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地理科学进展  2018 , 37 (10): 1340-1351 https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2018.10.004

研究论文

长沙都市区生境质量对城市扩张的时空响应

戴云哲1, 2, , 李江风1, 2, *, , 杨建新1

1. 中国地质大学(武汉)公共管理学院,武汉 430074
2. 国土资源部法律评价工程重点实验室,武汉 430074

Spatiotemporal responses of habitat quality to urban sprawl in the Changsha metropolitan area

DAI Yunzhe1, 2, , LI Jiangfeng1, 2, *, , YANG Jianxin1

1. School of Public Administration, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
2. The Key Laboratory of the Ministry of Land and Resources for Legal Evaluation Engineering, Wuhan 430074, China

通讯作者:  通讯作者：李江风(1957-),男,湖北武汉人,教授,博士,研究方向为土地利用规划,E-mail: jfli0524@163.com。

收稿日期: 2017-12-21

修回日期:  2018-05-18

网络出版日期:  2018-10-28

版权声明:  2018 地理科学进展 《地理科学进展》杂志 版权所有

基金资助:  国土资源部公益性行业科研专项(201511004)

作者简介:

作者简介：戴云哲(1990-),男,湖北恩施人,博士研究生,主要从事土地利用变化及其效应研究,E-mail: efflorescence@foxmail.com。

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摘要

生境质量是评价生态环境的重要指标,掌握其对城市扩张的时空响应规律,有助于提升都市区城乡规划质量和生态管控的合理性。本文在运用InVEST模型对长沙都市区1995-2015年生境质量时空演化的基本特征进行分析的基础上,利用缓冲区由内向外逐层剖析,探讨长沙都市区近20年来城市扩张格局及其对生境质量的影响。结果表明：①长沙都市区建设用地面积从170.26 km2增至487.19 km2;三环线以内建设用地快速扩张,从三环线起向外扩张逐渐放缓;②生境质量中等及以上的区域占比从1995年的43.49%下降到2015年的27.22%,生境质量平均值则相应地从0.46下降到0.31,且退化最明显的区域从核心外围区(5-10号缓冲区)外移到三环线附近(10-15号缓冲区);③各圈层建设用地扩张强度与生境质量变化之间存在显著的空间负相关性,生境质量变化对城市扩张响应最强烈的区域始终位于核心外围区;④建设用地空间布局零散和几何形态不规则程度的增加加剧了生境质量的退化,并在三环线附近区域(10-15号缓冲区)表现最为明显,应成为未来长沙都市区城乡规划和生态管控的重点区域。

关键词： 生境质量 ; InVEST模型 ; 城市扩张 ; 长沙都市区

Abstract

Observing the spatiotemporal responses of habitat quality—an important indicator for ecological environment assessment—to urban sprawl will help improve the quality of urban planning and ecological control. This study respectively analyzed habitat quality of the Changsha metropolitan area from 1995 to 2015 using the InVEST Habitat Quality Model, and revealed the characteristics of the spatiotemporal evolution based on the buffers created by the third ring road. The results show that: (1) The area of construction land in the Changsha metropolitan area increased from 170.26 km2 to 487.19 km2, which expanded rapidly within the third ring road and gradually slowed outside. (2) Areal proportion of average or above habitat quality levels decreased from 43.49% in 1995 to 27.22% in 2015, and the average level of habitat quality accordingly dropped from 0.46 to 0.31. The most seriously degraded area has shifted from the outer core area (buffer No.5 to No.10) to areas near the third ring road (buffer No.10 to No.15). (3) There is a significant negative spatial correlationship between urban sprawl intensity and habitat quality change across all buffers. The strongest response to urban sprawl in habitat quality change remains in the outer core area. (4) The degradation of habitat quality was exacerbated by the increasing degree of scattered layout pattern and irregular geometrical morphology of construction land and the areas near the third ring road (buffer No.10 to No.15) showed the most significant change. These areas should become the focus area of urban planning and ecological control in the future.

Keywords： habitat quality ; InVEST model ; urban sprawl ; Changsha metropolitan area

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戴云哲, 李江风, 杨建新. 长沙都市区生境质量对城市扩张的时空响应[J]. 地理科学进展, 2018, 37(10): 1340-1351 https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2018.10.004

DAI Yunzhe, LI Jiangfeng, YANG Jianxin. Spatiotemporal responses of habitat quality to urban sprawl in the Changsha metropolitan area[J]. Progress in Geography, 2018, 37(10): 1340-1351 https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2018.10.004

1 引言

近20年来,中国城镇人口快速增长,到2016年底人口城镇化水平已经达到57.35%(中华人民共和国国家统计局, 2017),并仍有进一步快速增加的趋势(韩立建, 2018)。人口城镇化率的快速增加在土地利用方面直接表现为建设用地的快速扩张(瞿诗进等, 2017),同时带来了包括湿地减少(Bolca et al, 2007)、城市土地承载力下降(吴永娇等, 2009)、农田生态系统生物多样性下降(边振兴等, 2014; 王玉婷等, 2014)、植被退化(裴凤松等, 2015)、生物量损失(张童等, 2016)、生境退化(孙泽祥等, 2017)等一系列环境问题,这些问题不仅阻碍当地社会经济的发展,也导致城区及周边居民的生活质量下降,并影响城市的宜居水平。伴随城市扩张的诸多环境问题中,生境退化对城市宜居水平下降的影响尤为突出,掌握生境质量在快速城镇化进程中的演化趋势对区域城乡规划具有重要意义。

生境质量评价方法在不同的对象和空间尺度存在一定差异,不同的数据来源对评价方法的选择具有决定性的作用。对于特定地区单一物种或群落的生境评价,往往选取与该物种密切相关的环境因子进行实地调查和多指标综合评价(王学志等, 2008; 甄江红等, 2008; 程珊珊, 2018; 童笑笑等, 2018),当实地调查数据缺乏时,一般使用遥感数据提取相关环境因子。在大尺度区域,主要采用对植被覆盖和土地利用变化等要素的遥感识别而实现(范泽孟等, 2012; 祝萍等, 2018)。在中小尺度区域,则以美国斯坦福大学、WWF(世界自然基金)和TNC(大自然保护协会)协作开发的InVEST(Integrate Valuation of Ecosystem Service and Tradeoffs Tool)模型的生境质量(Habitat Quality)模块为代表。基于对不同种类威胁源分布的分析方法得到广泛应用(荆田芬等, 2016),在小尺度的城市地区,呈持续扩张态势的建设用地是对生境产生剧烈干扰的重要威胁源,而InVEST模型是进行生境质量评价的有效方法。在InVEST模型的应用方面,Leh等(2013)对加纳和科特迪瓦2000-2009年期间的生境质量进行了估算;包玉斌等(2015)基于2000、2005、2010年土地利用类型数据对陕西省黄河湿地自然保护区的生境质量进行了动态评估及时空变化分析研究,形成了多时段、长时序评价的基本框架。Himlal等(2014)证实了人类活动引发的土地利用变化和破碎化导致澳大利亚中南部的生境明显退化,钟莉娜等(2017)发现土地整治对生境质量具有先破坏后改善的作用。由此,人类活动和土地利用变化对生境质量的影响受到普遍重视。吴健生等(2013)以深圳市为例,采用InVEST模型生境质量评估模块等方法识别生态用地斑块,不仅将研究对象拓展到城市地区,而且生境质量评价的意义得也到进一步延伸;陈妍等(2016)对北京市1990-2010年生境质量的变化进行了对比分析;邓越等(2018)在京津冀地区的研究进一步将生境质量退化的主要原因锁定在城市扩张,此后城市生境质量的变化开始受到更广泛的关注。然而以上研究都是对整个研究区的评价结果进行整体分析,而对研究区内部生境质量的分异规律剖析不够,有待进一步加强。

长株潭城市群作为中国中部新的经济增长极,城市扩张迅速,由此出现了诸多环境问题(Jiang et al, 2016),其中长沙市作为长株潭城市群的核心,城市快速扩张中的环境问题更为突出(Liang et al, 2017)。因此,本文以长沙都市区为例,分别对1995、2005、2015年的生境质量进行评价,并基于圈层梯度划分方法,刻画生境质量的变化及其对城市扩张的时空响应,探讨城市扩张与生境质量变化的空间相关性,为建设用地快速扩张背景下的城乡规划和生态管控提供重要参考。

2 数据与方法

2.1 数据来源与处理

1995、2005、2015年3期土地利用覆被数据来自中国科学院资源环境科学数据中心制作的中国遥感影像解译数据,该数据将全国土地利用覆被划分为6个一级地类和25个二级地类,栅格分辨率为30 m×30 m(刘纪远, 1996)。铁路、高速公路、主要道路(国道、省道)和次要道路(县道)等矢量数据由国家基础地理信息系统(http://nfgis.nsdi.gov.cn)提供,通过ArcGIS 10.2的转换工具转为与土地利用覆被数据匹配的栅格数据,形成InVEST模型的输入参数之一。

2.2 城市的圈层划分

梯度分析方法可将研究对象按照水平或垂直的空间特征进行分解,进而对研究对象内部进行深入剖析(张新时等, 1997),在描述景观格局和生态服务功能演化方面得到较为成熟的应用。一般可分为地形梯度和圈层梯度,其中地形梯度适合于地形起伏较大的丘陵山区(赵艳霞等, 2014),由于城市形态一般呈环状,且地形起伏相对平缓,因而更适合采用圈层梯度(焦利民, 肖丰涛等, 2015)。圈层梯度通常从城市中心出发,以一定距离制作等距同心圆缓冲区,但在多中心城市的分析中往往出现外围圈层数量过多且覆盖城区面积较少的问题(Zhang et al, 2013)。长沙都市区位于湘江与浏阳河汇合处,水体分布广泛,同时长沙县和望城区作为城市副中心发育迅速,因此制作等距同心圆缓冲区的方法并不适用。

