基于不同种类生态安全的土地利用情景模拟

为解决中国城市化进程中日益严峻的生态和环境问题,合理确定未来土地利用结构和布局是关键,开展不同约束条件下的土地利用情景模拟研究对于科学规划和辅助决策具有重要意义。该文首先采用景观安全格局理论构建了曹妃甸新区综合生态安全格局,然后基于GIS和CA-Markov模型,提出了一种基于生态安全格局的土地利用情景模拟方法,并借助于2005年和2013年2期土地利用遥感解译图对曹妃甸新区生态安全格局保护与无生态保护2种土地利用情景下2021年的土地利用结构和布局进行了预测和模拟,结果显示,曹妃甸新区生态安全格局总面积为1 058.80km2,占区域总面积的53.53%,其中底线生态安全格局面积为312.67km2,占区域总面积的15.81%。生态安全格局保护情景下,底线生态安全格局范围内新增建设用地为0,且总生态安全格局范围内新增建设用地比无生态保护情景减少17.47km2。生态安全格局保护情景下,景观更趋于破碎化,景观的形状更趋复杂,建设用地与生态用地的分布更趋合理。该研究方法和结果可为区域城市规划和生态保护提供技术支撑和决策参考。     

基于CA-Markov和InVEST模型的土地利用变化对生境影响评价——以福建省福州新区为例

[目的]研究福建省福州新区近15 a来的土地利用变化并对未来15 a的变化进行预测,并对30 a的生境质量变化进行分析;将预测结果与规划形成对比,为土地利用规划提供参考。[方法]以福建省福州新区为例,基于2000年Landsat_ETM~+和2015年Landsat_OLT遥感影像解译的土地利用数据,对国家级新区——福州新区的土地利用动态变化进行空间分析,运用CA-Markov模型对其2030年的土地利用格局进行预测。在此基础上,进一步采用InVEST模型对新区内过去,现在和未来的生境质量进行评价。[结果]①15 a间福州新区耕地、林地、水域和建设用地变化速度较快,草地和海域变化相对较小,未利用地变化较小但变化较为剧烈;②CA-Markov模型预测显示研究区2015—2030年土地利用变化趋势与2000—2015年大体相同,表现为除未利用地呈现增加的趋势外,建设用地和生态用地分别呈现急剧扩张和持续减少的趋势;③2000—2030年研究区内大量耕地、林地、草地和水域向建设用地转化,导致威胁源的增加,进一步降低了生境质量。[结论]福州新区由于建设用地快速扩张导致区内生境质量严重下降,应加强生态保育,合理控制建设用地的增长,避免生境质量进一步恶化。建议将2030年用地规划中的建设用地边界作为限制建设区边界,将预测结果作为允许建设区边界,提高建设用地的集约利用程度。     

基于景观生态安全格局的成都平原与龙门山脉过渡带土地资源开发利用

[目的]基于景观生态安全格局的土地利用研究,为缓解人地矛盾、经济发展与生态保护提供科学依据。[方法]以成都平原与龙门山脉过渡带的四川省绵竹市为例,基于遥感和GIS技术,在提取和分析20a来土地利用变化及其地形因子响应基础上,以生态用地保护为目标,选取地形和土地覆盖类型为阻力因子,应用最小累计阻力模型构建景观生态安全格局。通过与土地资源现状的叠加,对不同景观安全水平的土地资源进行划分。[结果]研究区土地资源分为优先开发、适度开发、限制开发、禁止开发等4种类型,其面积分别达7 218.39,17 974.75,21 545.39,77 791.46hm2,并分析各类型土地利用特征,提出了相应的土地资源开发利用规划。[结论]基于景观生态格局理论与方法,提出的不同生态安全水平的土地用地规划,有利于区域生态安全保护和土地资源持续性利用。     

