基于改进白化权函数的资源型城市土地利用系统健康灰色聚类评价

[目的]对资源型城市土地利用系统进行健康评价,为资源型城市协调土地利用,推进社会经济稳定发展提供借鉴。[方法]运用的中心点混合白化权函数的灰色聚类模型,从系统的结构、功能、效益三方面构建评价指标体系,分析黑龙江省大庆市2005—2014年土地利用系统健康水平及趋势。[结果](1)大庆市土地利用系统健康水平逐步由"不健康"向"较健康"演变。(2)建设用地比例、人均水资源量、地均石油工业产值、土地市场化程度等成为制约大庆市土地利用系统健康水平提升的关键因素。[结论]混合中心点白化权函数的灰色聚类模型为土地利用系统健康评价提供新的评价标准,克服单指标评价与综合结果的不相容性,适用于土地利用系统健康评价。大庆市应进一步挖掘建设用地利用潜力,优化土地利用布局,积极涵养水源,深化土地市场改革,不断提升土地利用系统健康水平。

黑龙江省城市土地利用系统健康评价

黑龙江省作为我国土地面积第六大的省份,在土地利用上却有着诸多问题。文章基于PSR模型构建黑龙江省土地利用系统健康评价体系,并利用2013-2017年黑龙江省土地利用相关数据,从综合指数,压力子系统、状态子系统、响应子系统的指数角度,对黑龙江省土地利用系统健康状况进行分析。

城市土地利用系统健康评价——以六大城市为实证

在土地利用系统健康内涵界定的基础上,提出“消耗—状态—调控—反馈”土地利用系统健康评价模型,并为可持续发展前提下土地利用系统健康状况的客观评价提供一个科学、全面、易操作的评价指标体系。根据“消耗—状态—调控—反馈”土地利用系统健康评价指标体系,对北京、上海、天津、重庆、广州、深圳6个城市进行土地利用系统健康评价。研究结果表明,北京市土地利用系统健康评分结果最高,与广州市同处于亚健康状态;重庆最低,与天津同处于不健康状态;上海和深圳土地利用系统健康状况处于临界值。“消耗—状态—调控—反馈”土地利用系统健康评价模型可以客观、合理地评价中国城市土地利用系统健康状况。

基于“低碳”理念的城市土地利用系统健康评价研究

将城市土地碳排放和城市减排措施作为城市土地利用系统健康评价的重要指标,以PSR模型为框架,采用障碍度模型和变异系数法,对郑州市城市土地利用系统健康状况进行定量研究。研究结果显示:(1)2003—2012年郑州市的城市土地利用系统健康状况由不健康逐步过渡到临界状态,且响应系统障碍度不断下降,而压力系统障碍度则逐渐增加。(2)2003—2012年郑州市城市碳排放障碍度呈缓慢下降趋势,城市低碳措施的障碍度虽有波动但下降不明显。(3)单项因素障碍诊断方面,建设用地比重、社会固定资产投资增长率、城镇人口密度、城市碳汇面积增加量等因素随着时间的推移逐渐成为系统的主要障碍因素,而低碳指标始终是城市土地利用系统健康的主要障碍因素。可得出结论:为促进城市土地利用系统的健康发展,需要转变经济发展方式,促进城市土地的多样化利用,加强城市土地的市场化配置程度,增加城市环保投入,以低碳城市为目标,制定相应的减排政策。

长株潭城市群土地利用变化对生态系统健康影响的关键类型及阈值效应

人类活动导致土地利用发生变化,对生态系统健康产生了重大影响,探讨土地利用变化对生态系统健康的非线性关系,对于国土空间优化调控具有重要意义。本研究以长株潭城市群为研究对象,基于网格尺度构建了活力–组织–服务生态系统健康评估框架,运用随机森林模型和分段线性回归模型,揭示2000—2020年城市群生态系统健康时空变化规律,并识别影响生态系统健康的关键土地利用类型及其阈值。研究结果表明:(1)研究期间,建设用地显著增加,其占比增长了8.10%,主要由耕地和林地转化而来。(2)生态系统健康时间上呈现出先下降后上升的趋势。空间上具有显著的空间异质性,与土地利用类型密切相关,不同等级呈现集聚分布。(3)耕地、林地和建设用地为影响生态系统健康的关键土地利用类型。关键土地利用类型对生态系统健康的影响存在阈值,当耕地占比≥1.98%,林地占比≥7.58%,建设用地占比≤19.80%时,生态系统健康能达到中等水平。

