广州市城市生态用地空间冲突与生态安全隐患情景分析

生态安全隐患区域的空间检测和获取对城市生态安全保护起到重要的作用。论文利用智能计算模型和空间分析技术,对广州市城市生态用地空间冲突与生态安全隐患进行了多情景模拟和分析。研究表明：① 空间冲突区域主要分布在城市边缘区。在城市生态用地占广州市总面积的15%、30%和50%情景下,分别占空间冲突总面积的95.40%、86.28%和77.45%,白云、花都、天河和番禺是空间冲突发生的主要区域。与之相反,城市核心区冲突区域面积所占比例逐渐增加。在50%情景时,空间冲突区域面积急剧增加,广州市城市生态用地控制指标面临着巨大的空间冲突压力。② 城市生态安全隐患区域主要分布在城市边缘区,在50%情景时,城市边缘区的隐患区域面积占隐患区域总面积的74.13%,白云区和花都区是生态安全隐患区域分布最集中的区域。而位于城市核心区的隐患区域,面临着更大的生态安全压力。研究结果可为城市生态安全的监控和预警提供参考,为城市生态保护提供可借鉴的方法和分析工具。     

北京市河流秋季浮游动物群落特征分析

为了解北京市河流浮游动物群落空间分布特征及其与水环境因子之间的关系,于2017年9月采集了北京市28个水体的81个断面的样品,鉴定出浮游动物4类68种,其中原生动物17种占25%,轮虫36种占53%,枝角类13种占19%,桡足类占3%,主要是桡足幼体和无节幼体. 15种优势种中12种主要来自于轮虫和桡足类.山区河流浮游动物以原生动物和桡足类为主,城郊结合区以桡足类为主,城区以轮虫为主.综合水质标识指数法、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数计算结果表明,山区河流水质总体上优于城区,城市水质优于城郊结合区;采用单因子水质标识指数法识别出水体主要污染因子为总氮.通过主成分分析(PCA)和典范对应分析(CCA)后发现,NH_4+~-N、BOD_5和COD等对浮游动物特征影响较大.     

2009-2021年夏季长江口海域浮游生物群落结构时空分布特征及其影响因素研究

为了探究夏季长江口海域浮游生物群落结构特征及其影响因素,根据2009-2021年夏季长江口海域大中型浮游生物及水质监测数据,通过盐度5‰和25‰等值线将长江口海域划分为口门区(盐度<5‰)、河口区(盐度5‰～25‰)和海水区(盐度>25‰),通过优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数以及排序分析法,分区分析浮游生物群落结构时空分布特征及其影响因素.结果表明：(1)时间上,浮游植物物种数量和细胞数量呈上升趋势,群落结构以硅藻为主,甲藻占比近年来有所升高.浮游动物物种数量、密度和生物量整体呈下降趋势,群落组成以桡足类动物为主.空间上,浮游植物和浮游动物物种数量呈现出由口门区向海水区递增的趋势,与盐度分布较为一致.(2)浮游动物多样性水平整体优于浮游植物,二者生物多样性空间分布较为一致.其中,海水区浮游生物多样性和丰富度均较高,结构复杂;口门区浮游生物种类少,但均匀度较高;河口区浮游生物种类较多但分布不均匀.(3)冗余分析结果表明,水温、盐度、光照、营养盐是影响浮游生物生长的主要因素.除环境要素外,生物间的捕食作用对...     

基于GIS的高寒草原区土壤冻融侵蚀强度及空间分布特征

以位于青海南部高原高寒草原区的兴海盆地作为研究区,选取气温年较差、年降水量、植被盖度、坡度、坡向、海拔等因素作为冻融侵蚀强度评价指标,运用层次分析法计算各评价指标的权重,采取标准化值赋权重加权求和的方法计算冻融侵蚀强度指数,以等间隔方法对冻融侵蚀强度指数进行分级,获得了研究区冻融侵蚀强度等级类型,并利用Arc GIS的空间分析与统计分析功能对研究区冻融侵蚀的空间分布特征进行研究。结果表明:研究区冻融侵蚀发生的总面积是4784.34 km~2,其中,轻度侵蚀和中度侵蚀居多,分别占冻融侵蚀总面积的32.07%和40.06%;微度侵蚀、强烈侵蚀和极强烈侵蚀占少部分,分别占冻融侵蚀总面积的7.39%、16.08%和4.39%;冻融侵蚀主要分布在研究区的西部,不同的海拔与坡度等级下,4000—4800 m与5—35°冻融侵蚀最集中,其主要发生在高寒草甸、草原,低覆盖草地上冻融侵蚀尤为严重。研究区冻融侵蚀在各个坡向的波动较小,坡向对其影响亦较小。降水量330—455 mm和年较差24.85—26.04℃冻融侵蚀分布最集中。     

