喀斯特山地城市景观格局对城市内涝的影响研究——以贵阳市为例

全球气候变化背景下,随着城镇化高速发展,城市内涝灾害愈加明显,已成为造成喀斯特地区损失较为严重的灾害之一。选择西南喀斯特山地城市——贵阳市为研究区,基于2016—2020年实测和调查的内涝灾害数据,运用空间自相关和相关分析方法,探究景观格局对城市内涝的影响。结果表明:1)2016—2020年贵阳市主城区内涝频发,且空间分布差异性显著,呈现显著的空间自相关和集聚分布特征。2)不透水面、绿地与内涝频次的相关性显著,分别呈正、负相关。3)内涝周边500 m缓冲区内景观由少数聚集程度大的斑块构成,优势度较高,景观中的优势斑块类型仅有一种或少量几种;不同土地利用类型的景观格局空间聚集情况差异显著,其中铁路与道路、房屋建筑的景观指数空间聚类较为显著。4)内涝与土地利用类型面积的关系不显著,但与土地利用类型的景观指数有显著相关性,且不同土地利用景观格局对内涝的影响差异较大。研究结果为喀斯特城市内涝防治和景观格局规划管理提供重要参考和借鉴意义。

黔中喀斯特山地城市土地利用/覆被变化及其生态效应评价——以贵阳市花溪区为例

快速城市化发展对脆弱喀斯特山地城市生态环境造成严重威胁,系统监测评价城市土地利用/覆被格局变化及其生态效应,协调生态保护与城市发展的关系是新时期喀斯特山地城市生态文明示范城市建设的重要命题。以贵阳市花溪区为对象,以2013年和2018年Landsat ETM/OLI遥感影像为主要数据源,运用遥感和GIS技术,采用遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index,RSEI)模型,在系统分析研究区土地利用/覆被类型和生态环境质量时空动态变化的基础上,剖析土地利用/覆被变化的生态效应。结果表明:(1)2013—2018年花溪区土地利用/覆被格局发生明显变化,形成以林地、建设用地和耕地3种类型占优的格局态势,以耕地的大量减少(减少约15353.37 hm^(2))且90%转为建设用地或林地、灌木地为主要特征,并伴有局部林地退化(约2683.80 hm^(2))的现象;(2)5年间,花溪区生态环境质量呈下降趋势,RSEI从2013年的0.622下降到2018年的0.499,下降约20%,反映植被覆盖度和不透水建设用地的绿度指标和干度指标对花溪区生态环境质量的贡献最大;(3)土地利用/覆被与生态环境质量的分布和变化在空间上基本吻合;林地面积或林地与灌木地面积的增减对生态环境质量的变化具有显著影响,林地或林地与灌木地面积增加10%,可使生态质量好转面积增加约15%—20%,或减少生态质量恶化面积约4%;而林地的退化面积增加10%,可导致生态质量恶化面积增加约14%。研究可为喀斯特山地城市国土空间格局优化、城市生态环境改善、生态文明城市建设提供科学依据。

典型喀斯特山地城市生态空间格局演变研究——以贵阳市花溪区为例

黔中喀斯特山地城市具有城山镶嵌的独特景观特征,在快速城市化和生态文明示范城市建设的双重影响下,优化喀斯特山地城市土地利用格局,对于科学制定国土生态空间规划,推进生态文明示范城市建设具有重要意义.以贵阳市花溪区为研究对象,以2008年、2013年和2018年Landsat遥感影像为主要数据源,运用空间信息技术和方法,系统分析花溪区近10年生态用地的时空演变和梯度特征.结果表明:2008-2018年,花溪区生态用地数量快速增加,已由2008年耕地为主的农业用地主导型格局,演变为2018年以林地占优的生态用地主导型格局;10年间,花溪区土地利用从经济建设转型为生态建设,2008-2013年为土地利用发展期,注重城市建设和经济发展;2013-2018年为土地利用快速调整期,以生态建设为主.花溪区基本形成“生态用地环抱城市”型生态用地空间格局,不同方位上呈现“北部城市化、南部生态化”的趋势和“跳跃式与外延型耦合”的喀斯特山地城市化扩张模式.

