基于生態(tài)遙感指數(shù)的廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估及驅(qū)動(dòng)因素分析_第1頁(yè)
基于生態(tài)遙感指數(shù)的廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估及驅(qū)動(dòng)因素分析_第2頁(yè)
基于生態(tài)遙感指數(shù)的廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估及驅(qū)動(dòng)因素分析_第3頁(yè)
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緒論1.1研究背景及意義1.1.1研究背景近年來(lái),隨著中國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展發(fā)展,國(guó)內(nèi)各城市的工業(yè)化、城市化進(jìn)程不斷推進(jìn),經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展對(duì)自然資源的消耗以及給生態(tài)環(huán)境造成的壓力逐漸加大,進(jìn)而導(dǎo)致全球氣候變化、水體污染、土地退化、生物多樣性喪失等環(huán)境問(wèn)題日益明顯突出,成為世界環(huán)境的明顯問(wèn)題并且開始制約國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展與社會(huì)穩(wěn)定。同時(shí),人民群眾對(duì)生活質(zhì)量與環(huán)境的要求逐漸提高,目前環(huán)境保護(hù)與生態(tài)文明建設(shè)已成為國(guó)家戰(zhàn)略的核心議題。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量研究關(guān)乎著環(huán)境保護(hù)工作,還是國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的核心要點(diǎn),依照國(guó)家政策文件和會(huì)議相關(guān)指示,提升生態(tài)環(huán)境質(zhì)量成為我國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略重要一塊,習(xí)近平總書記倡導(dǎo)的“綠水青山就是金山銀山”理念與《“十四五”規(guī)劃》中清晰的綠色發(fā)展目標(biāo),生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要跟國(guó)家綠色低碳轉(zhuǎn)型、污染防治、生態(tài)修復(fù)等方面的政策緊密結(jié)合。國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)的既定目標(biāo),推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展和碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略實(shí)施,給提升環(huán)境質(zhì)量給出了科學(xué)依據(jù),研究新型城鎮(zhèn)化跟生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r,依照地方特色跟政策要求,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量研究為地方政府拿出具體的環(huán)境管理措施,推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)升級(jí),促使可持續(xù)發(fā)展達(dá)成。廣州市作為粵港澳大灣區(qū)生態(tài)文明建設(shè)的核心力量,審查其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,探究其在時(shí)空維度的演變規(guī)律,探尋驅(qū)動(dòng)因子,可以為我國(guó)的城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)佐證。1.1.2研究意義廣州市作為粵港澳大灣區(qū)生態(tài)文明建設(shè)的核心區(qū)域,開展生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)能剖析其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的時(shí)空演變規(guī)律,排查生態(tài)環(huán)境變化的驅(qū)動(dòng)根源,為城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)方面的依據(jù),并且為生態(tài)環(huán)境政策的優(yōu)化與調(diào)整提供關(guān)鍵重要的參考。1.2理論基礎(chǔ)1.2.1可持續(xù)發(fā)展理論可持續(xù)發(fā)展理論歸為綜合性發(fā)展范式,主要是引導(dǎo)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社會(huì)結(jié)構(gòu)以及生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展,1987年,聯(lián)合國(guó)《我們共同的未來(lái)》研究報(bào)告首次對(duì)該概念作出明確界定,對(duì)可持續(xù)發(fā)展作出的闡釋是在保障當(dāng)前世代發(fā)展權(quán)益時(shí),不減弱后代滿足自身需求能力的發(fā)展模式,其理論框架著力實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置、生態(tài)平衡的維護(hù)以及代際權(quán)益的保障,已成為應(yīng)對(duì)全球環(huán)境危機(jī)及資源約束挑戰(zhàn)的關(guān)鍵戰(zhàn)略理念。從經(jīng)濟(jì)維度這方面看,可持續(xù)性發(fā)展需要建立起資源節(jié)約型生產(chǎn)體系,依靠技術(shù)革新與產(chǎn)業(yè)升級(jí)提升要素生產(chǎn)率,讓經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)不依賴自然資本過(guò)度耗費(fèi),具體須構(gòu)建循環(huán)式經(jīng)濟(jì)模式,推動(dòng)清潔生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用落地,使經(jīng)濟(jì)發(fā)展同資源再生周期維持動(dòng)態(tài)平衡,社會(huì)層面的可持續(xù)性以完善民生保障體系為聚焦點(diǎn),涉及設(shè)立普惠性公共服務(wù)機(jī)制、完善收入分配體系和提高社會(huì)流動(dòng)水平,這種發(fā)展路徑強(qiáng)調(diào)依靠制度設(shè)計(jì)保障各階層群體,尤其是弱勢(shì)群體的發(fā)展權(quán)益,從而維系社會(huì)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期穩(wěn)定。作為理論重要支柱的生態(tài)環(huán)境可持續(xù)性,主張?jiān)谌祟惢顒?dòng)與自然系統(tǒng)間搭建良性互動(dòng)關(guān)系,其重點(diǎn)措施涉及污染治理、生物多樣性保育和可再生資源統(tǒng)籌,目的是維持地球生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能,只有把環(huán)境閾值當(dāng)作發(fā)展的剛性管控,才能保證持續(xù)獲得自然資本供給。該理論體系著重強(qiáng)調(diào),單一維度的發(fā)展絕不能以犧牲其他維度為代價(jià),短視的發(fā)展策略經(jīng)常引起生態(tài)赤字與社會(huì)矛盾的累積現(xiàn)象,真正的發(fā)展質(zhì)量顯示在經(jīng)濟(jì)活力、社會(huì)公正與環(huán)境健康的有機(jī)契合,這顯示要設(shè)立跨領(lǐng)域協(xié)同治理機(jī)制與多維度的評(píng)估體系。1.2.2人地關(guān)系理論地理學(xué)對(duì)人地互動(dòng)機(jī)制的研究一直圍繞構(gòu)建人類社會(huì)與自然環(huán)境和諧相處模式這一關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行,此理論體系建立在對(duì)生態(tài)社會(huì)系統(tǒng)長(zhǎng)期演變的科學(xué)認(rèn)知上,力求探索保障資源有效開發(fā)、保障環(huán)境系統(tǒng)穩(wěn)定的雙向調(diào)節(jié)機(jī)制,二者主導(dǎo)地位在發(fā)展的進(jìn)程里表現(xiàn)出顯著的階段性替換特征。原始文明階段里,地理要素明顯對(duì)人類生存方式形成制約,氣候狀況、地貌樣式、水文分布等自然條件直接決定早期農(nóng)耕活動(dòng)的空間格局以及聚落形態(tài),呈現(xiàn)典型“環(huán)境主導(dǎo)”模式的互動(dòng)特征,人類行為徹底受自然規(guī)律的左右;農(nóng)業(yè)社會(huì)里,出現(xiàn)了水利工程建設(shè)、土地墾殖等改造活動(dòng),但整體還是對(duì)生態(tài)閾值心懷敬畏,開發(fā)強(qiáng)度設(shè)定在環(huán)境自凈能力的范疇內(nèi)。因工業(yè)文明興起,相對(duì)平衡狀態(tài)徹底改變,普及的機(jī)械化生產(chǎn)推動(dòng)資源開發(fā)步入新階段,城市化進(jìn)程提速、全球貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)搭建,與之相伴的是生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)在惡化,體現(xiàn)出土地荒漠化加重、干凈水源不足、空氣污染擴(kuò)散加劇、物種滅絕加快等現(xiàn)象,快速工業(yè)化地區(qū)采用忽視環(huán)境容量的粗放發(fā)展模式,已造成難以修復(fù)的生態(tài)破壞,從“被動(dòng)適應(yīng)”到“過(guò)度干預(yù)”的轉(zhuǎn)變迫切需要新型發(fā)展理念的指引。當(dāng)代跨學(xué)科研究把人地協(xié)調(diào)認(rèn)定為可持續(xù)發(fā)展的理論基礎(chǔ),即便技術(shù)水平大幅提升了,然而人類生存發(fā)展依舊離不開自然資源支持,實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展的實(shí)質(zhì)所在是在遵循生態(tài)規(guī)律的基礎(chǔ)條件下,優(yōu)化資源開發(fā)利用模式、建立開發(fā)強(qiáng)度與環(huán)境容量的動(dòng)態(tài)平衡架構(gòu),需把生態(tài)可持續(xù)性當(dāng)成社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前置要求,借助科學(xué)的空間規(guī)劃、健全生態(tài)補(bǔ)償制度、嚴(yán)格環(huán)境監(jiān)管體系,最大程度減少人類活動(dòng)對(duì)自然系統(tǒng)的干擾?,F(xiàn)代協(xié)調(diào)理論構(gòu)建起“生態(tài)-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)”三維的耦合分析框架,自然系統(tǒng)給發(fā)展提供物質(zhì)根基,社會(huì)系統(tǒng)決定價(jià)值方面的取向,經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)影響資源的利用水平,三者呈現(xiàn)出復(fù)雜的非線性作用機(jī)理,若有子系統(tǒng)發(fā)生劇烈變動(dòng),極有可能引發(fā)連鎖反應(yīng),導(dǎo)致生態(tài)退化或社會(huì)失去秩序,此理論主張兼顧“剛性約束”與“柔性調(diào)節(jié)”的策略,需劃定生態(tài)保護(hù)的紅線,實(shí)施資源總量的管控,又需促進(jìn)綠色技術(shù)的創(chuàng)新、開展循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)踐、完善區(qū)域協(xié)同治理體系。