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Quantitative assessment of the supply,demand and flows of ecosystem services in the Yangtze River Basin,China

Frontiers of Earth Science 2024年第2期18卷 422-445页

作者： dongjie guan Xiaofeng FAN Lilei ZHOU Kangwen ZHU School of Smart City Institute Chongqing Jiaotong UniversityChongqing 400074China

Ecosystem service flow is essential for transporting,transforming,and maintaining ecosystem services and connecting supply and *** study attempted to quantitatively assess the supply and demand flows of ecosystem services in the Yangtze River Basin in 2000,2010,and 2020;assess the evolution of the spatial patterns of ecosystem service flow at the provincial,watershed and urban agglomeration scales;and design a zoning standard for ecosystem service *** results showed as follows.1)Between 2000 and 2020,the Yangtze River had a progressive drop in its freshwater supply,water conservation service and carbon sequestration service *** decline rates for these services were measured at 10.90%,11.11%,and 5.17%,*** climate regulation service flow exhibited a pattern of initial fall followed by a subsequent increase,characterized by a decline rate of 35.53%.2)The lowest was the ecosystem service flow in the lower reaches of the Yangtze River and the Yangtze River Delta urban *** supply service flow and water conservation service flow were the highest in the upper reaches of the Yangtze River and the Chengdu-Chongqing urban *** sequestration service flow and climate regulation service flow were the highest in the middle reaches of the Yangtze River Basin and the urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River.3)From 2000 to 2020,the change ratios of the area proportion of the confluence,flow,and outflow areas in the Yangtze River Basin were 1.06,3.17,and 0.86,*** results of this research could offer decision support for regulating ecosystem services in the Yangtze River Basin,promoting sustainable regional development and achieving rational use of the basin resources.

关键词： Yangtze River Basin ecosystem services supply and demand service flow quantitative assessment spatial matching

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城市蔓延对生态系统服务流的影响研究进展及对长江流域的启示

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2024年第2期43卷 30-39页

作者：官冬杰和秀娟周李磊重庆交通大学智慧城市学院重庆400074 重庆社会科学院生态与环境资源研究所重庆400020 北九州市立大学国际环境工学部日本北九州808-0135

全面梳理城市蔓延对生态系统服务流的影响研究现状,有利于促进区域社会经济可持续发展。综述了城市蔓延对生态系统服务流的影响研究,结果表明:城市蔓延对生态系统服务流的影响研究仍处于起步阶段。城市蔓延通过载体传递和流动路径两方... 详细信息

全面梳理城市蔓延对生态系统服务流的影响研究现状,有利于促进区域社会经济可持续发展。综述了城市蔓延对生态系统服务流的影响研究,结果表明:城市蔓延对生态系统服务流的影响研究仍处于起步阶段。城市蔓延通过载体传递和流动路径两方面改变了生态系统服务流的流量、流速和流向,导致生态系统服务流总量的减少和空间异质性的增加;城市蔓延的单项指标变化、城市蔓延的尺度以及城市蔓延的多情景模拟是探索城市蔓延对生态系统服务流影响过程的主要切入点;城市蔓延过程中引起的生态系统服务流扩散效应主要源于土地利用类型的变化和人类居住模式的改变。已有研究在一定程度上解释了城市蔓延对生态系统服务流的影响,但在揭示影响机理、剖析影响过程、评估影响效应以及探索生态系统服务流合理分配以促进城市可持续发展等方面的研究还存在较大空白。在此前提下,未来应基于“机理揭示-影响模拟-效应评估”的研究思路,建立长江流域城市蔓延对生态系统服务流影响研究框架,探索长江流域城市可持续发展与生态系统服务流的合理分配方案,实现长江流域生态保护与社会发展的协同共进。

关键词：环境工程长江流域城市蔓延生态系统服务流

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基于灰水足迹的长江流域生态补偿额度量化及应用

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重庆师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期41卷 51-64页

