蒙古高原19922016城市扩展过程多尺度景观分析
蒙古高原上飞速发展的城市扩展过程是人类系统和自然系统相互作用的产物，深刻影响区域发展的可持续性。为此，本研究首先获取了1992年-2016年分辨率为1km的蒙古高原城市土地信息，从全区尺度、区域尺度和局地尺度对蒙古高原城市扩展过程进行监测，并运用城市扩展强度指数和城市扩展模式对蒙古高原城市扩展过程进行分析。研究发现，在这25年间蒙古高原经历了快速的城市扩展过程，城市土地面积由400km2增加至1637km2，城市年均扩展强度高达12.37%，全区有13个城市处于城市土地的高速扩展阶段，占据城市总面积的91.48%，其中1992年-1996年是蒙古高原城市扩展强度最大的阶段。同时通过对边缘型、飞地型和内填型三种城市扩展模式分析发现，边缘扩展型城市土地占据70.02%，为蒙古高原城市用地增加的主要方式，这表明蒙古高原城市土地分布零散，缺乏合理的城市规划，不利于区域的可持续发展。总之，本次对城市扩展过程的多尺度监测与分析为进一步研究蒙古高原城市土地利用变化及其效应提供了基础的文本与数据参考。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
一、引言 2
（一）研究背景与研究意义 2
（二）研究现状 2
二、研究区域和数据来源 4
（一）研究区域概况 4
（二）研究数据来源及处理 5
三、方法 6
（一）城市扩展强度分析模型 6
（二）城市扩展模式分析模型 6
四、结果 7
（一）全区尺度城市扩展过程 7
（二）区域尺度城市扩展过程 8
（三）局地尺度城市扩展过程 10
五、讨论 13
（一）蒙古高原城市扩展可持续性分析 13
1、城市扩展模式与城市可持续发展关系分析 13
2、蒙古高原不同尺度下可持续发展分析 13
3、蒙古高原城市扩展问题的成因与现状分析 14
（二）城市扩展过程的尺度效应分析 15
（三）研究不足 16
（四）研究展望 16
六、 总结 16< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
br /> 致谢 17
参考文献 17
蒙古高原19922016城市扩展过程 ：多尺度景观分析
引言
引言
（一）研究背景与研究意义
土地变化科学（Land Change Science,LCS）计划将土地变化监测评估列为3个重要研究主题之一，国际人文因素计划（International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change, IHDP）执行的第二个十年中，城市扩展与全球环境变化的作用机制成为了6个核心议题之一[1]，城市土地利用变化及其效应已经成为了世界范围内的研究热点，对城市土地的扩展过程监测是了解区域发展和环境变化的基础性工作。
近年来，人类活动在全球陆地表层系统中作用越来越活跃的背景下，蒙古高原的城市扩展进程明显加快，其中蒙古国和内蒙古的城市人口分别在上世纪90和80年代显著增加，据世界银行2015年统计数据显示，从1980年到2013年，蒙古国城市化率由52%上升至70%，内蒙古城市化率由23%上升至59%，这一速度甚至超过了中国城市化的平均速率[2][3]。城市化过程是人类系统与自然系统相互作用的过程，通常伴随着人口迁移和职业变迁，产业结构调整和土地利用的变化。而城市扩展过程是将非城市土地转化为城市土地的土地利用转变过程[4]，是城市化过程中最直接的表现形式。城市扩展是一把双刃剑，一方面城市土地的增加提高了土地集约利用和单位土地投入产出比，可以进一步促进经济发展，提高居民的收入水平。例如Huang等[5]对内蒙古城市扩展研究显示，20002010内蒙古的城市扩展水平与当地人类发展指数（HDI）呈正相关。另一方面，城市土地的扩张意味着草地、林地和水体等其他生态用地的减少，同时不合理的土地利用必然会带来土地退化和环境污染。