當(dāng)下研究范式正從單向因果分析轉(zhuǎn)向系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)探究、從靜態(tài)描述變?yōu)閯?dòng)態(tài)模擬,在全球環(huán)境變化背景里,人地系統(tǒng)的脆弱性明顯呈現(xiàn),各個(gè)區(qū)域的差異極為顯著,城市群地區(qū)著重抓好生態(tài)空間管控與城市功能提升的協(xié)同,生態(tài)敏感區(qū)更留意資源保護(hù)與民生保障達(dá)成平衡,此理論體系是對(duì)歷史經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)歸納,更為解決可持續(xù)發(fā)展難題給出系統(tǒng)方案,核心是推動(dòng)發(fā)展模式實(shí)現(xiàn)從依靠資源轉(zhuǎn)向環(huán)境友好、從以開發(fā)為導(dǎo)向轉(zhuǎn)為生態(tài)優(yōu)先、從單一經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)邁向系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的三個(gè)根本轉(zhuǎn)變。1.2.3生態(tài)環(huán)境功能理論生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估理論是自然科學(xué)跟社會(huì)科學(xué)連接的重要橋梁,不僅看重生態(tài)系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)跟生物過(guò)程,更突顯其對(duì)人類社會(huì)的復(fù)合效益,在氣候變化跟區(qū)域發(fā)展矛盾加劇的情形下,該理論進(jìn)一步發(fā)展到對(duì)生態(tài)系統(tǒng)韌性評(píng)估的維度上,通過(guò)審視系統(tǒng)在干擾影響下的自我調(diào)節(jié)能力,為應(yīng)對(duì)極端天氣、生物入侵等風(fēng)險(xiǎn)提供預(yù)判線索,像在濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)這個(gè)環(huán)境里,潮間帶植被的群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度直接影響著自身抵御海平面上升的緩沖能力,這種依托結(jié)構(gòu)-功能關(guān)聯(lián)的評(píng)估模型已成研究熱點(diǎn)。從價(jià)值量化這一維度考量,傳統(tǒng)貨幣化評(píng)估模式正跟非市場(chǎng)價(jià)值核算技術(shù)深度融合在一起,研究者利用構(gòu)建條件價(jià)值法跟生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程模型耦合的復(fù)合架構(gòu),可更精準(zhǔn)地核算森林碳匯、濕地凈化等服務(wù)的多元價(jià)值,就像在長(zhǎng)江流域生態(tài)補(bǔ)償工作實(shí)踐里,依托水生態(tài)模型的服務(wù)價(jià)值核算體系,已達(dá)成對(duì)上游水源涵養(yǎng)區(qū)跟中下游用水區(qū)生態(tài)權(quán)益的科學(xué)估量,促進(jìn)構(gòu)建“成本共擔(dān)、效益共享”的跨省協(xié)作機(jī)制,文化生態(tài)服務(wù)評(píng)估創(chuàng)新格外明顯,借助景觀基因圖譜分析、游憩行為大數(shù)據(jù)挖掘等手段,逐步破解美學(xué)價(jià)值、文化認(rèn)同等非物質(zhì)效益計(jì)量方面的難題。在區(qū)域的應(yīng)用場(chǎng)景范疇內(nèi),該理論跟新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃的銜接日益緊密,就城市群生態(tài)空間碎片化問(wèn)題而言,研究團(tuán)隊(duì)借助對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的匹配分析,提出一套“功能斑塊-廊道網(wǎng)絡(luò)-基質(zhì)優(yōu)化”的空間修復(fù)策略,以粵港澳大灣區(qū)作為例子,依托生境質(zhì)量評(píng)估的生態(tài)廊道建設(shè)舉措,切實(shí)連通珠江口濕地跟山地森林的物種遷徙通道,增強(qiáng)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的連通性。一邊推進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施,采用評(píng)估農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)多功能價(jià)值(如糧食生產(chǎn)、景觀文化、碳匯服務(wù))的方式,驅(qū)動(dòng)單一農(nóng)業(yè)用地向“生產(chǎn)-生態(tài)-生活”復(fù)合空間演進(jìn),典型例子涉及江南水鄉(xiāng)稻田生態(tài)系統(tǒng)的全方位價(jià)值挖掘模式。全球尺度下的研究合作亦呈現(xiàn)出新走向,以聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署為主導(dǎo)的“生態(tài)系統(tǒng)與生物多樣性經(jīng)濟(jì)學(xué)”(TEEB)倡議,正推動(dòng)各國(guó)把生態(tài)服務(wù)價(jià)值整合到國(guó)民經(jīng)濟(jì)核算體系內(nèi),我國(guó)領(lǐng)先開展的自然資源資產(chǎn)離任審計(jì)制度,即對(duì)領(lǐng)導(dǎo)干部任職階段森林、河流等生態(tài)資產(chǎn)服務(wù)價(jià)值的變化做評(píng)估,建立生態(tài)保護(hù)的責(zé)任倒追機(jī)制。這種把生態(tài)服務(wù)價(jià)值從理論層面轉(zhuǎn)化為制度設(shè)計(jì)的實(shí)踐,象征著該理論已從學(xué)術(shù)研究層面深度滲透進(jìn)全球環(huán)境治理體系,成為推動(dòng)“人與自然生命共同體”理念達(dá)成的關(guān)鍵科學(xué)依托。伴隨數(shù)字孿生技術(shù)的興起,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估正朝著動(dòng)態(tài)模擬與決策支持的新階段前行,借助構(gòu)建囊括氣候、水文、生物等多要素的虛擬仿真系統(tǒng),研究者能及時(shí)預(yù)測(cè)不同發(fā)展情景時(shí)生態(tài)服務(wù)供給能力的變化趨勢(shì),為國(guó)土空間規(guī)劃提供直觀可見(jiàn)的可視化方案,這種技術(shù)創(chuàng)新不僅提升了評(píng)估的及時(shí)程度與精準(zhǔn)性,更讓生態(tài)保護(hù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)效益以直觀模樣呈現(xiàn)出來(lái),輔助破解“重短期經(jīng)濟(jì)收益、輕長(zhǎng)期生態(tài)價(jià)值”的治理難題,為達(dá)成生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)機(jī)制創(chuàng)新搭建了新路徑。1.2.4遙感生態(tài)理論遙感生態(tài)評(píng)價(jià)的演進(jìn)過(guò)程是從單一指標(biāo)過(guò)渡到綜合模型:早期以歸一化植被指數(shù)(NDVI)為典型示例,基于植被覆蓋度的改變反映生態(tài)情形;隨著對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多因子耦合關(guān)系的深度挖掘,研究引入了包含濕度指數(shù)(WET)、地表溫度(LST)、土壤或裸地指數(shù)(SI/NDSI)等的指標(biāo)體系,形成一套對(duì)水分條件、熱力狀況與地表擾動(dòng)程度的綜合呈現(xiàn)體系,研究者隨后進(jìn)一步提出遙感生態(tài)指數(shù),采用主成分分析(PCA)等多變量統(tǒng)計(jì)策略整合NDVI、WET、LST與SI等單項(xiàng)指標(biāo),規(guī)避主觀賦權(quán)帶來(lái)的結(jié)構(gòu)偏差情形,客觀篩選生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵因子,完成生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的綜合考量。遙感生態(tài)理論既重視靜態(tài)情況的空間分異分析,也突出生態(tài)質(zhì)量在時(shí)序上的演化特征,憑借多期遙感數(shù)據(jù)可對(duì)生態(tài)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變動(dòng)、退化走向以及恢復(fù)成效進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè),大量應(yīng)用在生態(tài)監(jiān)測(cè)、土地退化估量、水土保持效益評(píng)估及生態(tài)補(bǔ)償區(qū)域辨識(shí)等范圍。伴隨高分辨率衛(wèi)星、遙感大數(shù)據(jù)平臺(tái)以及智能算法的進(jìn)步,該理論讓空間解析能力以及過(guò)程建模能力進(jìn)一步拓展,研究范式從狀態(tài)識(shí)別轉(zhuǎn)向?qū)C(jī)制的解釋、從單尺度分析轉(zhuǎn)向多尺度的集成轉(zhuǎn)變,基于遙感指數(shù)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估模型初步構(gòu)建出“光譜特征-結(jié)構(gòu)特征-服務(wù)功能”的定量聯(lián)系,借助時(shí)序遙感技術(shù),生態(tài)脆弱區(qū)、敏感區(qū)的早期預(yù)警成為可能。理論體系在應(yīng)用期間碰到諸多挑戰(zhàn):遙感指標(biāo)跟地面生態(tài)實(shí)測(cè)指標(biāo)的反演模型需完善,區(qū)域地物光譜特征存在較大差異,引起模型遷移性不足,綜合指數(shù)構(gòu)建階段,指數(shù)選擇與計(jì)算方式存在不統(tǒng)一情形,不利于跨區(qū)域?qū)Ρ炔?shí)現(xiàn)尺度統(tǒng)一,遙感指數(shù)作為地表特征的呈現(xiàn)手段,無(wú)法直接反映生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部能量流動(dòng)與生物鏈結(jié)構(gòu)的變動(dòng),需聯(lián)合生態(tài)模型與地面調(diào)查,打造多源互補(bǔ)的集成監(jiān)測(cè)機(jī)制,在快速城市化與劇烈氣候變化的背景之下,遙感數(shù)據(jù)對(duì)短期急劇變化的敏感性及解釋力存在滯后風(fēng)險(xiǎn)。