遙感視角下的粵港澳大灣區(qū)城市化進(jìn)程及其生態(tài)質(zhì)量演變

楊 超

深圳大學(xué)自然資源部粵港澳大灣區(qū)地理環(huán)境監(jiān)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，深圳 518060

城市化及其生態(tài)效應(yīng)已成為生態(tài)文明建設(shè)的核心。本文以粵港澳大灣區(qū)(GBA)為研究區(qū)，以1987—2017年的Landsat系列影像和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，綜合遙感、景觀生態(tài)學(xué)及GIS技術(shù)，揭示了大灣區(qū)尺度的城市擴(kuò)張的時(shí)空特征、城市尺度的城市擴(kuò)張異質(zhì)性及協(xié)調(diào)度，厘清了粵港澳大灣區(qū)與其他3個(gè)世界著名灣區(qū)(紐約、舊金山和東京灣區(qū))城市群演變差異；與此同時(shí)，構(gòu)建了綜合生態(tài)質(zhì)量評價(jià)指數(shù)(CEEI)分析了大灣區(qū)城市擴(kuò)張背景下的生態(tài)質(zhì)量演變規(guī)律及其驅(qū)動力，并提出了灣區(qū)城市群規(guī)劃及生態(tài)保護(hù)策略。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：

(1)灣區(qū)建設(shè)用地提取。構(gòu)建面向?qū)ο笾С窒蛄繖C(jī)(O-SVM)，從1987、1997、2007、2017年4期Landsat TM/OLI系列遙感影像中提取出全球4大灣區(qū)的建設(shè)用地用于城市群演變分析。結(jié)果表明：O-SVM在所有灣區(qū)的建設(shè)用地提取方面具有較高精度，所有精度指標(biāo)均大于80%，且大部分精度指標(biāo)均超過85%，滿足土地利用覆蓋變化分析需求。

(2)大灣區(qū)尺度的城市擴(kuò)張的時(shí)空特征。利用擴(kuò)張量化指標(biāo)、景觀擴(kuò)張指數(shù)和景觀格局指數(shù)探測建設(shè)用地?cái)U(kuò)張時(shí)空特征。結(jié)果表明：舊金山、紐約、東京和粵港澳灣區(qū)的城市群建設(shè)用地從1987年的1 686.82、5 315.93、3 765.09和605.71 km2分別擴(kuò)張至2017年的2 714.70、8 359.18、5 351.06和7 568.19 km2；粵港澳大灣區(qū)的擴(kuò)張面積和速率最大；舊金山和紐約灣區(qū)形成多核帶狀擴(kuò)張模式，東京和粵港澳大灣區(qū)分別形成多核扇形(或馬蹄形)和三角帶狀擴(kuò)張模式；東京和紐約灣區(qū)填充型擴(kuò)張比例最多，舊金山灣區(qū)緊隨其后，均領(lǐng)先于粵港澳大灣區(qū)；粵港澳大灣區(qū)城市群建設(shè)用地?cái)U(kuò)張中導(dǎo)致的景觀破碎度高于其他灣區(qū)。

(3)城市尺度的城市擴(kuò)張異質(zhì)性及協(xié)調(diào)度。探討了粵港澳大灣區(qū)內(nèi)11個(gè)城市的時(shí)空演變，并利用建設(shè)用地面積-人口和建設(shè)用地面積-GDP彈性系數(shù)評價(jià)各城市擴(kuò)張合理性。結(jié)果表明：1987—2017年，廣州、深圳、佛山、東莞、中山和珠海的城市建設(shè)用地分別擴(kuò)大了10.12、11.48、14.21、24.90、37.07和30.15倍；各城市呈現(xiàn)不同擴(kuò)張模式，包括單核多邊形輻射模式、雙核多邊形模式和多核擴(kuò)張模式；就擴(kuò)張類型面積比例而言，邊緣型和飛躍型擴(kuò)張是所有城市的主要類型，而填充型擴(kuò)張主要大范圍出現(xiàn)在2007—2017年間的深圳、香港、東莞、中山和佛山；廣州、深圳、佛山、中山、東莞和珠海呈現(xiàn)出明顯城-鄉(xiāng)景觀梯度；大部分城市和時(shí)間段的擴(kuò)張超過了理性水平。

(4)城市擴(kuò)張背景下的生態(tài)質(zhì)量演變。通過主成分分析集成多源遙感指標(biāo)，構(gòu)建了CEEI用于描述粵港澳大灣區(qū)的生態(tài)質(zhì)量的時(shí)空演變。結(jié)果表明：1987—2017年大灣區(qū)的生態(tài)質(zhì)量總體呈現(xiàn)先改善后退化的趨勢，生態(tài)質(zhì)量差、較差區(qū)域逐漸由郊區(qū)轉(zhuǎn)向城區(qū)；大灣區(qū)1987年的生態(tài)質(zhì)量不容樂觀；1997—2007年大灣區(qū)生態(tài)質(zhì)量明顯改善，生態(tài)質(zhì)量差的區(qū)域占總面積的比例低于0.70%；大灣區(qū)2017年生態(tài)質(zhì)量再次下降，生態(tài)質(zhì)量差和較差的區(qū)域分別達(dá)到總面積的4.30%和17.35%，且主要集中在城區(qū)?；浉郯拇鬄硡^(qū)生態(tài)質(zhì)量變化主要由城市化進(jìn)程和政策變化所驅(qū)動。