北京城市建成区内绿色空间配置格局的时空变化_李娜
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近年来，北京市的环线道路建设大大改变了北 京城市的空间结构，促进了环线道路周边的商业发 展和房地产开发的繁荣，同时也带来了环线周边地 区的土地利用的变更[20]。总体来看，自从 2000 年以 来，城市建成区不同环路之间绿色空间面积有不同 程度的增加，五环外绿色空间增加最为显著。五环 以内城市建成区绿色空间在 2000-2005 年增加了 23km2，但是 2005-2010 年减少了 13km（2 图 2）；五环 以外城市建成区绿色空间在 2000-2005 年增加了 224km2，2005-2010 年增加了 185km2。与此同时，五 环以内绿色空间覆盖率从 2000 年的 24.15%增加到 2005 年的 26.08%，再回落到 2010 年的 24.14%。 五
3 结果与分析
3.1 城市建成区内绿色空间时空格局变化 总体来看，2000 年以来，北京的城市建成区在
迅速扩张。2000年，城市建成区面积为1 253.81km2， 在该范围内绿色空间面积为 434.32km2，2005 年城 市建成区面积扩展到 1 767.01km2，绿色空间面积为 682.42km2，2010 年城市建成区膨胀到 2 348.67km2，
环以外绿色空间覆盖率从 2000 年的 36.68%增加到 2005 年的 44.28%，再下降到 2010 年的 41.38%（图 3）。可见，五环以内发展程度较高的城市建成区绿 色空间面积变化不大，绿色空间覆盖率基本保持稳 定，新增城市建成区绿色空间面积主要来自五环以 外新兴城市建成区，且 2000-2005 年城市建成区绿 色空间增加量显著高于 2005-2010 年；虽然五环以 外城市建成区绿色空间显著增加，但城市建成区绿 色空间覆盖率在 2005-2010 年有所下降，表明该区 域绿色空间建设速度没有跟上建成区扩展速度，未 来该区域在绿色空间面积与绿色空间覆盖率增加 方面还有较大潜力。
（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. 北京市环境保护科学研究院，北京 100037）
摘 要：本文利用高分辨率遥感影像 RapidEye 数据对北京绿色空间进行分类，并在此基础上分析城市建成区 内绿色空间面积、覆盖率、人均绿色空间等指标的变化，多方面地反映了城市建成区内绿色空间的变化情况。研究 结论如下：①2000-2010 年北京城市建成区绿色空间面积、绿色空间覆盖率和人均绿色空间面积总体上均在增加； ②2000-2010 年人工林和草地占绿色空间总面积比例持续增加，农田所占比例持续下降；2000-2010 年不同类型绿 色空间之间发生转换，主要趋势是旱地转换为天然草丛/灌草丛、苗圃与果园；③2000-2010 年五环以内绿色空间面 积和绿色空间覆盖率基本保持稳定，五环以外城市建成区绿色空间面积持续增加，绿色空间覆盖率先增加后减少。
（1）遥 感 数 据 与 解 译 方 法 。 遥 感 数 据 源 采 用 2000 年、2005 年和 2010 年 RapidEye 数据，空间分辨 率为 5m。首先对影像进行裁剪，以提高影像数据的 处理速度和效率；其次对两幅影像做几何校正，采 用目视解译和计算机自动解译相结合的方法，最终 提取绿色空间斑块。根据 2000 年、2005 年和 2010 年的 Landsat TM 数据(空间分辨率为 30m×30m)，采 用 人 机 结 合 的 解 译 方 法 ，得 到 北 京 市 土 地 覆 被 数据。
Figure 1 Green coverage of Beijing center city and new towns in 2000，2005，2010
图 3 2000 年、2005 年和 2010 年北京不同环线 绿色空间覆盖率
Figure 3 Green coverage between different ring road in 2000，2005，2010
关键词：城市建成区；绿色空间；配置格局；时空变化；北京
1 引言
当前全球人口正在向城市聚集，预计到 2030 年 世界将有 60% 人口生活在城市[1]，对于发展中国家 来说，这种趋势尤为明显 。 [2] 城市人口的快速增加 和城市空间规模的不断扩张，使得城市建成区面积 和不透水层面积急剧增加，导致城市环境恶化等 “城市病”的出现。随之而来的还有城市绿色空间 减少、景观多样性丧失、生物多样性下降等。这些 问题日益成为城市经济发展和居民生活环境质量 提高的障碍[3]。因此，以改善城市环境、美化城市景 观为目标的城市绿色空间系统建设，已成为当前城 市生态建设与可持续发展的重要内容 。 [4-8] 城市绿 色空间系统在一定程度上能够缓解城市化带来的 不利影响：能产生降温增湿效益，缓解城市热岛和 干岛效应，同时作为软质下垫面，城市绿色空间还 能减少地表径流，维持较高的蒸发量和渗透率 。 [9] 显而易见，城市绿色空间是城市生态系统健康发展 的核心组成。