遙感生態(tài)理論發(fā)展需要強(qiáng)化“遙感-生態(tài)-社會(huì)”三元耦合機(jī)制的理論架構(gòu)搭建,構(gòu)造遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)跟生態(tài)過(guò)程模型更緊密的反饋通路,把高頻遙感影像、機(jī)器學(xué)習(xí)算法跟多尺度生態(tài)模擬集成起來(lái),達(dá)成對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量從狀態(tài)到機(jī)制、從空間到過(guò)程的全要素認(rèn)知,為國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)、區(qū)域生態(tài)空間治理以及環(huán)境政策評(píng)估給予科學(xué)決策支撐與技術(shù)支持。在城市群生態(tài)空間管控過(guò)程里,可憑借多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)分析綠地破碎化對(duì)城市熱島效應(yīng)的影響機(jī)理,結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)優(yōu)化現(xiàn)有的生態(tài)補(bǔ)償政策;在生態(tài)脆弱區(qū)實(shí)施治理期間,依靠智能算法動(dòng)態(tài)識(shí)別植被恢復(fù)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)要件,為精準(zhǔn)施策給出依據(jù),這種多技術(shù)跟跨學(xué)科融合的路徑,將推動(dòng)遙感生態(tài)理論從單一監(jiān)測(cè)工具朝綜合決策支持體系升級(jí)邁進(jìn)。1.2.5社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)是融合社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及自然成分的獨(dú)特結(jié)構(gòu),核心就是人與環(huán)境動(dòng)態(tài)相互作用及共生共榮的關(guān)系,作為特定地方內(nèi)社會(huì)活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)作跟生態(tài)系統(tǒng)密切協(xié)同的成果,一般會(huì)被叫做社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合系統(tǒng),該系統(tǒng)在弄清楚區(qū)域內(nèi)人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響及資源利用方式方面有關(guān)鍵功效,為尋找區(qū)域可持續(xù)發(fā)展途徑與構(gòu)建生態(tài)文明意識(shí)提供了基本性理論價(jià)值。我國(guó)生態(tài)學(xué)家首次提出社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)這一理念,其形成源自包含三個(gè)不同內(nèi)涵方面的復(fù)雜特性,需把該系統(tǒng)當(dāng)作一個(gè)整體復(fù)合系統(tǒng),有學(xué)者宣稱,該復(fù)合系統(tǒng)顯示了人類與自然協(xié)同共生、社會(huì)公平正義跟經(jīng)濟(jì)高效施行的理想統(tǒng)一,也被當(dāng)作人類社會(huì)文化及生態(tài)保護(hù)意識(shí)強(qiáng)、生產(chǎn)力先進(jìn)的人造復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng),有著功能關(guān)系協(xié)同、結(jié)構(gòu)合理的特性,生態(tài)系統(tǒng)跟社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)有這樣的差異,前者把人類看成眾多生物種類中的一種,研究生物跟環(huán)境的關(guān)聯(lián);后者把人類認(rèn)定為核心驅(qū)動(dòng)力,留意人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境造成的顯著影響與互動(dòng)模式。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)這一維度而言,復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)出多層級(jí)嵌套的特性:自然子系統(tǒng)作為基礎(chǔ)這一層級(jí),以水、土壤、植被等要素為途徑提供物質(zhì)能量,經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)充當(dāng)中間這一層,包含生產(chǎn)、流通、消耗等階段,實(shí)現(xiàn)資源的形態(tài)變換與價(jià)值上揚(yáng),社會(huì)子系統(tǒng)作為頂層體系,依靠制度、文化、技術(shù)等要素調(diào)整人地關(guān)系。以長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶這一實(shí)例,其上游山地森林的水源涵養(yǎng)功能(自然子系統(tǒng))為中下游工業(yè)生產(chǎn)(經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng))給予水資源保障,而流域生態(tài)補(bǔ)償政策(社會(huì)子系統(tǒng))利用利益分配機(jī)制協(xié)調(diào)上下游發(fā)展的訴求,說(shuō)明了三要素的立體交互效果,此結(jié)構(gòu)復(fù)雜性要求研究必須突破單一學(xué)科的邊界,借助系統(tǒng)論、控制論等跨學(xué)科方式剖析要素間的非線性聯(lián)系。在功能遞變層面,復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)歷了從“掠奪式開發(fā)”過(guò)渡到“協(xié)同進(jìn)化”的范式轉(zhuǎn)換,處于農(nóng)業(yè)文明的時(shí)候,系統(tǒng)以自然子系統(tǒng)發(fā)揮主導(dǎo)的“低消耗-低污染”為特征體現(xiàn),人類活動(dòng)大體上依賴生態(tài)承載力;工業(yè)文明的那個(gè)階段,經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)過(guò)度擴(kuò)大引發(fā)了生態(tài)赤字的加劇,好比珠三角地區(qū)快速工業(yè)化引發(fā)的土壤重金屬污染狀況;當(dāng)代開展的生態(tài)文明建設(shè)推動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型為“社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然”協(xié)同進(jìn)化模式,該演進(jìn)歷程凸顯了人類在復(fù)合系統(tǒng)認(rèn)知方面從被動(dòng)適應(yīng)到主動(dòng)調(diào)控的跨越。技術(shù)方法的創(chuàng)新是復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)研究的關(guān)鍵支撐,現(xiàn)今的研究普遍采用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析、能值理論、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型等工具,對(duì)系統(tǒng)的生態(tài)效率及可持續(xù)性進(jìn)行定量評(píng)估,借助能值分析可把工業(yè)生產(chǎn)中的能源投入與生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)產(chǎn)出轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一度量單位,辨認(rèn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)背后的生態(tài)成本。采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)不同政策情況中的土地利用變化做模擬,為空間規(guī)劃的決策給出依據(jù),區(qū)塊鏈技術(shù)的投入應(yīng)用正在革新生態(tài)治理模式,就如在碳匯交易事項(xiàng)里,憑借區(qū)塊鏈不可篡改的特性實(shí)現(xiàn)對(duì)碳排放數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)跟蹤與權(quán)益確權(quán),增強(qiáng)社會(huì)子系統(tǒng)跟經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的協(xié)同成效。1.3國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展1.3.1國(guó)內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量研究演進(jìn)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)遙感指數(shù)在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的研究取得了頗為豐富的成功。從研究理論上看,國(guó)內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用遙感指數(shù)在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估理論REF_Ref4410\r\h[3]。豐富交叉融合生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和地理信息科學(xué),生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估的理論框架REF_Ref4472\r\h[4]。研究集中于提取植被指數(shù)和水體指數(shù),評(píng)估生態(tài)環(huán)境健康,應(yīng)用遙感指數(shù)聯(lián)合植被、土地、水體等綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)理論REF_Ref4498\r\h[5]REF_Ref4736\r\h[6]。從研究?jī)?nèi)容上看,國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者聚焦于植被監(jiān)測(cè)與評(píng)估,集中在使用NDVI、EVI等遙感指數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)區(qū)域植被的生長(zhǎng)狀態(tài)及其變化,氣候變化和人類活動(dòng)的影響下的植被覆蓋的變化趨勢(shì)REF_Ref4769\r\h[7REF_Ref4795\r\h-8];水體變化監(jiān)測(cè),水資源問(wèn)題日益嚴(yán)重,應(yīng)用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)水體REF_Ref4821\r\h[9]。國(guó)內(nèi)外研究主要運(yùn)用NDWI(歸一化水體指數(shù))和MNDWI提取水體信息,監(jiān)測(cè)水資源的空間分布和變化,評(píng)估河流、湖泊、水庫(kù)等水體的變化進(jìn)行REF_Ref4850\r\h[10REF_Ref29460\r\h-11],生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向多元化和綜合化REF_Ref4916\r\h[13REF_Ref4948\r\h-14]。