第五章

1. 第五章 可持续发展与和谐中国

2. 第一节 生态资产与中国可持续发展 ——深圳案例 主讲人：史培军 地表过程与资源生态国家重点实验室(北京师范大学) 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室 民政部/教育部减灾与应急管理研究院 北京，100875，中国，spj@bnu.edu.cn

3. 主要内容 一、生态资产与人地相互作用过程 二、区域可持续发展程度的量化 三、地球表层格局-过程-动力学 四、地球表层人地相互作用过程模拟

4. 一、生态资产与人地相互作用过程

5. 1.基本认识 认识：从自然地理过程到人地相互作用过程 人类开发自然资源-土地利用/覆盖变化 人类影响生存环境-生态系统服务能力变化 构想：用环境资源计量人地相互作用的程度 广义环境资源 狭义环境资源

6. 环境资源 示意图 大气圈 气候 资源 地 球 水环境 大气环境 水 圈 岩 石 圈 水 资源 人类生存 土地 环境资源 资源 生物 资源 生物环境 土地环境 系 统 生物圈

7. 支撑产业与发展的地理学 （区域型 ） （适应性 ） 支撑区域的地理学 （系统型 ） （脆弱性 ） 科学的地理学 （模拟与模型 ） （可预测性 ） 支撑人地和谐的地理学 （友好型 ） （风险性 ） 全球变化与全球化时代的地理学特征 支撑管理的地理学 （节约型 ） （战略性 ）

8. 基本概念——A 可持续发展 • 核心：既满足当代人的需求，又不对后 代人满足其自身需求的能力构成 危害的发展。 “…to meet the needs of the present without sacrificing the ability of future generations to meet theirs…” 最初见于20世纪70年代初期的《人类环境宣言》： Sustainable Development 可持续发展观念以1987年出版的《我们共同的未来》一书中的布 伦 特 兰 定 义 为 代 表 ：“既 满 足 当 代 的 需 求 ， 又 不 危 及 后 代 满 足 需 求 能力的发展，即是可持续发展”， • •

9. 基本概念——B 资源与环境 广义资源： 人类在生产、生活和精神上所需求的物质、能量、信 息、劳力、资金和技术等“初始投入”均可称为资源。 自然资源具有各种政治属性，各种类型，多种划分方案 广义环境： 环境是相对中心物而言的。与某中心物有关的周围事 物，就是这个事物的环境。 环境具有各种层次、多种结构，也可作各种不同的划分

10. 自然资源与自然环境 自然资源是自然环境透过人类社会而折射出的侧影，自然 资源是针对人类利用而言的； 自然环境属环境的范畴，它是针对人类社会与经济系统作 为中心而言的外部自然要素的总和。 自然环境特点 空间与时间属性 利与害的差别 公益与转移的特性 自然资源特点 空间与时间属性 数量与质量的差别 权属与流转的特性

11. 基本概念——C 生态资产价值 生态系统所提供的地上和地下生物量的经济价值 生态服务价值 生态系统实现其“新陈代谢”体现的价值。

12. 基本概念——D 广义与狭义环境资源量 广义环境资源量 = 生态资产价值(生态系统资源价值+生态系统服务价值) + 大气环境容量价值+水环境容量价值 +水资源价值+土地资产价值 狭义环境资源量 = 生态系统服务价值 + 大气环境容量价值+水环境容量价值

13. 2. 中国陆地生态资产遥感测量结果 生态资产遥感测量 地表覆盖 遥感分类 流程

14. 区域生态资产遥感测量过程 气 生 影子工程法 象 降 水 量 涵 养 水 源 数 态 直接使用价值法 能量固定替换法 据 生产有机物质 遥 各生态系 统生物量 N 、P 、K等营养 物质循环 系 市场价值法 感 生 系 态 统 影 类 及 面 型 其 积 像 碳税法 工业制氧法 统 吸收固定 CO 2 释 放 各生态系 统净初级 生 产 力 数 据 O2 服 地 面 观 务 水 各 生 系 的 壤 蚀 类 态 统 土 侵 量 减少表土损失量 保护土壤肥力：有 机质、 N 、 P 、 K 减 轻 泥 沙 淤 积 测 机会成本法 替代价值法 市场价值法 影子工程法 与 土 统 价 计 保 资 料 持 值

