Page 353 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

第 1 期 李欣等：生态安全格局约束下长株潭都市圈建设用地演变模拟与管控 · 349 ·

ecological source area was 1 204.38 km², accounting for 13.97% of the total area of the study area, and the
comprehensive ecological security pattern of Changzhutan metropolitan area was constructed. Under the three
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scenarios of ND, CEP and ESPR, the scale of construction land reached 1 345.88 km , 1 345.79 km and 1 284.94
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km , respectively. The delineation of urban development boundaries based on ESPR scenarios could effectively
maximize land economy and ecological benefits, and provide references for ecological protection and land use
planning in the region.
Key words construction land; ecological security pattern; land use scenario simulation; urban development
boundary; Changzhutan Metropolitan Area

城市空间无序蔓延导致区域内生态用地大量流 (slope, land use, excluded, urban, transportation, hill
[21]
失、生态斑块破碎化、生物多样性急剧减少，严重影 shade 模 型 [20] 、 CA (cellular automata) 、MAS
)
响到城市生态安全与可持续发展 [1-2] 。在此背景下， (multi-agent system) [22-23 ] 等空间预测模型进行探究。
党的十九大报告提出要构建生态廊道和生物多样性 FLUS [24 ] 模型作为空间预测模型的一种，在传统元胞
保护网络，提升生态系统质量和稳定性。同时，新时 自动机的基础上做了较大的改进，不仅可 与 Markov、
期国土空间规划也致力于研究国土空间平衡 ，探索 灰色预测模型等数学模型进行较好地结合，而且能
[3]
更为合理的城镇开发边界划定方法。因而，研究生 基于轮盘赌选择的自适应惯性竞争机制，处理多种
态用地与建设用地平衡发展，对于保护山水资源、修 土地利用类型相互转化时的不确定性与复杂性，从
复生态系统和建设生态家园有着关键性的作用。 而提高模拟精度。
国土空间平衡主要分为生态安全与土地合理利 随着俞孔坚 [25 ] 提出城市景观安全格局理论，许
用两部分，生态安全是指生态资源环境处于满足经 多学者尝试将生态保护与土地利用格局预测相结
济社会发展需求的状态 。在生态安全方面，最早由 合。如单渌铱等 [26 ] 基于土地生态安全评价预测环鄱
[4]
福尔曼 提出的“斑块—廊道—基底”的景观生态学 阳湖城市群未来土地利用格局，王思易等 [27 ] 将单一
]
[5
生态过程 与 C 模型结合预测扬州市未来用地格局，
A
研究模式受到广泛认可，并成为生态安全格局研究
但并未充分考虑土地利用变化与生态安全格局之间
的基本思路。我国生态安全格局的研究多集中于格
的关系，也缺乏完整的框架和总结。本研究将生态
局识别、构建和多模型耦合等方面。如李皓等 [6]
安全格局 与 FLU 模型相结合，提出自然发展（ND）、
S
采 用 AHP-OWA (analytic hierarchy process-ordered
核心生态斑块保护（CEP）和生态安全格局约束
weighted averaging 多 准 则 评 估 与 InVES T 模型
)
（ESPR） 种空间预测情景，其模拟的建设用地和生
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(integrated valuation of ecosystem services and trade-
态用地分布范围，可为长株潭都市圈城镇开发边界
offs model 模拟雄安新区生态安全格局；如克亚·热
)
划定提供参考，以期有效解决该区域生态环境保护
合曼等 [7 ] 采用 MSPA (morphological spatial pattern
与社会经济发展之间的土地利用矛盾，并为同类都
analysis 和 ) MC 模型结合构建图木舒克市生态安
R
市圈土地利用政策提供技术支持。
]
全格局；李涛等 采用电路理论探讨构建衡阳市城
[8
市景观安全格局。土地利用是城市发展的基础，其 1 研究区域与数据来源
数量和布局变化对生态、经济等方面具有重要影
1.1 研究区域
[9]
响 。土地利用模拟预测分为数量预测和空间预测
长株潭都市圈是长江中游城市群土地覆盖变化
两部分。在数量预测方面，主要分为 以 Logisti 回归 最为剧烈的区域之一，是长株潭城市群核心区，包括
c
模 型 (logistic regression model) [10-11] 、马尔可夫模型 长沙市岳麓区、芙蓉区、天心区、开福区、雨花区、
(Markov) [12-13] 、灰色预测模型 [14-15 ] 为代表的数学模 望城区和长沙县，株洲市芦淞区、石峰区、天元区、
型和以系统动力学模型（SD） [16] 、神经网络模型 荷塘区和渌口区，湘潭市雨湖区、岳塘区和湘潭县
（artificial neural network model） [17 ] 为代表的动力学 （ 图 1）。该区域总面 积 8 623.34 km ，人 口 1 652.24
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模型。虽然数量预测可以得知土地利用变化的大致 万人（202 年），已基本形 成 1 小时通勤圈的城镇空
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趋势，但不能反映具体的位置变化信息。因此，越来 间形态，是湖南省社会经济发展核心增长极。
越多土地利用模拟研究采 用 CLUE-S（conversion of 1.2 数据来源
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land use and its effects at small region extent） 、 对长株潭都市圈 200 年、200 年、201 年、
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GEOMOD (geometric data model) 、SLEUTH 201 年 和 202 年 5 个时期的土地覆盖变化进行监