城市土地利用/覆盖变化与热环境生态调控研究进展与展望

城市土地利用/覆盖变化（LUCC）与热环境生态调控是城市生态学和城市气候适应性关注的热点问题。在提出城市LUCC/空间结构与生态服务热调节功能连接的重要性的基础上,综述了城市土地利用变化、城市绿色基础设施在热岛减缓和气候适应性发挥的作用,评述了观测实验、定量遥感和过程模型方面以及热调控的进展情况。基于此认为,局地或区域尺度城市高精度结构组分高精度遥感探测方法、城市高精度下垫面多尺度（功能区/覆盖组分/构造或材质等）对局地气温和辐射能量平衡影响机理和定量贡献识别、城市生态系统热调节功能的城市地表结构组分调控阈值确定、以及区域或全球尺度城市土地利用/覆盖变化影响的生物地球物理机制定量化认知等,是未来重要的发展方向。

基于多时相遥感影像分析的城市土地利用/覆盖变化与热环境演变——以徐州市为例

以1987,1994,2000和2005年共4期的Landsat TM遥感影像为数据源,利用先进的决策树分类法获取徐州市土地利用/覆盖信息,通过单通道算法反演地表亮温获取城市热场分布与热环境变化信息,采用土壤调节植被指数SAVI定量描述研究区植被覆盖变化,并综合采用这些信息对城市热环境演变与城市扩展、植被覆盖变化的关系进行了综合分析。结果表明,利用Landsat TM数据结合决策树分类方法,是获取土地覆盖/利用的有效方法。通过计算地表辐射亮温来研究城市热环境变化是合适的,SAVI等因子与城市热环境显著相关,能够有效地定量描述城市扩展及其生态环境响应。研究结果可服务于城市环境保护与人居环境改善。

中国绿洲城市土地利用/覆盖变化研究进展

绿洲城市是干旱区人类生产和生活的集聚中心,也是人地关系最为敏感的区域之一。了解绿洲城市土地利用/覆盖变化的研究进展对于改善区域人地关系、促进绿洲城市可持续发展具有重要意义。利用系统综述方法,对研究我国绿洲城市土地利用/覆盖变化的相关文献进行梳理,在综述已有研究进展的基础上,探讨了已有研究存在的不足并对未来研究方向进行展望。绿洲城市土地利用/覆盖变化研究的相关文献数量和被引频次均呈增长趋势。已有研究主要在局地尺度上分析了绿洲城市土地利用/覆盖变化的过程、驱动机制和生态环境效应,关于绿洲城市可持续性和基于区域尺度的相关研究较少。因此,未来应在多个尺度上开展工作,综合研究绿洲城市土地利用/覆盖变化的过程、影响和可持续性。

基于GIS与RS技术的城市土地利用/覆盖变化分析

根据重庆市主城区1961年、1981年土地利用现状图,1993年、2000年和2003年TM遥感影像数据,利用GIS与RS信息获取技术、空间分析技术和数理统计方法,分析了研究区土地利用时空变化特征,明确了土地利用变化的主要类型和方向,并探讨了土地利用随时间的变化特征。

北京城市土地利用/覆盖变化及其对雨洪调节服务的影响

深入认识城市土地利用/覆盖变化对雨洪调节服务的影响对于提升城市生态系统服务和雨洪管理具有重要意义。基于多期Landsat遥感影像,利用混合像元分解与人工目视解译集成的方法提取了北京市1991—2014年的土地利用/覆盖数据,模拟评估了不同降雨情景下的地表产流与雨洪调节服务,并分析了城市建成区的土地利用/覆盖变化对雨洪调节服务的影响。结果表明:1991—2014年,北京城市用地面积增长了1096.53 km^2,建成区内不透水面比例上升了9.83%。城市建成区雨洪调节服务总体呈下降趋势,1a、10a、25a和100a一遇降雨情景下平均地表径流调节率分别下降了5.37%、2.40%、1.75%和1.04%,一定程度上加剧了城市的雨洪产流风险。同时,城市新扩张区的土地利用/覆盖变化对雨洪调节服务的影响较老城区更强,贡献度超过84%。建议未来城市新区发展应合理配置不透水地表和绿地空间以提升城市雨洪调节服务。