蒙古国的城市扩展过程已经导致了Tuul河流域与Kharaa河流域地表水与地下水重金属含量过高[6][7]，空气中SO2等有毒物质和PM2.5含量增加导致城市居民健康情况下降[8][9]，草场面积的缩减会导致蒙古国西北部和中部地区地表温度的逐年上升[10]。内蒙古自治区锡林郭勒地区和霍林郭勒地区的城市扩展过程导致草地、水体面积减少，裸露地增加，自然生境的脆弱性和暴露性不断提高[11][12]。蒙古高原生态环境脆弱，随着气候变化等自然因素变迁和人类活动的影响，其环境问题可能会愈演愈烈，如果不及时治理、保护和预防，将会对我国北方地区甚至东亚的生态安全带来严重威胁。因此及时开展多尺度的蒙古高原城市扩展过程监测对区域经济发展和生态保护具有重要意义。
尺度是城市景观研究中的关键问题。一般来说，景观生态学中的尺度分为“粒度”与“幅度”，通常研究区的范围即其空间面积决定了空间尺度，而研究时间段的跨度决定了时间尺度的大小[13]。大尺度往往对应着较低的分辨率，较缓慢的变化过程，而小尺度通常与高分辨率、高精度以及迅速的变化迁移联系在一起。值得注意的是，在不同尺度上，同一指标的表征值存在着较大的差异，不同的指数又具有不同的尺度效应[14]。在本次研究中，蒙古高原作为一个地理整体代表着研究区的全区尺度，其城市扩展过程是对该区域最宏观的认识。蒙古国和我国内蒙古自治区面积相当，但是在城市发展历史、社会经济情况以及自然景观方面具有明显的异质性，因此在区域尺度上，两者的城市扩展指数各有不同。而蒙古高原局地尺度涉及的34个城市更是从微观的小尺度反映蒙古高原城市扩展的实际情况。同时1992年至2016年共25年，在这一过程中蒙古国经历了巨大的政治体制变革和城市发展政策的调整，我国内蒙古自治区也经历了西部大开发，此外在2015年提出的中俄蒙经济走廊建设，又进一步刺激了蒙古高原城市扩展的步伐加快，因此不同时间尺度的城市过程分析也能揭示蒙古高原城市扩展的演变与发展规律。
（二）研究现状
蒙古高原上飞速发展的城市扩展过程是人类系统和自然系统相互作用的产物，同时由于蒙古高原自然地理环境的独特性和整体性，使得自然生境对城市土地的扩张具有更高的敏感性，并通过极端天气增加、生物多样性减少和土地退化等现象揭示了不合理的土地利用将深刻影响区域发展的可持续性。当前已有学者从国家尺度和城市尺度分析和评估了蒙古高原城市扩展的现状，但是从地理系统整体性角度出发，目前缺乏对这一区域宏观全面的城市扩展过程分析。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
一、引言 2
（一）研究背景与研究意义 2
（二）研究现状 2
二、研究区域和数据来源 4
（一）研究区域概况 4
（二）研究数据来源及处理 5
三、方法 6
（一）城市扩展强度分析模型 6
（二）城市扩展模式分析模型 6
四、结果 7
（一）全区尺度城市扩展过程 7
（二）区域尺度城市扩展过程 8
（三）局地尺度城市扩展过程 10
五、讨论 13
（一）蒙古高原城市扩展可持续性分析 13
1、城市扩展模式与城市可持续发展关系分析 13
2、蒙古高原不同尺度下可持续发展分析 13
3、蒙古高原城市扩展问题的成因与现状分析 14
（二）城市扩展过程的尺度效应分析 15
（三）研究不足 16
（四）研究展望 16
六、 总结 16< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
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参考文献 17
蒙古高原19922016城市扩展过程 ：多尺度景观分析
引言
引言
（一）研究背景与研究意义