伴随城市规模的迅速扩张，北京城市建成区内 绿色空间逐渐破碎化，居民就近获得的生态服务供 给日渐稀缺。城市建成区内绿色空间的配置反映 这个区域生态环境的品质，鉴于此，本研究以高空 间分辨率的 RapidEye 遥感数据为基础，结合多个绿 色空间指标对北京城市建成区内 2000 年、2005 年 和 2010 年的绿色空间变化进行定量分析，以揭示绿 色空间时空格局演变的特征。
中心城和卫星城的城市建成区绿色空间覆盖 率存在差异。中心城 2000-2010 年绿色空间覆盖率 呈缓慢增加趋势，由最初的 32%增加到 37%。卫星 城的城市建成区绿色空间覆盖率由 2000 年的 29% 增加到 2005 年的 43%，后又回落到 2010 年的 33%， 这主要因为卫星城逐渐被纳入到中心城范围内，一 些原来位于卫星城周边的绿化隔离带随着进入中 心城市建成区。整体来看，北京中心城的城市建成 区绿色空间覆盖率高于卫星城。 3.1.2 城市建成区不同环路间绿色空间格局的变化
http://www.resci.cn
1142
资源科学
第 37 卷 第 6 期
2 研究区范围及研究方法
2.1 研究范围的界定 研究主要采用土地覆被数据进行城市建成区
边界确定。根据 2000 年、2005 年和 2010 年北京市 土地覆被数据，提取 900m×900m 的网格内建成区 面积占 50%以上的斑块，划定为城市建成区初步边 界；然后，零星斑块并入到最近的大斑块面积内，最 后形成为一个连片分布的大的城市集聚体，最终得 到三个年份的北京城市建成区边界范围。结果显 示，2000 年，城市建成区面积为 1 253.81km2，2005 年 城市建成区面积为 1 767.01km2，2010 年城市建成区 面积为 2 348.67km2。本文基于以上 3 个年份的城市 建成区边界，研究北京市建成区内绿色空间数量及 景观格局的变化。 2.2 数据来源与处理方法
尽管城市绿色空间信息是城市规划与管理的 基础信息，但这些信息的获取存在一定困难[10]。随
着卫星影像的发展和处理技术的逐渐提高，在遥感 （RS）和地理信息系统（GIS）技术的支持下，城市绿 色空间的分析与度量从原来的定性描述发展到后 来的定量模拟[11]。随着城市化快速推进，人类活动 剧烈地改变了城市的地表形态和景观格局 ，使 [12，13] 得城市绿色空间存在分布零散、绿色空间斑块比较 破碎的特征。城市景观破碎化的加剧，很大程度上 支离自然生境、简化物种组成，改变了城市的能流、 物流和养分循环的过程，进而影响城市生态系统重 要的服务功能，最终危害城市的可持续发展 。 [14-16] 因此，精准掌握高分辨率城市绿色空间信息成为城 市生态系统建设与管理的迫切需要。
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2015 年 6 月
李 娜等：北京城市建成区内绿色空间配置格局的时空变化
1143
卫星城的同时扩张，2005 年顺义和昌平 2 个卫星城 与中心城逐渐融合，到 2010 年，形成了一个由 1 个 中心城和延庆、怀柔、密云、平谷 4 个卫星城组成的 城市建成区（图 1）。
第 37 卷 第 6 期 2015 年 6 月
2015，37（6）：1141-1148
Resources Science
Vol.37，No.6 June，2015
文章编号：1007-7588（2015）06-1141-08
北京城市建成区内绿色空间配置格局的时空变化
李 娜 1，2，肖 玉 1，谢高地 1，张 彪 1，王 硕 1，2，章予舒 1，刘春兰 3，孙艳芝 1，2
122
社区林
123
苗圃与果园 124
草地 2 天然草地
21 天然草甸
211
天然草丛/ 212
灌草丛
人工草地
22 人工草地
221
农田 3 水田 旱地
31 水田
311
32 旱地
321
菜地
33 菜地
331
表 2 2000 年、2005 年和 2010 年北京城市
建成区绿色空间变化
Table 2 Changes of green space in 2000，2005，2010
年份
绿色空间 总面积/km2
人均绿色空间 面积（/ m2/人）
城市绿色空间 覆盖率/%
2000
434.32
47.90
34.64
2005
682.42
52.37
38.62
2010
854.68
