长江经济带上中游地区城市工业生态效率时空演变及驱动机制——以成渝经济圈和武汉都市圈为例

实现最优工业生态效率对促进工业绿色发展有着重要的现实意义。本文通过非期望产出的SBM模型,测度长江经济带上中游代表性地区成渝经济圈和武汉都市圈26个城市2010—2021年工业生态效率,通过Arcgis可视化工具对比分析其时空演变规律,并运用Tobit模型和地理探测器模型分别识别工业生态效率的驱动因素。结果表明:1)两个城市群工业生态效率整体均呈现波动上升态势,且与最优效率还存在一定的差距;2)城市群内部的地级市之间效率值存在少部分两极分化的现象;3)工业生态效率受科技研发投入、经济发展水平、交通可达性、对外开放水平等多个因素的影响,其中经济发展水平和交通可达性对于工业生态效率的提升起到较强的促进作用,对外开放程度与科技研发投入对于工业生态效率的促进作用还不明显,还需要进一步提高外商投资水平和增强科技研发投入质量以实现其对工业生态效率的正向影响。为此,通过强化城市群内外部的融合发展、构建协同创新网络和提升对外开放水平,以提高长江经济带上中游地区工业生态效率水平,促进地区高质量发展。

同化ECMWF短时预报场对区域中尺度模式预报的影响研究

全球数值天气预报模式的预报场常作为背景场驱动区域中尺度天气模式业务系统,其数据质量对区域模式的预报结果具有重要的影响。华中区域中尺度业务模式使用美国环境预报中心的全球预报场(NCEP GFS)作为背景场,其预报精度有待提高。为提高模式的短期预报能力,提出一种利用三维变分方法同化高质量欧洲中期天气预报中心(ECMWF)细网格预报场改善模式初始场的方法,将NCEP GFS预报场作为背景场,同化ECMWF三维格点预报要素,开展个例和批量同化试验。首先,利用探空观测对NCEP GFS和ECMWF的12 h预报产品进行误差特征统计,ECMWF 12 h细网格预报的温度、水平风场、相对湿度的均方根误差都小于NCEP GFS预报场,因此对其进行同化是可行的。然后,对2021年8月11—13日的强降水个例进行不同分辨率的ECMWF预报场同化敏感性试验。最后,基于不同敏感性试验的结果,选择1°×1°的ECMWF预报场对2021年8月进行批量同化试验。结果如下:(1)2021年8月11—13日的强降水个例同化预报试验表明,要素场预报误差得到了较为显著的改善,尤其是在模式低层;对12~36 h、36~60 h、60~84 h累积降水的TS评分具有一定的改善能力,尤其是暴雨量级。(2)不同分辨率的ECMWF预报场同化敏感性试验表明ECMWF预报场1°×1°的预报效果要优于0.5°×0.5°和0.25°×0.25°。(3)2021年8月的批量试验结果显示,同化ECMWF 12 h 1°×1°预报要素后,12 h、36 h和60 h预报的温度、湿度和风场在垂直方向上比控制试验均方根误差有所降低,降水TS评分提高明显,特别是50 mm暴雨降水TS评分,提升了13.33%,可有效改善华中区域数值天气预报系统对强降水的预报能力。

武汉城市圈土地利用碳排放时空演变及驱动因素

[目的]产业和人口的集中造成大量资源消耗和高额碳排放,开展城市圈尺度的碳排放研究可以为城市圈碳减排提供科学参考和借鉴。[方法]以遥感影像和经济社会数据为基础,构建碳排放测算模型及时空地理加权回归模型,探究武汉城市圈3期(2000年、2010年、2020年)土地利用碳源/碳汇时空演变规律及其影响因素的时空异质性。[结果](1)武汉城市圈土地利用碳排放由2000年的3 129.69万t增加到2020年的14 590.51万t,年均增长8.45%;(2)影响武汉城市圈碳排放的主要因素有产业结构,技术水平和建设用地占比;(3)武汉城市圈碳排放影响因素存在明显的空间异质性,各类因素对不同区域的碳排放影响存在较大差异。[结论]城市圈碳排放具有明显的时空异质性,不同城市资源水平及发展重心存在差异,从而导致碳排放水平产生变化。在进行区域碳减排政策制定和碳减排任务分配时,应充分考虑各地的经济水平及产业结构等因素。

