多情景下模拟城市群土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以长株潭城市群为例

模拟城市群土地利用变化对生态系统服务价值的影响,对城市群土地利用规划和生态系统服务保护具有重要意义。以处于快速城市化进程中的长株潭城市群为研究对象,综合运用未来用地模拟模型和生态系统服务价值计算方法,模拟了基准、耕地保护及生态保护3种情景下长株潭城市群土地利用变化对生态系统服务价值的影响。结果表明:①1995—2015年期间,城市群的建设用地面积呈增加趋势,其他土地利用类型呈减少趋势,导致生态系统服务价值呈下降趋势,其中影响生态系统服务价值的因素以可达性和地形等为主。②在基准情景、耕地保护情景和生态保护情景3种不同情景下,2030年城市群的土地利用变化均表现为建设用地规模的增长幅度较大,分别增加218 km~2、167 km~2和212 km~2,长沙县、株洲县和湘潭县将成为建设用地扩张的集聚区。③2030年基准情景下各单项生态系统服务价值均下降较明显,但耕地保护情景和生态保护情景作为基准情景的补充和优化,能够提升生态系统服务价值。     

北京市土地利用变化特征及驱动机制

以北京市为例,利用1985、2000和2010年三期土地利用数据,从土地利用变化幅度、土地利用变化速度、土地利用转移方向等方面,揭示了北京市1985—2010年的土地利用变化特征及相关驱动因子。结果表明:11985—2010年,北京市土地利用空间格局发生了较大变化,林地面积有一定程度的增加,耕地面积、水域面积减少较为迅速,建设用地扩张最为明显。21985—2000年,北京市土地利用综合动态度为0.99,土地利用变化速度较为平缓;2000—2010年,北京市土地利用综合动态度为1.64,土地利用类型变化速度呈加速趋势;从单一土地利用动态度来看,林地与建设用地的增加速度不断提升,由1985—2000年间的0.1383%、3.7808%增长到2000—2010年间的0.2078%、4.0088%;耕地、草地、水域面积不断减少,其中水域面积的减少速度最快。3从转移矩阵来看,1985—2000年,74.54%的耕地转化为建设用地,13.30%、11.24%的耕地转化为林地与水域;2000—2010年,耕地依然是各类用地增量的重要来源,建设用地向其他类型用地的转化面积是前一阶段的13.8倍。4从人口增长、经济发展、政府政策等方面研究了土地利用变化的驱动机制。     

近15年来杭州市土地利用结构的时空演变

以杭州市为例,基于Landsat的TM遥感影像,解译土地利用专题信息,计算土地利用转移矩阵、土地利用动态度和各地类重心的转移,分析1995—2010年城市土地利用变化的时空格局特征及其影响因素。结果表明:1近15年来各类土地在数量上呈现四增一减一平的趋势,空间上朝着复杂化、多样化的方向发展。2各类用地之间相互流转的过程较为复杂,变化最剧烈的是城市绿地,转移量最大的是耕地。3建设用地持续增加,增速逐渐降低,土地利用集约度提高。4各类用地重心均有偏移,建设用地和湿地的重心偏移距离最大,林地偏移距离最小。51995—2000年,杭州土地城市化进程相对较慢,出现向钱塘江以东区域扩张的态势;2000—2005年是土地城市化进程最快、旧城改造力度最大、耕地锐减的时期;2005—2010年则表现出城市规模扩张与内涵挖潜的双重特征。     

经济与生态效益不同情景下的广州市土地利用优化配置

缓解生态保护与经济发展之间的矛盾已成为广州市目前亟须解决的重要现实问题。通过对经济效益和生态效益最大化的不同侧重,基于多目标规划模型与CLUE-S模型对广州市2025年不同情景下的土地利用进行优化配置。结果表明:(1)与现状相比,兼顾两者效益情景的土地利用优化方案最为合理:效益提升最为协调分别为9.35%、9.58%,不同景观类型破碎化程度适中;(2)广州市对生态、经济效益的不同侧重主要导致林地、建设用地和水域面积的变化较大,未来规划应注重这三种地类的合理规划;(3)多目标规划与CLUE-S模型的结合,可以有效解决广州市多情景的土地资源优化配置模拟。研究结果对广州市土地利用可持续发展和生态文明建设具有较大的参考价值。     

深圳市龙岗区土地利用时空变化特征研究

以深圳市龙岗区为研究区,通过空间分析、土地利用转移矩阵、Moran’s I指数来研究土地利用的时空变化特征,应用马尔科夫模型预测未来用地结构的变化,并探讨土地利用变化的影响因素。研究表明:农用地除园地保持增长外均逐渐减少,面积最大的林地是各类新增用地尤其是园地的主要土地来源;建设用地持续扩张,除林地外未利用土地是其主要来源,而在2000年后建设用地扩张大量侵占园地与耕地;各类用地均呈分散趋势;建设用地将成为主导用地类型,其余类型用地均显著减少;城市化和工业化进程推动了建设用地扩张过程,在规划影响下工矿仓储用地与居住用地间存在着相互转换;园地在占有林地空间的同时被建设用地侵蚀,而短期呈现难以持续的增长势头。     

