滇中城市群国土空间格局识别与时空演化特征分析

为探索国土空间格局时空演化规律和分异特征,揭示国土空间数量结构与空间格局之间的耦合机理,开展了区域国土空间格局变化研究。以高原山区城市——滇中城市群为例,选取2000年、2005年、2009年和2015年土地利用数据、DEM数据作为基础数据源,从数量结构和空间布局两个方面对4个时点上滇中城市群国土空间格局变化特征进行分析。结果表明:以高原山区为主导的地形特征影响了滇中城市群国土空间格局分布,其垂直差异性显著,滇中城市群生态空间为绝对主体,生产、生活空间主要分布在城市群中部以东区域; 2000—2015年三生空间变化速度加快,且区域差异明显,生产、生活空间逐渐增加,生态空间持续减少,总体呈现"入不敷出"的态势,生态空间和生产空间面积的相互转换构成了国土空间格局图谱演变的主要类型;国土空间利用程度逐年提高,国土空间利用程度热点区主要集中分布在研究区中部和东部的部分地区; 4个时点上,研究区国土空间格局总体沿东北-西南走向分布,生产、生活空间在东北方向的分布最为聚集,生态空间格局分布较随机;生产、生活空间核密度测算值空间分布特征表现为中部、西部及东北部高,南部、西南部及西北部低,多核扩散破碎化明显,生态空间核密度测算值空间分布特征表现为中部以东较为密集,受人类活动干扰,破碎化严重,分布不均匀;西部大开发战略与相应土地政策实施促使滇中城市群国土空间格局变化明显。     

基于地学信息图谱的山东省国土空间转型分析

开展国土空间转型研究对综合评估国土空间变化、探求人类活动与国土空间变化系统的耦合规律具有重要意义。以山东省为研究区,基于多期土地利用遥感监测数据,对该省国土三生空间进行分类评价,运用地学信息图谱论并结合转型理念,分析并揭示了1980—2018年国土空间时空转型特征。结果表明：山东省国土以农业生产空间为主,城镇生活空间扩张幅度显著高于农村生活空间,水域生态空间和工矿生产空间面积波动变化,其他生态空间面积持续性下降;不同时间段表现出不同的国土空间转型特点,2000—2018年比1980—2000年转型更为强烈。1980—2000年以农业生产空间转型至生活空间、生态空间转型至生产空间为主,2000—2018年则主要为生活空间与生产空间、生产空间与生态空间的交互转型;1980—2000年涨势图谱主要为工矿生产空间、农业生产空间和城镇生活空间,2000—2018年新增国土总面积为1980—2000年的3.42倍,其中农村和城镇生活空间分别增长至4.29倍和2.65倍;城镇生活空间落势图谱面积均偏低,而农村生活空间萎缩面积持续增长、生态空间迅速萎缩。     

基于CLUE-S模型的吴忠市土地利用时空演变及多情景模拟预测

【目的】研究不同情景下的未来土地利用时空演变格局,为合理利用土地资源、科学规划国土空间开发格局和区域高质量发展提供助力。【方法】研究团队以宁夏回族自治区吴忠市为研究对象,选取2000年、2010年和2020年3期土地利用数据,运用土地利用转移矩阵、CLUE-S模型,分析研究区2000—2020年土地利用变化特征,模拟自然增长情景、生态保护情景和经济增长情景下2030年吴忠市土地利用演变特征。【结果】1)2000—2020年吴忠市草地面积占比最大,其次是耕地和未利用地,建设用地面积不断增长;建设用地面积变化最快,并以耕地转化为建设用地为主。2)2030年建设用地面积在自然增长情景下将会减少,生态保护情景下林地面积增幅较大,经济增长情景下各土地利用类型变化较小。3）在3种情景下,吴忠市2030年土地利用结构仍然以耕地、林地、草地为主,建设用地面积在生态保护情景和经济增长情景下将呈增长的趋势,在自然增长情景下将呈减少趋势。【结论】生态保护情景下的预测结果更符合国土空间规划要求和经济社会发展的需求。该研究成果对推动吴忠市未来土地利用格局规划具有重要意义。     

