基于InVEST模型的多情景下滇中城市群生境质量时空演变特征及预测

对滇中城市群生境质量及影响因素,通过耦合斑块生成土地利用模拟模型和生态系统服务与权衡综合评价模型,模拟不同情景下2030-2050年土地利用变化,探究生境质量的时空演变与空间相关性.结果表明,未来3种情景下,土地利用变化呈现不同趋势,差异明显;自然发展情景和耕地保护情景下生境质量均值持续降低,生态保护情景生境质量均值上涨,改善效果显著;滇中城市群生境质量在县域空间上存在相关性,生境质量“热点”主要聚集在研究区西部,分布分散且面积不断缩减,“冷点”以经济较为发达的中部地区为核心区域,呈现扩张趋势.

2000-2020年滇中城市群不透水面时空动态演变及驱动力分析

[目的]揭示滇中城市群不透水面时空动态演变特征及驱动力机制,进而为制定滇中城市群规划和发展策略提供理论参考。[方法]利用2000—2020年滇中城市群GISD 30 m不透水面数据,运用不透水面动态度、标准差椭圆、象限分析法和地理探测器等空间分析方法揭示了不透水面时空变化规律及驱动力机制。[结果](1)时间演变:近20年滇中城市群不透水面整体扩展速率呈现下降—上升—下降的波动趋势,年均扩展速率为66.77 km^(2)/a,年均动态度达4.36%,不透水面的动态度呈现不断下降趋势。近20年来,滇中城市群不透水面面积扩大了1402.2 km^(2),增长率高达91.5%。(2)空间演变上:近20年滇中城市群不透水面扩展各个城市空间差异较大,其中昆明市不透水面扩展较多,楚雄彝族自治州扩展面积较少。各城市群总体上朝南部—东南部方向扩展,迁移重心基本稳定。(3)近20年来滇中城市群不透水面的扩展具有明显的方向性,总体向东北—西南方向扩展。其中2005年标准差椭圆面积最大,不透水面开始高速扩张,20年来不透水面重心变化较为稳定,整体一直保持向南迁移,总体变化相对较小。(4)从不透水面的驱动机制分析,人口因素对其扩展的影响显著,而LAI、坡度、降水、温度以及NDVI等因素对不透水面扩展的影响不显著。人口和其他因素之间的交互作用强度明显强于其他因素之间的交互作用。[结论]近20年以来滇中城市群不透水面不断扩展,对城市群的资源环境承载力和国土空间格局产生巨大影响,为此应加强不透水面空间优化布局,为实现滇中城市群高质量跨越式发展提供有力支撑。

滇中城市群碳储量时空演变及其对LULC变化的响应

[目的]通过分析滇中城市群碳储量的时空演变特征及其对土地利用/覆被(land use/land cover,LULC)变化的响应,以深化对该区域碳循环的理解,从而有效地指导碳管理和生态恢复策略的制定。[方法]利用InVEST和PLUS模型模拟并预测1990—2030年滇中城市群碳储量的时空演变规律,结合土地覆被变化数据,定量分析碳储量与LULC变化之间的响应关系。[结果](1)1990—2020年滇中城市群的土地类型主要以林地、耕地和草地为主,林地、耕地和建设用地呈增长趋势,其中建设用地增幅最大;(2)滇中城市群碳储量呈现出“先增后减,逐渐趋于平稳”的变化特征,2000年达到最高值,为1.46×10^(9)t,到2020年下降到1.45×10^(9)t,空间上呈“西高东低”的分布特征;(3)未来不同发展情景下的碳储量预测显示,与2020年相比,4个情景到2030年碳储量均呈下降趋势,其中生态发展情景下降最少,相比2020年下降0.43×10^(7)t,而耕地发展情景下降最为显著,相比2020年下降1.05×10^(7)t;(4)耕地和林地间的转变是影响碳储量的主要因素,其中耕地向林地的转换对滇中城市群碳储量增加尤为关键,林地增加可显著提升区域碳储量,而草地减少则对碳储量产生负面影响。[结论]林地和耕地转换对增加或降低滇中城市群碳储量具有显著影响。

