以下文章来源于城市地理之光 ，作者山河故人
标题：Optimizing limit lines in urban-rural transitional areas: Unveiling the spatial dynamics of trade-offs and synergies among land use functions
期刊：Habitat International
作者：Sinan Li, Wenzhan An, Jing Zhang, et al.
DOI：https://doi.org/10.1016/j.habitatint.2023.102907
导读：本研究以杭州市第一、二绕城高速公路之间的区域为例，从生产、生活、生态三个方面评估了2010年、2015年和2020年的土地利用功能，并测量了不同功能变化之间的协同/竞争关系，揭示了其空间非平稳性特征。基于此，构建了一个从网格尺度到乡镇尺度的土地空间分区控制框架，考虑了协同/竞争关系的空间非平稳性和主导功能，以支持城乡过渡区的协同发展。
引言
以往研究不足：①现有的研究主要关注各种社会经济生态驱动因素对不同功能的影响，而忽略了不同功能之间协同/竞争关系的空间非平稳性。②现有的研究多数在较大的行政单元尺度进行分析，只能检测出不同功能之间的主导相关性，而不能反映出它们的空间异质性和空间自相关性。③现有的研究很少将城乡过渡区作为一个特殊的研究对象，探索其土地利用功能变化及其相互作用关系的时空差异和转换过程，并构建合理的分区控制方案。
城乡过渡区的土地利用功能：城乡过渡区是城市和农村之间的连接区域，具有多样化的土地利用功能，如生产、生活和生态功能。这些功能之间存在着协同或竞争的相互作用关系，影响着区域的可持续发展。
土地利用功能的空间非平稳性：不同的土地利用结构和人类活动导致土地利用功能之间的相互作用关系具有空间异质性和复杂性，即空间非平稳性。这增加了土地空间管理的难度，需要探索不同功能之间的空间非平稳性特征。
土地空间分区控制：土地空间分区控制是一种协调不同发展目标和保护需求的土地空间管理方法，也是实现土地资源可持续利用的重要工具。然而，现有的研究很少将土地利用功能之间的空间非平稳性特征应用于细粒度的分区控制，降低了分区结果的有效性和适用性。
研究目标和方法：本研究以杭州市第一、二绕城高速公路之间的区域为例，从生产、生活、生态三个方面评估了2010年、2015年和2020年的土地利用功能，并测量了不同功能变化之间的协同/竞争关系，揭示了其空间非平稳性特征。基于此，构建了一个从网格尺度到乡镇尺度的土地空间分区控制框架，考虑了协同/竞争关系的空间非平稳性和主导功能，以支持城乡过渡区的协同发展。
研究区域
研究区域是杭州市第一、二绕城高速公路之间的区域，这是一个典型的城乡过渡区，具有多样化的土地利用功能，如生产、生活和生态功能。这个区域也是杭州都市圈经济圈的核心发展区，连接了杭州、绍兴、嘉兴和湖州四个城市。然而，这个区域也面临着快速城市化带来的土地利用功能转换和冲突，影响着区域的可持续发展。本研究旨在探索这个区域不同土地利用功能之间的空间非平稳性特征，并构建合理的土地空间分区控制方案。
研究方法
土地利用功能的量化：根据生产、生活、生态三个方面，将土地利用功能细分为不同的子功能，并利用多源数据和地理空间模型计算2010年、2015年和2020年的土地利用功能值。
土地利用功能变化之间的协同/竞争关系的测量：运用斯皮尔曼相关分析和偏相关分析方法，分析不同土地利用功能变化之间的协同/竞争关系，即正相关表示协同状态，负相关表示竞争状态。
土地利用功能变化之间的协同/竞争关系的空间非平稳性特征的揭示：采用地理加权回归模型和局部双变量空间自相关分析方法，探索不同土地利用功能变化之间的协同/竞争关系的空间异质性和梯度特征，即空间非平稳性特征，并识别不同的空间非平稳性形式，如线性协同/竞争、凹形协同/竞争、凸形协同/竞争等。
