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。     

2001~2017年中国建设用地时空分异特征

在快速城市化进程中，我国建设用地急剧扩张，分析建设用地在时间和空间上的变化规律及其原因，对促进我国土地资源的可持续利用具有重要指导意义。基于2001、2006、2011、2017年四期MODIS Land Cover（MCD12Q1）产品数据，结合经济数据和地貌类型数据，研究中国不同经济区和不同地貌类型区的建设用地扩张的时空变化特征，结果表明：（1）全国建设用地在2001~2006、2006~2011、2011~2017年3时期扩张强度逐渐变弱，扩张速度逐渐变慢。（2）2001~2017年建设用地扩张主要发生在东部地区，该地区扩张强度最强、扩张速度最快。3时期内东部地区建设用地扩张强度逐渐变弱，扩张速度逐渐变慢；中部地区扩张强度逐渐变强，扩张速度逐渐变快；西部地区扩张强度先变弱后趋于稳定，扩张速度逐渐变慢；东北地区扩张强度先变弱后趋于稳定，扩张速度先变快后变慢。（3）2001~2017年建设用地扩张主要发生在平原地区，扩张强度最强，丘陵地区扩张速度最快；平原地区建设用地扩张强度逐渐变弱，扩张速度逐渐变慢；丘陵地区扩张强度先变弱后变强，扩张速度先变慢后变快；山地地区扩张强度逐渐变强，扩张速度先变快后变慢；高原地区扩张强度逐渐变强，扩张速度逐渐变快。从研究结果可知，不同经济区建设用地扩张强度和速度具有差异性，主要受不同时期国家相应的区域政策影响；不同地貌类型对建设用地扩张的时空特征也会产生影响。     

基于Dyna-CLUE模型的太湖流域建设用地空间扩张模拟

从区域尺度模拟建设用地空间扩张是理解和解释区域土地利用变化过程与趋势的有效途径之一。基于Dyna-CLUE模型，通过1985年以来5个时段太湖流域遥感影像数据及自然与社会经济数据提取先验转换规则，模拟未来太湖流域在耕地保护、生态保护与综合保护3种不同情景模式下建设用地空间增长过程。结果显示：3种模拟情景下Kappa 系数均大于0.75，具有较高的一致性，表明Dyna-CLUE模型在太湖流域建设用地空间扩张模拟中有较强的适用性；3种情景下，综合保护情景下建设用地扩张模拟精度最高；2020与2030年流域建设用地扩张均以大城市周边为主导，其中2010～2020年扩张总量位居前列的城市依次为上海、嘉兴、无锡和湖州等，而2020～2030年依次为嘉兴、苏州、上海和无锡等。2020年、2030年建设用地空间扩张模拟结果基本符合太湖流域建设用地空间扩张的趋势。研究方法及模拟结果相对可靠，以期为未来太湖流域城市化进程中的土地利用规划实施，特别是土地利用宏观需求的空间配置提供一定的借鉴与参考     

太湖流域近25年土地利用变化对生态耗水时空格局的影响

为了评估流域土地利用变化对生态系统水量调节能力的影响,从生态水文的新角度来管理流域水资源,本文借助遥感、野外监测等方法获取地表基本参数,基于GIS技术与方法,以网格为基本单元,计算流域生态耗水量,评估太湖流域近25年土地利用变化对生态耗水的影响,结果表明:(1)近25年的年总耗水量高值区域主要分布在流域的浙西区、环太湖的北缘以及湖西区林木分布区,耗水量及其截留量、蒸散量等分量的空间分布特征基本和土地利用类型的植被覆盖度一致,耗水量较大值区域对应着植被覆盖度较高区域;(2)太湖流域1985~2000年以及2000~2010年耗水量显著减少的区域明显多于流域耗水量增多的区域,减少区域主要分布在浦东浦西区、苏锡常区和杭嘉湖区三大区域的建设用地的周围,多受建设用地扩张侵占了耕地的影响;(3)1985、2000、2010年年耗水量分别为1068.8、1041.5、960.2 mm,1985~2000年间的减小幅度(2.53%)明显小于2000~2010年间的幅度(7.78%),与太湖流域的近25年耕地面积1985~2000年减少程度(3.99%)和2000~2010年减少程度(11.09%)保持一致。     

