城市土地低碳利用的外部现状描述、内部静态测度及动态协调控制

论文摘要

城市土地作为物质空间容纳了各种生产及创造性活动,进行着各种物质与能量交换,提供了社会及人类发展的空间与平台,而城市节能减排则对全球气候与环境的影响意义重大,因此两者结合而形成的城市土地低碳利用研究将成为城市科学及环境科学领域研究的新热点。城市土地低碳利用研究直接涉及城市经济、社会、资源与环境等多方面内容和城市生产、建设与生活等多项主体,是一个开放、复杂的系统性问题。进行城市土地低碳利用研究,促进低碳城市发展,需要对影响城市土地利用CO2排放的因素进行定性分析、定量研究与模型计算,进而有针对性的提出相应的降碳措施,并最终为城市资源环境问题的改善以及城市节能减排目标的实现提供理论依据和实践支持。本文将低碳经济引入城市土地利用之中,在深度剖析城市土地低碳利用的基本内涵的基础上,从系统学角度出发构建了城市土地低碳利用的系统概念模型,进而对城市土地低碳利用依次进行了外部现状描述、内部静态测度和动态协调控制的深入分析,并以江苏省南京市为例进行了相应的实证研究。就系统概念模型的构建而言,城市土地低碳利用主要体现在对城市土地利用的总体碳源控制、各分项城市建设用地利用的碳排放控制以及城市陆地生态系统碳汇能力提升三个方面,其中又以第二个层面最为关键,这也是本文进行相关研究的主要着力点；而从系统学角度来看,城市土地低碳利用按其构成部分的等级高低可以相继分解成目标层、子系统层、要素层和变量层四个层次。在外部现状描述部分,本文在阐述城市土地利用的碳排放量测算方式和碳吸收量估算方法的基础上,进行了城市土地利用的净碳排放测算,进而在此基础上依次进行了内部关联角度的城市土地低碳利用要素交互协同发展状况分析和外部关联角度的城市土地利用碳排放与城市经济发展脱钩分析。实证研究发现,行政区划调整对南京市城市土地低碳利用的外部表现有较大的影响,而在1996-2007年间,南京市城市土地利用的总碳排放量远远大于陆地生态系统的碳吸收量且两者之间的差距有逐渐扩大的发展趋势；南京市城市土地低碳利用各构成要素之间的相互作用程度较为明显,且1996-2007年南京市经济增长与土地利用总碳排放的总脱钩指数为0.45,土地利用总碳排放量的GDP弹性系数为0.27,处于相对脱钩状态。在内部静态测度部分,本文在建立内部静态测度指标体系的基础上,依次对城市土地低碳利用的要素影响变量障碍程度进行了时间序列的测度分析和对城市土地低碳利用的区际发展水平进行了空间布局的测度分析。实证分析表明,从总体上来看南京市城市土地低碳利用在曲折反复中还是逐步朝好的方向发展,而文通用地和工业用地对南京市城市土地低碳利用发展的贡献作用最大,且2007年影响南京市城市土地低碳利用的最主要的障碍因素指标是交通用地的交通减排系数；南京市城市土地低碳利用水平在江苏省内处于领先位置,而江苏省经济发展最好的苏南地区在城市土地低碳利用方面的现实水平却呈现出最低,且实施集团上跃难度最小和最大的城市分别为镇江市和苏州市,最易出现集团序下滑和最不易出现集团序下滑的城市则分别为宿迁市和南通市。在动态协调控制部分,本文在借鉴多级递阶协调控制理论的基础上,以城市土地低碳利用的动态预警设计为基本依据来构建了城市土地低碳利用的控制器,并从管理、系统以及程序三维角度出发来构建了城市土地低碳利用的协调器,进而实现城市土地低碳利用动态协调控制体系的整体构建。实证研究显示,若继续保持目前的城市土地利用现状,则从2010年到2020年间,南京市城市土地低碳利用碳源子系统的综合警情将会出现从轻警向巨警过渡的发展趋势,且对南京市未来城市土地低碳利用造成威胁大小的排列顺序依次为交通用地、工业用地、商办用地和居住用地；在制定具体的协调控制策略时,应在充分考虑南京市相关实证分析结果的基础上,遵循多级递阶协调控制的基本思路,从管理角度、系统角度和程序角度三个层面出发,制定可操作性较强、实施效果明显的具体策略,具体包括优化现有土地利用结构与合理规划未来土地利用格局、科学创建城市土地低碳利用的管理机制、全面优化城市土地利用的产业结构、大力调整城市土地利用的能源体系、充分发挥市场机制在优化城市土地低碳利用中的基础性作用以及积极倡导城市土地低碳利用的消费理念等。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 表索引
• 图索引
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及选题依据
• 1.1.1 气候变化问题与低碳经济
• 1.1.2 城市持续发展与低碳城市建设
