| 题名 | 典型城市群空间扩张及其对生态系统净初级生产力的影响 |
| 作者 | 虞文娟 |
| 答辩日期 | 2017-05 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 周伟奇 |
| 关键词 | 城市群 回溯 面向对象图像分析 Urban megaregion 空间扩张模式 Backdating 净初级生产力 Object-based image Analysis Spatiotemporal Pattern Of Urban Expansion Net Primary Productivity (Npp) |
| 其他题名 | Urban expansion in megaregions and its impacts on Ecosystem Net Primary Productivity |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 区域城市化，即以城市群为主体形态的城市化是我国新型城镇化发展战略的 主导方向之一。未来 20-30年，我国将规划建设 23个规模不一、功能不同的城 市群。短期且快速的城市化，不仅给城市本身的生态环境带来严重影响，还对城 市周边区域产生一定的影响，造成区域性的生态环境问题。因此，如何减小区域 城市化对生态环境的影响，成为研究的热点。定量解析我国城市群空间发展模式 特征及其演变规律，研究城市群空间发展模式对生态环境的影响具有重要的科学 意义，并可为我国区域发展规划与管理提供科学的支撑。 本论文选取京津冀和长三角两个典型城市群为主要研究对象，以生态系统净 初级生产力（NPP）为例，定量分析城市群空间扩张模式及其对生态系统的影响。 首先，针对分类精度低和效率低的问题，探索了适用于城市群这种大空间范围的 土地覆盖分类及变化分析方法。基于这一方法，获取了两大城市群 1984年、1990 年、2000年和 2010年的土地覆盖分类专题图，并从城市群和城市两个尺度，以 及城市扩张幅度和速度、城市扩张均衡性和城市空间扩张形态三个方面，定量解 析了城市群空间扩张模式。在此基础上，从土地覆盖变化对 NPP的影响，城市 空间扩张方式引起的景观破碎度变化与 NPP的相关关系两个方面，进一步探讨 了 2000年-2010年区域城市化对生态系统 NPP的影响。研究的主要结果和结论 如下： （1）本研究提出的新方法——结合回溯和面向对象的分类及变化分析方法， 适用于大空间范围的土地覆盖分类及变化分析研究。以遥感影像为基础，该方法 将地物的空间几何信息及先验知识用于分类和变化分析，可有效地减少分类错误， 分类总体精度从 63.99%提高至 84.33%。同时，采用回溯的概念，该方法仅对发 生变化的区域进行分析，而变化区域占全局影像的比例通常不足 20%，因此分类 及变化分析的效率得以提高。这种效率的提高对诸如城市群、国家甚至全球这种 大空间范围的土地覆盖及变化分析研究非常重要。 （2）京津冀和长三角城市群城市空间扩张模式差异显著。①1984-2010年， 京津冀城市群始终保持双中心的格局，而长三角城市群则从单中心转变为多中心 的格局。②京津冀和长三角都经历了快速的城市扩张。但城市群内部，城市扩张 幅度和速度差异明显。在京津冀城市群内部，大规模城市建设用地扩张幅度和速 度远高于中小规模城市。不同规模城市间扩张差异略有增大，相同规模城市间扩 张差异略有减小。而长三角内部，中小规模城市与大规模城市相似，具有较大面 积和较快速度的建设用地扩张。不同规模和相同规模城市间扩张差异大幅减小， 趋于均衡。③空间扩张方式分析结果显示，城市群空间扩张方式与单一城市空间 扩张方式规律一致，符合“扩散-合并”原理。发展快速的京津冀城市群以边缘扩 张方式为主，发展较为成熟的长三角城市群以边缘扩张和内部填充型为主。随着 城市群的发展，城市扩张斑块大小趋于相似。④城市特征对城市空间扩张方式的 影响分析显示，城市的城市群归属显著影响城市扩张形态。随着城市规模的扩大， 蛙跳型扩张方式占比下降，城市扩张速度的提高，则使边缘扩张方式占比上升。 （3）城市扩张引起的土地覆盖变化导致生态系统 NPP显著下降。同时，城 市空间扩张会导致景观破碎度的变化，进而影响生态系统 NPP，但是不同的城市 空间扩张方式，对景观破碎度的影响不同，因而对生态系统 NPP的影响也不同。 研究结果显示：①京津冀和长三角城市群 NPP空间分布分异明显，林地和耕地 NPP均值显著高于草地和建设用地 NPP均值。虽然总体上，城市群 NPP年均值 变化稳定，但局部地区变化剧烈。城市原有建成区 NPP上升趋势明显，但新增 建成区 NPP呈显著下降趋势。②2000年-2010年，城市扩张使大量植被覆盖用 地转变为建设用地。尤其是耕地，转变面积占新增建设用地面积比分别为 83.11% 和 87.58%。林地、草地和耕地转变为建设用地后，NPP呈显著下降趋势，表明 城市扩张对生态系统 NPP具有显著的负影响。③边缘扩张型比例的增长导致耕 地景观破碎度提高。当控制建设用地面积比后，京津冀及长三角均表现出边缘扩 张型面积比与耕地平均斑块大小变化呈显著负相关，与耕地斑块密度变化呈显著 正相关。④耕地景观破碎度的提高导致耕地 NPP显著下降。景观破碎度变量与 NPP的偏相关分析显示，当控制土地覆盖类型面积比后，耕地平均斑块大小与 NPP显著正相关，耕地斑块密度与 NPP呈显著负相关关系。 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/38736]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院生态环境研究中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 虞文娟. 典型城市群空间扩张及其对生态系统净初级生产力的影响[D]. 北京. 中国科学院大学. 2017. |
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