從研究方法上看,隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展,運(yùn)用高分辨率遙感影像和多源遙感數(shù)據(jù),提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估的精度REF_Ref4955\r\h[15REF_Ref5004\r\h-16];指數(shù)計(jì)算方法,有常見(jiàn)的NDVI、EVI、NDWI等指數(shù)外,提出新型遙感指數(shù),提升各類生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性REF_Ref5027\r\h[17]。運(yùn)用土地植被指數(shù)和NDSI評(píng)估,模型應(yīng)用與算法,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)方法的發(fā)展,研究者采用各種大數(shù)據(jù)算法對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行更精細(xì)評(píng)估REF_Ref5030\r\h[18REF_Ref5066\r\h-19]。從研究尺度上看,國(guó)內(nèi)外的研究遙感指數(shù)評(píng)估有全球尺度上,檢測(cè)全球氣候變化對(duì)植被覆蓋、森林退化以及大范圍水體變化等的影響;在區(qū)域尺度上,遙感技術(shù)有效監(jiān)測(cè)和評(píng)估特定區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量REF_Ref5073\r\h[20REF_Ref5092\r\h-21];在局部尺度上,應(yīng)用遙感技術(shù),城市、湖泊、森林、濕地等特定生態(tài)單元的環(huán)境質(zhì)量評(píng)估REF_Ref5118\r\h[22]。局部尺度對(duì)影像的要求高分辨率遙感,更精準(zhǔn)捕捉局部環(huán)境變化及其影響因素REF_Ref5148\r\h[23]。1.3.2國(guó)外生態(tài)環(huán)境質(zhì)量研究演進(jìn)隨著城市化的不斷推進(jìn),人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響日益加劇,國(guó)外學(xué)者對(duì)生環(huán)境質(zhì)量研究的成果較為豐富REF_Ref5171\r\h[24]。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的研究起初聚焦在水質(zhì)、空氣質(zhì)量和土壤污染REF_Ref5190\r\h[25]。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量多維度框架,有物理和化學(xué)因素以及生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性、生態(tài)服務(wù)等REF_Ref5193\r\h[26REF_Ref5216\r\h-27]。從研究?jī)?nèi)容上看,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量研究?jī)?nèi)容發(fā)展到多維度的綜合評(píng)估,水環(huán)境、土壤質(zhì)量、植被覆蓋、物種多樣性等,并構(gòu)建綜合評(píng)估體系REF_Ref5236\r\h[28]。從研究方法上來(lái)看,評(píng)估生態(tài)環(huán)境質(zhì)量方法有遙感技術(shù)、GIS和大數(shù)據(jù)分析,更加為精確和高效。國(guó)外學(xué)者利用遙感技術(shù)獲取大范圍、高頻次的環(huán)境數(shù)據(jù),GIS技術(shù)空間分析,識(shí)別不同環(huán)境因子的空間分布和變化趨勢(shì)REF_Ref5255\r\h[29]。學(xué)者們應(yīng)用大數(shù)據(jù)和人工智能的,模擬復(fù)雜環(huán)境因子對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響,預(yù)測(cè)和評(píng)估更精細(xì)REF_Ref5285\r\h[30]。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量尺度有局部地區(qū)到全球范圍,局部尺度上,主要是縣域城市、保護(hù)區(qū)或特定生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境質(zhì)量;在區(qū)域尺度上多為城市群以及區(qū)域生態(tài)質(zhì)量差異REF_Ref5327\r\h[31]。1.3.3生態(tài)環(huán)境質(zhì)量驅(qū)動(dòng)機(jī)制演進(jìn)隨著全球環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)峻,國(guó)內(nèi)外研究生態(tài)環(huán)境質(zhì)量驅(qū)動(dòng)力研究成果頗為豐富,國(guó)外的研究起步較早,學(xué)者們將經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)化進(jìn)程、能源消費(fèi)等因素視為主要驅(qū)動(dòng)力,提出“生態(tài)足跡”模型、環(huán)境Kuznets曲線等理論框架量化人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響REF_Ref5347\r\h[32]??鐚W(xué)科整合研究,采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型等方法綜合評(píng)估政策、技術(shù)和社會(huì)行為等多重因素對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的作用。國(guó)內(nèi)研究起步較晚,對(duì)工業(yè)化、城市化及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響取得顯著進(jìn)展。國(guó)內(nèi)學(xué)者提出基于“生態(tài)安全格局”的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)模型,結(jié)合政策因素。國(guó)內(nèi)研究在準(zhǔn)確量化復(fù)雜驅(qū)動(dòng)因素相互作用研究有待加強(qiáng)REF_Ref29842\r\h[33]。1.4研究?jī)?nèi)容(1)生態(tài)遙感指數(shù)的構(gòu)建基于遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估方法,結(jié)合植被指數(shù)(NDVI)、濕度分量(WET)、建筑指數(shù)(NormalizedDifferenceBuilt-upIndex,NDBSI)、地表溫度(LandSurfaceTemperature,LST)等四個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),可以全面而深入地刻畫區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。這些指標(biāo)分別反映了生態(tài)系統(tǒng)的綠度、濕度、干度和熱度等特征,通過(guò)主成分分析(PCA)技術(shù)的綜合處理,有助于在多維度上評(píng)估區(qū)域生態(tài)環(huán)境的健康狀態(tài)。(2)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)基于ENVI軟件,對(duì)3期遙感影像進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正等操作,并提取NDVI(綠度)、NDSI(干度)、WET(濕度)、LST(熱度)四個(gè)分量,分析3期指標(biāo)的變化情況,利用主成分分析法(PCA)構(gòu)建RSEI;采用ArcGIS對(duì)RSEI進(jìn)一步分級(jí)處理,從空間分布特征和時(shí)間演變格局對(duì)五個(gè)廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化進(jìn)行評(píng)價(jià);(3)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時(shí)空演變驅(qū)動(dòng)因素分析生態(tài)環(huán)境質(zhì)量受到自然條件與社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多方面因素的影響,其驅(qū)動(dòng)因素較為復(fù)雜,本研究從自然環(huán)境因子、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子及交通區(qū)位因子三個(gè)方面,共選取11個(gè)因子構(gòu)建指標(biāo)體系,借助ArcGIS平臺(tái)對(duì)處理后的各驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行離散化。探測(cè)探究11個(gè)影響因素對(duì)于廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響程度。

2區(qū)域概況、數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法2.1研究區(qū)概況2.1.1社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況廣州市是國(guó)家中心城市與粵港澳大灣區(qū)核心引擎,2023年地區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)30355.73億元,第三產(chǎn)業(yè)占比73.4%,現(xiàn)代服務(wù)業(yè)與先進(jìn)制造業(yè)深度融合,新能源汽車、工業(yè)機(jī)器人等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)崛起,推動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力提升至。優(yōu)化居民收入水平,城鎮(zhèn)居民人均可支配收入80501元,收入比縮小至2.09,民生支出占財(cái)政預(yù)算近七成,社會(huì)保障覆蓋率達(dá)98.3%。消費(fèi)市場(chǎng)韌性凸顯,社會(huì)消費(fèi)品零售總額超1.1萬(wàn)億元,新能源汽車零售額、文旅消費(fèi)成為增長(zhǎng)新動(dòng)力,白云機(jī)場(chǎng)旅客吞吐量與廣州南站客流量穩(wěn)居全國(guó)首位,樞紐經(jīng)濟(jì)輻射效能顯著。強(qiáng)化粵港澳科創(chuàng)走廊協(xié)同,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展動(dòng)能系統(tǒng)性轉(zhuǎn)換。2.1.2自然資源條件廣州市為珠江三角洲核心地帶,其自然資源體系以珠江水系為骨架,依托獅子洋、流溪河等河網(wǎng)構(gòu)建的濕地生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀濕地面積約7.8萬(wàn)公頃,占市域面積10.5%與白云山-南昆山森林廊道共同構(gòu)成生態(tài)屏障,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量導(dǎo)致自然棲息地破碎化指數(shù)上。土地資源開發(fā)強(qiáng)度達(dá)28.7%,高于國(guó)際宜居城市警戒線,工業(yè)用地占比超25%,加劇土壤重金屬污染與熱島效應(yīng)。港口資源稟賦,能源結(jié)構(gòu)加速向清潔化轉(zhuǎn)型,2023年新能源汽車產(chǎn)量增長(zhǎng)1.1倍,光伏電池、風(fēng)電裝備產(chǎn)能分別擴(kuò)張80%與38.2%,推動(dòng)非化石能源消費(fèi)占比提升至18.6%,單位GDP能耗高于深圳,資源利用效率優(yōu)化空間。