青藏高原黄河源区城镇土地利用适宜性评价及其集约化情景分析

摘要

青藏高原黄河源区作为我国三江源重要组成部分，是东亚地区重要的水文及气候调节器。近20a中，在气候变化及人类活动的影响下，该区域出现了较大范围不同程度的景观破碎化及生态功能的退化，近10a来生态环境保护工程的实施与土地集约化利用对该区生态恢复有较大贡献，小城镇的建设、产业结构的转型等是青藏高原地区土地利用趋于集约化的主要表现，但城镇化进程越加快速，势必驱动高寒生态系统发生变化。目前对该地区集约化土地利用的适宜性、增长状况以及其影响尚缺乏系统性的研究。 论文基于土地适宜性评价方法，利用自然、社会以及生态安全共13 个指标对青藏高原黄河源区城镇用地进行了适宜性的综合性评价；结合适宜性评价结果和元胞自动机模型(CA)方法对黄河源区小城镇扩张进行情景模拟，建立了未规划下、集约化发展下以及严格管制下三种城镇增长边界（UGBs）情景来模拟该区2040 年的城镇集约化发展状况；通过遥感与地理信息系统工具分析了不同集约化土地利用类型对研究区NDVI指标的影响；通过对不同城镇增长情景的景观指标的计算，分析了该区未来集约化发展的景观格局。最终结合以上分析为青藏高原三江源区生态建设，以及生态恢复工程规划提供数据和方法支持。主要获得以下研究结果。 1. 适宜性综合评价结果表明： 研究区近87%的地域面积是城镇用地的基本适宜区，呈面状连续分布于整个研究区；研究区近13%的地域面积属于城镇用地不适宜区，呈块状和点状分布，主要分布于研究区西部边缘、北部边缘以及东南部边缘地区；研究区仅有0.06%的区域面积（43.42km2）为城镇用地适宜区，呈点状零散分布于研究区中部以及东南部地区，适宜性评价结果与研究区城镇建成区分布实际相符合。 2. 元胞自动机模拟结果表明： （1）在未规划的情景下（未考虑生态限制），2040年研究区建成区的扩张面积达344.81km2，是该区2020年建成区规划面积的3.38倍，20a的扩张速率是1997-2017年的1.2倍。建成区对生态保护区的影响较大，其扩张速率与该区人口增长速率不平衡，不符合可持续发展的要求。 （2）在集约化发展的情景下（强调交通及旅游对建成区扩张的驱动），2040年研究区建成区的总面积为 276.17km2，是该区 2020 年建成区规划面积的2.71倍，略低于1997-2017年20a的扩张速率，建成区扩张被限制权重较大，其扩张与该区的人口及经济的增长较平衡，属于较理想的发展模式。 该情景中建成区增长率在研究区经度范围内呈先增高后降低的趋势，其建成区斑块复杂度最高。 （3）在严格管控的情境下（生态限制最大化），2040年研究区建成区的总面积为236.99 km2，是该区2020年建成区规划面积的2.32倍，20a的扩张速率仅为1997-2017年的0.8倍。建成区对生态保护区的影响极小，其扩张速率可能无法满足经济增长的需求。 3. 集约化土地利用对NDVI值的影响的结果表明研究区集约化土地利用对典型区域植被覆盖的影响程度大小排序为冬季牧场>旅游开发区>夏季牧场。 综合以上结果，本文认为结合了土地适宜性评价结果的元胞自动机模型能较好的模拟研究区的城镇增长。在情景模拟结果中，确定了以交通、旅游为主要空间驱动因子的集约化情景是协调研究区生态与生产功能的较理想的空间规划方案，该方案可能减缓目前该区畜牧业集约化对冬季牧场的环境压力，其建成区增长重心向研究区中部聚集，且其实现需要较复杂的建成区工程设计支持。

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