基于CA-Markov模型的渭河中下游干流土地利用变化模拟及预测北大核心

识别和预测土地利用时空格局演变规律对科学推进区域生态保护和国土资源空间规划的合理开展具有重要意义。以渭河中下游干流为研究区,利用转移矩阵、土地利用动态度以及土地利用程度指数为评价因子,分析1980-2020年土地利用变化,采用基于多评价准则(MCE)的元胞自动机和马尔科夫(CA-Markov)模型模拟自然发展情景、生态保护情景和统筹发展情景下2030年土地利用演变特征。结果表明:1980-2020年渭河中下游干流耕地面积占比最大为52%左右,其次是林地和草地,建设用地面积呈持续增长趋势。多年综合土地利用动态度为0.66%,建设用地面积变化最快,并以耕地转化为建设用地为主。基于CA-Markov模型模拟了2015年和2020年土地利用变化情况,模拟的土地利用空间格局发展态势与实际较一致,模拟的3种情景下2030年建设用地面积在自然发展情景下增幅最大,生态保护情景下林地面积增加了53.83 km~2;统筹发展情景下各土地利用类型变化较小。在3种情景下,渭河中下游干流2030年土地利用结构仍然以耕地、林地、草地为主,建设用地面积均呈不同增幅的增加趋势,统筹发展情景下的预测结果更符合国土空间规划要求和经济社会发展的需求。     

40年来长江经济带“三生”空间时空演化特征

科学认知区域长时间序列下的“三生”空间数量增减关系和空间格局演化过程是实现国土空间可持续开发利用的前提。采用土地利用动态度指数、地学信息图谱、重心模型和双变量空间自相关分析研究了1980—2020年长江经济带内“三生”空间数量变化和格局演化过程。结果表明：1980—2020年长江经济带国土空间类型以生产空间和生态空间为主,且不同国土空间类型数量变化差异明显。农业生产空间和生态空间分别减小39403km2和248km2;非农生产空间和生活空间分别增加14804km2和27271km2。1980—2020年长江经济带国土空间格局变化空间指向性和地区差异性显著。1980—2020年长江经济带不同国土空间类型互动增减关系差异显著且空间异质性明显。     

浙中城市群土地利用格局时空演变特征与生态风险评价

为了探究东南沿海发育中期城市群"土地利用-生态"可持续机制,以浙中城市群为例,通过分析1996—2016年间的5期遥感影像数据,运用FRAGSTATS软件测度浙中城市群景观破碎化指数、景观形状指数和景观多样性指数在关键时间节点的水平数值,研究判断区域土地利用综合景观结构演变特征;进而通过ARCGIS演化区域生态风险空间分异态势,分析不同时期浙中城市群的土地利用生态风险。结果表明:21年间,浙中城市群各种类型土地利用之间的转移态势均显著增强:建设用地面积增加了近3倍;林地面积占比总体呈缓慢增长趋势;水域及水利设施用地面积占比逐年下降;未利用土地减少比率最大,其次是耕地;园地的总体面积略有增加,草地的总体面积呈减少态势。浙中城市群的土地利用总体景观格局质量呈现先下降、后上升、再整体下降的态势,1996—2016年总体景观破碎化指数增加,局部年份出现下降,景观形状指数和景观多样性指数总体下降,局部年份出现上升,各种类型土地之间转移趋向复杂波动化。基于2016年时间节点的浙中城市群生态风险空间演变特征视域判析,义乌市、东阳市、武义县的生态风险指数在0. 69～0. 82之间,为Ⅳ和Ⅴ等级区,生态风险等级为较高或高;婺城区、金东区、浦江县的生态风险指数在0. 56～0. 59之间,为Ⅲ等级区,生态风险等级为中;兰溪市、永康市、诸暨市、磐安县、龙游县、缙云县的生态风险指数在0. 49以下,为Ⅰ或Ⅱ等级,生态风险等级为低或较低。1996—2016年浙中城市群土地利用生态风险等级的空间差异较大,且在空间分布上呈现"趋同俱乐部"现象和"集中—分散"演变趋势,即较高生态风险区和高生态风险区在空间上指向浙中城市群中部且出现集聚态势,较低生态风险区和低生态风险区在空间上分散在浙中城市群的西北、东南和西南地区。     

基于大系统多目标理论模型的区域水资源优化配置研究

面对水资源日益紧缺、人口持续增长和生态日渐恶化的焦作市现状,为使有限的水资源在居民生活、工农业生产和生态保护之间得到充分有效的开发利用,针对以往水资源配置中仅追求经济目标最大化单目标优化方式的缺陷与不足,采用大系统多目标理论与方法并结合考虑生活生态和工农业生产的需水预测,构建大系统多目标理论模型进行水资源优化配置研究,通过应用大系统模型分解协调法实现各子系统的优化,以使得该地区经济效益、社会效益和生态效益达到最优,从而预测出2030年P=50%和P=75%时各子区的水资源配置情况,得出优化配置方案。为指导焦作市水资源合理开发利用及农村饮水安全工程的实施提供切实可行的理论依据与技术支撑。     

