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摘 要
城市群是區域和國家經濟增長的引擎，但同時導致用地類型的劇烈變化，從而引發諸多生態環境問題。本研究量化了珠三角城市群的時空演變，并評估了其對城市和區域景觀格局的影響。研究結果表明，1985-2015年間，珠三角城市群經歷了快速城市化，城市群面積呈線性增長，從1819.8 km2增加到7092.2 km2。城市用地年均增長率隨時間呈現雙峰型波浪形模式，表明該區域城市群經歷了兩輪城市化進程。在城市化過程中，城市群的三種增長模式（飛地模式、邊緣擴張模式、內填模式）呈現出相互并存交替的主導格局，表明珠三角城市群擴張的時空演變遵循了“螺旋式擴散-聚合”假說，城市群形態在時間上呈現出“分散-緊湊”的交替模式。隨著時間的推移，城市水平和區域水平的景觀格局與珠三角城市群的時空演變同步變化。珠三角城市群的城市化既增加了景觀的復雜性和聚集度，也導致珠三角城市群自然景觀的破碎化程度增加和連通性降低。這些發現有助于更好地理解城市群的演變過程，并為區域的城市規劃和可持續土地管理提供參考。
關鍵詞：城市群，城市增長，景觀擴張指數，擴散-聚合假說，時空演變，珠江三角洲，珠三角城市群
An urban agglomeration is the engine of regional and national economic growth, but also causes many ecological and environmental issues that emerge from massive land changes. In this study, the spatiotemporal evolution of an urban agglomeration was quantified and its impacts on the urban and regional landscape patterns were evaluated. It showed that the urbanized land area of the Pearl River Delta Urban Agglomeration (PRDUA) in China nearly quadrupled, having linearly increased from 1819.8 km2 to 7092.2 km2 between 1985 and 2015. The average annual growth rate presented a bimodal wave-like pattern through time, indicating that the PRDUA has witnessed two rounds of the urbanization process. The growth modes (e.g., leapfrog, edge-expansion, infilling) were detected and they exhibited co-existing but alternating dominating patterns during urbanization, demonstrating that the spatiotemporal evolution of the urban development of the PRDUA follows the “spiral diffusion-coalescence” hypothesis. The morphology of the PRDUA presented an alternating dispersal-compact pattern over time. The city-level and regional-level landscape patterns changed synchronously with the spatiotemporal evolution of the PRDUA over time. The urbanization of the PRDUA increased both the complexity and aggregation of the landscape, but also resulted in an increasing fragmentation and decreasing connectivity of the natural landscape in the Pearl River Delta region. These findings are helpful for better understanding how urban agglomerations evolve and in providing insights for regional urban planning and sustainable land management.
Key words: urban agglomeration; urban growth; landscape expansion index; diffusion and coalescence hypothesis; spatiotemporal evolution; Pearl River Delta; PRD
圖1. 珠三角城市群(a)及其九個主要城市(b)的城市用地面積隨時間變化軌跡
圖2. 1985-2015年珠三角城市群城市用地的空間格局
圖3. 1985-2015年珠三角城市群城市用地面積年均增長率變化
圖4. 1985-2015年珠三角城市群三種增長模式（內填、邊緣擴張和飛地）的空間格局
圖5. 1985-2015年珠三角城市群三種增長模式的斑塊面積(a)和斑塊數量(b)所占比例的時間變化格局
圖6. 1985-2015年珠三角城市群平均景觀擴張指數(MEI)和面積加權平均景觀擴張指數(AWMEI)的時間變化格局
圖7. 1985-2015年珠三角城市群城市水平景觀指標的時間變化趨勢：a-邊緣密度(ED)，b-最大斑塊指數(LPI)，c-面積加權平均斑塊分形維度(FRAC_AM)，d-蔓延指數(CONTAG)，e-斑塊密度(PD)，f-聚集指數(AI)，g-景觀形狀指數(LSI).
圖8. 1985-2015年珠三角城市群景觀水平景觀指標的時間變化趨勢。a-邊緣密度(ED)，b-最大斑塊指數(LPI)，c-面積加權平均斑塊分形維度(FRAC_AM)，d-蔓延指數(CONTAG)，e-斑塊密度(PD)，f-面積加權平均鄰接指數(CONTIG_AM)，g-景觀形狀指數(LSI)，h-聚集指數(AI)
上海交通大學設計學院已畢業碩士生吳炯（現為本院在讀博士生）和博士后武彩燕為論文共同第一作者，李俊祥教授為論文通訊作者。論文合作者還包括北卡羅來納大學張琦博士、宋從和教授，上海交通大學已畢業碩士生莊銘皓、肖慧蓉、吳暉，上海人工智能實驗室歐陽霖柯博士，華東師范大學博士生劉宇晗、孟陳，柏林洪堡大學教授Dagmar Haase。本研究獲得國家重點研發計劃項目（2022YFF1301105）、國家自然科學基金（32001162、31971485）、博士后面上項目（2021M702131），以及上海交通大學-墨爾本大學博士生聯培基金共同支持。
引用格式：
Wu, J., C. Wu, Q. Zhang, M. Zhuang, H. Xiao, H. Wu, L. Ouyang, Y. Liu, C. Meng, C. Song, D. Haase, and J. Li. 2023. Spatiotemporal evolution of urban agglomeration and its impact on landscape patterns in the Pearl River Delta, China. Remote Sensing 15:2520. https://doi.org/10.3390/rs15102520
素材來源：上海交通大學設計學院風景園林系
撰文：吳炯
審核：李俊祥 常湘琦
編輯：徐晨萱、徐暢
