第1章绪论
“旱区”（diylands或dryland systems）是以水资源短缺为主要特征，生产力和养分循 环均受到水资源限制的地区（MEA，2005）。旱区约占全球陆地总面积的41%，区域内居住着全球38%的人口（MEA，2005）。旱区内草地和耕地分布面积广，是全球牧草和粮食的主要供给源，此外还拥有丰富的石油、天然气及金属等矿产资源（Safriel et al.，2006）。但同时，旱区生态环境脆弱，对气候变化敏感，社会经济发展水平低，其可持续发展受到水资源短缺、土地荒漠化及贫困等问题的制约（Reynolds et al.，2007； Huang et al.，2017； Burrell et al.，2020）。因此，旱区是影响全球可持续发展的重要地区（MEA，2005； Safriel et al.，2006）。1956 年，美国科学促进会（American Association for the Advancement of Science，AAAS）出版了专著《干旱区的未来》（The Future of Arid Lands），探讨了全球旱区面临的主要问题，并制定了解决这些问题的研究框架（White，1957）。之后，在AAAS和联合国教科文组织（United Nations Educational，Scientific and Cultural Organization，UNESCO）的共同倡导下，旱区的可持续发展问题受到社会各界越来越广泛的关注（Hutchinson and Herrmann，2007； Yao et al.，2020）。
城市景观过程是指土地利用方式改变，导致空间上城市规模扩大并发生景观意义上的土地利用、土地覆盖和生态系统变化的过程（许学强等，1997；何春阳和史培军，2009）。可持续性主要指既能满足区域当代人的需要，又不对后代或其他区域的人满足其需要的能力构成损害的一种状态（WCED，1987）。可持续性主要包含环境可持续性、社会可持续 性和经济可持续性三个方面（Wu，2013）。城市景观过程与区域可持续性关系密切：一方面，城市景观过程往往伴随着社会经济的发展，可以提供更好的医疗、教育和文化资源，增进人类福祉；另一方面，城市景观过程也会造成一系列负面环境影响，导致区域环境污染、水资源短缺和生态系统服务退化等问题的出现或加剧，影响区域可持续性（Wu，2013）。
在全球快速城市化的大背景下，旱区正在经历大规模的城市景观过程，这一过程已 经成为影响区域可持续性的关键因素。旱区90%的人口居住在快速城市化地区，在城市 景观过程中，旱区面临的水资源胁迫、自然栖息地损失及土地退化等问题正不断加剧 （Bonkoungou，2001； Geist and Lambin，2004）。因此，及时有效地理解旱区城市景观过程、影响和可持续性对于区域乃至全球可持续发展具有重要意义（Alshuwaikhat and Nkwenti，2002； Safriel and Adeel，2008； Abdel-Galil，2012）。
现有研究已经在旱区城市景观过程分析、趋势模拟、影响量化和可持续性评价等方 面取得了积极的进展。但是，这些研究多是分散独立的局部单尺度研究，难以全面系统地反映旱区整体城市景观过程和可持续性特征。同时，现有研究主要评价了旱区历史城市景观过程对自然生境、水资源或某项生态系统服务等单一生态环境要素的影响，对于区域历史和未来城市景观过程对多个生态环境要素的综合影响还缺乏研究。此外，现有研究重在对旱区城市扩展趋势的模拟预测，而对旱区城市可持续土地系统设计和路径选择的研究还相对较为缺乏。为此，本书在全球、国家和区域等多个尺度开展旱区城市景 观过程、影响和可持续性的系统综合研究（图1.1）。
本书共9章（图1.2）。首先，归纳总结了旱区的定义和划分标准，分析了全球旱区和中国旱区概况。在此基础上，阐述了旱区城市景观过程、影响和可持续性的相关研究进展。然后，从全球、中国和区域等不同尺度系统揭示了旱区城市景观过程的时空格局、城市景观过程的影响以及区域可持续性。*后，总结了本书的主要工作和发现，并展望了未来旱区城市景观可持续性研究的前景。
具体地，在第1章绪论的基础上，第2章旱区城市景观过程和可持续性研究进展，首先，通过辨析各种旱区相关定义和划分方法的区别，明确旱区的定义和范围，进而介 绍全球旱区和中国旱区的基本情况。其次，利用系统文献综述法分析相关文献的发文量 和引文量变化趋势，筛选代表性文献，确定重点研究主题和主要研究区域。*后，总结 旱区城市景观过程、影响和可持续性评价相关研究的主要方法、内容和重要发现，为系统开展多尺度研究奠定基础。
