上海城市用地扩展强度、模式及其空间分异特征

基于多时段TM遥感影像资料,通过有关城市扩展度量指标和网格样方法等空间分析手段的综合应用,论文对上海地区城市扩展规模、强度和空间分异特征进行了研究,结果表明:①上海市区各时期城市用地扩展相对集中于宝山-闵行、嘉定-浦东等方向,并分别构成城市扩展的南北轴向和东西轴向,不同时期各轴向城市用地扩展性质和强度有明显差异,从而使各时期城市扩展表现为以城镇用地为主(1987～1990)到城镇用地与工业开发区并存(1990～1995)以及以工业开发区扩展为主(1995～2000)的形式;②整个上海地区城市化扩展模式在不同时期也发生了很大变化,由较简单的以中心市区及周边区域为主的“单核扩展”为主的模式,逐渐转变为较复杂的包括中心城区、卫星城、郊区城镇以及交通干道等周边区域的“多核扩展”和“点-轴扩展”模式,整个区域城市网络体系发育得更为完善,城市土地利用的功能也由简单趋于复杂和多元化;③从城市土地利用扩展的两种类型看,城镇用地与新开发区的扩展规模和速度及对城市土地利用扩展的贡献率等数量特征各时期存在着极为显著的差异。     

建国以来南京城市扩展研究

论文以南京市为研究区,以1949、1976年航空影像,1988-2003年陆地卫星(MSS、TM、ETM+等传感器)遥感影像为数据源,利用遥感信息提取技术,获取南京市城市扩展信息。结合南京市经济社会数据,从扩展强度、人口-城市扩展指数、分形维数、扩展方向等方面分析了南京市城市扩展的时空变化特征,并从自然、经济、社会等方面探讨南京城市扩展的驱动力。研究结果表明:①1949-2003年南京城市规模扩展了10.15倍,城市扩展表现为3个阶段:1949-1976年为第一阶段,城市扩展表现为低强度的准圈层式外延;1976-1988年为第二阶段,城市扩展强度有所提高,圈层外延与跳跃式发展并存;第3阶段为1988-2003年,扩展强度达到18.79%,跳跃式发展和连接式发展表现突出;②城市扩展呈现沿轴线扩展的特征,扩展轴沿长江向东北-西南方向延伸,城市重心向北部振荡后向东南方向转移;③南京城市扩展在城区和郊区分别表现为紧密扩展和稀疏扩展,1949年以来,南京城市空间形态日趋复杂,但自进入21世纪后,城市空间形态趋于稳定,表明南京城市扩展存在由无序向有序发展的趋势;④城市扩展是多种因素综合作用的结果,在不同的扩展阶段,不同的因素组合占主导。总体上看,经济发展是城市规模扩展的主导因素,城市空间格局、空间形态的变化更多地受政策因素的影响。交通等基础设施的建设拉大了城市框架,行政区划调整为城市扩展提供了空间,城市总体规划为城市扩展提供了空间导向。     

人工廊道效应与城市建成区景观演变的关系——以广州中心城区为例

以广州环城高速包括的区域作为研究对象,基于1966、1979、1988、1999、2002、2005年中心城区地图数据和GIS技术,研究人工廊道效应与城市建成区景观演变的关系。结果表明：①人工廊道与建成区景观在数量上呈二次曲线关系;②人工廊道与建成区景观的变化具有非同步性和一致性;③人工廊道效应明显影响着建成区景观的梯度分异,且常常呈定向扩展。     

浙西低山丘陵区城镇用地扩展研究——以桐庐县为例

以1978-2002年6个时相Landsat影像为数据源,将谱间特征分析与监督分类相结合,提取了桐庐县城镇用地信息。在此基础上,结合土地利用数据,通过分析桐庐县城镇用地扩展的规模和强度、城镇空间格局及空间形态的变化,揭示了浙西低山丘陵区城镇用地扩展的特征,并从自然、经济、交通、社会等方面研究了城镇用地扩展的驱动力。研究表明:①城镇用地扩展呈现出明显的3个阶段:1980年代低速扩展,1990年代加速扩展,1999年后高速扩展,1999年是城镇由低速扩展进入高速扩展的转折点;②以中心城区为核心,富春江、分水江为发展轴线的“T”字形城镇空间格局日益明显;③城镇用地扩展以“轴线式”和“跳跃式”两种模式为主,城镇空间形态趋于复杂;④经济发展是城镇用地扩展的主要推动力,地形、交通等因素影响着城镇的空间布局和空间形态。     