2003—2013年长沙市土地利用变化与城市化的关系

在GIS及ENVI技术的支持下,结合回归分析方法,将2003、2006、2009及2013年TM遥感图像进行解译分类,利用土地利用类型面积比、土地利用动态度、土地利用转移矩阵、城市化综合发展水平等指标对长沙市的土地利用变化进行了定量分析,并探讨了城市化水平与土地利用变化的关系。结果表明:2003—2013年,长沙市土地利用发生了显著的变化,呈现出以下特点:耕地面积持续减少,但减幅减小,林地面积先增后减,建设用地面积持续增加,且增幅增大,耕地和林地向建设用地转移较多,且在城市边缘区土地利用变化明显;长沙市城市化水平的高低与土地利用变化量的大小在数量上存在着明显的线性相关,快速城市化将导致农用地的减少和建设用地的增加。土地城市化、产业城市化及人口城市化之间存在着正反馈关系。土地利用变化与城市化的关联发展经历三个阶段:城市空间初期蔓延阶段、城市空间加速扩张阶段和城市空间急速膨胀阶段。     

基于CLUE-S模型的区域土地利用布局优化

首先根据区域土地利用现状特点及布局调整可行性,对现状布局不合理之处进行调整,形成土地利用现状优化布局;其次利用CLUE-S模型的全局空间模拟能力,以Logistic回归方式提取不同用地类型的优化分布规则,以此为据推演目标年区域土地利用优化布局。结果表明:全局土地利用类型空间优化的复杂性在于不同用地类型对同一空间单元有竞争关系;CLUE-S模型的空间配置原理可用于全局土地利用布局优化;2020年扬州土地利用优化布局中,城镇工矿用地主要向市区西北扩张,同时仪征市区北部及宝应县北部亦有明显分布,园地与林地主要分布在西南丘陵区、市区以北的邵伯湖周围与以南的长江岸堤,农村居民点经布局优化后主要分布在城镇周围与交通较便捷地区。     

交通要素驱动下的长春市土地利用时空变化

利用长春市1995、2005和2009年遥感影像图及相关统计数据,通过GIS空间分析及SPSS统计分析方法,总结14年长春市交通演变规律以及三个时间段内土地利用类型变化特征,并进一步分析长春市交通与土地利用时空变化关系。研究认为:11995—2009年交通对城市土地扩展具有一定的制约作用,便利的交通条件为生产要素的外迁以及建设用地的扩张提供良好的基础环境;2沿交通干线建设用地与耕地扩张呈现明显的廊道效应,城市建设用地的扩张和耕地的流失与交通线的距离关系越来越密切,距交通沿线距离越近,建设用地所占比重逐渐增加,反之建设用地所占比重逐渐减少;3长春市建设用地的扩张主要沿对外交通和城市主干道发展,交通干线成为建设用地的主要扩展轴。交通要素成为城市土地利用变化的一个重要驱动因子。交通干线不断延伸,造成建设用地盲目扩张,耕地逐渐流失。因此,长春市未来发展中应适当优化城市交通建设格局,稳定土地利用时空变化速率,以推动城市实现可持续发展。     

京津冀1980-2015年城市土地利用变化时空轨迹及未来情景模拟

城市土地利用变化遥感监测与未来情景模拟对于准确把握城市扩张特征、优化城市用地格局进而促进区域协调发展具有重要意义。文章基于多期土地利用数据,对1980—2015年京津冀城市土地利用变化时空轨迹及驱动因素进行分析,并模拟了2015—2050年不同发展情景下城市用地空间格局。结果表明:近35年间,京津冀城市用地面积增加了5 574.80 km~2,扩张速度表现为"快速—慢速—快速—慢速"的时序特征。新增城市用地中有66.61%来源于耕地,重心整体向西北转移。GDP和城市人口增长对城市用地扩张起到重要推动作用,同时国家实施的一系列政策也有一定影响。到2050年基准情景、耕地保护情景和生态保护情景下京津冀城市用地将分别增加4 122.14km~2、2 756.12 km~2和3 439.14 km~2,河北和北京郊区将成为城市扩张的重点潜力区和新的增长极。需要加强国土空间管控与城市生态空间优化布局以保障京津冀未来城市用地的有序开发和城市群生态安全。     

黑龙江省县域土地利用格局优化研究

土地利用格局优化对改善区域生态环境和实现土地可持续利用具有重要意义。文章以黑龙江省产粮大县——巴彦县为研究区,运用3S技术,采用Matlab编程,建立土地利用格局元胞自动机优化模型,对2020年研究区土地利用格局进行优化。结果表明:1经本文改进的元胞自动机模型具有较好的土地利用格局优化能力。2土地利用格局优化后,研究区耕地和草地面积减少,林地和建设用地面积增加;从格局变化的环境效应角度出发,耕地面积应控制性的减少,其他用地类型面积适当增加,特别是林地面积亟待大幅提升。3经优化,研究区林地和草地较为集中,建设用地空间分布较为分散,耕地的空间分布大致和现状保持一致;土地利用格局变化的敏感地区主要位于西北部地区和东北部地区;林地、草地、建设用地的变化均直接与耕地的变化相关,土地利用格局的变化具有显著的区域分异特征。