在城市扩张研究中,一般通过提取不同时期城市遥感影像中的建设用地识别城市核心区和边缘区,了解城市的基本形态和扩张过程,同时实现对城市圈层的初步划分(Kane et al, 2014; Hu et al, 2015)。然而在城市环线道路发展较快的大中型城市,环线道路对城市土地景观及环境变化有着重要影响,以环线道路表征城市基本形态往往更加直观简便(岳文泽等, 2005; 李磊, 2014)。Irwin等(2007)用道路网对美国马里兰州多中心都市区进行梯度划分,使圈层划分更具有针对性,这对长沙都市区圈层划分具有借鉴意义。《长沙市土地利用总体规划(2006-2020年)》划定的都市区范围内具有清晰完整的环线道路,其中三环线能反映主城区的基本形态,故选择将其作为构建圈层梯度的起始边界。考虑到新城组团间生态廊道的控制宽度一般为0.5~1.0 km,参考焦利民、张欣(2015)对武汉都市区的划分方法,结合研究区具体情况,选择1 km作为缓冲距离,从长沙市三环线分别向内、外建立共25个圈层,最终形成图1所示的圈层结构,实现对研究区的基本覆盖,而三环线位于第13号缓冲区旁。在后续的分析中,使用中心采样(Center)方法对30 m×30 m分辨率的生境质量变化计算结果进行了栅格转点的处理,所有点均被划分到相应的缓冲区,避免了某个栅格的计算结果被同时划分在两个及以上不同缓冲区中。

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图1   长沙都市区范围及城市圈层划分①(①图中数字表示各圈层的缓冲区带号。)

Fig.1   Concentric rings partition of the Changsha metropolitan area

2.3 城市扩张表征

关于城市扩张的表征方式,基于不同的研究重点,采用的指标有所不同(Limin, 2015; 童陆亿等, 2016),结合圈层梯度的分析方法,城市扩张核心度指数(Urbanization Concentricity Index,UCI)和城市扩张强度指数(Urbanization Intensity Index,UII)可从城市扩张的形态和强度2个维度对长沙都市区城市扩张特点进行表征。

UCI表征的是城市扩张的紧凑程度,显示城市的基本形态,计算公式为：

UCI=NcoreNcore+Nfringe(1)

式中：Ncore和Nfringe分别为城市核心区(市中心到建设用地密度正好≥50%的圈层之间的区域)(Schineider et al, 2008)和核心外围区(核心区边界到建设用地密度正好,而<50%的圈层之间的区域)(Angel et al, 2010)的缓冲区数量。UCI值越小,城市形态越发散;UCI值越大,城市形态越紧凑。

UII表征的是城市扩张的强度,是对不同时期各圈层建设用地的年平均扩张速度的标准化处理(Herold et al, 2005),计算公式为：

UIIi,t~t+n=UAi,t+n-UAi,tTAi(2)

式中:UIIi,t~t+n为第i个缓冲区在t~t+n时段内的城市扩张强度指数;UAi,t、UAi,t+n是第i个缓冲区在第t年和第t+n年的建设用地面积;TAi是第i个缓冲区的土地总面积。UII值越大,建设用地扩张强度越大。

2.4 生境质量评价

通常高强度的土地利用会引起威胁源数量和强度的增加,导致其邻近区域发生生境退化。在InVEST模型中,评估生境质量包括生境适宜度和退化度的计算,二者取值范围均为[0,1],值越大表明适宜度越高(Hall et al, 1997)。其中,生境适宜度为评价单元作为生境的适宜程度,生境退化度是威胁源对生境的干扰强度。

InVEST模型默认将林地、草地、湿地定义为生境,是动植物主要的栖息地;将建设用地、耕地和道路定义为威胁源,是人类活动的主要场所。假设威胁源对生境的干扰强度呈线性衰减,则生境类型在位置的退化度为：

Dxj=∑r=1R∑y=1Yrryωr∑r=1RωrirxyβxSjr(3)

irxy=1-dxydrmax(4)

式中：ry、ωr、irxy分别为威胁源R在位置的干扰强度、权重及对生境产生的干扰;βx、Sjr分别为生境的抗干扰能力及其对各种威胁源的相对敏感程度;ry、ωr、irxy、βx、Sjr的取值范围均为[0,1];Yr为威胁源栅格总数;dxy为位置的生境与威胁源的欧氏距离;dr max为威胁源R的最大干扰半径。

生境质量计算公式如下：

Qxj=Hj1-DxjzDxjz+kz(5)

式中：Hj为生境类型j的生境适宜度;Dxj为生境类型j中位置x上的生境退化度;k为半饱和常数,即最大退化度的一半;z为归一化常量,一般取值为2.5。在模型运行前需要对威胁源和生境的相关参数进行设置：将城镇用地、农村居民点、耕地、铁路、高速公路、主要道路、次要道路的威胁半径分别设定为12 km、10 km、8 km、12 km、12 km、10 km、8 km,相应的权重设定为1.0、0.8、0.7、1.0、1.0、1.0、0.8;生境适宜度及其对各威胁源的相对敏感程度结合模型的推荐值和相关文献调整确定(图2)(Nelson et al, 2009; Goldstein et al, 2012)。

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图2   不同生境类型的生境适宜度及其对各威胁源的相对敏感程度②(②城镇用地、农村居民点、裸土地、裸岩石质地的生境适宜度为0,对威胁源无敏感性。)

Fig.2   Suitability of different habitat types and their sensitivity to each threat

2.5 双变量空间自相关分析

学者们对湿地减少(Bolca et al, 2007)、城市土地承载力下降(吴永娇等, 2009)、农田生态系统生物多样性下降(边振兴等, 2014)、植被退化(裴凤松等, 2015)、生物量损失(张童等, 2016)、生境退化(孙泽祥等, 2017)等环境问题对城市扩张的响应机制已进行了一定的梳理,对本文具有重要的参考意义。然而,不同圈层生境质量对建设用地扩张的响应存在局部不平稳性,这种空间差异可通过计算空间自相关指数Moran's I并绘制LISA集聚图而体现(Ord et al, 1995; Anselin et al, 2002)。Moran's I的计算公式为：

I=xki-x̅kσk∑j=1nwijxlj-x̅lσl(6)

式中：wij为空间权重矩阵; xki是空单元i属性k的值; xlj为空单元j属性l的值; x̅k和 x̅l是属性k、l的平均值;σk和σl是属性k、l的方差。I的取值范围为[-1,1],I>0表示正相关,即相似的变量趋于空间集聚;I<0表示负相关,即变量趋于离散。

3 结果分析

3.1 城市扩张空间特征

长沙的主城区最初呈带状,沿湘江呈南北向展布,1995年建设用地面积为170.26 km2,UCI值较小(0.67),比全国大部分大型城市都要松散(焦利民, 张欣, 2015)。到2005年建设用地面积为290.21 km2,UCI提高到0.75,说明建设用地扩张不仅向外围推进,同时在核心区也进行深度挖潜,从而使建设用地的空间结构比1995年更加紧凑。随着核心区建设用地扩张潜力的枯竭、土地价格的逐年攀升(常疆等, 2011),新增建设用地开始向核心区外围扩张,而外围建设用地原有比例较低,对新增建设用地的限制因素较少,空间分布趋于离散,最终导致1995-2015年建设用地面积增加了316.93 km2,达到487.19 km2,UCI则小幅下滑到0.72(表1)。总的来说,长沙都市区1995-2015年UCI略有增加,表明近20年来的核心区和都市区边缘的扩张比较同步,城市形态较1995年更加紧凑,由于道路、供电、供水等基础设施的逐步完善,城市扩张的空间得到拓宽,建成区开始向垂直于湘江的东西方向延展。

表1   1995-2015年长沙都市区城市扩张核心度指数及核心区、核心外围区边界变化

Tab.1   Changes of urbanization concentricity index values and the edge of core area and fringe area in Changsha metropolitan area, 1995-2015

年份建设用地总面积/km2核心区边界带号核心外围区边界带号UCI
1995170.264100.67
2005290.216140.75
2015487.198190.72

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1995年长沙都市区的核心区较小,集中在1-4号缓冲区,虽然建设用地密布,但仍然存在一定扩张潜力。1995-2005年,扩张强度波峰出现在5号缓冲区并向外递减(图3),该区域地处1995年核心区边缘,且可开发利用土地的数量较大,因此城市扩张强度明显高于其他缓冲区;最中心的1号缓冲区是扩张强度最大的区域,其直接原因是芙蓉区的耕地全部转变为建设用地。2005-2015年,核心区附近可转变为建设用地的土地较少,非建设用地以绿地、水体为主,尤其1号缓冲区在2005年建设用地比例已经超过85%,非建设用地主要是烈士公园、蓉园、马王堆汉墓等所占绿地和水体,UII曲线的峰值出现在10号缓冲区并向外递减,甚至超出了2015年的核心区边界(8号缓冲区)。

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图3   1995-2015年长沙都市区城市扩张强度的圈层分异

