复力演化的关系,为促进旧城区绿地空间更新治理提供社会—生态系统适应性的理论与实证案例研究。     

河南洛阳市不同功能区土壤重金属污染特征及评价

以河南洛阳市居民区、科教区、城市绿地、商业区、城市主干道、工业区和城乡结合处这7个功能区为研究对象,共采集63个样品.分析不同功能区土壤重金属含量,采用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数评价重金属污染的程度,Hakanson潜在生态风险指数法评价土壤重金属潜在生态风险,主成分分析重金属污染的成因和来源.结果表明,6种重金属平均含量均超过河南省土壤重金属背景值.不同功能区重金属的单因子污染指数平均污染趋势为CdZnPbCuNiCr.内梅罗综合污染指数显示工业区重金属总含量最高,污染最为严重.单个重金属潜在生态危害指数Eir表明,Cd的潜在生态危害指数最高.不同功能区土壤多金属潜在危害危险指数RI依次为工业区(548.87)主干道(466.06)商业区(392.81)居民区(226.27)科教区(189.76)绿地(153.72)城郊(117.45),工业区、主干道和商业区达强生态危害水平,居民区、科教区和绿地达中等生态危害水平,而城乡属轻微生态危害.Cu、Zn、Pb和Cd为人为因子,主要来源于工业废物和交通排放;Cr和Ni为自然源因子,受成土母质的控制.     

厦门市城市绿地雨洪减排效应评价

城市绿地在对雨水的渗透、滞留和调蓄方面具有非常显著的作用,能够有效削减城市的雨洪流量,缓解内涝压力.以海绵城市试点——厦门市为典型区,在日降雨数据、土地利用数据、土壤类型数据、城市绿地空间分布数据和城市建成区空间范围数据等多源数据的支撑下,系统评价了厦门市建成区城市绿地的雨洪减排效应.其中,雨洪减排效应的实物量通过SCS（Soil Conservation Service）模型进行评估,价值量则利用替代市场法进行估算.结果表明:2010年厦门市单位城市绿地削减的雨洪径流深为262.28 mm,削减的雨洪径流总量为4 385.40×104 m3,减排服务价值为2.75×108元;2015年单位城市绿地削减的雨洪径流深为335.77 mm,削减的雨洪径流总量为7 634.37×104 m3,减排服务价值为5.49×108元.城市绿地面积、降水量及其时程分配是影响城市绿地雨洪减排效应的关键因子,在其共同驱动下,2015年厦门市城市绿地的雨洪减排效应较2010年显著增加.研究显示,SCS模型在数据输入和参数率定等方面具有显著优势,能够在地理空间上连续模拟厦门市整个建成区的产流量,进而实现行政区单元和城市绿地类型单元雨洪减排效应的双重评价,3种城市绿地类型（乔木、灌木和草本）单位面积的雨洪减排效应并无明显差异,受绿地面积支配,厦门市80%的城市绿地雨洪减排效应由乔木绿地产生.      

资源型重工业城市生态承载力评价

从城市生态承载力的三类变量之间的关系出发,构建城市生态承载力评价模型;并以资源型重工业城市抚顺市2000～2009年数据为基础,分析了该市的生态压力参数和生态弹性力参数的变化情况,评价了抚顺市的生态承载力水平。结果表明:抚顺市生态承载力变化分为3个阶段,平稳期(2000～2002年)、起伏期(2002～2007年)和递增期(2007～2009年);生态承载力水平由2000年的-0.311增长到2009年的-0.017,抚顺市一直处于重载状态,属于高耗损型,强不可持续发展模式,但有趋于可持续发展的趋势。     

厦门城市生态功能网络评价及其优化研究

在城市系统中改善与提高生态功能网络的连接对提升城市生态系统的功能及价值、限制城市格局蔓延具有重要意义。针对厦门市的城市化问题,运用熵值法综合评价不同景观类型的结构和功能对于城市生态功能流的影响,在GIS软件辅助下,利用最小耗费距离模型提取生态功能网络中廊道的最佳路径,最终通过网络结构分析确定生态功能网络的最优框架。研究结果表明,厦门市城市绿地空间分布不均,建成区内生态斑块质量不高,破碎程度较大,生态功能流无法形成良好的衔接,在今后的城市规划中,急需对城市生态功能网络的结构和功能进行优化。本研究的方法和结果可为城市生态功能网络研究的定量分析及网络的建设提供科学依据和参考。     

云南省昆明市生态绿地建造探讨

简介了生态城市绿地建设发展现状，分析了昆明市生态绿地建设进展情况，提出了基于环境功能昆明生态绿地建设的建议：优化生态结构，多生态单元为本底的生态系统，城乡生态系统的连通，城市生态的水网化和林网化，入湖河道下游自然化。     

江湾自然绿地的生态现状调查

在2001年考察的基础上，2002年2月和5月，对江湾机场旧址次生性生态系统的现状与发展趋势进行了较全面的调研，调查发现，目前该区域有高等植物31科61种、土壤动物30种，鸟类43种，特别是湿地景观得到了较好的发育，同时，该区域的部分地段存在环境污染严重，多种破坏环境的人类活动以及外来物种入侵等问题，鉴于该区域地处上海市区，具有较高的环境，社会以及经济价值，对上海生态城市的建设具有重要的影响，建议在职能部门确定发展规划之前，采取有效措施予以管理。     

生态环保扶贫减损增益和“绿水青山就是金山银山”转化研究

打通“绿水青山就是金山银山”转化路径是生态经济研究的重要内容,也是衔接脱贫攻坚和乡村振兴的有效途径.结合扶贫领域生态环境保护项目实施情况,从生态保护修复效益、环境污染治理效益、“绿水青山就是金山银山”转化效益方面构建了生态环境损益与“绿水青山就是金山银山”转化效益评估指标体系,并选择江西省崇义县进行案例研究.结果表明:①构建的生态环境损益与“绿水青山就是金山银山”转化效益评估指标体系包括生态保护修复实现的增值量、环境污染治理产生的减损量和“绿水青山就是金山银山”转化的经济收入.②崇义县良好生态环境实现的“绿水青山就是金山银山”转化效益初步显现,2018年崇义县“绿水青山就是金山银山”转化的经济收入为22.77×108元,是2013年的3.77倍,通过“绿水青山”向“金山银山”转化的经济收入得到逐步释放.③生态环保扶贫不仅可以提高区域生态环境质量,而且可以防止产生新的生态破坏与环境污染事件,通过发展生态经济,促进贫困地区县域经济绿色转型发展,巩固脱贫攻坚成果和支撑乡村振兴.研究显示,着眼于生态环保扶贫促绿色转型发展和生态产品价值实现,保护修复生态环境获得合理回报,“绿水青山就是金山银山”转化效益评估包括绿色有机农产品产值、生态旅游和生态补偿类收入,指标简单、可操作性强,可为生态环保扶贫政策优化和贫困地区可持续发展管理提供参考.