中国建设用地碳排放强度及其区域差异分析

研究碳排放量增长与建设用地扩张间的动态耦合关系,有助于深入理解城市化影响碳排放的内在机理。基于夜间灯光影像,该文首先提取了1999-2010年中国建设用地的空间分布,同时利用统计数据结合IPCC清单指南核算了30个省市的碳排放量;在此基础上,分析了全国建设用地碳排放强度的时空演变特征,并应用Theil指数开展了区域差异演变的影响机制分析。研究结果表明:(1)1999-2010年,全国建设用地碳排放强度增幅约为52%,从变化轨迹来看,建设用地碳排放强度经历了基本恒定-持续增强两个阶段,这与不同时期国家宏观政策的重大调整紧密相关;(2)Theil指数分析表明,全国建设用地碳排放强度的区域差异不断扩大,且区内差异是总体差异的主要来源;(3)京津冀地区产业空间的重新布局和调整,是影响建设用地碳排放强度区内差异演变的主要因素;而国家开发战略重心由东部沿海向内陆地区的转移,是区际差异演变的主要影响因素。     

快速城市化区域不同用地类型土壤重金属含量分布特征及生态风险

以上海市闵行区典型快速城市化区域为例,基于36个地块595个点位土壤样品数据,分析5种不同土地利用类型中8项土壤重金属的含量分布特征,通过内梅罗综合指数法和潜在生态风险指数法进行生态风险评价.结果表明,重金属锌和镉含量的变异系数较高,受人为活动影响特征明显.涉重工业用地、非涉重工业用地的重金属赋存相对较高,住宅用地和耕地重金属含量总体不高但具有其特异性组成特征,公共管理与公共服务用地相对最低.重金属锌和镉的内梅罗综合污染指数较高,分别处于重度和中度污染水平,其余重金属均为警戒或轻度污染水平.不同土地利用类型的土壤重金属潜在生态风险水平为：涉重工业用地 > 非涉重工业用地≈住宅用地 > 耕地≈公共管理与公共服务用地,工业用地由于行业类别多、历史生产复杂和管理水平差异大等原因,具有较大的土壤重金属污染风险,住宅用地和耕地等其他用地类型也呈现出一定的重金属累积趋势.不同土地利用的土壤重金属污染源头防控和地块再开发利用的安全性及风险管控,是快速城市化区域土壤污染防治的重点和难点.     

基于生态安全的快速城市化地区空间冲突测度 ——以长株潭城市群为例

空间冲突是城市化过程中各种矛盾形成与激化的直接原因,是影响区域可持续发展的关键因素,合理测度快速城市化地区的空间冲突水平,对于优化区域发展模式、 避免区域生态风险具有重要意义。在利用遥感与GIS技术分析长株潭近年来空间格局变化的基础上,量化影响区域生态安全的空间外部压力值、 生态风险暴露值、 生态风险效应值3个因子,构建基于生态安全的空间冲突测度模型,对长株潭地区的空间冲突水平进行评估。研究表明:近年来长株潭地区的空间冲突作用强度总体呈现上升趋势,1993—2008年其冲突指数均值由0.264增长到0.323,且严重失控级别空间冲突的区域面积比例增幅最大,达1.07倍;不同空间类型的空间冲突强度不同,林地、 耕地的空间冲突水平相对较低,建设用地的空间冲突水平较高;城乡过渡地带是空间格局变化最为频繁、 空间冲突最为激烈的区域,其次是城市内部,农村地区的空间冲突强度远远低于城市。     

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.     

土地利用景观格局对城市扩张影响研究

我国处于快速城市化阶段,城市化过程所带来的问题十分突出。针对城市扩张问题,涌现出大量关于城市扩张影响因素以及城市扩张建模的研究。目前对城市扩张行为进行研究选取的影响因素主要可以分为两类:①空间可达性以及空间约束,包括水源、道路、城市中心等可达性,地形、保护用地等约束;②社会经济因素,包括人口增长、经济增长、政策等。该研究突破传统城市扩张影响因素研究范围,选择从城市土地利用景观格局特征来研究城市扩张,以北京市为例分析了按网格划分提取的多种景观格局指标与建设用地增长之间的相关性,并探讨了时间尺度对探测这种相关性的影响。从结果当中可以得到以下3个结论:城市景观格局特征对于非建设用地向建设用地转化在位置与数量上的影响机制有稳定性;时间尺度对于正确地表达它们之间的关系至关重要;由于不同时期城市化特征的差异,其关系不断发生变化。     

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.     

