北京城市绿色空间时空变化及其生态服务功能响应
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摘要
在世界范围内,城市化已经成为人类社会发展不可逆转的趋势,城市化在推动人类经济、社会、文化、教育、科技快速发展的同时,也在区域和全球尺度上造成了资源短缺、环境污染、生态破坏等一系列严重的生态与环境问题。城市绿色空间作为城市生态系统中不可获取的组成部分,在环境调节、生态公益、社会文化等各个方面都发挥着重要的作用。本研究综合运用多源遥感影像、社会经济统计数据、问卷调查等,对北京城市绿色空间的信息提取方法、时空演变特征、景观格局及生态服务功能等方面进行多角度不同层面的分析,为今后的绿化规划提供了合理化建议。得出如下结论：
(一)与传统的基于原始光谱的监督分类相比,基于指数计算的综合阈值法的分类精度更高,分类效果比较好,同时避免了数据的冗余,是一种简单有效的信息提取方法；而基于线性光谱模型的植被盖度提取则能够进一步提高分类精度,同时,通过尺度上推,可以更好地反映城市绿色空间在不同尺度上的分布状况及功能,满足城市网格化管理的需要。
(二)北京城市绿色空间的总量在近二十年间(1989-2009年)呈递减趋势,期的绿色空间比例分别为41.57%,35.73%和26.89%,近二十年间绿色空间减少了14.68%。从空间格局来看,绿色空间的减少主要集中在城市边缘区,城市绿化隔离带被大量建设用地侵占,绿色空间镶嵌结构遭到了较大的破坏,这主要是由于城市无序扩张所引起的,城区局部的绿色空间略有增加,则是绿色奥运等政策影响。
(三)根据城市绿色空间生态服务功能的特点和分类,本研究选择固碳释氧功能、滞尘吸污功能、蓄水保土功能、社会文化功能等几项主要指标构建城市绿色空间生态服务功能评价体系。城市公园绿地为主要的城市绿色空间类型,研究表明北京城市公园类型组成不协调,大型公园比例偏大,小型、中小型公园比例偏小；城市公园绿地的布局不尽合理,城市中心缺乏“绿心”,局部过于分散。城市公园绿地多样性不高,景观破碎度大,特别是小型斑块,人为影响严重。公园绿地边界简单,分维数普遍较低,不利于生物多样性的保护。
(四)通过遥感反演的方法获取1989年和2009年两期的北京城区地表温度,从地表温度的空间分布可以看出,不同景观类型的地表温度有明显差异,水体景观的温度最低,绿色空间景观的温度比较低,不透水面景观的温度高,总体上中心城区的地面平均温度高于郊区；地表温度和植被指数(NDVI)呈负相关,即植被指数高的地区地表温度低,反之,植被指数低的地区地表温度高。1989-2009年间,由于人口增长及城市扩张等诸多因素的影响,北京市区的热环境效应呈现整体增长的趋势,城市热岛的空间布局形态也发生了很大变化,城区热中心形态进一步分解和演变,部分热中心热岛强度有明显增强的趋势,城区内原来布局相对分散的破碎高温斑块逐渐集中,合并成区域大斑块。
(五)居民对周边公园绿地的满意度主要取决于主、客观两方面因素,主观国素来自于居民的社会属性(年龄、学历、收入、家庭人口等)所形成的需求差异；客观因素来自于公园绿地自身的建设水平,包括数量、布局和可达性等。因此,在进行北京城市建设,特别是“宜居北京”城市建设时,针对公园绿地建设需要综合分析主客观两方面的影响,不断加强和提高基于公众参与的市场调查的可靠性和可行性,兼顾社会公平和空间公平,规划和建设好市民居住环境。
As an integral part of urban landscape, green space plays an important role in urban development and construction. The temporal and spatial change of urban green space is a result of natural and human factors, is also an important symbol of the urban environment and living standards. How to use of limited land resources to realize the rational distribution of green space, optimize the structure of green space in order to play its ecological benefits and the use of function fully and efficiently is a very important issue.
In this study, by integrated use of multi-source data such as remote sensing images, socio-economic statistics, survey and measured data, analyse of information extraction method, the temporal and spatial evolution of landscape pattern, ecological service functions Response to the rationalization proposals for future afforestation plan. The following conclusions:
studies have shown that the threshold method based comprehensive index has higher classification accuracy compared to traditional supervised classification based on the original spectrum and has better classification results, while avoiding the redundancy of the data, it is a simple and effective method of information extraction; Vegetataion cover extraction based on linear spectral model able to further improve the classification accuracy, at the same time, through upscaling the distribution and function of of urban green space in different scales can be better reflected.
the total of urban green space showed a decreasing trend in the past two decades (1989-2009), three temporal ratio of green space are41.57%,35.73%and26.89%, the reduction of green space is mainly concentrated in the urban fringe, the city greenbelt have been occupied by construction land, the mosaic structure of green space have been damaged, mainly caused by urban sprawl, at the same time green space increased slightly in urban center region.
