GIS、RS技术与生态足迹方法在城市生态规划中的应用

1、GIS、RS技术与生态脚印方法在城市生态规划中的应用文献综述及遥感和地理信息系统技术等在城市生态规划争辩中的应用途径进展了综述。关键词：城市生态规划，生态脚印，GIS，RS，可持续进展1 引言生态规划(Ecological planning)是指在没有任何有害的境况下或在多数无害的状况下，对土地某种用途的规划。从区域和城市人工复合生态系统的特点、进展 趋势和生态规划所应解决的问题看，生态规划不应仅限于土地利用规划，而是应 以生态学原理和城乡规划原理为指导，应用系统科学，环境科学等多学科的手段 辩识、类比、设计人工复合生态系统内的各种生态关系，确定资源开发利用与保 护的生态适宜度，探讨改善系统构

2、造与功能的生态建设对策，促进人与环境关系 在此根底上确定人类如何进展社会经济生产和生活，有效的开发、利用、保护这 些自然资源要素，促进社会经济和生态环境的协调进展，最终使得整个区域和城 市实现可持续进展。城市生态规划是与可持续进展概念相适应的一种规划方法，它将生态学的原理和城市总体规划、环境规划相结合，对城市生态系统的生态开发和生态建设提出合理的对策,从而到达正确处理人与自然、人与环境关系的目的。城市生态规划最根本的理论是生态平衡理论、可持续进展理论、生态适宜度理论。随着生态学理论及遥感和地理信息系统技术争辩和应用的进展，一些的理论和方法将应用于指导今后城市生态规划的实践，比方生态脚印理论。生

3、态脚印理论概述生态脚印及其几个相关概念生态脚印理论是 20 世纪 90 年月,加拿大生态经济学家 Rees 提诞生态脚印 的概念,Wackernagel又称生态占用,指肯定人口所消费的资源和吸纳这些人口产生的废弃物所需要的生物生产性土地的总面积。通俗来讲，我们每个人都需要肯定的地球外表来支持我,通过计算维持现在的生活方式所需要的土地,它能够清楚的说明社会活动对环境的影响生态脚印用生物生产性土地面积表达特定的经济系统和人口对自然资源的消费量,并与该地区实际的生态供给力量相比较,衡量地区的可持续进展程度。生物生产性土地也称生态生产性土地,是指具有生态生产力量的土地或水体，它是生态脚印分析法为各类自

4、然资本供给的统一度量根底。在生态脚印指标计算6 种类型：化石能源地(fossilenergy land)、可耕地(arable land)、林地(forest)、草场(pasture)、 和海洋(sea)6 类具有不同生态生产力的生物生产面积加权求和即为生态脚印。在加权求和过程中,需要对各类生物生产面积乘以一个均衡因子,某类生物生产面积的均衡因子等于全球该类生物生产面积的平均生态生产力除全球全部各类生物生产面积的平均生态生产力。生态脚印理论中,将一个地区所能供给应人类的生物生产性土地的面积定义为该地区的生态承载力(EclogicalCapacity),以表征该地区的生态容量。将生态脚印与生态承

5、载力相减,表示该地区人均占用资源量超过了生态承载为,差值为负时称生态盈余 ,表示人均占用资源量仍在生态承载力允许的范围之内。该值定量化反响了地区的可持续进呈现状。生态脚印计算方法生产和消耗这些资源和废弃物流的生态生产性土地面积。生态脚印的计算方法有,使用综合法(Compoundap-proach),即自上至下利(省、市)、行业、公司、学校、个人生态脚印承受Simmons 等人制造的成分法(Component approach),即自下而上利用当地数据,但计算公式一样。计算公式如下:式中,EF为总的生态脚印；N 为人口数；ef为人均生态脚印；aai i 种ri 为均衡因子；Ci i 种物品的人均

6、消费量；Pi 户。生物资源消费脚印计算方法：i 种生物资源的总生产量；I、Eiii种资源消费的进口和出口量；Yaveragei 种生物资源的平均产量。能源脚印计算方法,如：煤、焦炭、燃料油、原油、汽油、柴油和电力等。能源脚印的计算是将能源的消费量转化为化石燃料生产土 地面积。争辩说明,能源脚印在生态脚印中占很大比重。美国与德国都是兴旺国家, 2022 2.06 倍,争辩说明,这是由于生活方式和能源消费不同的结果。传统能源脚印计算方法传统生态脚印能源局部计算(1 hm2 土地能够产生多少能量,即所谓的“能地 land ratio)问题)3 种计算法,它们导出相像的结果：替代法。替代法通过农田或林