太湖流域城乡建设用地扩张的高程特征变化

文章以城乡建设用地扩张的高程变化为焦点,运用太湖流域1985、1995、2000 和2010 年4 期土地利用数据及90 m DEM数据,通过构建建设用地密度指数、增量比、扩张速度、扩张强度及建设用地高程指数等指标,探寻太湖流域城乡建设用地高程变化的空间分异特征及其演变规律,结果表明:建设用地流域整体扩张的热点从中等高程区向较高和较低高程区转移,且向较低高程区转移态势尤为凸显,流域空间分布上表现为流域东部下游平原河网及北部沿江的城镇密集区和南部苕溪上游山谷地带建设用地向较低高程区逐渐扩张的趋势,而在除苕溪外的流域其他上游山地丘陵区逐渐向较高高程区扩张;新区开发及新城建设推动着城乡建设用地快速扩张,适宜建设土地供给有限与土地财政驱动下用地需求旺盛之间的矛盾迫使建设用地扩张走向较低和较高高程区,尤其苏南城镇密集区向较低高程区转移趋势更显著;建设用地向低海拔地区扩张必然挤占自然蓄滞水空间,分割和阻塞自然行洪通道,且地势低洼处洪水易蓄难排,而高海拔地区扩张会加快汇流缩短下游洪峰时间,导致区域水文安全隐患和内涝事件频发.     

苏州市非农用地扩张对土壤资源影响的时空特征

基于1984~2003年期间的4期Landsat TM影像以及由苏州市土壤图得到的土壤质量综合评价图,研究利用遥感及GIS空间分析手段阐释了城市化发展走在全国前列的苏州市的非农用地扩张在不同质量土壤资源上的时空过程,并比较了城镇与农村地区各自非农用地扩张对高质量土壤占用的贡献大小。结果表明,苏州市非农用地占用的土壤资源中,面积最大的是二等高质量土壤,达到92.10%,其次便是一等最高质量的土壤,而对三、四等土壤的占用比例仅占1.95%,几乎可以忽略。通过对城镇与农村地区非农用地各自对土壤资源的扩张占用在时间尺度上的分析发现,在城镇地区,土壤质量越高的地方越容易被非农用地扩张占用,而农村地区的非农用地扩张则倾向于占用土壤质量较低的土壤资源。     

干旱区绿洲城镇扩张对耕地空间影响及预测——以河西走廊区域为例

绿洲城镇是干旱地区人类活动最剧烈、人口集聚度最高、“人—地”关系矛盾最为突出的生态环境脆弱区。受全球气候变化影响及西部大开发战略推动,区域城镇与绿洲耕地之间的动态变化及利弊权衡成为当前关注的热点。基于1990—2015年多时相遥感影像数据,以典型绿洲城镇河西走廊为研究区,引入Markov和ANN-CA模型对河西走廊城镇用地与耕地的时空动态转换特征与规律展开探索,揭示了城镇扩张对耕地的影响过程与机制。研究结果表明：（1）河西走廊土地总体以未利用土地和草地为主,城镇用地与耕地仅占区域总面积的0.63%、6.35%,且城镇与耕地面积共同经历了先减少后增加的“V”型变化趋势。（2）1990—2015年河西走廊城镇面积扩张了1.53倍,其中15.67%的城镇扩张用地来自耕地占用,其他主要来源于草地,沙漠和戈壁等未利用土地。另外,区域内5个地市城镇扩张的耕地占用差异较大。（3）结合Markov与ANN-CA模型的模拟和预测结果表明,2015—2030年河西走廊79.77%的城镇扩张用地将来源于周边耕地,且城镇空间扩张方式以外延扩展为主,未来耕地被城镇侵占压力较大。研究结果将为干旱区相似区域空间规划和耕地保护提供决策支持。     

