南昌市环境空气污染时空变化特征及影响因素研究

选取2014~2017年南昌市不同时间尺度AQI及主要空气污染物数据,利用GIS技术、神经网络分析、后向轨迹模型及地统计分析方法,分析了南昌市环境空气污染时空变化特征及影响因素。结果表明,南昌市近年来空气质量总体变化不大,空气质量等级以良为主,占全年比例为57%~61%。但首要污染物变化较大,即PM2.5比例显著下降,NO2和O3比例显著上升,PM10变化不大。南昌市空气污染季节变化显著,冬春季空气质量较差,以PM10、PM2.5污染为主,夏季空气质量最好,以O3污染为主。空气污染周变化以周末及周一污染较重、周四污染最轻,说明南昌市空气污染除了与群众出行习惯有关,还存在其他影响因素。南昌市空气质量日变化呈双峰型（9:00~11:00和20:00~22:00）,主要受上、下班高峰期带来的交通尾气影响。南昌市空气污染空间变化呈典型的“郊区-市区”分布,其中AQI、PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO值均以市区较高、郊区较低,而O3的空间分布规律正好相反,这主要与城区NOx排放较多,O3易与其迅速反应而消耗有关。后向轨迹聚类分析结果表明,来自本地的短轨迹气团占比高,对PM2.5、PM10、NO2、O3的影响大。气象因素上,PM2.5、PM10、NO2受相对湿度影响较大,O3受温度影响较大。     

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     

基于地学信息图谱的合肥市城市扩展时空特征及驱动力分析

利用多时相遥感影像,借助ArcGIS平台,采用空间形态分析、等扇分析、等距分析及分形分析等方法,以城市扩展强度、紧凑度、分形维数、重心坐标、扩展弹性系数等为指标,基于地学信息图谱分析了1987~2011年合肥市城市扩展时空特征及其驱动力。结果表明：合肥市在经历了轴向放射状扩展、双核组团扩展及轴间填充后,城市形态由不规则团块状向星楔形、连体双星形转变;24 a间,城市用地面积增长了22415 km2,城市规模扩大了455倍;2000年以前基本保持中、低速扩展,进入21世纪后,开始高速扩展;城市空间主要沿交通线向西南、东南、东、东北等方向非均衡延展,城市扩展最强烈的区域约在距城区中心8 km处,城市重心不断向南偏西方向转移;扩展过程中,城市紧凑度呈“W”型波动,分形维数呈“M”型波动,扩展弹性系数呈“∧”型波动,城市形态最终向着稳定、合理化方向发展;自然环境、经济发展、人口增长、交通建设、政府行为等是合肥市城市扩展的主要驱动力量     

江苏省13城市土地利用集约度时空变异及驱动因素

城市土地的高效集约化利用是城市可持续发展的客观要求。从城市土地集约利用的内涵入手,依据城市土地集约利用评价的原则,从土地利用投入水平、土地利用程度、土地利用效率、土地利用生态环境质量等方面构建了一个具有三级层次结构的城市土地集约利用度评价的指标体系,并在此基础上采用多因素综合评价,秩相关系数和聚类分析的方法以江苏省13个地级市为例进行了实证分析,结果表明：（1）1997～2006年,江苏省13城市土地利用集约度都得到了提高,但是提高的幅度和方式不同;（2）不同城市,苏南、苏中和苏北之间城市土地利用集约度呈现出明显的城市和地域差异,其中,省会南京最高,苏北的宿迁最低。最后,对造成这种时空差异的现象从区域经济环境、经济发展水平、城市性质职能与规模等方面进行了驱动力分析。     

江苏省13城市土地利用集约度时空变异及驱动因素

城市土地的高效集约化利用是城市可持续发展的客观要求。从城市土地集约利用的内涵入手，依据城市土地集约利用评价的原则，从土地利用投入水平、土地利用程度、土地利用效率、土地利用生态环境质量等方面构建了一个具有三级层次结构的城市土地集约利用度评价的指标体系，并在此基础上采用多因素综合评价，秩相关系数和聚类分析的方法以江苏省13个地级市为例进行了实证分析，结果表明：（1）1997～2006年，江苏省13城市土地利用集约度都得到了提高，但是提高的幅度和方式不同；（2）不同城市，苏南、苏中和苏北之间城市土地利用集约度呈现出明显的城市和地域差异，其中，省会南京最高，苏北的宿迁最低。最后，对造成这种时空差异的现象从区域经济环境、经济发展水平、城市性质职能与规模等方面进行了驱动力分析。     

