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城市景观格局演变的生态环境效应研究进展

生态学报 2013年第4期33卷 1042-1050页

作者：陈利顶孙然好刘海莲中国科学院生态环境研究中心北京100085 北京市永定河管理处北京100165

快速城市化过程剧烈影响着下垫面变化,直接带来了交通拥挤、资源短缺、环境污染、生态恶化等诸多问题,所有这些问题的出现均与景观格局演变密切相关,研究城市景观格局演变及其生态环境效应正在成为全社会关注的热点。系统总结了城市化... 详细信息

快速城市化过程剧烈影响着下垫面变化,直接带来了交通拥挤、资源短缺、环境污染、生态恶化等诸多问题,所有这些问题的出现均与景观格局演变密切相关,研究城市景观格局演变及其生态环境效应正在成为全社会关注的热点。系统总结了城市化过程对景观格局演变的影响,分析了城市景观格局演变的热环境效应、水环境效应、生态服务效应,以及城市生态用地与生态安全格局设计等方面的研究进展。指出了目前城市景观演变与生态环境效应研究中存在的问题与不足:(1)现有研究侧重于景观格局演变的量化分析和景观格局指数的计算,较少关注景观格局演变对生态环境及其区域生态安全的影响;(2)城市景观格局演变与热岛效应研究多局限于两者数理统计关系的分析,对于城市热环境形成的机理缺乏深入研究;(3)城市景观格局演变与大气环境效应方面更多研究关注绿地及其空间布局在吸收和降解大气污染物、固体颗粒物方面的作用,对城市景观格局演变的大气环境综合效应以及大气灰霾效应影响机理重视不够;(4)如何通过合理设置生态用地,有效提高城市生态服务功能和保障城市生态安全,目前仍缺乏深入而又系统的研究。下一步的研究中,需要综合多尺度的景观信息来揭示城市景观的演变机理和环境效应,构建基于城市空间扩展和生态服务效应评价的城市生态空间优化决策模型,探讨城市生态空间优化模式与安全格局。

关键词：城市景观格局演变环境效应热岛效应生态用地

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北京市区车辆热排放及其对小气候的影响

生态学报 2017年第3期37卷 953-959页

作者：王业宁孙然好陈利顶中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

快速城市化导致城市热岛效应不断加剧,超大城市的车辆排热是影响城市热环境的重要因素之一。以北京五环区域为研究区,通过交通指数、交通密度、道路长度等指标计算了交通道路排热强度,辨识出北京市区街道尺度上车辆排热的时空动态规律;... 详细信息

快速城市化导致城市热岛效应不断加剧,超大城市的车辆排热是影响城市热环境的重要因素之一。以北京五环区域为研究区,通过交通指数、交通密度、道路长度等指标计算了交通道路排热强度,辨识出北京市区街道尺度上车辆排热的时空动态规律;选择典型位点对小气候特征进行流动与连续监测,构建空间与时间序列上车辆排热与小气候特征的定量关系。结果表明,交通排热强度呈现辐射状空间分布,市区平均排热强度为8.6—10.8 W/m^2,三环内地区达32.2—53.9 W/m^2,白天平均排热强度约为夜间的2—10倍,且早晚高峰期排热强度最大,非工作日的排热空间特征同工作日并无明显差异;主要道路的温差同08:00时的交通排热相关性最显著,温差增幅为0.91℃/10 W/m^2;车辆排热与道路草地监测点的温差有显著正相关关系,温差增幅约为0.15℃/10 W/m^2,且排热对其温差有约10—20分钟的滞后效应。车辆排热的时空动态研究有助于科学规划城市道路和景观,改善城市热环境。

