本推文来源： 土地科学文献传递
科学问题
研究方案
在该研究中，研究团队采用了一个系统性的研究方案来探究2001年至2020年南京快速城市化对景观格局和生境质量的影响。他们首先收集并预处理了遥感数据和行政区划数据，然后利用Fragstats软件从土地覆盖数据中计算出关键的景观格局指数。接着，通过InVEST模型评估了生境质量，并运用空间自相关分析来识别生境质量和景观格局指数的空间聚集特征。最终，研究者应用GTWR和MGWR模型来揭示景观格局对生境质量的时空驱动机制。
数据来源
研究方法
（2）GTWR模型
景观格局和生境质量的变化是具有多个时间序列的面板数据，而景观格局的变化并不会立即引起生境质量的变化，其影响可能具有一定的滞后效应。GTWR模型在GWR的基础上考虑时间维度，解释面板数据的时间相关性，提高模型在时间序列分析中的准确性。其计算公式如下：
（公式来自原文）
（3）MGWR模型
解释变量的带宽表示该变量的作用尺度。当存在多个解释变量时，不同解释变量的实际作用尺度是不一致的。MGWR解决了这个问题。它允许解释变量具有不同的带宽，并计算每个变量的带宽，使得回归结果更加准确。同时，其计算出的带宽可作为反映解释变量作用尺度的指标，公式如下:
（公式来自原文）
研究结果
1.土地覆盖格局与变化
如图3所示，2001年南京的土地覆被以耕地为主。城市南部林地和水体较多，不透水地表集中在长江沿岸，郊区有一些隐晦的城市副中心。2020年，耕地面积明显减少。其中大部分被不透水地表占用，城市建设扩张明显，而郊区的城郊副中心也有一定规模。
（图片来自原文）
2.生境质量格局与变化
图4显示了南京平均生境质量从2001年的0.25下降到2020年的0.19，最大值从0.81下降到0.78，生境质量显著下降。2001年生境质量低值区主要集中在城市中心，由城市中心向外围递减；郊区的一些农村聚落也呈现低值，但面积较小，分布很碎片化。由于城市化水平较低，生境质量低的面积并不显著。总体而言，生境质量增加的区域较少，即生境质量严重下降。
（图片来自原文）
3.景观格局和变化
如图5所示，景观格局显示了城市中心、郊区和农村城镇的不同状态和变化。2001年的聚集度在城市中心呈现高值，在郊区呈现低值，在农村城镇呈现高值。到2020年，聚集度的大趋势不会改变。但是，城市中心的高价值区域明显增加，而郊区的低价值区域向外延伸，但农村城镇的聚集度明显下降。
（图片来自原文）
研究显示，随着城市化的推进，城市中心区域的景观聚集度增加，连通性在郊区和农村城镇区域提高，香农多样性在郊区和农村城镇区域扩展，而紧凑性在城市中心区域略有增加。这些变化反映了城市扩张对景观格局的影响，尤其是建设用地的增加导致了景观破碎化和生境质量的下降。
4.空间自相关结果
如表6所示，2001-2020年南京生境质量分布的z得分均大于2.58，p值均小于0.05。每年的数据具有较高的空间自相关性，因此可以进行后续分析。
（表格来自原文）
图6呈现了城市中心的L-L聚类，城市郊区的H-L聚类，西郊和南郊的H-H聚类。说明城市中心以低生境为主；城市郊区在高价值和低价值之间穿插，而农村城镇则以高价值区域为主。
（图片来自原文）
5.GTWR结果
GTWR模型通过动态调整权重函数，使得在不同时空下的表现更为灵活和贴合实际。结果如下表8和图7所示，揭示了南京市景观格局指数与生境质量之间的时空动态关系。
（表格来自原文）
（图片来自原文）
分析显示，随着城市化的推进，城市中心区域的景观聚集度增加对生境质量产生了负面影响，尤其是在建设用地密集的区域。同时，连通性的增加在低质量生境区域对生境质量有积极影响，而香农多样性指数的增加在城市中心对生境质量有正面作用，但在高生境质量区域可能产生负面影响。紧凑性指数的增加在城市中心对生境质量有负面影响，而在郊区和农村城镇区域则有积极影响。
6.MGWR结果
结果如表10和图8所示。可以看出，可变带宽为探索空间数据之间的关系提供了更精确、更全面的视角。
（表格来自原文）
（图片来自原文）
MGWR模型显示，聚集指数的影响在空间上存在显著异质性，连通性指数的影响范围略大于聚合指数但影响强度略低，香农多样性指数的影响范围更广但其影响强度略低，而紧凑性指数的影响范围最广但影响强度最低。这些结果表明，城市化对生境质量的影响具有空间选择性，为城市规划和生态保护提供了重要的科学依据。
推荐人点评
该研究通过精细的地理和时间加权回归（GTWR）和多尺度地理加权回归（MGWR）模型，为我们提供了一个深入了解南京快速城市化过程中景观格局变化及其对生境质量影响的宝贵视角。研究结果不仅揭示了景观聚合度、连通性、香农多样性和紧凑性等关键指数与生境质量之间的复杂关系，而且突出了这些关系在不同时间和空间尺度上的动态变化。
原文请见：Jinyu H, Jiaxin Z, Yunqin L. Exploring the spatial and temporal driving mechanisms of landscape patterns on habitat quality in a city undergoing rapid urbanization based on GTWR and MGWR: The case of Nanjing, China[J]. Ecological Indicators, 2022,143.
