随机故障、蓄意攻击与城乡路网空间稳定性——以武汉城市圈为例

基于1995~2010武汉城市圈城乡路网空间数据,综合运用复杂网络理论、动力系统理论及现代控制理论等多学科的方法和理论,采取随机故障和蓄意侵略两种攻击策略及多种评价指标,通过建立动力学演化模型并进行模拟仿真,揭示武汉城市圈城乡道路网的空间稳定性:(1)因分布相对均匀,节点连接随机多样,在面临随机攻击时,武汉城市圈城乡路网体现出类随机性,抗攻击能力强;(2)高度节点、高介数节点失效时,引致的城乡路网效率和结构变化程度不一,高介数节点失效往往更容易导致路网破碎和效率降低(形成众多子图);(3)桥梁和高速成为整个圈域城乡路网的关键边,不同桥梁或高速路段相对网络稳定性的重要程度不一样:圈域中心城区的大桥和二桥、南北向的京港澳、大广高速成为整个城乡路网的关键路径。     

武汉城市圈城乡文化整合的空间测度与机理研究

文化整合是文化地理学研究的重要领域之一,城乡文化整合已经成为学界与政界的关注焦点。围绕武汉城市圈城乡文化整合的空间测度,遵循科学性、普适性和可操作性的原则从城乡文化资源整合、城乡文化要素整合、城乡文化产业整合与城乡文化发展整合4个方面构建评价指标体系,运用因子分析法对武汉城市圈48个县域单元的城乡文化整合度进行测算,据之将其分为4个等级。阐述了武汉城市圈城乡文化整合空间分异整体上呈以武汉市为圆心,随距离的递增向周边地区递减的网络化格局,其中沿“京-广”铁路与“长江经济带”分布的县级单元的城乡文化整合度强于同等距离的其他区域。论证了城乡文化资源差异是城乡文化空间结构分异的根本,城乡文化系统改善是城乡文化整合度提升的关键,城乡文化产业协调是促进城乡文化整合的基础,城乡文化科学发展是城乡文化整合的最终目标     

城市规模、公共服务满意度与居民主观幸福感——以武汉城市圈为例

基于实地调查问卷,通过描述性统计分析、比较不同地区调查结果如居民主观幸福感差异、运用有序Probit模型分析公共服务满意度对居民主观幸福感的影响,研究不同规模城市居民主观幸福感差异及公共服务满意度对居民主观幸福感的影响。结果表明,小城市居民总体主观幸福感及社会信心、收入满意度、家庭气氛得分最高;公共服务满意度会显著影响居民主观幸福感。因此,小规模城市是城镇化路径选择,加强基本公共服务建设可增强居民主观幸福感。     

基于人口数据空间化技术的区域人口发展功能分区研究——以武汉城市圈为例

人口发展功能分区研究是解决我国宏观与区域人口布局的重大课题。已有的研究多以行政区划为基本单元,研究尺度涉及国家级、省级以及市县级,较少涉及城市圈的人口功能分区。以武汉城市圈为研究对象,以传统的基于行政区划的人口发展功能区为参比,在对统计型人口数据进行空间化的基础上,以人口数据与地理数据的叠加分析结果为基本依据,通过建立人口与耕地、水体和高程的决策树,探索一种全新的人口功能分区路径,并对两种人口功能分区的结果进行对比分析。研究表明:和传统的基于行政区划的人口发展功能分区结果相比,基于人口数据空间化技术的人口发展功能分区结果在总体上与前者吻合,同时具有如下优势:一是在分区方法上摈弃了诸多的指标计算,二是分区的精度得到了加强,三是更加有利于统计数据与资源环境数据的耦合分析。对今后特定区域的人口发展功能分区研究具有一定的借鉴意义,为实现更加客观、更有利于应用的规划方法提供思路。     

基于人口数据空间化技术的区域人口发展功能分区研究——以武汉城市圈为例

人口发展功能分区研究是解决我国宏观与区域人口布局的重大课题。已有的研究多以行政区划为基本单元,研究尺度涉及国家级、省级以及市县级,较少涉及城市圈的人口功能分区。以武汉城市圈为研究对象,以传统的基于行政区划的人口发展功能区为参比,在对统计型人口数据进行空间化的基础上,以人口数据与地理数据的叠加分析结果为基本依据,通过建立人口与耕地、水体和高程的决策树,探索一种全新的人口功能分区路径,并对两种人口功能分区的结果进行对比分析。研究表明：和传统的基于行政区划的人口发展功能分区结果相比,基于人口数据空间化技术的人口发展功能分区结果在总体上与前者吻合,同时具有如下优势：一是在分区方法上摈弃了诸多的指标计算,二是分区的精度得到了加强,三是更加有利于统计数据与资源环境数据的耦合分析。对今后特定区域的人口发展功能分区研究具有一定的借鉴意义,为实现更加客观、更有利于应用的规划方法提供思路     