武汉都市圈乡村地域系统结构与功能演变及耦合优化

研究目的:基于“人—地—域”与“三生空间”视角,分析2010—2020年武汉都市圈乡村地域系统结构与功能的时空演变特征,系统探讨结构与功能的耦合关系及其优化路径。研究方法:指标评价法和弹性系数模型。研究结果:(1)武汉都市圈乡村地域系统结构与功能指数空间格局相对稳定,2010—2020年结构与功能指数整体呈现波动上升趋势。(2)根据结构与功能指数变化及弹性系数的组合特征,将武汉都市圈乡村地域划分为6种类型。(3)协调增长区应找准特色发展主轴,巩固脱贫攻坚成果;双减区应变被动虹吸为主动承接,依托特色引领产业发展;结构滞后增长区和结构减—功能增反向区应借助区位优势打造品牌,实现转型发展;功能滞后增长区和结构增—功能减反向区应推动农村农业现代化,改善农村人居环境。研究结论:乡村地域系统结构与功能存在显著的阶段性和分异性耦合特征,通过制定针对性分区优化策略,促进乡村地域系统结构与功能的协调发展。

武汉软土小应变硬化模型参数试验研究

小应变硬化(HSS)模型考虑了土体在非常小的应变条件下刚度的高度非线性,在深基坑工程变形分析中得到广泛应用,其中如何确定土体的各个模型参数是应用该模型的关键。针对武汉软土地区,结合国内外文献中对HSS模型的研究成果,总结了HSS模型中各个参数的确定方法,并以武汉市两个软土深基坑工程为背景,利用三轴固结剪切仪和GDS动三轴仪进行了三轴固结排水剪切试验和动三轴试验研究,获得了HSS模型所需的土体强度、小应变刚度等参数。在此基础上,构建了HSS模型中各个参数的经验关系,并根据国内外学者的研究成果,结合本文室内试验的结果,提出了一套完整的武汉市软土深基坑工程HSS模型参数的获取方法。研究成果可为武汉市类似工程地质条件下的深基坑工程变形分析提供参数和技术支撑。

土地利用功能权衡协同关系及其驱动因子研究——以武汉市为例

研究目的:揭示2021年武汉市“农业生产—非农生产—生活—生态”土地利用功能系统间的权衡协同关系,探索不同主体功能情形设定下驱动因子的影响差异性,为促进当地土地资源的优化利用与空间精细化管理提供参考依据。研究方法:地理空间分析法,皮尔逊相关系数法,贝叶斯网络模型。研究结果:(1)武汉市不同土地利用功能空间分异特征明显,农业生产功能的高值与较高值主要集中在武汉市北部与南部地区,非农生产与生活功能基本呈现“中心城区高、远城区低”的特征,生态功能的低值、高值分布特征则与建设用地、林地等土地利用类型高度关联;(2)研究区非农生产与生活功能互为协同关系(r=0.84),农业生产与非农生产功能(r=-0.25)、生活功能(r=-0.25)互为权衡关系,生态功能与非农生产功能(r=-0.36)、生活功能(r=-0.4)互为权衡关系,生态与农业生产功能则无明显相互关系(r=-0.027);(3)人类活动强度、距区中心远近、土地利用强度、地表径流量是影响当地土地利用功能差异化发展的关键驱动因子,且在不同主体功能情形设定下,各因子的状态变化不尽相同。研究结论:武汉市应注重不同区域间的非农生产、生活功能平衡发展,通过建成区的生态宜居建设与城乡均衡发展改善土地利用功能间的权衡关系,并基于不同地区的主体功能制定差异化的管控策略。

武汉IGS站WUHN点位变化特征分析

针对不同地区IGS观测站时间序列周期性、运动特征存在差异的问题,基于GAMIT/GLOBK 10.7软件获取了2010—2020年武汉(WUHN)站的ITRF 2014坐标时间序列;并利用功率谱分析方法对WUHN站时间序列周期项进行分离和提取。实验结果表明,WUHN站坐标时间序列在U方向上存在年周期性和半年周期性;在N、E方向上具有线性变化特征,平均运动速度分别为-12 mm/a和33 mm/a;武汉地区呈向东南方向运动的趋势,通过极大似然值分析,证实了WUHN站坐标时间序列噪声最佳模型为白噪声+随机游走噪声+闪烁噪声组合模型。

