GAUD：全球连续时间(1985-2015) 的高分辨率城市用地动态变化数据

中山大学地理科学与规划学院刘小平教授在Nature Sustainability在线发表了题为“High-spatiotemporal-resolution Mapping of Global Urban Change from 1985 to 2015”的分析论文长文。该研究发布了全球首套30米分辨率(1985-2015)的连续时间城市用地动态扩张和返绿的数据集（GAUD），对全球过去30年的城市扩张规律及区域差异进行研究，并分析了城市化进程对土地系统所带来的影响。

论文地址：https://www.nature.com/articles/s41893-020-0521-x

GAUD数据集下载地址：https://doi.org/10.6084/m9.figshare.11513178.v1

现有研究发现，很多全球环境问题都与城市系统相关。然而，由于缺乏高分辨率的时序城市扩张信息，我们对城市演化规律的认识尚存在不足。该研究着眼于此，基于Landsat遥感影像数据和谷歌地球引擎（GEE）平台，发布了全球30米分辨率的1985-2015年际城市用地动态变化GAUD数据集。该数据集不仅揭示全球城市扩张规律，还为温室气体排放、城市热岛效应、生态系统碳损失、城市可持续发展等相关领域研究提供重要的数据基础。

基于GAUD数据集，该研究发现，在过去30年间全球城市扩张的平均速率为每年9,687 km2（图 1），该增速是以往估算结果的4倍，且城市用地的扩张远快于全球人口的增长。该研究还分析了不同空间尺度下的城市扩张趋势规律，发现过去30年间全球约69%的新增城市用地出现在亚洲和北美地区。各大洲的城市化呈现不同趋势：亚洲、南美洲和非洲的发展中国家城市大体呈现加速扩张，而北美洲、欧洲和澳大利亚等发达地区城市则呈减速扩张（图 2）。该研究还发现，美国、中国和印度等国家的城市存在返绿现象（green recovery），且中国是全球城市返绿面积最大的国家，约为欧美发达国家的2倍左右。这一现象可能归功于近些年的国家大力推行的城市更新项目。

城市化进程往往伴随着对自然土地资源的侵占，该研究通过GAUD数据集和欧空局ESA-CCI土地覆盖数据集分析发现，自1992年以来，全球新增城市用地中约有70%来源于对农用地的侵占，其次是草地和林地。从不同地区来看，中国、印度、日本、韩国、美国中部以及大部分欧洲国家的城市化主要以侵占农用地为主；欧洲北部、美国东部和非洲南部地区城市化的侵占来源主要是林地。中国和印度作为全球人口最多的国家，未来如果仍以侵占大量农田为主的方式扩张城市，将可能加剧潜在的粮食危机。

图 1 全球和各大洲1985-2015年间城市面积变化情况：（a）全球城市面积变化趋势，（b）各大洲城市面积变化斜率信息

图 2 不同空间尺度下的城市扩张规律：（a）大洲尺度，（b）城市尺度，（c）典型城市（美国芝加哥和中国上海）