Fig.3   Urbanization intensity index on different concentric rings of the Changsha metropolitan area, 1995-2015

1995-2015年,长沙都市区的UII曲线出现了2个比较明显的波峰,表明近20年来扩张已经出现了类似卫星城市的副中心,这与望城区建设用地在此期间快速扩张是吻合的。在三环线以内,城市扩张强度偏高的缓冲区从内向外不断推移,由于建设用地扩张潜力的下降,核心区扩张强度明显减小;三环线以外由于建设用地占比较低,扩张强度持续增大,空间上呈现出向外逐层递减的趋势,说明三环线构成了长沙都市区的基本空间格局,因而城乡规划应以三环线附近区域为重点,加强环线附近的交通可达性,减轻核心区的交通拥堵压力(黄晓燕等, 2014),并避免城区盲目向外扩张,保持较高的土地利用集约度(童陆亿等, 2016)。

3.2 生境质量变化

为便于比较和说明长沙都市区生境质量变化趋势,将3期生境质量评价结果划分为5段(图4-5)：[0,0.2)、[0.2,0.4)、[0.4,0.6)、[0.6,0.8)、[0.8,1],并分别定义为：低、较低、中、较高、高5个等级,各等级生境所占百分比如图所示。1995年中等及以上生境占43.49%,生境质量平均值为0.46。2005年,中等及以上生境降低至36.60%,且生境质量平均值从0.46降低到0.39。从图6生境质量变化的空间分布来看,雨花区、岳麓区、长沙县的生境退化最为严重,西北方向湘江滨江地带建设用地增加十分明显,对湿地生境产生了较大威胁。到2015年,生境质量平均值下降到0.31,而中等及以上生境下降到27.22%。望城区、长沙县的退化比较严重;生境质量提高的区域主要集中在湘江沿岸和湖泊周边,说明湿地生态环境的保护逐渐受到重视,周边环境较2005年有明显改善。

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图4   1995-2015年长沙都市区生境质量空间分布

Fig.4   Spatial distribution of habitat quality in the Changsha metropolitan area, 1995-2015

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图5   1995-2015年长沙都市区各等级生境质量面积比例

Fig.5   Areal proportion of each habitat quality level in the Changsha metropolitan area, 1995-2015

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图6   1995-2015年长沙都市区生境质量变化空间分布

Fig.6   Spatial distribution of habitat quality change in the Changsha metropolitan area, 1995-2015

长沙都市区生境质量变化的圈层分异曲线表明(图7),1995-2005年生境退化主要发生在5-10号缓冲区,平均下降0.1以上,三环线以外生境退化程度逐渐减轻;2005-2015年三环线外围的建设用地扩张较快,导致生境质量下降最严重的区域从5-10号缓冲区向外推移至10-15号缓冲区,且下降程度比前10年更严重。综合1995-2015年的城市扩张态势可以看出,新增建设用地主要分布在核心外围区,5-15号缓冲区是过去20年来长沙都市区生境质量退化最严重的区域,未来随着城市的进一步扩张有可能继续向外部推移。

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图7   1995-2015年长沙都市区生境质量变化的圈层分异

Fig.7   Quantitative changes of habitat quality on different concentric rings in the Changsha metropolitan area, 1995-2015

综上所述,1995-2015年是长沙都市区生境质量严重退化的时期。随着建设用地的不断扩张,生境质量高和较高区域面积锐减,中等及以下区域面积增加,三环线附近是生境退化最严重的区域。目前城市扩张的主要区域基本控制在三环线以内,但三环线以外的望城区生境质量亦有大幅退化;岳麓区由于建设用地快速增加,导致岳麓山景区和橘子洲景区的生境质量下滑,而这2个景区是长沙市民和游客重要的休闲、度假和观光的场所,需要控制周边的建设用地扩张以保护景区生境质量。

3.3 城市扩张的生境质量响应

根据InVEST模型原理,建设用地作为威胁源,其扩张导致生境退化属于正常现象,随之配套修建的道路对生境质量也有明显的负面影响,然而这些影响在不同圈层存在差异。利用GeoDa空间分析工具,建立空间权重矩阵,计算1995-2015年期间不同圈层建设用地扩张强度与生境质量变化之间的全局空间自相关指数Moran's I,1995-2005、2005-2015、1995-2015年的结果均通过了显著性检验,I值分别为-0.83、-0.67、-0.74,表明二者间存在强烈的空间负相关关系,即建设用地扩张越剧烈,生境质量的退化越严重。

从双变量局部空间自相关LISA集聚图(图8)可以看出,大量圈层在不同时段表现出高—低负相关或低—高负相关。其中,1995-2005年表现为核心外围区(5-10号缓冲区)的高—低负相关和都市区边缘(22-25号缓冲区)的低—高负相关,其他区域相关关系不显著;核心外围区建设用地扩张强烈,生境质量退化严重;都市区边缘新增建设用地较少,生境质量退化程度也较低。2005年以后核心区(1-6号缓冲区)建设用地扩张潜力枯竭,因此扩张强度很低,生境质量并未出现明显退化,这也是Moran's I出现下降的主要原因;在2号缓冲区甚至出现了高—高正相关,虽然建设用地面积有少量增加,但其内部部分区域生境质量比2005年以前更好,其原因主要是由于核心区发展到一定程度开始注重宜居性的提高,公共绿地出现增长(Rob, 1979; 刘星光等, 2014);尽管都市区边缘建设用地扩张并不强烈,但建设用地持续向外的推进已导致生境遭受到一定威胁,不再表现为低—高负相关。

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图8   1995-2015年长沙都市区城市扩张强度与生境质量变化双变量空间自相关的LISA集聚图

Fig.8   Spatial corresponding patterns of bivariate spatial autocorrelationship between urbanization intensity index and habitat quality change in the Changsha metropolitan area, 1995-2015

总体而言,长沙都市区1995-2015年期间城市扩张强度与生境质量变化呈现出显著的空间负相关性,前10年的快速发展已经确定了长沙都市区核心区的基本形态,低—高负相关出现在都市区边缘22-25号缓冲区,高—低负相关出现在9-12号缓冲区,位于历年核心外围区(5-19号缓冲区)的中心。

3.4 建设用地景观特征对生境质量的影响

建设用地除了面积扩张与生境退化有明显关联外,其景观特征对威胁程度也有一定的影响(Hargis et al, 1999)。为在类型水平上分析长沙都市区各圈层建设用地景观特征及其演变,选择以下2个能体现建设用地空间布局和几何形态2个主要方面的指标：斑块密度(PD,个/km2),反映单位面积上建设用地的斑块数,值越大,建设用地的空间布局越零散;边缘密度(ED,m/hm2),反映建设用地斑块边缘的复杂程度,值越大,建设用地的几何形态越不规则。各景观指数计算由Fragstats 4.2软件完成(Saura et al, 2009),计算公式见相关参考文献(O'Neill et al, 2010),1995-2015年期间长沙都市区各圈层PD、ED的变化情况见图9。

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图9   1995-2015年长沙都市区建设用地景观指数变化的圈层分异

Fig.9   Change in landscape indices of construction land on different concentric rings in the Changsha metropolitan area, 1995-2015

由图9可见,1995-2005年,三环线内零散的建设用地斑块大量合并,空间布局更加集中,几何形态也趋于规则,导致PD明显下降,三环线外变化相对较小;ED在1-10号缓冲区同样呈现减小趋势,但在三环线附近(10-15号缓冲区)由于建设用地的小规模扩张导致ED出现明显增长。2005-2015年出现了核心外围区ED、PD均大幅增长的现象,三环线附近尤为突出,建设用地布局零散和几何形态不规则的程度明显加剧。

1995-2015年1-8号缓冲区PD、ED均呈减小趋势,而9-16号缓冲区PD、ED则大幅增加。虽然二者在1995-2015年的城市扩张强度相近,但三环线附近的9-16号缓冲区生境退化程度明显更大,说明在威胁源增加数量相近的情况下,其空间布局的零散化与几何形态的不规则化会进一步加剧生境退化的程度。

4 结论与讨论

4.1 结论

在运用InVEST模型对长沙都市区1995-2015年生境质量时空演化基本特征进行分析的基础上,以三环线为基础构建缓冲区,从内向外逐层剖析探讨了长沙都市区近20年城市扩张格局及其对生境质量的影响。主要结论如下：

(1) 三环线以内建设用地快速扩张,从三环线起向外建设用地扩张逐渐减缓。长沙都市区建设用地最初主要呈带状沿湘江展布,分布比较松散;近20年来逐渐向更紧凑的方向演进,且主要向垂直于湘江的东西方向扩张。随着核心区建设用地扩张潜力的下降,核心区边界逐渐向外扩展,在1995、2005、2015年分别到达4号、6号、8号缓冲区,核心外围区边界也随之外移,分别到达10号、14号、19号缓冲区。9-12号缓冲区是城市扩张最迅速的区域,三环线以外区域的扩张强度明显降低。

(2) 生境严重退化,且退化最明显的区域始终位于各时期的核心外围区。1995-2015年期间生境质量0.4以上的区域面积从43.49%下降到27.22%,平均值从0.46下降到0.31。整体来看,5-15号缓冲区生境退化最为严重,其中1995-2005年主要发生在5-10号缓冲区,而2005-2015年随着三环线附近的建设用地的剧烈扩张,生境退化最严重的区域外移至10-15号缓冲区,且退化愈发严重。

