珠三角城市群生态修复方法、技术及应用

"本书是在作者多年从事城市生态规划、修复和管理研究的基础上完成的。本书构建了珠三角城市群生态空间变化的社会-经济-自然复合生态驱动力指标体系和生态空间质量评价模型，揭示了其生态空间变化的驱动力机制，阐明了珠三角城市群生态空间质量与人群分布特征之间的相互耦合关系；创建了珠三角城市群生态空间分区框架，提出了分区管控对策；构建了珠三角城市群生态基础设施系统辨识、评估与优化的方法模型并进行了应用，揭示了珠三角城市群生态景观与受损生态空间的退化机理；以广州市增城区和东莞市等为城市群典型区域，介绍了在森林与绿地系统生态修复、河流与湿地系统生态修复技术应用与示范方面取得的成果。

本书适合城市生态、环境、经济、社会、国土空间规划、城乡建设管理等方面的科研人员、管理人员和高校师生阅读。"

空间变化的社会-经济-自然复合生态驱动力指标体系和生态空间质量评价模型，揭示了其生态空间变化的驱动

力机制，阐明了珠三角城市群生态空间质量与人群分布特征之间的相互耦合关系；创建了珠三角城市群生态

空间分区框架，提出了分区管控对策；构建了珠三角城市群生态基础设施系统辨识、评估与优化的方法模型

并进行了应用，揭示了珠三角城市群生态景观与受损生态空间的退化机理；以广州市增城区和东莞市等为城

市群典型区域，介绍了在森林与绿地系统生态修复、河流与湿地系统生态修复技术应用与示范方面取得的成果。

本书适合城市生态、环境、经济、社会、国土空间规划、城乡建设管理等方面的科研人员、管理人员和

高校师生阅读。

-

李锋，生态学理学博士，清华大学建筑学院教授，博士生导师，清华大学生态修复研究中心主任，美国斯坦福大学访问学者。主要研究方向为城市生态学、生态修复与管理、生态资产与服务、生态规划与设计、生态基础设施等。现任国际生态系统服务伙伴（ESP）中国分会主席、中国生态学学会城市生态专业委员会主任、中国林学会城市森林分会副理事长。主持国家重点研发计划课题“珠三角城市群生态景观重建与受损生态空间修复技术”、国家自然科学基金重点项目“城市生态资产的评估方法与管理机制研究”等国家级、省部级和地市级科研项目30多项。发表论文140余篇，出版著作6部。获国家科技进步二等奖1次，省部级科技奖励4次。担任《Journal of Cleaner Production》、《生态学报》和《环境保护科学》等期刊编委。研究成果为雄安新区、北京市、内蒙古、广东省、江苏省、安徽省等地方发展提供了科学的决策咨询。入选爱思唯尔2020年中国高被引学者榜单。

"本书是在作者多年从事城市生态规划、修复和管理研究的基础上完成的。本书构建了珠三角城市群生态空间变化的社会-经济-自然复合生态驱动力指标体系和生态空间质量评价模型，揭示了其生态空间变化的驱动力机制，阐明了珠三角城市群生态空间质量与人群分布特征之间的相互耦合关系；创建了珠三角城市群生态空间分区框架，提出了分区管控对策；构建了珠三角城市群生态基础设施系统辨识、评估与优化的方法模型并进行了应用，揭示了珠三角城市群生态景观与受损生态空间的退化机理；以广州市增城区和东莞市等为城市群典型区域，介绍了在森林与绿地系统生态修复、河流与湿地系统生态修复技术应用与示范方面取得的成果。

本书适合城市生态、环境、经济、社会、国土空间规划、城乡建设管理等方面的科研人员、管理人员和高校师生阅读。"