上海城市土地利用转变类型及其空间关联分析

基于多时段TM遥感影像资料,通过地图代数和空间关联分析、相邻度分析等空间分析手段的综合应用,论文对上海地区近10年来城市土地利用变化类型、形成过程和相关空间机制进行了研究,结果表明:①近10年来上海城市土地利用扩展经历了“单核扩展”模式为主(1987～1990年)到“单核扩展”、“多核扩展”与“点-轴”扩展模式并存(1990～1995年),直至“多核扩展”及“点-轴”等复杂扩展模式为主(1995～2000年)的变化过程,导致上海中心城区和郊县城镇规模急剧扩张,交通干道沿线区域城市化过程明显增强,并形成整个上海地区城市化网络结构;②面积贡献率较大、转变频率较低的城市土地利用变化类型,与其他类型之间具有较高的关联度和空间亲和性,构成中心城区或卫星城、郊区城镇的扩展核心;③面积贡献率较低的类型,其转变频率较高,分布零散,构成扩展核的外围部分,这些城市周边地区存在一定程度紊乱、不合理的土地利用、开发活动;④城市化过程的内在空间机制与土地利用类型的面积和转变频率有密切关系。在更精细的尺度上依据转变频率划分的类别在一定程度上能更好体现城市土地利用变化类型的空间分异,及其作为宏观驱动机制的社会经济因子所具有的空间差异性。     

不同发展阶段煤炭资源型城市空间结构演化的对比研究——以淮南、淮北为例

通过追踪淮南、淮北城市空间扩展,对比分析了中兴期和枯竭衰退期煤炭资源型城市空间结构扩展过程、特征、影响因素,结果表明:煤炭资源城市空间形态较为分散,都会经历"相对紧凑→分散布局→再度集聚"的演化过程、具有沿交通线轴向延伸的共性;都会经历飞地拓展、轴向延伸、内向填充、区位再造4个阶段,但无依托型煤炭资源城市初期还会经历缘矿建镇阶段;城市空间扩展总量、扩展速度、扩展强度方面又具有阶段性差异。城市规模的扩张主要依靠工业用地、居住用地、商业及公共设施用地的增长来推动,空间重构现象自20世纪80年代开始在逐步加强,并以居住用地取代工业用地、商业及公共服务用地取代居住用地两种形式为主。从影响因素角度看,资源禀赋与矿区开发建设、地形及地质条件、交通运输、技术进步、城市职能以及城市规划对煤炭资源型城市空间结构产生共性影响。     

石河子市热岛效应亮温反演特征及趋势预测

为探求石河子市热岛效应变化特征及其影响因子,文章以1989-2014年Landsat TM/ETM+遥感影像反演出同期石河子市亮度温度。通过对热岛效应影响因素分析,结果表明:(1)1989-2014年间,石河子市热岛强度逐年增强,热岛效应由散点状到片状的空间变化特征;(2)人口、经济、NDVI、城市城建成区面积等因素是热岛效应的主要因素,其中城市建成区面积、人口、经济与热岛强度成正比,NDVI与城市热岛效应呈负相关,适当增加城市绿地对于缓解城市热岛效应具有积极作用。(3)从石河子市的热岛效应综合发展指数来看,石河子市正处在高速发展中,热岛效应强度会不断提高,但速率会减缓。     

基于主成分分析的上海春季近地面臭氧污染区域性特征研究

为研究上海春季近地面臭氧污染的区域性特征,对长三角地区55个城市国控站点及上海市54个城市监测站点2016年5月的臭氧监测网络数据进行主成分分析(Principal Component Analysis,PCA),并将分析结果与气象条件进行综合分析,结果表明,主成分分析在不同的空间尺度下可以解析出行为模式不同的臭氧生成及传输来源主成分,且在较大的空间尺度下可以解析出区域背景臭氧浓度.长三角地区春季区域臭氧特征复杂,存在9个主成分,第一主成分所能解释的背景臭氧浓度在68.8～154.7μg·m~(-3)之间,而上海市主成分解析结果较为集中,仅能解析出两个主成分,且第一主成分即可解释90.5%的臭氧.对比同时段长三角及上海市主成分分析解析结果,上海市春季臭氧污染主要受到来自海洋的东南风影响,高浓度臭氧污染的本地生成贡献显著.     