In accordance with the characteristics and classification of urban green space ecological service function, this study chose fixing carbon and releasing oxygen function, dust smoke pollution, water and soil conservation function, social function of several key indicators to build the ecosystem services evaluation system of urban green space.as an main type of green space, city parks layout is not quite reasonable, the city center is the lack of "green heart", City park space diversity is not good and landscape fragmentation is high, especially small plaque serious impact by human beings. Ⅳ.By retreving of land surface temperature (LST) in Beijing city, it can be seen a significant difference LST in the difference surfaces. The average value of LST in urban significantly higher than that in suburbs, green space relatively has low temperature, LST and normolize difference vegetation index (NDVI) was negatively correlated. the urban heat island effect have been enhanced in Beijing from1989to2009with the cities expansion, the internal structure and functional morphology of the heat island has also undergone great changes, the center of thermal heat island has been further decomposition and evolution.
(一)与传统的基于原始光谱的监督分类相比,基于指数计算的综合阈值法的分类精度更高,分类效果比较好,同时避免了数据的冗余,是一种简单有效的信息提取方法；而基于线性光谱模型的植被盖度提取则能够进一步提高分类精度,同时,通过尺度上推,可以更好地反映城市绿色空间在不同尺度上的分布状况及功能,满足城市网格化管理的需要。
(二)北京城市绿色空间的总量在近二十年间(1989-2009年)呈递减趋势,期的绿色空间比例分别为41.57%,35.73%和26.89%,近二十年间绿色空间减少了14.68%。从空间格局来看,绿色空间的减少主要集中在城市边缘区,城市绿化隔离带被大量建设用地侵占,绿色空间镶嵌结构遭到了较大的破坏,这主要是由于城市无序扩张所引起的,城区局部的绿色空间略有增加,则是绿色奥运等政策影响。
(三)根据城市绿色空间生态服务功能的特点和分类,本研究选择固碳释氧功能、滞尘吸污功能、蓄水保土功能、社会文化功能等几项主要指标构建城市绿色空间生态服务功能评价体系。城市公园绿地为主要的城市绿色空间类型,研究表明北京城市公园类型组成不协调,大型公园比例偏大,小型、中小型公园比例偏小；城市公园绿地的布局不尽合理,城市中心缺乏“绿心”,局部过于分散。城市公园绿地多样性不高,景观破碎度大,特别是小型斑块,人为影响严重。公园绿地边界简单,分维数普遍较低,不利于生物多样性的保护。
(四)通过遥感反演的方法获取1989年和2009年两期的北京城区地表温度,从地表温度的空间分布可以看出,不同景观类型的地表温度有明显差异,水体景观的温度最低,绿色空间景观的温度比较低,不透水面景观的温度高,总体上中心城区的地面平均温度高于郊区；地表温度和植被指数(NDVI)呈负相关,即植被指数高的地区地表温度低,反之,植被指数低的地区地表温度高。1989-2009年间,由于人口增长及城市扩张等诸多因素的影响,北京市区的热环境效应呈现整体增长的趋势,城市热岛的空间布局形态也发生了很大变化,城区热中心形态进一步分解和演变,部分热中心热岛强度有明显增强的趋势,城区内原来布局相对分散的破碎高温斑块逐渐集中,合并成区域大斑块。
(五)居民对周边公园绿地的满意度主要取决于主、客观两方面因素,主观国素来自于居民的社会属性(年龄、学历、收入、家庭人口等)所形成的需求差异；客观因素来自于公园绿地自身的建设水平,包括数量、布局和可达性等。因此,在进行北京城市建设,特别是“宜居北京”城市建设时,针对公园绿地建设需要综合分析主客观两方面的影响,不断加强和提高基于公众参与的市场调查的可靠性和可行性,兼顾社会公平和空间公平,规划和建设好市民居住环境。
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In this study, by integrated use of multi-source data such as remote sensing images, socio-economic statistics, survey and measured data, analyse of information extraction method, the temporal and spatial evolution of landscape pattern, ecological service functions Response to the rationalization proposals for future afforestation plan. The following conclusions:
studies have shown that the threshold method based comprehensive index has higher classification accuracy compared to traditional supervised classification based on the original spectrum and has better classification results, while avoiding the redundancy of the data, it is a simple and effective method of information extraction; Vegetataion cover extraction based on linear spectral model able to further improve the classification accuracy, at the same time, through upscaling the distribution and function of of urban green space in different scales can be better reflected.
the total of urban green space showed a decreasing trend in the past two decades (1989-2009), three temporal ratio of green space are41.57%,35.73%and26.89%, the reduction of green space is mainly concentrated in the urban fringe, the city greenbelt have been occupied by construction land, the mosaic structure of green space have been damaged, mainly caused by urban sprawl, at the same time green space increased slightly in urban center region.
In accordance with the characteristics and classification of urban green space ecological service function, this study chose fixing carbon and releasing oxygen function, dust smoke pollution, water and soil conservation function, social function of several key indicators to build the ecosystem services evaluation system of urban green space.as an main type of green space, city parks layout is not quite reasonable, the city center is the lack of "green heart", City park space diversity is not good and landscape fragmentation is high, especially small plaque serious impact by human beings. Ⅳ.By retreving of land surface temperature (LST) in Beijing city, it can be seen a significant difference LST in the difference surfaces. The average value of LST in urban significantly higher than that in suburbs, green space relatively has low temperature, LST and normolize difference vegetation index (NDVI) was negatively correlated. the urban heat island effect have been enhanced in Beijing from1989to2009with the cities expansion, the internal structure and functional morphology of the heat island has also undergone great changes, the center of thermal heat island has been further decomposition and evolution.
引文
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