54.72
36.39
绿色空间为 854.68km2。相应地，2000 年、2005 年和 2010 年绿色空间覆盖率分别是 34.64%、38.62% 和 36.39%（表 2）。人均绿色空间拥有量是衡量城市建 成区生态环境质量的重要指标，根据北京市城镇常 住人口详查数据，计算北京市 2000 年、2005 年和 2010 年城市建成区人均绿色空间面积。2000-2010 年城市建成区人均绿色空间在持续增加，由 2000 年 的 47.90m2/人，增加到 2005 年的 52.37m2/人，2010 年 的 54.72m2/人。人均拥有绿色空间面积均超过了 《北京市绿地系统规划》[19]中计划的（40~45）m2/人的 目标。 3.1.1 中心城与卫星城的城市建成区绿色空间格局 变化 北京城市建成区由处于中心位置的一个中 心城和处于周边位置的若干卫星城组成。2000 年 城市建成区由 1 个中心城和房山、昌平、顺义、延庆、 怀柔、密云和平谷 7 个卫星城组成。由于中心城和
收稿日期：2015-04-15；修订日期：2015-05-22 基金项目：北京市环境保护监测中心北京市生态环境变化以及对大气、水环境影响的调查与评估项目（OTTC-G12022328）；国家科技支 撑计划项目（2013BAC03B05）。 作者简介：李娜，女，河北衡水人，博士生，主要从事资源环境、生态遥感研究。E-mail：lin.12b@igsnrr.ac.cn
（2）统计数据。本文中采用的人口数据是根据 北京市 2000、2005 和 2010 年的乡镇常住人口统计 数据[17]。 2.3 绿色空间分类
分类体系参考据国家建设部《城市绿地分类标 准》（编号为 CJJ/ T 85- 2002）[18]规定和北京市城市 发展的具体情况，将北京城市绿色空间分为森林、 草地和农田 3 个一级类，7 个二级类和 14 个三级 类。具体的分类体系见表 1。
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图 2 2000 年、2005 年和 2010 年北京市不同环带 绿色空间面积
Figure 2 Area of Beijing greens between different ring road in 2000，2005，2010
图 1 2000 年、2005 年和 2010 年北京的中心城和 卫星城绿色空间覆盖率
表 1 城市绿色空间的分类
Table 1 Classification system of urban green space in Beijing
一级
二级
三级
名称 代码
名称
代码
名称
代码
森林 1 天然或次生林 11 针叶林
源自文库111
针阔混交林 112
阔叶林
113
灌木林
114
人工林
12 公园林
121
路旁林
3 结果与分析
3.1 城市建成区内绿色空间时空格局变化 总体来看，2000 年以来，北京的城市建成区在
迅速扩张。2000年，城市建成区面积为1 253.81km2， 在该范围内绿色空间面积为 434.32km2，2005 年城 市建成区面积扩展到 1 767.01km2，绿色空间面积为 682.42km2，2010 年城市建成区膨胀到 2 348.67km2，
环以外绿色空间覆盖率从 2000 年的 36.68%增加到 2005 年的 44.28%，再下降到 2010 年的 41.38%（图 3）。可见，五环以内发展程度较高的城市建成区绿 色空间面积变化不大，绿色空间覆盖率基本保持稳 定，新增城市建成区绿色空间面积主要来自五环以 外新兴城市建成区，且 2000-2005 年城市建成区绿 色空间增加量显著高于 2005-2010 年；虽然五环以 外城市建成区绿色空间显著增加，但城市建成区绿 色空间覆盖率在 2005-2010 年有所下降，表明该区 域绿色空间建设速度没有跟上建成区扩展速度，未 来该区域在绿色空间面积与绿色空间覆盖率增加 方面还有较大潜力。
（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. 北京市环境保护科学研究院，北京 100037）
摘 要：本文利用高分辨率遥感影像 RapidEye 数据对北京绿色空间进行分类，并在此基础上分析城市建成区 内绿色空间面积、覆盖率、人均绿色空间等指标的变化，多方面地反映了城市建成区内绿色空间的变化情况。研究 结论如下：①2000-2010 年北京城市建成区绿色空间面积、绿色空间覆盖率和人均绿色空间面积总体上均在增加； ②2000-2010 年人工林和草地占绿色空间总面积比例持续增加，农田所占比例持续下降；2000-2010 年不同类型绿 色空间之间发生转换，主要趋势是旱地转换为天然草丛/灌草丛、苗圃与果园；③2000-2010 年五环以内绿色空间面 积和绿色空间覆盖率基本保持稳定，五环以外城市建成区绿色空间面积持续增加，绿色空间覆盖率先增加后减少。