15. 中国陆地生态系统生态资产分布与统计 空 间 分 布 万元/km2 2000年

16. 中国陆地生态系统生态资产总体评价 a) 面积/km2 生态系统 单位面积价值 实际单位面积价 生态资产价值 /万元•km-2 173.00 26.03 20.00 861.00 1687.00 732.00 20.00 0.00 0.00 7.93 ― 值/万元•km-2 175.34 28.56 29.00 861.00 1687.00 732.00 3.29 0.00 0.00 7.51 － 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 类型 热带亚热带森林 温带森林/泰加林 草地(灌丛) 红树林 沼泽湿地 河流/湖泊 荒漠 冻原 冰川/裸岩 耕地 全国合计 测量面积 809268 619294 4176594 543 156682 110177 1573272 3950 406593 1743627 9600000 比例/% 8.43 6.45 43.51 0.01 1.63 1.15 16.39 0.04 4.24 18.16 100.00 总值/亿元 14190.04 1768.48 12112.12 46.79 26432.31 8064.97 517.31 0.00 0.00 1309.73 64441.77 比例/% 22.02 2.74 18.80 0.07 41.02 12.52 0.80 0.00 0.00 2.03 100.00

17. 中国陆地生态系统不同等级生态资产价值统计 资产范围 面积统计 资产统计 资产等级 极低 较低 中低 中等 较高 极高 全国合计 /万元•km-2 0~5 5~10 10~30 30~100 100~385 >385 总面积/km2 2642154 2000023 1960938 1893984 835777 267125 9600000 占全国比例/% 27.52 20.83 20.43 19.73 8.71 2.78 100.00 总资产/亿元 745.70 1547.79 3846.88 9845.04 14333.42 34122.94 64441.77 占全国比例/% 1.16 2.40 5.97 15.28 22.24 52.95 100.00

18. 全国各省区生态资产价值排序 单位面积价 单位面积 单位面积 总资产 总价值 单位面积 总资产 总价值 省区 值 省区 价值 价值序位 序位 /亿元 价值序位 序位 /亿元 /万元•km-2 /万元•km-2 海南 黑龙江 台湾 云南 福建 江西 浙江 湖南 广东 湖北 广西 西藏 江苏 安徽 甘肃 内蒙 四川 青海 贵州 新疆 吉林 北京 天津 上海 陕西 河南 宁夏 山东 河北 辽宁 山西 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 21 4 22 5 14 11 16 10 13 12 9 1 19 17 8 2 161.18 148.81 132.37 127.26 103.27 100.63 97.35 83.42 83.17 82.2 77.99 70.67 69.46 68.24 66.62 66.41 554.03 6742.02 481.09 4946.29 1278.23 1698.46 994.38 1788.26 1505.76 1550.69 1857.67 8613.91 704.44 972.68 2721.9 7706.93 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 7 6 15 3 18 29 30 31 20 24 28 25 23 26 27 全国合计 64.4 62.2 60.36 44.33 40.21 38.72 35.11 33.67 33.38 27.02 26.82 25.62 24.23 23.18 20.17 67.13 3670.8 4507.4 1073.33 7370.2 777.59 63.89 41.34 21.21 695.36 450.92 136.77 399.26 457.26 339.34 320.34 64441.78

19. 中国陆地生态系统生态资产分布动态变化（元/hm2）中国陆地生态系统生态资产分布动态变化（元/hm2） 1992年 2000年 史培军，潘耀忠，陈云浩等.多尺度生态资产遥感综合测量的技术体系[J].地球科 学进展, 2002, 17(2). 潘耀忠，史培军，朱文泉等.中国陆地生态系统生态资产遥感定量测量[J].中国科 学D辑, 2004,34(4). • •

20. 二、区域可持续发展程度的量化

21. 1. 地球表层系统与人地系统动力学 认识：从区域性、综合性到脆弱性、恢复性与适应性 为区域发展的地理学（利用资源） 为风险防范的地理学（保育环境） 构想：通过综合风险防范，实现天地人和与天人合一 要素协调-天地人和 动态协调-天人合一

22. 当代人地相互作用机制研究的重大科学问题 人地相互作用的脆弱性 人地相互作用的风险性 • • 人地相互作用的恢复性 人地相互作用的适应性 • • 人地系统的结构与功能特性

23. 人地相互作用与中国古代哲学 “天地人和” (harmonize sky, earth and human) 人地系统内各个要素和谐共处的可持续状况 “天人合一” (Unity of Heaven and Man ) 人类社会与自然环境之间的动态协调过程 •• 天 (S-Sky) •• 地 (E-Earth) •• 人 (Human) •• 和 (Harmonization) 突出治标与治本相结合，这就要从制定区域经济 和社会发展的总体战略中，体现人地相互协调的 思想 人地协调的根本途径是对自然资源开发利用的制 度设计 S H M E 我国近年对土地资源利用中所制定的“土地征 收与征用”制度

