趙 紅 蕊，劉 欣 桐，姚 毅，鄭 卓 凡

(清華大學(xué)土木工程系交通工程與地球空間信息研究所，北京 100084；清華大學(xué)3S中心，北京 100084)

0 引言

改革開放以來，中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，但部分城市無序蔓延和過度擴(kuò)張導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)功能退化、土地資源緊張、城市空間格局混亂等問題，不利于城市可持續(xù)發(fā)展[1-3]。為此，我國目前大力倡導(dǎo)完善城市發(fā)展體系，科學(xué)規(guī)劃城市發(fā)展。城市開發(fā)邊界(Urban Growth Boundary,UGB)的劃定不僅影響城市未來的空間發(fā)展方向，對城市發(fā)展起到控制和引導(dǎo)作用，更是一種可融入科學(xué)的空間規(guī)劃方法和可持續(xù)發(fā)展理念的空間治理工具[4,5]。UGB劃定方法可分為兩類：1)反推法，即借鑒反規(guī)劃理念，從環(huán)境生態(tài)安全角度，通過城市用地適宜性評價或生態(tài)安全格局構(gòu)建等，明確城市禁止開發(fā)建設(shè)的區(qū)域，反向劃定UGB[6,7]，能有效保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，但對城市內(nèi)部擴(kuò)張趨勢考慮不足；2)動態(tài)模擬法，將城市視為不斷變化的復(fù)雜系統(tǒng)，綜合考慮客觀條件下城市內(nèi)部擴(kuò)張趨勢，基于地理仿真模型劃定UGB[8,9]，可滿足城市未來發(fā)展內(nèi)在需求，但對生態(tài)保護(hù)關(guān)注不夠。因此，將以上兩種方法結(jié)合，同時考慮生態(tài)保護(hù)和城市擴(kuò)展雙重需求的綜合法成為目前UGB劃定的研究熱點和發(fā)展趨勢[10,11]。

元胞自動機(jī)(Cellular Automata,CA)是動態(tài)模擬法中的一種重要基礎(chǔ)模型，采用自下而上的研究思路，具有強(qiáng)大的復(fù)雜計算能力和時空動態(tài)特征，非常適用于城市復(fù)雜系統(tǒng)行為的動態(tài)模擬[12,13]；同時，CA模型具有較好的開放性，研究者能根據(jù)需要加入其他方法或模型，對標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，利用CA研究城市土地利用動態(tài)演化過程已成為城市空間動態(tài)模擬的主流方向之一[14-16]。在城市擴(kuò)展中，CA動態(tài)模擬的關(guān)鍵在于元胞轉(zhuǎn)換規(guī)則的確定，基于城市實際情況，利用多源時空地理數(shù)據(jù)構(gòu)建多城市擴(kuò)展因子驅(qū)動與多元胞狀態(tài)轉(zhuǎn)換作用的城市擴(kuò)展模擬模型是劃定UGB的重要基礎(chǔ)[17]。CA模型迭代終止條件的科學(xué)性易被研究者忽略，卻對模擬結(jié)果產(chǎn)生較大影響[18]，基于對歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)確定迭代終止次數(shù)，可能導(dǎo)致城市規(guī)模盲目擴(kuò)張等問題，與城市科學(xué)發(fā)展理念不符，因此，需要建立在一定規(guī)模約束下的城市擴(kuò)展模型。

在可持續(xù)發(fā)展背景下，還需充分考慮城市開發(fā)與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系，避免或減輕因城市擴(kuò)張而引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題。生態(tài)約束可分為剛性約束和彈性約束兩類：剛性約束是指相關(guān)法律法規(guī)嚴(yán)格管控的非城市建設(shè)區(qū)域，具有確定的區(qū)域邊界，區(qū)域內(nèi)不允許任何開發(fā)建設(shè)行為，如城市生態(tài)保護(hù)紅線、重點保護(hù)區(qū)等[7]；彈性約束是指通過生境質(zhì)量評價或生態(tài)敏感性評價等方法對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行綜合評價，得到連續(xù)變化的城市建設(shè)適宜性結(jié)果[3,11]。在CA模擬城市擴(kuò)展的基礎(chǔ)上，考慮兩種約束與CA模型結(jié)合的方式，構(gòu)建普適性的UGB劃定框架，可為推動城市可持續(xù)發(fā)展提供支持。鑒于此，本文以深圳市為研究區(qū)，兼顧生態(tài)保護(hù)和城市擴(kuò)展，以CA模型為基礎(chǔ)，探索一種在生態(tài)剛性約束、彈性約束以及城市規(guī)模約束下，符合可持續(xù)發(fā)展理念的UGB劃定方法，以期為協(xié)調(diào)深圳市合理開發(fā)和生態(tài)保護(hù)，引導(dǎo)城市健康發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