改革开放30年来中国主要城市扩展时空动态变化研究

改革开放30年来,城市化速度明显加快,城市扩展是城市化空间上表现最明显的特征之一。论文选取我国大陆地区直辖市、省和自治区政府所在地及其他50万人口以上共135个城市作为研究对象,利用2007年北京一号小卫星多光谱数据,结合20世纪70年代、80年代和21世纪初的美国陆地卫星数据,采用面向对象分割和人机交互的信息提取方法对城市的主建成区进行动态监测,采用扩展面积、扩展强度、分维数、聚集度等指标分析城市扩展的规模、程度及形态等空间格局的变化,同时根据我国区域发展特点选取7个典型区进行扩展动态分析比较,并且结合社会经济统计数据等,概括分析了中国城市扩展的主要驱动因子。     

上海城市热岛效应的特征分析

根据上海市城区和郊区的６个Ｄａｖｉｓ自动气象观测仪，１９９８、１９９９年两年观测记录，分析了近年来上海市城市热岛的变化特征。结果表明：上海市全年出现城市热岛的概率为８５．１３％，大多数的热岛强度约为２～３℃，有时可以达到３～５℃，最大热岛强度可达７．３７℃；上海市城市热岛可分为Ａ、Ｂ两大类，Ａ类日变化较平稳，强度较弱，主要发生在春夏季节；而Ｂ类有明显的日变化，强度较大，基本上发生在秋冬季节，上海市     

基于生态服务价值的上海土地利用变化影响评价

基于Costanza的生态系统服务单价和我国国情,评估了上海中心城区1947~2006年土地利用变化对区域生态系统服务功能的影响.研究表明,60年间生态系统服务功能总体下降了87.96%,可分为缓慢减少、剧烈减少、趋缓减少和缓慢上升4个阶段,各阶段生态系统服务价值年均变化分别为-278.90×104,-2451.60×104,-88.89×104,36.66×104元/a.17类生态系统服务功能中,土壤侵蚀控制、栖息地、文化功能和扰动调节功能呈正增长,其中20年来绿地面积和绿化覆盖率持续增加是侵蚀控制功能和栖息地功能显著增加的主要原因.60年来水域面积大量减少使得水分调节和水供应功能的降幅巨大,两者对中心城区生态系统服务功能减少的贡献率为63.74%和24.33%.水域、耕地、绿地、城市住宅和公共建筑用地的生态系统服务功能变化,对中心城区生态系统服务功能减少的贡献率为99.57%,5.09%,-4.09%,-0.34%, -0.22%.除水域和耕地的生态系统服务功能显著下降外,其余均有上升,其中绿地的生态系统服务价值增幅最大,年增长率为19.45%.     

城市土地扩展规律和约束机制——以西安市为例

以产业结构升级和人口扩散为核心的经济发展是城市用地扩展的内在动力,外部推力是交通联系,中间力量是管理规划。从全国范围考察,西安市城市土地扩展速度不及全国平均水平,其耕地减少的根本原因在于经济发展所导致的郊区化、产业结构演进引起的功能替代和人口空间结构分异产生的用地调整。在城市土地扩展基本理论模式基础上,提出西安市以圈层式和飞地式扩展并重的基本理念,即今后相当时期,城市扩展在挖潜的前提下,应以圈层扩展和飞地式扩张并重,近期以前者为主,远期考虑以后者为主。指出西安市土地扩展的要素特征(包括要素建设、要素转移、功能形成、结构变化)和阶段划分。     

绿化带下的生态复合塘污水处理工艺设计

工程旨在探讨生态复合塘作为污水处理工艺,以实现城乡污水处理的多元化与可持续性目标。文章以蓟县毛家峪长寿度假村为例,结合混凝沉淀池、污泥浓缩池、快速渗滤湿地、潜流湿地和表面流湿地等技术,从工艺设计及其关键设计参数出发,在防治系统堵塞、冰冻、油渍及渗漏的基础上,创造性地将人工湿地同绿化带相结合,解决了生态塘占地面积大的问题。工程的预期结果:该技术工艺设计可使出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB8978-2002)一类A级水平、农田灌溉和城乡杂用水的用水标准,各类污染物去除率分别为SS(mg/L)87.5%～96.7%,BOD5(mg/L)93.3%,COD(mg/L)61.5%～84.8%,TP(mg/L)50%～91.7%,NH3-N(mg/L)最高达87.5%。该设计实现了污水处理与绿化、节地的有机统一,可根据实际情况在机关、企事业单位和住宅小区推广应用。     

新式A/O/A/O型SBR用于同步除磷脱氮的工艺研究

以沈阳建筑大学生活区的生活污水为研究对象,采用A/O/A/O型SBR系统富集反硝化聚磷菌实现同步除磷脱氮,研究温度、pH、不同碳源对同步除磷脱氮效果的影响。试验结果表明:A/O/A/O型SBR系统在厌氧2 h、好氧1.5 h、缺氧1.5 h、好氧0.5 h的方式下运行,成功富集了反硝化聚磷菌。温度为25℃,pH=7.5,以乙酸钠为碳源时,A/O/A/O型SBR系统对COD、TN、TP的去除率分别达到90%、88%和92%,出水效果达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准。好氧时间由3 h缩短为2 h,可以节省约33%的能耗。     