关键词：交通指数交通密度车辆排热强度温差

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基于景观格局的城市热岛研究进展

生态学报 2012年第14期32卷 4553-4565页

作者：陈爱莲孙然好陈利顶中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院研究生院北京100049

首先对城市热岛效应的研究历史、大气城市热岛(AUHI)和地表城市热岛(SUHI)等概念、以及数据获取方式等方面进行简要地概述;随之着重综述从景观格局角度对城市热岛效应进行的研究。统计描述、传统景观格局指数分析和模型模拟法是目前该... 详细信息

首先对城市热岛效应的研究历史、大气城市热岛(AUHI)和地表城市热岛(SUHI)等概念、以及数据获取方式等方面进行简要地概述;随之着重综述从景观格局角度对城市热岛效应进行的研究。统计描述、传统景观格局指数分析和模型模拟法是目前该方向研究的主要方法,统计和景观格局指数分析的研究方法相似,主要统计地表参数或地表景观格局指数与地表温度的相关关系,在SUHI的研究中用得较多;AUHI和SUHI的数据源和机理不尽相同,其研究方法也不同;AUHI一般使用固定气象站点的数据和精细的局部移动气象站数据,较难和景观格局指数结合;模型模拟法则既可以使用地表温度也可以使用大气温度,其结果具体可靠,但目前模型模拟中涉及的景观格局参数,尤其是二维或多维的格局参数并不多;最后从数据源和景观格局参数的参与两个角度讨论了该方向研究存在的问题并提出今后研究的重点,包括(1)针对研究目标,选取或生产最合适的高质量数据;(2)深入从景观格局角度模拟城市热岛效应的研究,尤其是二维和三维景观格局的模拟,并发展多维度的景观格局指数;(3)中尺度上充分利用多光谱遥和热红外遥感数据,结合小尺度的测量和模拟,建立基于机理的景观模型或格局指数以评价中尺度的城市热岛效应;(4)多领域数据的融合和多学科方法的交叉研究和应用。

关键词：城市热岛景观格局景观设计地表温度土地利用与土地覆盖 AUHI SUHI

城市生态安全格局构建:目标、原则和基本框架

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生态学报 2018年第12期38卷 4101-4108页

作者：陈利顶景永才孙然好中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

随着人口增长和经济快速发展,城市化已经成为人类社会发展的必然趋势。快速城市化必将导致生态用地流失、生态系统服务下降和环境健康风险加剧,由此影响到城市生态安全。尽管生态安全的概念已经为社会广泛接受,但对生态安全的内涵和如... 详细信息

随着人口增长和经济快速发展,城市化已经成为人类社会发展的必然趋势。快速城市化必将导致生态用地流失、生态系统服务下降和环境健康风险加剧,由此影响到城市生态安全。尽管生态安全的概念已经为社会广泛接受,但对生态安全的内涵和如何构建生态安全格局仍然缺乏统一认识。在分析生态安全内涵、生态安全概念辨析和生态安全格局构建基本原则基础上,结合城市生态系统特点,提出了城市生态安全格局构建的目的、基本原则和基本框架。认为城市生态安全格局构建是一个涉及多尺度的区域性、综合性问题,除了要遵循生态安全格局构建的一般性原则外,还必须考虑以下原则:以人为本原则、流域适应原则、区域协调原则和有限目标原则。同时,需要重点关注宏观与微观尺度之间的关系协调、城市内部与外部之间的关系协调、理想与现实目标之间的权衡、人类生存需求与生态服务需求之间的权衡关系。通过城市生态安全格局构建,需要实现以下目标:控制城市化过程中出现的问题、维持城市地区正常的物质循环与代谢功能、维持城市生态系统健康运行与可持续发展、保证城市人居环境健康和居民的正常生活,以及满足现有城市居民可预见时期内生态服务需求。从景观、城市和区域三个尺度上,分析了城市生态安全格局构建需要面对的实体、解决的问题和实现的目标。