基于生物多样性保护的曹妃甸新区城镇用地规划研究

随着我国经济的高速发展,用地矛盾越来越突出,土地生态安全面临着严峻挑战。如何在土地生态安全的状态下实现城镇用地的有序扩展是解决这一挑战的重要途径。以曹妃甸新区为例,以生物多样性保护为目标,运用GIS空间分析技术,建立地表景观类型最小阻力面和“源”间生态廊道,确定了关键战略点,最终构建生物多样性保护安全格局。在此基础上,结合基本农田保护规划,提出城镇空间扩展的优化战略。研究结果显示,运用景观安全格局理论能更好地完善原有规划的不足,在保障城镇发展水平的同时协调各类用地之间的冲突,为曹妃甸新区城镇用地可持续扩展提供理论支撑和技术支持。     

马来西亚吉隆坡市土地利用变化特征分析与预测

[目的] 揭示快速城市化过程中港口城市土地利用景观格局变化规律，为当地编制土地利用规划提供科学依据。[方法] 以马来西亚吉隆坡市2000，2005，2010，2015，2020年5期遥感影像为基础数据，基于交互式数据语言（IDL），采用指数分类法提取土地利用信息，并应用RS，GIS技术和景观生态学方法对吉隆坡市2000—2020年土地利用景观格局变化进行研究，最后采用灰色预测模型预测2025年吉隆坡市土地利用数据。[结果] 2000—2020年吉隆坡市种植园和林地大幅减少，建设用地迅速增加，港口与城市圈中部区域种植园主要转化为建设用地；土地利用景观形状趋于复杂化、不规则化，景观类型空间连通性降低，景观异质性增强；2025年吉隆坡市建设用地和种植园面积分别为1 624.12 km²和2 216.99 km²，与往年相比，建设用地增加，种植园减少。[结论] 2025年吉隆坡市土地利用类型仍主要以种植园为主。宏观来看，随着城市的快速发展，种植园的数量持续减少。未来发展规划需进一步合理规划土地利用方式，提高土地利用效率，加大对种植园的保护力度。     

基于生态系统服务价值的固原市市辖区土地利用规划环境影响评价

以生态服务价值理论为指导,从生态系统服务总价值、土地利用变化动态度和生态价值敏感度等方面评价固原市市辖区土地利用规划(2006-2020年)对区域生态环境的影响.结果表明,虽然耕地、园地和林地在规划期内生态系统服务价值都呈增长趋势,但区域生态系统服务总价值却减少2131万元,土地利用规划对生态环境产生了负面影响.固原市市辖区是宁夏南部山区唯一的重点开发区,城市化和工业化进程将得到进一步加快,建设用地的增长成为必然.在规划地制定过程中,要坚持因地制宜、统筹兼顾,集中布局建设用地,推进节约集约用地.     

基于生态系统服务价值和生态安全格局的土地利用格局模拟

河北省沿海经济的快速发展导致滨海土地利用格局快速转变,威胁土地生态安全。针对性核算区域生态系统服务价值,探寻生态安全格局进而优化土地利用格局可为土地利用规划与整治提供决策支持,是保障区域生态安全的必然选择。该文以河北省黄骅市为研究区,利用遥感、气象数据和外业调查数据,采用植被净第一生产力核算生态系统服务价值,借助该价值构建生态安全格局,以生态安全格局为影响因素利用元胞自动机和马尔科夫模型进行不同情境土地利用格局模拟。结果表明:2011年单位面积生态系统服务价值湿地最大,为14.95元/(m2·a),建设用地最小,为2.44元/(m2·a);养分循环功能贡献率最大,为26.89%,净化环境功能贡献率最小,为0.22%;研究区分为生态核心保护区、生态缓冲区、生态恢复区和人类活动核心区,生态核心保护区面积最小,为168.58 km2,生态缓冲区面积最大,为1 400.33 km2;无生态保护情景与生态安全格局保护情景相比较,生态系统服务价值由94.11亿元上升到95.70亿元,生态核心保护区在生态安全格局保护情景下得到完全保护,新增建设用地为0。该研究方法和结果可为区域土地利用总体规划、城市规划和生态环境保护提供技术支撑和决策参考。     