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。

煤炭资源枯竭型城市土地利用系统健康评价——以焦作市为例

土地利用系统健康是经济社会持续、健康发展的基础。以焦作市为例,从自然资源、经济社会、生态环境三个方面构建土地利用系统健康评价指标体系,采用三角模型定量分析2000-2010年焦作城市土地利用系统健康状态及趋势。研究表明:①2000-2010年焦作市土地利用系统健康状态不断增强,经历一般健康、很健康、非常健康三个阶段;②焦作市土地利用系统健康状态存在四个明显趋势:T2、T1、T3、T2,2000-2004年呈现T2趋势,2004-2008年呈现T1趋势,2008-2009年呈现T3趋势,2009-2010年呈现T2趋势;③同时由于人均耕地、万元GDP能耗、林木覆盖率、环保投入等因素的影响,制约了焦作市土地利用系统健康水平的进一步提高。

城市土地利用系统健康评价——以哈尔滨市为例

城市土地利用系统的健康是实现城市人地系统有序化和可持续发展的必要条件。以哈尔滨为例,在界定城市土地利用系统健康内涵的基础上,构建基于"压力—状态—响应"模型(PSR模型)的城市土地利用系统健康评价指标体系。运用二次综合函数评价哈尔滨2001-2010年的城市土地利用系统健康水平,引入协调度函数,分析内部子系统的均衡程度。结果表明,2001-2010年哈尔滨城市土地利用系统健康水平不断提高,健康等级由"不健康"向"亚健康"演变;基础设施建设不足、土地集约利用水平低下是导致哈尔滨城市土地利用系统健康水平不高的主要原因;哈尔滨城市土地利用系统健康水平与PSR系统协调度呈正相关,说明PSR各子系统间的协调性很大程度上可反映城市土地利用系统健康的均衡度,模型可信度较高。

闽三角城市群土地利用与生态系统服务价值时空演变及未来多情景模拟

基于2000-2020年土地利用数据分析闽三角城市群土地利用变化情况,结合当量因子表核算生态系统服务价值(Ecosystem Service Value,ESV)变化情况,并以2035年为目标年,利用CA-Markov模型模拟自然发展、经济发展、生态保护、耕地保护4种情景下土地利用和生态系统服务价值变化,据此讨论土地利用变化对ESV的影响,并对不同生态系统服务类型进行协同/权衡关系分析。结果表明:①2000-2020年闽三角城市群耕地面积锐减,建设用地大范围扩张,林地、草地面积少量缩减;2000年、2005年、2010年、2015年、2020年研究区ESV总量分别为2281.34亿元、2258.54亿元、2196.82亿元、2175.81亿元、2200.69亿元,总体呈下降趋势。②2035年闽三角城市群在自然发展、耕地保护、生态保护、经济发展4种情景下,ESV总量分别为2138.42亿元、2133.04亿元、2166.35亿元、2112.63亿元,均呈下降趋势,经济发展情景下ESV总量最低,自然发展与耕地保护情景下ESV总量损失也较大,而生态保护情景有效延缓了ESV的下降趋势,且生态系统服务类型间的协同关系最强,成为未来闽三角城市群土地利用优化的最优情景。

山西中部城市群生态系统服务对土地利用格局变化的响应

山西中部城市群是山西省经济发展态势最好的区域,这种经济增长却伴随着生态系统不同程度的破坏。本文基于土地利用格局演变,运用InVEST模型、ArcGIS技术、像元统计分析和四象限模型等方法,评估2000—2020年产水、粮食供给、土壤保持和碳储量服务的时空格局及权衡/协同关系,并深入分析了土地利用格局对生态系统服务的影响。结果表明:(1)山西中部城市群产水量、粮食供给和土壤保持逐年增加,而碳储量则缓慢递减,不同地类和行政区所提供的生态系统服务能力存在显著差异。(2)空间格局上,生态系统服务整体以协同关系为主,粮食供给、产水量和土壤保持三者互为协同关系,而与碳储量均为权衡关系。(3)建设用地扩张对产水服务产生正向影响,林地增加促进土壤保持,而林地和草地减少对碳储量产生负向影响;土地利用强度与产水量、粮食供给、土壤保持之间整体呈正相关关系,但对碳储量的影响却呈现负向趋势。这些结果为山西中部城市群及其他类似地区的生态安全建设和可持续发展提供重要参考。