老工业城市土地利用/覆被变化及对生态系统服务价值的影响——以沈阳市为例

维持和改善生态系统服务是保障老工业城市可持续转型的重要基础。利用遥感影像解译和改进当量因子法,定量分析沈阳土地利用时空变化及对生态系统服务价值影响。结果表明:(1)沈阳土地利用以耕地为主,建设用地和水域呈增加趋势,而草地、林地等重要生态用地逐渐减少;2005—2010年其土地利用/覆被变化最为显著。(2)生态系统服务主要以调节服务为主,耕地和水域贡献超八成的生态系统服务,而草地、林地仅贡献约两成,且逐年减少;空间分布上呈中心低外围高的圈层结构;生态系统服务价值年均增加0.66亿元,人均价值年均降低47.95元。建议系统管理城乡土地资源,加强林地、草地等保护和质量提升,控制新城区和工业园区扩张,提升单位土地资源产出率。

皖江城市带近20年土地利用变化及其生态环境效应

分析区域土地利用变化及其对生态环境的影响,能为区域土地利用结构优化及生态环境保护提供理论依据.以皖江城市带为例,基于2000年、2010年、2020年土地利用数据集,运用土地利用转移矩阵模型,分析了该地区土地利用时空变化特征;同时结合生态环境质量指数、网格单元分析方法及土地利用转型的生态贡献率,探究了土地利用变化的生态环境效应.结果表明:(1)皖江城市带土地利用转移主要为耕地和森林之间的相互转移,以及人造地表对耕地的侵占;(2)皖江城市带森林的生态价值重要性最大,最高达到55.29%,人造地表用地的变动对该区域的生态影响较大,生态价值贡献率为28.20%;(3)皖江城市带生态环境质量指数稳定且有下降趋势,区域生态环境质量指数呈现“南高北低”的空间格局;(4)耕地向森林及草地的转换是导致生态环境改善的主要原因,森林转向耕地及耕地转向人造地表是导致生态环境恶化的主要原因.

关中平原城市群土地利用变化对碳储量时空格局的影响

生态系统碳储量的变化与土地利用的格局关系紧密,研究碳储量的变化对实现“双碳”目标具有重要意义。关中平原城市群是西部地区第二大城市群,国家战略的实施影响着土地利用类型,进而影响碳储量的时空分布。本文通过集成InVEST模型与PLUS模型,解析2000—2020年关中平原城市群土地利用类型和碳储量的时空演化特征,预测在自然增长、生态保护和经济发展3种情景下,2030年关中平原城市群土地利用和碳储量的变化。结果表明:1)2000—2020年关中平原城市群主要土地利用类型为耕地和林地,草地向耕地和林地转换以及耕地向建设用地转换是研究区土地利用类型转换的主要方式。2)2030年关中平原城市群在3种情景下,耕地面积均呈减少趋势。在自然增长、经济发展情景下,林地和草地面积呈减少趋势,建设用地存在显著式外延扩张;在生态保护情景下,林地和草地面积呈上升趋势,建设用地面积略有下降。3)2000—2020年,导致碳储量降低的主要原因是林地和草地面积的萎缩,碳储量累计减少7.02×10^(6)t。4)2030年在自然增长和经济发展情景下,关中平原地区建设用地和耕地扩张明显,碳储量明显降低;生态保护情景下建设用地扩张面积相对较小,在中部和东北部地区碳储量并无明显减小现象,总体碳储量呈散落增加。研究结果可为关中平原城市群未来的城市规划、国土空间管理提供科学依据。未来关中平原城市群可在生态保护情景的基础上进一步发展,在保护生态的同时限制建设用地的扩张。