(3) 生境质量对城市扩张的响应明显,二者间空间负相关性强烈,响应最强烈的区域始终位于核心外围区。其中1995-2005年核心外围区(5-10号缓冲区)建设用地扩张强烈,生境质量退化严重,都市区边缘(22-25号缓冲区)新增建设用地较少,生境质量退化程度相应较低。2005-2015年由于公共绿地增加,2-4号缓冲区生境在建设用地持续扩张的情况下并没有出现明显退化;而建设用地扩张且生境退化严重的区域外移到三环线附近的11-16号缓冲区,仍位于核心外围区(9-19号缓冲区)内。

(4) 在建设用地增加数量相近的情况下,其空间布局的零散化与几何形态的不规则化会进一步加剧生境退化程度。1995-2015年1-8号缓冲区PD、ED均减小,而9-16号缓冲区PD、ED均增加,其中2005-2015年的变化幅度明显大于1995-2005年,在1995-2015年的城市扩张强度相近的情况下,三环线附近的9-16号缓冲区生境退化程度明显更大。

4.2 讨论

(1) 在长沙都市区城乡规划和生态管控中,三环线附近由于其建设用地快速、零散、不规则的扩张特征,应成为重点关注的区域。一方面,要对存量建设用地深入挖潜,合理提高容积率,避免城区向核心外围区以外盲目扩张,使得建设用地空间布局更加紧凑,几何形态更加规整,从而减轻城市扩张对生境的破坏;另一方面,要加强公共绿地和湿地建设,在控制和改善生境质量的同时增加居民休闲和游憩场所,从而进一步优化人居环境。

(2) 本文生境质量基于土地利用覆被的面状威胁源和铁路公路建设的线状威胁源进行计算,对污染物排放等非恒态点状威胁源的影响缺乏研究,未来需加强对点状威胁源数据的收集,进一步补充并优化模型参数,以期得出更加精确的分析结果,从而更好地为城乡规划和生态管控服务。

The authors have declared that no competing interests exist.

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基于InVEST 模型的土地利用变化对生境的影响: 以陕西省黄河湿地自然保护区为例

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https://doi.org/10.13866/j.azr.2015.05.29      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

以陕西省黄河湿地自然保护区为例,采用In VEST评估软件中的生物多样性模型,对保护区生境质量进行评估,并根据生境质量指数将生境划分为低、较低、中、较高和高5个等级,进而研究土地利用变化对保护区生物多样性维持的影响。结果表明:2000—2010年林地、草地和建设用地的面积分别增加了390 hm2、3 380 hm2和1 390hm2,而耕地、湿地和裸地的面积分别减少了4 070 hm2、500 hm2和740 hm2。中等级及以上生境所占比例由2000年的86.19%降低到2010年的14.57%,较低和低等级的生境所占比例由2000年的13.81%增加到2010年的85.43%。建设用地面积的增加和湿地的波动减少是导致生境质量退化的主要原因。2000—2010年是生境质量严重退化的时段,保护区的生物多样性维持功能有所下降。

[Bao Y B, Liu K, Li T, et al.2015.

Effects of land use change on habitat based on InVEST model: Taking Yellow River Wetland Nature Reserve in Shaanxi Province as an example

[J]. Arid Zone Research, 32(3): 622-629.]

https://doi.org/10.13866/j.azr.2015.05.29      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

以陕西省黄河湿地自然保护区为例,采用In VEST评估软件中的生物多样性模型,对保护区生境质量进行评估,并根据生境质量指数将生境划分为低、较低、中、较高和高5个等级,进而研究土地利用变化对保护区生物多样性维持的影响。结果表明:2000—2010年林地、草地和建设用地的面积分别增加了390 hm2、3 380 hm2和1 390hm2,而耕地、湿地和裸地的面积分别减少了4 070 hm2、500 hm2和740 hm2。中等级及以上生境所占比例由2000年的86.19%降低到2010年的14.57%,较低和低等级的生境所占比例由2000年的13.81%增加到2010年的85.43%。建设用地面积的增加和湿地的波动减少是导致生境质量退化的主要原因。2000—2010年是生境质量严重退化的时段,保护区的生物多样性维持功能有所下降。
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https://doi.org/10.11821/xb201212004      URL      [本文引用: 1]      摘要

A large number of nature reserves have been established in China aiming to prevent ecosystem degradation, protect natural habitats and conserve the biodiversity within the habitats. By the end of 2010, a total of 2588 nature reserves has been established in China and their total area was 149.44 million hectares, covering over 15% of China's total land area. As the primary driver of biodiversity change, land-cover change has direct effect on ecosystem structures and functions. Thus, a quantitative analysis of changes in the land-cover of nature reserves is a critical step for evaluating the effectiveness and improving the management policies of nature reserves. In terms of the ecosystem characteristics and its major protected objects, 180 National Nature Reserves (NNRs) are chosen and classified into 7 types in this paper. A Land-cover Transform Direction Index (LTDI) is developed on the basis of the contribution of each land-cover type to maintaining the ecosystem stability. In Northeast China, North China, East China, South China, Central-southern China, Northwest and Southwest China, LTDI is used to calculate the transition trend of land-cover in the core zone, buffer zone and experimental zone of each NNRs type during the period from the late 1980s to 2005. The results show that the mean transition rate of all selected NNRs types has become lower during the two decades. The land-cover transform rate of Southwest China was the largest, while that of East China was the smallest among the six regions. The mean positive and negative transform rates of land-cover in all core zones decreased by 0.69% and 0.16% respectively. The landscape pattern of land-cover in the core zones was more stable than that in the buffer zones and the experimental zones. The land-cover transformed rate of NNRs was less than that of Non-NNRs in general. Furthermore, the ecological diversity and patch connectivity of land-cover in the whole selected area increased generally during the period 1995-2005. In summary, the land-cover of NNRs in China has a beneficial change trend after the NNRs were established, especially during the period from 1995 to 2005.

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A large number of nature reserves have been established in China aiming to prevent ecosystem degradation, protect natural habitats and conserve the biodiversity within the habitats. By the end of 2010, a total of 2588 nature reserves has been established in China and their total area was 149.44 million hectares, covering over 15% of China's total land area. As the primary driver of biodiversity change, land-cover change has direct effect on ecosystem structures and functions. Thus, a quantitative analysis of changes in the land-cover of nature reserves is a critical step for evaluating the effectiveness and improving the management policies of nature reserves. In terms of the ecosystem characteristics and its major protected objects, 180 National Nature Reserves (NNRs) are chosen and classified into 7 types in this paper. A Land-cover Transform Direction Index (LTDI) is developed on the basis of the contribution of each land-cover type to maintaining the ecosystem stability. In Northeast China, North China, East China, South China, Central-southern China, Northwest and Southwest China, LTDI is used to calculate the transition trend of land-cover in the core zone, buffer zone and experimental zone of each NNRs type during the period from the late 1980s to 2005. The results show that the mean transition rate of all selected NNRs types has become lower during the two decades. The land-cover transform rate of Southwest China was the largest, while that of East China was the smallest among the six regions. The mean positive and negative transform rates of land-cover in all core zones decreased by 0.69% and 0.16% respectively. The landscape pattern of land-cover in the core zones was more stable than that in the buffer zones and the experimental zones. The land-cover transformed rate of NNRs was less than that of Non-NNRs in general. Furthermore, the ecological diversity and patch connectivity of land-cover in the whole selected area increased generally during the period 1995-2005. In summary, the land-cover of NNRs in China has a beneficial change trend after the NNRs were established, especially during the period from 1995 to 2005.
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https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2014.08.008      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

应用GIS 方法，选取2000、2003、2009 和2012 年4 个时间节点，运用复杂网络理论构建了广州市公共交通网络模型，通过对比分析地铁站点与线路加入到公共交通网络中所产生的变化，定量分析地铁网络建设对公共交通可达性的影响，分析地铁发展不同时期内，城市公共交通可达性空间格局的演化，全面探讨地铁建设对城市公共交通可达性的影响，以期为一体化的多模式城市公共交通体系发展决策提供理论支持。结果显示：①广州市地铁网络顺利完成由树状向回路网络的转变，地铁可达性重心与广州市空间扩展方向呼应，呈现出向南、向东迁移特征；②地铁在很大程度上提高了广州城市公交网络可达性，且其改善作用随地铁线路网的增加和回路网络的发育而日益显著；③地铁网络对城市公交可达性格局的影响，打破了常规公交网络圈层式公交可达性格局，逐渐呈现出圈层式加沿地铁线路分布的廊道式格局；④地铁对公交各站点网络可达时间的影响，常规公交站点可达时间变化程度呈现出由地铁线路向外递减的空间分布趋势，当地铁网络发育形成回路网络时，大大地提升公交网络的运营效率，缩短各个站点之间的出行时间。

[Huang X Y, Zhang S, Cao X S.2014.