作者：吴蕾官冬杰姜亚楠苏湘媛重庆交通大学智慧与城市学院重庆400074

基于灰水足迹对2009-2020年长江流域的生态补偿额度进行量化,为完善长江流域生态补偿保护机制提供支持。从农业、工业、生活等3方面计算了2009-2020年长江流域15个省、2个直辖市和2个自治区的灰水足迹及它的载荷系数,利用零和模型和生... 详细信息

基于灰水足迹对2009-2020年长江流域的生态补偿额度进行量化,为完善长江流域生态补偿保护机制提供支持。从农业、工业、生活等3方面计算了2009-2020年长江流域15个省、2个直辖市和2个自治区的灰水足迹及它的载荷系数,利用零和模型和生态补偿标准修正指数计算了流域各省(直辖市、自治区)的生态补偿标准。结果显示:1) 2009-2020年长江流域灰水足迹整体呈现先增加后减少的趋势,在2015年达到峰值为9 131.44亿m^(3),中下游地区灰水足迹随时间推移而减少的趋势更明显;流域内灰水足迹载荷系数较大且水资源分布较少区域中大部分省(直辖市、自治区)在2019-2020年灰水足迹载荷系数呈下降趋势,淡水资源压力减弱;流域生态补偿标准绝对值总量在相对稳定的范围内呈波动趋势,最低值在2011年为570.92亿元,最高值在2019年为1 090.45亿元。2)长江流域内上游地区农业年平均灰水足迹最大,然后依次是中游地区和下游地区;中游地区工业和生活年平均灰水足迹最大,然后依次是下游地区和上游地区;在区域灰水足迹中农业灰水足迹的占比最大,然后依次是生活和工业灰水足迹的占比。长江流域内平均生态补偿阈值范围最大的是中游地区,然后依次是下游地区和上游地区;累计赤字生态补偿标准最大的是下游地区,然后依次为上游地区和中游地区;累计盈余生态补偿标准最大的是中游地区,然后依次是上游地区和下游地区;流域生态补偿标准总体上表现为累计赤字大于累计盈余。3)长江流域生态补偿标准的理论总值与环境保护投资实际总值绝对误差为1.86亿元,相对误差仅为0.22%。研究结果反映了长江流域各省(直辖市、自治区)之间的生态补偿数量关系并说明了研究方法具有较高可行性。

关键词：灰水足迹长江流域生态补偿零和模型生态补偿标准修正指数

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水源供给服务供需流空间不匹配特征识别及优化

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生态学报 2024年第12期44卷 5070-5082页

作者：官冬杰张喻翔陈明珠朱康文周李磊张艳军重庆交通大学智慧城市学院重庆400074 中国地质调查局军民融合地质调查中心成都610036 重庆理工大学管理学院重庆400054

如何识别水源供给服务在自然-人类社会系统中的空间流动过程和匹配特征,对于区域水资源管理和可持续利用具有重要意义。以重庆市为研究区域,基于InVEST模型和社会经济发展视角定量评估流域尺度下的水源供给量和需水量,结合水资源安全指... 详细信息

如何识别水源供给服务在自然-人类社会系统中的空间流动过程和匹配特征,对于区域水资源管理和可持续利用具有重要意义。以重庆市为研究区域,基于InVEST模型和社会经济发展视角定量评估流域尺度下的水源供给量和需水量,结合水资源安全指数和热点分析构建水源供给服务流模型,揭示水源供给服务供需空间匹配关系,依据水源供给服务流空间属性特征划分供需匹配关系的区域类型,借助地理探测器从自然、社会和生态三个角度讨论影响各区域类型水源供给服务供需匹配关系的影响因素。结果表明:(1) 2000、2010、2020年重庆市流域水源供给量与需水量均先减少后上升,供需比平均值分别为1.17、1.08、0.9,整体供需不匹配的问题逐渐得到缓解,但局部仍有供需不匹配现象。空间上中高度赤字区域集中在主城区内,向外辐射为轻度赤字区域,盈余区域分布在东北和东南方向。(2) 2000、2010、2020年重庆市水源供需比冷、热点范围均在缩小,流域面积分别相对减少了25.34%、9.2%。水源供给服务流空间上整体呈现出自东北、东南方向向西流动的路径,同时冷点区内部呈边缘向中心流动。(3)汇流区集中在西北部,经流区位于中部,外流区集中在东南和与东北部。影响汇流区供需匹配关系的主导因素是蒸散发,解释力为74.08%;影响经流区的主导因素是第三产业GDP,解释力为51.44%;外流区各影响因子的解释力均较低。不同影响因子之间蒸散发与其它因素的交互作用显著增强。研究可以为重庆市自然资源的管理与流域生态补偿机制的建立提供科学依据。