典型喀斯特山地城市镶嵌山体斑块格局时空变化特征

喀斯特山地城市镶嵌山体对生物多样性保护、生态系统健康稳定、生态系统服务具有重要的作用和功能。为探明喀斯特山地城市镶嵌山体斑块的时空变化,以典型喀斯特山地城市贵阳市中心城区为对象,运用2000—2020年5期高分辨率遥感影像,采用GIS空间分析、探索性空间数据模型、景观格局分析等方法,从规模、形态和空间分布方面,分析了快速城市化背景下山体斑块格局的时空变化特征。结果表明:(1)贵阳市中心城区山体斑块数量和面积分布广泛,但20年间山体斑块数量减少30座,面积减幅达25.2%,表现出先切割打碎后吞并侵占的特征,其中大型山体规模持续减小,其他各类型山体数量和面积呈“先增后减”的变化趋势。(2)山体斑块分维数接近1,整体形状较为规则,2000—2020年山体斑块形状指数增大近1.12倍,斑块形状总体呈现复杂化、破碎化的趋势;但大型、中大型山体斑块形状更加规则化,而其他类型山体斑块形状日趋复杂破碎。(3)山体斑块具有极显著的空间聚集效应,最邻近指数介于0.7669~0.8414,全局性空间聚类标准化Z值小于-2.58,以小面积山体斑块的聚集为主,分布具有明显的空间异质性。20年间,空间聚集效应减弱,高密度区逐渐萎缩,低密度区不断扩散且呈集中连片趋势;并且山体斑块的潜在生态连通性水平持续降低。

喀斯特山地城市生态系统服务变化及关系研究——以贵阳市为例

贵阳市是喀斯特山地城市的典型地区,了解其生态系统服务之间的权衡/协同关系,对生态系统管理策略的提出与应用以及有效促进区域生态保护与经济发展具有重要意义.以贵阳市为例,基于RULSE、InVEST模型评估了2005年、2015年贵阳市土壤保持、产水量和碳固持3种生态系统服务,利用双变量相关、空间自相关等分析方法研究生态系统服务时间与空间的权衡/协同关系.结果表明:①2005-2015年间,3种生态系统服务总体上呈增加趋势.在空间分布上,土壤保持与碳固持呈北高南低的空间分布,产水量则表现出相反的空间格局.②2005年和2015年3种生态系统服务存在空间自相关,局部上正相关类型表现出较强的集聚性,而负相关类型的集聚性较低.③贵阳市生态系统服务主要由耕地、林地、草地提供,单位面积上,碳固持和土壤保持林地最高,产水量建设用地最高.④2005-2015年间,土壤保持—产水量、土壤保持—碳固持为协同关系,产水量—碳固持为权衡关系;在空间上,贵阳市南部的城市建成区及周边地区土壤保持—产水量、产水量—碳固持两对生态系统服务均表现出权衡关系.本研究旨在为贵阳市以及其他喀斯特山地城市生态系统管理决策提供参考依据.

喀斯特山地城市气候图的编制及应用——以贵阳市为例

城市化对城市气候和环境产生了负面影响,从城市气候角度进行可持续城市规划是城市规划者和决策者关注的热点问题。已有很多城市使用气候图法将城市气候信息纳入城市规划中,但这些研究集中于发达城市,对喀斯特山地城市的相关研究较少。以喀斯特山地城市贵阳市为例,在城市气候图编制的基础上,分别增加了引起喀斯特城市“异常热岛”和影响山地城市通风潜力的评估因子,采用空间自相关理论中的半方差函数确定空间气候分析单元,运用熵权法计算评估因子的权重。这些改进方法更加客观和精准地反映城市气候环境。最后,通过GIS空间分析得到贵阳市环境气候分区图,提供了缓解和改善气候条件的措施,为可持续气候空间规划发展提供建议。

喀斯特山地城市绿地景观格局研究——以安顺市为例

城市绿地作为城市生态系统的重要组成部分,对改善环境、调节生态平衡上具有重要作用,合理构建城市绿地景观格局,对城市绿地健康发展及保护城市生物多样性具有重要意义。基于景观生态学原理,以安顺市为例,在3S技术支持下,结合野外调查情况,选取类型和景观两个水平上的景观格局指数对安顺市绿地景观格局进行定量分析,研究结果表明:(1)安顺市现建成区绿地为总面积的38. 15%,规划区现状绿地占总面积60. 10%。规划后建成区绿地占总面积39. 36%;(2)各类型绿地斑块边缘较为复杂,斑块比例差异较大,分布不均匀;(3)附属绿地、防护绿地、其他绿地等斑块分离度及破碎化程度较大,未能充分发挥其生态作用;(4)绿地之间连通性差,容易形成生态孤岛,迫使生物多样性降低;(5)规划后建成区防护绿地、生产绿地面积大幅度下降,公园绿地面积增多。对安顺市绿地景观格局指数进行分析,并针对绿地系统规划提出进一步完善建议。研究结果可为安顺市绿地生态系统合理规划提供科学依据与参考信息。

喀斯特山地城市绿地景观格局分析

以铜仁市中心城区的土地利用现状图为基本信息源,借助GIS技术,建立绿地景观空间数据库,并利用Fragstats软件计算相关的景观格局指数。在对现有的铜仁市绿地景观格局定量分析的基础上,进行评价与建议。结果表明:铜仁市中心城区绿地总面积为1267.59m^2,绿地率为29.55%,人均绿地面积为31.91m^2;各景观类型斑块边缘较为复杂,斑块比例和面积差异较大,分布不均;防护绿地和附属绿地破碎化程度较大,未能充分发挥生态作用;老城区公园绿地过于集中,而新区公园分布不均,可达性和利用率较低。建议在今后的城市绿地建设中,改善斑块类型,增加中、大型斑块数量,优化斑块布局,合理规划各类景观绿地,尤其注重道路绿化与山体绿地的开发利用,使绿地斑块之间的生态流动性加强,服务半径增大,空间分布更趋于合理。