Spatial-temporal evolution of Guangzhou subway accessibility and its effects on the accessibility of public transportation services

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应用GIS 方法，选取2000、2003、2009 和2012 年4 个时间节点，运用复杂网络理论构建了广州市公共交通网络模型，通过对比分析地铁站点与线路加入到公共交通网络中所产生的变化，定量分析地铁网络建设对公共交通可达性的影响，分析地铁发展不同时期内，城市公共交通可达性空间格局的演化，全面探讨地铁建设对城市公共交通可达性的影响，以期为一体化的多模式城市公共交通体系发展决策提供理论支持。结果显示：①广州市地铁网络顺利完成由树状向回路网络的转变，地铁可达性重心与广州市空间扩展方向呼应，呈现出向南、向东迁移特征；②地铁在很大程度上提高了广州城市公交网络可达性，且其改善作用随地铁线路网的增加和回路网络的发育而日益显著；③地铁网络对城市公交可达性格局的影响，打破了常规公交网络圈层式公交可达性格局，逐渐呈现出圈层式加沿地铁线路分布的廊道式格局；④地铁对公交各站点网络可达时间的影响，常规公交站点可达时间变化程度呈现出由地铁线路向外递减的空间分布趋势，当地铁网络发育形成回路网络时，大大地提升公交网络的运营效率，缩短各个站点之间的出行时间。
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武汉都市区绿地破碎化格局对城市扩张的时空响应

[J]. 资源科学, 37(8): 1650-1660.

URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

基于武汉都市区1989年、2001年和2013年三期Landsat影像,选取景观格局指标反映绿地破碎化程度;利用梯度分析刻画绿地破碎度的空间格局及其对城市扩张的时空响应。景观格局指标总体特征表明：在城市扩张压力下,都市区绿地面积比例由82%减少为62%,绿地景观破碎度明显上升。梯度分析表明：1989-2013年,各缓冲带上建设用地比例逐年上升,而绿地面积比呈下降趋势;主城区建设用地破碎度下降,高破碎区向三环线外转移;耕地破碎度在各缓冲带上逐年上升,且随着与城市中心距离的增加,耕地破碎度降低;而林地破碎度略微下降,城市扩张对主城区外土地利用景观影响加剧。关联分析表明：城市扩张强度向主城区外推移加速,耕地破碎度变化强的区域向三环线外转移,而林地破碎度变化强度呈显著的时空分异特征;城市扩张在数量、格局及强度方面与绿地破碎化格局显著关联。研究结果可为研究区的城市规划和生态环境保护提供决策依据。

[Jiao L M, Xiao F T, Xu G, et al.2015.

Spatial-temporal response of green land fragmentation patterns to urban expansion in Wuhan metropolitan area

[J]. Resources Science, 37(8): 1650-1660.]

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基于武汉都市区1989年、2001年和2013年三期Landsat影像,选取景观格局指标反映绿地破碎化程度;利用梯度分析刻画绿地破碎度的空间格局及其对城市扩张的时空响应。景观格局指标总体特征表明：在城市扩张压力下,都市区绿地面积比例由82%减少为62%,绿地景观破碎度明显上升。梯度分析表明：1989-2013年,各缓冲带上建设用地比例逐年上升,而绿地面积比呈下降趋势;主城区建设用地破碎度下降,高破碎区向三环线外转移;耕地破碎度在各缓冲带上逐年上升,且随着与城市中心距离的增加,耕地破碎度降低;而林地破碎度略微下降,城市扩张对主城区外土地利用景观影响加剧。关联分析表明：城市扩张强度向主城区外推移加速,耕地破碎度变化强的区域向三环线外转移,而林地破碎度变化强度呈显著的时空分异特征;城市扩张在数量、格局及强度方面与绿地破碎化格局显著关联。研究结果可为研究区的城市规划和生态环境保护提供决策依据。
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基于圈层建设用地密度分析的中国主要城市扩张的时空特征

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https://doi.org/10.11870/cjlyzyyhj201510014      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

基于圈层建设用地密度分析,提出了城市扩张核心度指数;通过计算城市扩张核心度指数和城市扩张强度指数,分析了1990~2010年中国27个主要城市距城市中心不同距离区域的城市扩张的时空模式。研究发现:(1)1990~2010年,大部分城市核心度指数不断降低,城市空间结构变化与国家区域政策密不可分,呈现明显的区域特征。1990~2000年东部沿海地区城市核心度值减少幅度较大,2000~2010年则是东北部和中西部城市降低明显。总体上看,西部和东北部城市的核心度指数要高于东部和中部的城市,结构更加紧凑。(2)城市扩张最活跃的地方总是出现在核心区边界附近,并不断向外推移。(3)城市的形态与城市的发展阶段密切相关。1990~2000年,一线城市扩张的强度和范围远大于其他城市;2000~2010年,二三线城市的扩张强度和范围明显增加。经济比较发达的城市,建设用地的扩张逐渐由单中心扩展向多中心协同发展转变,而经济相对落后西部城市和东北部城市,城市结构比较紧凑,保持着单中心的城市形态。

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Characterizing urban expansion of main metropolises in China based on built-up densities in concentric rings

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https://doi.org/10.11870/cjlyzyyhj201510014      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

基于圈层建设用地密度分析,提出了城市扩张核心度指数;通过计算城市扩张核心度指数和城市扩张强度指数,分析了1990~2010年中国27个主要城市距城市中心不同距离区域的城市扩张的时空模式。研究发现:(1)1990~2010年,大部分城市核心度指数不断降低,城市空间结构变化与国家区域政策密不可分,呈现明显的区域特征。1990~2000年东部沿海地区城市核心度值减少幅度较大,2000~2010年则是东北部和中西部城市降低明显。总体上看,西部和东北部城市的核心度指数要高于东部和中部的城市,结构更加紧凑。(2)城市扩张最活跃的地方总是出现在核心区边界附近,并不断向外推移。(3)城市的形态与城市的发展阶段密切相关。1990~2000年,一线城市扩张的强度和范围远大于其他城市;2000~2010年,二三线城市的扩张强度和范围明显增加。经济比较发达的城市,建设用地的扩张逐渐由单中心扩展向多中心协同发展转变,而经济相对落后西部城市和东北部城市,城市结构比较紧凑,保持着单中心的城市形态。
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URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

近年来，城市宜居性建设已成为世界各国城市规划建设共同关注的热点。本文构建了城市宜居性评价指标体系，运用层次分析法和德尔菲法相结合的方法对中国4个直辖市、26个省会城市与4个宜居性较突出的城市在2006-2011年时间段内的城市宜居性建设进行评价研究，并进行各地区主要城市宜居性分析。结果表明：深圳市、北京市、上海市的综合指数与其他城市差距较大，对地区城市整体宜居性示范带动性强；中国主要城市宜居性综合指标质量地域差异显著，呈现出与经济发展水平相似的从东部到中、西部依次递减的地带性空间分布特征以及南高北低的分布状况；各宜居要素的地域分异与综合指数分异并不相似，呈现出不同的地域分异特点；各地区主要城市宜居性在不同的宜居要素方面各具特色。

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城市扩张驱动下植被净第一性生产力动态模拟研究: 以广东省为例

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https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2015.00469      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

<p>城市间相互作用对城市扩张时空演变及其植被碳循环效应具有重要影响。本文将城市相互作用因子引入到元胞自动机(CA)的城市扩张模拟中,使用极限学习机(ELM)来自动获取CA的转换规则,并提出了ELM-CA模型;结合Biome-BGC模型,以广东省为例,对未来城市扩张及其植被净第一性生产力(NPP)效应进行耦合研究。结果表明:ELM-CA模型无需人工确定各变量权重大小,在不同类型变量的参数获取方面具有优势。通过嵌入城市间相互作用,ELM-CA模型能较好地模拟广东省城市用地扩张过程和格局。另外,广东省城市用地扩张对植被NPP具有重要影响,主要表现为城市用地的增加显著地降低植被NPP。按2000-2005年间城市扩张趋势,到2020年,由城市用地扩张导致的植被NPP降低约占广东省植被NPP的1.79%。引导城市合理扩张,对于维持生态系统碳平衡、促进社会经济的可持续发展具有重要意义。</p>

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Dynamic simulation of urban expansion and their effects on net primary productivity: A scenario analysis of Guangdong Province in China

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<p>城市间相互作用对城市扩张时空演变及其植被碳循环效应具有重要影响。本文将城市相互作用因子引入到元胞自动机(CA)的城市扩张模拟中,使用极限学习机(ELM)来自动获取CA的转换规则,并提出了ELM-CA模型;结合Biome-BGC模型,以广东省为例,对未来城市扩张及其植被净第一性生产力(NPP)效应进行耦合研究。结果表明:ELM-CA模型无需人工确定各变量权重大小,在不同类型变量的参数获取方面具有优势。通过嵌入城市间相互作用,ELM-CA模型能较好地模拟广东省城市用地扩张过程和格局。另外,广东省城市用地扩张对植被NPP具有重要影响,主要表现为城市用地的增加显著地降低植被NPP。按2000-2005年间城市扩张趋势,到2020年,由城市用地扩张导致的植被NPP降低约占广东省植被NPP的1.79%。引导城市合理扩张,对于维持生态系统碳平衡、促进社会经济的可持续发展具有重要意义。</p>
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[Qu S J, Hu S G, Tong L Y, et al.2017.

Spatiotemporal patterns of urban land use transition in the middle Yangtze River Economic Belt

[J]. Resources Science, 39(2): 240-251].

[本文引用: 1]     

[18] 孙泽祥, 刘志峰, 何春阳, 等. 2017.

中国北方干燥地城市扩展过程对生态系统服务的影响: 以呼和浩特—包头—鄂尔多斯城市群地区为例

[J]. 自然资源学报, 32(10): 1691-1704.

[本文引用: 2]     

[Sun Z X, Liu Z F, He C Y, et al.2017.

Impacts of urban expansion on ecosystem services in the drylands of northern China: A case study in the Hohhot-Baotou-Ordos urban agglomeration region

[J]. Journal of Natural Resources, 32(10): 1691-1704.]

