碳中和导向下基于InVEST模型的城市生态空间系统评价研究.pdf
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1、第 卷第 期 年 月环境科学与管理 收收稿稿日日期期:基基金金项项目目:国国家家自自然然科科学学基基金金项项目目()上上海海市市科科委委双双碳碳专专项项()上上海海市市生生态态环环境境局局科科研研项项目目()作作者者简简介介:郭郭茹茹()女女 博博士士 教教授授 博博士士生生导导师师 主主要要研研究究方方向向:气气候候变变化化与与碳碳中中和和 文文章章编编号号:()碳碳中中和和导导向向下下基基于于 模模型型的的城城市市生生态态空空间间系系统统评评价价研研究究郭郭茹茹 邵邵光光辉辉 刘刘林林京京 曹曹晓晓静静 贾贾海海峰峰(.同同济济大大学学 环环境境与与科科学学工工程程学学院院 上上海海 .同
2、同济济大大学学碳碳中中和和研研究究院院 上上海海 .上上海海污污染染控控制制与与生生态态安安全全研研究究院院 上上海海 .上上海海济济邦邦投投资资咨咨询询有有限限公公司司 上上海海 .清清华华大大学学 环环境境学学院院 北北京京 )摘摘 要要:传传统统生生态态空空间间评评价价方方法法常常常常忽忽略略土土地地利利用用变变化化所所造造成成的的生生态态碳碳汇汇变变化化 难难以以衡衡量量生生态态空空间间对对碳碳中中和和目目标标的的影影响响和和贡贡献献 研研究究利利用用土土地地利利用用转转移移矩矩阵阵和和景景观观水水平平指指数数等等工工具具 建建立立了了基基于于 模模型型的的城城市市生生态态空空间间系系
3、统统评评价价方方法法 并并以以上上海海市市为为例例进进行行了了分分析析 研研究究发发现现 年年到到 年年上上海海市市生生态态空空间间格格局局呈呈现现破破碎碎化化发发展展 耕耕地地面面积积占占比比从从 降降至至 生生态态空空间间总总体体碳碳汇汇量量减减少少 .从从土土地地利利用用转转化化趋趋势势来来看看 各各地地类类稳稳定定性性由由高高到到低低排排列列依依次次为为建建设设用用地地、水水体体和和耕耕地地、湿湿地地、草草地地、林林地地 前前述述研研究究为为碳碳中中和和导导向向下下的的生生态态空空间间规规划划和和管管控控提提供供了了参参考考基基准准和和分分析析工工具具 关关键键词词:土土地地利利用用
4、生生态态空空间间 碳碳中中和和 空空间间分分析析 元元胞胞自自动动机机中中图图分分类类号号:文文献献标标志志码码:(.):.:研研究究背背景景生生态态空空间间是是国国土土空空间间规规划划中中的的关关键键要要素素 指指以以各各类类生生态态系系统统为为主主体体 为为人人类类提提供供生生态态系系统统服服务务的的第 卷第 期 年 月郭茹等碳中和导向下基于 模型的城市生态空间系统评价研究 空空间间 中中国国 年年提提出出“争争取取在在 年年前前实实现现碳碳中中和和”对对未未来来生生态态碳碳汇汇能能力力和和水水平平形形成成了了刚刚性性约约束束 而而生生态态空空间间则则是是生生态态系系统统碳碳汇汇能能力力和
5、和水水平平的的物物理理承承载载 面面向向碳碳中中和和目目标标的的生生态态空空间间管管控控是是一一个个涉涉及及生生态态、经经济济和和社社会会系系统统多多元元协协同同的的复复杂杂工工程程 面面临临诸诸多多挑挑战战 一一是是对对微微观观尺尺度度下下生生态态空空间间管管控控单单元元的的精精细细化化研研究究不不足足 尤尤其其是是对对不不同同尺尺度度管管控控单单元元划划定定科科学学性性与与管管控控有有效效性性的的评评价价分分析析 二二是是目目前前生生态态空空间间管管控控单单元元主主要要依依据据其其历历史史和和现现状状情情况况进进行行评评估估、分分级级与与划划定定 未未充充分分考考虑虑土土地地演演化化对对其