江汉平原建设用地扩张的时空特征与驱动力分析

建设用地的迅速扩张已经成为当前中国土地利用变化的主要特征。以中国科学院土地利用数据库（基于1995、2000和2005TM影像）为基础，利用GIS空间叠加分析和缓冲区分析技术，提取建设用地变化及其空间分布信息，运用建设用地扩张速度和强度指数对江汉平原1995～2005年10 a来建设用地扩张的时空特征进行了研究。在此基础上，结合各县市的社会经济等信息，运用灰色关联分析，对建设用地扩张的驱动力进行探讨。结果显示：总体上江汉平原建设用地扩张速度呈现增大趋势，但各县市之间扩张差异显著；各县市建设用地扩张分布上呈现组团状特点；沿交通线扩张的特征较为突出，尤其是后一阶段增幅高于前一阶段，沿江扩张增幅明显；总人口的增长是江汉平原建设用地扩张最主要的驱动力；交通条件改善、经济发展与区域建设用地扩张也有明显的相关关系     

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。     

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。     

城市核心建成区对邻近新增建设用地影响研究——以长江三角洲为例

为探究城市核心建成区对邻近建设用地增长的影响机制，选取1990~2015年间长江三角洲77个县级以上市核心建成区10km缓冲区内新增建设用地图斑为研究对象，借助扩展强度、景观格局指数和空间分析等方法分析了图斑的成长特征及扩展模式。结果表明：(1）1990~2015年，各等级城市新增建设用地平均面积处于周期波动上升趋势，与各阶段国家（区域）政策变化密切相关；城市等级越高，核心建成区周边扩展规模越大;(2）随着与城市核心建成区距离的增加，各等级城市新增建设用地扩展强度总体呈下降趋势，景观分离度总体呈上升趋势，扩展强度与距核心建成区距离存在衰减的对数曲线关系;(3）研究时段内，城市扩展模式存在两个明显的阶段性特点：第一阶段是1990~2000年，建设用地的增长主要以内部向心填充式集聚为主的城市化阶段，第二阶段是2000~2015年，建设用地的增长主要以离心边缘式圈层扩散为主的郊区化阶段，此阶段大、小城市的飞地式扩展比例明显提升，中等城市边缘式蔓延保持较高的增长比例。针对城市的不同等级及其发展阶段，政策的引导和政府规划对于土地的合理布局有着重要影响。     

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     

山东省建设用地扩展时空动态及驱动力分析

随着我国旺盛用地需求与有限土地供给矛盾的日益尖锐,建设用地的空间扩展及其驱动力研究成为了学术界的研究热点.本文利用ARCGIS9.2提供的空间分析方法,基于扩展速度、扩展强度、分维数相关分析模型,对1990 - 2005年间山东省建设用地扩展的时间特征、形态特征、结构特征进行了分析,并揭示了建设用地的扩展规律,探讨了建设用地扩展的主要驱动力.结果表明,研究期内山东省建设用地扩展迅速,但仍低于同期我国东部地区平均水平,其中,城镇建设用地扩展最快,农村建设用地与其他建设用地扩展速度基本相当；建设用地扩展强度区域差异明显,但与经济发展水平亦没有明确的对应关系,农村建设用地扩展程度区域差异最大,城镇建设用地最小；各地市间,滨州市扩展强度最高,东营市最低；全省建设用地稳定性指数较低,并总体形态趋于复杂化,稳定性指数呈下降趋势,其中,农村建设用地稳定性指数最高,城镇建设用地最低；期内山东省建设用地扩展的驱动因素主要为非农业人口增加、农业人口增加、第二产业增加值等.     