黔中喀斯特山地城市森林景观格局分析——以贵阳市为例

以黔中喀斯特山地城市贵阳市为研究对象,选取2005年度、2017年度两期林地数据,结合ArcGIS和Fragstats软件,依据景观生态学原理分析森林景观在不同城市开发强度下景观格局指数动态变化情况。结果表明,贵阳市林地基本由森林斑块构成,且近12年来面积处于扩张趋势,森林斑块逐渐集中连片,斑块间连通性不断增强,形状趋于复杂,景观破碎度下降;从城市外围区、城市规划区、中心城区到建成区,随城市开发强度的加大,区域森林景观连通性不断变差,说明森林景观格局的变化与城市开发强度关系紧密。

黔中喀斯特地区马尾松群落主要物种种间联结、生态位及群落稳定性特征

研究群落内主要物种的种间联结、生态位宽度与重叠及群落稳定性,能够了解群落结构及优势物种的资源利用习性,对森林经营管理和植被恢复与重建具有重要的意义。基于黔中喀斯特山地贵阳市乌当区2021年7月的马尾松群落调查数据,采用方差比率法(VR)、χ~2检验、Spearman秩相关检验、Levins生态位宽度指数、Pianka生态位重叠指数和M.Godron稳定性等方法,对该群落主要物种的种间联结、生态位及群落稳定性进行分析。结果表明:该群落乔木层、灌木层和草本层主要物种间的总体关联性均呈不显著正关联,66.67%—80.95%的种对均无显著关联,种间关联较松散且相关性较弱,各物种间呈独立分布格局;马尾松的重要值和生态位宽度最大(为20.78),与伴生物种间均存在生态位重叠;群落整体及各垂直层次的稳定性均远离20/80,处于不稳定状态。因此,在喀斯特山地生态恢复和保护工作中,应优先选择生态习性和生物学特性相近的物种,合理调整植被组成以维持种间平衡,提高群落稳定性。

喀斯特山地城市内山体绿地对城市热岛的减温效应——以安顺市西秀区为例

山体绿地是喀斯特山地城市内典型的城市绿地景观类型,其对于改善城市生态环境、提升喀斯特山地城市生态服务功能具有重要作用。以黔中典型喀斯特山地城市安顺市为研究对象,运用2011年和2016年两期热红外遥感影像和城市景观结构空间数据,在反演分析城市热岛效应及其强度时空分布特征的基础上,运用冷热点分析剖析了山体绿地与城市热岛效应冷点分布区的关系,揭示山体绿地对城市热岛的减温效应。结果表明:基于Landsat热红外遥感数据反演地表温度结果显示,2011—2016年,安顺市西秀区平均反演地表温度升高约4℃;主城区一带热岛效应呈现加剧趋势,但总体热岛面积呈下降趋势,绿岛区多分布于水体和山体绿地中,且山体绿地对热岛效应减缓作用逐年增大;热/冷聚集面积呈现上升趋势,约40%~50%的冷聚集区由山体绿地贡献,热聚集区主要由建筑用地和其他用地构成;500 m格网尺度下,山体绿地面积与地表温度呈显著负相关,表现为山体绿地面积占格网比例每增加10%,地表温度将降低0.17~0.27℃。研究结果可为喀斯特山地城市山体绿地管理、城市绿地空间规划和城市热环境缓解提供科学依据。

基于GIS的安顺市景观格局空间梯度分析

随着城市规模日益扩张,人为活动干扰的加剧,景观格局的剧烈变化影响喀斯特山地城市生态系统服务功能,对城市经济社会和自然复合生态系统的可持续发展产生较大的影响。以黔中喀斯特典型山地城市安顺市建成区为研究对象,以2012年和2016年高分辨率遥感图像为主要数据源,基于GIS软件平台,通过建立研究区城市景观类型空间属性数据库,采用景观空间梯度法和景观格局指数法,系统分析“城市双修”和“国家园林城市建设”政策驱动下,安顺市建成区2012年和2016年景观格局的时空动态变化及其梯度特征。结果表明:1)2012-2016年,研究区景观格局发生剧烈改变,城市用地的扩张与耕地缩减耦合,小型斑块数量明显增加,景观破碎化程度加剧。2)随着城市景观向外围扩展,建筑用地优势度先增加后降低,建成区外部缓冲带景观多样性逐渐丰富,受人为干扰强度弱化。3)研究期间,各景观类型交错分布,斑块分布复杂化、不规则,集聚度与连通性逐年下降。