2.2數(shù)據(jù)來(lái)源與處理(1)研究采用2003、2013、2023年Landsat遙感影像空間分辨率30m,影像數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)(/)。廣州市夏季晴日率高、云層覆蓋少的氣候特點(diǎn),因此本研究選取5-10月云量低于20%的高質(zhì)量遙感影像作為數(shù)據(jù)源,如圖2.1所示。(2)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量驅(qū)動(dòng)因素的的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),來(lái)源于2003-2023年相關(guān)年份的《廣州市統(tǒng)計(jì)年鑒》(3)2023年年均降雨量、年平均氣溫、植被覆蓋度(NDVI)、路網(wǎng)密度、水網(wǎng)密度和地均GDP等數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心。(4)研究使用GoogleEarthEngine(GEE)平臺(tái)對(duì)2003-2023年廣州市計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo),然后借助主成分分析法進(jìn)一步計(jì)算RSEI統(tǒng)計(jì),以得到RSEI均值。圖2.1遙感影像2.3研究方法(1)遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)構(gòu)建整合遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)綠度(NDVI)、濕度(WET)、干度(NDBSI)和熱度(LST)四個(gè)指標(biāo),如圖2.2,并結(jié)合主成分分析(PCA)綜合評(píng)價(jià)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量REF_Ref5285\r\h[30]。各指標(biāo)計(jì)算公式如下:(1)式中:ρred——紅波段的反射率;ρNIR——近紅外波段的反射率。(2)(3)式中:ρgreen——綠波段的反射率;ρblue——藍(lán)波段的反射率;ρSWIR1——短波紅1波段外反射率;ρSWIR2——短波紅外2波段反射率。(4)式中:ISI——裸土指數(shù);IIBI——建筑指數(shù)。(5)(6)(7)式中:λ——熱波段的中心波長(zhǎng);ε——地表比輻射率;T——傳感器處溫度值。(8)式中:K1和K2——定標(biāo)參數(shù);L——ETM影像6波段或OLI影像10波段在傳感器的輻射值。(9)VDN——像元灰度值;Vgain和Vbias——波段的增益值和偏置值,可從影像頭文件信息獲取。由于4個(gè)指標(biāo)量綱不一致,需要對(duì)4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理,統(tǒng)一在[0,1]之間;歸一化處理后將4個(gè)圖層進(jìn)行融合,融合后利用主成分變換分析,選取第一主成分作為RSEI,并對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分類評(píng)價(jià)。需要注意的是,進(jìn)行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)需要對(duì)水體進(jìn)行掩膜,本研究利用改進(jìn)的歸一化水體指數(shù)(ModifiedNormalizedDifferenceWaterIndex,MNDWI)對(duì)水體掩膜REF_Ref4498\r\h[5],以真實(shí)反映研究區(qū)生態(tài)狀況。由圖2.2的12個(gè)子圖(a-l)可以看出,NDVI(綠度)與WET(濕度)高值區(qū)(>0.75)分別呈綠色與深藍(lán)色,集中分布于北部從化山區(qū);NDBSI(干度)與LST(熱度)高值區(qū)(>0.6)呈亮紅色,聚焦于黃埔工業(yè)帶與南沙填海區(qū)。除此之外,從圖中可以看出,在時(shí)間演變特征上,中心城區(qū)LST子圖紅色區(qū)域從點(diǎn)狀熱核發(fā)展為連片熱區(qū),天河CBD熱輻射范圍沿珠江向東延伸,與河網(wǎng)退縮區(qū)空間耦合。廣佛發(fā)展軸沿線NDBSI子圖呈現(xiàn)由褐轉(zhuǎn)紅的帶狀遞增趨勢(shì),可以看出城市蔓延與交通樞紐建設(shè)對(duì)地表干燥度的影響;而NDVI子圖中番禺大學(xué)城周邊綠色斑塊與外圍褐色區(qū)域交織,體現(xiàn)修復(fù)與退化的空間博弈。圖2.2各評(píng)價(jià)指標(biāo)影像(2)變化趨勢(shì)分析研究采用Sen斜率估計(jì)對(duì)廣州市市RSEI進(jìn)行趨勢(shì)分析,計(jì)算公式如下:(9)式中:S——RSEI變化趨勢(shì);VRSEI(j)——第j年RSEI像元值;VRSEI(i)——第i年RSEI像元值;Medain()——取中值;其中,j>i。S大于0表示RSEI為改善趨勢(shì);S小于0表示RSEI呈變差趨勢(shì)。(3)驅(qū)動(dòng)機(jī)制分析地理探測(cè)器是分析空間格局和變量之間關(guān)系的定量分析方法,探測(cè)不同因子對(duì)某一地理現(xiàn)象的影響程度,揭示生態(tài)環(huán)境的形成機(jī)理REF_Ref5027\r\h[17]。計(jì)算公式為:(10)式中,q是影響因子的探測(cè)力,值域?yàn)閇0,1],q值越大,則影響程度越大;N為研究區(qū)總樣本數(shù);ni樣本數(shù);i為變量個(gè)數(shù);δ2i和δ2分別是i類型和各研究生態(tài)環(huán)境質(zhì)量方差。

3廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時(shí)空演變特征3.1遙感生態(tài)指數(shù)主成分分析采用主成分法,其中第一主成分PC1為綠度(NDVI),第二主成分PC2為濕度(WET),第三主成分PC3為干度(NDBSI),第四主成分PC4為熱度(LST)。2003年、2013年、2023年生態(tài)環(huán)境指標(biāo)里第一主成分PC1特征值分別為0.0212、0.0196、0.0130,各特征值貢獻(xiàn)率都超出77.49%,2003年至2023年這個(gè)階段,第一主成分PC1囊括了4個(gè)指標(biāo)的主要特征資料,基于此數(shù)據(jù),遙感生態(tài)指數(shù)借助第一主成分PC1進(jìn)行構(gòu)建。表3.1遙感生態(tài)指數(shù)主成分分析結(jié)果主成分2003年2013年2023年特征值貢獻(xiàn)率特征值貢獻(xiàn)率特征值貢獻(xiàn)率PC10.021279.77%0.019688.75%0.01377.49%PC20.003295.85%0.00295.94%0.002490.56%PC30.0024100.00%0.000799.99%0.001399.99%PC40100.00%0100.00%0100.00%3.2廣州生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化分析3.2.1廣州市RSEI均值時(shí)序演變特征采用GoogleEarthEngine(GEE)平臺(tái)對(duì)2003-2023年廣州市3期RSEI加以統(tǒng)計(jì),得到了RSEI均值,2003-2023年廣州市遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)表現(xiàn)出“先上揚(yáng)再下挫”的非線性波動(dòng)情形,均值從2003年的0.509上升到2013年的0.553,至2023年回落至0.514。廣州市2003-2023年間RESI均值的變化可以反映出城市生態(tài)質(zhì)量受城鎮(zhèn)化進(jìn)程與生態(tài)治理政策的雙重影響,具體來(lái)說(shuō),2013年峰值期生態(tài)改善,也許跟亞運(yùn)會(huì)周期(2010年)進(jìn)行的河涌整治、綠道網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及工業(yè)污染防控等工程以及其余政府在此期間頒布的與生態(tài)建設(shè)相關(guān)的政策有關(guān)系,這些措施及政策使NDVI(植被覆蓋指數(shù))跟濕度指標(biāo)的貢獻(xiàn)率在此期間大幅上揚(yáng);而2023年指數(shù)下滑和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、中心城區(qū)地表溫度升高2.3℃體現(xiàn)的熱島效應(yīng)加劇現(xiàn)象以及快速工業(yè)化導(dǎo)致的干度指標(biāo)惡化緊密相連。

表3.2遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)均值年份200320132023RSEI均值0.5090.5530.5143.2.2廣州市RSEI時(shí)空分異特征基于遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)評(píng)估體系,本研究采用ArcGIS自然斷點(diǎn)法將廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量劃分為“優(yōu)、良、一般、較差、差”五個(gè)等級(jí),由表3.3可以發(fā)現(xiàn),通過(guò)2003-2023年三期數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),廣州市生態(tài)質(zhì)量呈現(xiàn)顯著時(shí)空異質(zhì)性特征。從時(shí)間演變軌跡來(lái)看,城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量經(jīng)歷了"先優(yōu)化后退化"的階段性轉(zhuǎn)變,這一動(dòng)態(tài)過(guò)程與城市發(fā)展周期存在顯著耦合關(guān)系。依靠ArcGIS自然斷點(diǎn)法劃分成五個(gè)等級(jí),并分別核算各等級(jí)的面積大小,就表3.3而言可知,從時(shí)間維度看,2003年至2023年,廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)先上揚(yáng)后下探的時(shí)間演變特點(diǎn)。2003–2013年,可以大致概括為生態(tài)修復(fù)主導(dǎo)期,“良”等級(jí)面積從最初的2119.30km2增長(zhǎng)到3629.17km2,實(shí)現(xiàn)了71.3%的增長(zhǎng),主要受益于白云山、從化溫泉鎮(zhèn)等核心生態(tài)區(qū)的封山育林政策,“優(yōu)”級(jí)面積從94.65km2躍升至253.41km2,增長(zhǎng)了167.8個(gè)百分點(diǎn),反映生態(tài)廊道規(guī)劃對(duì)北部山體保育區(qū)的強(qiáng)化保護(hù);2013年后則可以概括為退化風(fēng)險(xiǎn)凸顯期,受城市化不斷擴(kuò)張的擠壓,“良”等級(jí)面積回落至至2997.19km2,降幅為17.4個(gè)百分點(diǎn),“較差”等級(jí)面積猛增了27.1%,南部南沙填海區(qū)與黃埔石化基地成為主要退化極核,生態(tài)空間走向退化?!皟?yōu)”等級(jí)代表的優(yōu)質(zhì)生態(tài)空間的面積猛然降低63.6%,中等及低質(zhì)量區(qū)域,“較差”等級(jí)面積上凈增了469.89km2,這體現(xiàn)了核心生態(tài)斑塊遭受不可逆侵蝕。