A Spatiotemporal Analysis of Urban Growth:A Case Study for Jinan Municipality,China

China is experiencing a process of rapid industrialization and urbanization at the cost of agricultural land and environment,particularly in the costal areas. This study takes Jinan as a case presenting a time-series analysis of urban land expansion from 313 to 2003. The results show that the urban expansion of Jinan city mainly took place in the last 100 years, especially after the economic reform in 1978. Social development and economic growth,urban population growth and migration policies were factors driving the urban land expansion. Urban sprawl resulted in a disappearance of wetlands and a great loss of agricultural land, and over-pumping of ground water that led to disappearance of the city‘s feature,namely “the city of springs“.     

A Spatiotemporal Analysis of Urban Growth: A Case Study for Jinan Municipality,China

Abstract

China is experiencing a process of rapid industrialization and urbanization at the cost of agricultural land and environment, particularly in the costal areas. This study takes Jinan as a case presenting a time-series analysis of urban land expansion from 313 to 2003. The results show that the urban expansion of Jinan city mainly took place in the last 100 years, especially after the economic reform in 1978. Social development and economic growth, urban population growth and migration policies were factors driving the urban land expansion. Urban sprawl resulted in a disappearance of wetlands and a great loss of agricultural land, and over-pumping of ground water that led to disappearance of the city's feature, namely “the city of springs”.     

引入城市扩张干扰效应的生态服务价值化方法改进

城市扩张在规模上对自然环境空间造成挤压,在结构上加剧生境破碎化程度,且对其邻域的生态用地有负面影响,测算城市扩张引起的生态服务价值变化应考虑其干扰效应。以南昌市为研究区,首先测算生态服务价值变化,在此基础上,考虑不同建设用地类型的不同干扰效应,测算引入城市扩张干扰效应改进的生态服务价值,深入对比分析南昌市1995～2005年和2005～2015年间改进前后生态服务价值变化的差异。研究结果表明:(1)南昌市各城市扩张斑块的干扰强度总体较高。2005～2015年间的城市扩张干扰效应明显比1995～2005年间的城市扩张干扰效应高,城市扩张的生态成本在增加;(2)城市扩张斑块干扰效应的空间分布差异明显,周围的耕地、林地和水域面积比例较大的城市扩张斑块的干扰效应较高;(3)基于改进方法评估的城市扩张引起的生态服务价值变化大于改进前方法评估的生态服务价值变化,不同的邻域组成,不同来源类型的城市扩张斑块的生态服务价值变化差异明显。研究结果有助于科学合理度量城市扩张引起的生态系统服务价值变化,并为城市扩张生态成本的测算提供科学的支撑。     

南京近30年人口空间格局演变与机制研究

人口分布是人口发展过程在地理空间中的表现形式,研究人口空间布局的时空演变过程,揭示其中的规律,确定影响因子,对引导人口合理布局,实现人口、资源、环境、社会的协调发展具有指导作用。以南京市为研究区域,1982年、1990年、2000年和2010年数据为依据,采用行政区划法、圈层方向法、空间插值法和热点分析法,从四大区域、区县、乡镇街道和网格等不同层次分析了南京近30 a人口空间格局演变过程;总结出人口格局演变的六大特征;最后,从经济发展水平、自然地理条件、产业优化升级与布局调整、新城和开发区建设、交通便捷程度、公共服务水平和设施配套、工作选择、居住空间选择、城市空间发展政策与城市规划等方面阐释了南京人口格局演变的机理,并通过回归模型加以实证     

居民活动空间与生态约束协调的城市开发边界划定方法——以长沙市为例

为了遏制长沙市城市的无序扩张,促进土地节约集约、高效利用,保障生态空间质量,划定长沙市城市开发边界成为重要举措。基于居民活动空间扩展,选取人口密度、居民活动分布、基础设施布局等多源时空数据,通过量化居民活动空间扩展概率,并利用植被覆盖度构建生态约束强度,确定二者协调规则,作为CA模型的约束条件,进行城市建设用地模拟,划定城市开发边界。结果表明：划定的长沙市城市开发边界,结果与长沙市“十三五”规划的城市空间发展框架基本一致,对未来建设用地扩展方向预测合理,而且避免了侵占重要生态资源,达到了兼顾城市空间发展和生态资源保护的多重目的。     

产业发展对城市蔓延影响的差异性分析——以长江经济带104个城市为例

经济由高速增长向高质量转变的背景下,土地城市化快于人口城市化而带来的城市蔓延不利于城市的高质量可持续发展。基于2001~2015年长江经济带面板数据考察了产业发展对城市蔓延的差异性影响,研究发现：（1）总体上,在产业结构方面,随着第二产业就业比重的增加,城市蔓延度提高。而随着第三产业就业比重增加时,城市蔓延减缓,这其中起主要作用的是生活性服务业。（2）从城市规模角度来看,第二产业对城市蔓延的影响,在中小城市起显著的作用,而在大城市不显著。第三产业在大城市起显著的抑制性作用,而在中小城市不显著,这主要与不同城市规模下集聚经济效益的发挥有关。（3）从蔓延类型角度来看,推动城市蔓延向集约型方向发展的主要是第三产业中的生活性服务业,而第二产业以及生产性服务业推动城市蔓延向过度蔓延方向发展。长江经济带应合理布局第二产业,大力发展第三产业,提高产业的集聚效应,同时避免不合理开发和盲目招商引资而造成的城市蔓延。     

