城市化是人类改变陆地生态系统最为剧烈的影响方式，包括地表覆盖类型、植被类型、微生物和动物群落、微气候、生物多样性等。通过系统研究城市化过程中生态系统结构、功能和服务能力的变化，能够为城市规划、海绵城市建设、湿地和公园布局等提供最为直接的科技支撑。基于关中平原站，通过对西安城市化核心区（城市化影响最为剧烈）、缓冲区（城市化影响和农业活动并存）和外围区（城市化影响较小，主要受农业活动影响）的全方位监测，尤其是土地利用演变格局、植被变迁、局域气候、热岛效应等，建立地面水气热通量塔群，结合指示生物和土壤质量的变化，包括植被、微生物和动物的多样性、土壤的物理和化学特性等，长期监测西安城市化过程中生态系统结构和功能的变化，构建城市生态演变模型，预测关中城市群发展过程中生态系统的未来变化趋势，针对生态风险提供预报预警和决策支持（图1）。

图1 关中平原站城市生态环境研究方向

生态要素观测平台（图2）

植被要素监测仪器设备

① 植物物候观测系统。建于2006年，已获得15年观测数据，采用进口传感器，国内组装，全年连续观测，目前正常运行。

② 2020年开始在西安南五台和陕西镇安木王林场对树木生长进行实时监测（图3），同时每周定期前往观测地开展树木微树芯取样，开展树木形成层发展及木质部形成过程的观测，研究树木生长和气候环境因子的关系。目前正常运行。

图3 Dendrometer树木生长监测和微树芯监测方法

选取西安市及秦岭生态保护区作为西安市城市生态环境观测区域，并按照科学、系统、完整、独立、动态和可操作的原则，选取如下项目作为西安市城市生态环境质量综合监测的指标，并分为自然生态环境和社会生态环境两个要素七个方面。

自然生态环境要素中包含三个方面，分别是气象方面、地理方面和生物方面。其中气象方面又包含年平均气温、年平均降雨量、年平均日照数、年平均风速、大风日数及时空分布、环境空气综合指数等项目。地理方面包含山区面积、平原区面积、丘陵区面积、耕地面积、森林面积、水域面积、森林覆盖率、土壤中的重金属含量、水体中的重金属含量等项目。生物方面包含植被种类，数量及分布，动物种类，数量及分布，绿植叶片的重金属吸收能力、空间分布、富集特征及污染特征等项目。

社会生态环境要素中包含人口、资源、经济和污染四个方面。人口即人口结构，包含人口总量、人口密度、人口自然生长率等项目。资源方面分为资源总量和资源配置，资源总量包含城市土地面积、城市道路面积、城市绿地面积、城市绿化覆盖率、城市机动车总量、全年总供电量、全年总供水量、全年总供气量等项目，资源配置包含人均城市土地面积、人均城市道路面积、人均绿地面积、人均机动车保有量、城市燃气普及率、集中供热普及率等项目。经济方面包含城市GDP总量、人均GDP、工业化率、第三产业占GDP比例、单位GDP能耗、单位GDP水耗等项目。污染方面包含污水处理率、废气处理率、城镇生活垃圾无害化处理率、工业固体废物处置利用率、城市水功能区水质达标率、集中式饮用水源水质达标率、城镇生活污水集中处理率、工业用水重复率等项目。

图4 城市生态环境质量综合检测指标系统分类