Urban Development Boundary Simulation Based on“Double Evaluation”and FLUS Model

The delimitation of urban development boundaries plays an important role in optimizing the nation land space.“Double evaluation”is one of the important means to study and predict the scale of new construction land in the future and to determine the spatial distribution of urban construction land.This study combines the“double evaluation”with the FLUS(Future Land-Use Simulation)model to study the delimitation of the urban development boundary of Yichang.The results show that:(1)the“double evaluation”method comprehensively considers the carrying capacity of the resource environmental bear and the suitability of urban development;(2)the FLUS model can better couple the“double evaluation”method for Land Use/Land Cover(LULC)suitability evaluation,Land Use/land Cover Change(LUCC)simulation and urban development boundary delineation,and the overall accuracy of the simulation reaches 96%;(3)according to the requirements of relevant national policies,this study divides the urban development boundary of the study area into concentrated construction areas,elastic development areas and special purpose areas.This function-based division can meet the requirements of urban flexible development,ecological protection and urban safety.This research combines the FLUS model,which is widely used in the simulation of LUCC,with the double evaluation method used in China’s new round of land and space planning to obtain the result of the urban development boundary.This result is consistent with the existing plan of the study area.

基于FLUS-InVEST模型的京津冀多情景土地利用变化模拟及其对生态系统服务功能的影响

研究未来不同情景下土地利用变化对区域生态系统服务的影响,可以为城市可持续发展的规划和决策提供有效支持。以京津冀城市群为研究区域,首先利用未来土地利用模拟(FLUS)模型模拟2045年自然发展情景、耕地保护情景和生态保护情景下的土地利用空间分布格局,并结合InVEST模型模拟研究区不同情景下的生境质量、产水量、碳储量、土壤保持量和水质净化服务,在此基础上运用层次分析法构建综合生态系统服务指数(CES),从空间上反映多种生态系统服务的供给总量,研究不同情景下土地利用变化对生态系统服务功能的影响。研究结果表明:①FLUS模型的模拟精度较高,适用于研究区的土地利用模拟。②在生态保护情景下,除产水量相比2015年下降2.47%外,其他几种生态系统服务均有最大幅度的上升,且这4种生态系统服务在西北山区都出现增加的现象;自然发展情景下,城镇用地和农村居民点的扩张引发了大量的碳储量和生境质量损失;耕地保护情景下,水质净化能力出现最大程度的下降。③自然发展情景下京津冀区域CES的损失最大。CES下降幅度最大的区域主要发生在林地被城镇用地侵占,其次是林地被农村居民点侵占的地区,导致生境质量、碳储量和水质净化能力同时下降;在生态保护情景下,林地的增加促进了多种生态系统服务功能同时提升,京津冀区域的CES大幅提高,表明生态保护情景是最有利于可持续发展的土地利用方案。但同时需注意大量造林可能带来的水资源短缺,要因地制宜保护生态环境。研究结果可以为京津冀城市群可持续发展政策的制定提供参考依据,为研究未来不同政策情景下土地利用变化对生态系统服务的影响提供新思路。

Historical Changes and Multi-scenario Prediction of Land Use and Terrestrial Ecosystem Carbon Storage in China

Terrestrial carbon storage(CS)plays a crucial role in achieving carbon balance and mitigating global climate change.This study employs the Shared Socioeconomic Pathways and Representative Concentration Pathways(SSPs-RCPs)published by the Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC)and incorporates the Policy Control Scenario(PCS)regulated by China’s land management policies.The Future Land Use Simulation(FLUS)model is employed to generate a 1 km resolution land use/cover change(LUCC)dataset for China in 2030 and 2060.Based on the carbon density dataset of China’s terrestrial ecosystems,the study analyses CS changes and their relationship with land use changes spanning from 1990 to 2060.The findings indicate that the quantitative changes in land use in China from 1990 to 2020 are characterised by a reduction in the area proportion of cropland and grassland,along with an increase in the impervious surface and forest area.This changing trend is projected to continue under the PCS from 2020 to 2060.Under the SSPs-RCPs scenario,the proportion of cropland and impervious surface predominantly increases,while the proportions of forest and grassland continuously decrease.Carbon loss in China’s carbon storage from 1990 to 2020 amounted to 0.53×10^(12)kg,primarily due to the reduced area of cropland and grassland.In the SSPs-RCPs scenario,more significant carbon loss occurs,reaching a peak of8.07×10^(12)kg in the SSP4-RCP3.4 scenario.Carbon loss is mainly concentrated in the southeastern coastal area and the Beijing-TianjinHebei(BTH)region of China,with urbanisation and deforestation identified as the primary drivers.In the future,it is advisable to enhance the protection of forests and grassland while stabilising cropland areas and improving the intensity of urban land.These research findings offer valuable data support for China’s land management policy,land space optimisation,and the achievement of dual-carbon targets.