基于生态安全的土地利用结构优化研究

满足生态安全的土地利用结构优化是协调社会经济发展与生态环境间矛盾、实现土地持续利用的有效途径。本文以保定市土地利用结构数据(2002~2009年)为基础,引入反映生态指标生态绿当量和土壤有机碳储量,评价研究区土地利用结构在不同发展阶段的生态效益,并且借助TOPSIS模型对历年土地利用结构进行生态合理度评价。在此基础上以经济发展和生态效益并重为目标,构建多目标优化模型,获得保定市2020年土地利用结构优化方案,调整内部用地结构,注重生态用地保护,生态效益和生态合理度得到提升,进而提出合理利用土地资源的建议。研究结果为保定市土地利用可持续发展以及土地利用总体规划修编提供借鉴和指导。     

基于RS与GIS的生态用地评价——以辽宁省大洼县为例

生态用地评价是当前生态环境保护与土地利用规划领域重要的研究内容。本文根据研究区自然条件、社会经济状况、土地利用特点和生态保护要求, 借助RS和GIS技术, 在建立基于生态服务功能的生态用地分类体系的基础上, 从生态服务功能和生态敏感性2个方面选取合适的生态用地评价指标, 采用层次分析和专家咨询相结合的方法确定评价因子权重, 合理划分评价单元, 采用指数和法对辽宁省大洼县生态用地进行了定量评价。结果表明, 大洼县生态用地划分为禁止开发生态用地、限制开发生态用地和可适当开发生态用地3个类别。其中, 禁止开发生态用地面积为14 695.97 hm², 占生态用地总面积的27.13%; 限制开发生态用地面积为25 185.49 hm², 占生态用地总面积的46.50%; 可适当开发生态用地面积为14 281.84 hm², 占生态用地总面积的26.37%。这3种生态用地类型有其自身特点, 在土地利用开发过程中应采取相应的生态保护措施。研究结果将为区域生态用地保护、生态环境与人地关系的改善以及新一轮土地利用规划修编提供重要的数据参考与科学依据。     

曹妃甸新区土地资源优化配置与模拟

采用线性规划模型,设定生态效益和经济效益作为目标函数,在土地面积、社会经济、生态环境等方面设置约束条件,对曹妃甸新区目标年土地利用结构进行优化配置研究,并将其结果作为CA-ANN模型约束条件,模拟曹妃甸新区土地利用空间布局。研究结果:(1)曹妃甸新区优化后,沿海滩涂和盐田减少较为明显,耕地略有所减,建设用地、港口码头和林地呈现增加趋势;优化后经济效益和生态效益均有所增加。(2)运用CA-ANN模型进行空间结构优化。模拟结果在空间布局以及其他规划的衔接上较为合理,为土地资源可持续利用提供借鉴。基于线性规划的CA-ANN模型能够实现土地资源的优化配置,研究方法较为合理,拓展了土地资源优化配置研究思路。     

基于生态足迹的资源型城市可持续发展能力分析——以山西省晋城市为例

以新型城镇化进程中典型资源型城市——晋城市为研究对象,采用生态足迹综合法账户模型,以2004—2013年共10 a的生物资源平均产量作为动态参照,选取了较新的均衡因子,利用NPP（净初级生产力）客观合理地确定了各土地类型产量因子,在此基础上对晋城市2004—2013年的生态足迹进行了计算,并引入单位万元GDP生态足迹、生物多样性指数、生态足迹发展能力和生态压力指数四项指标,多方面综合分析了晋城市的可持续发展能力。研究表明:2004—2013年晋城市人均生态足迹呈递增趋势,人均生态承载力略微减少,生态赤字呈现上升趋势,单位万元GDP生态足迹逐年减少,生态多样性指数基本保持不变,生态经济系统发展能力有所提高,生态压力不断增大。其主要原因为人口总量增加、经济增长带动消费水平提高、能源需求所占比重较大以及土地利用效率较低。据此,提出优化产业结构,提高土地利用效率,控制人口规模,保护生态环境的对策以提高晋城市可持续发展能力。该研究在一定程度上丰富了城市生态安全研究案例,为经济发展转型中的资源型城市可持续发展提供决策依据。     