近30年来滇中城市群生态用地变化轨迹时空演变特征及其驱动机制

[目的]生态用地在维持生态平衡和支撑经济发展方面发挥着重要作用。研究滇中城市群生态用地的时空演变特征和驱动机制对优化生态安全格局、推进云南生态文明建设、筑牢国家西南生态安全屏障具有重要现实意义。[方法]利用Google Earth Engine(GEE)云平台对滇中城市群1990—2020年生态用地进行识别的基础上,采用变化轨迹分析、热点分析和地理探测器对滇中城市群生态用地时空变化轨迹和驱动机制进行了探索。[结果](1)滇中城市群生态用地变化以非生态用地与林地互换为主,并集中发生在林地和非生态用地的过渡地带,而生态用地内部之间(林地和草地)的转换主要发生在研究区北部和南部的山地区域。(2)生态用地变化以低频次变化为主,高频次较少,频次变化在元江干热河谷、金沙江干热河谷区域、滇东滇东南喀斯特地带表现出明显的聚集效应。(3)耕地面积变化是影响滇中城市群生态用地变化的主要驱动力,社会经济因素对生态用地的影响力显著高于自然因素,在自然环境、耕地扩张、生态修复政策等多重驱动下,多因子交互作用对生态用地变化更具解释力。[结论]滇中城市群生态用地破碎,自然环境的改变和人类活动的日益增强极易导致生态用地发生变化,亟需分区域合理制定生态保护措施,筑牢国家西南生态安全屏障。

基于SDG15.3.1的土地利用变化对生态系统服务价值的影响

[目的]可持续发展目标15.3.1是表征土地退化的重要指标之一,探析土地利用变化和生态系统服务价值(ESV)对可持续发展目标15.3.1的影响是改进土地退化的关键因素。基于土地利用及碳储量变化对SDG15.3.1指标制定新的评价规则,并对SDG15.3.1完成情况进行评估。[方法]采用等效因子法计算生态系统服务价值,以定量分析土地利用变化对ESV的影响。[结果](1)研究区土地利用类型转换频繁,主要表现为高林地、水体和建设用地增加,耕地、草地和灌木林减少,未利用地基本保持不变。(2)ESV在空间上呈中间高、四周低,西部高、东部低的分布格局;2000-2020年总ESV损失7.32×10^(8)元。其中,2000-2010年,土地退化区域的ESV损失3.03×10^(9)元;2010-2020年,土地退化区域的ESV损失2.28×10^(9)元。(3)根据SDG15.3.1评估结果显示,2000-2010年和2010-2020年SDG15.3.1指标分别为5.22%和4.77%,而土地净恢复面积分别为-1.62×10^(5) hm 2和-2.4×10^(5) hm 2。SDG15.3.1指标的完成情况有所提高,但仍未实现土地退化零增长目标。[结论]研究结果为高原城市群在实现可持续发展目标15.3.1过程中土地利用变化对生态系统服务价值的影响提供参考。

耕地“非农化”与“非粮化”空间格局特征及对策研究——以滇中城市群为例

基于GIS技术对云南省滇中城市群2000年、2010年和2020年3个时期的土地利用数据进行研究,引入耕地“非农化”与“非粮化”速度模型、标准差椭圆模型、重心模型和空间自相关模型,定量揭示滇中城市群近20年耕地“非农化”与“非粮化”的空间分布与集聚特征,相应提出制止耕地“非农化”防止“非粮化”的对策措施。结果发现:①滇中地区各县市区的耕地“非农化”速率存在明显空间分异,中部地区变化速率最大,西北和北部地区变化较慢;②耕地“非粮化”速率在2000—2010年的空间差异性表现为离昆明市越远的地区耕地“非粮化”率越大,在2010—2020年各县市区耕地“非粮化”率主要处于2级和3级,分布较均衡;③研究期间耕地“非农化”与“非粮化”的重心和空间分布均向东北方向偏移;④耕地“非农化”与“非粮化”存在较强的空间集聚性,并且这种集聚性呈现增强的趋势。