村镇路网通达性与空间出行研究——以武汉市李集镇为例

道路网络是乡村地区社会经济发展的基础。综合道路网络分析和通达性分析方法,构建路网密度、公路可达性、接近中心性、直达性等指标研究了武汉市李集镇村镇范围内各行政村路网通达性空间格局,并结合农户调查将路网通达性与村民空间出行进行关联分析。结果表明：（1）境内部分行政村道路密度低、断头路较多,导致局部地区通达性较差;（2）受地理区位和公路覆盖两方面因素影响,境内行政村接近中心性呈现出明显的核心-边缘分布模式;（3）高等级道路覆盖不足,未能形成完善的路网体系,极大限制村民的对外出行效率、出行范围,显著影响居民出行满意度,并阻碍地区农业机械化推广和农业产业规模化发展。最后,结合路网通达性特征和居民出行需求,提出李集镇道路网络整治建议,研究结果对完善农村地区道路体系研究、指导新农村建设有一定意义。     

土地利用碳排放地域差异下减排责任分摊研究——以武汉城市圈为例

碳减排责任分摊是制定碳减排政策的基础,亦是完善碳交易市场体系的重要一环。为合理明确各区域碳减排责任,从土地利用碳排放地域差异视角入手,兼顾公平与效率原则,构建IFCAM模型,尝试在2020年武汉城市圈碳减排目标下划分各县区的碳减排责任,并对其进行可行性检验,以期为武汉城市圈及相关区域的碳减排责任分摊提供参考。研究发现:(1)武汉城市圈核心城市土地利用碳排放占城市圈的比例超过70%,且整体呈现出核心-外围递减的分布,各地区差异较明显;(2)3E分摊模型虽然提高了城市圈碳排放的公平性,但整体碳排放效率仅为0.54,相比2015年降低了30.77%,需进一步完善;(3)IFCAM模型在维持整体效率为1且不衰减的基础上,兼顾了3E公平原则,使经济发展水平较高地区的碳减排压力减小,而增加经济发展效率较低地区的碳减排压力;(4)检验结果显示基于IFCAM模型的2020年武汉城市圈各县市碳排放强度下降幅度均达标,整体平均碳排放强度下降幅度为19.27%,超过湖北省政府分配的整体18.78%的目标,且分摊结果变异系数较小,整体平均碳排放效率提升,有效的解决了公平和效率的分配问题,具有一定的可行性和科学性。     

大都市区城乡空间边界演化识别方法研究——以南京市为例

城乡空间边界识别是区分城乡地域、划定城市增长边界的科学基础,城乡边界动态演化方法一直是地理学研究的重要内容之一。以南京市1985~2016年土地利用、二三产业增加值和人口密度数据为基础,选取景观紊乱度和建设用地占比为形态指标,二三产业增加值和人口密度为功能指标,从形态和功能两个维度构建城乡空间边界识别的指标体系,利用公里网格对各个指标进行切分后依据距离衰减理论和“断裂点”分析方法来识别南京市的不同阶段城乡边界及其演化过程。结果表明：(1)1985~2000年南京城市扩张以内部填充为主,城乡边界变化较为缓慢;2000~2016年城镇建设用地迅速扩张,城乡边界变化幅度较大;(2)南京市城乡空间边界在不同阶段呈现出不同的扩张特点,与不同发展阶段的发展模式密切相关,城市国有经济和乡村工业化阶段城乡边界变化较慢,快速城市化和开放型经济阶段城乡边界变化较快;(3)南京作为特大城市,城镇化及城乡融合发展水平较高,以南京为例检验城乡边界演化识别方法具有一定的代表性,也有利于为其他大都市区城乡空间边界识别提供参考借鉴。     

基于空间句法的街区制与小区制路网结构与空间感知研究——以南京仙林地区为例

街区制与小区制是现代城市两种不同的居住模式。近年来,随着我国城市化水平的迅速提高和城市规模的扩大,城市居住模式对城市居民生产生活与交通产生何种影响引起众多学科的高度关注。以南京仙林地区为例,运用空间句法理论与GIS空间分析功能,选择可达性和居住区便捷性等空间特征变量,对两种居住模式的路网结构与空间感知研究后发现：（1）研究区实行街区制,路网具有“核心-外围”可达性逐渐减小的空间结构,而小区制可达性高的路网结构与主干道形态相关,呈“井”字型;（2）路网可达性的结构差异影响着居住区便捷性,街区制与小区制相比,存在着核心区与外围区便捷性差异。街区制的核心区全局便捷性较高且分布均匀,而外围区全局便捷性与局部便捷性较低且分布相对不均匀;（3）居住便捷与路网可达是空间感知的基础,街区制呈现核心区高,外围区低的空间感知差异,而小区制的空间感知整体较高并呈均质性特点;（4）空间句法理论运用于居住区模式的路网结构与空间感知研究,拓展了该理论应用的领域,提出了推广街区制的有效措施,也为城市规划实行何种居住模式提供了科学依据     