北运河上游非点源污染负荷模拟与最佳管理措施评估研究

非点源污染是水污染的重要来源之一,揭示非点源污染负荷空间分布特征、筛选并布设最佳管理措施(best management practices,BMPs)对水污染的高效治理有至关重要的意义. 北运河作为北京市重要的排水通道和连接京津冀的重要生态走廊,加强北运河上游非点源污染治理对北运河流域的水质改善至关重要. 然而,当前缺乏针对非点源污染关键源区内布设不同BMPs生态效益评价的研究. 因此,为了解析北运河上游非点源污染空间分布特征,评估关键源区布设不同措施的生态效益,本文基于SWAT模型定量模拟了2019年北运河上游总氮、总磷负荷空间分布特征,并采用单位负荷指数法识别了非点源污染关键源区,同时评估了关键源区布设不同BMPs的总氮、总磷削减效果. 结果表明:①2019年北运河上游流域产生的总氮、总磷负荷分别为126 444.22和12 394.76 kg,呈东南高西北低的空间分布特征,主要来源于城镇用地、耕地和果园等地类. ②北运河上游关键源区分布在东南部17条子流域,占流域总面积的13.16%,产生的总氮、总磷负荷分别占全流域的39.16%和38.10%. ③1/5面积比植被缓冲带的总氮、总磷削减率最高,分别为38.20%和40.37%;2 km河道植草的总氮、总磷削减率最高,分别为19.47%和50.90%;由于关键源区范围内农地面积较小(9.62%),化肥减施措施下污染物削减较低. 研究显示,非点源污染关键源区主要分布在人类活动较多的流域东南部,可通过布设合适的植被缓冲带和河道植草措施,降低关键源区非点源污染负荷.      

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.     

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。     

柴达木盆地植被生长时空变化特征及其对气候要素的响应

以2001-2010 年MODIS NDVI 植被数据为基础,并结合该区同期气温和降水量数据,采用线性趋势分析、偏相关分析、Hurst 指数等数理分析方法,研究了近10 a 来柴达木盆地植被时空变化特征、影响因素及未来可能的变化趋势。结果表明：①2001-2010 年柴达木盆地植被生长季NDVI平均值（NDVI）呈显著增加趋势,线性增长率为0.041/10 a。柴达木盆地主要植被类型灌丛、草原、荒漠NDVI 的线性增长率分别为0.043/10 a、0.034/10 a、0.028/10 a;②柴达木盆地植被变化具有阶段性特征,整体呈“S”型增长,具有两次明显的植被快速增长期;③柴达木盆地植被改善面积占研究区总面积的12.43%,并主要分布在布尔汉布达山、祁漫塔格山、鄂拉山、柴达木山、宗务隆山的高山区,冬给措纳湖周边和绿洲核心区。植被退化面积仅占研究区总面积的0.35%,并主要分布在绿洲边缘区,特别是柴达木河绿洲和那陵格勒河绿洲的中下游地区;④植被NDVI 与1-5 月平均气温以及5-8 月可利用降水量呈显著正相关关系,植被生长与温度呈显著正相关的区域主要分布在绿洲核心区及高山区,占植被区面积的8.36%,植被生长与可利用降水量呈显著正相关的区域主要分布在低山区及山地河谷地带,占植被区面积的30.95%;⑤植被生长季延长和生长加速是柴达木盆地植被NDVI 增加的主要原因,气候的暖湿化是促使柴达木盆地植被改善的主要驱动力;⑥柴达木盆地植被改善具有强持续性,未来大部分区域植被将持续改善。     