主体功能区视角下的滇中城市群人口-经济-资源环境时空耦合分析

[目的]探析人口、经济和资源环境三者之间协调及发展水平状况,阐明各县耦合协调关系及影响因素,为主体功能区规划实施提供有力支撑。[方法]基于2010年、2015年、2020年滇中城市群的自然、经济及人文数据,从主体功能区视角建立人口-经济-资源环境耦合协调发展评价指标体系。运用序关系分析法(G1)与熵权法(EW)确定综合权重,通过耦合协调度模型度量各县耦合协调关系,定量分析了2010年、2015年、2020年滇中城市群人口-经济-资源环境耦合协调演变状况,探析其发展规律。[结果](1)3个时段内,研究区人口在县域尺度呈空间正相关关系,且空间聚集性逐渐增强,呈现西部低人口密度聚集和中部高人口密度聚集态势且常年稳定;(2)2010—2020年,人口、经济和资源环境三者之间的耦合协调度综合发展水平有微弱提升,严重失调的协调类型逐渐消除,濒临失调占比46.94%成为最主要的协调类型;(3)人口、经济和资源环境两两耦合协调分布不均,其中2020年人口-经济综合耦合协调指数最低为0.4543,协调度水平时空分布与三系统协调评价结果吻合度是两两耦合协调评价中最高的,对人口-经济-资源环境耦合协调评价结果影响最大;(4)在主体功能区划实施前后,国家重点开发区两两耦合协调水平变化显著,人口-经济-资源环境整体耦合协调水平较低且有倒退趋势,省级重点开发区长期稳定可控;(5)研究区的人口、经济和资源环境三者之间存在较强的相互作用关系,但协调性在一定程度上处于制约状况。[结论]高耦合协调性主要依赖于人口对市县区经济的带动作用。重点开发区的有效实施必须抓好人口与经济协同发展,人口和经济协调是未来优化主体功能区的重点方向。

滇中城市群城镇化-生态环境-服务业协调发展时空演化研究

城市群是新型城镇化的主要阵地,城市群的城镇化-生态环境-服务业协调发展对区域可持续发展至关重要。论文以滇中城市群为研究对象,分别运用遥感影像数据和社会统计数据对其城镇化水平、生态环境质量以及服务业发展水平进行评估,明晰三者协调发展的时空演化特征。研究发现:昆明市在滇中城市群中城镇化速度最快、水平最高,但与发达地区城市相比差距仍然较大;2000-2020年滇中城市群生态环境质量整体向好,但出现了优和差级别面积占比同时增多的情况;受服务业发展滞后影响,滇中城市群的城镇化-生态环境-服务业协调发展仍处于过渡发展阶段。建议在昆明快速城镇化的示范效应下,大力推进曲靖、玉溪、楚雄城镇化进程,并根据各州市协调状况采取差异化发展措施。

土地利用冲突特征识别及驱动力分析——以滇中城市群为例

识别土地利用冲突演变特征及驱动机制,是确定区域国土资源配置可持续发展路径的基础。单一的土地利用分析方法,对地类内部间转化的更多潜在信息挖掘不足,致使冲突演变过程中的地类变化状态特征不够明确。本研究以滇中城市群为研究对象,构建土地利用转换图谱直观表达土地利用的转换模式;从景观斑块的角度构建土地利用冲突测算模型识别滇中城市群1990—2020年土地利用冲突;将变化成分方法和强度分析方法相结合,探讨不同冲突演变下各地类的增加和减少强度特征;基于斑块生成模型(PLUS),揭示土地利用冲突驱动机制。研究结论:(1)土地利用强度指数由0.11%增长到0.79%,以交换变化为主,耕地和建设用地的数量变化显著,且耕地趋向性转变为建设用地。土地利用平均冲突指数增长了0.07,在空间上呈现西强东弱的分布特征,集中表现在东部地势平坦的耕地、林地和草地被建设用地侵占。耕地数量的减少主要受人口密度的影响,建设用地的扩张则受人口密度和GDP的影响较大。土地利用冲突与地类之间剧烈的转换密不可分,在冲突增强的区域,建设用地的增加强度和耕地的减少强度较大,且耕地和草地减少、建设用地的增加强度活跃。(2)兼顾自然禀赋大的生态用地和脆弱耕地的可持续利用是城市发展的必然选择。山地城市群土地利用冲突的缓解需重点保护地势平坦的生态用地。山地城市的开发建设需规避耕地、基本农田碎片化的风险。缓解高原山地城市群土地利用冲突的关键在于严格控制人口高度聚集和客观追求经济发展。本研究可为滇中城市群的国土空间动态监测和山地城市群的城市规划和土地可持续发展提供依据和参考。

