基于区域生态安全格局的城市空间扩展模拟与优化——以苏南地区为例

Urban spatial expansion is one of the most important representations of urbanization, and related research at regional level becomes the focus nowadays. Moreover, the central government of P. R. China offers a series of proposals on promoting the newly-type urbanization and the construction of ecological civilization, which makes it more urgent to optimize the spatial pattern of urban expansion, especially at the regional level. This research aims at meeting the demands of sustainable urbanization and enriching the research of scenario simulation on urban expansion at the regional level. Therefore, the Southern Jiangsu Province is chosen as the case area for regional-level urban expansion research by integrating the basic theories and technical methods of Urban Geography, Landscape Ecology and Geographic Information Science. Through comprehensive analysis of regional landscape patterns, key ecological processes and demands of constructing livable environment, Regional Ecological Security Pattern (RESP) is designed based on analyzing six kinds of ecological processes and their relationships. Based on multi-source urban expanding model modified from traditional MCR model, this research simulates regional-level urban expansion with both RESP as the constraint condition and the central urban districts and county towns as expanding sources. The effects of urban expansion based on RESP (i.e. RESP scenario) is compared with other scenarios including BAU scenario, which reflects the inertial tendency of urban expansion, and Integration scenario, which reflects the effects of inertial tendency and RESP. Suggestions on regulating urban expansion will be proposed accordingly. This project will not only enrich the contents and methods of Urban Geography and Landscape Ecology research, but also provide a scientific basis for the sustainable urbanization by optimizing urban system and protecting eco-safety in practice at regional level.

针对新型城镇化和生态文明建设的新需求，结合城市地理学对区域尺度城市空间扩展研究的关注，本项目拟以苏南地区为案例，应用城市地理学、景观生态学和地理信息科学等基础理论与方法，分析区域垂直和水平生态过程，构建区域生态安全格局，开展生态安全格局约束下的区域城市空间扩展格局模拟与多情景对比分析，为优化城市空间扩展格局提出建议。方法上，考虑区域尺度多源扩展特征，引入城市等级因素，构建适合于区域尺度的城市扩展模拟模型。本研究理论上可丰富城市地理学研究的内容和方法，拓宽景观生态学研究的应用领域，为区域尺度城市空间扩展研究提供借鉴与参考；实践上为调控苏南地区城市扩展格局、优化区域城镇体系、保障生态安全提供科学依据，为全国其他地区提供苏南视角和范例。

本项目针对以往研究重点关注单体城市研究、对区域尺度研究重视不足的问题，以开展城市地理学和景观生态学研究为目标，以服务国家“以城市群为主体形态推进推进新型城镇化”为导向，以苏南地区为案例，从区域尺度出发，系统开展城市空间拓展的时空格局、生态效应和优化调控研究，主要内容和结论有：. 1、开展了改革开放以来苏南地区城市空间拓展格局及其驱动机理研究，指出地区城市扩张的热点区域发生明显变化，呈现由分散到集中再到分散的过程，东西两翼地区整体扩张速度较快，地区生产总值、实际利用外资总量、城镇固定资产额、常住人口等的增长直接导致了城市建成区面积的扩大，全球化、区域政策、区位条件、后发优势等是影响城市扩张热点形成、变化和位序-规模改变的主要原因；城市形态相对紧凑，但随着时间推移有趋于不规则、不稳定、不紧凑的态势，沿轴线扩张主导的模式则影响了城市形态的变化。. 2、开展了区域生态功能分区及建设用地空间分布的生态负荷研究，提出“位置导向的生态负荷”概念，反映建设用地的空间分布对区域生态安全影响的差异。研究指出，大部分建设用地的生态负荷较小，部分高负荷型建设用地分布在沿江、沿湖等生态功能重要的区域内，生态环境较好、林地与水域等生态空间规模较大的宜兴市、溧阳市、浦口区等生态负荷指数较大。研究认为区域开发要从数量和过程方面对生态空间实施“双重保护”，以便于整体降低区域发展的负面生态效应，推动空间可持续开发。. 3、开展了保护空间约束下的区域城市空间拓展模拟研究，基于对重点保护空间——基本农田和重要生态功能区“全管控、零占用”的原则，设计区域层面城市空间拓展的模型，研究不同保护情境对苏南地区城市空间拓展的影响，认为城市空间拓展整体上延续了规模越大、拓展量越多的格局，对耕地和生态空间的保护导致城市的新增用地配额发生变化，进而导致了区域城市体系的改变，而且这种变化与土地保护策略、受保护土地的空间分布有关。因此，未来的土地保护策略应该更加严格和更加关注保护用地的空间分布。. 总之，研究在苏南地区城市拓展时空格局分析、基于过程的生态功能分区、建设用地生态影响评价、城市空间拓展多情景模拟等方面取得积极进展，在理论上丰富了城市地理学研究的内容和方法、拓宽了景观生态学研究的应用领域，在实践上为调控城市扩展格局、优化区域城镇体系、保障生态安全提供了科学依据和应用范例。