• 1.1.3 低碳经济视角下的城市土地利用
• 1.2 研究目的和研究意义
• 1.2.1 研究目的
• 1.2.2 研究意义
• 1.3 研究内容、研究方法与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 1.3.3 技术路线
• 2 文献综述
• 2.1 城市土地利用研究综述
• 2.1.1 总体脉络
• 2.1.2 相关方法综述
• 2.2 低碳经济研究综述
• 2.2.1 理论研究进展
• 2.2.2 实践发展动向
• 2.3 低碳经济与城市土地利用的整合研究综述
• 2.3.1 国外相关研究进展
• 2.3.2 国内相关研究进展
• 2.4 文献述评与研究切入点
• 3 城市土地低碳利用的系统分析
• 3.1 城市土地利用研究视角的演变历程
• 3.1.1 线性经济模式
• 3.1.2 末端治理模式
• 3.1.3 源头控制模式
• 3.1.4 循环经济模式
• 3.1.5 低碳经济模式
• 3.2 城市土地低碳利用的内涵剖析
• 3.2.1 低碳经济的基本要求
• 3.2.2 低碳城市的发展目标
• 3.2.3 城市土地低碳利用的内涵界定
• 3.3 基于系统学理论的城市土地低碳利用概念模型构建
• 3.3.1 系统论一般原理
• 3.3.2 城市土地低碳利用的系统构建思路
• 3.3.3 城市土地低碳利用的系统结构分析
• 3.3.4 城市土地低碳利用的系统特征分析
• 3.3.5 城市土地低碳利用的系统自组织分析
• 3.3.6 城市土地低碳利用的系统功能调控框架
• 3.4 本章小结
• 4 城市土地低碳利用的外在现状识别
• 4.1 城市土地利用的"碳源量-碳汇量"估算
• 4.1.1 城市土地利用碳排放的测算
• 4.1.2 城市陆地生态系统碳汇状况的测算
• 4.1.3 城市土地利用的净碳排放量测算
• 4.2 城市土地低碳利用的交互协同发展分析
• 4.2.1 系统构成要素之间的灰色关联分析
• 4.2.2 系统协同发展灰色非线性微分方程模型的建立
• 4.2.3 系统序参量的分析确立
• 4.2.4 系统要素协同发展分析
• 4.3 城市经济增长与城市土地利用总碳排放的脱钩分析
• 4.3.1 脱钩理论概述
• 4.3.2 城市经济增长与城市土地利用总碳排放的脱钩分析
• 4.4 南京市城市土地低碳利用的外在现状识别
• 4.4.1 区域概况
• 4.4.2 原始数据性质、研究时间序列及研究范围的界定
• 4.4.3 南京市城市土地利用的"碳源量-碳汇量"估算
• 4.4.4 南京市城市土地低碳利用的交互协同发展分析
• 4.4.5 南京市经济增长与城市土地利用总碳排放的脱钩分析
• 4.5 本章小结
• 5 城市土地低碳利用的内部静态测度
• 5.1 内涵界定
• 5.2 内部静态测度流程的设计
• 5.3 内部静态测度指标体系的设计
• 5.3.1 指标体系的作用
• 5.3.2 指标体系的设计原则
• 5.4 要素影响变量障碍程度的测度设计
• 5.4.1 测度流程设计
• 5.4.2 测度指标体系的构建
• 5.4.3 测度指标的权重确定与标准化
• 5.4.4 综合测度指数的计算
• 5.4.5 要素真实贡献率的计算
• 5.4.6 障碍因素诊断
• 5.5 区际发展水平比较角度的测度设计
• 5.5.1 测度流程设计
• 5.5.2 基于多属性群决策的测度评价计算
• 5.5.3 基于集团序理论的测度分类计算
• 5.6 南京市城市土地低碳利用的内部静态测度
• 5.6.1 南京市土地低碳利用的要素影响变量障碍程度测度分析
• 5.6.2 南京市土地低碳利用的区际发展水平比较测度分析
• 5.7本章小结
• 6 城市土地低碳利用的动态协调控制
• 6.1 内涵界定
• 6.2 基于预警理论的控制器设计
• 6.2.1 动态预警流程的设计
• 6.2.2 基于外在表现的动态预警设计
• 6.2.3 基于内部测度的压力预警设计
• 6.2.4 预警结果分析
• 6.3 基于三维角度的协调器设计
• 6.3.1 从管理角度设计的协调机制框架
• 6.3.2 从系统角度设计的协调机制框架
• 6.3.3 从程序角度设计的协调机制框架
• 6.4 南京市城市土地低碳利用的协调控制策略分析
• 6.5 本章小结
• 7 研究结论与展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 可能的创新点
• 7.3 研究展望
• 参考文献
• 作者简历及攻读博士学位期间的科研成果