基于随机森林模型算法的城市创新空间演变影响要素研究——以武汉市主城区为例

城市创新空间的发展演变存在显著差异,关注其成因及关键影响要素具有重要现实意义。文章以武汉市主城区为研究对象,运用随机森林模型这一机器学习方法,对影响研究区域内创新空间演变的因素进行分析。结果表明,随机森林模型在处理该数据集方面表现出较好的拟合效果,能够有效捕捉影响因素与创新空间演变的复杂非线性特征。同时,该模型还揭示了影响创新空间演变的重要因素为人口密度、距商业中心距离、地铁站密度和路网密度。基于以上分析,为城市创新空间未来的发展提出建议。

基于生态网络分析模型的武汉市“三生空间”碳代谢特征

通过模拟生物代谢来剖析城市生产、生活及生态空间(简称“三生空间”)碳代谢机理有助于实现区域要素整合和结构优化,是寻求城市绿色低碳发展的有效途径之一。以武汉市为例,基于“三生空间”分类体系构建水平方向上的碳流模型,剖析2005~2020年“三生空间”演化过程中碳要素的流向;运用生态网络分析(ENA)模型对“三生空间”碳代谢进行分析,评估不同用地之间的生态关系;最后利用互惠指数综合评价“三生空间”演化对城市碳代谢的作用。结果表明:①2005~2020年,武汉市整体以负碳流为主导,2010~2015年达到峰值;2005~2015年整体上呈现碳代谢紊乱局面;2015~2020年,碳减排效果显著,正、负碳流较弱,空间上分布零星,后期碳代谢逐渐趋向平衡;②武汉市生态关系以掠夺限制关系为主,生态空间被生活空间和生产空间挤占,不同用地之间的生态冲突较为强烈,2015年后无生态区域增加,生态关系明显改善;③互惠指数呈先减后增的变化趋势,但互惠指数的平均值为0.77(<1),表明“三生空间”演化对城市碳代谢平衡的作用仍为消极,武汉市的国土空间利用仍有不合理之处,碳代谢压力尚存,需进一步优化国土空间布局,促进绿色低碳发展。

基于SolVES模型的东湖风景区社会价值评估及提升策略

城市湖泊型风景区具有良好的生态系统服务社会价值,是城市规划关注的热点。对当前的城市湖泊型风景区,少有从生态系统服务社会价值方面进行评估和研究。以武汉东湖风景区为例,通过SolVES模型对其生态系统服务社会价值及其影响因素进行评估,结果表明:游客对武汉东湖风景区美学价值、生命可持续价值、生物多样性价值、科研教育价值和康养价值评价较高;美学价值、康养价值和科研教育价值主要集中在磨山、听涛及落雁景区的主要旅游景点,生物多样性和生命可持续价值在各景区广泛分布;水体、植被覆盖度、公共设施、旅游景点、科教文化设施、交通设施的建设会影响游客对社会价值的偏好。根据研究结果对武汉东湖风景区生态系统服务社会价值提出了提升策略。

基于i-Tree模型的行道树生态系统服务价值

行道树作为街道绿化系统的骨架,支撑着城市生态系统服务功能的正常运转。以武汉市临江大道中段为例,基于i-Tree构建行道树生态系统服务的综合评议模型,通过以货币值作为统一衡量标准分析演算研究地27种常见行道树及街道整体生态系统服务价值,旨在为行道树树种选择优化,以及街道景观与生态环境的提升提供参考。结果表明:1)在街道的植景搭配中,整体生态系统服务价值排序为:美学价值>能源节省价值>雨水截留价值>空气净化价值>生态固碳价值。2)研究地全部行道树年生态系统服务价值约131.8万元,平均1 km行道树年生态系统服务价值可达28.65万元,单株行道树年平均生态系统服务价值可达307.23元。3)行道树具有可观的生态系统服务价值,同时也存在明显种间差异,其中能源节省、美学价值和雨水截留价值在演算树种中价值量较高,空气净化和生态固碳价值量较低。因此,在街道行道树配置过程中,应将能源节省、美学价值和雨水截留价值作为首要参考因素,再结合街道属性综合考虑树种选择与应用,以构建功能全面的城市行道树生态系统服务结构,提高行道树整体的生态系统服务价值。