经济流视角下的滇中城市群经济联系网络研究

从“流空间”视角出发,采取2021年云南统计年鉴滇中城市群截面数据,结合修正的引力模型测算滇中城市群的经济流强度,利用Ucinet、Arcgis软件,分析滇中城市群经济联系网络,探究滇中城市群的经济联系特征。研究结果表明:2020年滇中城市群经济流强度差距大,形成“1+2+2+2+4”城市网络结构层级,城市群经济网络联系较为松散;昆明市是滇中城市群经济联系网络中最核心的城市,对其他城市的控制和辐射能力最强;从宏观的滇中城市群经济流强度、微观的三次产业经济流强度来看,滇中城市群城市间的经济引力总是昆明-玉溪间的经济引力最强;滇中城市群经济联系网络中的凝聚子群内城市分布大多呈现地理邻近效应,各子群密度大小排序为:昆明与玉溪形成的子群>个旧与蒙自形成的子群=弥勒、楚雄和曲靖形成的跨界子群>泸西、建水、石屏、开远四座城市形成的子群。

2000—2020年滇中城市群生态环境质量动态监测及空间格局演变

[目的]分析生态环境质量时空变化规律及其异质性,为政府及相关部门制定生态环境保护政策提供科学依据。[方法]采用GEE(google earth engine)平台选取滇中地区2000—2020年Landsat影像,逐年提取遥感生态指数RSEI(remote sensing ecological index),运用冷热点分析、标准差椭圆、生态环境重心转移等空间分析方法探索生态环境质量的时空演变规律。[结果]①滇中城市群整体生态环境质量总体呈不断下降趋势,RSEI均值从2000年的0.51下降到2020年的0.46。②从空间分布上看,除个别年份外总体上滇中东部地区生态环境质量明显好于西部地区,生态环境质量较好的区域大多森林覆盖率较高。③近20 a来滇中城市群生态环境空间分布呈南—北方向,同时城市群生态环境质量整体呈现出一定的聚集性。[结论]滇中城市群生态环境变差与城市群建成区高速扩展,气候异常,植被破坏,水土流失加剧等有着密切的关系,为此应加强生态建设,提升滇中城市群生态环境质量。

滇中城市群绿色空间生态系统服务价值时空演变及驱动分析

对滇中城市群绿色空间生态系统服务价值(Ecosystem Service value, ESV)进行时空演变及驱动因素的探析,有利于了解区域生态系统服务空间差异,有助于规划者从宏观层面掌握滇中城市群的自然资源情况,合理地制定规划建设策略。研究以滇中城市群49个区、县、市作为研究单元,对2000年、2010年、2019年3期的ESV进行量化,并收集“自然—社会—经济”维度的驱动因子,采用主成分分析与地理加权回归探讨“自然—社会—经济”因素对滇中城市群绿色空间ESV的驱动作用。结果表明:(1) 2000—2019年滇中城市群绿色空间的ESV总体呈现增加状态,一级服务类型中,供给、支持和文化服务小幅度上升,调节服务小幅度下降,二级服务类型中,气候与水文调节对生态系统服务功能的贡献最大,其次为土壤保持、生物多样性和气体调节;(2) 3期ESV空间分布特征较为一致,呈现城市群边缘地区的ESV高于城市群中部地区的ESV的特征;(3)社会因素对滇中城市群绿色空间的ESV的时空演变影响最大、其次为自然因素和经济因素,主要驱动因子为城镇化率、人均GDP、人口密度、森林覆盖率、第二产业占比。(4)城镇化率、人口密度及第二产业占比呈现两极化驱动特征;人均GDP呈现负向驱动特征;森林覆盖率呈现正向驱动特征。综上,近20年滇中城市群绿色空间的ESV增加,其变化主要受社会因素影响。研究可为滇中城市群的可持续发展提供参考。

