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气候变化给城市群地区城镇景观的可持续性带来显著影响。系统开展气候变化压力下的城市群地区城镇景观过程模拟研究,不仅可以从理论和方法上促进气候变化压力下城镇景观可持续研究的发展,还可以在实践上为区域城镇景观的科学规划提供有效的决策支持,具有重要的理论意义和实践价值。本文在可持续性科学的视角下,选择京津唐城市群地区为研究区,以“压力—状态—响应”为主线,开展气候变化压力下区域城镇景观过程的系统研究。基本目标在于认识和理解气候变化对区域城镇景观可持续性的影响,进而为区域城镇景观科学规划、有效减缓和适应气候变化提供科学依据。论文主要内容及结论如下: (1)构建了基于“压力—状态—响应”概念的气候变化压力下城镇景观可持续性研究的基本框架和内容(第二章)。论文基于“压力—状态—响应”概念构建了气候变化压力下城镇景观可持续性研究的基本框架,认为气候变化压力下城镇景观可持续性研究应主要包括气候变化对城镇景观的压力、城镇景观过程测量、城镇景观过程与驱动机制、城镇景观动态模型与过程模拟、气候变化情景下城镇景观过程模拟和气候变化压力下城镇景观可持续发展策略等研究内容。 (2)分析了气候变化对区域城镇景观可持续性的压力。结果表明,气候变化对城镇景观可持续性的实际压力和潜在压力均十分显著(第三章)。在过去50年的增温影响下,京津唐城市群地区水资源表现出严重不足,对城镇景观可持续性的实际压力表现突出。2010～2030年,区域气温将持续增加,降水量变化具有较大不确定性。论文根据IPCC第四次评估报告和我国气候变化评估报告,设置了两类12种气候变化情景来分析气候变化对城镇景观可持续性的潜在压力。结果表明,在气候变化情景下,2010～2030年区域水资源量将减少0.75～2.97亿m3,约占多年平均水资源量的1.27％～5.01％。 (3)发展了用于测量城镇景观过程的改进变化向量分析法(ICVA)。该方法能够有效提高基于植被指数时间序列数据的景观过程的测量精度(第四章)。论文利用交叉相关光谱匹配算法(CCSM)对传统变化向量分析法(TCVA)进行改进,发展了ICVA方法。基于该方法绘制的土地覆盖变化图的精度(78.00％,kappa=0.56)明显高于基于TCVA方法的精度(64.00％,kappa=0.35)和基于CCSM方法的精度(66.60％,kappa=0.27)。原因在于ICVA分析植被指数时间序列数据的变化时不仅考虑了其变化强度,还考虑了其曲线形状的变化情况。该方法是快速、准确获取城镇景观过程信息的重要手段。 (4)分析并揭示了区域1990～2009年城镇景观过程和驱动机制.结果表明,该时段内区域城镇景观面积增速加快,城镇景观空间扩展方向差异显著.国家政策在城镇景观过程中发挥了指导性作用,社会经济因素中的城镇人口和GDP与城镇景观过程的关系最为密切,微观区位因素中,交通因素对城镇景观过程的驱动尤为明显(第五章)。论文首先分析了区域1990～2009年城镇景观过程,其特征具体表现为:①城市群城镇景观面积增加明显,城镇景观扩展速率呈增加趋势。②城镇景观重心总体向西南方向移动7.36 km2;北京、天津和廊坊市的城镇景观主要向东部扩展,而唐山和秦皇岛市的城镇景观主要向西部扩展。然后揭示了城镇景观过程的驱动机制,主要结果为:①国家颁布的相关政策决定了区域城镇景观过程的总体方向。②社会经济因素中,城镇人口和GDP的发展与城镇景观过程的相关性最高。③微观区位尺度上,距铁路的距离对城镇景观过程的影响最显著,每向铁路靠近一个单位的距离,城镇景观扩展的几率则变为原来的1.08倍。 (5)发展了城市群城镇景观动态模型(MLDM),模拟了区域1990～2030年的城镇景观过程。结果表明,MLDM比常规的CA模型更能有效反映区域城镇景观过程,区域2009～2030年城镇景观将持续增加(第六章)。论文耦合重力场模型和CA模型发展了MIDM模型,利用重力场模型来表现城市群地区不同规模等级城市间的城市流,然后将其嵌入到CA模型中,以充分反映区域城镇景观过程的复杂性。模拟结果表明,区域2000年和2009年城镇景观模拟格局的Kappa系数分别从常规CA模型的0.75提高到MI,DM的0.81,从0.78提高到0.82。模拟精度提高的原因主要是MLDM通过考虑不同等级规模城市的城市流影响,使核心城市、次级核心城市、主要城市和一般城市的辐射作用得到有效的表达,并使城市群地区不同等级规模城镇景观过程的差异性得到充分体现。同时,模拟结果显示,到2030年,区域城镇景观将持续扩展,北京东北部和天津东部将是未来城镇景观扩展的热点地区。 (6)发展了气候变化情景下的城市群城镇景观动态模型(MLDM-CCS),评估了气候变化对区域城镇景观过程的影响。结果表明,2009～2030年,区域城镇景观在气候变化压力下仍持续增长,但该增长受到气候变化较强的约束作用(第七章)。论文耦合SD模型和CA模型发展了MLDM-CCS模型,模拟了气候变化情景下区域2009～2030年城镇景观过程,基于此评估了气候变化对城镇景观过程的可能影响。结果表明:①MLDM-CCS具有一定的适用性和有效性,有助于理解气候变化对城市群地区城镇景观过程的可能影响。②气候变化对区域水资源量影响明显,会制约社会经济和城市化水平的发展,进而约束城镇景观的增长。到2030年,气候变化情景下区域可承载的城镇景观数量将较不考虑气候变化时减少11％～15％。③气候变化也会导致城镇景观空间分布的差异,需要在管理中对城镇景观进行合理配置以提高其适应气候变化的能力。