深圳市是珠江三角洲都市圈核心組成城市(圖1)，地處亞熱帶區(qū)域，受東南季風(fēng)影響，全年高溫多雨；地形以平原和低起伏度丘陵為主，梧桐山等少部分山地位于深圳的東部和北部，核心城市建成區(qū)位于西南部，南山、羅湖、福田三區(qū)為城市中心區(qū)域。2020年深圳市地區(qū)生產(chǎn)總值僅次于上海和北京，是全國性的經(jīng)濟(jì)中心之一[19]。第七次全國人口普查公報顯示，深圳市常住人口為1 756.01萬人，相比第六次全國人口普查增加713.61萬人。深圳市使用經(jīng)濟(jì)激勵機(jī)制促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，于2005年出臺了“深圳市生態(tài)保護(hù)紅線”，推動建立多層次、多元素的立體生態(tài)安全監(jiān)測體系。

圖1 深圳市位置及2015年土地利用現(xiàn)狀Fig.1 Location and land use status of Shenzhen in 2015

研究數(shù)據(jù)及其來源如表1所示。需要說明的是，人工不透水區(qū)域與城市建成區(qū)的定義雖然不完全相同，但人工不透水區(qū)域是城市建成區(qū)的重要標(biāo)志，已廣泛用于城市化進(jìn)程分析[20]，因此，本文采用1985-2018年全球人工不透水區(qū)域(GAIA)[21]數(shù)據(jù)中深圳市2015年和2018年人工不透水區(qū)域分別表征當(dāng)年實際城市建成區(qū)。所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一為WGS_1984_UTM_Zone_49N投影坐標(biāo)系，柵格數(shù)據(jù)的空間分辨率均重采樣為30 m×30 m。

表1 研究數(shù)據(jù)Table 1 Description of research data

2 研究方法

2.1 生態(tài)環(huán)境約束

目前深圳市已完成生態(tài)控制紅線的劃定，本文以深圳市官方發(fā)布的2013年深圳市生態(tài)保護(hù)紅線[25]作為深圳市UGB劃定的剛性約束條件。生境質(zhì)量體現(xiàn)了區(qū)域環(huán)境為其內(nèi)部生物生存和生產(chǎn)提供的適宜條件，可代表區(qū)域生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平[26]，與城市可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)，本文采用生境質(zhì)量評價結(jié)果作為UGB劃定的彈性約束。InVEST模型[27]的Habitat Quality模塊因所需數(shù)據(jù)便于獲取、參數(shù)設(shè)置簡潔靈活等優(yōu)勢[28]，廣泛應(yīng)用于生境質(zhì)量評價，計算公式如下：

(1)

(2)

式中：Dxj為生境類型j中柵格x的生境退化度；r為不同類型的威脅源，由于城市建設(shè)、工業(yè)污染等人為干擾對深圳市生境質(zhì)量的改變起決定性作用[29]，參考文獻(xiàn)[30-32]并結(jié)合研究區(qū)實際情況，選取人口、GDP、城市建成區(qū)、城市路網(wǎng)作為生態(tài)用地的威脅源；R為威脅源總數(shù)；y、Yr分別為威脅源r所占的柵格和柵格總數(shù)；Wr為威脅源r的權(quán)重；ry為柵格y的威脅值；irxy為柵格y中威脅源r對柵格x的影響；βx為柵格x的可達(dá)性；Sjr為生境類型j對威脅源r的敏感程度；Qxj為生境類型j中柵格x的生境質(zhì)量指數(shù)；Hj為生境類型j的生境適宜性；k為半飽和常數(shù)，一般取生境退化度最大值的一半；z為歸一化常量，一般取值為2.5。

由于建設(shè)用地擴(kuò)展強(qiáng)度與生境質(zhì)量變化空間分布呈明顯的空間負(fù)相關(guān)關(guān)系，城市建設(shè)用地迅速擴(kuò)張會加劇生境質(zhì)量退化趨勢[33,34],因此，在UGB劃定過程中，高生境質(zhì)量的生態(tài)用地應(yīng)得到充分保護(hù)，新增城市用地應(yīng)優(yōu)先選擇中低生境質(zhì)量地區(qū)。