24. 2.“和度”与“合度” ——区域可持续发展程度的量化指标 • “和度”(Ps)——单位面积生态资产值(ECP)与单位面积 国内生产总值(GDPP)的比值，反映区域可持续性的状 态。 ECP GDPP Ps = “合度”(Rp)——生态资产增幅与国内生产总值增幅的比值 反映区域发展可持续与否的趋势。 ECt 2 − ECt1 ECt1 GDPt 2 − GDPt1 GDPt1 1 ΔEe ΔEe = Rp =

25. 如果Ps与Rp＝1，表明生态状况与经济水平相 当，区域处于一个良好的可持续状态。 如果Ps与Rp＞1，表明区域拥有一定的生态容 量或生态负荷，此时区域的可持续战略应倾向 于“发展”一方。 如果Ps与Rp<1，则显示出区域生态容量下 降，生态负荷超限，应当立即限制经济发展， 狠抓生态建设。

26. 3.中国“和度”与“合度”区域分布 中国Ps值分布图（2000年）

27. 中国Ee值分布图（1995—2000年）

28. 三、地球表层格局-过程-动力学 ——深圳实验室

29. 认识：从格局监测到过程实验 格局监测（点的观测到面的观测） 过程实验（动态变化到动力学） 构想：通过格局监测，实现过程模拟 土地利用/覆盖变化动态测量 模拟人类活动对自然地理过程中关键因子的影响程度

30. 深圳实验室（一） 影响自然地理过程与环境资源的相关因素分析 1 温度场变化 2 风场变化 3 降水场变化 4 河流水系、滨河湿地变化、河道水文风险 5 植被覆盖度变化 6 土地利用变化

31. 1. 温度场变化——城市化过程对城市近地面温度场的影响 1980年与2005年春季近地面气温差异 1980年与2005年夏季近地面气温差异 深圳 深圳 8 时 14 时 20 时 10 时 16 时 22 时 6 时 12 时 18 时 8 时 14 时 20 时 10 时 16 时 22 时 6 时 12 时 18 时 4~6℃ >6℃ -2~-0.5℃ -0.5~0.5℃ 2~4℃ 0.5~2℃ < -2℃ 40 41

32. 城市化过程对城市近地面温度场的影响 1980年与2005年冬季近地面气温差异 1980年与2005年秋季近地面气温差异 深圳 深圳 8 时 14 时 20 时 10 时 16 时 22 时 6 时 12 时 18 时 8 时 14 时 20 时 10 时 16 时 22 时 6 时 12 时 18 时 4~6℃ >6℃ -2~-0.5℃ -0.5~0.5℃ 2~4℃ 0.5~2℃ < -2℃ 52 53

33. 温度场变化小结 • 2005年与1980年相比，深圳整体呈升温趋势： – 春季：早间和晚间部分区域增温4-6℃，午间温度增加相 对较弱。 – 夏季：大部分地区增温幅度2 ℃左右，但16、18时有的区 域增温达6 ℃ 。 – 秋季：早晨6-8时大部分区域增温大于6 ℃ ，傍晚和晚间 （18、20、22时）增温4-6 ℃ 。 – -冬季：早晨6-8时大部分区域增温大于6 ℃ ，傍晚和晚 间（18、20、22时）增温4-6 ℃ 。 • 城市化程度高，建设用地增加、植被减少的地区升 温尤为明显。

34. 2. 风场变化——城市化过程对城市近地面风场的影响 2005年与1980年春季风速差异 2005年与1980年春季风向差异 8 时 14 时 20 时 10 时 16 时 22 时 8 时 14 时 20 时 10 时 16 时 22 时 6 时 12 时 18 时 6 时 12 时 18 时 -180~- -90~-30° --30~-5° -5~5° 5~30° 30~90° 90~180 ° <-2m/s -2~-1m/s -1~-0.05m/s -0.05~0.05m/s 负值表示2005年风速比1980年小，正值表示比1980年大 >2m/s 1~2m/s 0.05~1m/s ° 负值表示901980年风向逆时针旋转到2005年风向的角度，正值表示1980年顺时针旋转到2005年风向的角度。 58