金坛市土地生态质量的城乡梯度规律研究

金坛市作为长三角经济发达地区的典型地区,快速城镇化背景下其土地生态状况具有代表性。从基础、胁迫、结构、效益4个角度构建土地生态指数指标体系,以行政村为评价单元计算4个准则层分值和土地生态指数综合分值,在此基础上假设金坛市土地生态质量分布具有城乡梯度的规律。通过热点和梯度分析验证表明:（1）土地生态指数热点空间分异特征符合城乡梯度规律,城镇化是导致该规律的重要原因;（2）土地生态指数沿着金坛市“城镇—城乡结合部—近郊—远郊”环形梯度分布,总体上土地生态指数不断升高,沿城镇中心向外每增加2 400 m,土地生态指数提高1.6%;（3）城镇中心土地生态质量状况处于最低值,且城镇所在地土地生态质量比正常状态差,更精细地表明城镇化对土地生态质量的不良影响;区域土地生态结构是影响金坛市土地生态综合指数波动的最大因素。（4）该文对土地生态指数空间分异规律作了深入探究,对土地生态指数空间分异的驱动力分析和主控因子识别将在进一步研究中进行探索。该研究可引导政府在城镇化进程中实施改善土地生态质量的政策。     

陕西省城镇化与耕地利用生态效率耦合协调时空分析

[目的]探究陕西省耕地利用生态效率与城镇化进程的耦合协调关系,为陕西省城镇化开发和耕地保护相关政策制定提供理论依据。[方法]基于陕西省2005—2019年各县域面板数据,建立耕地利用生态效率评价指标体系和城镇化发展水平评价指标体系,测算县域单元耕地利用生态效率及城镇化水平,采用耦合协调度模型探索两者间的耦合协调关系,利用空间自相关方法分析各县域单元耕地利用生态效率和城镇化发展的空间格局演化特征。[结果]2005—2019年陕西省耕地利用生态效率水平由0.765下降至0.684,但整体耕地利用生态效率值相对较高,且县域间存在空间差异性,各区县耕地利用生态效率以团块状聚集,陕北、关中和陕南地区间差异随时间逐渐缩小;2005—2019年陕西省综合城镇化水平提高了198.24%,整体呈“中部高、南北低”的分布态势,关中地区是人口城镇化、经济城镇化、土地城镇化的核心区域,变化速率整体表现为：经济城镇化>人口城镇化>土地城镇化;2005—2019年,陕西省县域单元耕地利用生态效率与城镇化耦合度等级主要处于低水平耦合向拮抗耦合过渡阶段,25%的区县耦合度有所提高;2005—2019年,陕...     

基于CA-Markov模型的乌江下游地区土地利用变化情景分析

以乌江下游的涪陵等6个区县为研究区,基于1995年、2005年、2015年的Landsat影像解译数据,综合运用GIS空间分析技术、CA-Markov模型和MCE模型,实现研究区土地利用时空格局模拟。结合情景分析方法,探讨在"快速城镇化情景"、"现状延续情景"和"生态保护情景"三种模式下研究区2020年、2035年、2050年的土地利用格局。结果表明:(1)在"快速城镇化情景"下,建设用地急剧扩张,35年间其面积增加了一倍,达到1 390.46km2,且主要来源为耕地,约占转出耕地面积的一半;林地增长十分缓慢,草地和未利用地持续减少,到2050年分别减少了186.58km~2和69.40km~2,未利用地减少了一半。(2)在"现状延续情景"下,建设用地增长仍然较快,2050年增加了347.92km~2,增幅达37.92%;耕地减幅有所下降,林地增加也比"快速城镇化情景"要快,但草地和未利用地仍在持续减少,35年间分别减少了25.9%和44.3%。(3)在"生态保护情景"下,林地、草地、未利用地等生态用地不断恢复和增加,到2050年,生态用地总面积占研究区的64%;建设用地无序扩张得到限制,到2050年其总面积为1 171.42km~2,比同期"快速城镇化情景"减少了219.04km~2;耕地虽有减少,但逐渐趋于平衡,始终保持在6 000km~2以上。因此,"生态保护情景"是研究区未来经济、社会和环境协调发展较为理想的模式。研究结果可为该地区土地规划、区域可持续发展提供科学参考。     

