武汉城市群城镇用地扩展的动态模式及其驱动机制

基于遥感和GIS技术获取了武汉城市群3个阶段(1980～1990、1990～2000、2000～2010年)的城镇用地信息，采用景观扩张指数、间隙度指数和相关分形维数分析了该地区城镇用地扩展的基本模式、空间形态演化及其驱动机制。主要结论：（1）城镇用地扩展基本模式呈现差异，第一阶段以边缘式和飞地式扩展为主，第二、第三阶段以边缘式扩展为主；（2）城镇用地空间形态处于演化变动中，第一阶段城镇用地扩展遵循“小集聚、大分散”的特点，城镇用地分布呈现“均一化”，第二阶段城镇用地扩展显著趋缓，增长空间相互分离，以中心城市的孤立扩展为主，第三阶段城镇用地扩展呈现“首位式”“集中化”趋势，武汉市中心性显著增强，核心-外围差别显著，局部范围的空间融合初露端倪；（3）城镇用地扩展经历了多点“开花式”均匀扩展期、散点“离心式”缓慢扩展期和集聚“首位式”快速扩展期，这种差别化的城镇用地扩展模式与空间形态演化主要受国内外发展环境、国家发展战略、城市建设方针以及土地管理政策的综合影响     

长江沿岸中心城市土地扩张时空演化特征——以宁汉渝3市为例

基于国家新型城镇化与"T"字型发展战略理论内涵,选取长江沿岸上、中、下游中心城市重庆、武汉和南京为实证研究对象,以1980、1990、2000、2010年4期遥感影像资料为基础数据源,通过RS、GIS和景观生态结合分析,分别对其城市扩张强度、城市扩张类型和城市建设用地扩张弹性进行对比分析,并采用景观指数进行了进一步分析和验证,从而系统分析了近30 a来3个城市建设用地扩张的时空特征与内在机理。结果表明:(1)30 a来,南京、武汉和重庆3市城市扩张强度均呈明显上升趋势,总体呈现南京市>武汉市>重庆市,但2000年是一个分水岭,之后重庆市城市扩张增速赶超武汉市,南京市反而增速最低;(2)对城市扩张类型分析表明,南京市始终以边缘式增长为主;武汉市在2000年之前以飞地式扩张主导,2000年之后呈现边缘式增长;重庆市以边缘式增长为主,但2000年之后飞地式增长迅速;(3)从城市建设用地扩张弹性分析表明,1980~2010年南京市土地扩张相比城市人口开始减缓,而武汉市和重庆市在2000年以后城市扩张速度远远超过城市人口增长速度;(4)景观指数验证分析结果显示,遥感分析、地理信息分析和景观生态分析的结合能够很好反映城市建设用地的扩张过程及演化特征。     

基于圈层建设用地密度分析的中国主要城市扩张的时空特征

基于圈层建设用地密度分析,提出了城市扩张核心度指数;通过计算城市扩张核心度指数和城市扩张强度指数,分析了1990~2010年中国27个主要城市距城市中心不同距离区域的城市扩张的时空模式。研究发现:(1)1990~2010年,大部分城市核心度指数不断降低,城市空间结构变化与国家区域政策密不可分,呈现明显的区域特征。1990~2000年东部沿海地区城市核心度值减少幅度较大,2000~2010年则是东北部和中西部城市降低明显。总体上看,西部和东北部城市的核心度指数要高于东部和中部的城市,结构更加紧凑。(2)城市扩张最活跃的地方总是出现在核心区边界附近,并不断向外推移。(3)城市的形态与城市的发展阶段密切相关。1990~2000年,一线城市扩张的强度和范围远大于其他城市;2000~2010年,二三线城市的扩张强度和范围明显增加。经济比较发达的城市,建设用地的扩张逐渐由单中心扩展向多中心协同发展转变,而经济相对落后西部城市和东北部城市,城市结构比较紧凑,保持着单中心的城市形态。     