长江经济带城市生态效率的时空分异及其驱动因素

厘清城市生态效率的时空分异及其驱动因素是实现长江经济带协同绿色发展的基本前提。本文基于2003—2018年城市数据,采用Min DS模型测度了长江经济带城市生态效率水平,从投入产出视角揭示了城市生态无效率的具体来源,进一步利用Theil指数及地理探测器等方法实证考察了城市生态效率的时空分异特征及其驱动因素。研究发现:①样本考察期内,长江经济带总体及上、中、下游城市生态效率水平呈现波动上升趋势,且下游地区始终高于中、上游地区。期望产出不足和非期望产出冗余是造成城市生态无效率的重要原因。②地区内差异是长江经济带城市生态效率空间差异的主要来源。2011年之前下游地区内部生态效率差异对总体差异的影响最大;2011年之后下游与上游地区内差异贡献交替位于前两位。③长江中、下游地区城市生态效率的绝对差异呈显著缩小态势,但上游地区稍有扩大。除中游地区外,长江经济带城市生态效率具有一定的梯度效应,且下游地区的两极分化现象最为明显。④长江经济带城市生态效率的空间分异受到多种因素的综合影响,从结构因素来看,经济发展差异对长江经济带城市生态效率空间差异的决定力始终最高,能源投入差异和污染排放差异的作用强度相对较小;从社会经济因素来看,人口密度差异对城市生态效率空间分异的决定力显著强于其他因素。     

南昌市街道灰尘重金属时空分布特征及健康风险评估

分析了南昌市夏季和冬季街道104个灰尘样品中的V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb含量,并利用地积累指数（Igeo）计算其污染程度,并参考美国国家环保局(US EPA)推荐的健康风险模型评价灰尘重金属暴露的人体致癌和非致癌风险,通过主成分和相关分析识别南昌市灰尘重金属的可能来源。结果表明：南昌市街道灰尘中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量均显著高于江西省土壤背景值,而V、Co和As含量与江西省土壤背景值含量相近。重金属V、Co和As含量无显著季节差异,但冬夏季节含量的空间异质性较高,而Cu在季节和空间分布上均表现出显著的季节差异,其它重金属的高值区均分布在南昌市中心及老工业园附近;Igeo结果表明Cd、Cu、Zn和Cr的污染程度相对较高,而V、As和Co污染程度较轻;重金属3种暴露途径的风险排序为手-口暴露>皮肤接触暴露>呼吸暴露,其中儿童会遭受更大的非致癌风险。除了灰尘As和Cr对儿童的暴露在局部区域HQ和HI值大于1,其它重金属对不同人群的HQ和HI值均小于1。总体而言,南昌市灰尘重金属的致癌风险CR均在安全阈值范围内,大小排序为Cr > As > Co > Ni > Cd。南昌市灰尘重金属的来源广泛,其中As、Co和V主要来源于岩石风化,其它重金属元素主要来源于交通和工业等人类活动。 关键词： 街道灰尘;重金属;时空分布;健康风险;南昌市     

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。     

重庆市主城区城市扩张对生态系统服务影响的时空评估

城市建设用地扩张存在无序蔓延的现象,这种现象导致了生态系统服务功能的衰退,进而影响社会、经济和生态的协调发展。以重庆市主城区为研究对象,基于DMSP/OLS数据和Landsat数据分析了2005～2015年城市扩张的时空特征,基于MODIS NDVI数据、农作物产量数据、植被覆盖类型数据、气象数据和土壤类型数据等,利用食物供给模型、CASA模型和SCS_CN模型模拟了2005、2015年单位面积粮食供给、NPP和径流深度的空间分布与变化,最后,通过相关性分析阐述了不同发展区域生态系统服务的时空变化和权衡协同关系变化,探讨了城市扩张过程中面临的问题与挑战,并对未来城市发展提出几点建议。主要结论如下:(1)将重庆市主城区按照发展水平的高低划分为发达区、发展区和远城区;时间方面,2005～2015年建设用地共增加了373.9 km~2,发达区由于建设用地分布处于较饱和状态,建设用地的扩张量最小,发展区的扩张量最大。空间方面:建设用地沿着东北西南方向延伸扩张,东北偏东方向的渝北区和江北区受"两江新区"建设的影响,建设用地增量最大;(2)2005和2015年食物供给、固碳和土壤蓄水服务功能在发达区最低,发展区次之,远城区最高,且三种生态系统服务功能均存在显著衰退现象,衰退幅度最大的区域是发展区,与城市扩张最剧烈的区域在空间上吻合;(3)生态系统服务之间的权衡与协同关系受城市发展程度的影响;(4)发展区是生态系统服务功能下降最大的区域,食物供给是衰退最显著的生态系统服务功能。通过研究发现,重庆市建设用地扩张存在"冒进"蔓延的现象,这种现象破坏了生态系统功能,降低了环境容量,影响市民居住的舒适性,为此针对城市扩张过程中出现的问题提出了几点发展建议。研究结果引为解析重庆市主城区城市化过程中的问题成因,寻求城镇化的协调发展之路,合理规划城市发展提供了科学依据。     