35. 城市化过程对城市近地面风场的影响 2005年与1980年夏季风速差异 2005年与1980年夏季风向差异 8 时 14 时 20 时 10 时 16 时 22 时 8 时 14 时 20 时 10 时 16 时 22 时 6 时 12 时 18 时 6 时 12 时 18 时 -180~- -90~-30° --30~-5° -5~5° 5~30° 30~90° 负值表示1980年风向逆时针旋转到2005年风向的角度，正值表示1980年顺时针旋转到2005年风向的角度。 90~180 ° <-2m/s -2~-1m/s -1~-0.05m/s -0.05~0.05m/s 负值表示2005年风速比1980年小，正值表示比1980年大 >2m/s 1~2m/s 0.05~1m/s ° 66 67

36. 城市化过程对城市近地面风场的影响 2005年与1980年秋季风向差异 2005年与1980年秋季风速差异 8 时 14 时 10 时 16 时 6 时 12 时 8 时 14 时 10 时 16 时 6 时 12 时 18 时 20 时 22 时 90~180 ° 18 时 20 时 22 时 1~2m/s -180~- -90~-30° --30~-5° -5~5° 5~30° 30~90° <-2m/s -2~-1m/s -1~-0.05m/s -0.05~0.05m/s 负值表示2005年风速比1980年小，正值表示比1980年大 >2m/s 0.05~1m/s 示 ° 负值表901980年风向逆时针旋转到2005年风向的角度，正值表示1980年顺时针旋转到2005年风向的角度。 72 73

37. 城市化过程对城市近地面风场的影响 2005年与1980年冬季风速差异 2005年与1980年冬季风向差异 8 时 14 时 20 时 10 时 16 时 22 时 8 时 14 时 20 时 10 时 16 时 22 时 6 时 12 时 18 时 6 时 12 时 18 时 --30~-5° -90~-30° -5~5° 30~90° 5~30° -1~-0.05m/s >2m/s -2~-1m/s -0.05~0.05m/s 1~2m/s 0.05~1m/s <-2m/s -180~- 90~180 90° ° 负值表示2005年风速比1980年小，正值表示比1980年大 80 负值表示1980年风向逆时针旋转到2005年风向的角度，正值表示1980年顺时针旋转到2005年风向的角度。 81

38. 风场变化小结 • 由于城市建筑物的拖曳作用，在沿岸城市区域下风方的风 速减小较为明显。以冬季为例，风速1980与2005年相比， 平均下降了近20%。 • 从风场变化的季节差异来看，夏季的变化比较小而且风向 的变化也比较单一；冬季由于城市热岛环流的作用，城市 区域出现明显的低层风场辐合作用，建筑物增长的阻尼作 用在城市区域比较明显。 • 深圳由于城市化使平均风速明显降低，是深圳市霾日增加 的重要原因。

39. 3 .降水场变化——城市化过程对降水场的影响 深圳平均日降水场分布（1999年） 东南部和西北部的城市生态林区降水相 对较少；深圳市的中部连接成片区降水 较多。

40. 城市化过程对降水场的影响 深圳平均日降水场分布（2005年） 龙岗区的东部与北部地区、宝安区的东北部地 区降水相对来说最多，其次就是福田区、南山 区、罗湖区与龙岗区的大部分地区，东南部和 西北部的城市生态林区降水依然最少。 整体增加

41. 深圳市1999-2005年平均日降水变化量图

42. 降水场变化小结 • 深圳2005年日平均降水量比1999年略有 增多，最大增幅为每日0.46mm，相当于 年平均总降水量的8%。 • 深圳由于城市化使年总降水量略有增多 的情景，有利于缓解水环境容量的不 足，但就全市而言水环境容量已成为深 圳经济发展的重要限制因素之一。

43. 4 .河流水系、滨河湿地变化、河道水文风险——城市化过程对河流水系、滨河湿地的影响 水 系 河 网 分 布 图 大大 陂陂 河河 ，， 洋洋 涌涌 河河 ，， 东东 宝宝 河河 河 水 淡 河 水 淡 观河谰 观谰河 深圳河 河流干流 流域界限 街办所在地 一级支流 10km 0 5 水库/湖泊 区所在地 二、三级支流 1968-1970年

44. 城市化过程对河流水系、滨河湿地的影响 水 系 河 网 分 布 图 茅洲河 河 岗 岗 龙 河河 河观澜 河观澜 山山 坪坪 深圳 河 暗 涵 河流干流 流域界限 街办所在地 一级支流 0 5 10 km 二、三级支流 水库/湖泊 区所在地 2003-2005年

45. 城市化过程对河流水系、滨河湿地的影响 滨 河 湿 地 分 布 图 一级支流 二级流域 街办所在地 10 km 0 5 湿 地 一级流域 区所在地 河流干流 1980年

