辽宁中部城市群景观动态模拟与预测研究

辽宁中部城市群是我国城镇最密集的地区之一，经过几十年快速的城市发展和工业建设，造成了严重环境污染和生态破坏，区域的景观发生了巨大的变化。本文研究辽宁中部城市群城市空间增长和景观动态，为辽宁中部城市群的科学规划和管理提供决策支持，对辽宁省生态环境与社会经济的可持续发展具有重要的意义。 本文利用3S技术、转移矩阵和景观格局指数方法对辽宁中部城市群1988-- 2004 年的城市增长和景观变化进行了综合分析，采用历史数据对城市增长和景观变化模型SLEUTH进行校正，并对历史时期的城市增长和景观变化进行模拟重建；利用ROC曲线统计、Kappa指数系列和景观格局指数对SLEUTH的模拟结果进行精度评价；在五种不同的预案下对辽宁中部城市群未来（2005-2045年）城市增长和景观动态进行模拟预测。本文得到如下结论： 1. 1988-2004年间，辽宁中部城市群的城市面积持续增长，扩展强度不断增强，1997-2000年的城市扩展强度最大，增长速度最快。城市空间格局的变化表现出阶段性的特征，1988-1997年城市面积的增长速度较慢，结构紧凑，以边缘增长和填充增长为主；1997-2004年城市面积增长较快，城市向外蔓延，城市斑块形状变得复杂，以开发区的飞地式增长和扩散增长为主。 2. 1997-2004年间，辽宁中部城市群的景观变化明显，农村居民点的面积增长最大，其次为城市；林草地的面积减少最大，其次为耕地。各景观类型中城市的增长速度最快，林草地减少的速度最快。辽宁中部城市群的城市增长和景观变化主要集中在中部的城镇密集带。城镇密集带将是未来城市群规划和管理的关键区域。辽宁中部城市群景观格局受人类活动影响增强，景观破碎化程度加大。景观中林草地和耕地的优势地位有所减弱，破碎化程度增加，斑块形状日益复杂；在城镇密集带内，耕地面积流失较大，耕地占景观面积比例减少较快，破碎化程度较大。随着城市化进程的加快和人类活动的增强，辽宁中部城市群表现出复杂的格局变化特征。 3. 1988-2004年，辽宁中部城市群城市增长的主要驱动力是社会经济发展和政策因素，其中人口和经济的高速增长、国家及区域政策导致的城市开发、生 态环境保护政策、城市规划和基础设施建设等因素是城市群城市空间快速增长的主要因素。辽宁中部城市群的景观变化受到自然和人类两大类驱动因素的共同作用。气候、水文、矿产资源等自然驱动力对城市群景观变化的影响也较大。人口增长、城市和村镇聚落增长、农业开发、经济发展、政治政策和工业化等主要的人类驱动力对辽宁中部城市群景观变化影响较大。 4. 利用ROC 曲线统计、Kappa 指数系列和景观格局指数从城市增长总体预测能力、增长数量和空间格局上对SLEUTH 模型的城市增长模拟结果进行精度评估；利用Kappa 指数系列和景观格局指数对SLEUTH的景观变化预测结果进行评价。总体上讲，SLEUTH模型对辽宁中部城市群城市增长和景观动态模拟预测具有良好的可信精度，较好地模拟了1988-2004年的城市增长和1997-2004年城市群的景观动态。 5. SLEUTH 模型效力的主要影响因素包括模型结构、城市发展特征、模型应用的时空尺度和模型输入数据的获取与误差传递等。通过修改模型参数设置、开展模型敏感性与不确定性分析等可以提高SLEUTH 模型的模拟效力，并提出城市分类标准对SLEUTH准确性的影响，通过对部分研究区的检验研究，证明城市分类标准对SLEUTH模型的校正和模拟预测结果影响较大。 6. 基于SLEUTH模型，从城市群城市空间增长、景观要素和社会经济政策等方面设计了五种城市群发展和景观变化预案，即历史趋势预案（Historical Trend, HT），区域开发政策和城市规划预案（Regional development policy and Urban planning policy, RU），生态可持续发展预案（Ecological Sustainable development，ES），两个密集增长预案（Compact Growth，CG1和CG2）等。通过预案分析，考察不同的条件下未来城市群城市空间增长和景观动态特征，研究认为密集的城市增长预案是未来辽宁中部城市群发展的较好预案，为辽宁中部城市群的规划、管理和可持续发展提供决策支持。

Urban functional structure characteristics and transformation in China

The paper analyzes urban functional structure characteristics of Chinese cities in 1996 using the Nelson method. The manufacturing employment percentage is much higher in metropolitan areas but is decreasing from 1989 to 1996. On the other hand, the weight of science, education, culture, hygiene, finance, insurance and real estate increases. The employment structure changes dramatically. Although the urbanization level of China is lower than that of the USA in 1955, the frequency distribution curve of urban functions is similar. The construction, transportation, commerce, finance, insurance, real estate, science, education, culture, hygiene and administration curves are normal. The mining employment converges on minor cities and the distribution is not normal. The urban function has changed with urban scale. The bigger the cities are, the smaller the manufacture, mining and construction employment weights, and the larger are the science, education, finance, insurance, real estate and administration weights. Commerce and transportation are distributed evenly and the difference is less. From the comparison in three zones of China, the employment percentage of manufacture, finance, insurance and real estate is higher in eastern coastal areas, while the employment percentage of science, education, administration is higher in western areas. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.