规划导向下的城市商业商务用地价值模拟分析——以武汉市中心城区为例

区位条件作为级差地租产生的重要原因,是土地资源在国土空间规划调控和城市选址投资中的主要价值体现。文章以武汉市中心城区商业、商务用地为研究对象,聚焦土地区位价值,从设施配置、人口分布等方面构建评价指标体系,结合混合衰减模型的空间量化表达方式和遗传算法的全局搜索能力,自适应构建特征价格模型下的商业、商务土地价值反演模型。研究发现:第一,遗传算法逼近求解,证实土地价值指数评价指标体系的合理性,以及商业、商务土地价值指标体因子选取的差异性。第二,商业、商务用地现状价值高区具有沿“两江四岸”十字发展轴的分布特征,且二环线附近具有较为清晰的高、低值空间分异。第三,规划实施对商业、商务用地的土地价值提升效果显著,尤其是商业用地价值的提升更依赖规划要素的实施;在空间上,各区域空间发展潜力具有差异性,汉阳、后湖区域具有较好的商业发展前景,光谷东则应侧重商务。

城市轨道交通环线清分模型优化研究

随着城市轨道交通线网规模不断扩大,乘客的出行路径选择日益多样,城市轨道交通运营也由单一主体向多运营主体发展。这些变化都对清分收益和客流精准性提出更高的要求。文章以武汉市轨道交通线网为研究对象,通过对既有清分模型进行适用性分析,并结合乘客出行行为调查数据,深入探讨换乘便利性、路径迂回因素以及环形线路如何影响乘客路径的选择。研究提出一种迂回路径的识别方法,优化清分模型中有效路径筛选规则,并通过构造换乘便利性函数、迂回因子函数优化路径效用计算方法。最后通过起讫点(OD)算例进行模型适用性对比分析,结果表明优化模型具有更高的精准性。

武汉地区土体硬化模型试验参数的应用分析

试验研究得出武汉地区的切线模量E ref oed、割线模量E ref 50、卸载再加载模量E ref ur、黏聚力c′、内摩擦角φ′、失效率(破坏比)R f等土体硬化模型参数,将其代入基于一典型基坑支护工程案例所建立的精细化修正摩尔—库伦(MMC)有限元模型,把模拟计算结果与监测结果进行系统的对比分析,综合考虑模拟计算极值、监测极值、监测点布置位置和模拟节点位置的双重对应关系,初步探究将试验参数直接应用于实际工程建模分析的合理性和适用性。总体来看,模拟计算结果符合一般规律,与现场监测结果趋势在一定程度上吻合。从数值上看,全局模拟计算极值大于现场整体监测极值,周边道路沉降、周边建筑物沉降、围护结构顶部水平位移、围护结构深层水平位移的模拟计算极值分别为监测极值的1.06、1.84、1.84、1.73倍。从位置上看,得出以上4项监测项目的模拟计算极值与监测极值的位置均存在不同程度的对应差异,因此又分别对“模拟计算极值/模拟计算极值同位置处监测值”、“监测极值/监测极值同位置处模拟计算值”进行反向双重对比,以上4项监测项目倍数关系依次为1.07/2.52/2.14/2.1、1.06/1.09/2.12/1.18。另外,围护结构深层水平位移模拟计算值随深度的变化曲线与监测结果也存在一定差异。武汉地区土体硬化模型试验参数需要结合更多工程实例进行应用检验,在充分检验的基础上进行下一步的反演校核分析,并最终科学地给出指导性取值参数。

武汉城市品牌的IP形象塑造研究

为了加强武汉的城市品牌宣传效果、深化与市民之间的情感连接来塑造武汉城市品牌的IP形象。通过认知识别和情感识别的角度分别对武汉的城市品牌形象进行分析,从问卷调查的结果提炼出最终的设计元素。针对武汉城市品牌的现状,以“江城文化为基础、红色精神为灵魂、可延展性为宗旨”为设计思路,提出构建“小武”IP形象的模型设计方案。“小武”有效地将武汉精神与文化进行视觉呈现,也为传播城市品牌提供了新的思路。

大城市经济适用型养老设施配置模式研究——以武汉市主城区为例

在老年人口迅速增加和城镇化进程加快的背景下,我国出现了养老需求加大与建设用地制约的矛盾,大城市的人口老龄化问题尤为突出,因此探索新的更有效的养老设施配置路径成为建设老年友好型社会的重要内容。在此背景下,文章以武汉市主城区为例,将“养老服务消费”和“养老设施配置”结合起来,通过调研识别现阶段养老设施存在的问题,预测老年人口和养老床位数量,构造“配置数量—配置区位—配置方式”的配置模式,并根据“人均养老设施数量—动静分区”确定配置原则。最后,从管理机制、服务体系和服务内容三方面提出了经济适用型养老设施的精细化配置策略,探索可以满足大多数老年人消费需求的经济适用型养老设施配置模式。