空间变化的社会-经济-自然复合生态驱动力指标体系和生态空间质量评价模型，揭示了其生态空间变化的驱动

力机制，阐明了珠三角城市群生态空间质量与人群分布特征之间的相互耦合关系；创建了珠三角城市群生态

空间分区框架，提出了分区管控对策；构建了珠三角城市群生态基础设施系统辨识、评估与优化的方法模型

并进行了应用，揭示了珠三角城市群生态景观与受损生态空间的退化机理；以广州市增城区和东莞市等为城

市群典型区域，介绍了在森林与绿地系统生态修复、河流与湿地系统生态修复技术应用与示范方面取得的成果。

本书适合城市生态、环境、经济、社会、国土空间规划、城乡建设管理等方面的科研人员、管理人员和

高校师生阅读。

当今世界正经历着前所未有的城市化和现代化进程，城市化为全球社会经济发展带来正面效益的同时，也给区域生命支持系统和居民生活环境带来一些负面影响。2019年，联合国大会批准“联合国十年生态系统恢复计划”，旨在促进恢复退化或破坏的生态系统，而生态系统的恢复是实现可持续发展目标的基础，特别是在气候变化、消除贫困、粮食安全、水环境和生物多样性保护等方面。面对伴随城市扩张的生态空间不断缩小、山水林田湖草损毁严重、生态系统服务功能受到影响等问题，我们亟须寻求系统的、低成本的、可持续的生态修复与管理的新理念和新方法。

城市群是我国未来完成城市化和现代化的一种主体形态，但其快速的扩张模式对区域生态系统安全的影响越来越大，已经成为制约城市可持续发展的主要障碍。因此，开展针对典型城市群及其生态修复方法、技术与示范工程等方面的研究，对于优化城市群生态空间结构、构筑城市生态安全屏障、实现区域协同可持续发展，具有重要的战略意义，这也是践行我国生态文明发展理念和实施“山水林田湖草沙生命共同体”系统治理的应有之义。

珠三角城市群是粤港澳大湾区的重要组成部分，是中国城镇化率最高的城市群。近年来，随着工业化、城镇化的迅速推进和人口的急剧增长，珠三角城市群正面临严重的现代城市生态问题。珠三角城市群生态空间不断受到侵占，土地资源需求量持续增加，城市发展对生态空间的压力逐渐加大，造成生态系统服务退化，生态安全问题已成为珠三角地区率先全面建成小康社会的重大制约因素，对该地区经济社会的可持续发展构成了严重威胁，亟待开展珠三角城市群生态景观重建与受损生态空间修复的方法、技术集成及其应用示范研究。

本书主要内容来自课题组承担的 2016—2021年国家重点研发计划课题《珠三角城市群生态景观重建与受损生态空间修复技术》（2016YFC0502804）的研究成果。课题组侧重从珠三角城市群区域生态景观与典型受损生态空间的诊断与退化机理、生态景观的评价、重建与优化、典型受损生态空间的生态修复技术集成与综合优化模式、典型生态景观重建和受损生态空间修复技术的复合评估、生态修复技术集成和应用示范等方面展开了研究，重点包括：①揭示了珠三角城市群区域生态景观与典型受损生态空间动态演变规律研究；②阐明了珠三角城市群受损生态空间的退化机理；③建立了珠三角城市群区域生态基础设施网络评价与优化方法；④集成了珠三角城市群“矿区 -湿地-绿地-活化地表-生态廊道”生态修复技术体系；⑤采用社会-经济-自然复合生态系统理论对珠三角城市群典型生态景观重建和受损生态空间修复技术进行了综合评估，可以为实现城市群及区域生态环境和经济社会的可持续发展提供支撑。

本书主要的研究成果有：第一，构建了城市群尺度的生态空间质量评价模型和城市群生态空间分区框架，提出了重点保护区、重点修复区、潜在修复区和一般保育区的分区管控对策；第二，制定了城市群生态空间变化的社会 -经济-自然复合生态驱动力指标体系，定量揭示了城市群生态空间变化的驱动力机制；第三，建立了城市群生态基础设施系统辨识、评估与优化方法；第四，应用洛伦兹曲线和基尼指数等社会经济学方法，从城乡尺度和收入差距等方面，揭示了城市群生态空间质量与人群分布特征之间的相互耦合关系；第五，采用经济学和社会学研究方法，综合评估了城市群受损生态空间修复技术的有效性，包括低成本、高效益、社会可接受、长期有效管理和可持续发展等。