（1）遥 感 数 据 与 解 译 方 法 。 遥 感 数 据 源 采 用 2000 年、2005 年和 2010 年 RapidEye 数据，空间分辨 率为 5m。首先对影像进行裁剪，以提高影像数据的 处理速度和效率；其次对两幅影像做几何校正，采 用目视解译和计算机自动解译相结合的方法，最终 提取绿色空间斑块。根据 2000 年、2005 年和 2010 年的 Landsat TM 数据(空间分辨率为 30m×30m)，采 用 人 机 结 合 的 解 译 方 法 ，得 到 北 京 市 土 地 覆 被 数据。
Figure 1 Green coverage of Beijing center city and new towns in 2000，2005，2010
图 3 2000 年、2005 年和 2010 年北京不同环线 绿色空间覆盖率
Figure 3 Green coverage between different ring road in 2000，2005，2010
关键词：城市建成区；绿色空间；配置格局；时空变化；北京
1 引言
当前全球人口正在向城市聚集，预计到 2030 年 世界将有 60% 人口生活在城市[1]，对于发展中国家 来说，这种趋势尤为明显 。 [2] 城市人口的快速增加 和城市空间规模的不断扩张，使得城市建成区面积 和不透水层面积急剧增加，导致城市环境恶化等 “城市病”的出现。随之而来的还有城市绿色空间 减少、景观多样性丧失、生物多样性下降等。这些 问题日益成为城市经济发展和居民生活环境质量 提高的障碍[3]。因此，以改善城市环境、美化城市景 观为目标的城市绿色空间系统建设，已成为当前城 市生态建设与可持续发展的重要内容 。 [4-8] 城市绿 色空间系统在一定程度上能够缓解城市化带来的 不利影响：能产生降温增湿效益，缓解城市热岛和 干岛效应，同时作为软质下垫面，城市绿色空间还 能减少地表径流，维持较高的蒸发量和渗透率 。 [9] 显而易见，城市绿色空间是城市生态系统健康发展 的核心组成。
伴随城市规模的迅速扩张，北京城市建成区内 绿色空间逐渐破碎化，居民就近获得的生态服务供 给日渐稀缺。城市建成区内绿色空间的配置反映 这个区域生态环境的品质，鉴于此，本研究以高空 间分辨率的 RapidEye 遥感数据为基础，结合多个绿 色空间指标对北京城市建成区内 2000 年、2005 年 和 2010 年的绿色空间变化进行定量分析，以揭示绿 色空间时空格局演变的特征。
中心城和卫星城的城市建成区绿色空间覆盖 率存在差异。中心城 2000-2010 年绿色空间覆盖率 呈缓慢增加趋势，由最初的 32%增加到 37%。卫星 城的城市建成区绿色空间覆盖率由 2000 年的 29% 增加到 2005 年的 43%，后又回落到 2010 年的 33%， 这主要因为卫星城逐渐被纳入到中心城范围内，一 些原来位于卫星城周边的绿化隔离带随着进入中 心城市建成区。整体来看，北京中心城的城市建成 区绿色空间覆盖率高于卫星城。 3.1.2 城市建成区不同环路间绿色空间格局的变化
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第 37 卷 第 6 期
2 研究区范围及研究方法
2.1 研究范围的界定 研究主要采用土地覆被数据进行城市建成区
边界确定。根据 2000 年、2005 年和 2010 年北京市 土地覆被数据，提取 900m×900m 的网格内建成区 面积占 50%以上的斑块，划定为城市建成区初步边 界；然后，零星斑块并入到最近的大斑块面积内，最 后形成为一个连片分布的大的城市集聚体，最终得 到三个年份的北京城市建成区边界范围。结果显 示，2000 年，城市建成区面积为 1 253.81km2，2005 年 城市建成区面积为 1 767.01km2，2010 年城市建成区 面积为 2 348.67km2。本文基于以上 3 个年份的城市 建成区边界，研究北京市建成区内绿色空间数量及 景观格局的变化。 2.2 数据来源与处理方法
尽管城市绿色空间信息是城市规划与管理的 基础信息，但这些信息的获取存在一定困难[10]。随
着卫星影像的发展和处理技术的逐渐提高，在遥感 （RS）和地理信息系统（GIS）技术的支持下，城市绿 色空间的分析与度量从原来的定性描述发展到后 来的定量模拟[11]。随着城市化快速推进，人类活动 剧烈地改变了城市的地表形态和景观格局 ，使 [12，13] 得城市绿色空间存在分布零散、绿色空间斑块比较 破碎的特征。城市景观破碎化的加剧，很大程度上 支离自然生境、简化物种组成，改变了城市的能流、 物流和养分循环的过程，进而影响城市生态系统重 要的服务功能，最终危害城市的可持续发展 。 [14-16] 因此，精准掌握高分辨率城市绿色空间信息成为城 市生态系统建设与管理的迫切需要。