重庆市不同空间尺度建设用地演进特征与景观格局分析

研究不同空间尺度下城市土地利用的演变过程和变化特征,有助于深入了解和揭示城市土地利用演变时空差异和内在影响机制。以重庆市主城区为例,基于研究区1978~2013年多时序的MSS和Landsat TM/ETM+遥感影像数据,利用Arc GIS技术和景观格局分析理论,从研究区整体尺度、区域尺度和各区尺度等3种空间尺度对研究区建设用地演进特征和景观格局动态变化进行分析。结果表明:(1)1978~2013年研究区不同空间尺度建设用地面积变化趋势基本相似,综合扩展程度指数变化特征也存在一定的规律。在2001年之后研究区建设用地演进过程由低缓发展向高速递增阶段过渡,各区尺度建设用地扩展深受地貌、经济、政策、交通等影响因素的干扰;(2)在不同空间尺度新增斑块数目对比中,边缘扩展模式与跳跃扩展模式的主导优势先后发生3次转换,而在新增斑块面积比对比中边缘扩展模式始终保持绝对优势,填充扩展模式分别在新增斑块数目和面积比的比较中均处于弱势;(3)随着时间的变化,就整体尺度上景观指数变化而言,景观破碎度和景观多样性明显增加,斑块形状趋于简单和规则化,斑块之间连通性不断提高,与城市化进程趋于吻合。但区域尺度和各区尺度深受国家政策环境的影响,景观指数变化则相对复杂。研究结论有助于从空间尺度对城市扩展信息进行挖掘和理解,为其城市规划和土地管理提供一定的科学依据。     

武汉城市圈城镇用地扩展的时空格局与规模等级模式分异研究

在国家大力推进新型城镇化和优化国土空间开发格局战略背景下，都市圈成为区际竞争的核心载体，定量认知基于长时间序列的都市圈城镇扩展时空格局与不同规模等级城市的模式分异规律，对提升城市空间治理能力与制定因地制宜的空间管控策略具有重要意义。基于1990～2015年4个阶段（1990～2000、2000～2005、2005～2010、2010～2015年）的武汉城市圈土地利用现状数据，用城镇用地来源、城镇扩展速率、城镇用地扩展差异指数、重心坐标、分维数以及扩展强度指数的等扇分析等指标对武汉城市圈城镇扩展的时空格局以及规模等级模式分异进行研究。结果表明：武汉城市圈城镇用地扩展的主要来源是耕地，其次是水域、林地、其他建设用地和农村居民点，来源由单一趋向多元化；城镇用地扩展速率具有明显的波动性和阶段性特征，以及扩展具有空间分异性和空间集聚性；不同时期的中快高速扩展区域呈现出不同的形状，比如扇形、”U”型；根据雷达图把城镇用地的扩展模式划分成单翼、多翼和扇形扩展3种模式，各城市主要扩展方向没有一致性，呈现出小城市扩展方向大城市聚拢的特征；武汉城市圈城市形态较为规则平整，分维数具有波动性特征；武汉、黄石、咸宁的重心往西南方向迁移，鄂州、黄冈、孝感的重心往西北方向迁移；不同等级城市的扩展格局以及模式具有差异性，中小城市的扩展速度大于大城市，城市形态都趋于稳定。 关键词： 土地利用变化；城市扩展；时空格局；模式分异；武汉城市圈     

基于BRT模型的南昌市城市扩展时空特征及驱动因素研究

分析城市扩展的时空特征以及其驱动因素,有助了解城镇化规律,为制定具有区域化特色的城市空间规划提供方案。研究以南昌市为例,基于多期Landsat遥感影像(2000、2008、2017年)获取南昌市城镇用地变化的时空信息,采用扩展强度指数、景观扩展指数、重心指数等方法分析了该地区城市扩展的时空特征,进而应用增强回归树模型(Boosted Regression Tree,BRT)探究影响城市扩展的驱动因素。结果表明:(1)2000～2017年,南昌市城镇用地面积增加了252.81 km~2,第一阶段(2000～2008年)增长的强度和速度大于第二阶段(2008～2017年);(2)两阶段南昌市城镇用地扩展模式均以边缘式扩展为主,以填充式及飞地式为辅,扩展方式缺乏集约性,存在"摊大饼"式问题;(3)从整个研究期来看,南昌城市发展重心总体上往西南方迁移了2.19 km,第一阶段南昌市城市扩展重心向西迁移了1.50 km,第二阶段又继续向西南方迁移了1.35 km;(4)南昌市城市扩展的16个方向中,以SW及SWW方向上较大,而在NW、N、NNE、SE、SSE方向上因受到梅岭山脉以及军山湖泊的阻隔导致扩展强度较小;(5)利用BRT分析邻域因素(距2000年城区距离,距河流距离,距路网距离),社会因素(土地利用类型,GDP,城镇人口),自然因素(高程,坡度,海拔)可知,南昌市城市扩展主要受邻域因素的影响,社会因素中仅土地利用类型对城市扩展影响较大,而自然因素的影响相对较小。     