[本文引用: 2]     

[19] 童陆亿, 胡守庚. 2016.

中国主要城市建设用地扩张特征

[J]. 资源科学, 38(1): 50-61.

https://doi.org/10.18402/resci.2016.01.06      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

多维度城市扩张度量,是深刻揭示城市扩张规律及驱动力,实现高效城市扩张控制,推进中国新型城镇化及生态文明建设的重要基础。本文利用城市扩张自由度、蔓延度、感观优劣度指数对中国216个主要城市2000-2012年期间的扩张特征进行了综合度量。结果表明：①中国城市扩张总体趋于紧凑,但低约束扩张模式所催生的&#x0201c;低质量&#x0201d;城市发展态势严峻;②不同维度城市扩张特征不尽相同,东、中部地区是中国近年城市扩张的集中地,扩张自由度及蔓延度较高、区域差异明显,扩张模式不尽合理;广东、河北、山东、河南、安徽等省份&#x0201c;低质量&#x0201d;扩张现象较为严重,西部省份及少数民族自治区扩张模式整体较优;城市圈地区扩张紧凑度较高,但统筹协调程度较低,区域扩张差异明显,局部地区扩张质量较低;③内陆及城市圈地区将成为中国城市扩张的重要发生地;④广州、石家庄、济南、合肥、湘潭城市扩张感观优劣度相对较低。努力构建并完善&#x0201c;国家-地区-城市&#x0201d;多级城市扩张监管体系,是统筹协调区域城市建设用地开发利用,积极推进高质量城镇化,实现城市可持续发展的首要任务。

[Tong L Y, Hu S G.2016.

Characterizations of urban sprawl in major Chinese cities

[J]. Resources Science, 38(1): 50-61.]

https://doi.org/10.18402/resci.2016.01.06      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

多维度城市扩张度量,是深刻揭示城市扩张规律及驱动力,实现高效城市扩张控制,推进中国新型城镇化及生态文明建设的重要基础。本文利用城市扩张自由度、蔓延度、感观优劣度指数对中国216个主要城市2000-2012年期间的扩张特征进行了综合度量。结果表明：①中国城市扩张总体趋于紧凑,但低约束扩张模式所催生的&#x0201c;低质量&#x0201d;城市发展态势严峻;②不同维度城市扩张特征不尽相同,东、中部地区是中国近年城市扩张的集中地,扩张自由度及蔓延度较高、区域差异明显,扩张模式不尽合理;广东、河北、山东、河南、安徽等省份&#x0201c;低质量&#x0201d;扩张现象较为严重,西部省份及少数民族自治区扩张模式整体较优;城市圈地区扩张紧凑度较高,但统筹协调程度较低,区域扩张差异明显,局部地区扩张质量较低;③内陆及城市圈地区将成为中国城市扩张的重要发生地;④广州、石家庄、济南、合肥、湘潭城市扩张感观优劣度相对较低。努力构建并完善&#x0201c;国家-地区-城市&#x0201d;多级城市扩张监管体系,是统筹协调区域城市建设用地开发利用,积极推进高质量城镇化,实现城市可持续发展的首要任务。
[20] 童笑笑, 陈春娣, 吴胜军, 等. 2018.

三峡库区澎溪河消落带植物群落分布格局及生境影响

[J]. 生态学报, 38(2): 571-580.

[本文引用: 1]     

[Tong X X, Chen C D, Wu S J, et al.2018.

Spatial distribution pattern of plant community and habitat impact analysis of the drawdown zone of Pengxi River in the Three Gorges Reservoir

[J]. Acta Ecologica Sinica, 38(2): 571-580.]

[本文引用: 1]     

[21] 王学志, 徐卫华, 欧阳志云, 等. 2008.

生态位因子分析在大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)生境评价中的应用

[J]. 生态学报, 28(2): 821-828.

Magsci      [本文引用: 1]      摘要

生态位因子分析是研究物种地理分布的一种多变量分析方法，其最大优点是模型计算只需物种“出现点”的数据，而不需要“非出现点”数据，在生境评价与生境预测中得到广泛应用。将该方法应用于大熊猫生境适宜性评价中，利用大熊猫活动痕迹点和遥感数据分析了平武县大熊猫生境分布现状，综合评价了该县自然保护区的分布状况和存在的保护空缺。研究结果表明，大熊猫偏好在中高海拔（&gt;2128&nbsp;m）的针叶林和针阔混交林中活动，而避免在落叶阔叶林和灌丛林中活动，避免在有人为干扰的地区活动，农田是对大熊猫活动影响强度最大的人为干扰因子。平武县大熊猫生境主要分布在该县西部和北部地区，总面积为234033&nbsp;hm2，其中适宜生境为106345&nbsp;hm2，次适宜生境为127688&nbsp;hm2。目前该县已建的3个大熊猫自然保护区使47.2%的大熊猫生境得到保护（包括49.2%的适宜生境和45.6%的次适宜生境），尽管如此，保护区之间连接性差，存在严重的保护空缺。该县北部的白马乡、木座乡是大熊猫的主要分布区，却没有得到保护区的有效保护，建议在该地区新建自然保护区。

[Wang X Z, Xu W H, Ouyang Z Y, et al.2008.

The application of ecological-niche factor analysis in giant pandas (Ailuropoda melanoleuca) habitat assessment

[J]. Acta Ecologica Sinica, 28(2): 821-828.]

Magsci      [本文引用: 1]      摘要

生态位因子分析是研究物种地理分布的一种多变量分析方法，其最大优点是模型计算只需物种“出现点”的数据，而不需要“非出现点”数据，在生境评价与生境预测中得到广泛应用。将该方法应用于大熊猫生境适宜性评价中，利用大熊猫活动痕迹点和遥感数据分析了平武县大熊猫生境分布现状，综合评价了该县自然保护区的分布状况和存在的保护空缺。研究结果表明，大熊猫偏好在中高海拔（&gt;2128&nbsp;m）的针叶林和针阔混交林中活动，而避免在落叶阔叶林和灌丛林中活动，避免在有人为干扰的地区活动，农田是对大熊猫活动影响强度最大的人为干扰因子。平武县大熊猫生境主要分布在该县西部和北部地区，总面积为234033&nbsp;hm2，其中适宜生境为106345&nbsp;hm2，次适宜生境为127688&nbsp;hm2。目前该县已建的3个大熊猫自然保护区使47.2%的大熊猫生境得到保护（包括49.2%的适宜生境和45.6%的次适宜生境），尽管如此，保护区之间连接性差，存在严重的保护空缺。该县北部的白马乡、木座乡是大熊猫的主要分布区，却没有得到保护区的有效保护，建议在该地区新建自然保护区。
[22] 王玉婷, 丁圣彦, 梁国付. 2014.

农田背景下景观结构对半自然生境生物多样性的多尺度影响

[J]. 地理科学进展, 33(12): 1704-1716.

https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2014.12.014      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

以黄河下游典型农区封丘县为研究区,调查比较了农业景观中半自然生境(包括人工林、树篱和沟渠)与农田生境中植物和地表节肢动物的物种多样性,并应用广义线性模型(GLM)从不同的空间尺度分析半自然生境和农田中的物种多样性与景观变量之间的关系。结果表明:①林地植物多样性最高,且以人工林和沟渠中的植物物种相似度最高;各半自然生境中地表节肢动物的多度和物种丰富度明显高于农田,且以人工林和树篱间地表节肢动物的相似度最高。②在250 m景观范围内的景观变量能更好地解释植物多样性和地表节肢动物多样性,而树篱和沟渠在400 m景观范围上地表节肢动物的尺度效应最显著。③在250 m尺度上植物多样性与景观变量的拟合方面,在人工林和树篱生境中,散布与并列指数(IJI)和植物丰富度呈显著负相关;人工林中IJI 和周长面积比(PARA_MD)对植物香农多样性指数呈负相关;在树篱中,边缘密度(ED)、聚集度指数(AI)与植物香农多样性指数负相关显著,欧几里得最近距离(ENN_MN)与均匀度指数正相关;在沟渠中,ED、AI与植物丰富度显著负相关。④地表节肢动物与景观变量的拟合显示,在250 m景观范围上,人工林生境主要体现在多度与香农多样性指数(SHDI)和土地利用丰富度的负相关,而农田中则是多度与SHDI 呈显著负相关,与ED、PARA_MD、AI 和土地利用丰富度(LUR)呈显著正相关;在400 m景观范围上,树篱中,IJI 与地表节肢动物的多度和丰富度呈显著正相关;沟渠生境中,只有多度与IJI 和土地利用丰富度显著负相关,与SHDI显著正相关。

[Wang Y T, Ding S Y, Liang G F.2014.