基于CLUE-S情景模拟的挠力河流域耕地适宜性评价研究

以挠力河流域为研究区,选择2000、2010、2020年3期土地利用数据,从土地利用动态度和转移矩阵两方面分析土地利用时空变化,运用CLUE-S模型对研究区2030年土地利用变化格局进行模拟验证,设基线、农业发展和生态保护3种情景预测2030年土地利用变化格局,最后对3种情景下耕地适宜性进行评价。结果表明：研究区土地利用类型以耕地为主,2000—2020年森林、湿地、水体和人造地表呈增加趋势,耕地和草地呈减少趋势。2000—2020年土地利用转移主要发生在耕地、草地和森林之间,2000—2010年草地面积转入最多,耕地次之,森林最少,转出面积相反;2010—2020年森林转入转出面积最多,草地次之,耕地最少。CLUE-S模型对挠力河流域土地利用变化具有良好的模拟能力,Kappa系数为0.894,模拟总体精度为91.18%;基线情景下耕地、草地和水体地类面积减少,其他地类面积增加;农业发展情景下耕地面积增加23.68%,人造地表面积未发生变化,其他地类面积均较少;生态保护情景下与农业发展情景正好相反。依评价指标体系和评价模型,分析计算出3种情景下耕地位于适宜区的面积占研究区总面积的96%...     

“三生空间”视角下西部绿洲城市土地利用功能转型的时空格局演变分析--以乌鲁木齐市为例

以西北地区典型的绿洲城市乌鲁木齐市为例,采用数理统计法和空间统计分析法,选取2004年、2011年和2018年3个时段分析乌鲁木齐市“三生空间”用地功能在时序方面的转型速度和方向,空间格局的分布情况和重心偏移方向,探寻导致其转移的因素及优化建议。结果表明:(1)乌鲁木齐市生活生产空间呈现出集中向外急剧扩张的趋势,面积增加437.91 km²,重心位于城市中心且转移轨迹最短,前后期的开发度持续超出耗减度,占用耕地、未利用地和园地的现象较为明显,占用面积分别为131.43 km²、194.82 km²、18.47 km²。(2)生态空间整体呈现不断萎缩的态势,受环境保护意识逐渐增强后期转出速度放缓,因自然资源的固定性和不易恢复性,致使空间内部各类用地相互转换为主要方向,有林地增长量最大为206.99 km²,空间整体处于生态恢复期,未来仍是需要着重关注的方向。(3)生产生态空间呈片状分布,后期对土地利用结构进行适当调整,面积为798.66 km²,使得耕地重心后期出现反向偏移,园地开发度急剧上升至8.30%,适度协调与生活生产空间的结构联系。生态生产空间呈零星状分布,转型速度表现为波动式下降态势。为此本研究基于“三生空间”视角下,对协调乌鲁木齐多样化的土地生态系统,提高土地资源的整体效益和可持续利用发展水平提出建议。     

基于MCR模型的市域生态空间网络构建

针对目前城市化进程中以中心城区为主的核心生态规划因忽视自然与城市之间的空间动态变化而导致城乡人居生态环境不协调的问题,以唐山市生态空间网络构建为出发点,基于形态学空间格局分析方法(MSPA)、最小累积阻力模型(MCR)对市域生态源地进行识别,提取生态源地间潜在生态廊道,结合重力模型定量分析廊道重要度,并构建唐山市生态空间网络。结果表明:生态源地提取与识别是城市生态网络构建的关键节点,通过识别市域生态源地共33 642个,面积245 674.52 hm²,主要分布于北部山地保护区、中部林地生态保护区和南部湿地保护区,景观类型多为草地和林地,其次为水体;通过斑块重要指数等量化景观要素对生态空间的重要度,识别出30块重要生态源地作为生态廊道的关键节点;基于最小累积阻力和重力模型计算并构建潜在435条关键生态廊道,草地景观、林地景观和水体景观分别占总廊道的51.21%、30.74%和16.46%;源地间的生态作用力及廊道适宜性差异明显,源地14和17之间的相互作用力最大,为14 562.77,源地2和21之间的相互作用力最小,为1.06;源地25(开平区陡河水库)和源地18(滦州市青龙山省级保护区)为南北生态流动的关键源地,在今后的工作中应重点保护和管理。本研究可为唐山市国土空间规划、生态空间构建和生态保护红线管控提供有效支撑,也为类似区域的生态保护管理和生态空间网络构建研究提供了参考。     

滦河下游灌区生态作物优化布局与地下水调控

选择我国沿海灌区-滦河下游灌区,构建地下水模拟模型(GBM)和水资源优化配置模型(OPM),通过模型验证、模型耦合与优化控制计算,得出地下水的储蓄动态变量,合理调控地下水,得出土地优化利用和生态作物优化布局方案。结果显示,从2016年到2030年,地下水净储量恢复10万m³/a,地下水储量恢复79.2%。预测到2030年基本恢复地下水下降漏斗。滦河下游灌区生态作物优化布局结果显示,到2030年可获得作物种植效益33.326 1亿元。与传统种植模式对比,生态作物种植总收益提高一倍以上。生态环境与社会经济效益十分显著。研究方法与成果可供制定农业水管理战略参考。     