表3.32003-2023年廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分級(jí)統(tǒng)計(jì)RSEI等級(jí)2003年2013年2023年面積/km2占比/%面積/km2占比/%面積/km2占比/%差30.800.00147.070.02135.460.02較差1840.360.231737.140.222207.030.28一般3809.010.482126.920.272462.860.31良2119.300.273629.170.462997.190.38優(yōu)94.650.01253.410.0392.120.01從空間這個(gè)維度看,圖3.1能看出,2003-2023年廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量格局整體表現(xiàn)為“北高南低”的空間分布特性,展現(xiàn)了“核心收縮變化、邊緣退化變化、過(guò)渡帶波動(dòng)變化”的分異格局,2003-2013年“優(yōu)”等級(jí)面積從94.65km2增長(zhǎng)到253.41km2,受益于生態(tài)工程的激勵(lì),2013年核心區(qū)“優(yōu)”等級(jí)猛然下降到92.12km2,生態(tài)斑塊出現(xiàn)明顯破碎現(xiàn)象。北部增城、黃埔實(shí)現(xiàn)向外擴(kuò)張,2023年“較差”等級(jí)占比上揚(yáng)至0.28%;南部南沙生態(tài)廊道遭受切割現(xiàn)象,“較差”等級(jí)占比達(dá)到0.28個(gè)百分點(diǎn),“一般”等級(jí)的占比重新回升到了0.31%,番禺、新塘因舊改與房地產(chǎn)開發(fā)陷入拉鋸戰(zhàn),“一般”等級(jí)先下降再上升。“差”等級(jí)的核心區(qū)大多分布在黃埔區(qū)南部。圖3.12003-2023年廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分布2003-2013這十年間,生態(tài)工程推動(dòng)北部山區(qū)“優(yōu)”等級(jí)面積擴(kuò)張達(dá)268.4%,但自2013年起,中心城區(qū)熱島效應(yīng)輻射范圍擴(kuò)展,造成生態(tài)核心區(qū)面積大幅萎縮,空間梯度分異一直持續(xù)強(qiáng)化,北部從化山地跟南部南沙片區(qū)的RSEI極差逐漸變大,反映了自然本底約束跟開發(fā)強(qiáng)度差異的疊加效果。除此之外,邊緣帶退化呈現(xiàn)著路徑依賴的特征,黃埔石化基地周邊"較差"等級(jí)面積十年間不斷擴(kuò)展,一定程度上與軌道交通延伸方向是相對(duì)應(yīng)的。過(guò)渡帶波動(dòng)區(qū)域占市域面積比重始終較為穩(wěn)定,但空間連續(xù)性指數(shù)整體呈下降趨勢(shì),表明番禺區(qū)和增城區(qū)等近年來(lái)發(fā)展需求較大的城郊區(qū)域正經(jīng)歷生態(tài)空間破碎化過(guò)程。研究證實(shí)超大城市生態(tài)質(zhì)量演變受政策周期、空間開發(fā)與自然承載力的三重影響,需建立跨尺度的生態(tài)修復(fù)響應(yīng)機(jī)制。3.2.3廣州市RSEI趨勢(shì)格局特征如表3.4及圖3.2所示,2003-2013年,廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)“全域改善為主,存在局部退化”的演變格局,通過(guò)ArcGIS柵格計(jì)算器對(duì)RSEI差值分析發(fā)現(xiàn),“顯著改善”及“輕微改善”區(qū)域(以下簡(jiǎn)稱“改善區(qū)域”)合計(jì)占全市面積的39.53%,明顯高于“輕微退化”及“顯著退化“區(qū)域(以下簡(jiǎn)稱“退化區(qū)域”)合計(jì)占比的23.08%,其中白云山-帽峰山生態(tài)核心區(qū)改善強(qiáng)度最為顯著,這種效果的出現(xiàn)主要得益于2000年實(shí)施的《廣州市生態(tài)廊道規(guī)劃》對(duì)北部山體保育區(qū)的嚴(yán)格管控,同時(shí),城市建成區(qū)外圍如禺大夫山、海珠濕地等城郊公園通過(guò)綠地系統(tǒng)建設(shè)形成了環(huán)狀改善帶。然而,城市拓展方向的區(qū)域已經(jīng)出現(xiàn)退化趨勢(shì),增城新塘鎮(zhèn)(服裝產(chǎn)業(yè)集群區(qū))的工業(yè)用地?cái)U(kuò)張導(dǎo)致該區(qū)域生態(tài)環(huán)境下降,黃埔石化基地周邊也出現(xiàn)小范圍的生態(tài)質(zhì)量洼地,番禺區(qū)化龍鎮(zhèn)也屬于輕微退化熱點(diǎn)區(qū)。表3.42003-2013年研究區(qū)RSEI變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)RSEI變化趨勢(shì)2003-2013年變化統(tǒng)計(jì)面積/km2占比/%顯著退化342.314.34%輕微退化1479.6618.74%穩(wěn)定不變2951.7137.39%輕微顯著2259.0128.62%顯著改善861.3810.91%圖3.22003-2013年廣州市RSEI變化趨勢(shì)如表3.5及圖3.3所示,2013-2023年,生態(tài)質(zhì)量演變?yōu)椤袄鹊劳嘶?孤島修復(fù)”的格局,改善區(qū)域的占比升至41.62%,但“顯著改善”區(qū)域占比較2003-2013年下降4%,說(shuō)明改善強(qiáng)度減弱,而退化區(qū)域合計(jì)占比降至17.96%,但退化區(qū)域的空間連續(xù)性增強(qiáng),集中體現(xiàn)在東部科創(chuàng)走廊、南部南沙填海帶以及廣佛交通軸三大退化廊道,南部南沙區(qū)萬(wàn)頃沙的填海區(qū)以及廣佛交界汽車產(chǎn)業(yè)園成為新發(fā)退化極核。同時(shí),破碎化修復(fù)的特征顯著,白云山核心區(qū)依舊維持高生態(tài)質(zhì)量,但輻射范圍縮減;番禺大學(xué)城周邊出現(xiàn)生態(tài)質(zhì)量改善孤島,但外圍建設(shè)用地的無(wú)序擴(kuò)張切斷了生態(tài)改善區(qū)域的空間連續(xù)性;從化區(qū)流溪河區(qū)域的上游退耕還林區(qū)被下游的文旅開發(fā)項(xiàng)目切割成多個(gè)離散的斑塊下游。這段時(shí)間形成了退化范圍擴(kuò)散、修復(fù)空間破碎化的表現(xiàn),體現(xiàn)了高速高強(qiáng)度城市化進(jìn)程中生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的深層矛盾。表3.52013-2023年研究區(qū)RSEI變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)RSEI變化趨勢(shì)2013-2023年變化統(tǒng)計(jì)面積/km2占比/%顯著退化325.554.12%輕微退化1092.5713.84%穩(wěn)定不變3190.1940.41%輕微顯著2740.2034.71%顯著改善545.566.91%圖3.32013-2023年廣州市RSEI變化趨勢(shì)就兩個(gè)時(shí)期整體來(lái)看(表3.6,圖3.4),2003-2023年廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)“改善與退化同在、空間分異突出”的復(fù)雜格局,23.79%為退化區(qū)域的占比,主要聚集于北部增城-花都工業(yè)帶、南部南沙填海區(qū)與黃埔石化基地,原因就在于城市化與工業(yè)擴(kuò)張帶來(lái)的生態(tài)擠壓;改善區(qū)域占整體的比例為38.83%,聚焦于白云山?!拜^差”表現(xiàn)主要分布于南部濱海濕地過(guò)渡帶中,番禺、黃埔等城郊地方因舊城改造跟工業(yè)擴(kuò)張,呈現(xiàn)“修復(fù)-退化”的拉鋸式變化,“一般”等級(jí)的占比呈現(xiàn)先降后升態(tài)勢(shì)。就兩個(gè)時(shí)期對(duì)比來(lái)看,(表3.4-3.5,圖3.2-3.3),廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量演變呈現(xiàn)顯著的階段分異特征,2003-2013年間,改善區(qū)域(39.53%)以“核心連片+外圍環(huán)帶”模式為主導(dǎo),白云山生態(tài)區(qū)與海珠濕地綠帶形成主要的協(xié)同修復(fù)區(qū),退化區(qū)域(23.08%)僅零星的分布于增城區(qū)及黃埔區(qū)等工業(yè)點(diǎn)源;2013-2023年則演變?yōu)?廊道退化-孤島修復(fù)"的博弈格局,改善區(qū)域(41.62%)分裂為大學(xué)城、流溪河上游等離散斑塊,而退化廊道沿東部廣汕公路科創(chuàng)走廊與廣佛交通軸兩大主要區(qū)域形成了跨市域退化網(wǎng)絡(luò)。就兩個(gè)階段生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制而言,前十年的生態(tài)紅線管控使北部山區(qū)開發(fā)強(qiáng)度下降,后十年內(nèi)南沙地塊土地溢價(jià)遠(yuǎn)超達(dá)生態(tài)用地多倍,導(dǎo)致填海區(qū)的生態(tài)價(jià)值被經(jīng)濟(jì)價(jià)值置換。兩階段的對(duì)比表明,當(dāng)城市化強(qiáng)度超過(guò)生態(tài)承載力時(shí),政策帶來(lái)的的邊際效益急劇下降,這為粵港澳大灣區(qū)生態(tài)安全格局優(yōu)化提供了參考。表3.62003-2023年研究區(qū)RSEI變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)RSEI變化趨勢(shì)2003-2023年變化統(tǒng)計(jì)面積/km2占比/%顯著退化484.186.13%輕微退化1393.8517.66%穩(wěn)定不變2951.1537.38%輕微顯著2286.6128.97%顯著改善778.289.86%圖3.42003-2023年廣州市RSEI變化總體趨勢(shì)

4廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量驅(qū)動(dòng)因素4.1生態(tài)環(huán)境質(zhì)量驅(qū)動(dòng)因素選取廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)受多種因素的共同作用。自然環(huán)境因素是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的基礎(chǔ),包括光溫水熱和地形地貌條件,直接影響土地分布特點(diǎn)和土地利用類型進(jìn)而影象生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。廣州市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)直接影響著區(qū)域土地要素的配置和土地利用結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,進(jìn)而影響生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)循環(huán),因此,社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要?jiǎng)恿σ蛩?。地理位置的?dú)特性對(duì)廣州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展活動(dòng)具有重要影響,在交通區(qū)位方面,城市內(nèi)外交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展直接影響了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和土地利用結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的因素。結(jié)合廣州市的特色和實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r,選取自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)社會(huì)、交通區(qū)位等方面的11個(gè)驅(qū)動(dòng)因子(如表4.1),以推動(dòng)土地利用類型轉(zhuǎn)型,進(jìn)而促進(jìn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量REF_Ref5190\r\h[25]。