城乡生态单元分类、评价与制图研究——以苏州市花桥镇为例

生态单元制图是通过对区域遥感信息的解译及与现场调查信息的叠合,得到可视性较强的生态信息图谱,是将景观生态学成果应用到城乡规划中的一条有效途径。生态单元制图如何与中国城乡规划编制相衔接,提供专业、可靠的基础性研究成果,是本文期待解决的主要问题。提出了将城市所有用地类型都作为研究对象的本土化和城市化的生态单元分类方法,完成了符合我国《城市用地分类与建设用地标准》的生态单元制图分类系统(9大类37小类)及其景观生态学指数分析;通过绿地率、建筑密度、乔木树冠覆盖度、植物物种丰富度等各单项指标进行分层及叠加综合评价制图,科学全面地识别不同用地的生态价值。认为可以通过提出诸如各类城市用地的附属绿地的面积、容积率高低、建筑退让范围、大乔木的保护措施等具体细致的规划要求,来保护及调整城市用地内部的绿地面积及植被丰富度、乔木的覆盖度等生态指标,确保重要的城镇自然系统在城市开发过程中不受冲击,以及如何实现我国城市绿地的精明增长等后续研究方向。     

城乡收入差距时空演变与驱动因素的空间计量研究——以长江三角洲为例

推动城乡收入差距的缩小,是实现高质量发展的应有之义.采用变异系数、马尔科夫链和空间分析等方法,探讨2000～2018年长江三角洲城乡收入及其差距时空演变规律,并采用空间计量方法探究城乡收入差距演变驱动因素.结果 表明:(1)城、乡收入总体差距均呈现先上升后下降态势,但城镇收入高于农村、农村收入差距高于城镇,且城、乡收入"核心-边缘"格局具有较强稳定性.(2)不同城市间城乡收入差距呈现显著的"核心-边缘"格局,高值区的下降与低值区的扩大表明城乡收入差距的总体缩小;不同城市城乡收入演变的差异,表明未来缩小城乡收入差距的政策要因"地"制宜.(3)经济发展、人口流动、政府影响和对外开放都是影响城乡收入差距的重要因素,不同时期影响因素的差异表明相关政策制定要因"时"制宜.此外,一体化深入带来的空间溢出效应增强,表明相关政策制定要强化城市之间的互动.     

夏季城市景观格局对热场空间分布的影响——以武汉为例

城市热岛效应是城市生态环境状况的综合体现,探讨城市景观格局对热场空间分布的影响机制对于优化城市空间布局、提升城市生态环境质量有着重要意义。选用2016年7月23日Landsat8遥感影像进行武汉主城区景观类型划分和地表温度反演,从斑块、斑块类型、景观水平3个级别选取所有常见景观指数表征城市景观格局特征;按3 km×3 km大小的网格将武汉市主城区进行格网划分,构建格网内各景观格局指数与地表温度的关系,并进行主成分综合回归分析,探讨城市景观格局影响夏季热场空间分布的主要特征。结果表明：（1）76%的景观指数与地表温度的线性关系在0.01的置信水平是显著的,但各景观指数之间相关性较强,信息交叉重叠严重。（2）在所有景观指数中,对地表温度影响最大的依次是水体斑块类型面积（CA_W）、建设用地斑块类型所占景观面积比例（PLAND_C）、绿地类型核心斑块占景观面积比（CPLAND_G）、绿地类型相似度均值（SIMI_MN_G）及绿地类型邻近指标均值（PROX_MN_G）。（3）当其他因素不变时,格网内建设用地每增加10%,地表温度上升1.0℃;水体面积每增加10 hm,地表温度下降0.2℃;绿地核心面积比例每增加10%,可降温1.0℃;相似度均值和邻近度均值每增加0.1,可降温0.09和0.08℃。 关键词： 景观格局;热场;格网化;多因子;热岛效应     