云南水资源与经济社会发展协调度的空间格局研究

引入协调度计算相关研究成果,选取与水资源密切相关的经济社会发展与生态环境保障相关指标,从水资源及其利用、经济社会发展和生态环境保障三方面,构建云南省水资源与经济社会发展协调度评价指标体系。分别以2007年和2013年相关数据为支撑,定量计算不同时段水资源与经济社会发展的协调程度,并根据综合协调度划分标准,对上述两个时段的协调程度进行类型划分,同时在GIS技术支持下,揭示不同时段云南省各市(州)水资源与经济社会发展协调度的空间格局特征与空间格局的变化特征。研究表明:从协调度的类型组成变化看,协调类型主要为协调和极不协调两种极端类型,水资源与经济社会发展协调程度的差异在增大;从协调度的数值变化看,水资源与经济社会发展的协调程度在下降;从协调度的空间分布变化看,处于极不协调类型市(州)的空间分布范围在扩大,而处于协调类型市(州)的空间分布范围在缩小。经济社会发展程度较高的滇中地区协调度较低,而经济社会发展程度较低的边境区域,协调度却较高。水资源空间分布与经济发展要素空间分布不匹配的格局并没有发生改观,并且这种空间分布不匹配的状态有扩大趋势。     

唐县未利用地转型的生态风险变化研究

开展县域生态风险评价可为县域生态风险防控与生态环境保护提供科学依据.以河北省唐县为研究区域,基于2000年、2007年和2018年3期土地利用数据,从风险源、风险受体暴露度、风险效应三个方面构建生态风险评价模型,对唐县未利用地转型前后的生态风险及其时空变化、影响因素进行分析.研究结果表明:20002018年,提供生态空...     

基于景观格局与空间自相关的永久基本农田划定研究

在综合考虑耕地综合质量、空间自相关性和景观格局的基础上,进行永久基本农田的划定,对区域粮食安全和生态安全具有重要的意义。以崇仁县为例,借助GIS平台与Geo Da软件,通过耕地综合质量评价体系的构建进行耕地综合质量评价,根据综合质量评价结果进行空间自相关分析,再根据自相关分析结果与耕地景观生态安全格局对应关系,进行永久基本农田的划定。根据研究区土壤理化性质、耕作利用条件和耕作区位条件,提出了一种基于耕地综合质量、综合质量聚类关系和耕地景观结构的永久基本农田划定方法,划定崇仁县永久基本农田305.94 km~2,划入的耕地更符合永久基本农田的要求,有助于基本农田长期的管理和保护,也可为丰富耕地综合质量评价与基本农田划定研究提供参考。     

巢湖流域景观生态质量时空分异评价

以景观质量和生态质量构建了包含8个指标的景观生态质量评价指标体系;基于GIS及GeoDa平台,采用层次分析法(AHP)与均方差决策法的混合模型确定权重,从等级划分和指数差研究了2005-2010年巢湖流域快速城镇化背景下景观生态质量在村庄尺度的时空演变特征,采用空间自相关法分析其空间分异与聚集特征,并提出了相应的生态规划建议。结果表明:2005-2010年巢湖流域景观生态质量整体以稳定不变型为主,但其局部退化程度较改善程度在村庄数量占比和面积比方面分别提高了28.61%和29.90%;整体呈现研究区西部改善而北、东和南部退化的空间格局。从景观生态质量指数差方面,2010年的景观生态质量较2005年退化的面积占研究区的78.65%,在研究区北部、东北部、东部及南部密集分布和西部零星分布。2005年景观生态质量为较强的空间集聚性,2005-2010年景观生态质量变化随时间推移而空间集聚性减弱。根据两期的高高区、低低区及低高或高低区的特征分区,并在生态用地保护、产业布局优化、土地用途与低效工业用地管制、绿色基础设施与生态廊道的规划建设等方面提出了相关生态规划建议。研究结果可为区域生态景观规划、生态管护及景观生态系统的可持续发展提供科学借鉴。     

对城市边缘区土地利用问题及对策的研究

城市边缘区作为一个特殊的区域空间,在城市发展过程中起着极其重要的作用,它是城市和乡村联系的纽带,为城市生产和生活日益扩张提供后备空间.城市边缘区土地利用对城市和城市周围地区的居民生产、生活方式,经济要素的流转方式以及生态环境保护都起着重要的影响.及时掌握城市边缘区土地利用变化情况,合理进行土地利用规划,对实现可持续发展,构建和谐社会十分必要.