土地城镇化与人口城镇化的非协调性和互动关系

土地城镇化与人口城镇化失调是我国目前城镇化进程中的一个突出问题。但对各地区土地城镇化与人口城镇化的非协调性进行全面系统分析的研究相对较少。此外,鲜有研究对土地城镇化与人口城镇化之间的互动关系进行实证检验。本研究利用我国2005—2013年间的省级面板数据考察各省级行政区土地城镇化与人口城镇化的非协调性,并通过构建和估计面板向量自回归模型探究土地城镇化与人口城镇化之间的互动关系。研究发现,土地城镇化与人口城镇化的非协调性存在着显著的时空差异。在样本期的后半段(2009—2013年),多个省级行政区人口城镇化滞后于土地城镇化的程度有所加深。根据全样本期内土地城镇化与人口城镇化非协调性的严重程度,可将各省级行政区划分为5个等级。城镇常住人口变化对建成区面积变化具有显著的正向影响;建成区面积变化对城镇常住人口变化的影响方向虽然为正,但该影响不具有统计显著性。从而表明人口城镇化对土地城镇化起到了推动作用,但土地城镇化却未能有效地带动和促进人口城镇化。此外,第二、三产业增加值变化对城镇常住人口变化具有显著的正向影响。研究从改革新增建设用地指标分配方式、抑制城市空间粗放扩张及推动户籍制度改革和基本公共服务均等化等方面提出了促进土地城镇化和人口城镇化协调发展的政策建议。     

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     

无锡市城市扩张的空间特征及驱动力分析

以无锡市1991、1996、2001和2005年的Landsat TM/ETM+影像为数据源,采用改进后的波段组合阈值提取法对无锡市城市建成区空间信息进行提取,并参照太湖流域土地利用分类图对提取的信息进行修正;通过影像叠加分析,研究 1991~2005年无锡市城市扩张的空间分布规律,认为无锡市城市总体扩张呈现出不断增加的态势,尤其是2000年以后,城市扩展出现快速发展。同时无锡市城市空间扩张呈现出不均匀性,主要包括集中连片发展和轴向扩展两种典型的扩展模式,而城市扩展方向主要集中在常州 无锡 苏州城市中心线沿线和环太湖方向,其中以东南部和东部扩展最为迅速;结合无锡市 1991~2005年社会经济以及人文数据,分析了人口及经济发展对城市扩张的影响,结果表明：人口的增加和城市的经济发展是影响无锡市城市扩展的两个重要因素。     

近30年江苏省建设用地扩张的时空特征、模式与驱动因素研究

采用Landsat TM/ETM遥感解译数据,综合运用定性与定量方法,分析江苏省1985～2015年建设用地扩张的时空演变特征、类型与模式,通过多元回归和地理探测器方法探索江苏省和各地级市建设用地扩张的时空驱动因子及驱动机制。结果表明：(1）江苏省建设用地扩张幅度空间上呈现苏南>苏中>苏北的特征,建设用地扩张速率时间上呈现先上升后下降的趋势,2005～2010年是快速扩张期。（2)江苏省建设用地扩张呈空间自相关和明显的集聚分布。扩张密度分布呈现以江苏沿江地区为高值中心,沿海及苏北地区为低值连片区的空间分异现象。高-高值区主要分布在城市中心区。（3)江苏省已形成沿长江的城市发展轴带和空间集约的都市连绵区,呈现外延型的空间扩张模式。江苏省建设用地扩张的协调性和稳定性,均出现苏南>苏北的地理空间格局,可分为 4种类型：协调稳定型、不协调稳定型、协调波动型、不协调波动型。(4）建设用地扩张主导时间驱动因子是产业结构转型、人口增长、居民生活水平提高和投资增长,第二、三产业比重是扩张的核心时间驱动因素,工业化是驱动建设用地扩张的重要动力。GDP和人口密度是建设用地扩张的主导空间驱动因子。     

Study on Dynamic Mechanism of Urban Expansion： A Case Study of Shandong Province

This paper aims at studying the dynamic mechanism of urban expansion and its role. Based on the economic model of urban spatial structure and applying panel data in Shandong Province, the paper concludes. Economic growth and transition of economic structure have played the most powerful role in urban expansion. An increase in population helps the core to extend. Increasing agricultural productivity can provide a countervailing force. An increase in transportation costs will limit urban expansion. An increase in the marginal productivity of land in housing production will increase urban expansion. Fiscal and taxation policies also have encouraged the extensive shift of cultivated land into build-up area. This paper also suggests that if high rate increasing GDP is needed, the urban core will continue to expand. The government should take measures to improve the rapid growth of the city.     