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2015 年 6 月
李 娜等：北京城市建成区内绿色空间配置格局的时空变化
1143
卫星城的同时扩张，2005 年顺义和昌平 2 个卫星城 与中心城逐渐融合，到 2010 年，形成了一个由 1 个 中心城和延庆、怀柔、密云、平谷 4 个卫星城组成的 城市建成区（图 1）。
第 37 卷 第 6 期 2015 年 6 月
2015，37（6）：1141-1148
Resources Science
Vol.37，No.6 June，2015
文章编号：1007-7588（2015）06-1141-08
北京城市建成区内绿色空间配置格局的时空变化
李 娜 1，2，肖 玉 1，谢高地 1，张 彪 1，王 硕 1，2，章予舒 1，刘春兰 3，孙艳芝 1，2
122
社区林
123
苗圃与果园 124
草地 2 天然草地
21 天然草甸
211
天然草丛/ 212
灌草丛
人工草地
22 人工草地
221
农田 3 水田 旱地
31 水田
311
32 旱地
321
菜地
33 菜地
331
表 2 2000 年、2005 年和 2010 年北京城市
建成区绿色空间变化
Table 2 Changes of green space in 2000，2005，2010
年份
绿色空间 总面积/km2
人均绿色空间 面积（/ m2/人）
城市绿色空间 覆盖率/%
2000
434.32
47.90
34.64
2005
682.42
52.37
38.62
2010
854.68
54.72
36.39
绿色空间为 854.68km2。相应地，2000 年、2005 年和 2010 年绿色空间覆盖率分别是 34.64%、38.62% 和 36.39%（表 2）。人均绿色空间拥有量是衡量城市建 成区生态环境质量的重要指标，根据北京市城镇常 住人口详查数据，计算北京市 2000 年、2005 年和 2010 年城市建成区人均绿色空间面积。2000-2010 年城市建成区人均绿色空间在持续增加，由 2000 年 的 47.90m2/人，增加到 2005 年的 52.37m2/人，2010 年 的 54.72m2/人。人均拥有绿色空间面积均超过了 《北京市绿地系统规划》[19]中计划的（40~45）m2/人的 目标。 3.1.1 中心城与卫星城的城市建成区绿色空间格局 变化 北京城市建成区由处于中心位置的一个中 心城和处于周边位置的若干卫星城组成。2000 年 城市建成区由 1 个中心城和房山、昌平、顺义、延庆、 怀柔、密云和平谷 7 个卫星城组成。由于中心城和
收稿日期：2015-04-15；修订日期：2015-05-22 基金项目：北京市环境保护监测中心北京市生态环境变化以及对大气、水环境影响的调查与评估项目（OTTC-G12022328）；国家科技支 撑计划项目（2013BAC03B05）。 作者简介：李娜，女，河北衡水人，博士生，主要从事资源环境、生态遥感研究。E-mail：lin.12b@igsnrr.ac.cn
（2）统计数据。本文中采用的人口数据是根据 北京市 2000、2005 和 2010 年的乡镇常住人口统计 数据[17]。 2.3 绿色空间分类
分类体系参考据国家建设部《城市绿地分类标 准》（编号为 CJJ/ T 85- 2002）[18]规定和北京市城市 发展的具体情况，将北京城市绿色空间分为森林、 草地和农田 3 个一级类，7 个二级类和 14 个三级 类。具体的分类体系见表 1。
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图 2 2000 年、2005 年和 2010 年北京市不同环带 绿色空间面积
Figure 2 Area of Beijing greens between different ring road in 2000，2005，2010
图 1 2000 年、2005 年和 2010 年北京的中心城和 卫星城绿色空间覆盖率
表 1 城市绿色空间的分类
Table 1 Classification system of urban green space in Beijing
一级
二级
三级
名称 代码
名称
代码
名称
代码
森林 1 天然或次生林 11 针叶林
源自文库111
针阔混交林 112
阔叶林
113
灌木林
114
人工林
12 公园林
121
路旁林