城市森林公园土地利用变化对生态系统服务价值的影响

以上海海湾国家森林公园为例,采用土地动态和景观格局分析,运用生态系统服务价值当量法,定量地分析2000—2018年土地利用变化特征,同时对景观格局的演变和生态系统服务价值进行评估研究,探讨土地利用变化、景观格局和生态系统服务价值三者之间的关联性。结果表明,研究区在2000—2018年土地利用类型发生快速变化,植被、道路、农田3种景观类型的面积波动较大,林地和道路快速增加,农田快速减少,呈现“两多一少”的变化趋势,占优势的景观基质由农田斑块类型转变为林地斑块类型;研究区的景观类型从开始的破碎化、不均匀的状态逐步向均衡化发展;总ESV从2000年的8659.51万元增加到2018年的13412.42万元,增加了54.89%,其中水体和植被是提供生态系统服务价值的主要地类,调节服务价值量相对于其他三项服务类型处于明显较高的水平;斑块数量的不断增加,林地和水体等优势景观类型面积的增加,景观类型形状多样化、均衡化使研究区的生态系统服务价值不断增加,生态系统服务价值变化强度和土地利用强度之间存在较强的正相关关系。

2011-2022年陕西省土地利用系统健康评价及障碍因子判断

土地利用系统健康评价与提高土地利用可持续发展水平密切相关。采用熵权TOPSIS模型、耦合协调度模型和障碍度模型,从结构、功能、效益3个方面选取19个指标评价了陕西省近12年(2011-2022年)土地利用系统健康动态变化、协调发展水平和障碍因子。结果表明:①2011-2022年陕西省土地利用健康水平逐年提升,从2011年的中等提升至2022年的良好。②结构子系统健康在2011-2022年整体上呈现上升趋势,年均上升1.96%;功能子系统健康在2011-2022年整体上处于上升趋势,年均上升5.69%,且从2011年的较差水平上升至2022年的优秀水平;效益子系统呈现上升趋势,年均上升3.18%,且从2011年的中等水平上升至2022年的良好水平。③2011-2022年陕西省土地利用结构、功能和效益3个子系统健康之间的耦合协调度逐年提高,由2011年的0.58(勉强协调)提高至2022年的0.84(良好协调)。④各子系统对于陕西省土地利用健康的障碍度大小为结构>功能>效益子系统;其中,从指标层看,地均GDP、人口密度、土地利用率、森林覆盖率为影响陕西省土地利用健康的主要障碍因子。研究结果可为陕西省更高质量、更可持续的发展提供科学参考。

低碳视角下乌鲁木齐市土地利用系统健康评价研究

土地利用与碳排放密切相关,土地低碳化利用已成为研究热点。基于低碳视角,从乌鲁木齐市土地系统压力、状态和响应3个层面选择18项指标构建评价体系,运用熵权法确定权重,选取综合指数法来评价城市用地系统健康水平。结果表明:(1)2005-2014年乌鲁木齐市城市用地系统健康状况在波动中整体表现出上升的趋向,健康等级经历了"不健康→临界健康→亚健康"的发展历程。(2)影响城市土地系统健康发展的指标主要是地均固定资产投资、人均建设用地面积、单位GDP能耗和地均碳排放,影响程度在不同年份发生不同的变化。根据评价结果提出对策建议,以期为乌鲁木齐市优化土地利用结构、提高土地利用效率,推进低碳经济建设,推动城市用地系统健康发展提供参考。

长江经济带城市土地利用效率与生态系统健康耦合时空格局分析

为深入探究区域城镇化与生态环境协调发展水平,以长江经济带为例,基于城市土地利用效率与生态系统健康视角构建相关理论框架,综合运用SBM-Undesirable模型、VOR模型及耦合协调度模型测算长江经济带城市土地利用效率与生态系统健康,分析两者的耦合协调特征并识别了其协调发展问题区域。结果表明:(1)2005—2018年长江经济带城市土地利用效率年均值达0.746,整体上呈波动式缓慢上升的趋势,空间集聚特征较为显著。生态系统健康得分均值为0.473,整体呈现小幅波动的趋势,地理空间上则呈现显著的南北分异特征;(2)城市土地利用效率与生态系统健康耦合协调度均值在0.611~0.624区间内小幅增长,截至2018年,区域内实现协调发展的市域达92.62%,耦合结果在空间上表现为由“相对随机”向“南高北低”的分布转变;(3)城市土地利用效率与生态系统健康耦合协调问题区域主要存在于长江经济带中下游部分市域,主要原因在于城市土地利用效率或生态系统健康单方面滞后抑制了城市协调发展水平的提升。总体而言,长江经济带城市土地利用与生态系统之间相互影响、相互促进的程度正逐步深化,交互过程中形成的耦合系统基本实现了平稳发展。