在自然環(huán)境維度,廣州市的獨(dú)特的地形地貌特征構(gòu)成生態(tài)基底格局。高程(X1)具有垂直地帶性,可以調(diào)控區(qū)域內(nèi)水熱再分配,廣州市的高程梯度從北部最高峰九連山脈天堂頂(海拔1210m)向南部珠江口(海拔0m)遞減,形成了差異化的生態(tài)承載能力;坡度(X2)則為水土流失敏感因子,當(dāng)坡度>25°時(shí)土壤侵蝕模數(shù)增加數(shù)倍,這會(huì)直接影響植被的恢復(fù)潛力;土壤質(zhì)量(X3)與有機(jī)質(zhì)含量、pH值、重金屬污染指數(shù)等各因素都有關(guān)聯(lián),舉例來(lái)說(shuō),市內(nèi)花都-從化優(yōu)質(zhì)耕地帶(有機(jī)質(zhì)>2.5%)與番禺工業(yè)區(qū)鎘污染地塊(Cd含量超標(biāo)3.2倍)形成鮮明對(duì)比;由于廣州市的氣候特征,年降水量(X4)的時(shí)空分異顯著,北部生態(tài)屏障區(qū)年均降水達(dá)2200mm,而中心城區(qū)受熱島效應(yīng)影響降水減少15%,這種區(qū)別使區(qū)域內(nèi)水循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)改變。自然要素通過(guò)“高程-坡度-土壤”三位一體的組合模式,奠定了生態(tài)質(zhì)量的空間分異基底。社會(huì)經(jīng)濟(jì)維度上,呈現(xiàn)顯著的脅迫-響應(yīng)特征。二三產(chǎn)共占比(X5)可以反映產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的生態(tài)化程度,當(dāng)數(shù)值過(guò)高時(shí),會(huì)形成單位GDP能耗上升,導(dǎo)致生態(tài)負(fù)荷加??;地均出口額(X6)為表現(xiàn)全球化參與度的指標(biāo),主要與南沙自貿(mào)區(qū)相關(guān),數(shù)額達(dá)2.8億美元/km2時(shí),其臨港產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張使生態(tài)用地破碎度增加47%;城鎮(zhèn)化率(X7)與生態(tài)質(zhì)量呈倒U型關(guān)系,當(dāng)城鎮(zhèn)化率突破閾值后,建設(shè)用地蔓延導(dǎo)致生態(tài)連通性指數(shù)下降;人均GDP(X8)的生態(tài)效應(yīng)存在庫(kù)茲涅茨曲線特征,達(dá)到拐點(diǎn)(1.8萬(wàn)美元)后出現(xiàn)邊際改善,但中心城區(qū)仍受歷史污染累積影響;城鄉(xiāng)人均可支配收入(X9)差異擴(kuò)大時(shí),收入差距將驅(qū)動(dòng)近郊生態(tài)用地被低效開發(fā),例如白云區(qū)“城中村”改造使綠地面積減少23%。社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素通過(guò)“產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型-土地開發(fā)-污染排放”的傳導(dǎo)鏈,在2003-2023年對(duì)生態(tài)質(zhì)量的解釋力提升,并逐漸成為主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)力量。在交通區(qū)位維度,交通配套設(shè)施與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與生態(tài)保護(hù)之間存在顯著的空間博弈效應(yīng)。路網(wǎng)密度(X10)的提升往往伴隨著周邊緩沖區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的遞減,交通干線沿線的土地開發(fā)活動(dòng)加速了土地功能由生態(tài)用地轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地的過(guò)程,這種轉(zhuǎn)化在都市圈互聯(lián)互通的核心走廊地帶表現(xiàn)尤為突出;而距市中心距離(X11)的生態(tài)衰減規(guī)律呈現(xiàn)出明顯的圈層分異特征,隨著與城市核心區(qū)域距離的靠近,生態(tài)質(zhì)量呈現(xiàn)明顯的退化趨勢(shì),中心商務(wù)區(qū)周邊已形成持續(xù)性生態(tài)低值集聚區(qū)??臻g區(qū)位要素通過(guò)“可達(dá)性提升-地租增值-土地競(jìng)租”的傳導(dǎo)機(jī)制重塑區(qū)域生態(tài)格局,軌道交通節(jié)點(diǎn)的建設(shè)往往引發(fā)站點(diǎn)周邊土地開發(fā)強(qiáng)度的躍升,導(dǎo)致生態(tài)空間被高強(qiáng)度城鎮(zhèn)開發(fā)所置換。值得留意的是,交通網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響存在較為顯著的滯后效應(yīng),基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的對(duì)生態(tài)的負(fù)面影響通常在建成數(shù)年后才完全顯現(xiàn),這種時(shí)空不同步的特征要求生態(tài)保護(hù)政策必須具備前瞻性和動(dòng)態(tài)適應(yīng)性。表4.1指標(biāo)因子選取維度解釋變量自然環(huán)境高程(X1)坡度(X2)土壤質(zhì)量(X3)年降水量(X4)社會(huì)經(jīng)濟(jì)二三產(chǎn)共占比(X5)地均出口額(X6)城鎮(zhèn)化率(X7)人均GDP(X8)城鄉(xiāng)人均可支配收入(X9)交通區(qū)位路網(wǎng)密度(X10)距市中心距離(X11)4.2因子探測(cè)結(jié)果如表4.2所示,從各因子探測(cè)結(jié)果可以看出,2003年,廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量驅(qū)動(dòng)因子呈現(xiàn)“經(jīng)濟(jì)區(qū)位主導(dǎo)、地形約束明顯”的特征,各因子對(duì)廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)度排序?yàn)椋壕嗍兄行木嚯x(X11)>坡度(X2)>人均GDP(X8)>高程(X1)>二三產(chǎn)共占比(X5)>城鄉(xiāng)人均可支配收入(X9)>路網(wǎng)密度(X10)>地均出口額(X6)>城鎮(zhèn)化率(X7)>土壤質(zhì)量(X3)>年均降水量(X4);其中,解釋度q值大于0.45的因子有距市中心距離(X11)、坡度(X2)、人均GDP(X8)、高程(X1),這四個(gè)因子具有較強(qiáng)的解釋力。距市中心距離主導(dǎo)生態(tài)質(zhì)量分異,能夠反映城市的擴(kuò)張方向以及土地利用程度,q值為0.890,反映出單中心擴(kuò)張的模式下,廣州市土地開發(fā)的強(qiáng)度隨著距市中心的距離增加而逐步遞減,呈現(xiàn)出2003年廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)力主要來(lái)自于經(jīng)濟(jì)因素,地理位置因素起到重要作用。坡度(X2)與高程(X1)主要作用在限制城市發(fā)展方向上,廣州市北部山區(qū)如花都區(qū)等區(qū)域因開發(fā)成本較高,經(jīng)濟(jì)活動(dòng)有限,生態(tài)質(zhì)量保持穩(wěn)定,而當(dāng)時(shí)人均GDP(X8)的影響主要可以體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成的壓力。年降水量(X4)和土壤質(zhì)量(X3)因素對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響相對(duì)較小,究其原因?yàn)閺V州市當(dāng)時(shí)處于快速城市化的初期階段,城市活動(dòng)較為強(qiáng)烈,對(duì)生態(tài)環(huán)境變化的影響程度比自然環(huán)境的影響更大大。到2013年,驅(qū)動(dòng)格局轉(zhuǎn)向“自然約束強(qiáng)化、全球化產(chǎn)生作用”,廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的各個(gè)因子中,坡度(X2)具有較高的解釋度,q值為0.556,略低于2002年的0.563,城鎮(zhèn)化進(jìn)程對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)作用顯著。高程(X1)上升至0.679,成為自然環(huán)境維度中解釋度最高的因子,這是由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平到一定程度,自然條件對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響增強(qiáng),自然資源條件的作用下,土地開發(fā)強(qiáng)度和方向有所變化,廣州市南部海拔更低,故城市擴(kuò)張開始向低海拔區(qū)域如南沙填海區(qū)轉(zhuǎn)移。二三產(chǎn)共占比(X5)和人均GDP(X8)分別達(dá)到了0.405和0.480,同時(shí)路網(wǎng)密度(X10)的作用也增強(qiáng)到0.469,這反映了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化與土地利用聯(lián)系緊密,也體現(xiàn)出與交通基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)張對(duì)生態(tài)修復(fù)的階段性影響。土壤條件(X3)和年降水量(X4)q值較低,分別為0.401和0.337,對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的直接影響減弱。地均出口額(X6)q值從2003年的0.220上升到0.524,這與南沙自貿(mào)區(qū)的土地高強(qiáng)度開發(fā)密切相關(guān),說(shuō)明政府合理利用自然資源,通過(guò)合理規(guī)劃土地資源利用,如在南沙區(qū)形成出口導(dǎo)向型產(chǎn)業(yè)集聚,使得因子對(duì)環(huán)境質(zhì)量的解釋力上升。然而,盡管此時(shí)期城市化進(jìn)程發(fā)展較為快速,然而,但城鎮(zhèn)化率(X7)的驅(qū)動(dòng)作用尚未完全顯現(xiàn),這也可以說(shuō)明政策的調(diào)控存在一定的滯后效應(yīng)。到2023年,廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響因子發(fā)生變化。距市中心距離(X11)仍然保持較高的q值(0.851)以作為核心驅(qū)動(dòng)因子,呈現(xiàn)地理位置為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的核心作用,但可以看到的是,這一因子的作用機(jī)制從“單中心衰減”轉(zhuǎn)為“多中心聯(lián)動(dòng)”,具體表現(xiàn)為廣佛同城的推進(jìn)使廣佛兩城的交界區(qū)生態(tài)質(zhì)量出現(xiàn)變化。坡度(X2)的q值小幅上升至0.594,說(shuō)明廣州市的城市擴(kuò)張逐漸向北部高海拔丘陵地區(qū)發(fā)展延伸,土地利用空間需求持續(xù)增長(zhǎng)。高程(X1)維持在0.562,略低于2013年的水平,但仍保持較高解釋度,自然資源條件對(duì)生態(tài)環(huán)境具有強(qiáng)烈的推動(dòng)作用。