太湖流域湖荡湿地沉积物砷汞的空间分布及污染评价

以太湖流域湖荡湿地表层沉积物作为研究对象,用双道氢化物原子荧光光谱法分析了太湖流域湖荡湿地沉积物中重金属砷（As）和汞（Hg）的空间分布特征,用地累积指数法（Geoaccumulation Index,Igeo）对太湖流域湖荡湿地As和Hg的污染状况进行了分析和评价。结果表明：湖州和无锡地区湖荡湿地沉积物As的含量相对较高,且高于太湖流域As的环境背景值,各研究区域湖荡湿地沉积物均未受到As的污染;常州地区湖荡湿地沉积物中Hg的含量相对较低,0＜Igeo＜1,湿地沉积物受到了重金属Hg轻度污染;其它4个区域Hg含量均较高,且高于太湖流域Hg环境背景值,1＜Igeo＜2,均达到偏中度污染水平。由此可见,5个研究区域湖荡沉积物均受到不同程度的重金属Hg的污染,而湖荡沉积物中As的含量仅在局部区域（如无锡,湖州）有增加的趋势,表明人类活动的干扰可能是太湖流域湖荡沉积物中Hg和As含量增加的主要因素     

典型流域土地利用/覆被变化预测及景观生态效应分析——以太湖上游西苕溪流域为例

以太湖上游西苕溪流域为研究区，基于1985和2002年土地利用空间数据，结合土地利用变化的驱动因子，运用马尔科夫模型和CLUE S模型，模拟了研究区2020年土地利用的空间格局；在此基础上，通过对斑块类型和景观水平上格局指数的变化分析， 揭示研究区未来土地利用/覆被变化及其景观生态效应。结果表明： 按照1985～2002年土地利用变化的发展趋势，未来研究区土地利用变化主要表现为建设用地面积大幅度增加，耕地、林地面积减小，研究区未来景观格局指数将发生较大的变化。在景观尺度上，斑块数量、边缘密度、多样性指数、均匀度指数、分维数等指标都呈增加趋势，而斑块平均面积减小，表现出景观结构破碎化、斑块形状复杂化、景观向多样性和均匀化发展的特点；而从斑块类型水平上看，各景观类型之间的景观格局指数变化差异较大，反映了生态系统的复杂性.     

基于GIS的太湖流域主要生态风险源危险度综合评价研究

以太湖流域主要生态风险源为评价对象，充分考虑多类型多等级风险源作用强度的差异性，构建了风险源危险度评价模型，并在此基础上依据风险源发生机率、强度及作用范围等建立了太湖流域洪涝、干旱、极端气象、土壤侵蚀及污染排放等主要生态风险源的危险度评价指标体系。在ArcGIS技术支持下，创建了太湖流域1 606个网格和24个县市的风险源危险度统计数据库，采用AHP权重法确定指标权重，运用叠加分析、空间分析等技术方法最终实现太湖流域单要素及综合生态风险源危险度的定量评价。结果表明流域内生态风险源的分布存在明显的空间分异规律。其中，高生态风险源危险区集中分布在环太湖北部一带，面积约占流域面积的1172%；较高危险区主要呈“西北 北 东北 东”半环状分布格局，所占面积约2452%，危险度较低的区域集中在流域西南部的苕溪流域一带，面积占1566%。此外，不同区域主导生态风险源组成亦不同，约599%的区域是以污染排放为主导生态风险源，主要分布在镇江 宜兴 长兴 安吉一线以东的地区；2545%的区域主导生态风险源为干旱，主要集中在镇江 宜兴 长兴 安吉一线以西；1244%的区域是以洪涝灾害为主导风险源，集中分布在湖州、宜兴等地；而以水土流失、极端气象灾害作为主导风险源地区相对较为分散，所占比例较小     

太湖流域土地利用变化特征与机制分析

太湖流域土地总面积36 895 km²，包括了上海、江苏、浙江两省一市的部分区域，其中，江苏占53%，浙江占33%，上海占14%。太湖流域土地利用按下垫面可以分为耕地、建设用地、水域和其他用地4种类型。采用2005年土地详查数据与上次防洪规划数据进行比较。研究发现：耕地是太湖流域最重要的下垫面，占土地总面积的36.6%，建设用地占土地占面积的23%，与耕地的矛盾十分尖锐，水域面积较大，占土地总面积的14.5%。1996~2005年，土地利用变化的总体趋势是，耕地面积减少，减少幅度最大的地区在太湖流域江苏部分，两省一市建设用地均有30%左右的增长幅度，土地围垦得到有效控制，水域面积略有下降。人口增长和城市化快速发展、经济发展、效益驱动与土地管制差异是造成土地利用变化的主要原因     