本书在得到国家重点研发计划课题（ 2016YFC0502804）资助的同时，还获得了广东省有关规划研究项目的支持。

本书主要撰写人员有李锋、贾举杰、黄端、陈新闯、胡盼盼、胡印红、郑思齐、马远、刘海轩、张益宾、宋志达、牛冬晓等。李锋为课题负责人，负责全书的撰写与统筹工作。贾举杰和黄端为本书的整理和校对等做出了贡献。各章编写人员列名如下：第 1章和第 2章为李锋、陈新闯和胡盼盼；第 3章、第 4章、第 6章、第 9章为李锋和胡盼盼；第 5章、第 7章、第 8章、第 10章为李锋和陈新闯；第 11章为李锋、黄端和胡印红；第 12章为李锋、黄端、贾举杰、马远和刘海轩；第 13章为郑思齐、宋志达和牛冬晓；第 14章为贾举杰、黄端和胡盼盼。

清华大学建筑学院、中国科学院生态环境研究中心、广州市城市规划协会、广州市规划和自然资源局增城区分局、广州市增城区水务局、广州市增城区林业和园林局、广东省生态公益林管理办公室、广州市林业和园林局、东莞市水务局等单位的相关部门在研究工作期间给予了热情帮助与支持。本课题是国家重点研发计划项目《珠江三角洲城市群生态安全保障技术》

（2016YFC0502800）的课题四，在整个研究工作中，项目负责人黄国和院士不仅在统筹和协调方面发挥了重要作用，而且对具体研究工作给予了详尽的指导。中国工程院杨志峰院士、中国城市建设研究院有限公司王磐岩教授级高级工程师等专家在课题研究过程中同样提出了宝贵的意见！另外，清华大学建筑学院景观学系系主任杨锐教授、广州市城市规划协会黄鼎曦研究员在课题研究示范等方面也给予了大力支持！感谢广东工业大学硕士研究生肖浩楠在图片修改方面提供的帮助！

尽管我们立足学科前沿，以理论与实践并重的原则做了一些探索，但由于时间、精力和专业知识水平有限以及数据来源的限制，本书可能还存在不足之处，衷心期望各界专家学者和同行们提出宝贵的批评意见；同时，也希望本书的出版能对解决我国城市群区域面临的生态环境与可持续发展问题发挥有益的作用。