环境正义视阈下城市公园绿地时空可达性及其影响因素

从环境正义视阈出发,重点关注选择步行和私家车出行的居民群体,采用高斯两步移动搜索(2SFCA)模型和基尼系数测度2000—2018年武汉市中心城区公园绿地可达性和公平性的时空差异,并运用梯度提升决策树(GBDT)模型进一步探析交通因素、用地因素和社会经济因素对公园绿地可达性的非线性影响及其阈值效应,以期为公平导向下的城市绿地规划提供相关参考。结果表明:(1)研究时段内公园绿地供给与需求均呈现较快的增长,居民出行成本在逐渐降低;(2)居民选择两种交通方式出行的公园绿地可达性高值区域均呈现扩大趋势,主要分布在长江两岸、湖泊和大型风景区周围,但是不同时期步行方式可达性低值区域均多于车行;同时,基尼系数显示研究时段内两种交通出行的居民享受公园绿地服务的机会均不公平,且步行可达不公平程度远大于车行;(3)用地结构和社会经济因素对不同时期公园绿地服务可达性存在协同性影响,而交通因素是不同交通方式出行可达性存在差异的主要原因;(4)非线性关系图显示关键变量的阈值效应能够为城市绿地精细化规划与管理提供量化参考。

基于BIM的历史建筑保护研究——以武汉大学学生饭厅及俱乐部为例

建筑信息模型技术为历史建筑的保护开启了新的大门,该文以武汉大学学生饭厅及俱乐部为例,介绍其选址、演变和现状,分析其平面布局和立面造型等特点,运用BIM技术的核心软件Revit创建学生饭厅及俱乐部的信息模型,可视化记录管理历史建筑的数据信息,并将BIM模型导入绿色建筑分析软件Ecotect中进行采光分析,为历史建筑的可持续性保护提供光性能优化策略,旨在为武汉大学早期建筑保护的信息化和现代化提供发展对策。

武汉城市群生态环境质量评价

城市生态环境质量评价是城市可持续发展规划的基础,科学认识城市生态环境现状及其变化趋势,有利于推进城市生态文明建设。以武汉城市群为例,基于DPSIR(Driving Forces–Pressures–State–Impact–Responses,驱动力-压力-状态-影响-响应)模型构建城市生态环境质量状况评价体系,分析2010,2015,2020年生态环境质量状况。研究结果表明:①从2010年到2020年,武汉城市群生态环境质量状况指数呈上升趋势,表征等级由一般、良转变为良、优。其中,咸宁市的生态环境质量状况指数最高,武汉市的生态环境质量状况指数最低。②武汉城市群生态环境质量状况指数的变化主要归因于城镇化、污染治理、生态保护、资源节约等方面。研究基于武汉城市群生态环境质量状况指数的变化给出保护建议,可为武汉城市群可持续发展提供管理决策依据,为相应区域的生态环境质量评价提供参考。

武汉市城市化与水资源协调发展研究

武汉市是长江经济带的核心城市之一,其城市发展与水资源之间存在相互作用。为明晰武汉市2010~2020年城市化与水资源的关系及协调发展特征,建立了城市化与水资源综合评价指标体系,在此基础上构建耦合协调模型,探究城市化与水资源的耦合协调度,并结合脱钩模型进一步分析城市化与水资源各指标间的关系。结果表明:武汉市2010~2020年城市化和水资源系统的主要影响因素分别为经济城市化和水资源水平。在城市化进程中,人口城市化和社会城市化综合指数平稳增长,分别增加0.14和0.20,经济城市化和空间城市化综合指数则表现为缓慢增长和快速增长两个阶段。在水资源系统的各项指标中,水资源利用指数在2010~2015年增长较快,2016~2020年在0.22~0.24范围内呈波动变化;水资源水平则在2016年和2020年较高,主要受年内降雨量较大的影响;水资源管理指数平稳增长,由0.02增加到0.28。2011年武汉市城市化与水资源的协调发展处于磨合阶段,2013~2020年属于高水平耦合阶段;根据耦合协调度可将武汉市2010~2020年城市化与水资源系统协调发展等级划分为7级,其中2013~2020年为协调发展阶段。武汉市城市化水平与水资源的脱钩类型主要为增长负脱钩和强负脱钩,占比分别为36.67%和25.00%。