浙江省建设用地扩展时空特征分析

应用传统统计学和空间统计学相结合的分析方法，通过扩展速度、强度、分维数和空间自相关指数对1990~2005年浙江省建设用地扩展的时间特征、形态特征、结构特征和空间相关性进行了分析，揭示了建设用地扩展的规律，探讨了建设用地扩展的主要驱动力。结果表明，20世纪90年代以来，浙江省建设用地发生了剧烈变化，各类建设用地扩展迅速且具有一定的阶段性分布特点和区域分异性，中、高速扩展类型占建设用地扩展类型的主流。受工业化和区域城镇化加速的影响，1990~2005年，浙江省各类建设用地分维数均在1.6以上, 呈不断增高的变化趋势, 其形态越来越不稳定。扩展速度和强度表现出较强的空间正相关特征和集聚分布趋势，其高值聚集中心围绕区域中心城市和经济发达城市分布，经济较不发达地区也呈现较强的后发优势。〖     

南京市2000~2014年城市建设用地变化及驱动因子研究

基于土地利用模型测度2000~2014年南京市城市建设用地的动态变化，再运用典型相关分析、主成分分析及逐步回归分析组合的偏最小二乘回归法对南京市城市建设用地的驱动因子进行分析。结果表明：（1）2000~2014年南京市城市建设用地面积总体上呈上升趋势，年均增长率为11.73%；（2）南京市用地结构信息熵呈波动下降趋势，城市建设用地系统结构性增强，但是用地扩展的综合效益趋降；（3）人口增长、道路扩展、投资水平提高及文化产业发展等能够较好的解释南京市城市建设用地的增长，这4类因子对城市建设用地变化具有正向作用；（4）逐步线性回归结果表明，园林绿地面积的增加相对其他因子对南京市建设用地规模增长的作用最大，其次是道路长度和公路里程。     

基于SBM-DEA和Malmquist模型的武汉城市圈城市建设用地生态效率时空演变及其影响因素分析

城市建设用地生态效率是城市建设用地在生态建设方面产出与投入的比值,是衡量城市发展品质的重要内容。采用武汉城市圈2006~2015年的面板数据,通过SBM-DEA模型和Malmquist指数对武汉城市圈建设用地生态效率进行测算研究,并通过Tobit模型定量分析了各要素对武汉城市圈建设用地生态效率影响程度。研究结果表明:(1)2006~2015年武汉城市圈建设用地的生态综合效率值总体上呈现螺旋上升的状态,分解效率中纯技术效率是影响综合效率的关键因素;(2)城市圈建设用地生态演变过程可以划分为早期低效阶段、快速提升阶段、不稳定转型阶段;(3)武汉城市圈建设用地生态效率的增长阻力主要是由于技术进步的制约;(4)生态压力、工业发展水平和生态技术水平对城市圈建设用地生态效率产生显著负向影响,而生态投入和产业结构对城市建设用地生态效率产生显著正向影响。     

重庆主城区建设用地扩展的时空特征及驱动因子分析

以多时相的遥感影像为基础，选用归一化裸露指数（NDBI）、重归一植被指数（RDVI）和改进的归一化水体指数（修改后的NDWI），通过阈值分割、掩膜处理提取建设用地信息，结合重庆主城区的社会经济数据，利用扩展速度指数、扩展强度指数、扩展弹性指数、紧凑度指数、建设用地扩展系数及扩展方向分析研究了不同阶段建设用地扩展的时空动态特征，并运用灰色关联分析，对建设用地扩展的驱动因子进行探讨。结果表明：1988～2011年重庆主城区建设用地扩展了39332 km2，扩展速度和扩展强度呈现增大的趋势；扩展弹性系数、建设用地扩展系数波动变化，反映了重庆主城区建设用地逐渐由粗放型向集约型转变；建设用地扩展的空间分析表明重庆主城区的城市形态由非紧凑型向紧凑型发展，同时扩展方向具有明显的分异性，主要向正北和西北方向扩展；人口增长，尤其是城市人口的增长是重庆主城区建设用地扩展最主要的驱动因子；经济发展、产业结构变化与建设用地的扩展也有明显的相关性     

