城市扩张视角下煤炭城市GI优化模型研究与应用

摘要

绿色基础设施（Green Infrastructure，以下简称GI）是城市发展的生命支撑系统，在城市经济发展、城市人居环境提升方面有着至关重要的作用，是有效缓解城市问题的保护策略。煤炭城市GI同时受到煤炭开采和城市扩张的双重压力，致使GI空间不断被压缩从而无法发挥生态效益。 协调煤炭城市GI空间和城市建设用地空间的平衡发展，不仅可以改善人居环境缓解煤炭城市发展压力，对城市可持续发展也具有重要作用。因此，本文基于地理空间数据构建煤炭城市GI优化通用模型，从城市扩张角度出发，在确定煤炭城市GI优化网络的同时明确城市建设用地合理扩展范围。 首先，本文梳理现阶段GI相关研究及煤炭城市相关研究成果，提出煤炭城市GI优化模型所需构建的组成要素，总结出GI构建方法、GI优化方法及煤炭城市GI特征。在此基础上，结合煤炭城市GI与城市扩张空间关系，以构建多层级的、综合型的GI 优化网络为目标，构建由 GI 识别模块、GI 评价模块及 GI优化模块组成的煤炭城市GI优化模型。其中，识别模块中基于形态学空间格局法及GIS技术提取城市现状GI网络；评价模块中建立景观格局指数评价体系对城市GI现状进行分析；优化模块将塌陷地、历史文化要素等纳入考虑进而识别出潜在的连接廊道，叠合生态优化廊道、生态节点得出GI优化网络，同时引入适宜性评价体系模拟城市扩张情景。 其次，以成长型煤炭城市永城市为例进行模型应用，基于GI优化模型得出城市GI现状、GI存在问题及GI优化网络，并提出永城市GI优化相应的对策，同时模拟基于GI优化格局保护的建设用地面积比例上升10%情景，并对比城市扩张模拟前后城市景观特征变化，旨在证明煤炭城市GI优化模型在城市扩张中可以有效保护GI格局并能为建设用地提供合理扩展空间。 最后，结合煤炭城市GI发展现状及模型应用过程与结果，提出煤炭城市GI优化模型完善建议，旨在为煤炭城市绿色可持续发展提供科学保障。

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摘 要

Abstract

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Contents

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1 绪论

1 Introduction

1.1 研究背景（Research background）

1.1.1 城乡一体化发展契机及城市“多规合一”的诉求

1.1.2 煤炭城市生态空间面临煤炭开采和城市化的双重威胁

1.1.3 绿色基础设施优化是煤炭城市可持续发展的重要保障

1.2.1 研究目的

1.2.2 研究意义

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法

1.4 研究技术路线（Research Technical Route）

2 相关理论研究体系

2 Related theoretical research

2.1 绿色基础设施国内外研究现状（Research Review of Green Infrastructure）

2.1.1 绿色基础设施概念

2.1.2 绿色基础设施国外研究进展

2.1.3 绿色基础设施国内研究进展

2.2 绿色基础设施构建方法相关研究（Related Research of Green Infrastructure Construction）

2.2.1 绿色基础设施构建常用方法比较

2.2.2 绿色基础设施优化研究概述

2.2.3 绿色基础设施优化构建方法与内容

2.3 煤炭城市绿色基础设施研究概述（Research Summary of Green Infrastructure in Coal City）

2.3.1 煤炭城市绿色基础设施特征

2.3.2 煤炭城市绿色基础设施相关研究

2.3.3 煤炭城市绿色基础设施优化现状

2.4 煤炭城市空间扩张研究概述（Research Summary of Urban Expansion in Coal City）

2.4.1 城市扩张内涵及相关研究

2.4.2 煤炭城市空间扩张研究方法

2.4.3 煤炭城市空间扩张相关研究

2.5 本章小结（Summary）

3 煤炭城市GI优化模型构建

3 Construction of Green Infrastructure Optimization model in Coal City

3.1 煤炭城市GI与城市扩张竞合关系（Competition-cooperation between Green Infrastructure and Urban Expansion in Coal City）

3.2 煤炭城市GI优化的诉求（Necessity of Green Infrastructure Optimization Construction in Coal City）

3.3 煤炭城市GI优化模型概述（Summary of Green Infrastructure Optimization Model in Coal City）

3.3.1 城市绿色基础设施优化目标

3.3.2 CGIOM各子模块简介

3.4 CGIOM识别模块构建（Idetification Module Construction of Green Infrastructure Optimization Model in Coal City）

3.4.1构建原则

3.4.2 数据收集及处理

3.4.3 基于MSPA法及GIS的GI网络构建

3.5.1 评价原则

3.5.2 基于景观格局指数分析的GI网络评价

3.5.3 城市GI网络评价结果分析

3.6 CGIOM优化模块构建（Optimization Module Construction of Green Infrastructure Optimization Model in Coal City）

3.6.1 优化原则

3.6.2 基于GIS定量分析的GI网络优化

3.6.3 基于GI优化保护的城市扩张模拟

3.6.4 基于城市扩张模拟的城市GI评价体系

3.7 本章小结（Summary）

4 煤炭城市GI优化模型应用—以河南省永城市为例

4 Application of Green Infrastructure Optimization model in Coal City - A case study of Yongcheng in Henan Province

4.1.1 永城市区位条件

4.1.2 永城市绿色空间现状及相关规划

4.1.3 永城市绿色空间面临问题

4.2 基于CGIOM识别模块的永城市GI网络构建（GI Constrution of Yongcheng Based on Identification Module of CGIOM）

4.2.1 数据来源及处理

4.2.2 城市GI网络要素识别

4.3.1 永城市GI现状网络要素评价

4.3.2 永城市GI现状网络要素评价结果分析

4.4 基于CGIOM优化模块的永城市GI优化与结果分析（GI Optimization and Results of Yongcheng Based on Optimization Module of CGIOM）

4.4.1 永城市GI优化网络构建过程与结果

4.4.2 永城市城市扩张模拟及GI保护评价

4.4.3 永城市GI优化构建结果分析

4.5 永城市GI网络优化构建对策研究（Strategies Research of Green Infrastructure Optimization Network inYongcheng）

4.5.1 优化GI廊道建设对策

4.5.2 调整塌陷区治理优先级

4.5.3 划分GI优化网络等级

4.5.4 加强生态节点建设

4.5.5 建设中心城区GI网络

4.6 本章小结（Summary）

5 结论与未来展望

5 Conclusions and Prospect

5.1 研究结论（Conclusions）

5.2 研究局限性及未来展望（Shortages and Prospect）

参考文献

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