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。     

中国城镇化加速阶段中期土地城镇化与人口城镇化的协调程度

土地城镇化与人口城镇化是否协调在过去几年倍受关注。选择了我国城镇化加速阶段中期(1996~2006年)这一时间段,通过土地利用变更调查数据,采用离差系数模型对这10 a间我国各省份土地城镇化与人口城镇化增长速度的协调性进行分析。得出的结论表明:(1)我国土地城镇化与人口城镇化增长速度总体失调,土地城镇化超前;(2)人口-土地城镇化协调程度区域差异明显,不同发展阶段的省份表现出来的人口城镇化、土地城镇化增长速度及其协调程度不一样;(3)各省份应根据自身不同的城镇化发展阶段,总结过去的经验和教训,结合当前以人为核心的新型城镇化,推进人口城镇化和土地城镇化协调发展。     

南通市城镇建设用地扩展时空特征分析及模拟

随着工业化与城市化步伐的加快，城镇建设用地高速扩张，建设与粮食生产的矛盾日益突出，如何合理有效使用土地成为城市快速发展过程中迫切需要解决的问题。通过多时相遥感卫星影像，结合相关模型，分析和模拟建设用地扩展的时空特征，可以为城市土地合理配置与投放提供依据。利用 1987、1990、1997、2001、2006年的TM卫星遥感影像解译获得的建设用地数据，分析了南通近 20年来城镇建设用地变化和城区扩展特征，并且模拟了其扩展趋势。结果表明：南通市城镇建设用地扩展呈现明显的阶段性特征；其扩展的热点主要集中在沿江区域，沿海地区城镇建设用地扩展的热度逐步升温；城镇建设用地扩展显示出城镇组团化发展的趋势，尤其使南通大都市区的轮廓日益明晰。     

城市化与北京增温的协整分析

城市增温现象和城市热岛效应对人居环境的影响日益显著，而城市化是否是城市增温现象的一个主要影响因素，为此。利用协整分析等经济计量方法研究城市化对城市增温现象的影响。协整分析是近年来计量经济学发展的最新成果，能够揭示变量之间存在着的长期均衡变动关系。分析发现，城市化因子与城市气候因子之间存在着协整关系。长期看北京市的年平均最低温度与人口密度基本上处于同步增长状态；短期内城市气温的变动受人口和城市化因素的影响较大。为此可知，北京市70年代以来，城市气温的升高基本上与城市化的发展相一致。二者具有长期协同变动的均衡关系。这些发现对我们制定减缓城市热岛效应的城市规划以及合理人口规模的城市发展战略都有很大的帮助。     

南方丘陵地区河谷城市用地时空演变与驱动分析——以上饶市城区为例

以揭示中国南方丘陵地区河谷城市的空间演变过程和特征为目的,以上饶市城区为例,在遥感与GIS技术的支持下,对1988~2013年间上饶市城区城市用地的时空演变过程、特征及驱动影响因素进行了研究。结果表明,1988~2013年的25 a间,上饶市城区城市用地呈现出快速增长的态势,城市形态的演变具有明显的时空特征:时间序列上,不论扩展幅度还是扩展速度,2001~2013年间的值均高于1988~2001年间的值,前后两个时段的扩展特征呈现出明显的差异性;空间格局上,上饶市城区以老城区的中心广场为中心向四周扩展,先后经历了放射性扩展、组团式分散扩展两个阶段,同时呈现出明显的方向分异性,西南和西为其主要扩展方向,而其东南方向的扩展速度最为缓慢。自然环境中的地貌对上饶市城区城市用地的扩展起到很大的限制作用,经济社会的发展、政策规划等因素成为城市用地扩张与时空演化的外在驱动因素。     

The impact of urban spatial structure on air pollution: empirical evidence from China

Environment, Development and Sustainability - For a long time, air pollution caused by unreasonable urban spatial structure and excessive urban sprawl has been a prominent environmental problem in...     

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。     

Urban sprawl,public transport,and increasing CO<Subscript>2</Subscript> emissions: the case of Metro Manila,Philippines

Current international discussions on the increasingly critical levels of carbon emissions from the transportation sector commonly attribute the causality chain to urban sprawl growth–private car use–carbon emission. An often assumed development context of this causality chain is that common of developed country urbanization. However, in the particular context of developing country urbanization, urban sprawl and associated workplace–home distanciation may lead to more intensive use by the urban workforce of public mass transportation system, instead of higher dependence on private vehicle travel. Thus, the source of the rise in carbon emission may actually be the public transportation system. Utilizing mixed methods, combining quantitative (origin–destination matrices) and qualitative data gathering and analysis, the authors present a case study in Metro Manila which has been experiencing sprawl and increasing costs and unaffordability of land and housing in the workforce’s vicinity of employment. This, in turn, causes greater distances of daily travel between home and workplace using public transportation system. When the latter is characterized by fuel-inefficient small vehicles with second-hand engines, higher carbon emission results. We argue that the convergence of multiple interacting factors such as urban sprawl, lack of affordability of housing near the centres of employment, high dependence of commuters on public transports, longer distance travel by commuters, and low fuel efficiency of the public utility vehicles primarily causes the increase in CO₂ emission from the transport sector. Implications of this case to policy scoping of immediate and long-term state responses for carbon emission mitigation in transportation sector are discussed.