乌鲁木齐都市圈空间变化及其发展模式研究

以乌鲁木齐都市圈为例，基于1989-2002年的LandsatTM/ETM＋卫星影像和多期城市用地信息，运用GIS空间分析功能研究了都市圈宏观与微观层次的空间变化，得出以下结论：①1989-2002年间研究区内面积增加的用地主要有农业用地、城镇用地、农村居民点与道路，增加的部分主要来源于裸地、天然植被和原有农业用地。农业用地、城镇、农村居民点和道路向北部冲积平原扩张的趋势明显，建设用地的迅速扩张在一定程度上加剧了干旱区景观的破碎化。②1998-2006年间，都市圈内各城市用地面积总体上增幅不大，但是每个城市在某些局部方位用地增幅显著，并且有向核心城市趋近的现象。核心城市乌鲁木齐主要功能用地具有一定的圈层分布特征，周边中小城市还未形成圈层结构，但是昌吉和米泉在城市外围已有较为成型的工业集中区。③都市圈在空间发展中存在核心城市拓展受限、脆弱的生态格局受到胁迫和用地不合理布局的问题，针对这些问题提出区域发展“一体化”、城镇格局“大聚小散”和职能空间“重组化”的构想。     

城镇化对中国区域能源消费及居民生活能源消费的影响

通过引入城镇化和居民消费变量,拓展了能源消费分解的对数平均迪氏指数分解方法(LMDI),并将区域能源消费和居民生活能源消费分解为能源结构、能源强度、人口规模、城镇化、居民消费和消费抑制6大效应,分析其对区域整体能源消费和居民能源消费的影响.结果表明:2003~2012年,城镇化对3大区域的能源消费和居民生活能源消费的贡献明显高于人口规模;人口的东部聚集现象使得东部地区人口规模效应最大;居民消费对区域能源消费和居民生活能源消费的驱动力远高于其它5大效应;源于居民消费相对于政府消费、资产投资和净出口等经济成分在节能方面的比较优势,居民消费率降低反而推动了区域能源消费的增长;能源利用技术进步放缓了区域能源消费的增长.     

1995～2000年河西走廊土地利用变化研究

目前,人类面临的许多环境问题都与土地利用/覆被变化有关。利用1995和2000年两个时期的Landsat5的4、3、2(RGB)波段合成影像的解译结果,采用中国科学院资源环境数据库中的全国1∶100000土地资源利用分类系统,基于GIS软件平台ArcInfo7.1中文版对河西走廊近5年来的土地利用变化进行了研究。结果表明,近5年来,河西走廊发生了大规模的土地利用变化:①土地利用类型斑块数量和总边缘长度基本呈增加之势,表明研究区内景观的破碎程度增加;②土地利用结构变化表现出耕地、林地和建设用地有明显增加,水域、草地和未利用地都呈减少趋势,反映出区域城镇化进程的加快和生态环境恶化的趋势;③土地利用变化的区域差异明显,表现为地处河西走廊西段的酒(泉)嘉(峪关)地区以耕地、林地、水域和建设用地增加,未利用地和草地减少为主要变化特点,走廊中段的张掖市以耕地、林地和建设用地增加,草地、水域和未利用地减少为主要变化特点,走廊东段的武(威)金(昌)地区以耕地和建设用地增加,草地和水域减少为主要变化特点。     

农村居民点多维形态空间格局与耦合类型

农村居民点空间形态的系统认识与分类研究是乡村整治和科学实施乡村振兴的重要基础。以北京市平谷区为研究区域,从规模、结构和功能三个维度构建农村居民点形态识别指标,使用多因素综合评价法得到275个行政村的规模强度、结构合理度和功能协调度,借助ArcGIS和GeoDa依次对三者进行空间关联分析,进而基于三维特征划分出8种农村居民点耦合类型。结果表明：（1）平谷区农村居民点规模强度、结构合理度和功能协调度在空间上均存在空间集聚的正相关性,空间分布分别呈现“递进式”“圈层式”和“镶嵌式”格局。（2）平谷区农村居民点多维形态的地域差异性显著,全区62.8%的村庄表现为低强度,51.3%的村庄表现为结构不合理,61.4%的村庄表现为功能不协调。（3）平谷区以T1-S1-F2型（高强度—合理—不协调型）和T1-S2-F2型（高强度—不合理—不协调型）的农村居民点为主,两者共占农村居民点总量的60.1%,前者主要分布在距离城区较近的乡镇,后者主要分布在距离城区较远的北部、西南部和东部的山地丘陵区。（4）规模强度高、结构不合理、功能不协调的农村居民点类型是平谷区乡村协同发展的主要障碍,政策制度、技术工程、产业扶持等差别化治理模式是推进农村居民点可持续性利用和乡村振兴的关键。