关键词：生态系统服务水源供给空间匹配供需关系

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重庆市中心城区城市空间扩展特征识别与未来演化模拟分析

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资源与产业 2024年第4期26卷 133-146页

作者：官冬杰李梦丹周李磊杨文重庆交通大学智慧城市学院重庆400074

城市时空演化特征模拟及驱动因素探究,可为区域城市发展规划和土地资源管理提供决策参考。基于城市空间扩展判别模式、空间扩展特征测度指标和PLUS模型,探究1980—2020年重庆市中心城区城市建设用地的城市扩展模式,分析空间格局变化特征... 详细信息

城市时空演化特征模拟及驱动因素探究,可为区域城市发展规划和土地资源管理提供决策参考。基于城市空间扩展判别模式、空间扩展特征测度指标和PLUS模型,探究1980—2020年重庆市中心城区城市建设用地的城市扩展模式,分析空间格局变化特征,预测未来城市扩展趋势并揭示驱动因素。结果表明:1)1980—2020年,随着重庆市中心城区各方位扩展分异性缓慢上升,城市破碎化程度加剧,形成“多方向、多扩展翼、多条带”扩展模式,呈现“西快东慢、西南-东北延伸”分布格局;2)1980—2020年,重庆市中心城区扩展速度和强度呈现先上升后下降趋势,城市扩展方向由内部和边缘式填充向外部发展,城市形态由逐渐趋于紧凑向逐渐趋于松散、破碎和不规则化分布;3)未来2030年重庆市中心城区仍将向外围扩展,扩展速度有所减缓,扩展方向差异性明显,经济和规划政策因素的影响作用愈发凸显;4)地形、GDP、距水域的距离、距离道路距离和开发区规划是影响重庆市城市扩展快慢的主要驱动力。受地理条件限制,在“多方向、多条带”城市分布格局下,经济、交通、政策为核心的社会经济因素已成为驱动重庆市中心城区空间扩展的关键。建议未来充分发挥经济战略的动能作用,完善与周边城市的经济合作模式,响应区域经济高质量发展号召,增强城市的社会经济活力;加大基础设施投资,完善区县间交通路网,强化中心城市的辐射效应,以提升城市空间内部结构,带动区域发展;同时,考虑重庆市生态保护区、自然保护区及农耕地保护区域,将市政府生境保护纳入城市未来发展规划中,提高自然资源利用效率,统筹环境与城市协调可持续发展。

关键词：城市空间扩展空间格局驱动因素 PLUS模型重庆市中心城区

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How to accurately extract large-scale urban land?Establishment of an improved fully convolutional neural network model

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Frontiers of Earth Science 2022年第4期16卷 1061-1076页

作者： Boling YIN dongjie guan Yuxiang ZHANG He XIAO Lidan CHENG Jiameng CAO Xiangyuan SU Chongqing Smart City Institute Chongqing Jiaotong UniversityChongqing 400074China Chongqing Geomatics and Remote Sensing Center Chongqing 401147China

Realizing accurate perception of urban boundary changes is conducive to the formulation of regional development planning and researches of urban sustainable *** this paper,an improved fully convolution neural network was provided for perceiving large-scale urban change,by modifying network structure and updating network strategy to extract richer feature information,and to meet the requirement of urban construction land extraction under the background of large-scale low-resolution *** paper takes the Yangtze River Economic Belt of China as an empirical object to verify the practicability of the network,the results show the extraction results of the improved fully convolutional neural network model reached a precision of kappa coefficient of 0.88,which is better than traditional fully convolutional neural networks,it performs well in the construction land extraction at the scale of small and medium-sized cities.