7、地能够产生的生物量转化为乙醇(或甲醇)燃烧产生的能量来计算。生产能够产生与化石燃料燃烧一样能量的乙醇 (或甲醇)Wackernagel 等提出的,8.0104 Jhm-2的乙醇。 ,树5080 yr的中龄森林,1.01011 Jhm-2化石燃料排放的CO2。产性土地的面积。例如种植可以产生消耗的化石燃料一样能量的林地,从理论上使(biomassenergy)大约8.0104 J。调整的能源脚印计算法 如下：替代法用甲醇或乙醇作为等能量替代物,是用来评估可再生能量替代物的,而非化石燃料脚印。明显只有节约化石燃料能源才能减小生态脚印,而不是节约可再生的化石能源的替代物甲醇或乙醇,更不是生物量。因此

8、仅仅保存能源的潜,而用可再生能源替代化石能源的潜在可能性并没有得到表达。CO2 森林面积( 演替过程完成森林存储的 CO2 会被重释放,因此 CO2 循环持续处在一个较高的,如作为原木产品,CO2。这种方法主要的限制：化石能源的使用导致需要种植森林,也是可用来代替化石燃料可更能源的存储。该方法计算的不是化石能源的生产和消费的脚印,CO2的力量。不得不种植能够存储能量的植物作为补偿。这种方法同前二种方法一样没有评估化石燃料的脚印,而是可作为替代物的可再生能源。有学者提出的调整计算方法,的计算方法能让我们评估能源节约的潜力和Krotscheck 的推断可持续性的可持续过程指数(sustainabl

9、eprocessindex,SPI)：化石燃料被看成可再生的能源,再生因子由海洋的碳循环和沉积有机碳得,500 m2yr-1kg-1。这种方法建立起了可再生能源与化石能源携带者之间相比较的桥梁。调整的计算方法基于下面假设：岩石圈的碳存储保持不下降,也不转到生物圈中。可再生和不行再生的能源用不同的方法处理。调整的生态脚印能源计算方法指数包括两局部：1化石燃料指数:生产化石能源的土地面积。2可再生资源指数:生产可再生资源的土地面积。由于各地的土地生产潜力、技术条件和能源构造不同,所以可再生资源指数不同区域有很大的差异,在对不同区域进展计算时要对指数进展调整。能源脚印调,并可以计算可再生资源替代不行

10、再生资源的潜能,使能量供给更加可持续。它能够应用到从国家到家庭的各种水平。但调整的能源脚印计算方法也存在缺点：1计算方法需要大量的数据,使它的应用受到限制：2“灰色”能源消费的不确定性。把化石能源看作可再生的能源 ,但是实际上化石能源在不断地削减 ,要解决人类的能源问题的方法只能是查找替代能源或可再生成能源。(生物承载力)计算生态承载力(ecological capacity)也称生物承载力(biocapacity),指不损害生态系统的生产力和功能完整并且保证明现可持续利用的前提下,最大资源利用和废物消化的量。在生态承载力的计算中,由于不同国家或地区各种生物生产土地类型的生态生产力量存在很大差

11、异,因此不同国家或地区的同类生物生产土地的面积需要进行加权才能进展比较。不同国家或地区的某类生物生产面积与世界平均产量的差异可用“产量因子”(yield factor)来表示。产量因子为某个国家或地区某类土地平均生产力与世界同类土地的平均生产力的比率。将各种生物生产土地类型面积乘以相应的均衡因子和当地的产量因子 ,就可以得到带有世界平均产量的生态承载力。同时依据世界环境与进展委员会(WCED)的报告,至少有 12%的生态容量需被保存以保护生物多样性。人均生态承载力：ec = ary(j=1,2,3,6)jjj式中,ec为人均生态承载力(hm2人-1aj为人均生物生产面积,rj为均衡因子,yj为

12、产量因子。区域生态承载力：EC = N(ec)式中,EC 为区域总人口的生态承载力(hm2人-1),N为人口数。生态赤字或生态盈余区域的生态脚印假设超过了区域所能供给的生态承载力,就消灭生态赤字；假设,反映了该区域人口对自然资源的利用状况和计算时刻该区域的可持续性。、地理信息系统(GIS)与生态规划从生态环境保护来看 ,遥感技术是当今生态环境领域最为活泼的技术之一 ,它特别是多类型、多尺度、多光谱遥感技术的进展,也为生态规划供给了强有,可充分利用遥感技术猎取的信息进展多方面工作,包括：对水环境、大气环境、绿地建设、土地资源进展分析,生态环境特征及生态脆弱性分析,生态系统安康评价,生态系统效劳功能价值评估,生态区划规划,城市绿地规划,流域面源污染遥感监测分析,城市热岛效应遥感监测与分析等。地理信息系统(GIS)是一系列用来处理空间数据的计算机工具。通过近年来的进展,它已被广泛运用到从局地到全球尺度的很多领域的争辩中。GIS 是进展城市,是处理模型和现实数据的平台,可将数据收集、空间分析和决策过程综合为一个共同的信息流,获得最正确的效率和效益等。地理信息可