46. 城市化过程对河流水系、滨河湿地的影响 滨 河 湿 地 分 布 图 一级支流 二级流域 街办所在地 0 5 10km 湿 地 一级流域 区所在地 河流干流 2005年

47. 河流水系、湿地变化小结 • 近40年来，深圳市河网总长度减少355.39千米，占城市 化前期的22.15%，其中1969~1983年长度略增加0.75千 米 ，1983~2005年长度急剧下降；河 流总 条数持续下 降，从1969年的739条下降到1983年的597条，再到目前 的378条，减小幅度达到48.85%。 • 深圳市滨河湿地（不包括大鹏湾水系和大亚湾水系）从 1980年的121.25平方千米减少到1994年的60.52平方千 米，到2005年仅剩余17.04平方千米。 • 深圳市水系、河网的减少，明显地增加了水旱灾害发生 的风险，也是生态资产减少的原因之一。

48. 4 .河流水系、滨河湿地变化、河道水文风险——城市化过程对滨海湿地的影响 深圳市1980年湿地类型分布图 113°40'2"E 113°50'2"E 114°0'2"E 114°10'2"E 114°20'2"E 114°30'2"E 114°40'2"E 22°50'1 22°50'1"N 公明镇 ( 松岗镇 ( 沙井镇 宝 安 区 ( 5 观澜镇 ( 石岩镇 ( 22°40'1 福永镇 龙 岗 区 ( 22°40'1"N 葵涌镇 大 ( 盐 田 5( 沙头角 区 大鹏镇 ( 南澳镇 ( 南 山 区 福 田 区 亚 西乡镇 5 大 罗 湖 区 5 ( 鹏 湾 ^_ 深圳市 5 湾 5 22°30'1 湾 22°30'1"N 圳 深 图例 区所在地 红树林沼泽A8 潮间淤泥海滩A6 河口水域A11 5 0 5 10 20 Kilometers 22°20'1 街道办事处 三角洲湿地A12 潮间沙石海滩A5 ( 22°20'1"N 113°40'2"E 113°50'2"E 114°0'2"E 114°10'2"E 114°20'2"E 114°30'2"E 114°40'2"E

49. 城市化过程对滨海湿地的影响 深圳市1994年湿地类型分布图 113°40'2"E 113°50'2"E 114°0'2"E 114°10'2"E 114°20'2"E 114°30'2"E 114°40'2"E 22°50'1"N 22°50'1"N 公明镇 ( 松岗镇 ( 沙井镇 宝 安 区 观澜镇 ( 5 ( 石岩镇 ( 福永镇 22°40'1"N 龙 岗 区 ( 22°40'1"N 葵涌镇 ( 大 盐 田 区 沙头角 大鹏镇 ( 南澳镇 ( 南 山 区 西乡镇 5 亚 罗 湖 区 5 大 ( 福田区 深圳市 ^_ 鹏 5( 湾 5 湾 5 22°30'1"N 湾 22°30'1"N 圳 深 图例 区所在地 河口水域A11 红树林沼泽A8 潮间沙石海滩A5 5 0 5 10 20 Kilometers 22°20'1"N 高速公路 街道办事处 潮间淤泥海滩A6 三角洲湿地A12 ( 22°20'1"N 113°40'2"E 113°50'2"E 114°0'2"E 114°10'2"E 114°20'2"E 114°30'2"E 114°40'2"E

50. 城市化过程对滨海湿地的影响 深圳市2005年湿地类型分布图 113°40'2"E 113°50'2"E 114°0'2"E 114°10'2"E 114°20'2"E 114°30'2"E 114°40'2"E 22°50'1"N 22°50'1"N 公明镇 ( 松岗镇 ( 沙井镇 宝 安 区 ( 5 观澜镇 ( 石岩镇 ( 22°40'1"N 福永镇 龙 岗 区 ( 22°40'1"N 葵涌镇 ( 大 盐 田 区 5( 沙头角 大鹏镇 ( 南澳镇 ( 南 山 区 福 田 区 西乡镇 ( 5 亚 大 罗 湖 区 5 鹏 湾 ^_ 深圳市 5 湾 5 22°30'1"N 湾 22°30'1"N 圳 深 图例 区所在地 河口水域A11 红树林沼泽A8 潮间沙石海滩A5 5 0 5 10 20 Kilometers 22°20'1"N 高速公路 街道办事处 潮间淤泥海滩A6 三角洲湿地A12 ( 22°20'1"N 113°40'2"E 113°50'2"E 114°0'2"E 114°10'2"E 114°20'2"E 114°30'2"E 114°40'2"E