第3章全球旱区城市景观过程和可持续性。首先，基于全球城市土地空间数据集，分析全球旱区、不同类型旱区和不同国家旱区1992～2016年城市景观过程。再利用土地 利用情景动力学-城市（land use scenario dynamics-urban，LUSD-urban）模型，模拟不同共享社会经济路径（shared socioeconomic pathways，SSPs）下全球旱区2016～2050年的城市景观过程，比较不同路径下全球旱区城市景观过程的差异，进而通过计算城市景观过程导致的生境质量指数变化量，评估全球旱区城市景观过程对自然生境的影响，揭示全球旱区城市景观过程对濒危物种的影响。
第4章中国旱区城市景观过程和可持续性。首先，在分析中国旱区1992～2016年城市景观过程的基础上，利用LUSD-urban模型模拟不同共享社会经济路径下2016～2050年城市景观过程。其次，通过对比不同路径下的模拟结果，探讨中国旱区城市景观过程的可持续发展路径。然后，通过量化中国旱区水资源胁迫指数的时空格局，分析城市景观过程对水资源的影响以及水资源对城市发展的约束。*后，基于生态足迹评估中国旱区的可持续性。
第5章中国北方农牧交错带城市景观过程和可持续性。以地处半干旱区的中国北 方农牧交错带为研究区，首先，基于LUSD-urban模型模拟不同气候变化情景下区域城 市景观过程。然后，从水、土、气、生四个方面构建环境可持续性综合评价指数，利用结构方程模型，定量评估区域城市景观过程对环境可持续性的影响。*后，在此基础上，以缓解水资源短缺状况、保障粮食安全和生态安全并减少洪水风险为优化目标，从数量和空间格局两个方面对区域城市景观过程进行优化模拟，提出促进区域可持续发展的城市土地系统设计方案。
第6章呼包鄂榆城市群城市景观过程和可持续性。以位于中国旱区中心的呼包鄂 榆城市群为研究区，首先，在分析区域近40年城市景观过程的基础上，利用随机森林分析影响区域城市景观过程的区位因素。然后，耦合LUSD-urban模型和生态系统服务和 权衡的综合评估（integrated valuation of environmental services and tradeoffs，InVEST）模型，量化区域城市景观过程对自然生境质量的历史影响和未来潜在影响。同时，基于植被指数数据，量化区域城市景观过程对植被净初级生产力的影响。*后，以呼和浩特市为例，从生态系统服务供需平衡的角度提出区域城市土地系统设计方案。
第7章京津冀城市群城市景观过程和可持续性。以中国旱区城市土地分布*为集 中的京津冀城市群为研究区，首先，系统分析区域城市景观过程的时空格局、驱动机制和城市空间网络结构。其次，评价区域历史和未来城市景观过程对生态系统服务的综合影响。*后，在深入分析区域资源和环境限制性、水-能纽带关系和可持续性的基础上，以保护生态系统服务为基本目标，提出促进区域可持续发展的城市土地系统设计方案。
第8章北京地区城市景观过程和可持续性。以北京地区为例，首先，分析区域城 市景观过程和驱动机制，基于构建的空间压力模型评价区域城市景观过程对湿地的影响。然后，耦合LUSD-urban模型和InVEST模型，评价区域城市景观过程对碳固持服务供给以及碳固持服务供需关系的影响，进而评价区域城市景观过程对多种生态系统服务的协同影响。
第9章旱区城市景观可持续性研究展望。总结本书的主要工作和主要发现，对未 来旱区城市景观过程和可持续性研究进行探讨和展望。
第2章旱区城市景观过程和可持续性研究进展
2.1旱区概况
1.全球旱区概况
国际上对于旱区的定义主要来自于联合国环境规划署（United Nations Environment Programme，UNEP）和联合国粮农组织（Food and Agriculture Organization，FAO）等以及 《千年生态系统评估》（Millennium Ecosystem Assessment，MEA）、《联合国防治荒漠化公 约》（United Nations Convention to Combat Desertification，UNCCD）和《生物多样性公约》 （Convention on Biological Diversity，CDB）等研究项目（表2.1）。其中，*早提出和目前*
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