6、其长长远远影影响响 难难以以应应对对未未来来土土地地利利用用变变化化所所造造成成的的生生态态安安全全风风险险 三三是是对对生生态态碳碳汇汇能能力力与与水水平平的的有有效效评评估估亟亟待待加加强强 针针对对当当前前管管控控要要求求与与未未来来需需要要 研研究究利利用用 技技术术 建建立立了了基基于于 模模型型的的生生态态空空间间系系统统评评价价方方法法 对对城城市市生生态态空空间间的的数数量量、格格局局与与品品质质进进行行综综合合性性评评估估 以以期期为为碳碳中中和和导导向向下下的的生生态态空空间间规规划划与与管管控控提提供供参参考考基基准准和和定定量量分分析析工工具具 为为上上海海乃乃至至全全
7、国国开开展展基基于于生生态态空空间间科科学学管管控控的的气气候候变变化化应应对对提提供供借借鉴鉴 研研究究方方法法与与研研究究区区域域.城城市市生生态态空空间间系系统统评评价价方方法法研研究究面面向向国国家家碳碳中中和和战战略略目目标标 提提出出了了一一种种融融合合了了城城市市生生态态空空间间数数量量、格格局局和和碳碳汇汇水水平平的的系系统统评评价价方方法法 通通过过土土地地利利用用转转移移矩矩阵阵识识别别城城市市生生态态空空间间数数量量变变化化水水平平 采采用用景景观观水水平平指指数数评评估估生生态态空空间间变变化化的的空空间间格格局局特特征征 同同时时基基于于 模模型型开开展展了了生生态态
8、空空间间碳碳汇汇水水平平评评估估 .生生态态空空间间数数量量评评价价方方法法研研究究从从静静态态和和动动态态两两个个角角度度分分析析了了生生态态空空间间数数量量变变化化 静静态态方方面面 统统计计了了不不同同年年份份各各类类土土地地的的绝绝对对数数量量与与比比例例 明明确确了了土土地地利利用用演演化化整整体体趋趋势势 动动态态方方面面 利利用用土土地地利利用用转转移移矩矩阵阵 明明确确了了土土地地利利用用演演化化的的具具体体类类型型 .生生态态空空间间格格局局评评价价方方法法景景观观指指数数是是生生态态空空间间景景观观格格局局分分析析的的重重要要方方法法之之一一 可可表表征征景景观观的的破破碎
9、碎化化程程度度以以及及连连通通性性、稳稳定定性性等等特特征征 为为了了定定量量识识别别城城市市生生态态空空间间格格局局破破碎碎化化趋趋势势和和复复杂杂性性程程度度 研研究究采采用用景景观观指指数数法法评评估估生生态态空空间间变变化化的的空空间间格格局局特特征征 包包括括边边缘缘密密度度、面面积积加加权权平平均均斑斑块块分分维维数数和和景景观观聚聚合合度度指指数数 .边边缘缘密密度度()式式()式式()中中 为为第第 类类土土地地利利用用类类型型的的第第 个个斑斑块块的的周周长长 单单位位为为 为为研研究究范范围围景景观观总总面面积积 单单位位为为 为为土土地地利利用用类类型型总总数数 为为第第
10、 类类土土地地利利用用类类型型的的斑斑块块总总数数 从从整整体体上上反反映映了了景景观观斑斑块块的的形形状状特特征征 体体现现景景观观的的异异质质性性 数数值值越越大大表表示示斑斑块块形形状状更更为为扁扁平平 景景观观更更加加复复杂杂 .面面积积加加权权平平均均斑斑块块分分维维数数()()()()式式()式式()中中 为为第第 类类土土地地利利用用类类型型的的第第 个个斑斑块块的的面面积积 单单位位为为 为为修修正正系系数数 属属于于生生态态空空间间格格局局分分形形指指数数 反反映映了了景景观观斑斑块块形形状状的的复复杂杂程程度度 取取值值范范围围为为 数数值值越越大大表表示示景景观观越越趋趋