2.2 基于CA的城市擴(kuò)展模型

2.2.1 城市擴(kuò)展模型構(gòu)建 CA是一種離散的動力學(xué)模型，其基本計算單元為可以改變狀態(tài)的元胞，所有元胞組成的域為作用空間，通過定義多種影響元胞狀態(tài)的規(guī)則改變元胞狀態(tài)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

CA=(Ld,S,N,f)

(3)

式中：L為由元胞組成的格網(wǎng)空間，基本單位為一個元胞，本文中代表柵格單元；d為L的維數(shù)，取d=2；S為各種元胞狀態(tài)，不同土地利用類型定義為不同的元胞狀態(tài)；N為元胞的鄰域集合；f為轉(zhuǎn)換規(guī)則的映射函數(shù)，是CA模型的核心，用以控制元胞狀態(tài)在城市和非城市間變化。元胞的轉(zhuǎn)化概率Pvalue決定元胞狀態(tài)的改變，3種元胞狀態(tài)變化的作用方式分別對應(yīng)3種概率值：城市擴(kuò)展驅(qū)動因子對元胞狀態(tài)改變的促進(jìn)作用Plogistic、元胞本身不同用地類型的非城市用地向城市用地的轉(zhuǎn)換影響Pweight、鄰域內(nèi)城市元胞對非城市元胞轉(zhuǎn)換為城市元胞的促進(jìn)作用Pneighbor。

Pvalue=Plogistic×Pweight×Pneighbor

(4)

(1)城市擴(kuò)展驅(qū)動因子影響模型。城市擴(kuò)展是多種驅(qū)動因素共同作用的結(jié)果，CA模型需要建立各驅(qū)動因子與非城市元胞向城市元胞轉(zhuǎn)換間的關(guān)系。城市的地理條件決定了城市擴(kuò)展的空間格局，是城市擴(kuò)展的基礎(chǔ)因素；城市政策直接影響短期內(nèi)城市的發(fā)展方向，是城市擴(kuò)展的直接因素；城市交通、資源分布、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等對城市的發(fā)展具有引力作用[35,36]；自然災(zāi)害方面，根據(jù)深圳市地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃，對于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)主要以重點監(jiān)控與防治為主，而不是禁止城市建設(shè)，故暫不考慮地質(zhì)災(zāi)害對城市擴(kuò)展的影響。綜合上述分析及前人研究[3,14，15]，選取高程、坡度、起伏度、距水域距離、距鐵路距離、距公路距離、科研教育點密度、大型購物廣場密度、人口密度、距城市副中心距離和距城市主中心距離共11個驅(qū)動因子(圖2)。其中，坡度和起伏度由DEM數(shù)據(jù)處理得到，距水域、鐵路、公路的距離為各柵格距每個驅(qū)動因子的最近歐氏距離，距城市主中心、副中心距離為各柵格距城市主中心和副中心的最近歐氏距離。Logistic回歸可以確定自變量與因變量間相關(guān)性，將其用于城市擴(kuò)展模擬領(lǐng)域，以確定城市擴(kuò)展驅(qū)動因子與城市擴(kuò)展間的關(guān)聯(lián)性。根據(jù)Logistic回歸，構(gòu)建各驅(qū)動因子對元胞由非城市狀態(tài)向城市狀態(tài)轉(zhuǎn)變的概率計算公式(式(5))，進(jìn)而計算11種城市擴(kuò)展驅(qū)動因子的權(quán)重參數(shù)(表2)。

表2 城市擴(kuò)展驅(qū)動因子權(quán)重Table 2 Weights of urban expansion driving factors

圖2 城市擴(kuò)展驅(qū)動因子Fig.2 Driving factors of urban expansion

(5)

式中：A0為常數(shù)，設(shè)為0；Xi、Ai(i=1,2,3,…)分別為各城市擴(kuò)展驅(qū)動因子值及其影響權(quán)重。

(2)不同類型元胞轉(zhuǎn)化模型。不同類型非城市用地向城市用地轉(zhuǎn)變的強(qiáng)度不同，統(tǒng)計相同時間間隔內(nèi)各類型非城市元胞向城市元胞轉(zhuǎn)換數(shù)量占非城市元胞向城市元胞轉(zhuǎn)換總數(shù)的比例，計算公式為：

(6)

