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城市化不仅影响城市的生态系统质量,也会对周边区域产生影响。其中,城市化过程中城市周边区域人口数量的变化(主要表现为向城市流动而减少)和建设用地的扩张,对周边区域的生态质量影响最为突出。定量研究城市化对周边区域生态质量的影响,对解决区域生态环境问题和促进社会经济生态的协调发展,具有重要的科学意义。 本文采用统计数据和多源遥感影像,从城市化影响周边区域生态质量最主要的两个方面——人类活动强度和建设用地变化,在多个空间尺度上探讨了城市化对周边区域生态质量的影响。在全国尺度,重点分析了人类活动强度变化对生态质量的影响;在区域尺度,以京津冀城市群为例,分析了建设用地变化对生态质量的影响,及其变化的驱动因素;在城市尺度,以北京市为例,综合分析了人类活动强度和农村建设用地变化对生态质量的影响。 (1)在全国尺度,基于人口普查资料、夜间灯光数据(DMSP/OLS)和MODIS的净初级生产力(NPP)等数据,利用时间序列变化分析等方法,以DMSP/OLS和NPP分别作为人类活动强度和生态质量的表征指标,探究了不同城市化类型地区的人类活动强度、生态质量变化及其相互关系。主要结果和结论如下: 中国城市化呈现出8种类型,不同城市化类型地区的人类活动强度变化及其对生态质量的影响差异较大。①-111型(农村人口减少、城市人口增加导致的城市化率升高)是我国最主要的城市化类型,主要分布在我国东部和中部地区。②农村人口数量减少的城市化类型地区,其生态质量较低但呈增加趋势;农村人口数量增加的城市化类型地区,生态质量较高但呈降低趋势。③不同城市化类型地区,沿城乡梯度,农村居民点的人类活动强度均呈现出先快速降低后缓慢降低的变化趋势;但是其生态质量的城乡梯度变化规律差异较大。④在不同地理区的同种城市化类型地区,农村居民点的人类活动强度与生态质量的相互关系沿城乡梯度的变化规律差异较大。以-1,1,1型为例,在东北、华北等地区,人类活动强度与生态质量呈现负相关关系,并且沿城乡梯度显著增强。 (2)在区域尺度,基于土地覆盖、NPP、生物量、道路交通矢量等数据,利用景观格局分析、二元Logistics回归模型等方法,以植被比例、生物量、NPP、植被破碎度等指标表征生态系统质量,探究了建设用地变化及其对生态质量的影响,借鉴“建设用地遥相关”概念模型的思想,着重分析了建设用地扩张的近远程驱动机制。主要结果和结论如下: 京津冀城市群的生态系统质量整体上在提高,建设用地扩张侵占了大量的生态用地。建设用地扩张受到近、远程因素的共同影响。①建设用地侵占其他土地覆盖类型是京津冀城市群最主要的土地覆盖变化方式。1984-2015年,建设用地的面积扩张了106.12%(1.26万km2)。②京津冀城市群的植被比例、生物量、NPP等指标均呈上升趋势,而植被破碎度呈下降趋势。各地区和各市之间的生态质量变化存在较大差异。③京津冀城市群建设用地扩张受到近、远程因素的共同影响,但是两种因素的相对重要性随时间而变化。近程因素是影响京津冀城市群建设用地扩张的主要因素,但是其重要性呈现逐年减小的趋势,而远程因素的重要性呈增大趋势。 (3)在城市尺度,基于人口普查资料、MODIS-NDVI、土地覆盖、道路交通矢量等数据,采用偏相关分析、时间序列变化分析、多元Logistics回归模型等分析方法,以人口密度、农村建设用地变化和NDVI分别表征人类活动强度、农村居民点变化和生态质量,探究了人类活动强度变化、农村居民点不同变化类型,及其对生态质量的影响,同时分析了农村居民点产生不同变化类型的驱动机制。主要结果和结论如下: 人类活动强度减小有利于生态质量的恢复。北京市的农村居民点变化呈现出多种变化类型,且对生态质量的影响差异较大。①北京市的人类活动强度变化和生态质量变化均呈现出圈层式结构。城市内部(5环内)和远郊区(6环外)的人类活动强度减小,生态质量升高;近郊区(5-6环之间)的人类活动强度增大,生态质量降低。②建立了识别农村居民点斑块消失、萎缩、不变、扩张和合并(包括被城市吞并、被县城吞并和自身合并3个子类型)5种类型的技术方法,发现1984-2000年最主要的农村居民点变化类型是“扩张”,而2000-2010年,多数农村居民点没有变化。③1984-1990和2000-2010年,“扩张”型和“合并”型农村居民点的生态质量下降幅度显著大于“萎缩”型;而1990-2000年,“扩张”型和“合并”型农村居民点的生态质量上升幅度显著小于“消失”型和“萎缩”型。④不同农村居民点变化类型均受到自然地形因素和社会经济可达性因素的影响,但不同类之间存在较大差异。自然地形因素对农村居民点消失的影响呈减小趋势,而社会经济可达性因素对农村居民点扩大(扩张和合并)的影响呈增大趋势。