Multi-scale effects analysis for landscape structure and biodiversity of semi-natural habitats and cropland in a typical agricultural landscape

[J]. Progress in Geography, 33(12):1704-1716.]

https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2014.12.014      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

以黄河下游典型农区封丘县为研究区,调查比较了农业景观中半自然生境(包括人工林、树篱和沟渠)与农田生境中植物和地表节肢动物的物种多样性,并应用广义线性模型(GLM)从不同的空间尺度分析半自然生境和农田中的物种多样性与景观变量之间的关系。结果表明:①林地植物多样性最高,且以人工林和沟渠中的植物物种相似度最高;各半自然生境中地表节肢动物的多度和物种丰富度明显高于农田,且以人工林和树篱间地表节肢动物的相似度最高。②在250 m景观范围内的景观变量能更好地解释植物多样性和地表节肢动物多样性,而树篱和沟渠在400 m景观范围上地表节肢动物的尺度效应最显著。③在250 m尺度上植物多样性与景观变量的拟合方面,在人工林和树篱生境中,散布与并列指数(IJI)和植物丰富度呈显著负相关;人工林中IJI 和周长面积比(PARA_MD)对植物香农多样性指数呈负相关;在树篱中,边缘密度(ED)、聚集度指数(AI)与植物香农多样性指数负相关显著,欧几里得最近距离(ENN_MN)与均匀度指数正相关;在沟渠中,ED、AI与植物丰富度显著负相关。④地表节肢动物与景观变量的拟合显示,在250 m景观范围上,人工林生境主要体现在多度与香农多样性指数(SHDI)和土地利用丰富度的负相关,而农田中则是多度与SHDI 呈显著负相关,与ED、PARA_MD、AI 和土地利用丰富度(LUR)呈显著正相关;在400 m景观范围上,树篱中,IJI 与地表节肢动物的多度和丰富度呈显著正相关;沟渠生境中,只有多度与IJI 和土地利用丰富度显著负相关,与SHDI显著正相关。
[23] 吴健生, 张理卿, 彭建, 等. 2013.

深圳市景观生态安全格局源地综合识别

[J]. 生态学报, 33(13): 4125-4133.

https://doi.org/10.5846/stxb201208081123      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

城市生态安全格局是景观生态学研究的热点和重点之一,识别源地是构建生态安全格局的首要环节。在总结已有研究中重要斑块识别方法的基础上,提出了结合景观连通性分析、生物多样性服务评估和生境质量评估来提取重要斑块的方法。以深圳市为研究区,采用基于图论的景观连通性指数、生物多样性服务当量、InVEST模型生境质量评估模块和GIS技术相结合的方法识别生态用地重要斑块。结果表明:深圳市生态斑块依照连通性、生物多样性和生境质量的综合评估分为五级,其中最重要斑块主要分布在龙岗区、盐田区和罗湖区;现行基本生态控制线政策可以保护大部分重要斑块。

[Wu J S, Zhang L Q, Peng J, et al.2013.

The integrated recognition of the source area of the urban ecological security pattern in Shenzhen

[J]. Acta Ecologica Sinica, 33(13): 4125-4133.]

https://doi.org/10.5846/stxb201208081123      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

城市生态安全格局是景观生态学研究的热点和重点之一,识别源地是构建生态安全格局的首要环节。在总结已有研究中重要斑块识别方法的基础上,提出了结合景观连通性分析、生物多样性服务评估和生境质量评估来提取重要斑块的方法。以深圳市为研究区,采用基于图论的景观连通性指数、生物多样性服务当量、InVEST模型生境质量评估模块和GIS技术相结合的方法识别生态用地重要斑块。结果表明:深圳市生态斑块依照连通性、生物多样性和生境质量的综合评估分为五级,其中最重要斑块主要分布在龙岗区、盐田区和罗湖区;现行基本生态控制线政策可以保护大部分重要斑块。
[24] 吴永娇, 马海州, 董锁成, 等. 2009.

城市化进程中生态环境响应模型研究: 以西安为例

[J]. 地理科学, 29(1): 64-70.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0690.2009.01.010      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

在建立城市生态环境评价模型,模拟预测城市化过程中引起的土地效益、社会经济发展与生态环境动态变化过程基础上。运用遥感影像解译技术,对城市扩张引起的城市土地利用和土地效益动态变化进行定量分析。采用GIS工具分析城市环境空间分布方式;根据社会福利最大化和绿色GDP(即,GGDP)等理论模拟城市生态环境在不同社会经济情景之下的城市化响应。模型是以西安1996到2006年城市扩张作为案例研究分析,结果表明:在现有的条件下,理论上西安城市扩张最优是在2021;在社会经济不断发展的条件下,城市扩张引起的边际生态环境成本小于平均土地效益时才会增加土地效益;技术进步与创新可降低生态环境成本,使城市化水平提高。

[Wu Y J, Ma H Z, Dong S C, et al.2009.

Modelling the interaction of urbanization and eco-environment

[J]. Scientia Geographica Sinica, 29(1): 64-70.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0690.2009.01.010      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

在建立城市生态环境评价模型,模拟预测城市化过程中引起的土地效益、社会经济发展与生态环境动态变化过程基础上。运用遥感影像解译技术,对城市扩张引起的城市土地利用和土地效益动态变化进行定量分析。采用GIS工具分析城市环境空间分布方式;根据社会福利最大化和绿色GDP(即,GGDP)等理论模拟城市生态环境在不同社会经济情景之下的城市化响应。模型是以西安1996到2006年城市扩张作为案例研究分析,结果表明:在现有的条件下,理论上西安城市扩张最优是在2021;在社会经济不断发展的条件下,城市扩张引起的边际生态环境成本小于平均土地效益时才会增加土地效益;技术进步与创新可降低生态环境成本,使城市化水平提高。
[25] 岳文泽, 徐建华, 谈文琦, 等. 2005.

城市景观多样性的空间尺度分析: 以上海市外环线以内区域为例

[J]. 生态学报, 25(1): 122-128.

Magsci      [本文引用: 1]      摘要

景观生态学研究的就是某一空间尺度范围内的景观格局与生态过程。因为景观格局与生态过程中存在的尺度多样性 ,导致尺度成为理解景观格局和生态过程相互作用的关键 ,其已经成为景观生态学的一个重要概念 ,但是由于理论和方法的限制 ,对景观生态学的尺度研究还不够 ,特别是景观格局综合性指标在不同幅度上的变化特征和效应。在 GIS与 RS技术支持下 ,采用基准分辨率为 5 m的 SPOT遥感图像作为数据源 ,对不同幅度下的城市景观多样性的空间分布格局进行了分析 ,并进一步利用半变异函数对其空间异质性进行定量描述。结论揭示 :随着空间尺度的增加 ,景观多样性程度也不断增加 ,另外多样性的空间分布格局也具有显著变化 ,由于受城市发展历史和目前城市扩展方向的影响 ,多样性在总体上是不平衡的 ,尺度越大 ,不平衡越明显 ;不同尺度下景观多样性空间格局的变化 ,与城市景观的特点和城市景观的功能息息相关 ,不过其受经济效益和社会文化效益的影响更大 ;随着尺度增加由于掩盖了更小尺度上的变异 ,导致块金效应增强 ,空间自相关部分对系统总的变异则明显下降 ;景观多样性具有尺度依赖性 ,可以说景观多样性也是尺度的函数 ,在不同的尺度上 ,结果差异显著，所以在景观生态学的研究中绝对不能忽略尺度对格局的影响。

[Yue W Z, Xu J H, Tan W Q, et al.2005.

Spatial scale analysis of the diversities of urban landscape: A case study within the external circle highway of Shanghai City

[J]. Acta Ecologica Sinica, 25(1): 122-128.]

Magsci      [本文引用: 1]      摘要

景观生态学研究的就是某一空间尺度范围内的景观格局与生态过程。因为景观格局与生态过程中存在的尺度多样性 ,导致尺度成为理解景观格局和生态过程相互作用的关键 ,其已经成为景观生态学的一个重要概念 ,但是由于理论和方法的限制 ,对景观生态学的尺度研究还不够 ,特别是景观格局综合性指标在不同幅度上的变化特征和效应。在 GIS与 RS技术支持下 ,采用基准分辨率为 5 m的 SPOT遥感图像作为数据源 ,对不同幅度下的城市景观多样性的空间分布格局进行了分析 ,并进一步利用半变异函数对其空间异质性进行定量描述。结论揭示 :随着空间尺度的增加 ,景观多样性程度也不断增加 ,另外多样性的空间分布格局也具有显著变化 ,由于受城市发展历史和目前城市扩展方向的影响 ,多样性在总体上是不平衡的 ,尺度越大 ,不平衡越明显 ;不同尺度下景观多样性空间格局的变化 ,与城市景观的特点和城市景观的功能息息相关 ,不过其受经济效益和社会文化效益的影响更大 ;随着尺度增加由于掩盖了更小尺度上的变异 ,导致块金效应增强 ,空间自相关部分对系统总的变异则明显下降 ;景观多样性具有尺度依赖性 ,可以说景观多样性也是尺度的函数 ,在不同的尺度上 ,结果差异显著，所以在景观生态学的研究中绝对不能忽略尺度对格局的影响。
[26] 张童, 陈爽, 李广宇, 等. 2016.

基于GWR的城市扩张下生物量损失与城市形态格局的关系研究

[J]. 生态环境学报, 25(12): 1891-1898.

[本文引用: 2]     

[Zhang T, Chen S, Li G Y, et al.2016.

Quantifying the relationship between urban form and the lost vegetation biomass under urban expansion based on GWR model

[J]. Ecology and Environment Sciences, 25(12): 1891-1898.]

[本文引用: 2]     

[27] 张新时, 高琼, 杨奠安,等. 1997.

中国东北样带的梯度分析及其预测

[J]. 植物学报, 39(9): 785-799.

[本文引用: 1]     

[Zhang X S, Gao Q, Yang D A, et al.1997.

A gradient analysis and prediction on the northeast China transect (NECT) for global change study

[J]. Acta Botanica Sinica, 39(9): 785-799.]