二三產(chǎn)共占比(X5)繼續(xù)上升至0.451,但人均GDP(X8)的作用有所降低,說(shuō)明產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的壓力較突出且呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)性分化。城鎮(zhèn)化率(X7)與城鄉(xiāng)人均可支配收入(X9)q值的上升表明社會(huì)要素對(duì)生態(tài)質(zhì)量的影響日益凸顯,舉例來(lái)說(shuō)為番禺區(qū)與黃埔區(qū)等區(qū)域的“城中村”改造工程通過(guò)土地再開發(fā)導(dǎo)致了當(dāng)?shù)鼐植可鷳B(tài)的退化。從2003年經(jīng)濟(jì)區(qū)位(X11)單一主導(dǎo)(q=0.891),到2023年形成“區(qū)位-地形-產(chǎn)業(yè)-社會(huì)”的共同作用(前四因子q值均>0.415),整體而言,廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量驅(qū)動(dòng)機(jī)制經(jīng)歷了從“經(jīng)濟(jì)主導(dǎo)”到“自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)多元驅(qū)動(dòng)”的轉(zhuǎn)變,并且,自然約束的強(qiáng)化(坡度q值從0.563升至0.594)與政策調(diào)控的滯后性(城鎮(zhèn)化率q值從0.220升至0.415)共同塑造了生態(tài)質(zhì)量演變的復(fù)雜軌跡,為粵港澳大灣區(qū)國(guó)土空間協(xié)同治理提供了科學(xué)依據(jù)。表4.22003-2023年各因子探測(cè)結(jié)果維度解釋變量2003年2013年2023年q值q值q值自然環(huán)境高程(X1)0.4570.6790.562坡度(X2)0.5630.5560.594土壤質(zhì)量(X3)0.2190.4010.303年降水量(X4)0.1610.3370.263社會(huì)經(jīng)濟(jì)二三產(chǎn)共占比(X5)0.3330.4050.451地均出口額(X6)0.2200.5240.234城鎮(zhèn)化率(X7)0.2200.1650.415人均GDP(X8)0.4830.4800.361續(xù)表4.22003-2023年各因子探測(cè)結(jié)果維度解釋變量2003年2013年2023年q值q值q值社會(huì)經(jīng)濟(jì)城鄉(xiāng)人均可支配收入(X9)0.3210.2950.388交通區(qū)位路網(wǎng)密度(X10)0.2450.4690.237距城鎮(zhèn)中心距離(X11)0.8910.8100.8514.3交互探測(cè)結(jié)果按照表4.3呈現(xiàn),2003年到2023年,廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量各驅(qū)動(dòng)因子間均呈現(xiàn)雙因子增強(qiáng)或非線性增強(qiáng)的效應(yīng),沒(méi)有非線性減弱及相互獨(dú)立的情形出現(xiàn),深刻體現(xiàn)出生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的綜合性與復(fù)雜性,表明是多要素一起協(xié)同作用的結(jié)果,并非單一因素主導(dǎo)局面。2003年的時(shí)候,自然因素對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)作用占主要地位,從因子交互值方面看,高程(X1)跟距市中心距離(X11)之間的交互值達(dá)到0.982,說(shuō)明地形起伏與城市區(qū)位因素相互關(guān)聯(lián):高海拔地帶因其特殊的地理、氣候以及生態(tài)特性,對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量造成明顯影響;而靠近市中心的低海拔地帶,因城市化發(fā)展作用的影響,建設(shè)用地的擴(kuò)張十分明顯。土壤質(zhì)量(X3)跟高程(X1)、年降水量(X4)交互產(chǎn)生的值分別為0.969和0.822,作為決定植被生長(zhǎng)與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的核心自然本底要素,土壤肥力與降水條件在列,對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量空間上的分異特征與生態(tài)服務(wù)功能水平產(chǎn)生了直接影響。到2013年,伴隨廣州市經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和城鎮(zhèn)化加速推進(jìn)的步伐,社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素與自然因素交互產(chǎn)生的作用明顯變強(qiáng),年降水量(X4)跟人均GDP(X8)的交互值為1.00這一數(shù)值,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源供給受年降水量的影響,而人均GDP的提高推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)與建設(shè)用地需求上揚(yáng),二者協(xié)同效應(yīng)下,對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響不斷增大。年降水量(X4)、城鄉(xiāng)人均可支配收入(X9)分別作為體現(xiàn)自然稟賦與社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的關(guān)鍵變量,一起推動(dòng)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的演變,水分給予調(diào)控著植被的生長(zhǎng)以及生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,和公眾針對(duì)環(huán)境的投入能力跟生態(tài)治理達(dá)到的水平,界定了生態(tài)系統(tǒng)的承載能力與人地關(guān)系的協(xié)調(diào)水平。2023年時(shí),生態(tài)環(huán)境質(zhì)量驅(qū)動(dòng)機(jī)制呈現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同發(fā)展的顯著特性,人均GDP(X8)跟路網(wǎng)密度(X10)的交互值達(dá)到了0.999這么高,人均GDP提升往往會(huì)伴隨城市化水平的提高和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)擴(kuò)張,交通路網(wǎng)的加密跟延伸;路網(wǎng)密度的提高雖可促進(jìn)區(qū)域可達(dá)性與經(jīng)濟(jì)流動(dòng)效率提升,增強(qiáng)土地開發(fā)的程度、削弱生態(tài)空間的整體完整性,對(duì)環(huán)境施加潛在壓力。其疊加效應(yīng)容易引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的降低與人類活動(dòng)干擾程度的上升,進(jìn)而對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量造成復(fù)合性的影響,應(yīng)在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和增強(qiáng)交通布局的生態(tài)適宜性評(píng)估上用功,創(chuàng)建綠色的交通網(wǎng)絡(luò)格局,以實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)和區(qū)域發(fā)展的協(xié)同共進(jìn)。城鄉(xiāng)人均可支配收入(X9)跟高程(X1)交互產(chǎn)生的值為0.865,高程作為自然地理范疇的變量,對(duì)區(qū)域氣候、水文情況和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有顯著影響,人均可支配收入體現(xiàn)居民在環(huán)境保護(hù)、基礎(chǔ)建設(shè)以及生態(tài)修復(fù)方面的經(jīng)濟(jì)能力,在存在差異的高程帶以內(nèi),收入水平對(duì)生態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)作用呈現(xiàn)差異:高海拔的區(qū)域,收入水平高可彌補(bǔ)自然條件方面的劣勢(shì),依靠投資綠色基礎(chǔ)設(shè)施和開展生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制來(lái)優(yōu)化環(huán)境質(zhì)量;可在低海拔地帶,收入增長(zhǎng)說(shuō)不定會(huì)加劇建設(shè)的強(qiáng)度與資源的消耗,從而給生態(tài)產(chǎn)生潛在的負(fù)面沖擊。2003-2023年廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量各驅(qū)動(dòng)因子交互作用的動(dòng)態(tài)演變,反映出區(qū)域發(fā)展模式從依賴自然資源朝綜合利用社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素變遷,也為國(guó)土空間規(guī)劃工作里協(xié)調(diào)生態(tài)保護(hù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展及城鄉(xiāng)建設(shè)提供了重要支撐。

5研究結(jié)論與政策建議5.1結(jié)論本研究憑借遙感生態(tài)指數(shù),解析2003-2023年廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平,而且揭示其在時(shí)空方面的變動(dòng)特征,借助地理探測(cè)器模型分析廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)因子,結(jié)論如下:(1)2003年至2023年,廣州市整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的均值維持在0.50以上,且大多數(shù)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)為中等以上,其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)出“核心收縮-邊緣退化-過(guò)渡帶波動(dòng)”的分異特征。(2)廣州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的演變顯示出“北退南壓、中心滯緩”的沖突格局,退化區(qū)域占整體的比例為23.79%,呈現(xiàn)6.13%的顯著退化、17.66%的輕微退化,依靠“退化區(qū)止損、改善區(qū)增效、穩(wěn)定區(qū)防險(xiǎn)”的分級(jí)手段,解決開發(fā)與保護(hù)存在的矛盾,促使城市生態(tài)韌性上揚(yáng)。(3)從整體上的影響因素看,高程以及到市中心距離對(duì)土地利用變化的影響最為明顯,因素交互組合作用明顯增強(qiáng),雙因子組合交互后不存在相互削弱的現(xiàn)象,2003年到2023年這一階段,多個(gè)因子彼此交互的作用逐步強(qiáng)化。5.2政策建議1.剛性把控生態(tài)敏感區(qū)域,把準(zhǔn)核心屏障功能為阻擋廣州市北部山地和南部濱海濕地出現(xiàn)生態(tài)退化,要采用差異化剛性管控辦法,針對(duì)如白云山、流溪河流域這類坡度>2

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