土地利用/覆盖变化对生态系统服务的影响：空间尺度视角的研究综述

作为连接自然过程与社会过程的桥梁与纽带,生态系统服务与人类福祉和可持续发展息息相关。土地利用/覆盖变化（Land Use/Land Cover Change,LUCC）是生态系统服务变化的重要原因之一,对生态系统服务的影响随着空间尺度的变化而变化。尺度问题一直是LUCC和生态系统服务理论研究与实践管理的重点与难点。系统理解LUCC对生态系统服务影响的尺度特征、尺度差异及尺度关联,对深入LUCC和生态系统服务的尺度效应研究、协调多层次管理机构的制度决策、缓解生态系统服务稀缺对社会经济发展的限制等具有重要意义。本文从空间尺度切入,基于国内外不同尺度LUCC对生态系统服务影响的理论研究和实践进展,总结归纳尺度的概念与内涵,整理介绍考虑空间尺度的研究框架,系统梳理LUCC对生态系统服务影响研究中的空间尺度选择、空间尺度特征及空间尺度关联,评析单一尺度和多尺度研究方法的特点。并提出未来研究中应在构建人文因素与自然因素相结合的研究框架、阐释LUCC对生态系统服务影响的尺度效应、完善LUCC对生态系统服务影响的尺度分析方法等方面开展更深入的研究。     

Integrating landscape ecological principles and land evaluation forsustainable land use

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＲｉｓｉｎｇｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｃｏｍｐｅｔｉｎｇｆｏｒｌｉｍｉｔｅｄｌａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅｓｈａｖｅｆｏｃｕｓｅｄａｔｅｎｔｉｏｎｏｎｔｈｅｎｅｅｄｆｏｒｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｆｏｏｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｌｅｐｒ...     

全球及区域尺度土地覆盖土地利用遥感研究的现状和展望

９０年代以来,利用遥感进行大面积土地覆盖土地利用的研究取得了一系列重要进展。已建立的全球及区域土地覆盖土地利用数据库正在得到广泛的应用,取得明显的社会效益和经济效益。土地覆盖土地利用及其变化的研究成果也被应用于有关全球环境变化国际公约的执行监督。利用遥感进行大面积土地详查已经逐步摆脱单一制图的传统概念,正在向建立以应用为目的且便于用户使用的综合信息数据库的方向迈进。此外,如何对大面积土地覆盖数据库进行精度评价已引起广泛重视,出现了一些新的理论和研究方法。进入２１世纪,全球和区域土地覆盖土地利用的遥感研究将进一步深化     

Towards the development of differential land taxation and its implications for sustainable land management

Despite the concerted efforts by the researchers, government and NGOs to arrest land degradation problems, most agricultural lands of developing countries are still suffering from massive degradation. This study introduces a new strategy, called differential land taxation (DLT), where rural lands are subject to different taxation rates. DLT is determined by rating the magnitude of accord or discord between the recommended and the implemented land management practices. To appraise DLT, opinion of stakeholders, drawn from sample localities of central Ethiopia, were assessed. Most respondents proved that DLT could bring about sustainable land management practices through encouraging conservation-minded peasants while systematically discouraging land abusers.     

这一片被城市化的土地

<正>最近,美国宇航局发明了一种基于物理基础设施,测量城市化扩张的方法,并将这种方法用在了北京快速城镇化的研究上。他们通过卫星统计数据发现,北京在2000年至2009年间,城市基础设施数量翻了两番,基础设施建设的增长在一定程度上改变了城市的风向并加剧了空气污染,导致城市空气质量更加停滞不前。北京城,这座拥有3000多年历史的古城,历经金、元、明、清四代都城,汇政治、文化、经济于一身,各种中心聚集让这片土地身     

玛曲县土地利用/覆盖变化对区域生态系统服务价值的影响

运用GIS和遥感技术分析了玛曲县1975、1990和2005年的土地利用/覆盖特征,在此基础上使用生态价值系数(C)计算出该县生态系统服务价值.结果表明,该区域1975~2005年间生态系统服务价值从129.713亿元减少到123.961亿元,共损失5.75亿元,且损失量和损失幅度呈持续增加趋势;该区域生态系统服务价值中,废物处理价值最高,气候调节价值次之,原材料价值最低,且30年间各服务类型的价值均呈减小趋势;玛曲县1975、1990和2005年人均生态系统服务价值分别为58.96,42.80,29.51万元,表明玛曲县由于人口的增长,环境压力呈持续增大趋势.草地和湿地退化是导致该区域生态系统服务价值减少的主要原因.CS检验说明本研究所选C值较为合理.     