[本文引用: 1]     

[28] 赵艳霞, 武爱彬, 刘欣, 等. 2014.

浅山丘陵区土地利用地形梯度特征与生态服务价值响应

[J]. 水土保持研究, 21(3): 141-145.

URL      [本文引用: 1]      摘要

基于研究区浅山丘陵区的地貌特征,引入地形位指数,从地形梯度上研究土地利用特征.在此基础上,采用生态服务价值评估模型分别研究地形梯度上的生态服务总价值和单项生态服务价值.结果表明:(1)研究区低地形位区段(1～10)为耕地、建设用地和水域的优势分布区;中地形位区段(10～25)是草地和林地的优势分布区;高地形位区段(25～50)是林地的优势分布区.(2)林地的生态系统服务总价值最大,未利用地最小;土地生态服务总价值的地形位差异明显,地形位1-3级别上呈上升趋势,3-6级别上生态服务逐渐下降,在6-24级别上波动上升,在24级别达到峰值,然后随着级别增大开始下降,在49级别达到最小值.(3)保持土壤、气体调节、维持生物多样性的单项生态系统服务价值较大,提供美学景观和食物生产价值比重较小.食物生产、废物处理、水源涵养优势分布区间为地形位1～12;原材料生产、气体调节、气候调节、水源涵养、保持土壤、维持生物多样性、提供美学景观的服务价值优势分布区间集中在地形位16～50.

[Zhao Y X, Wu A B, Liu X, et al.2014.

Terrain gradient features and response of ecological services value in shallow hilly region

[J]. Research of Soil and Water Conservation, 21(3): 141-145.]

URL      [本文引用: 1]      摘要

基于研究区浅山丘陵区的地貌特征,引入地形位指数,从地形梯度上研究土地利用特征.在此基础上,采用生态服务价值评估模型分别研究地形梯度上的生态服务总价值和单项生态服务价值.结果表明:(1)研究区低地形位区段(1～10)为耕地、建设用地和水域的优势分布区;中地形位区段(10～25)是草地和林地的优势分布区;高地形位区段(25～50)是林地的优势分布区.(2)林地的生态系统服务总价值最大,未利用地最小;土地生态服务总价值的地形位差异明显,地形位1-3级别上呈上升趋势,3-6级别上生态服务逐渐下降,在6-24级别上波动上升,在24级别达到峰值,然后随着级别增大开始下降,在49级别达到最小值.(3)保持土壤、气体调节、维持生物多样性的单项生态系统服务价值较大,提供美学景观和食物生产价值比重较小.食物生产、废物处理、水源涵养优势分布区间为地形位1～12;原材料生产、气体调节、气候调节、水源涵养、保持土壤、维持生物多样性、提供美学景观的服务价值优势分布区间集中在地形位16～50.
[29] 甄江红, 王永秀, 成舜,等. 2008.

濒危植物四合木生境景观动态及其驱动因子分析

[J]. 地理科学进展, 27(6): 41-48.

https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2008.06.006      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>以1977 年MSS 及1990 年、2000 年、2005 年TM 影像数据为基本信息源，运用RS 与GIS 技术，选择若干相 关指标，在系统分析四合木生境景观构成动态变化及其自然与人文驱动因子变化特征的基础上，采用主成分分析 法进行了四合木生境景观动态驱动因子作用强度及其贡献率的定量分析。结果表明：28 年来四合木分布区景观构 成变化较大，其中四合木种群面积不断减少而耕地、城镇、工矿等人工景观类型不断扩张，沙地与其他植被面积扩 展明显，这与研究区旱化趋势加重、人为干扰强度加剧密切相关，且人为因素是造成四合木种群大面积减少及其生 境景观格局变化的主要外因。</p>

[Zhen J H, Wang Y X, Cheng S, et al.2008.

Landscape dynamics and driving factors of endangered plant Tetraene mongolica's Habitats

[J]. Progress in Geography, 27(6): 41-48.]

https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2008.06.006      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>以1977 年MSS 及1990 年、2000 年、2005 年TM 影像数据为基本信息源，运用RS 与GIS 技术，选择若干相 关指标，在系统分析四合木生境景观构成动态变化及其自然与人文驱动因子变化特征的基础上，采用主成分分析 法进行了四合木生境景观动态驱动因子作用强度及其贡献率的定量分析。结果表明：28 年来四合木分布区景观构 成变化较大，其中四合木种群面积不断减少而耕地、城镇、工矿等人工景观类型不断扩张，沙地与其他植被面积扩 展明显，这与研究区旱化趋势加重、人为干扰强度加剧密切相关，且人为因素是造成四合木种群大面积减少及其生 境景观格局变化的主要外因。</p>
[30] 中华人民共和国国家统计局. 2017.

2016年国民经济和社会发展统计公报

[EB/OL]. 中华人民共和国国家统计局网站, 2017-02-28 [2017-11-17]. .

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Statistics bulletin of national economic and social development in 2016

[EB/OL]. NBSPRC Website, 2017-02-28 [2017-11-17]. .]

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[31] 钟莉娜, 王军. 2017.

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

[J]. 农业工程学报, 33(1): 250-255.

[本文引用: 1]     

[Zhong L N, Wang J.2017.

Evaluation on effect of land consolidation on habitat quality based on InVEST model

[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 33(1): 250-255.]

[本文引用: 1]     

[32] 祝萍, 黄麟, 肖桐, 等. 2018.

中国典型自然保护区生境状况时空变化特征

[J]. 地理学报, 73(1): 92-103.

[本文引用: 1]     

[Zhu P, Huang L, Xiao T, et al.2018.

Dynamic changes of habitats in China's typical nature reserves on spatial and temporal scales

[J]. Acta Geographica Sinica, 73(1): 92-103.]

[本文引用: 1]     

[33] Angel S, Parent J, Daniel I, et al.2010.

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Determination of impact of urbanization on agricultural land and wetland land use in Balcovas Delta by remote sensing and UIS technique

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https://doi.org/10.1007/s10661-006-9486-0      URL      [本文引用: 2]     

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Integrating ecosystem-service tradeoffs into land-use decisions

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The influence of forest fragmentation and landscape pattern on American Martens

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The role of spatial metrics in the analysis and modeling of urban land use change

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[40] Himlal B, Rodney J K, Sunil K S.2014.

Spatial assessment and mapping of biodiversity and conservation priorities in a heavily modified and fragmented production landscape in north-central Victoria, Australia

[J]. Ecological Indicators, 36(1): 552-562.

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[41] Hu S, Tong L, Frazier A E, et al.2015.

Urban boundary extraction and sprawl analysis using Landsat images: A case study in Wuhan, China

[J]. Habitat International, 47: 183-195.

https://doi.org/10.1016/j.habitatint.2015.01.017      URL      [本文引用: 1]      摘要

61A concise framework for automatic urban boundaries extraction is provided, based on analysis in Wuhan, China.61The efficiency of land-use information entropy model is determined by grid size.61Regional and urban landscape dynamics vary at different levels.
[42] Irwin E G, Bockstael N E.2007.

The evolution of urban sprawl: Evidence of spatial heterogeneity and increasing land fragmentation

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Simulation of urban agglomeration ecosystem spatial distributions under different scenarios: A case study of the Changsha-Zhuzhou-Xiangtan urban agglomeration

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[44] Kane K, Tuccillo J, York A M, et al.2014.

A spatio-temporal view of historical growth in Phoenix, Arizona, USA

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https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2013.08.011      URL      [本文引用: 1]      摘要

This study uses a spatio-temporal approach to analyze the historical development of Phoenix, Arizona. While historical narratives provide rich detail, there is also a strong quantitative tradition in urban growth research. Methods from urban growth models, ecological modeling, and spatial analysis provide sharper intuition into the effect that urban change processes have on the growth trajectory of individual land parcels and the entire urban landscape. Phoenix, Arizona is a popular case study for urban growth because of its rapid, decentralized expansion and the hegemony of its suburbs and outlying areas. It is often seen as the epitome of post-World War II suburban sprawl. We digitize parcel maps of downtown Phoenix from 1915, 1949, and 1963 in order to investigate the impact of regional change processes on the city's historic core. Using transition matrices, join-count autocorrelation, and spatial Markov chains, we find that the purported emptying out of the downtown area following World War II was more complex than the common story of retail exodus. Despite an increase in so-called nuisance properties and poor institutional land use controls, nuisance parcels showed a propensity toward aggregation and were less likely to exist in close proximity to higher order uses. Finally, we find that Phoenix's downtown is continually homogenizing by land use type. This paper provides a parcel-level view of the impacts that drivers of change have on urban landscapes, demonstrating the usefulness of spatio-temporal approaches in understanding the development of an urban morphology during a critical period of urban change worldwide.
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Quantifying and mapping multiple ecosystem services change in West Africa

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https://doi.org/10.1046/j.1526-0992.1999.09942.x      URL      [本文引用: 1]      摘要

ABSTRACT The combination of remote imagery data, geographic information systems software, and landscape ecology theory provides a unique basis for monitoring and assessing large-scale ecological systems. The unique feature of the work has been the need to develop and interpret quantitative measures of spatial pattern090000the landscape indices. This article reviews what is known about the statistical properties of these pattern metrics and suggests some additional metrics based on island biogeography, percolation theory, hierarchy theory, and economic geography. Assessment applications of this approach have required interpreting the pattern metrics in terms of specific environmental endpoints, such as wildlife and water quality, and research into how to represent synergystic effects of many overlapping sources of stress.
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