江苏音乐–文化廊道沿线文化生态系统服务（CES）供给、需求与服务流的时空格局：跨13个地级市的1 km网格化框架

《Frontiers in Environmental Science》：Spatiotemporal patterns of cultural ecosystem service supply, demand and service flows along the Jiangsu music–cultural corridor: a grid-based framework across 13 prefecture-level cities

　　

本研究在共同1 km网格上评估江苏省2014、2019和2020三个断面潜在文化生态系统服务（cultural ecosystem services, CES）供给、潜在需求及模拟最小成本可达性路径。九个指标被组织为六指标供给模块和三指标需求模块。在方向调整和在共同有效像元掩膜上的极差标准化后，熵权法导出的维度内权重被归一化至总和为1，供给与需求模块各被赋予0.5的等块权重，随后计算相对供需平衡。空间依赖采用行标准化Queen邻接（Queen contiguity）、999次置换和错误发现率（false discovery rate, FDR）调整的局部统计量评估。强源和强汇斑块由正盈余和赤字幅度的第70百分位数识别，覆盖至少90%强盈余/赤字的确定性斑块通过一个来源于开放街图（OpenStreetMap, OSM）的旅行时间阻力表面、经由源守恒和赤字加权最小成本分配相连接。供给聚集性略有减弱（Moran’s I 0.7598至0.7488），需求聚集性增强（0.8062–0.8203），平衡表面的空间聚集性增加（0.6985–0.7356）。平均相对平衡从2014年的?0.000147移至2019年的?0.003555和2020年的?0.004462；显著低-低平衡簇从5,834格扩展至7,044格。在主要衰减设定（衰减参数 β = 0.02）下，加权平均最小成本时间从97.0 min增至105.7 min，60 min内分配流量份额从28.75%降至26.58%。相反，第90百分位（q₉₀）廊道骨架未显示拓扑连通性的单调损失：最大连通分量占比分别为78.32%、79.15%和79.14%。综合三个断面，结果表明向更强需求侧失衡和更高模拟可达性成本转变，而分配点对流量略有下降，q₉₀廊道骨架未呈现拓扑连通性的单调下降。因此，路径层表示模拟潜在可达性，而非观测文化移动。

研究背景与问题。文化生态系统服务（cultural ecosystem services, CES）是生态系统服务中的非材料组分，涵盖游憩、审美享受和文化认同等效益。江苏位于长江下游与黄淮平原过渡带，水网、文化资源与城市系统叠加，南部受长江、太湖和大运河组织，北部受淮河、洪泽湖和沿海湿地带支撑。既有研究已区分景观支持文化体验的能力、潜在用户分布以及服务可达连接，并出现供需流建模、蓝绿空间评估和感知导向制图等路径。问题在于：供给与需求表面常缺乏可比性；潜在可达性不等同实际文化参与；设施存在本身不能等同于CES；廊道几何会受源汇、衰减和阈值等建模选择影响。因此，研究人员提出三个问题：2014、2019和2020断面潜在CES供给与潜在需求如何空间差异；显著供需错配簇集中在何处；这些相对失衡如何转化为模拟最小成本路径和廊道几何。2014—2019作为主要时间对比，2020作为特殊断面。

研究人员开展江苏省13个地级市覆盖、共同1 km网格的CES评估，构建九指标体系，采用等块可比供需指数、空间自相关和源汇最小成本流分配。结论显示，平均CESD更偏负，需求和CESD空间聚类增强，低-低平衡簇扩展；模拟最小成本时间增加，60 min内分配流量份额下降；q₉₀廊道连通性未单调下降。其意义在于，在共同框架下识别相对需求主导和赤字聚集区扩张，并明确潜在路径几何的情景依赖性；模型不测量实际CES消费，不重建历史设施变化，也不识别交通投资的因果效应。

关键技术方法（不超过250字）。在1 km网格上整合WorldPop人口、ESA CCI/C3S土地覆盖、Amap音乐文化设施/居住兴趣点（point of interest, POI）/公交站点、开放街图（OpenStreetMap, OSM）道路和GADM 4.1行政边界；人口和土地覆盖逐年变化，设施、居住、公交和道路作为单期静态基线。有效格为101,771个。采用熵权法（entropy weight method, EWM）计算六项供给指标和三项需求指标权重，经维度内归一化和0.5等块缩放得到CESD。空间依赖用行标准化Queen邻接、999次置换和FDR调整局部指标空间关联（local indicators of spatial association, LISA）。以q₇₀识别强源/汇，确定性保留至少90%质量斑块，经OSM旅行时间阻力面（道路10–100 km/h，背景12 km/h）进行赤字加权最小成本分配，并提取q₉₀廊道。外部检查使用EOG VIIRS夜间灯光和2020普查人口。