Farm-level models of spatial patterns of land use and land cover dynamics in the Ecuadorian Amazon

Longitudinal studies examining socio-demographic and other contextual factors are vital to understanding landscape change. Landscape structure, function, and change are assessed for the northern Ecuadorian Amazon by examining the composition and spatial organization of deforestation, agricultural extensification, and secondary plant succession at the farm level in 1990 and 1999 through the integration of data from a satellite time-series, a longitudinal household survey, and GIS coverages. Pattern metrics were calculated at the farm level through the generation of a hybrid land use and land cover (LULC) digital classification of Landsat Thematic Mapper (TM) data. Population, labor, and other household variables were generated from a scientific sample of survey farms or fincas interviewed in 1990 and resurveyed in 1999. Topography, soils, and distance and geographic accessibility measures were derived for sample farms through a GIS as well as qualitative assessments from household surveys. Generalized linear mixed models (GLMMs) were generated for 155 and 157 fincas in 1990 and 1999, respectively, using pattern metrics at the landscape level as dependent variables, and biophysical, geographical, and socio-economic/demographic variables as independent variables. The models were derived to explore the changing nature of LULC at the finca level by assessing the variation in the spatial structure or organization of farm landscapes in 1990 and 1999, and the extent to which this variation could be explained by the available data. Results indicate rapid population growth causing substantial subdivision of plots, which in turn has created a more complex and fragmented landscape in 1999 than in 1990. Key factors predicting landscape complexity are population size and composition, plot fragmentation through subdivision, expansion of the road and electrical networks, age of the plot (1990 only), and topography. The research demonstrates that the process of combining data from household surveys, satellite time-series images, and GIS coverages provide an ideal framework to examine population–environment interactions and that the statistical models presented are powerful tools to combine such data in an integrated way.     

毛乌素沙地土地利用/覆被变化对草地土壤物理、化学和矿物学性质的影响

In arid and semiarid regions, cultivation and shrub invasion are two important factors to impact grassland. However, there are few studies to compare the effects of cultivation and shrub invasion on soil physical, chemical and mineralogical properties. In this study, three sampling sites, which respectively represent the native grassland, cultivated grassland (farmland), and shrub invasion of grassland (shrub land) in Mu Us sand land, were selected and soil samples were collected and measured for soil particle size distribution (PSD), soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN) and total phosphorous (TP) concentrations, and relative percentages of mineralogical components. Results showed that cultivation and shrub invasion significantly altered the soil PSD, soil C, N and P concentrations and pools, and the relative percentages of soil mineralogical components of the grassland ecosystems. Grassland cultivation and shrub invasion significantly decreased the contents of silt and clay. Moreover, the land cover change from grassland to farmland or shrubland significantly resulted in soil organic carbon, total nitrogen and soil carbonate loss. In this study, we found that grassland cultivation resulted in more sand accumulation and more soil C and N losses than shrub invasion, which indicated that grassland cultivation was stronger than shrub invasion to accelerate soil desertification in Mu Us sand land.     

From pattern to process: landscape fragmentation and the analysis of land use/land cover change

The incorporation of landscape ecological and fragmentation analyses within remote sensing science has expanded the inferential capabilities of such research. This issue presents a series of papers on the use of landscape ecological techniques to explore the relationship between land cover and land use spatial pattern and process in an international, comparative context. Methodologically, researchers seek to link spatial pattern to land use process by integrating geographic information systems (GIS), socio-economic, and remote sensing techniques with landscape ecological approaches. This issue brings together papers at the forefront of this research effort, and illustrates the diversity of methods necessary to evaluate the complex linkages between pattern and process in landscapes across the world. The analyses focus on major forces interacting at the earth’s surface, such as the interface of agricultural and urban land, agriculture and forestry, and other pertinent topics dealing with environmental policy and management. Empirical analyses stem from many different ecological, social and institutional contexts within the Americas, Africa, and Asia.