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。     

长三角城市群臭氧浓度的时空分异及驱动因素

运用克里金插值、空间自相关分析、冷热点分析和地理探测等定量分析方法,对长三角城市群2015~2017年O3浓度的时空分异特征及驱动因素进行了探讨。结果表明：（1）2015~2017年长三角城市群O3浓度呈上升趋势,O3日最大8 h滑动平均值第90百分位数平均浓度由149 μg/m3上升到166 μg/m3,平均超标率由9.3%上升到12.1%,以O3为首要污染物的天数占超标总天数的比例由32.3%上升到46.4%。（2）受气温和降水量年际波动的影响,各年份O3月均浓度变化曲线形状不同。但O3超标都主要发生在4~9月,超标天数分别占2015、2016、2017年的88.3%、98.2%和97.0%。（3）由于安徽O3浓度快速上升,长三角城市群O3浓度空间分布格局由东高西低演变为北高南低,且同质化增强、异质性减弱。（4）随着O3浓度的上升,O3浓度热点区由环太湖地区向南京都市圈扩展,冷点区在安徽有明显收缩。（5）地理探测表明,长三角城市群O3浓度空间分异主要受经济规模、城市化和排放源等社会经济因素驱动,且均呈正向影响。自然因素中的降水量和风速呈负向影响,分别对O3有显著的清除和扩散作用。     

基于地理探测器的城市热岛驱动因素分析——以武汉市为例

城市热岛是由地表特征、社会经济和气象等因素综合引起的环境问题，具有显著的季节差异。大量的研究分析了土地覆盖类型、地表覆盖指数、景观指数等和城市热岛之间的相互关系，忽略了气象因素以及气象因素、地表特征与社会经济之间的交互作用对城市热岛的影响。在分析武汉市不同季节热岛强度及空间自相关分析的基础上，采用地理探测器研究了不同季节城市热岛强度的驱动因素及其交互作用和热岛风险区探测。结果表明：武汉市各季节热岛强度在空间上呈现强烈的集聚特征。按春夏秋冬顺序，武汉市4个季节热岛强度的主要驱动因素分别为地表特征、社会经济、社会经济和气象因素，四季对应的主要驱动因子分别是土地覆盖类型、夜间灯光、夜间灯光和气压。在11个驱动因子的交互影响中，四季热岛强度交互影响作用最大的分别为土地覆盖类型与夜间灯光、土地覆盖类型与NDVI、土地覆盖类型与夜间灯光、气压与土地覆盖类型或与NDVI。风险探测结果显示春夏秋冬平均热岛强度最高的分别为城市建成区、城市建成区、城市建成区、裸地和低植被覆盖区，最低的分别是水体、水体、水体、植被；四季的平均城市热岛强度随着夜间灯光的增加而增加；NDVI子区域平均热岛强度呈现先上升后下降的趋势；气压子区域平均热岛强度总体呈现逐步上升的趋势。这些结果揭示了热岛强度的季节变异特征，可为缓解城市热岛效应措施的制订提供依据。     

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CRITIC-TOPSIS模型的浮梁县土地生态安全时空分异及其障碍因素分析

以江西省浮梁县为研究区域,基于土地利用数据与社会经济数据,从自然条件、人类活动、景观格局3个方面构建评价体系,采用CRITIC-TOPSIS模型研究2000～2018年浮梁县土地生态安全的时空分异状况,并通过障碍度模型,分析影响浮梁县土地生态安全的主要障碍因素.研究结果表明:(1)2000～2018年浮梁县土地生态安全水平呈现小幅度下降的态势,在具体历程上经历了从较好到恶化再到恢复向好的一个过程.(2)浮梁县各乡镇区域土地生态安全状况存在着显著的差异,形成差异的原因也各有不同.较为良好的地区主要集中在东部、中北部,较差的地区呈现围绕县城区聚集的特点,蛟潭镇、湘湖镇两地呈现出特殊性.(3)浮梁县土地生态安全状态受到多种障碍因素的共同影响,在不同时间节点,障碍因素与作用程度也不尽相同,关系较为复杂.水网密度、地形位指数、水土协调指数、人均耕地面积4项障碍因素对浮梁县土地生态安全的影响程度较为突出.     

利用广义加性模型解析长江中游城市群城镇用地扩展驱动力

研究城镇用地扩展的时空驱动机制对城市群的科学可续发展与国土空间规划具有重要意义.利用广义加性模型(General Additive Model,GAM),选取社会经济因子、自然因子和邻域因子,解析长江中游城市群1990～2015年城镇用地扩展驱动力的时空分异特征,挖掘各子城市群的核心驱动力并对其进行功能识别.结果表明:(1)25年间,长江中游城市群驱动因子时空差异显著.核心城市武汉、长沙、南昌极化效应明显,涓滴效应逐渐显现,但城市群仍未打破行政区划壁垒.(2)三大子城市群的核心驱动因子差异显著.其中,人口和地均GDP对各子城市群城镇用地扩展影响最大,武汉城市圈和环鄱阳湖城市群的空间溢出效应高于长株潭城市群,且城镇用地扩展模式渐由单核驱动发展为双核驱动.(3)核心驱动因子与城市群城镇用地扩展之间具有显著的非线性关系,且呈现地域性和阶段性特征.(4)GAM模型能够解释城镇用地扩展过程中各因子之间的非线性关系,较Logistic和Nonliner-Logistic模型具有更高的拟合优度和验证精度,表明了其探索非线性驱动力的优势.     

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。