研究结果。3.1 供给与需求的空间分布：供给均值在三断面基本稳定，需求均值由0.034279升至0.038901；由于设施、居住、公交和道路层保持常数，差异主要来自年度人口和土地覆盖衍生的指标。2020人口重建约84.1百万，接近官方普查84.748百万。3.2 供需空间关系：错配模式与空间依赖。CESD均值由?0.000147变为?0.004462，正平衡格降至79.659%；q₇₀强源盈余下降、强汇赤字上升。Moran’s I显示供给聚集略降、需求聚集增强、CESD聚集增强；双变量显著LISA增加，低供给/高需求格由102增至336；CESD低-低簇由5,834增至7,044，高-高簇由214降至108。3.2.1 2020断面解释：未复现疫情相关崩溃，但模型无访问、票务或起讫数据，不能直接观察行为扰动，故2020仅作次要断面。3.2.2 人口产品敏感性：替代WorldPop产品下省总量差1.778%和1.289%，格级人口相关约0.70，但CESD相关达0.999878和0.999884，源汇符号一致率为97.879%和97.894%，约2,100格在零平衡附近变号。3.3 文化生态系统服务流：在β = 0.02下，释放源盈余和分配点对流量略降，质量误差低于0.04%；平均最小成本时间由97.009 min增至105.694 min，60 min内份额由28.75%降至26.58%；流量场对β敏感。3.4 廊道几何与连通性：q₉₀廊道格数约为1,910、1,914和1,894；连通分量由115降至104；最大组分占比为78.32%、79.15%和79.14%；组件连通性和平均Queen度基本稳定。结果不支持连通性单调下降，碎片化是情景依赖属性。3.5 敏感性分析：q₆₀至q₈₀源汇阈值保持强源盈余下降、强汇赤字上升的方向；廊道阈值从q₈₀到q₉₅时最大组分占比大幅变化，β变化也明显影响绝对连通性；集中潜在路径存在较稳定，但绝对碎片化和连通性统计依赖场景。

讨论总结。讨论认为，结果指向需求主导的相对失衡，而非供给崩溃；供给聚集仍强且仅小幅变化，需求聚集增强，CESD更偏负。去掉居住POI的指标敏感性中，CESD仍与基线强相关，最小成本时间仍增加，但廊道拓扑更敏感。潜在流模型增加可达性维度，但流量略降、最小成本时间增加、60 min内份额下降，说明路径层是潜在可达性而非实际文化移动。廊道几何不具不变性，政策上应结合情景假设评估高流路径和瓶颈。规划应用可作为相对赤字和可达成本集中区的筛查证据，不能识别交通投资的因果效应。局限包括设施、道路等单期常数，需求代理非文化偏好，POI覆盖偏差，道路速度未校准，衰减和廊道阈值为情景参数，2020行为不可观测，1 km网格平滑城市内部异质性。夜间灯光独立检查显示南部聚落相关活动强度更高，与代理需求方向一致，但不能校准需求指数或排除POI偏差。贡献是已有评估组分在江苏的整合应用，明确等块可比性约定并检验源汇分配、距离衰减和廊道阈值对潜在路径几何的影响；设施和公交清单应前瞻性归档。

研究结论（翻译）。采用共同1 km网格，对2014、2019和2020年江苏省潜在CES供给、潜在需求和模拟最小成本路径进行评估，使用维度可比供需指数和赤字加权、质量守恒流量分配框架。分析支持三项主要结论。第一，等块缩放消除了六项供给指标与三项需求指标之间的累计权重不对称；在该相对尺度上，平均CESD从2014年的?0.000147变为2019年的?0.003555和2020年的?0.004462，同时强源盈余下降、强汇赤字增加。第二，需求和CESD的空间聚类增强：CESD低-低簇从5,834格扩展至7,044格，双变量低供给/高需求格从102格增至336格。第三，修订后的赤字加权质量守恒模型显示，2019—2020年平均最小成本时间高于2014年，但q₉₀廊道连通性并未单调下降。因此，先前关于总流量增加和连通性下降的论断被撤回。可辩护的解释更窄：在共同建模框架下，江苏显示相对需求主导和赤字聚集区扩展，而潜在路径几何仍对β和廊道阈值假设敏感。该模型不测量实际CES消费、不重建历史设施变化，也不识别交通投资的因果效应。模拟的南北需求差异应谨慎解释。独立夜间灯光表明南部与聚落相关的活动强度更高：面积加权辐射指数在2014、2019和2020年分别为北部的2.99、2.30和2.21倍，或在固定2020人口标准化后为2.35、1.81和1.74倍。这些观察与代理潜在需求格局的方向一致，但未确定其幅度、不能排除POI覆盖偏差，也不能表明北部居民文化兴趣或参与更低。苏北较低的估计需求侧压力仍取决于代理规范，需要在影响分配决策前用直接文化使用证据验证。