兰州市城镇化水平与其生态用地的供求关系

城市生态用地研究能够为土地资源利用与规划及城市生态安全调控提供科学方法与决策依据。通过构建城镇化综合发展水平指标体系,采用熵值法定量评价了1999—2008年兰州市的城镇化综合发展水平,利用碳氧平衡法分析了兰州市城市生态用地时间序列供求关系。基于定量研究结果,采用灰色关联模型评价了城镇化水平与城市生态用地供求的耦合关系。研究结果表明,经济城镇化与生态用地需求的灰色关联度最大,其次为人口城镇化;人口、经济城镇化发展与生态用地理论需求的趋势变化基本上同步。     

南京仙林新市区景观生态质量变化研究

城市化对生态环境的影响日益显著,探讨城市景观格局变化对生态质量产生的影响成为重要的基础性问题之一。选取南京仙林新市区为研究案例,在理解与认识研究区域景观结构和格局特征的基础上,综合考虑景观干扰和稳定性,构建景观生态质量评价模型,利用RS和GIS技术构建各指标空间分异图来揭示城市化影响下景观生态质量时空变化特征。结果表明:（1）2003—2009年间,研究区景观干扰程度日益加大,干扰程度处于4级和5级的面积增加89.34%,景观空间异质性分异明显;（2）受城市化影响,景观稳定程度降低,稳定程度处于4级和5级的面积减少83.11%;（3）研究区景观生态质量总体呈降低趋势,景观生态质量处于4级和5级的面积减少82.25%,并且随着城市化影响强度加大,其景观生态质量降低程度更加明显。     

三峡库区重庆段土地覆盖和生物多样性功能演化及预测

为研究三峡库区(重庆段)2005—2020年土地覆盖和生物多样性功能演化情况,对景观格局进行动态分析,该文结合重庆市生态保护红线划定成果,综合运用CA-Markov模型和InVEST模型对区域2005-2020年的土地覆盖和生物多样性功能的演化及趋势进行研究,在运用CA-Markov模型对2020年土地覆盖进行模拟预测的基础上,运用InVEST模型进行生物多样性功能的定量计算.结果表明:1)2005—2010年和2010—2015年,各类土地覆盖面积和土地覆盖动态度分别呈现"四增二减"和"三增三减"的状态;2)CA-Markov模型模拟预测时Kappa系数达到0.92,表明模型的普适性较好;3)4期生境退化指数最高值变化为:0.1681→0.2071→0.1909→0.1812,城区周边和长江、嘉陵江、乌江沿岸区域的生境退化指数高,东北部大巴山区域的生境退化指数较低;4)大巴山、武陵山、四面山等区域的生境质量较好,长江、嘉陵江沿岸生物多样性功能较差,4期生境质量总得分和平均得分分别为34337710、36829020、36345590、35530500和0.5139、0.5512、0.5439、0.5317;5)15年间生物多样性功能出现不断上升的趋势,由大范围的波动转为小区域变化,整个区域的生物多样性功能逐渐趋于稳定.     