式中：U→C為不同類型非城市用地向城市用地轉(zhuǎn)換。

(3)鄰域作用模型。相鄰元胞對元胞狀態(tài)的變化存在一定的制約或驅(qū)動作用，考慮包含24個鄰域元胞的7×7型馮諾伊曼鄰域，鄰域內(nèi)城市元胞對非城市中心元胞狀態(tài)變化的影響可定量表達(dá)為：

Pneighbor=Sum(Ci,j=city)/24

(7)

式中：Sum(Ci,j=city)為24鄰域內(nèi)城市元胞總數(shù)。

2.2.2 隨機(jī)因素約束模型 由于影響城市擴(kuò)展的因素眾多且復(fù)雜，無法用嚴(yán)格的物理或數(shù)學(xué)模型表達(dá)，且無法忽略政治、經(jīng)濟(jì)等因素對城市擴(kuò)展的影響，因此，需要引入隨機(jī)因素的影響Pthred(隨機(jī)閾值)以反映城市擴(kuò)展過程中的不確定性，計算公式為：

Pthred=α(1-δ2)

(8)

式中：δ為0到1之間的隨機(jī)數(shù)；α為控制隨機(jī)因素對于城市擴(kuò)展模擬影響大小的參數(shù)，本文設(shè)定為2。

2.3 UGB劃定

以CA模型為基礎(chǔ)，將城市規(guī)模作為規(guī)模約束，并分別以生態(tài)保護(hù)紅線和基于InVEST模型得到的生境質(zhì)量評價結(jié)果作為生態(tài)剛性約束和彈性約束，劃定UGB。具體流程如下：1)以生態(tài)保護(hù)紅線作為剛性約束，其內(nèi)部區(qū)域在CA模型進(jìn)行城市擴(kuò)展模擬過程中不允許發(fā)展為城市；2)將生境質(zhì)量評價結(jié)果按照生境質(zhì)量指數(shù)由低到高劃分為5個等級，對于第4級和第5級的非城市元胞，不予擴(kuò)展為城市；3)對上述步驟約束外的元胞按照式(4)計算擴(kuò)展概率Pvalue，與隨機(jī)閾值Pthred進(jìn)行比較，當(dāng)非城市元胞的Pvalue大于Pthred時，則該元胞轉(zhuǎn)換為城市元胞；4)統(tǒng)計每次擴(kuò)展后的城市元胞數(shù)是否達(dá)到規(guī)模約束值，若達(dá)到，則結(jié)束擴(kuò)展，若此時擴(kuò)展模擬得到的城市元胞數(shù)超過規(guī)模約束值，則優(yōu)先排除最后一次擴(kuò)展概率小的元胞，使城市元胞數(shù)與規(guī)模約束值相等，并輸出擴(kuò)展模擬結(jié)果；若未達(dá)到規(guī)模約束值，則重復(fù)步驟3)進(jìn)行迭代；5)UGB為集中連片城市建設(shè)用地的連續(xù)輪廓，應(yīng)盡可能多包含大面積連片的城市建設(shè)用地[37]，基于此，對步驟4)得到的城市擴(kuò)展模擬結(jié)果進(jìn)行面積閾值劃分、邊緣檢測等后處理流程，提取UGB。

3 結(jié)果分析

3.1 生境質(zhì)量評價

應(yīng)用InVEST模型對2015年深圳市生境質(zhì)量進(jìn)行評估，并將生境質(zhì)量劃分為0.0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8、0.8～1.0共5個等級(圖3)，等級越高，表明生境質(zhì)量越好。由圖3可知，生境質(zhì)量等級高的地區(qū)多處于開闊水域、森林、濕地公園、風(fēng)景名勝區(qū)以及周邊，這些區(qū)域與生態(tài)控制紅線區(qū)域重合度較高，應(yīng)予以保護(hù)，生境質(zhì)量等級低的地區(qū)多處于城市集中建成區(qū)，如羅湖區(qū)、南山區(qū)、福田區(qū)；生境質(zhì)量等級為中低的地區(qū)主要位于城市集中建設(shè)區(qū)的周邊區(qū)域，如寶安區(qū)、龍華區(qū)等，為未來城市用地增長的潛在區(qū)域。

圖3 2015年深圳市生境質(zhì)量評價結(jié)果Fig.3 Evaluation result of habitat quality of Shenzhen in 2015