基于城市森林生态系统健康评价的郑州市土地利用规划研究

将城市森林生态系统健康评价纳入土地利用规划,对实现城市生态系统的良性循环具有重要意义。以郑州市为研究区域,基于2009年和2019年两期土地利用数据,使用CA-Markov模型预测了4类发展情景下郑州市2029年的土地利用情况,通过构建耦合城市生态系统服务的城市森林生态系统健康评估体系,对4类发展情景下的城市森林生态系统作健康评价,以此讨论最优土地利用策略。结果显示,生态城市建设情景下的城市健康值较2019年增加了19.01%,增幅最大;快速发展情景下的城市健康值则降低了17.03%,降幅最大。此外,城市核心性斑块的数量和面积对城市森林生态系统健康产生了显著影响。为实现最大化的林地扩张收益和有效提升城市森林生态系统的健康水平,可采用在高增量生态廊道和潜在生态廊道处增加林地建设的土地利用规划策略。

资源型城市转型背景下土地利用结构的模拟与预测

[目的]资源型城市作为国家资源能源安全的重要保障城市,其转型发展方式更应向高质量方向推进。研究资源型城市转型背景下土地利用结构的变化并进行预测模拟,为新时期资源型城市国土空间优化提供新思路。[方法]基于资源型城市转型发展的概念及内涵,分析经济、社会、人口、科技、资源环境5个维度的系统性影响,并与空间布局相关联,构建系统动力学模型,以安徽省铜陵市2005—2020年的历史数据为参照,将2021—2035年的数据设置仿真情境,进行土地利用结构的多情境趋势性预测分析。[结果](1)铜陵市土地利用和经济发展现状奠定了发展的基础,可以此为依据进行转型条件设置和土地利用结构变化的合理预测。(2)资源型城市转型发展作为一个系统性概念,形成“系统—指标—要素”的层级框架,不仅相互关联,密不可分,还传导作用于不同的地类,影响土地利用系统。(3)铜陵市2021—2035年地类的情境趋势发展差异较为相似,即耕地、林地、水域、草地和未利用地的减少幅度自经济发展、社会进步、综合发展而递减,在资源保护情境下面积均有小幅度提升。建设用地则相反,增加幅度随经济发展、社会进步、综合发展而递减,在资环保护情境下扩张速度得到一定程度的控制。[结论]资源型城市的新时期转型,不仅要将内在要素融合成系统性概念,还要提升土地利用系统的关注度,重视结构合理性和发展协调性。

基于三角模型的喀斯特地区土地利用系统健康评价

喀斯特地区作为一种典型的土地生态环境区域,对其土地利用系统健康状态和趋势进行评价是诊断由人类活动引起的土地利用系统破坏和退化程度的重要手段。该文在界定土地利用系统健康评价概念的基础上,通过土地利用系统的结构性指数、功能性指数和效益指数构建评价指标体系,建立土地利用系统健康评价的三角模型,并对2005-2012年贵阳市土地利用系统的健康状态和趋势进行了分析和评价,提出了优化土地利用系统健康状态的路径。结果表明:贵阳市土地利用系统的健康水平先后经历了不健康、亚健康、初级健康和中级健康4个状态阶段,具有逐渐向高级健康状态发展的趋势,在未来应该优化土地资源配置,提升经济建设基础保障水平并结合自然优势,充分利用土地发展绿色生态经济,充分利用先进信息技术水平,建立土地利用系统健康状态预警系统以优化土地利用系统的健康水平。该研究能够为生态脆弱区的土地利用及保护提供理论和实践参考。