城市规划区地质灾害易损性评价

以某山地城市为例,在充分了解当地城市规划方案的基础上,参考相关技术标准,构建规划区地质灾害易损性评价模型;利用地理信息系统,对土地功能布局图进行空间分析,获取相关评价数据;依托专家智库,参照规划目标,对规划区未来社会经济发展状况进行预测,从而实现规划区地质灾害易损性综合评价,并将评价结果进行可视化表达。结果显示,规划区内,高易损区占总面积的33.86%;中易损区占总面积的28.87%;低易损区总面积的37.00%。其中,高易损区主要分布于:(1)旅游服务组团中部、北部的住宅区,以及南部的服务区;(2)高校教育组团的住宿区和部分教学区;(3)工业园组团的职工住宿区。依照评价结果,结合当地地质条件,对规划区地质灾害防范提出建议。     

近20 a中国省会及以上城市空间形态演变

以多时相、多波段的Landsat TM/ETM+遥感影像为数据源,利用NDBI-SAVI指数提取1990-2010年中国35个省会及以上城市的建设用地信息,通过计算紧凑度和形状指数,研究城市扩张状况,并借助雷达图来分析城市扩张的方向。结果表明:从城市扩张速度来看,东部城市总体上扩张速度高于中部和西部,其中4个直辖市的扩张速度普遍高于其它城市;扩张速度相对较慢的城市多分布在华北和西北等重工业或河谷型城市。从空间形态变化上看,两时期35个城市的形状大都集中于正方形与矩形之间,只有少数城市形状为菱形、星形、H形或X形。综合来看,近20 a中35个城市形状指数的平均值增加,而标准差减小,城市形态趋于复杂;同时,城市紧凑度的平均值减小。有15个城市的紧凑度增加,20个城市的紧凑度减小。城区往往趋向于少数几个方向扩张,"摊大饼"式的扩张不多见。     

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。     

城乡交错带结构功能及管理

城乡交错带是城市建成区与广大乡村区相连接的部位,在这个地带上,城乡之间各种要素激烈转换,非农业活动与农业活动多种因素相互作用,形成了复杂的动态过程。随着中国城市化进程的加快,城乡交错带因其所具有多样性、敏感性和脆弱性等特点而得到越来越多的关注。本文展开阐述了城乡交错带的功能特征及城乡交错带存在生态问题,并介绍了城乡交错带研究体系中的城乡交错带的界定、城乡交错带景观格局、城乡交错带土地利用等关键问题。并从廊道建设、景观斑块建设入手探讨了适合解决中国城乡交错带生态问题的措施。     

基于TM影像的城市地表湿度对城市热岛效应的调控机理研究

论文以探究城市热岛效应调控机理为研究目的,以徐州地区1985-2010 年夏季四期Landsat TM影像为研究数据,应用单窗算法、K-T变换、空间叠加分析以及缓冲区分析等研究方法,对徐州市城市热岛时空变化特征进行了反演,重点对徐州市城市热岛强度的调控机理进行了分析并提出了通过K-T变换提取表示城市建成区内部植被与水体覆盖程度的城市地表湿度(ULSW)这一新指标.研究结果显示:城市地表湿度显著区对城市热岛效应起到了有效的调控作用,并且随着城市地表湿度值的提高,区域内部以及周围环境的温度都会随之下降.城市地表湿度指标对于城市热岛效应的调控水平具有一定的代表意义.     

基于遥感的北京市城市化发展与城市热岛效应变化关系研究

下垫面改变、大量人为热排放及城市区域本身的温室气体排放是导致城市热岛产生的主要原因,城市规模则决定了城市区域热岛效应的影响规模与强度,进而影响区域空气中污染物的扩散.利用1978年以来不同时段的遥感影像对北京城市用地、绿地、归一化植被指数、城市热岛区面积进行了监测,分析了北京市20余年来城市规模的变化及空间布局特征、城市绿地变化、城市热岛效应及其相关关系,旨在为城市合理布局,改善环境状况提供基本信息.结果表明,北京市20余年来城市热岛区面积增长明显,2000年以来四环内由于绿地面积增长、城市结构日趋合理,城市热岛有减缓的趋势.      