3.2 2018年城市擴(kuò)展模擬與精度檢驗

為區(qū)分不同土地利用類型向城市元胞轉(zhuǎn)換的差異，將深圳市土地利用分類數(shù)據(jù)設(shè)置為耕地、林地、草地、水域、城市建成區(qū)及其他6種元胞狀態(tài)。以2015年深圳市土地利用數(shù)據(jù)(圖1)和建成區(qū)空間分布圖分別定義元胞地類的初始狀態(tài)和城市與非城市元胞的初始狀態(tài)。以深圳市生態(tài)保護(hù)紅線[25]作為生態(tài)剛性約束條件，以2015年深圳市生境質(zhì)量評價結(jié)果(圖3)作為生態(tài)彈性約束條件，進(jìn)行城市擴(kuò)展模擬。

首先，為驗證模型精度，以2018年為模擬目標(biāo)年份，以2018年深圳市轄區(qū)建成區(qū)土地面積928 km2[38]作為CA模型迭代終止條件，得到2018年深圳市建成區(qū)模擬結(jié)果(圖4)，將人工不透水面產(chǎn)品(GAIA)[21]中2018年深圳市人工不透水區(qū)域視為實際城市建成區(qū)與擴(kuò)展模擬結(jié)果進(jìn)行對比(圖5)。由于生態(tài)保護(hù)紅線為剛性約束，新增城市用地均位于生態(tài)保護(hù)紅線外，實際為城市用地而模擬為非城市建設(shè)用地(圖5中藍(lán)色區(qū)域)中43.56%位于生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)，與生態(tài)保護(hù)政策不符。經(jīng)統(tǒng)計(表3)，2018年建設(shè)用地模擬的元胞數(shù)量為1 066 831個，實際建設(shè)用地的元胞數(shù)量為1 066 762個，建設(shè)用地模擬正確率為97.20%，模擬總精度為97.42%，Kappa系數(shù)為0.948，F(xiàn)oM值為0.13。

圖4 2018年深圳城市擴(kuò)展模擬結(jié)果Fig.4 Urban expansion simulation result of Shenzhen in 2018

圖5 2018年深圳城市擴(kuò)展模擬結(jié)果與實際對比Fig.5 Comparison between simulated urban expansion and actual built-up area of Shenzhen in 2018

表3 2018年深圳城市擴(kuò)展模擬精度驗證Table 3 Accuracy validation of urban expansion simulation result of Shenzhen in 2018

3.3 2025年城市擴(kuò)展模擬與UGB劃定

以2015年為基期，模擬2025年深圳市城市擴(kuò)展情況?！渡钲谑袊量臻g總體規(guī)劃(2020-2035年)》(草案)[39]中指出,2035年深圳市建設(shè)用地規(guī)模目標(biāo)為1 105 km2，結(jié)合2015-2019年深圳市實際建成區(qū)土地面積[38]進(jìn)行多項式擬合，估計2025年深圳市建設(shè)用地規(guī)模目標(biāo)為1 018.04 km2，以此作為CA模型迭代的終止條件，得到2025年深圳城市擴(kuò)展模擬結(jié)果(圖6)。由新增城市像元在深圳市各行政區(qū)分布占比(表4)可知，新增城市像元主要集中在寶安區(qū)和龍崗區(qū)，是未來主要城市擴(kuò)展區(qū)域，羅湖區(qū)、南山區(qū)、福田區(qū)3個中心區(qū)現(xiàn)有城市發(fā)展水平已經(jīng)較高，因此新增城市像元占比相對較少，大鵬新區(qū)和鹽田區(qū)主要為生態(tài)保護(hù)用地，受生態(tài)約束，新增城市像元較少。該模擬結(jié)果與深圳城市規(guī)劃文件[40]中指出的未來新增建設(shè)用地的主要區(qū)域相符。

圖6 2025年深圳城市擴(kuò)展模擬結(jié)果Fig.6 Urban expansion simulation result of Shenzhen in 2025

表4 2025年深圳城市擴(kuò)展模擬新增城市像元各區(qū)占比Table 4 Distribution of new pixels in simulated urban expansion area for each district in Shenzhen in 2025

為檢驗生境質(zhì)量在城市擴(kuò)展模擬中的約束效果，在未考慮生境質(zhì)量約束情況下模擬2025年城市擴(kuò)展結(jié)果，統(tǒng)計生境質(zhì)量約束前后新增城市像元覆蓋生境質(zhì)量等級情況(表5)。由表5可知，生境質(zhì)量約束前，新增城市像元較均勻分布在生境質(zhì)量1-4等級，而考慮生境質(zhì)量約束后，生境質(zhì)量4級和5級處無新增城市像元，新增像元主要分布在生境質(zhì)量前3個等級，使高生境質(zhì)量用地得到較好保護(hù)。以2025年深圳城市擴(kuò)展模擬結(jié)果(圖6)為基礎(chǔ)，按照集中連片的原則，劃定2025年深圳市UGB(圖7)。