关键词：生态安全城市生态安全安全格局构建生态系统服务

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绿地格局对城市地表热环境的调节功能

生态学报 2013年第8期33卷 2372-2380页

作者：陈爱莲孙然好陈利顶中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

城市绿地作为一种稀缺资源,为城市可持续发展提供多种生态服务功能保障。探讨如何在有限的土地资源内合理配置城市绿地,使其发挥最大的生态服务功能非常重要。研究基于北京市2002年7月的QuickBird数据和Landsat 7 ETM+数据分别提取城市... 详细信息

城市绿地作为一种稀缺资源,为城市可持续发展提供多种生态服务功能保障。探讨如何在有限的土地资源内合理配置城市绿地,使其发挥最大的生态服务功能非常重要。研究基于北京市2002年7月的QuickBird数据和Landsat 7 ETM+数据分别提取城市绿地格局和地表温度,分析城市绿地格局(绿地面积、形状指数、邻接关系)与绿地地表温度及冷岛强度的相关关系。邻接关系包括邻接绿地斑块个数百分比和邻接绿地斑块面积百分比。邻接绿地斑块面积百分比采用缓冲区分析法,主要以乔木林地对地表热环境的调节作用为例。结果表明绿地格局参数对地表温度的影响相差较大:①城区主要的绿地类型(乔木林地、水体、草地)的温度都与其面积呈显著负相关,其中水体的相关系数最高;②只有乔木林地、水体的温度与其形状指数呈显著负相关,而灌木林地的温度与各个格局参数不相关;③乔木林地的缓冲区分析显示温度与其大小、形状、邻接绿地面积百分比关系都呈负相关,其中与邻接绿地面积百分比的相关关系最强,其冷岛强度也主要受邻接绿地面积百分比的影响。基于遥感识别的城市绿地微气候调节功能研究,有助于提高有限的城市绿地的生态服务功能,并可为城市绿地的规划管理和景观分析提供依据。

关键词：城市绿地城市热岛效应冷岛强度景观格局北京

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京津冀城市群地区植被覆盖动态变化时空分析

生态学报 2017年第22期37卷 7418-7426页

作者：李卓孙然好张继超张翀中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院阜新123000 宝鸡文理学院陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室宝鸡721013

基于MODIS NDVI遥感数据,采用线性回归分析、稳定性分析、重新标度极差分析等数理方法,反演了2005—2015年京津冀地区植被覆盖时空演变趋势和稳定性,并在此基础上对植被未来变化趋势进行评估和预测。结果表明:(1)2005—2015年京津冀地... 详细信息

基于MODIS NDVI遥感数据,采用线性回归分析、稳定性分析、重新标度极差分析等数理方法,反演了2005—2015年京津冀地区植被覆盖时空演变趋势和稳定性,并在此基础上对植被未来变化趋势进行评估和预测。结果表明:(1)2005—2015年京津冀地区植被覆盖度呈上升趋势(增长速率0.065/10年),增长过程经历两次飞跃期后,进入平稳波动阶段;(2)京津冀地区植被恢复以显著改善为主(47.45%),不显著变化区域占全区面积的三分之一(33.9%),主要以华北平原为中心展布,退化区域比重为6.8%,零星散布于各大城市周边;(3)京津冀地区植被持续恢复为主,植被覆盖持续改善区域比重超过一半以上(58.8%),反持续性改善比重为34.4%,主要集中在张家口、沧州以及保定东南地区;持续退化比重为4.8%,主要分布在天津、廊坊、沧州一带。研究结果将有助于辨识京津冀城市群地区的植被动态演化和生态网络连通性现状和趋势。

关键词：京津冀 MODIS NDVI 植被覆盖变化持续性

基于生态系统服务供需的城市群生态安全格局构建框架

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生态学报 2018年第12期38卷 4121-4131页

作者：景永才陈利顶孙然好中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

近年来,生态系统服务供需失调引发了一系列问题,诸如城市热岛、生态用地流失、环境污染、生物多样性减少等生态风险问题,已成为威胁生态安全、制约社会经济可持续发展的重要因素,因此维持生态系统服务供需平衡是生态安全健康发展的保障... 详细信息

