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为解决双核城市群中快速城市化与生态动态协调难题,研究人员以成渝城市群为对象,基于遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,构建耦合协调模型开展多尺度分析。发现生态质量波动上升、城市化加速,且协调发展具阶段性差异,为区域可持续发展提供科学支撑。
在全球化浪潮中,城市集群作为新兴竞争单元迅猛发展,然而快速城市化与生态保护的矛盾日益凸显,尤其在双核城市群中,如何平衡两者关系成为区域可持续发展的关键挑战。成渝城市群作为我国典型的双核城市群,由成都、重庆两大核心城市及周边 14 个地级市组成,其地处四川盆地,四周环山的独特地理环境使其生态系统既脆弱又关键,同时承担着西部开发与长江经济带的重要功能。但近年来,该区域面临着城市扩张导致的生态用地挤压、热岛效应加剧、环境污染等问题,且核心城市与周边地区发展差异显著,亟需科学的评估框架来揭示生态与城市化的互动机制。
为破解这些难题,国内研究团队针对成渝城市群展开深入研究,相关成果发表在《Ecological Indicators》。研究旨在构建适用于双核城市群的生态环境与城市化耦合协调发展评估框架,通过多尺度分析揭示两者的时空演变规律,为区域可持续发展提供理论与实践指导。
研究主要采用遥感(Remote Sensing, RS)和地理信息系统(Geographic Information System, GIS)技术,结合夜间灯光数据、植被指数(NDVI)、地表温度(LST)、湿度指数(Wetness)、干旱指数(Dryness)及 PM2.5 数据等多源遥感信息。通过改进的遥感生态指数(RSEI)模型评估生态环境质量,利用夜间灯光数据构建城市化水平指数(CNLI),并运用耦合协调度模型(CCDM)分析两者的交互关系,同时借助标准差椭圆(SDE)探讨空间分布特征。研究数据涵盖 2000-2020 年的长时间序列,涉及 grid、县域、城市多尺度分析,样本覆盖成渝城市群全域。
4.1 生态环境质量时空变化
通过 1 km 网格、县域、城市尺度分析发现,过去 20 年成渝城市群生态质量呈波动上升趋势,平均约 0.5,但空间差异显著。核心城市主城区如成都、重庆中心城区生态质量较低,受城市热岛效应影响明显;而周边生态屏障区如雅安、绵阳等地生态值较高,形成 “绿色高值包围圈”。县域尺度上,2000 年仅有重庆渝中区分值低于 0.2,至 2020 年成都主城区 5 个区县进入低分区,凸显核心城市扩张对生态的压力。
4.2 城市化评估结果
夜间灯光数据显示,2000-2020 年网格尺度夜间灯光 DN 值增长 172%,城市快速扩张特征显著。核心城市及沿线如成都 - 德阳 - 绵阳 - 乐山、重庆 - 宜宾呈现高值带状分布,而生态高值区往往对应城市化低值区,表明生态保护带与城市化发展存在空间分异。城市尺度上,成都、德阳、内江城市化指数领先,重庆整体因涵盖广阔生态区而表现中等。
4.3 耦合协调时空变化
城市尺度耦合协调度(CCD)呈上升趋势,2000 年仅有成都、德阳超 0.5,2020 年多数城市达初级协调,但雅安、泸州等地仍低于 0.5。县域尺度差异更大,多数区县 CCD 低于 0.4,仅少数超 0.5,且核心城市周边区县协调度提升缓慢。时空热图显示,西部如成都周边协调度较高,东部相对滞后,2010 年前后是多地进入协调阶段的关键节点。
4.4 子系统空间格局变化
标准差椭圆分析表明,县域生态环境分布沿东北 - 西南轴波动,重心逐年向东南移动,暗示东部生态改善;城市尺度椭圆长短轴差异较小,显示整体分布更均衡。2000-2005 年及 2015-2020 年是生态格局变化显著阶段,可能与政策调整及灾后重建相关。
研究表明,成渝城市群生态质量与城市化呈现 “核心区生态压力大、外围区协调不足” 的特征,耦合协调发展具明显阶段性,受政策周期(如西部大开发、成渝双城经济圈战略)及自然灾害(如 2008 年汶川地震)影响显著。双核驱动模式下,资源向成都、重庆集聚,导致核心区生态负荷加剧,而外围城市因经济滞后难以兼顾生态保护与城市化,区域差异可能威胁可持续发展。
该研究首次系统构建了双核城市群生态 - 城市化耦合评估框架,揭示了多尺度下两者的互动规律,为成渝城市群优化空间规划、制定差异化生态政策提供了科学依据。研究强调,需加强核心城市与周边区域的协同治理,在核心区推进绿色基础设施建设以缓解热岛效应,在外围生态屏障区探索生态产品价值实现机制,同时借鉴长三角、京津冀等城市群的均衡发展经验,缩小区域差距。此外,研究方法可为全球类似双核城市群(如东京 - 横滨、首尔 - 仁川)提供参考,助力构建人 - 城 - 境和谐共生的新型城镇化模式。