多情景退耕还林对林地生物多样性保护价值的潜在影响

退耕还林对生物多样性保护具有显著的正向影响,评估其生物多样性保护生态服务价值意义重大。现有研究多采用当量法计算生物多样性保护的生态服务价值,但该方法未考虑不同林地类型的差异化生物多样性价值,因而难以实现空间精细化评估。该研究从生态连通视角切入,以云南省保山市施甸县为例,根据坡度和相关政策设定1种现状情景（情景I）与3种退耕情景（情景II、情景III与情景IV）,采用形态空间模式识别生态源地、指数法分析生态连通性和斑块重要性,进而计算各情景下的生物多样性保护的生态服务价值。在此框架中,该研究通过空间精细化手段修正各类林地的当量因子系数。结果表明：随着物种扩散距离的增加,生态连通性增加,情景II、III和IV的森林的生物多样性保护的生态服务价值均呈现增加趋势,依次增加了3.02×107、4.7×106和1.57×107元,更有助于增加生物多样性保护生态服务价值的退耕方式是情景II;从修正当量角度看,情景II、III和IV的修正当量系数分别为1.51、1.46和1.47,最有利的退耕情景为退耕程度最小的情景II,而退耕程度最大的情景III却没有取得相应的成效。研究表明,除退耕程度外,栖息地空间结构和分布也是影响生物多样性保护价值的因素,三者共同构成确定退耕还林形式和建立生态补偿机制的关键依据。同时,该研究通过实地调研和回归模型验证了结果的准确性,为探究其他区域提供理论依据。     

CACE模型及其在生态安全格局优化中的应用

中国城镇化进程的快速推进,使得各种建设活动对土地资源的需求日益增加,引发一系列生态环境问题,特别是在生态脆弱区,土地资源不合理的开发利用加剧了区域生态安全风险。因此,为探究区域生态安全格局优化的途径方法,保障区域生态安全和土地资源合理利用,该研究通过解译判读怀来县1993年、2003年和2013年3期遥感影像,运用土地利用变化信息图谱及构建建设用地和生态用地竞争优势模型,分析了怀来县土地利用变化热点区域及建设用地与生态用地竞争优势分布区,划分了建设用地与生态用地优势分布临界线,同时,基于景观生态学理论,构建了怀来县综合生态安全格局,并将建设用地与生态用地竞争优势分布区应用于生态安全格局优化。结果表明:怀来县综合生态安全格局面积为1 470.59 km2,占怀来县总面积的82.51%,基本安全格局分布在临界线外围,满意安全格局外围主要沿临界线分布、理想安全格局主要分布在临界线内部。基本生态安全格局受到建设用地扩张的压力相对较小,满意生态安全格局主要位于生态优势区,在一定程度可以起到对建设用地扩张的限制作用,作为怀来县重要的生态缓冲区,理想安全格局受到建设用地扩张的压力较大,其内部应注重生态廊道网络建设,引导自然斑块以廊道或小型斑块的形式分散地融入建设用地中。研究方法和结果可以为区域生态规划和城乡布局等提供决策参考。     

山地城镇化进程中土地生态安全动态评价研究——以贵阳市为例

为促进其土地资源可持续利用及其未来生态环境质量改善和生态安全规划管理提供依据,对贵阳市近20 a来的土地资源生态安全状况进行动态评价研究。基于P-S-R模型构建城市化驱动力下土地生态安全评价指标体系,采用多指标综合评价法计算土地资源生态安全水平,利用SPSS软件和GM（1,1）模型进行相关性分析与短时间序列预测。结果表明:近20 a贵阳市土地生态安全指数1992—2000年处于恶化级、2001—2009年处于风险级、2010—2011年处于敏感级,总体呈波动上升趋势,但基本处于不安全状态;人类社会经济活动的响应对土地资源生态安全的影响较大;预测在2011年后5 a内该区域压力值、状态值、响应值和综合值均呈上升趋势,土地生态环境良性循环发展潜力具大,但生态系统脆弱且敏感性显著等问题一直存在。控制人口增长,优化人口结构,加快转型发展,构建绿色经济生态体系,统筹城乡协调发展,优化合理利用土地,探索节约集约用地的新型城镇化模式,加大环境保护力度,建立生态补偿机制是保护贵阳市土地资源生态安全的合理性对策。