土地空间分区控制方案的构建：基于2020年的主导功能区划和2015–2020年的协同/竞争关系包裹及其空间非平稳性特征，从网格尺度到乡镇尺度构建一个土地空间分区控制框架，并提出针对不同分区类型的管理措施。
研究数据
土地利用数据：通过随机森林方法对上海-杭州湾城市群2010–2020年的土地利用数据进行解译和分类，得到了研究区域2010年、2015年和2020年的土地利用数据（15 m），并将土地利用类型分为7类，即耕地、林地、草地、城市建设用地、农村居民点、水域和未利用地。
多源数据：包括社会经济数据、农业数据、土壤数据、植被数据和气象数据，这些数据是从不同的网站或机构获取的，具有不同的格式和分辨率，需要进行重采样和投影转换，以便于进行空间分析和模型运算。
模型输出数据：包括InVEST模型输出的碳固定量、水质净化量和栖息地质量等生态功能指标，以及RUSLE模型输出的土壤保持量等生态功能指标，这些数据是基于土地利用数据和多源数据进行模型运算得到的，反映了研究区域不同土地利用功能的空间分布和变化情况。
研究结果
土地利用功能的时空变化：2010–2020年，研究区域的生产功能和生态功能呈现出明显的下降趋势，而生活功能则呈现出显著的上升趋势。生产功能和生活功能的高值区域主要分布在西部和东部，而生态功能的高值区域主要分布在南部和西南部。
土地利用功能变化之间的协同/竞争关系：2010–2015年，不同功能变化之间的平均相关系数为负值，表明其相互作用呈现出竞争状态；2015–2020年，生活功能与其他功能之间的相关系数继续下降，而生产功能与生态功能之间的相关系数变为正值。生产功能与生活功能之间的协同关系在2010–2015年占比最高（72.01%），而竞争关系在2015–2020年占比最高（94.53%）；生产功能与生态功能之间的协同关系在两个时段都占主导地位，分别为64.64%和70.01%；生活功能与生态功能之间的协同关系在2010–2015年占比最高（78.84%），而竞争关系在2015–2020年占比最高（77.53%）。
土地利用功能变化之间的协同/竞争关系的空间非平稳性特征：不同功能变化之间的协同/竞争关系具有显著的空间异质性和梯度特征，表现出六种空间非平稳性形式，即线性协同/竞争、凹形协同/竞争、凸形协同/竞争、无空间相关性等。这些空间非平稳性形式在不同的协同/竞争包裹中呈现出明显的时空差异和转换过程。
土地空间分区控制方案：基于2020年的主导功能区划和2015–2020年的协同/竞争关系包裹及其空间非平稳性特征，从网格尺度到乡镇尺度构建了一个土地空间分区控制框架，并提出了针对不同分区类型的管理措施。网格尺度下划分了12个土地空间功能分区，包括高质量发展区、协同发展区、优化引导区、修复提升区、单一功能区等；乡镇尺度下划分了5个主导功能分区，包括核心城市建设区、城市扩展区、核心农业生产区、一般农业生产区、生态保育区等。
结论
本研究探索了杭州市第一、二绕城高速公路之间区域不同土地利用功能变化之间的协同/竞争关系及其空间非平稳性特征，并构建了一个从网格尺度到乡镇尺度的土地空间分区控制框架，以支持城乡过渡区的协同发展。研究结果表明，不同功能变化之间的协同/竞争关系具有显著的空间异质性和梯度特征，表现出六种空间非平稳性形式，即线性协同/竞争、凹形协同/竞争、凸形协同/竞争、无空间相关性等。这些空间非平稳性形式在不同的协同/竞争包裹中呈现出明显的时空差异和转换过程。基于此，划分了12个土地空间功能分区和5个主导功能分区，并提出了针对不同分区类型的管理措施。本研究为城乡过渡区的土地空间管理提供了科学指导和参考。
转自：“生态遥感前沿”微信公众号
如有侵权，请联系本站删除！