基于RS和GIS的上海城建用地扩展研究

利用多时相遥感影像,借助GIS强大的空间分析功能对上海市城镇建设用地的时空扩展过程、特征、规律作了探讨,结合社会经济统计数据对上海市城镇建设用地扩展驱动力进行了分析和综合评估。研究结果表明：1985~1995年城镇建设用地扩展主要集中于城郊边缘地带,而1995~2000年地区扩展差异则更为明显;上海城市扩展主要侵占的用地类型为耕地,其中以水田为主,同时也占用了较多的农村居民点;上海城镇建设用地在不同方向上扩展程度和规模有较大不同;随着距离城区几何中心点距离的增加,各阶段城镇建设用地扩展强度指数都呈现一个大致相同的变化过程,扩展强度指数最高的区域大多位于上海主城区的外围即城乡交替地带;经济发展是上海城镇建设用地扩展的决定因素,郊区小城镇及小城镇工业的发展是郊区城镇建设用地扩张的一个重要影响因素。     

2000~2014年武汉市城市扩展时空特征分析

基于不同时相的高分辨率遥感影像，采用面向对象的解译方法提取了武汉市2000、2005、2010和2014年的土地覆被信息，从城市扩展强度指数，城市中心坐标迁移和分形维数等方面分析了武汉市2000～2014年城市扩展时空特征。结果表明：2000～2014年间，武汉市城市扩展强度指数为1.41，各主城区城市扩展强度不一，洪山区建设用地的增加对主城区城市扩展的贡献最大；在扩展过程中，武汉市城市分形维数增加，城市空间形态变复杂；其扩展呈现核心-放射扩展模式，并逐渐转向圈层式；自然条件、经济、人口、交通、政策和城市规划是武汉市城市扩展的主要驱动力，但随着交通的发展，自然条件和经济对武汉市城市扩展的驱动作用正逐渐减弱。     

1989~2015年武汉市城市格局时空演变分析

城市格局时空演变以土地利用变化为承载，为城市用地调控、空间发展政策的制定提供依据。以武汉市主城为实证区，采用1989、1999、2008和2015年4期Landsat遥感影像为数据源，综合空间信息技术、用地扩张量化分析方法研究城市土地利用转换关系，测度建设用地扩张强度、弹性与方向，揭示城市格局时空演变过程。结果表明：1989~2015年间，武汉市主城区土地利用变化以建设用地扩张、未利用地和耕地减少为主，经济增长与建设用地扩张关联度高；主城区建设用地在1999年之后扩张速度明显加快，总体扩张强度逐步加强。建设用地扩张呈现时空不平稳状态，扩张主要集中在以汉阳、青山为代表的城郊过渡带区域，以及硚口、武昌等老城区的更新改造区域，1989~2008年间扩张方向以偏西向为主，2008~2015年间扩张方向以东南向为主，反映城市区域发展阶段的差异和空间开发政策变动的影响。     

三峡库区重庆段城市空间扩展及形态时空演变研究

由于时代的局限性以及地理单元的独特性,以往城市空间结构理论的研究热点多集中于经济较为发达的东部地区或特大型城市,对于欠发达西部地区的中小城市关注不够。基于RS与GIS技术,通过1995年、2000年、2005年、2010年、2015年5期TM遥感影像提取城市建成区数据,利用城市空间扩展强度和速度指数、紧凑度、分形维数及形状指数对三峡库区重庆段20 a间城市空间扩展及形态演变定量分析。得出以下结论及建议:(1)随着时间增长,城市空间扩展强度及速度总体呈上升趋势,紧凑度持续降低,城市建成区面积逐年递增,城市扩展极不稳定;(2)城市空间形态受重大事件影响易发生"突变",随着时间的沉淀,空间形态再发生"整合";(3)1997年重庆直辖以来,前10 a的移民安置工程为城市形态的"突变"提供了良好契机。2007年之后,在经济发展作为城市空间扩展的核心动力支撑下,研究区城市扩展主流模式侧重于沿一到两个方向扩展,形成"一心两辅"的发展态势;(4)在未来城市发展规划中,应坚持可持续发展理念、合理规划用地布局,优化产业结构,加强环境保护,避免"边发展、边污染"的被动局面,同时结合自身交通运输条件的优势,在各个方向上形成依附在中心城镇周围的腹地并作为未来扩展的基础,构建副中心城市,将城市形态有序沿城市发展中心蔓延,形成"一核多翼"的发展态势。     