表5 生境質(zhì)量約束前后新增城市像元覆蓋生境質(zhì)量等級統(tǒng)計Table 5 Statistics of habitat quality grades covered by new urban pixels with and without habitat quality constraint

圖7 2025年深圳市UGB劃定Fig.7 Delimitation of urban growth boundary in Shenzhen in 2025

4 討論與總結(jié)

針對城市盲目擴(kuò)張與無序蔓延等問題，本研究基于CA模型，通過設(shè)定元胞狀態(tài)和轉(zhuǎn)換規(guī)則，同時將生態(tài)約束分為剛性約束和彈性約束兩類，構(gòu)建多城市擴(kuò)展因子驅(qū)動與多元胞狀態(tài)轉(zhuǎn)換作用下的深圳城市擴(kuò)展模擬模型；以2015年為基期，分別使用生態(tài)保護(hù)紅線和生境質(zhì)量評價結(jié)果作為生態(tài)剛性約束和生態(tài)彈性約束，模擬2018年深圳城市建設(shè)區(qū)域的結(jié)果顯示，建設(shè)用地的正確率為97.20%，模擬總精度為97.42%，Kappa系數(shù)為0.948，F(xiàn)oM值為0.13，表明預(yù)測結(jié)果達(dá)到極佳水平[41]。另外，以深圳市人工不透水區(qū)域為精度檢驗對比區(qū)域與實際城市建設(shè)區(qū)域不完全相符，會對精度檢驗結(jié)果產(chǎn)生一定影響。此外，由于城市實際建設(shè)過程中會受政治、經(jīng)濟(jì)等多因素影響，可能會對生態(tài)因素的重要性考慮不足，而本文在城市擴(kuò)展模擬過程中，考慮生態(tài)剛性約束和彈性約束條件，力求模擬出兼顧城市擴(kuò)展和生態(tài)保護(hù)的、科學(xué)的城市擴(kuò)展情形，其結(jié)果會與實際城市建設(shè)區(qū)域存在一定的差異。以2015年為基期，模擬2025年城市擴(kuò)展的結(jié)果顯示，新擴(kuò)展區(qū)域主要集中在寶安區(qū)和龍崗區(qū)，作為未來主要城市發(fā)展區(qū)域，大鵬新區(qū)和鹽田區(qū)主要為生態(tài)保護(hù)用地，在擴(kuò)展過程中要重點考慮生態(tài)約束，該模擬結(jié)果與深圳市城市規(guī)劃文件[40]中指出的未來新增建設(shè)用地的主要區(qū)域一致?？紤]生境質(zhì)量約束模式可有效改變城市擴(kuò)展模擬結(jié)果，使新增城市像元避開生境質(zhì)量較好的區(qū)域，避免或減少城市建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的破壞。在城市擴(kuò)展模擬的基礎(chǔ)上，按照集中連片的原則劃定2025年深圳市UGB，可為引導(dǎo)深圳市健康發(fā)展提供參考。

本研究提出的基于城市擴(kuò)展模擬與生態(tài)—規(guī)模約束的UGB劃定方法，兼顧城市擴(kuò)展和生態(tài)資源保護(hù)，適用于大部分城市的開發(fā)邊界劃定。針對本文中存在的不足，后續(xù)研究將對以下問題進(jìn)一步探索：1)雖然人工不透水區(qū)域可作為城市建成區(qū)的重要標(biāo)志，但二者在區(qū)域分布上存在一定差距，以2015年不透水區(qū)域作為建成區(qū)初始狀態(tài)，其部分區(qū)域位于生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)，導(dǎo)致雖然新增城市元胞均落在保護(hù)紅線外，但最終城市擴(kuò)展模擬結(jié)果包含一部分生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)部區(qū)域；同時，以2018年不透水區(qū)域作為城市擴(kuò)展模擬精度檢驗實際參照，對檢驗結(jié)果會產(chǎn)生一定影響，今后需結(jié)合夜間燈光等數(shù)據(jù)提取更高精度的實際城市建成區(qū)。2)目前僅以生境質(zhì)量指數(shù)作為生態(tài)彈性約束條件，下一步可結(jié)合更多生態(tài)環(huán)境影響因素以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和景觀格局指數(shù)等多種生態(tài)評價方法，確定深圳市生態(tài)環(huán)境綜合評價方案。