基于遥感的长沙市城市热岛与土地利用/覆盖变化研究

基于多时相Landsat TM/ETM+影像,首先计算长沙市地表亮度温度,然后利用NDVI(归一化植被指数)、MNDWI(改进的归一化水体指数)、NDBI(归一化建筑指数)和NDBaI(归一化裸土指数)4个指数,采用决策树分类方法对长沙市影像进行土地利用/覆盖分类。在此基础上,对长沙市城市热岛的空间分布特征、时空演变特征以及城市热岛与土地利用/覆盖变化和各种影响因子之间的关系进行研究。结果表明,随着长沙市城区范围的不断扩张,城市热岛范围也不断增大;土地利用/覆盖类型的变化会改变地表温度的空间分布,城市用地和裸地是城市热岛强度的主要贡献因素,水体和林地具有较好的降温作用。地表温度与4种归一化指数的回归分析表明,它们之间存在明显的相关性,不同土地利用/覆盖类型的地表温度存在较大差异。

土地利用时空演变对植被覆盖影响研究——以山东省青岛市和日照市为例

随着人类活动越来越频繁,城市土地利用类型的转变对植被覆盖度产生了一定的影响。以山东省青岛市和日照市为研究区域,利用2017年、2020年和2023年sentinel-2生成的土地利用数据及PIE-Engine生成的植被覆盖度影像,通过土地利用转移矩阵、土地利用类型对应植被覆盖度的变化矩阵方法,分析2017-2023年青岛市和日照市土地利用时空变化特征及其对植被覆盖度的影响。结果表明:(1)2017-2023年青岛市和日照市不透水面面积显著增加,耕地面积逐年减少。青岛市共增加不透水面面积614.661 km^(2),耕地面积减少了924.225 km^(2);日照市不透水面面积增加350.715 km^(2),耕地面积减少了496.897 km^(2)。(2)2017-2023年青岛市和日照市高植被覆盖度区域和中植被覆盖度区域总体呈下降趋势,而低植被覆盖度区域呈现上升的趋势。青岛市高植被覆盖度区域减少206.700 km^(2),日照市减少1028.255 km^(2);青岛市低植被覆盖度区域增加537.476 km^(2),日照市增加83.343 km^(2)。(3)耕地和不透水面的面积变化显著影响了植被覆盖度。

北京市城市热岛与土地利用/覆盖变化的关系研究

本文以北京市为例,在遥感和GIS技术的支持下,以TM热红外遥感影像定量反演的城市地表温度为基础,分析了城市热岛效应与城市土地利用/覆盖变化的关系,以期为缓解城市热岛效应提供科学依据。

土地利用与土地覆盖变化对中小城市净初级生产力的影响

为了探索研究当前城市化进程中,土地利用与土地覆盖变化对中小城市净初级生产力的影响,以张家港为研究区域,利用MODIS遥感影像数据和NPP相关模型,分别估算2008年的实际和潜在的净初级生产力(NPPact和NPPo),研究土地利用覆盖变化造成NPP损失(NPPlucc)的空间分布。结果表明,在张家港的城市化进程中,由于土地利用和土地覆盖方式的改变损失了大量的NPP,城市区域年净初级生产量以较大幅度减少;林草生态系统的NPPlucc较低,农业用地由于灌溉、施肥、田间管理等,导致其具有比潜在NPP更高的生产力,在所有用地类型中NPPlucc最低。张家港市的NPPlucc在城乡梯度上的变化呈现出从城市中心到农村纵深地区逐渐下降的趋势,其中在城乡结合部位、在农村工业区有2个上升的峰状突起。研究认为,可通过政策管理措施和工程技术手段,改善对自然生态系统的干扰,进而减少由于土地利用/覆盖变化和人类活动对周边植被干扰造成的NPP损失,是降低人类社会对净初级生产力的占用(HANPP)的可行途径,也是解决人们广泛关注的生物资源耗竭性问题与可持续发展问题的有效手段。

长株潭城市群核心区域土地利用/覆盖变化驱动机制定量研究

采用Logistic回归分析法,以长株潭城市群核心区域为研究区域,结合由遥感与GIS方法得到的地形与社会空间数据,在7个空间尺度上构建建设用地、耕地、林地变化的驱动力模型,探讨土地利用/覆盖变化的尺度效应,并在最佳模拟尺度上定性定量分析区域土地利用/覆盖变化的驱动机制。结果表明:不同尺度模型的拟合优度差异明显,呈现波动变化趋势;当模拟尺度为180 m×180 m时,建设用地、耕地和林地的拟合优度均达到最高。对建设用地变化有重要影响的解释变量是到主要道路的距离、到市区环线的距离、到各级政府的距离;对耕地变化有重要影响的解释变量是高程、到市区环线的距离;对林地变化有重要影响的解释变量是到主要道路的距离、到各级政府的距离、到市区环线的距离。

