上海城市土地利用与景观格局的空间演变研究

当今世界，尤其是发展中国家，正经历着一场前所未有的城市化浪潮，城市化所伴生的大规模土地利用／覆盖变化已经成为一种典型的人地系统相互作用过程。在准确获取城市土地利用演变信息的基础上，认识并理解城市化过程中土地利用演变格局特征、演变过程和驱动机制，建立城市土地利用格局演变动力学模型，寻求区域及城市人地系统的协调与均衡发展，从而最大限度地减少人类活动对各种自然景观与生态环境的影响与破坏，已经成为当前土地利用／覆盖变化研究所面临的关键问题。作为中国人口最密集、经济发展最快的城市，上海城市土地利用与景观格局在建国至今，尤其是改革开放、浦东开发以来出现了前所未有的巨大变化，因此，本文选择上海为典型案例区，以格局、过程、机制和模型为中心，对建国以来上海城市土地利用与景观演变进行系统综合研究。 论文第一章首先论述了区域和城市土地利用／覆盖变化研究背景，进而从格局、过程、机制和模型四个角度总结当前城市土地利用演变研究的基本动态和研究成果，发现现有的研究总体比较散乱，无论是理论、方法还是实践案例上，都缺乏对典型区域城市土地利用格局演变的系统综合研究以及对不同背景、不同区域、不同尺度上的城市土地利用演变的深入比较研究，城市土地利用／覆盖变化研究还没有形成完整的理论研究体系，本章最后对上海城市自然地理特征和城市土地利用格局现状进行概括总结，提出本研究的立题意义、研究目标和研究内容。 论文第二章从理论上建立了城市土地利用演变研究系统框架，发展了土地利用演变动力学概念模型，并对当前土地利用／覆盖变化研究的各种理论和方法进行了概括总结，提出了城市土地利用演变研究的思路、研究流程和本文使用的具体方法，认为城市土地利用演变研究的基本目的在于认识和理解城市土地利用／覆盖变化的基本特征和规律，进而对城市人地动力系统进行优化调控，为城市发展提供决策支持。 论文第三章综合遥感影像信息、数字化矢量地图和其他辅助数据等多源属性和空间数据，利用景观生态学和空间统计学方法，从粒度效应、演变规律和空间异质性相结合的角度，对近50年来上海中心城区土地利用与景观演变的粒度效应、格局特征和空间变异结构进行了系统分析。研究发现：（1）区域土地利用景观格局随粒度增加出现显著变化，在对研究区景观格局进行分析时，需视研究对象和目的的不同采用适合的研究尺度和景观格局指数；（2）近50多年来，人为因素对城市土地格局的影响逐渐深入，并表现出加速趋势，中心城镇用地通过占用周围农田向外快速扩张及城区内部用地的结构调整是上海城市土地格局演变的基本特征；（3）研究区景观多样性和斑块密度的空间格局随幅度变化而变化，二者均具有空间异质性特征，且空间异质性随尺度而变化，小尺度下的空间变异体现了更多的细节特征，尺度越大，空间变异的细节越被掩盖，空间差异的形成与上海城市发展历史和城市规划息息相关。 论文第四章借助GIS的空间分析功能，结合城市发展历史，从上海城市建成区形态扩展的空间差异、城市居住与工业用地的空间扩展特征和城市建成区扩展过程与模式三个方面，揭示了近50多年来上海城市建成区空间扩展规律、过程和模式，研究发现：（1）不同方向上的建成 0摘要 区面积及其空间扩展面积的差异逐渐增大，西南一南方向上建成区空间扩展在各个时期的差异 最大，南一东南方向上各个时期空间扩展面积相差最小，城市空间扩展的各向异性特征愈加突 出;（2）不同时期，居住与工业用地的扩展规模和速度及对城市建成区扩展的贡献率差异较大， 改革开放以前，居住与工业的扩展贡献率基本呈现两极分布，改革开放以后，二者比例相接近， 居住用地和工业用地已成为城市建成区扩展的主导力量;（3）居住用地和工业用地的空间扩展 特征随时间而变化，同一时期居住和L业的空间扩展强度、规模和方式也存在很大差异，一般 而言，二者高速和快速扩展类型的面积和面积比例均表现出递增的趋势，城市核心区以逆向扩 展为主的土地功能置换趋势也愈加显著;（4）上海城市建成区的空间扩展总体上表现为辐射填 充模式，经济发展较快时期多以轴向辐射模式为主，相反地，则多为空间填充模式，各时期扩 展轴性质存在较明显的差异，北、西北和西南方向的扩展轴为工业用地与居住用地的混合类型， 浦东方向则主要为工业用地扩展类型。 论文第五章将定性分析和定量统计计算相结合，利用缓冲区分析、主成分分析和多元回归 分析等方法，从自然环境、城市交通、经济发展和政府调控四个方面对中心城区土地利用演变 与空间扩展机制进行了全面剖析。认为:（l）上海城市建成区的发展受区域水体分布的影响很 大，尤其是横贯市区的黄浦江和苏州河，对建国至今建成区的扩展具有明显的制约作用;（2） 发达的水上交通对上海早期城市扩展发挥了巨大作用，但随着经济发展，由中心城区向外延伸 的各主要干道正成为建成区空间扩展的走廊，道路两侧土地类型转化率一般随距干道距离的增 大而减小;（3）建成区空间扩展的主要社会、经济驱动因素为城市人口、城市建设投资规模和 第二、三产业GDP比例，建国至今，