基于改进TOPSIS方法的三峡库区生态敏感区土地利用系统健康评价

土地利用系统健康评价研究能够有效引导土地合理利用,协调城市发展与自然生态保护之间的矛盾。构建基于PSR模型的土地利用系统健康评价指标体系,并采用改进TOPSIS方法对三峡库区生态敏感区的典型区域—重庆市进行实证分析。结果表明:1)研究区土地利用系统健康综合分值整体呈现T型带状分布格局,可分为四个健康等级,即健康、临界健康、不健康、病态。2)渝东北、渝东南和重庆市西南片区部分地区因其土地生态系统脆弱敏感,土地利用风险性大和生态系统稳定性差,土地生态系统呈现病态和不健康状态,属于高风险-高压力区域;重庆市主城区环线区域因其属于城市核心拓展区和人类活动频繁区域,人口压力指数和土地利用压力指数较大,土地利用风险性较小,健康度较为良好,是低风险-中度压力区域。3)PSR模型能够较好地改变现有研究主要关注自然资源环境的状况,更准确地反映土地利用系统健康的各要素之间的关系和影响土地生态系统健康的关键因素,为三峡库区生态敏感区土地利用系统健康状态起到一定的预警作用。4)以改进TOPsis方法计算土地利用系统健康指数,消除了不同指标量纲的影响,并能充分利用原始数据的信息,能充分反映各方案之间的差距,客观真实的反映实际情况。5)为保障三峡库区生态敏感区土地利用系统的健康发展,应加强土地利用规划与调整,控制人类过度开发,维持生态系统正常功能。

土地利用系统健康评价的框架与指标选择

随着社会经济的发展 ,人类行为对生态系统产生越来越大的影响 ,生态系统的健康状况也引起了国内外学者的普遍关注 ,作为一个以土地利用为基础的自然、经济、社会复合的土地利用系统 ,它既具有生态系统的一般特征 ,又具有其本身的特殊性 ,集中体现了人口增长、经济发展与资源短缺的矛盾 ,因此 ,为了人类可持续发展 ,必须关注土地利用系统的健康状态。本文在对土地利用系统的分析基础上 ,提出土地利用系统健康的概念 ,土地利用系统健康评价的本质、目的 ,并初步建立了土地利用系统健康评价框架体系。

中国超大城市土地利用状况及其生态系统服务动态演变

随着城市的快速发展,城市用地及其生态服务功能也在不断发生变化。近十几年间,中国城市发展迅速,超大规模城市的土地利用以及生态系统服务动态演变的一般特征以及差异值得关注。研究以中国1995年非农业人口超过200万的9个超大城市为研究对象(包括上海、北京、天津、重庆、南京、西安、哈尔滨、武汉和广州),对各城市不同用地类型在1995年至2008年这一阶段的利用动态度进行分析。然后以用地结构和谢高地等[1]提出的大陆生态系统服务价值当量表为基础估算了城市土地生态系统服务价值,并且对城市土地利用结构与生态系统服务之间的关系进行了分析。最后为证明研究结果可信,对每种用地类型对单位面积生态系统服务价值系数的依赖性进行了敏感性分析。结果表明,9个超大城市用地结构变化趋势总体一致,主要缩减地类为农田和水体,增长地类为建设用地、林地和城市绿地。单位面积生态系统服务价值量1995年总体范围为4996—8854元/hm2,排序为广州>武汉>哈尔滨>南京>西安>天津>北京>上海>重庆,2008年范围为4746—8777元/hm2,排序为广州>哈尔滨>西安>上海>重庆>北京>武汉>南京>天津,各城市均值由1995年的7189元/hm2降到2008年的6987元/hm2。人均享有生态系统服务价值量1995年总体范围为284—7983元/人,排序为哈尔滨>西安>北京>广州>武汉>南京>天津>重庆>上海,2008年范围为305—4538元/人,排序为哈尔滨>重庆>西安>广州>武汉>北京>南京>天津>上海,各城市平均值由1995年的1677元/人降到2008年的1230元/人。超大城市土地生态系统服务动态演变的一致特征是人均享有生态系统服务价值下降,主要减弱的生态系统服务为水文调节和粮食生产,增强的服务为娱乐文化和废物处理,而单位面积生态系统服务价值与生态系统服务结构9个城市之间存在差异。敏感性分析结果显示所有土地类型的敏感度指数皆小于1,证明研究结果可信。研究结果说明城市可持续发展主要面临的问题之一是建设用地无序扩张和各类生态用地的配置不均衡,可为中国迅速城市化的新兴大型城市的生态建设提供参考和指导。