关键词： improved fully convolutional neural network remote sensing image classification city boundary precision evaluation

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Land use change of Kitakyushu based on landscape ecology and Markov model

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Journal of Geographical Sciences 2008年第4期18卷 455-468页

作者： guan dongjie GAO Weijun WATARI Kazuyuki FUKAHORI Hidetoshi Department of Environmental Space Design Faculty of Environmental Engineering The University of Kitakyushu Kitakyushu 8080135 Japan Planning Section of Sewer and River Department in Kitakyushu Kitakyushu 8080135 Japan

Based on four phases of TM images acquired in 1990, 1995, 2000 and 2005, this paper took Kitakyushu in Japan as a case study to analyze spatial change of land use landscape and corresponding effects on environmental issues guided by landscape ecology theory in virtue of combining technology of Remote Sensing with GIS. Firstly, land use types were divided into 6 classes （farmland, mountain, forestland, water body, urban land and unused land） according to national classification standard of land use, comprehensible ability of TM image and purpose of this study. Secondly, following the theory of landscape ecology analysis, 11 typical landscape indices were abstracted to evaluate the environmental effects and spatial feature changes of land use. Research results indicated that land use has grown more and more diversified and unbalanced, human activities have disturbed the landscape more seriously. Finally, transfer matrix of Markov was applied to forecast change process of land use in the future different periods, and then potential land use changes were also simulated from 2010 to 2050. Results showed that conversion tendency for all types of land use in Kitakyushu into urban construction land were enhanced. The study was anticipated to help local authorities better understand and address a complex land use system, and develop improved land use management strategies that could better balance urban expansion and ecological conservation.

关键词： land use landscape ecology Markov model Kitakyushu in Japan

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Quantifying the spatiotemporal characteristics of ecosystem services and livelihoods in China’s poverty-stricken counties

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Frontiers of Earth Science 2021年第3期15卷 553-579页

作者： Lilei ZHOU dongjie guan Xingzhong YUAN Mengjie ZHANG Weijun GAO Faculty of Architecture and Urban planning Chongqing UniversityChongqing 400030China Key Lab of Three Gorges Reservoir Region Eco-Environment(Ministry of Education) Chongqing UniversityChongqing 400030China Faculty of Environmental Engineering University of KitakyushuKitakyushu 808-0135Japan College of Architecture and Urban Planning Chongqing Jiaotong UniversityChongqing 400074China

Understanding the coupling relationship between ecosystem services and poverty livelihoods is a prerequisite for poverty eradication and ecological protection in *** this paper,we intended to quantify the coupling relationship between ecosystem services and poverty livelihoods in 717 poverty-stricken counties in ***,we identified distinct levels of ecosystem services and poverty respectively in the poverty-stricken areas based on the ecosystem services subsystem index and poverty livelihoods subsystem ***,we calculated the coupling degree and coupling coordination degree between the ecosystem services and the poverty livelihoods in China^poverty-stricken counties from 2000 to ***,we analyzed the temporal and spatial evolution of the coupling between ecosystem services and poverty *** results indicate that the ecosystem services showed a trend of first decreasing and then increasing,while the poverty level showed an increased *** addition,the coupling relationship between ecosystem services and poverty livelihoods in poverty-stricken counties was also improved from 2000 to ***,the coupling degree value or coupling coordination degree values in some counties or contiguous impoverished areas showed a decreased trend,the coupling relationship between ecosystem services and poverty livelihoods in those counties or areas was higher *** more,the coupling relationship in China's poverty-stricken counties was mainly intermediate conflict and low conflict,which need to improve in the ***,it is suggested that effective measures are required to lift ecosystem services out of the poverty trap and into sustainable livelihoods.