土地变化科学（Land Change Science,LCS）计划将土地变化监测评估列为3个重要研究主题之一，国际人文因素计划（International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change, IHDP）执行的第二个十年中，城市扩展与全球环境变化的作用机制成为了6个核心议题之一[1]，城市土地利用变化及其效应已经成为了世界范围内的研究热点，对城市土地的扩展过程监测是了解区域发展和环境变化的基础性工作。
近年来，人类活动在全球陆地表层系统中作用越来越活跃的背景下，蒙古高原的城市扩展进程明显加快，其中蒙古国和内蒙古的城市人口分别在上世纪90和80年代显著增加，据世界银行2015年统计数据显示，从1980年到2013年，蒙古国城市化率由52%上升至70%，内蒙古城市化率由23%上升至59%，这一速度甚至超过了中国城市化的平均速率[2][3]。城市化过程是人类系统与自然系统相互作用的过程，通常伴随着人口迁移和职业变迁，产业结构调整和土地利用的变化。而城市扩展过程是将非城市土地转化为城市土地的土地利用转变过程[4]，是城市化过程中最直接的表现形式。城市扩展是一把双刃剑，一方面城市土地的增加提高了土地集约利用和单位土地投入产出比，可以进一步促进经济发展，提高居民的收入水平。例如Huang等[5]对内蒙古城市扩展研究显示，20002010内蒙古的城市扩展水平与当地人类发展指数（HDI）呈正相关。另一方面，城市土地的扩张意味着草地、林地和水体等其他生态用地的减少，同时不合理的土地利用必然会带来土地退化和环境污染。蒙古国的城市扩展过程已经导致了Tuul河流域与Kharaa河流域地表水与地下水重金属含量过高[6][7]，空气中SO2等有毒物质和PM2.5含量增加导致城市居民健康情况下降[8][9]，草场面积的缩减会导致蒙古国西北部和中部地区地表温度的逐年上升[10]。内蒙古自治区锡林郭勒地区和霍林郭勒地区的城市扩展过程导致草地、水体面积减少，裸露地增加，自然生境的脆弱性和暴露性不断提高[11][12]。蒙古高原生态环境脆弱，随着气候变化等自然因素变迁和人类活动的影响，其环境问题可能会愈演愈烈，如果不及时治理、保护和预防，将会对我国北方地区甚至东亚的生态安全带来严重威胁。因此及时开展多尺度的蒙古高原城市扩展过程监测对区域经济发展和生态保护具有重要意义。
尺度是城市景观研究中的关键问题。一般来说，景观生态学中的尺度分为“粒度”与“幅度”，通常研究区的范围即其空间面积决定了空间尺度，而研究时间段的跨度决定了时间尺度的大小[13]。大尺度往往对应着较低的分辨率，较缓慢的变化过程，而小尺度通常与高分辨率、高精度以及迅速的变化迁移联系在一起。值得注意的是，在不同尺度上，同一指标的表征值存在着较大的差异，不同的指数又具有不同的尺度效应[14]。在本次研究中，蒙古高原作为一个地理整体代表着研究区的全区尺度，其城市扩展过程是对该区域最宏观的认识。蒙古国和我国内蒙古自治区面积相当，但是在城市发展历史、社会经济情况以及自然景观方面具有明显的异质性，因此在区域尺度上，两者的城市扩展指数各有不同。而蒙古高原局地尺度涉及的34个城市更是从微观的小尺度反映蒙古高原城市扩展的实际情况。同时1992年至2016年共25年，在这一过程中蒙古国经历了巨大的政治体制变革和城市发展政策的调整，我国内蒙古自治区也经历了西部大开发，此外在2015年提出的中俄蒙经济走廊建设，又进一步刺激了蒙古高原城市扩展的步伐加快，因此不同时间尺度的城市过程分析也能揭示蒙古高原城市扩展的演变与发展规律。
（二）研究现状
蒙古高原上飞速发展的城市扩展过程是人类系统和自然系统相互作用的产物，同时由于蒙古高原自然地理环境的独特性和整体性，使得自然生境对城市土地的扩张具有更高的敏感性，并通过极端天气增加、生物多样性减少和土地退化等现象揭示了不合理的土地利用将深刻影响区域发展的可持续性。当前已有学者从国家尺度和城市尺度分析和评估了蒙古高原城市扩展的现状，但是从地理系统整体性角度出发，目前缺乏对这一区域宏观全面的城市扩展过程分析。
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