珠三角城市群空间分区与土地利用空间冲突效应分析

发布时间：2020-07-27 22:35

【摘要】：城市群越来越成为我国国民经济的重要增长极,并将成为我国未来城镇化的“主体形态”和参与国际经济合作与竞争的主要平台。伴随着城市群经济社会的高速发展和人口、生产力要素在城市群的空间集聚,导致了土地利用空间结构的变化,引发了土地利用空间冲突。以土地利用变化为代表的城镇化进程重塑了城市群区域生态系统的功能与结构,使城市群内部不同区域空间冲突和生态系统服务呈现不同的变化特征。城市群面临着极为严峻的生态环境和资源问题,表现为剧烈的土地利用空间冲突、生态系统服务效益锐减等,严重地阻碍了城市群社会-经济-生态复合系统的健康可持续发展。在新型城镇化和生态文明建设,推进国土空间规划的背景下,本文以珠三角城市群作为研究区,从城市群的人类活动强度、自然环境本底和人地交互作用效应3个维度,选取夜间灯光强度、地表温度、景观紊乱度、交通路网密度和植被总初级生产力5项地理空间数据,通过多元逻辑回归计算构建珠三角城市群的城镇空间属性指数(USAI)进行城市群空间分区,划定珠三角城市群的核心区、边缘区和乡郊区,对应的面积和占比分别为10733.81Km~2(19.41%)、7864.89 Km~2(14.22%)和36697.96 Km~2(66.37%)。在空间分区基础上,参考空间冲突和景观生态理论,结合生态风险评估模型,调整现有的空间冲突模型,测算珠三角城市群1980-2016年的土地利用空间冲突,探讨珠三角城市群长时间序列的土地利用空间冲突的空间分布及变化原因,并分析其空间自相关性和空间异质性特征。考虑珠三角城市群的生态环境本底情况,本文估算原材料生产、营养物质吸收、气体调节、水土保持、净化环境和水源涵养6项生态系统服务产生的效益,并结合土地利用空间冲突的分析成果,探讨城市群不同空间分区土地利用空间冲突差异下的生态系统服务响应。研究结果表明:(1)珠三角城市群的土地利用空间冲突强度从核心区向外围的乡郊区轴向特征呈现“高-中-低”的圈层结构特征。城市群的土地利用空间冲突在城镇化不同阶段呈现不同的变化特征,城镇化初期,土地利用空间冲突随建设用地增加而上升。随着城镇化的蔓延扩张,建设用地逐渐“吞噬”了周边的农业、生态用地,建设用地比例超过“极值”时,建设用地增加会导致土地利用空间复杂程度下降,土地利用稳定性上升,继而造成土地利用空间冲突随建设用地增加而下降。研究期间,人类活动集中的核心区和边缘区的土地利用空间冲突指数(LU_(4)))数值分别下降了0.100和0.025,以自然生态空间为主的乡郊区在城镇空间小规模扩张的影响下,LU_(4))数值微增了0.008。总体而言,建设用地增幅与土地利用空间冲突变化呈现负相关的变化趋势。城市群的土地利用空间冲突具有显著的圈层结构特征,从核心区往乡郊区呈现层级递减的趋势。LU_(4))的空间分布变化具有显著的空间集聚性,并随着时间的推移和距离阈值的增加而降低。在空间异质性方面,珠三角城市群的LU_(4))由随机部分引起的空间变异性在20Km粒度时最强,40Km粒度时最弱,60-100Km粒度随粒度增加而下降。(2)得益于研究期间的温度上升、降雨量增加等有利的气候条件带动NPP密度上升,珠三角城市群的原材料生产、营养物质吸收、气体调节、水土保持等服务和水源贮存与净化水质功能效益密度和效益总量分别增加了2.19%、2.19%、2.19%、55.15%和11.90%,抵消了城镇化进程农业、生态用地锐减造成的生态服务效益减少。城镇化进程建设用地的扩张,加上蒸散率上升等不利的外部条件的共同作用造成了滞尘、SO_2吸收和水资源供给功能的效益分别减少了6.73%、2.66%和4.03%。(3)城镇化进程造成土地利用空间冲突指数的大幅度上升和下降都是对生态系统的严重扰动,对生态系统服务效益具有负效应。土地利用空间冲突变化处于一定范围的稳态水平,有利的外部条件能促进生态系统发挥更优质的服务效益,即使外部条件恶化也能减弱对生态系统功能和生态本底造成的负效应,有效维护区域生态本底,增强生态系统弹性。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：F299.23
【图文】：

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图 2-1 珠三角城市群与粤港澳大湾区卫星影像图2.2 数据来源2.2.1 夜间灯光遥感影像目前最主流的夜间灯光遥感影像数据均由美国国家海洋和大气管理局（NationalOceanicandAtmosphericAdministration，NOAA）旗下的国家环境信息中心（NationalCentersforEnvironmentalInformation，NCEI）负责运营。NCEI 前身为美国国家地球物理信息中心（National Geophysical Data Center，NGDC）的对地观测研究组（EarthObservationGroup，EOG），自 1990 年代开始专门从事全球灯光和燃烧源的夜间观测的研究，从最早处理 DMSP-OLS 系列数据并生产了长时间序列的无云覆盖的年平均合成 DMSP 夜间灯光影像，到 2013 年开始负责集中处理、生产和发布 NPP-VIIRS 夜间影像[80]。

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珠三角城市群1980-2016年土地利用类型空间分布图

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夜间灯光遥感总 DN 值分布图，如图 3-1 所示，以便于观察珠三角城市群内夜间灯光遥感分布状况。从图3-1中可见，珠三角城市群内的夜间灯光分布机构较为清晰地显示出来。整体上看，夜间灯光强度的中心-过渡-外围的圈层结构特点非常突出，从代表城市群核心区组团的红色往外延伸到代表自然生态区域的蓝紫色，位于上述两者之间的黄色-亮蓝色区域是受到城市群核心区向外扩张辐射的影响区域，具有边缘区的过渡地带特征。珠三角城市群具有多个巨大规模的夜间灯光高值区斑块集中在 6 市，且斑块之间的连通性强，围绕着多个核心城市几乎连成一个巨大的一体化城市群核心区斑块

【参考文献】