近年来,生态系统服务供需失调引发了一系列问题,诸如城市热岛、生态用地流失、环境污染、生物多样性减少等生态风险问题,已成为威胁生态安全、制约社会经济可持续发展的重要因素,因此维持生态系统服务供需平衡是生态安全健康发展的保障和关键。梳理了生态系统服务评价、生态安全格局构建的研究现状,指出了存在的不足,同时构建了基于生态系统服务的城市群生态安全格局基本框架,并提出了生态安全格局未来的研究重点:城市群区域和城市内部生态系统服务的多尺度综合评价、城市功能区的划分及对生态安全的胁迫作用、生态过程与生态系统服务与生态安全的耦合、基于生态系统服务流的生态安全格局构建、模拟和优化。通过耦合社会经济数据、卫星遥感数据、城市地图大数据,评价城市内部和外部不同尺度的生态系统服务,保障城市群生态系统服务流畅通传输,实现城市群生态安全格局评价和优化。

关键词：城市群生态安全格局生态系统服务

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山地垂直带谱数字识别的技术实现和图谱构建

地球信息科学 2008年第6期10卷 690-696页

作者：孙然好张百平中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100049

山地垂直带谱是地学信息图谱的一个重要组成部分。"带谱数字识别"就是利用现代数字方法和数据,对客观存在的山地垂直自然带谱进行提取,获取比较完备的山地垂直带连续图谱模式。这是从传统山地垂直带研究走向地学信息图谱研究的重要步骤... 详细信息

山地垂直带谱是地学信息图谱的一个重要组成部分。"带谱数字识别"就是利用现代数字方法和数据,对客观存在的山地垂直自然带谱进行提取,获取比较完备的山地垂直带连续图谱模式。这是从传统山地垂直带研究走向地学信息图谱研究的重要步骤,有助于使我们对山地垂直谱的认识上升到地学信息图谱的高度。本文探索MATLAB语言快速、准确地实现各种识别算法,结合***构建的用户操作界面,实现带谱的信息提取、分类集成和多样化表达。山地垂直自然带谱的数字识别分为3种不同的模式:山系单侧、山体单峰和山体多峰;依据各自不同的识别算法,可以得到山地连续的带谱模式。本文全面介绍了数字带谱、带谱数字识别的含义,以及数字识别模型的原理、算法和原型系统等实现过程。

关键词：垂直自然带数字识别 NET MATLAB

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人为热排放对城市热环境的影响研究展望

生态学报 2017年第12期37卷 3991-3997页

作者：孙然好王业宁陈婷婷中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学技术大学生命科学学院合肥230000

全球范围的城市扩张和能源消耗,导致人为热在不同时间和空间尺度上影响地表热环境,人为热排放与城市热岛的关系受到广泛关注。通过国内外文献总结源清单法、数值模拟法和能量平衡方程等3种人为热估算方法的优缺点,评价人为热研究在城市... 详细信息

全球范围的城市扩张和能源消耗,导致人为热在不同时间和空间尺度上影响地表热环境,人为热排放与城市热岛的关系受到广泛关注。通过国内外文献总结源清单法、数值模拟法和能量平衡方程等3种人为热估算方法的优缺点,评价人为热研究在城市、区域和全球尺度的主要进展和区别,归纳出现有研究在城市尺度多关注人为热的时间动态变化,区域和全球尺度研究则更关注人为热的空间差异,以及人为热对于全球变暖的贡献和人类的适应对策。从中发现人为热研究中存在的问题和不足,包括研究尺度和研究方法匹配性、研究结果的验证和比较、人为热排放与景观功能的联系、人为热排放强度和周期对气温的影响机制等。根据现存问题提出多学科集成、人为热与景观功能耦合、时空尺度选择、数据获取等4个方面的建议,有助于在理论和方法方面深化和拓展城市人为热研究。

关键词：人为热能源消耗热岛效应全球变暖城市化