Published May 6, 2021 | Version v1
Publication Open

Spatial Scaling of Land Use/Land Cover And Ecosystem Services Across Urban Hierarchical Levels: Patterns And Relationships

Creators

  • 1. Chinese Academy of Agricultural Sciences
  • 2. Shanghai Normal University
  • 3. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning
  • 4. Ministry of Agriculture and Rural Affairs
  • 5. Research Center for Eco-Environmental Sciences
  • 6. Chinese Academy of Sciences

Description

Abstract Context Land use/land cover (LULC) patterns seriously affect the ecosystem services (ESs), especially in highly developed urban agglomerations. Exploring how LULC and ESs change spatially across urban hierarchical levels and understanding the possible mechanisms can promote the sustainable planning of urban landscapes. Objectives By mapping the spatial patterns of LULC and ESs in three largest urban agglomerations of China, this study aimed to (1) identify the scaling relations of LULC and ESs across different urban hierarchical levels, (2) explore the possible mechanisms of these two types of spatial scaling, and (3) explore how the scaling relations of ESs response to LULC and its policy implications. Methods Based on LULC, we used the Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs (InVEST) model and other biophysical models to quantify ES indicators. Then, scalograms were used to quantify the scaling relations of LULC and ESs with respect to changing spatial extent. Results Developed land and cropland exhibited the most predictable responses with changing spatial extent. Compared to other ESs, provisioning services were the most predictable. The predictable scaling relations of ESs at different urban hierarchical levels fell into two general types: power laws at the city proper level and exponential relationships at the metropolitan region and urban agglomeration levels. Conclusions The scaling relations of both LULC and ESs varied across urban hierarchical levels. The spatial scaling of ESs was closely related to LULC patterns. Integrating the scaling relations of ESs into land use planning can help decision-makers formulate multi-scale landscape conservation strategies.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

السياق التجريدي تؤثر أنماط استخدام الأراضي/الغطاء الأرضي بشكل خطير على خدمات النظام الإيكولوجي، لا سيما في التجمعات الحضرية المتطورة للغاية. يمكن أن يؤدي استكشاف كيفية تغير LULC و ESs مكانيًا عبر المستويات الهرمية الحضرية وفهم الآليات الممكنة إلى تعزيز التخطيط المستدام للمناظر الطبيعية الحضرية. الأهداف من خلال رسم خرائط الأنماط المكانية لـ LULC و ESs في ثلاثة تجمعات حضرية أكبر في الصين، تهدف هذه الدراسة إلى (1) تحديد علاقات التوسع لـ LULC و ESS عبر المستويات الهرمية الحضرية المختلفة، (2) استكشاف الآليات المحتملة لهذين النوعين من القياس المكاني، و (3) استكشاف كيفية توسيع نطاق علاقات ESS استجابة لـ LULC وآثارها على السياسة. استخدمنا نموذج التقييم المتكامل لخدمات النظام الإيكولوجي والمقايضات (InVEST) والنماذج الفيزيائية الحيوية الأخرى لتحديد المؤشرات البيئية والاجتماعية. بعد ذلك، تم استخدام المخططات المعيارية لقياس علاقات القياس بين LULC و ESS فيما يتعلق بتغيير النطاق المكاني. النتائج أظهرت الأراضي والأراضي الزراعية المطورة الاستجابات الأكثر قابلية للتنبؤ مع النطاق المكاني المتغير. بالمقارنة مع الخدمات البيئية والاجتماعية الأخرى، كانت خدمات التزويد هي الأكثر قابلية للتنبؤ. وانقسمت علاقات التوسع التي يمكن التنبؤ بها في المناطق الاقتصادية والاجتماعية على مستويات هرمية حضرية مختلفة إلى نوعين عامين: قوانين الطاقة على المستوى المناسب للمدينة والعلاقات الأسية على مستوى المنطقة الحضرية ومستويات التكتل الحضري. اختلفت علاقات التوسع لكل من LULC و ESs عبر المستويات الهرمية الحضرية. كان القياس المكاني لـ ESs مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بأنماط LULC. يمكن أن يساعد دمج علاقات التوسع في المناطق البيئية والاجتماعية في تخطيط استخدام الأراضي صانعي القرار على صياغة استراتيجيات متعددة النطاق للحفاظ على المناظر الطبيعية.