2022年 5月，北京清华园

第一篇 理论与方法

第1章 绪论 3

1.1 研究背景与意义 3

1.2　相关研究进展 6

1.2.1　生态空间的内涵 6

1.2.2　生态空间服务功能 8

1.2.3　城镇化与生态空间 10

1.2.4　城市扩张过程时空演变规律 11

1.2.5　城市化对生态系统服务价值影响 13

1.2.6　生态空间评价 19

1.2.7　生态空间分区 22

1.2.8　国土空间修复 25

1.2.9　土地利用与覆被变化 27

1.2.10　区域生态环境质量评价 27

1.2.11　城市湿地时空格局特征 29

1.3　研究框架 37

1.3.1　研究目标 37

1.3.2　科学问题 37

1.3.3　研究内容 38

1.3.4　研究技术路线 39

第2章 研究区概况与研究方法 40

2.1 珠三角城市群研究区概况 40

2.1.1 自然概况 40

2.1.2　社会经济概况 43

2.1.3 主要生态环境问题 45

2.2 示范点选择 46

2.3 研究方法 47

2.3.1 社会-经济-自然复合生态系统理论 47

2.3.2 生态空间格局、变化特征及驱动力 48

2.3.3 典型生态空间林地空间变化的社会-经济-自然驱动体系 48

2.3.4 地理加权回归和相对重要性 50

2.3.5 生态空间质量评价体系 52

2.3.6 生态空间人群分布特征 55

2.3.7 生态系统健康评价 55

2.3.8 生态空间分区 56

2.4 数据来源 57

2.4.1 土地利用遥感数据 59

2.4.2 湿地遥感数据来源 59

2.4.3 社会经济数据 60

第3章 珠三角城市群生态景观演变规律与时空特征 61

3.1 研究方法 62

3.1.1 城市空间扩张指标 62

3.1.2 城市空间形态变化指标 62

3.2 珠三角城市群扩张过程的时空分异特征 63

3.2.1 珠三角城市群扩张过程的整体特征 63

3.2.2 珠三角各个城市扩张的空间分异特征 64

3.3 珠三角城市群扩张速率与扩张强度的差异分析 66

3.3.1 珠三角城市群扩张速率与扩张强度特征 66

3.3.2 珠三角城市群扩张速率与扩张强度的空间分异 67

3.4 珠三角城市群城市景观格局演变分析 69

3.4.1 珠三角城市群整体的扩张格局特征 69

3.4.2 珠三角城市群各个城市的扩张格局特征 70

3.5 小结 71

第4章 珠三角城市群区域生态质量整体评价 73

4.1 研究方法 73

4.1.1 生态系统质量指标 73

4.1.2 区域生态环境质量综合指数 73

4.1.3 土地利用类型转变的生态贡献率 74

4.2 综合生态环境质量指数分析 75

4.3 生态环境质量空间分异 76

4.4 生态环境质量等级的划分 78

4.5 小结 81

第5章 珠三角城市群生态空间总体诊断与退化机理 83

5.1 珠三角区域近15年土地利用变化与生态退化演变特征 83

5.1.1 珠三角城市群关键受损生态空间辨识与诊断（工具包） 84

5.1.2 受损生态空间退化机理 90

5.2 城市群生态空间格局特征 91

5.3 城市群生态空间变化特征 92

5.4 城市群生态空间变化的驱动因素 99

5.5 小结 100

第6章 珠三角城市群湿地生态空间变化特征及其驱动机制 101

6.1 研究方法 101

6.1.1 湿地类型转移矩阵 101

6.1.2 景观格局指数分析法 102

6.2 城市湿地的分布现状 102

6.3 城市湿地时间变化规律 103

6.4 城市湿地空间变化规律 104

6.5 城市湿地的时空转移特征 106

6.5.1 湿地类型间的转移 106

6.5.2 湿地与非湿地间的转移 107

6.6 城市湿地景观格局特征分析 107

6.6.1 类型水平上的城市湿地景观格局特征 107

6.6.2 景观水平上的城市湿地景观格局特征 108

6.7 城市湿地时空演变的驱动因素分析 110

6.7.1 主成分分析结果 110

6.7.2 湿地受损的主导因素 110

6.8 小结 112

第7章 珠三角城市群林地生态空间变化特征及其驱动机制 114

7.1 城市群多尺度林地空间变化特征 114

7.2 林地面积减少的驱动分析 116

7.3 林地面积增加的驱动分析 120

7.4 小结 124

第8章 珠三角城市群生态空间质量与人群分布特征关系 125

8.1 城市群生态空间质量的空间格局及变化规律 125

8.2 城市群9个城市的生态空间质量及变化规律 128

8.3 城市群生态空间质量与人群分布特征 129

8.4 城市群生态空间人群分布与生态风险特征 133

8.5 城镇化对生态空间质量变化的空间驱动机制 134

8.6 珠三角城市群城镇化下基于生态空间质量的生态管理 137

8.7 小结 139

第9章 珠三角城市群生态系统服务价值演变评估 140

9.1 研究方法 140

9.1.1 土地利用变化分析 140

9.1.2 生态系统服务价值评价 140

9.1.3 生态系统服务变化指数 141

9.1.4 空间统计分析 142

9.2 珠三角土地利用动态变化特征 143

9.2.1 土地利用类型面积变化 143

9.2.2 土地利用时空演变分析 145

9.3 珠三角生态系统服务价值动态变化特征 147

9.3.1 各生态系统类型服务价值分析 147

9.3.2 单项生态系统服务价值变化 148

9.3.3 生态系统服务变化指数空间分布 150

9.4 生态系统服务价值空间统计分析 150

9.4.1 空间自相关分析 150

9.4.2 冷点与热点分析 152

9.5 城市化对生态系统服务价值的影响 154

9.5.1 不同维度城市化对整体生态系统服务价值的影响 154

9.5.2 不同维度城市化对单项生态系统服务功能的影响 156

9.6 小结 157