长江中游经济带交通区位条件变化与建设用地扩张时空耦合规律

揭示区域交通区位变化与建设用地扩张的时空差异特征，是探索建设用地扩张驱动力，提升区域建设用地管控成效，推进区域协同可持续发展的重要基础。基于长江中游地区1990~2015年遥感和交通数据，通过空间计量方法揭示区域交通区位和建设用地扩张的时空分异特征，并从时序和空间两个层面探索了二者之间的相关性。研究表明：（1)交通通达度呈快速增长过程，县域平均交通通达度从1990的0.76增长到2015年的1.14，平均年增长幅度为1.52%，其中1990~1995年增长速度最快，而2005~2010年增长较慢，且较高水平通达度区域呈由零星点状分布向沿长江及其支流的线性分布转变的态势。(2）1990~2015年研究区建设用地面积总增加量达7 851.24 km²，扩张强度变化趋势为先减后增，其高值区也表现出类似的由零星点状转变为沿长江及其支流分布的空间变化趋势。（3)区域建设用地扩张不仅与其自身交通区位有关，受其邻域交通区位的影响也较大。各时段(1990~1995年、1995~2000年、2000~2005年、2005~2010年、2010~2015年)扩张强度取对数后与交通通达度的Pearson相关系数分别为0.577、0.567、0.470、0.591、0.501，扩张强度与交通通达度的Moran’s I指数分别为0.235、0.278、0.251、0.298、0.278。(4）不同时段交通通达度与建设用地扩张强度的空间聚集特征存在相似性：省会城市及其近邻地区因其区位优势，呈高-高聚集状态，而丘陵山地区因其经济活跃程度较低，地形条件所限，呈现低-低聚集状态。明确区域交通区位变化和建设用地扩张时空耦合关系，对于新时代背景下区域融合发展战略规划具有重要指导意义。     

城市群城市用地扩张时空特征及驱动机制研究——以长株潭城市群为例

探讨城市用地扩张时空特征及驱动机制,对制定有效的城市群高质量发展规划和国土空间规划至关重要。以城市群为研究对象,运用扩张强度指数、景观扩张指数以及SAR Probit模型对长株潭城市群城市用地时空特征及驱动机制进行研究。结果表明:(1)城市群处于不同的发展阶段,其城市用地扩张表现出不同的特征,研究期内城市群的城市用地扩张强度呈先加强后减弱的趋势,并表现出"中心-边缘"扩张空间格局。(2)城市群城市用地空间扩张类型整体上呈现扩散向集聚转变态势,符合"扩散-集聚"的城市增长理论。1995～2010年以飞地式扩张类型为主,2010～2018年边缘式扩张类型替代飞地式成为主导类型。(3)社会经济、地理、可达性以及溢出效应等因素综合作用,对城市用地扩张产生了正向和负向影响,判定出社会经济和溢出效应因素为影响城市用地扩张的主控因素,并提出了城市群城市用地扩张的"四力"驱动机制框架。以上研究发现有助于更好地理解城市群的城市用地扩张过程,能够为长株潭城市群一体化和高质量建设提供科学依据。     

长江三角洲城市群土地利用及其生态系统服务价值时空演变研究

采用1990、2000、2010和2015年四期长江三角洲城市群土地利用数据，利用土地利用转移概率矩阵等方法，描述了长江三角洲城市群的土地利用方式和转移方向，采用谢高地等修正Costanza价值量评价法定量计算了区域内的生态系统服务价值，并借助地理探测器对其空间分布格局进行了归因解释。研究表明：长江三角洲城市群土地利用类型以耕地为主，呈现逐年减少的趋势，林地变化相对稳定，水域变化先增后减，建设用地持续增长且保留率最高，耕地为其主要转化来源，草地主要转化为耕地和林地，水域主要转出为建设用地。1990、2000、2010和2015年长江三角洲城市群的生态系统服务价值分别为 2 644.26、2 639.53、2 615.49 和 2 569.88 亿元，总体呈逐渐下降趋势，其中农田生态系统价值下降最多，森林生态系统对整个区域的贡献率最大，Ⅲ、Ⅳ等级的城市的生态系统服务价值高于Ⅰ、Ⅱ等级，且城市规模越大，经济价值越占主导地位。空间分布格局形成以太湖和巢湖为中心的高值集聚区、东南地区高于西北地区的特征，其受到坡度、高程、土壤类型、人口等因子的影响。