Translated Description (French)

Résumé Contexte Les modèles d'utilisation des terres/couverture terrestre (LULC) affectent gravement les services écosystémiques (ES), en particulier dans les agglomérations urbaines très développées. Explorer comment les LULC et les ES changent spatialement à travers les niveaux hiérarchiques urbains et comprendre les mécanismes possibles peuvent promouvoir la planification durable des paysages urbains. Objectifs En cartographiant les modèles spatiaux des LULC et des ES dans trois plus grandes agglomérations urbaines de Chine, cette étude visait à (1) identifier les relations d'échelle des LULC et des ES à différents niveaux hiérarchiques urbains, (2) explorer les mécanismes possibles de ces deux types d'échelle spatiale, et (3) explorer comment les relations d'échelle des ES réagissent aux LULC et ses implications politiques. Méthodes Basées sur LULC, nous avons utilisé le modèle d'évaluation intégrée des services écosystémiques et des compromis (InVEST) et d'autres modèles biophysiques pour quantifier les indicateurs ES. Ensuite, des scalogrammes ont été utilisés pour quantifier les relations d'échelle des LULC et des ES par rapport à l'étendue spatiale changeante. Résultats Les terres et les terres cultivées développées présentaient les réponses les plus prévisibles avec une étendue spatiale changeante. Par rapport aux autres SE, les services d'approvisionnement étaient les plus prévisibles. Les relations d'échelle prévisibles des ES à différents niveaux hiérarchiques urbains se répartissaient en deux types généraux : les lois de pouvoir au niveau de la ville et les relations exponentielles aux niveaux de la région métropolitaine et de l'agglomération urbaine. Conclusions Les relations d'échelle des LULC et des ES variaient selon les niveaux hiérarchiques urbains. La mise à l'échelle spatiale des SE était étroitement liée aux modèles LULC. L'intégration des relations de mise à l'échelle des SE dans la planification de l'utilisation des terres peut aider les décideurs à formuler des stratégies de conservation du paysage à plusieurs échelles.

Translated Description (Spanish)

Resumen Contexto Los patrones de uso de la tierra/cobertura del suelo (LULC) afectan seriamente los servicios ecosistémicos (ES), especialmente en aglomeraciones urbanas altamente desarrolladas. Explorar cómo LULC y ES cambian espacialmente a través de los niveles jerárquicos urbanos y comprender los posibles mecanismos puede promover la planificación sostenible de los paisajes urbanos. Objetivos Al mapear los patrones espaciales de LULC y ES en tres aglomeraciones urbanas más grandes de China, este estudio tuvo como objetivo (1) identificar las relaciones de escala de LULC y ES en diferentes niveles jerárquicos urbanos, (2) explorar los posibles mecanismos de estos dos tipos de escala espacial, y (3) explorar cómo las relaciones de escala de ES responden a LULC y sus implicaciones políticas. Métodos Basados en LULC, utilizamos el modelo de Valoración Integrada de Servicios Ecosistémicos y Compensaciones (InVEST) y otros modelos biofísicos para cuantificar los indicadores de ES. Luego, se utilizaron escalogramas para cuantificar las relaciones de escala de LULC y ES con respecto a la extensión espacial cambiante. Resultados La tierra desarrollada y las tierras de cultivo mostraron las respuestas más predecibles con la extensión espacial cambiante. En comparación con otros ES, los servicios de aprovisionamiento fueron los más predecibles. Las relaciones de escala predecibles de los ES en diferentes niveles jerárquicos urbanos se dividieron en dos tipos generales: leyes de poder a nivel de ciudad y relaciones exponenciales a nivel de región metropolitana y aglomeración urbana. Conclusiones Las relaciones de escala tanto de LULC como de ES variaron entre los niveles jerárquicos urbanos. El escalado espacial de los ES estaba estrechamente relacionado con los patrones de LULC. La integración de las relaciones de escala de los ES en la planificación del uso de la tierra puede ayudar a los responsables de la toma de decisiones a formular estrategias de protección del paisaje a múltiples escalas.

Files

latest.pdf.pdf

Files (3.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:9a502795704382890e94ef2a964277b7
3.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التوسع المكاني لاستخدام الأراضي/الغطاء الأرضي وخدمات النظم الإيكولوجية عبر المستويات الهرمية الحضرية: الأنماط والعلاقات
Translated title (French)
Mise à l'échelle spatiale de l'utilisation des terres/de la couverture terrestre et des services écosystémiques à travers les niveaux hiérarchiques urbains : modèles et relations
Translated title (Spanish)
Escalamiento espacial del uso de la tierra/cobertura de la tierra y servicios ecosistémicos a través de los niveles jerárquicos urbanos: patrones y relaciones

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3162663926
DOI
10.21203/rs.3.rs-425853/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W4293764359 (Other)
https://openalex.org/W4206918795 (Other)
https://openalex.org/W2950428776 (Other)
https://openalex.org/W2809349542 (Other)
https://openalex.org/W2560350625 (Other)
https://openalex.org/W2274259693 (Other)
https://openalex.org/W2166031660 (Other)
https://openalex.org/W2114883410 (Other)
https://openalex.org/W2107086615 (Other)
https://openalex.org/W2023134079 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1562273517