滇中城市群土地利用/覆盖变化(LUCC)空间模拟研究

以云南省滇中城市群为研究区域,以2000、2010和2020年的土地利用/覆盖变化(LUCC)数据为基础,结合相关性分析选择潜在的LUCC驱动因子,构建FLUS模型,模拟研究区内2035年的LUCC,在此基础上分析2000—2035年不同时间段内LUCC时空演变特征和空间格局效应。结果表明:(1)研究区内土地利用类型由耕地、林地和草地主导,整体格局较为稳定,2000—2020年建设用地主要来源于对耕地的大量侵占,2010—2020年变化速率明显比2000—2010年快;(2)根据预测,2020—2035年建设用地主要来源于对林地的侵占,城市扩张有明显的方向性;(3)大部分县(市、区)土地综合利用程度呈上升趋势,部分地区由于退耕还林还草政策的实施,存在着土地利用综合程度下降的现象;利用程度变化热点地区主要集中于中部和东部的县(市、区),呈现出多中心发展的趋势;(4)各地区的景观格局指数变化各有不同,总体来看,景观破碎程度增加、多样性降低。该研究在西部大开发战略和城市化进程加快的背景下,探讨了滇中山地城市群的土地利用特征,模拟了未来的土地利用模式,定量分析了空间格局及其变化效应,对于制定国土空间规划、实现“多规合一”、明确国土空间开发保护目标具有重要意义。

2010—2017年中国典型城市群土地利用格局变化及其驱动力比较分析

明确典型城市群土地利用格局变化及其驱动力,对生态环境保护与国土空间规划有重要意义。以2010与2017年哈长城市群、山东半岛城市群和海峡西岸城市群土地利用变更调查数据为基础,采用土地利用变化幅度、土地利用变化速率、土地利用类型转移矩阵等定量和定性方法对2010—2017年三大城市群的土地利用格局变化及其驱动力进行比较分析。结果表明,三大城市群的主要土地利用变化表现为其他土地利用类型向建设用地的转化,其规模由大到小依次为:海峡西岸城市群(2186.27 km^(2))>山东半岛城市群(1056.45km^(2))>哈长城市群(897.91km^(2));海峡西岸城市群的耕地面积表现为净增长(192.00 km^(2)),其中流失面积为18755.00km^(2),新增面积为18948.00km^(2),而其余两个城市群的耕地变化则以净流失为主。人口增长、经济发展、交通建设是三大城市群建设用地扩张的主要驱动力,而气候变暖促进了哈长城市群新增耕地的北移。研究得出三大城市群土地利用格局变化及其驱动力存在明显差异。

城市化空间格局对土地利用/覆盖变化的影响分析

以大庆市为例,利用大庆市1988、1996、2006年矢量数据,运用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)空间分析技术,分析了城市化驱动下大庆城市用地的变化及其空间分布特征,结果表明,大庆市城市用地的面积增加迅速,主要集中在人口密集和工业发达城区和城乡过渡区。

土地利用/覆盖变化对城市地表参数的影响

植被覆盖、地表水分有效性和地表温度组成的地表参数的变化和分布,受土地利用/覆盖类型和开发强度的影响.这些变量均可从多光谱卫星影像获得.以珠江三角洲的广州市老八区为例,前人研究的方法为支撑,通过运用陆地卫星TM和ETM+影像进行非监督分类,结合反演的地表温度与归一化差值植被指数之间的散点图,确定了土地利用/覆盖类型,估计并描述了这些参数的时空分布特征,从空间和时间方面评估了这些参数与研究区不同土地利用/覆盖类型之间的关系.结果表明,由于广州城市用地的发展,城市植被覆盖比例从1990年的72·39%减少到2000年的46·95%.研究还表明,凡是作为城市用地的土地利用/覆盖类型(包括高密度城市用地和低密度城市用地),从1990年到2000年,其归一化地表温度值增加都是最高的.