滇中城市群用水效率时空分析

为准确评价滇中城市群的用水效率,从综合、工业、农业、生活、生态用水5个方面选择14个指标,构建评价指标体系;采用层次分析法得主观赋权,熵权法得客观赋权,博弈论法得到组合权重;建立TOPSIS评价模型,计算滇中城市群2011~2020年用水效率相对贴近度及各准则层的贴近度,并在评价样本中加入全国平均数据作为结果优劣判别标准。结果表明,在空间分布上,昆明市用水效率最高,曲靖市、玉溪市次之,均为良好水平,红河州、楚雄州最低,且这两者低于全国平均用水效率,为较差水平;在时间序列上,除曲靖市外,总体上用水效率为上升趋势,曲靖市在2016年前为下降走向,2016年缓慢回升。通过分析其变化原因,提出了每个城市的用水效率短板,可为滇中城市群改善用水结构,提升用水效率提供参考。

基于熵权法和CRITIC算法的滇中城市群生态承载力综合评价研究

生态承载力是制约区域可持续发展的重要因素。以滇中城市群为研究区域,基于P-S-R模型构建生态承载力指标体系,运用熵权法和CRITIC算法确定权重系数,阐明生态承载力的时空分布特点,并采用障碍度诊断其主要影响因素。结果表明:时间演变上,滇中城市群在2010—2021年生态承载力指数呈现波动上升的趋势,各州市在研究时段内的指数稳中有变。空间分异上,滇中城市群生态承载力空间格局由中心聚集逐渐向空间均衡发展,高值中心在不断转移。不同因素对各州市的影响程度存在较大差异,昆明市主要障碍因子为建成区面积比重,而曲靖市、玉溪市及楚雄州的主要影响指标均为自然科学机构中从事科技人员数。研究结果可为指导区域绿色协调发展提供科学依据。

基于LUCC的滇中城市群三生空间格局演变研究

明晰三生空间格局演变过程及特征,对优化国土空间布局,促进区域可持续发展具有重要意义。以2000—2020年的五期滇中城市群土地利用数据为基础,根据土地利用主导功能划分三生空间类型,采用土地利用动态度、转移矩阵等方法探究了三生空间格局演变特征。得出如下结论:生态空间是滇中城市群三生空间的主要类型,研究期内草地生态空间和农业生产空间面积缩减较为严重,分别减少738.51 km2与505.50 km2;研究期内林地、草地生态空间和农业生产空间相互转移频繁,城镇生活空间和工业生产空间受其他三生空间类型转入影响,规模显著扩大;研究期内滇中城市群中东部地区的开发强度和人为干扰较为剧烈,林地、草地生态空间和农业生产空间的景观破碎化程度不断加深。

基于多源数据的滇中地区生态韧性度研究

“生态韧性度”是评价一座城市综合实力的关键指标之一,探究城市的生态韧性是推动建设高质量城市群的重要内容之一。以滇中地区为例,基于DPSIR构建了城市生态韧性评估模型,借助层次分析法和熵值法等赋予指标各年份的动态综合权重,评价滇中地区1999-2019年城市生态韧性度时空变化情况,并应用灰色预测模型预测其2024年的生态韧性。从时间分布上看,1999-2024年滇中地区42个县(市、区)的生态韧性值整体上逐年提高,从1999年的0.707提高到2024年的0.859。从空间分布上看,1999-2024年滇中地区的生态韧性空间上呈现出由西北向东南方向韧性变好的趋势。城市生态韧度区域分布呈现出波动态势,主要问题就是城市生态韧性是随着自然资源禀赋变化和城市经济社会发展速度的变动而改变。研究结论对推动滇中区域的可持续发展有着重大价值。