11、于于破破碎碎化化 .景景观观聚聚合合度度指指数数()()式式()式式()中中 为为第第 类类土土地地利利用用类类型型的的相相似似邻邻接接斑斑块块数数量量 反反映映了了斑斑块块的的聚聚合合程程度度 取取值值范范围围为为 数数值值越越大大表表示示斑斑块块越越趋趋向向聚聚合合 .生生态态空空间间碳碳汇汇水水平平评评价价方方法法 模模型型碳碳汇汇估估算算模模块块以以碳碳储储量量库库的的形形式式来来体体现现 具具体体包包括括地地表表碳碳储储库库、地地下下碳碳储储库库、土土壤壤碳碳储储库库与与死死亡亡碳碳储储库库四四个个部部分分:式式()第 卷第 期 年 月郭茹等碳中和导向下基于 模型的城市生态空间系统评
12、价研究 式式()中中 、和和 分分别别代代表表研研究究区区域域内内的的总总碳碳汇汇量量、地地上上生生物物碳碳汇汇量量、地地下下生生物物碳碳汇汇量量、土土壤壤有有机机质质碳碳汇汇量量 死死亡亡有有机机质质碳碳汇汇量量 单单位位均均为为 研研究究采采用用不不同同生生态态空空间间类类型型碳碳密密度度法法对对碳碳汇汇能能力力进进行行估估算算 碳碳密密度度指指单单位位面面积积生生态态空空间间中中的的碳碳汇汇量量 单单位位为为 .数数据据来来源源研研究究采采用用的的土土地地利利用用数数据据来来自自中中国国自自然然资资源源部部下下辖辖国国家家基基础础地地理理信信息息中中心心全全球球地地表表覆覆盖盖 米米分分
13、辨辨率率遥遥感感数数据据制制图图成成果果()行行政政区区划划数数据据来来自自国国家家基基础础地地理理信信息息中中心心 高高程程数数据据来来自自全全球球数数字字高高程程数数据据产产品品()路路网网数数据据来来自自中中国国城城市市规规划划设设计计研研究究院院上上海海分分院院 其其他他数数据据来来源源于于国国家家统统计计局局网网站站、上上海海统统计计年年鉴鉴(年年 年年)等等 结结果果与与讨讨论论.上上海海市市生生态态空空间间数数量量演演变变 城城镇镇化化发发展展导导致致 年年 年年上上海海市市建建设设用用地地不不断断增增加加 耕耕地地面面积积持持续续减减少少 但但两两者者总总量量基基本本稳稳定定在
14、在 万万公公顷顷左左右右 同同时时 林林地地、草草地地、湿湿地地面面积积增增长长迅迅速速 生生态态空空间间类类型型趋趋于于多多样样 生生态态空空间间持持续续拓拓展展 分分区区域域看看(如如图图 所所示示)中中心心城城区区主主要要土土地地利利用用类类型型为为建建设设用用地地 年年 年年 长长宁宁区区、普普陀陀区区、杨杨浦浦区区建建设设用用地地有有所所增增长长 黄黄浦浦区区与与虹虹口口区区建建设设用用地地保保持持稳稳定定 徐徐汇汇区区与与静静安安区区建建设设用用地地有有所所减减少少 生生态态空空间间方方面面 至至 年年 中中心心城城区区耕耕地地面面积积已已不不足足 公公顷顷 林林草草地地面面积积大
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- 关 键 词:
- 中和 导向 基于 InVEST 模型 城市 生态 空间 系统 评价 研究
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