土地利用/覆盖和植被盖度时空格局变化对城市群热环境的影响

运用WRF模型进行数值模拟,定量分析2000—2015年土地利用/覆盖和植被盖度(LUCC)变化对京津冀城市群气温变化的贡献率。研究结果表明:(1)LUCC变化过程导致城市群年均气温降低0. 07℃。其中春季和冬季呈现增温效应,夏季和秋季则呈现降温效应;植被盖度对气温影响排序为:草地>林地>湿地>耕地。(2)土地利用/覆盖变化导致北京市、天津市、廊坊市和唐山市的城市气温增高。该变化过程对季节气温的影响排序为:秋季>春季>夏季和冬季,其中天津市季均增温效应最为明显。而由生态用地转为城镇建设用地的土地利用/覆盖变化对气温的影响强度较大。(3)土地利用/覆盖变化和植被盖度变化对城市群年均的气温贡献值分别为0. 04℃与-0. 11℃。植被盖度变化对区域年均气温的影响力大于土地利用/覆盖变化对区域年均气温的影响力。尽管如此,城市扩展活动对区域气温的影响效果最为显著。

2000—2020年湖北省土地利用变化对植被覆盖度的影响

[目的]土地利用及其对陆地生态系统的影响是当前全球变化研究的重要内容。科学分析土地利用变化对植被覆盖度的影响,促进社会经济与生态环境质量的协调发展及地区经济的平衡发展,为政府部门对区域生态保护和恢复管理提供借鉴和参考。[方法]以湖北省为研究对象,利用2000,2020年2期Landsat遥感影像、土地利用遥感数据,利用遥感数据的空间处理、像元二分模型、土地利用转移矩阵等方法,分析研究湖北省植被覆盖的时空变化、土地利用类型变化特征及其对植被覆盖度的影响。[结果]①2000—2020年,湖北省耕地、草地和未利用地面积减少,水域以及建设用地面积增加,林地面积基本保持不变,其面积大小顺序为:林地>耕地>水域>建设用地>草地>未利用地。②湖北省植被覆盖度平均值上升了6.50%。林地、耕地、草地和未利用地的平均植被覆盖度均有所增加,建设用地的平均植被覆盖度有所降低。③湖北省植被覆盖度总体呈现增加的趋势。植被覆盖度增大的区域主要集中在湖北省的西部和东南部地区,局部地区也存在植被退化的区域,主要集中在湖北省中南部及襄阳北方部分区域。④不同土地利用类型FVC转移过程中,耕地较高植被覆盖与高植被覆盖之间的转移过程最为剧烈,林地不同等级植被覆盖的转移量占转移总量的47.87%,草地不同水平植被覆盖度的转移量占转移总量比例较小,仅为3.40%。[结论]2000—2020年湖北省土地利用变化较大,不同土地利用类型的植被覆盖度相互转移,尤其是林地、耕地及草地的平均植被覆盖度均有所增加,使得湖北省近20a来整体植被覆盖度呈现出上升趋势。

近30a城市土地利用变化模拟研究进展

城市土地利用变化模拟研究是当前土地科学领域的热点,基于文献综合法、归纳总结法和逻辑推理法,梳理国内外城市土地利用变化模拟的理论研究与实践进展方面的文献,论述研究中取得的成果、不足及未来研究趋势,以期为城市土地利用变化研究及城市土地管理制度的制定和科学决策提供参考.结果表明,城市土地利用变化模拟研究已从单一的数量或空间预测,向多情景、多模型的耦合方式发展;城市土地利用变化模拟的理论体系和模拟方式逐步完善,利益相关者在情景设置、情景模拟和结果验证等过程中的参与度逐步提升;城市土地利用变化模拟研究仍存在局限性,即缺乏全球和局地尺度方面的研究,模拟方式相对单一,模拟结果验证方法尚未成熟,存在过度依赖历史验证的问题.城市土地利用变化研究应聚焦增强模拟模型的可扩展性和可靠性,从而进一步预测和解释土地利用变化的格局和过程,推进情景模拟在决策支持系统中的应用.