基于CA-Markov模型的重庆西部新城城市扩张时空演化模拟与生态响应

王柯文; 秦见; 马海涛

doi:10.7523/j.ucas.2022.008

中国科学院大学学报 >

2023 , Vol. 40 >Issue 4: 496 - 505

DOI: https://doi.org/10.7523/j.ucas.2022.008

环境科学与地理学

基于CA-Markov模型的重庆西部新城城市扩张时空演化模拟与生态响应

王柯文 ,
秦见 ,
马海涛

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1 中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101;
2 中国科学院大学, 北京 100049;
3 西南大学地理科学学院, 重庆 400715

收稿日期: 2021-09-30

修回日期: 2022-01-31

网络出版日期: 2022-01-31

基金资助

国家自然科学基金（41590842）资助

收起

Spatial-temporal evolution simulation and ecological response of urban expansion in Western New City of Chongqing based on CA-Markov model

WANG Kewen ,
QIN Jian ,
MA Haitao

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1 Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China;
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3 School of Geographical Sciences, Southwest University, Chongqing 400715, China

Received date: 2021-09-30

Revised date: 2022-01-31

Online published: 2022-01-31

Fold

摘要

以重庆西部新城作为研究区域，分别运用Markov和CA-Markov模型进行城市扩张模拟对比，验证CA-Markov模型的先进性，并利用CA-Markov模型预测2030年西部新城的城市扩张格局，模拟分析2007—2030年城市扩张的时空演化特征和生态响应表征。结果表明：1）与Markov模型相比，CA-Markov模型具有更高的面积模拟能力且弥补了前者无空间格局模拟能力的缺陷，Kappa系数高达82.97%。2）2007—2018年西部新城扩张面积、速率和强度分别为1 568.78 hm²、5.74%和1.20%，预测2018—2030年扩张面积、速率和强度分别为71.62 hm²、0.15%和0.05%，表明西部新城城市建设将从快速发展阶段转向扩张饱和阶段。3）西部新城城市扩张空间差异显著，建设用地由西部集聚逐步扩张至西、北、东部，共同构成“n”字型区域，且由外延式扩张转变为内充式扩张。4）西部新城生态保护与城市扩张经历了“共同推进—相互对抗—趋于稳定”的演变过程，且未来部分区域的生态用地范围有扩大趋势，一定程度上规避了城市盲目扩张，城市建设发展与生态保护将实现较好平衡，而政策对其生态响应可能存在重要的引导作用。

关键词： 城市扩张; CA-Markov模型; 时空演化模拟; 生态响应; 重庆西部新城

本文引用格式

王柯文 , 秦见 , 马海涛 . 基于CA-Markov模型的重庆西部新城城市扩张时空演化模拟与生态响应[J]. 中国科学院大学学报, 2023 , 40(4) : 496 -505 . DOI: 10.7523/j.ucas.2022.008

Abstract

Taking the Western New City of Chongqing as the research area, we compared Markov model and CA-Markov model in simulating the urban expansion so as to verify the advancement of CA-Markov model. Then we used CA-Markov model to predict the urban expansion pattern of the Western New City in 2030, and analyzed the spatial-temporal evolution characteristics and ecological response of urban expansion from 2007 to 2030. The research results show that:1) Compared with Markov model, CA-Markov model has a better area simulation capability and makes up for the former's lack of spatial pattern simulation capability, whose Kappa coefficient is up to 82.97%. 2) The area, rate, and intensity of urban expansion in Western New City of Chongqing from 2007 to 2018 were 1 568.78 hm², 5.74%, and 1.20%, respectively, while the counterparts predicted from 2018 to 2030 will be 71.62 hm², 0.15%, and 0.05%, respectively. It shows that the urban development period of Western New City of Chongqing will change from the rapid urbanization stage to the saturation stage of urban expansion. 3) There are significant spatial differences in urban expansion of the study area. The construction land has gradually expanded from the western agglomeration to the "n"-shaped area composed of the west, north, and east in the study area, and it has changed from extensional expansion to internal expansion. 4) The ecological protection and urban expansion in the study area have undergone the evolution process of "joint advancement-confrontation-stability", and the scope of ecological land in some areas will expand in the future. To a certain extent, it has avoided the blind urban expansion, and the development of urban construction and the ecological protection will achieve a better balance. Political factor may play a significantly leading role in the ecological response of Western New City of Chongqing.

Key words： urban expansion; CA-Markov model; spatial-temporal evolution simulation; ecological response; Western New City of Chongqing

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