基于GTWR模型的济南都市圈生态系统服务价值对城市扩张时空响应

摘要

【目的】随着我国城镇化发展进入到以中心城市引领都市圈、城市群的发展阶段，如何促进都市圈城镇化与生态环境协调发展成为高质量城镇发展的重要议题。生态系统服务价值对城市扩张的时空响应研究有助于把脉城市发展与生态系统服务的时空演进特征，推动城市与生态系统的协同发展，助力可持续规划以及建设策略的拟定与实施。【方法】本文以济南都市圈为研究对象，基于城镇扩展指数的计算，定量描述各城市扩张的时空特征。采用生态系统服务当量因子法，从多个角度刻画研究区生态系统服务的时空分异特征，并分析生态系统权衡与协同效应。在此基础上，运用时空地理加权回归（GTWR）模型，探究城市扩张对生态系统服务功能变化的驱动方向与驱动强度。【结果】（1）1980—2020年间济南都市圈内城市扩张显著，具有时序阶段性与区域分异性两方面特征，城市空间扩展速率与强度由高到低依次为小城市、大城市、特大城市、中等城市。（2）都市圈内整体生态服务价值量呈逐年下降趋势，黄河干流、东平湖及周边区域与鲁中山区等地区是重要的生态系统服务价值高值聚集区，都市圈内协同关系占比略低于权衡关系，其中特大城市协同关系占比最高。（3）济南都市圈内城市扩张对生态系统服务价值整体具有负面影响，随着时间的推进，影响强度有所下降。城市扩张对各亚类生态系统服务功能的影响作用具有显著差异，对供给服务与支持服务价值量变化具有负面影响，其中对供给服务变化的驱动强度不断增强，对调节服务价值量变化具有正向作用且影响力整体变化不大，对文化服务价值量变化的影响具有两面性，在不同地区的驱动方向与强度差异性较大。【结论】本研究明确了研究期限内济南都市圈中不同等级城市空间扩展的时空分异规律以及生态系统服务逐渐劣化的发展状态，所构建的GTWR模型在空间层面上量化了城市扩张对生态系统服务总量及各亚类变化量的不同驱动特征与驱动强度，研究成果可为都市圈高质量可持续发展提供决策依据。

关键词

城市扩张 / 生态系统服务价值 / 权衡协同 / 时空地理加权回归(GTWR) / 济南都市圈

基金资助

国家自然科学基金面上项目（51978050）;; 国家住房与城乡建设部科学技术计划项目（2020-k-194）;; 城乡人居生态环境学（北京高校高精尖学科建设项目）