基于遥感和GIS的赤水河水质对流域土地利用的响应研究

利用2009年TM影像和11个断面的水质监测数据,同时在缓冲区和子流域尺度上,分析了赤水河流域内土地利用方式与水质指标（溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮）之间的相关关系,并建立水质对土地利用结构的空间响应模型。由相关性分析得：从缓冲区尺度到子流域尺度,建设用地与氨氮的相关性由显著正相关变为高度正相关,相关系数达到0836;与高锰酸盐指数的相关性则由普通正相关变为显著正相关,相关系数为0776。耕地与高锰酸盐指数的相关性由显著正相关增加为高度正相关,相关系数达到0913;与氨氮的相关系数也增加到0782;而耕地与溶解氧则由缓冲区尺度的一般负相关变为子流域尺度的显著负相关,相关系数达0609。在缓冲区尺度上,林地与氨氮、高锰酸盐指数呈负相关,相关程度总体上随着缓冲半径的增大而增大;而当研究尺度为依自然属性划分的子流域时,林地与氨氮呈现出显著负相关,相关系数达到0673;与高锰酸盐指数呈现出高度负相关,相关系数达到0822;且在子流域尺度上林地对溶解氧的“汇”的作用才充分表现出来,相关系数达0718。研究结果表明：赤水河流域土地利用方式对水质有重要影响。赤水河流域内的城镇建设用地和耕地对流域水质有着严重的负面影响,承载在其上的城市生活、工业污水和农业面源污染(种养殖)是河流水质污染的重要污染源。林地对流域的水质污染有重要的缓解作用。总体上,各水质参数与土地利用类型间的相关性在子流域和缓冲区两种尺度下表现出一致的规律,但这种相关性在子流域尺度下表现的更为显著。研究成果可为赤水河流域的水污染防治、土地利用方式优化提供科学依据,并为同类研究提供借鉴     

基于生态安全格局的湖州市城乡建设用地空间管制分区

生态安全格局对于指导城乡建设用地布局具有重要意义。选择地形条件、地质灾害、土壤侵蚀、生物保护、一般水体保护和太湖湖体保护6个要素作为城乡建设用地空间扩展的生态约束条件，基于GIS空间分析方法和“水桶效应”原理，对湖州市综合生态安全进行评价，制作了湖州市综合生态安全格局即安全区、临界安全区、较不安全区和不安全区的空间分布图，比照湖州市现状建设用地分布图与综合生态安全等级分布图，得到湖州市现状城乡建设用地生态安全格局，根据湖州市生态安全格局，确定湖州市城乡建设用地优先建设区、条件建设区、限制建设区和禁止建设区面积及其空间分布，对湖州市城乡建设用地边界即挖潜边界、扩展边界、整理边界和禁建边界等进行了界定，从而为湖州市城乡建设用地的优化配置和差异化管理决策提供依据     

流域过境水对流域水循环的影响——以太湖流域地表水平衡为例

流域水循环是流域生态系统的核心,其中流域过境水是流域水循环的一个重要要素。通过对大量有关太湖流域水文资料的流域水平衡分析,初步探讨太湖流域过境水对流域水循环的影响。结果显示太湖流域是长江流域中受过境水强烈影响的一个子流域。在太湖流域,流域过境水的引入扩大了流域水循环总的通量,影响了流域水循环的路径,改变了流域水循环水的配置格局。同时水循环作为流域内物质运输的介质,流域过境水的引入对太湖流域内物质的运输有不可忽视的影响,其中最重要的就是影响了污染物的运输,增加了污染物在太湖当中的沉积与滞留     

鄱阳湖流域基本特征、面临挑战和关键科学问题

鄱阳湖流域总面积占长江流域面积的9%，占江西省国土面积的939%，鄱阳湖流域的生态健康维系着流域内，特别是长江中下游的生态安全，是区域经济、社会、生态可持续发展的重要保障。在全面认识鄱阳湖流域基本特征和面临挑战的基础上，探讨了鄱阳湖流域面临的五大科学问题：“山 江 湖”的相互关系与流域的生态健康；全球变化背景下流域生态系统的响应；流域生物多样性地理格局与社会经济合理分区；长江流域环境演变对鄱阳湖流域的影响；流域科学管理的理论与实践。为鄱阳湖生态经济区的建设和全流域的综合管理提供科学的建议和对策