滇中城市群景观格局及生态环境效应研究

滇中城市发展面临资源环境人均拥有不足、资源分配不均以及生态环境脆弱等各种压力。选取1990年、2000年、2010年、2018年四期美国4~5号陆地卫星专题制图仪扫描影像(thematic mapper,TM)所获取的多波段。影像,研究滇中城市群土地利用时空变化及其景观格局演变特征和生态环境效应。结果表明:除建设用地外其他用地破碎度逐步增加,形状变得复杂,随着城市的发展,除建设用地景观类型连接度增加,其余用地降低且破碎化程度增加;滇中城市群地均生态系统服务价值整体表现为降低、空间上表现为东低西高,区县间差异大,生态环境整体趋于恶化趋势,引起生态环境改善的因素是林地、水域与耕地转为建设用地;当坡度小于3度时,水文调节废物处理值较大,当坡度大于3度时,生物多样性保护与土壤形成与保护值较高,而食物生产与美学景观值较低。林地、水域聚集的地区集聚类型表现为高-高聚类,建设用地聚集的地区集聚类型表现为低-低聚类;滇中城市群内有约59%的区县生态环境质量下降,有32%的地区上升。滇中城市群的发展要侧重改善用地结构和效能,加大环境保护力度。

滇中城市群新型城镇化与绿色低碳协同发展研究

以云南省滇中城市群为研究对象,通过构建新型城镇化与绿色低碳指标评价体系,借助熵值法与耦合协调度模型,探究2012—2021年滇中城市群新型城镇化与绿色低碳耦合协调的时空演变特征,并在此基础上,构建随机效应面板Tobit模型,进一步分析滇中城市群各州市新型城镇化与绿色低碳耦合协调发展的影响因素。结果表明:新型城镇化与绿色低碳综合发展水平的空间格局分别表现为:“中心高四周低”“西高东低”;区域的耦合协调度较高,且呈“一极多核”的分布特征。在影响因素上,城镇化水平、经济发展、科技教育与绿色生态对耦合协调度具有强正相关性,产业发展、城乡差距、碳排放对耦合协调度具有强负相关性。

基于夜间灯光数据的城市建成区动态演变研究——以滇中城市群为例

探究滇中城市群合理的空间结构,有利于城市群促进区域高质量协同发展。本文以滇中城市群为研究对象,基于2008年~2018年的夜间灯光数据,运用阈值二分法提取建成区范围,对滇中城市群的扩张演变、扩张态势和景观指数进行分析。结果表明:1.滇中城市群的扩张模式主要以面状扩张为主,局部呈现线性和点状的扩张模式;2.昆明市有较大吸引力,辐射带动周边城市能力较强,各城市重心均有向北侧和东侧迁移趋势;3.城市群以2014年为转折点进入快速扩张阶段;4.景观指数分析表明滇中城市群的空间格局在扩张过程中呈现由破碎化转向集约化的发展趋势,城市建设以“内部填充式”为主。

滇中城市群空间经济联系与地缘经济关系匹配研究

空间经济联系和地缘经济关系既相互独立又密切联系,两者分别从不同的维度来探讨城市间相互作用,而两者的匹配研究将进一步深化对城市群发展过程的认识和理解。对引力模型进行修改,测算滇中城市群内部经济联系量。以不同城市为中心,运用欧氏距离法研究滇中城市群内部四州市间地缘经济关系的动态变化。对经济联系量与地缘经济关系进行匹配分析,发现滇中城市群内部存在三类"经济联系—地缘经济关系"类型,提出了加强合作的建议。