城乡融合区乡村地域多功能空间分异及影响因素——以福州东部片区为例

乡村地域多功能是有效破解城乡二元结构、促进城乡融合发展的重要途径。本文以国家城乡融合发展试验区——福州东部片区为研究区,基于乡镇域尺度分析研究区乡村地域多功能空间分异规律与特征,使用地理探测器分析空间分异的影响因素。结果表明：（1）研究区各乡镇的乡村单一功能空间格局特征表现为农业生产功能在沿海小范围聚集,工业发展和生活保障功能主要集中分布在福州城区边缘郊区和南部乡镇,生态保育功能西部山区大于东部乡镇,而旅游休闲功能主要分布在中北部乡镇和平潭岛;（2）依据LSE模型,将研究区乡镇划分为五功能、四功能、三功能、双功能复合区和单功能主导区,其中拥有五、四功能复合区的乡镇共计58个,占比45.68%,说明研究区乡村地域多功能整体上处于较高水平,城乡融合发展基础良好;（3）乡村地域多功能的空间分异受自然环境、社会经济等内外因素的共同影响,自然环境因素塑造了乡村地域初始与特色功能,地理区位因素促进乡村功能的形成与分化,社会经济是优化乡村功能的基础因素,政策资金是推动乡村多功能转型的主导因素。研究结果为进一步推进区域城乡融合发展与乡村振兴提供科学依据。     

基于城市空间扩张与人口增长协调性的高铁新城研究

论文基于改进后的城市用地扩张与人口增长协调性系数和城市紧凑度,利用49个高铁城市2004、2013年城市人口和城区面积等数据,对中心城市的用地扩张与人口增长进行定量分析;在此基础上,依据高铁新城和母城的空间位置关系选取4个案例城市进行新城建设与规划的适宜性实证分析。结果表明：1）高铁新城中心城市的土地扩张与人口增长之间的协调性较弱,以土地快速扩张为主,占65.31%,相应地人口与城市用地分别占55.01%、58.13%;其次是人地基本协调型,数量为13个,相应地拥有39.75%的人口和33.57%的城市建设用地。2）在高铁战略下新建的案例高铁新城主要分为“飞地式”、“城市副中心式”和“双城式”3类,不同城市空间形态下的新城模式对城市发展及人地关系的影响有所不同。未处理好新城与母城的空间形态、内部结构、土地与人口增长的关系,导致新城的建设/规划大多不合理,从而陷入城市土地资源浪费和盲目扩张的困境。     

大型城市紧凑度与能源效率的关系研究

采用超效率DEA和熵值法测算了2003—2014年29个大型城市的能源效率与紧凑度,进而通过象限图法对城市紧凑度与能源效率的关系进行分析。分析表明,我国大型城市能源效率普遍偏低但在缓慢提升;城市紧凑度与能源效率以低级协调为主。从区域看,二者关系的地区差异明显,东部以高级协调为主,中西部低级协调关系显著。城市规模越大,紧凑度和能源效率水平越高,且城市突出关系类型由低级协调变为高级协调。剔除紧凑度外其他可能影响能源效率的因素后的象限图再次印证提高紧凑度有利于改善城市能源效率的结论。为通过提升城市紧凑度来提高能源效率,需加大公共服务和基础设施投入,加强工业用地的集约使用,完善城市功能体系,实现经济、人文和生态的多功能复合利用。     

景观格局类型对热岛效应的影响——以福州市中心城区为例

以“火炉”城市之一福州市为例,运用RS与GIS技术、半变异函数分析等方法,以2009年、2018年Landsat TM/OLI系列影像为数据源,从城市尺度分析了景观格局与城市热岛的关系,从景观格局特征尺度分析了景观格局类型对热岛效应的影响.结果表明：从2009年、2018年9个景观格局指数计算结果显示福州市中心城区景观格局破碎化程度增加;2009年与2018年的景观格局特征尺度分别为3600m,2500m,表明后者的景观格局更为丰富;虽然主城区的热岛效应得到了一定缓解,但城市热岛的范围逐渐扩大,八个新城分别成为了新的热岛中心;不同景观格局类型的热岛效应的严重情况依次为：纯人工本底格局 > 人工本底的散布格局 > 人工本底的指状、网络格局 > 自然本底的指状、网络格局 > 自然本底的散布格局 > 纯自然本底格局.研究以期通过细化景观格局研究尺度,为具有热岛降温作用的景观格局提出优化的方向.