未来情景下浙江省土地利用格局和生物多样性变化模拟

土地利用变化是生物多样性丧失的直接驱动因素之一。通过发展情景来模拟未来土地利用格局和生物多样性变化,可以指导生物多样性保护目标和政策的制定,成为决策的有力工具。本研究以浙江省陆域范围为研究区域,基于《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》的空间规划、退化生态系统恢复、保护地3个行动目标,设定浙江省生物多样性保护目标和政策,参照“自然未来框架”的情景设计思路,制定了基线情景、美丽浙江情景和智慧浙江情景3套方案,其中基线情景强调按照现有发展趋势自然变化,美丽浙江情景强调保护自然生态系统的原真性和完整性,智慧浙江情景强调利用高科技提升大自然对人类良好生活质量的有益贡献。利用FLUS-Biodiversity模型模拟浙江省2035年、2050年土地利用格局与平均物种丰度指数(Mean Species Abundance,MSA)分布及变化,实现目标、政策与情景模拟的有机结合。结果表明:①2020年浙江省MSA指数为0.547,基线情景下城镇建设用地增长超过了城镇开发边界,挤占了生态空间和农田空间,导致生物多样性下降,2050年MSA指数降至0.535;而美丽浙江情景和智慧浙江情景扭转了这一下降趋势,2050年MSA指数分别增至0.624、0.573,生物多样性增加。②美丽浙江情景下,2035年生态保护红线面积占比达27.14%,新增范围主要分布在现有生态保护红线的外缘,有效保护了生物多样性。③美丽浙江情景和智慧浙江情景下,中度及以上干扰林地、中度及以上干扰湿地、干扰草地的受干扰程度将会变低,生物多样性因而提高。研究显示,权衡土地利用变化与生物多样性保护、实施生物多样性保护政策措施以及提升生物多样性治理能力和治理水平,可以有效提高生物多样性,实现生物多样性保护目标。

基于未来土地利用模拟模型的郑州市“三生空间”模拟及生态环境效应分析

本文选取郑州市为研究区,基于2010,2015和2020年土地利用数据,采用土地利用转移矩阵和生态环境效应评估方法,分析2010—2020年“三生空间”格局变化和生态环境质量时空演变。采用未来土地利用模拟(FLUS)模型,以2015年土地利用数据为基准,结合自然发展情景、生产优先情景和生态保护情景三种情景,模拟2035年“三生空间”格局发展,并计算区域生态环境质量指数及生态贡献率。结果表明:(1)2010—2020年,郑州市生产空间占地面积持续下降,生活空间不断增加,生态空间先增加后减少。(2)2010—2020年,生态环境质量指数从0.3097持续降至0.3058,低质量区域不断扩张。农业生产用地的缩小,以及其他和水域生态用地被占用是导致生态环境质量恶化的主要因素。(3)自然发展情景下,生活空间存在扩张趋势,而生产和生态空间却不断下降,而生产优先情景和生态保护情景下,生活空间缩减,生产和生态空间不断上升。(4)三种情景中,生态保护情景下郑州市2035年的生态环境质量指数最高,且在该情景下郑州市生态环境质量水平也在不断提升。研究模拟未来土地利用格局变化及其引起的生态环境效应,将有利于优化现有土地利用空间格局,促进城市可持续发展。

RCPs气候情景下三江平原典型流域耕地动态模拟

选取三江平原典型流域挠力河流域为研究区,以1990、2002和2014年3期Landsat影像、DEM数据和社会经济统计资料等多源数据为基本信息源,结合3S技术,运用FLUS模型定量模拟代表性浓度路径情景系列(RCPs)下耕地动态变化特征。结果表明:24 a间挠力河流域的旱地面积变化幅度较小,水田面积持续增加,1990—2002年水田扩张剧烈,2002—2014年扩张速度趋于缓和;3个时点的旱地均沿东北-西南轴方向进行分布,主轴沿顺时针缓慢旋转,空间变化稳定,分布范围逐渐减小。水田沿东北-西南走向分布,1990—2002年其主轴逆时针旋转,后顺时针旋转至45.31°,整体分布较为离散,极化特征不明显;通过对比不同空间分辨率及时间尺度下模拟精度,确定最优模拟空间分辨率为200 m,最优模拟时间点为2038年;MESSAGE气候模式下,未来挠力河流域的旱地面积先减少后增加,水田继续维持扩张态势,2029年后面积将以2%速度逐年下降,其分布将更加聚集,主轴沿顺时针旋转,重心逐渐向东北方向进行偏移;AIM气候模式下,气候波动对水田的影响程度大于旱地,旱地面积持续缓慢增加,水田面积在波动中下降,空间分布的极化特征突出。

景区扩容影响下的桂林市土地利用情景模拟与预测

[目的]研究广西壮族自治区桂林市景区扩容对土地利用格局的影响,为应对旅游需求激增带来的风险,整治优化国土空间以及科学引导旅游业发展提供理论参考。[方法]通过设置常规情景与景区扩容情景,运用核密度分析法以及未来土地利用模拟(FLUS)模型模拟与预测桂林市2025年不同情景下的土地利用格局,并根据逐像元对比及景观指数分析不同情景下的土地利用格局差异。[结果]①对景区的扩容能够在一定程度上减少桂林市旅游热点区域的游客接待压力,但并不利于旅游热点区域周边区县城镇化的推进。②对景区的扩容有利于阳朔县、兴安县等“增长极”旅游业的发展,并辐射与带动周边的大多区县。建设用地扩张加剧,耕地扩张减缓。而桂林市北部由于建设用地分布较为分散,各区县间的辐射与带动作用相对局限,景区扩容情景下兴安县、全州县、龙胜各族自治县旅游业更迅猛的发展对于资源县与灌阳县的辐射与带动作用并不显著,反而使资源县与灌阳县对建设用地资源的竞争力相对更低。③景观指数表明,对景区的扩容会导致耕地、林地、草地与灌木等农业与生态空间遭到更严重的干扰与侵占,但对于水体与湿地的保护更有利,建设用地的扩张也更具整体性。[结论]桂林市对景区扩容工作的推进会降低旅游热点区域的游客接待压力,促进“增长极”及周边大多区县旅游业的发展,但并不利于热点区域周边以及较为偏远、不在各区县相互辐射范围内区域的发展。