关键词： ecosystem services poverty livelihoods coupling degree coupling coordination degree coupling relationship spatiotemporal characteristic

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长江流域城市蔓延特征识别及演化趋势模拟——基于城市蔓延多维度指标的测度

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地理研究 2023年第11期42卷 2940-2964页

作者：官冬杰杨文周李磊邓诏樊晓凤重庆交通大学智慧城市学院重庆400074

城市蔓延是一种低密度、非连续的城市化现象,严重威胁城市的可持续发展。本文基于夜间灯光数据识别2005—2020年长江流域建成区范围,从密度维、形态维、结构维、效率维和品质维五个维度,结合流域、城市群和不同类型城市三个空间尺度,构... 详细信息

城市蔓延是一种低密度、非连续的城市化现象,严重威胁城市的可持续发展。本文基于夜间灯光数据识别2005—2020年长江流域建成区范围,从密度维、形态维、结构维、效率维和品质维五个维度,结合流域、城市群和不同类型城市三个空间尺度,构建多维度城市蔓延测度指标体系和城市蔓延特征识别模型对长江流域城市蔓延时空特征进行识别分析,结合城市蔓延速度、地形地貌、生态屏障和生态阻力约束因素建立城市蔓延情景分析模型,对长江流域城市蔓延演化趋势进行模拟。研究表明:①2005—2020年,长江流域城市蔓延速度整体呈下降的趋势。其中,密度维和形态维的城市蔓延速度呈上升趋势,结构维、效率维和品质维的蔓延速度呈下降趋势。②2005—2020年,长江流域城市蔓延效率以波动减少和持续下降为主,波动增加和持续上升次之。③2005—2020年,长江流域Ⅰ型小城市、Ⅱ型小城市和成渝城市群发展均衡性逐渐下降,其余类型城市发展均衡性均呈上升趋势。④2005—2020年,长江流域城市蔓延模式主要以边缘蔓延为主。飞地式蔓延斑块数量占比逐年降低,边缘式蔓延、填充式蔓延斑块数量占比逐年增加。⑤2025—2040年,长江流域不同尺度城市蔓延模拟面积均将呈持续增长的趋势。长江上游流域城市、Ⅱ型大城市、中等城市、Ⅰ型小城市、Ⅱ型小城市蔓延面积占比呈上升趋势,其余类型城市的蔓延面积占比呈下降趋势。本文为长江流域高质量发展和国土空间规划提供了科学依据与参考。

关键词：城市蔓延速度效率异质性模式趋势长江流域

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长江经济带湿地空间格局变化及其保护修复对策研究

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三峡生态环境监测 2022年第1期7卷 88-96页

作者：周李磊官冬杰重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆大学环境与生态学院重庆400030 重庆交通大学建筑与城市规划学院重庆400074

基于1980年、1995年、2005年和2015年4期土地利用/覆被解译数据,以长江经济带湿地为研究对象,分析了长江经济带湿地的空间格局变化,结果表明:(1)长江经济带湿地主要分布在长江中下游;(2)1980—2015年,长江经济带湿地消失和新生并存,长... 详细信息

基于1980年、1995年、2005年和2015年4期土地利用/覆被解译数据,以长江经济带湿地为研究对象,分析了长江经济带湿地的空间格局变化,结果表明:(1)长江经济带湿地主要分布在长江中下游;(2)1980—2015年,长江经济带湿地消失和新生并存,长江经济带的河流湿地和沼泽湿地呈减少趋势,湖泊和库塘湿地呈增加趋势,整体上长江经济带湿地呈增加趋势;(3)将长江经济带湿地划分为7个重点区域,并针对不同区域的湿地提出相应的保护修复策略。以期为长江经济带湿地的保护和修复提供参考。

关键词：长江经济带湿地保护修复空间格局

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