城乡交错区耕地非农转换影响因素及空间分布识别——以上海浦东新区为例

精准识别城乡交错区耕地非农转换影响因素及空间分布特征,有助于保护城市周边优质耕地及永久基本农田.以上海市浦东新区作为城乡交错区典型例证,从微观地块非农转换概率和转换比率两个维度构建跨栏模型识别耕地非农转换的关键影响因素,综合运用耕地非农转换风险评估模型与热点分析等方法,分析研究区内未来耕地非农转换的潜在分布空间.结果表明:(1)浦东新区耕地的非农转换存在部分转换或渐进转换现象,平均转换比率仅有19％,多以"带状"和"片状"的形式出现;(2)耕地非农转换过程较为复杂,耕作地块与水源、农路及城镇的距离以及地块是否处在基本农田保护规划管控范围或位于城市发展边界内等是影响其非农转换的关键因素;(3)依据耕地非农转换风险将浦东新区耕地划为非农转换风险区、脆弱区、敏感区及安全区四类,其中2426.86 hm2耕地面临大规模非农转换胁迫的高风险,5449.7和3793 hm2耕地处在非农转换脆弱和敏感区,15253.5 hm2耕地处在非农转换概率低的农业生产安全区,是城市永久基本农田重点建设的耕地.该研究尝试识别出浦东新区耕地非农转换的潜在胁迫地块及空间分布,为地方政府加强耕地保护及农业基础设施投入提供参考.     

基于重力空间熵的城市湿地压力模型构建研究——以武汉南湖湿地为例

城市化进程中人口和建设用地需求增加引发的湿地退化压力日益凸显,熵理论为城市扩张、土地利用结构变化和城市湿地退化压力建模研究提供了新思路。已有研究表明,城市湿地损失、湿地区域建设用地的增加会导致土地利用结构空间熵的数值不断下降,但仅依靠空间熵理论难以定量湿地退化压力。因此依据城市地理学中的重力递减理论,引入距离因素,从湿地区域土地利用空间熵、湿地本身面积、距湿地中心的距离、距商业中心的距离4个要素构建重力空间熵的城市湿地压力模型。研究以1988年武汉南湖湿地遥感影像为基础,制作矢量图,从南湖湿地周边众多湖泊湿地中,随机选取40个样本湿地,分别计算了1988年、1992年、1996年、2000年、2004年5个时期的样本湿地压力值,并利用Kriging空间插值对南湖湿地所受的压力值分布进行可视化处理。结果表明：（1）湿地所在区域土地利用空间熵越小,湿地所承受压力越大;距中心湿地越远越靠近城市商业中心且面积越小的城市湿地更容易发生消亡;（2）根据城市湿地压力模型计算的压力值大的湿地更容易在下一阶段发生显著的损失或消亡;（3）随着城市化的推进,建设用地的扩张,城市湿地承受的压力值逐年增加,当压力值到达0.7左右,湿地存在极大消亡风险。遥感影像解译的结果与按照重力空间熵的城市湿地压力模型计算结果一致,说明该模型能较好地预测城市湿地在城市扩张压力下的演化过程。模型的建成对于城市湿地动态变化和保护规划具有重要意义,了解并把握这一湿地损失过程和趋势,预测城市湿地在城市扩张压力下的演化过程能为城市管理者对城市湿地的具体保护提供方向和指导。 关键词： 城市湿地; 重力空间熵; 压力模型; 城市扩张划具有重要意义,了解并把握这一湿地损失过程和趋势,预测城市湿地在城市扩张压力下的演化过程能为城市管理者对城市湿地的具体保护提供方向和指导。 关键词： 城市湿地; 重力空间熵; 压力模型; 城市扩张     

空气污染、空间外溢与公共健康——以中国珠江三角洲9个城市为例

空气污染对居民公共健康的影响,引起了人们高度的关注。但大多数学者研究从样本的独立性出发且不考虑内生性问题,忽视区域之间空间相关性,所得结论和政策建议需谨慎对待。为了弥补上述不足,本文基于Grossman中国宏观健康生产函数,选取2001—2014年中国广东省珠江三角洲9个城市作为样本,选择以PM_(10)和PM_(2.5)作为空气污染的代理指标,在充分考虑空间效应和严格假设检验的基础上选择合适的空间计量经济学模型,对此进行实证研究。主要研究结果显示:空气污染对居民的公共健康带来了负面影响,即PM_(10)和PM_(2.5)每增加1%,导致哮喘疾病和内科门诊等疾病人数不断上升,且影响都比较大,尤其是对哮喘疾病的影响分别为0.2236%和0.2272%。经济增长对公共健康均有显著的促进作用,影响最大;其它财政医疗支出、卫生技术人员和人口密度等要素对居民公共健康的影响较小。由于空气污染的负外部性,研究还发现,区域之间空气污染的"溢出效应"对领域居民公共健康存在显著的影响,说明忽视空间自相关性的存在,会使得空气污染对公众健康的估计产生偏差。从长期看,空气污染对本地居民公共健康的直接效应都显著为正,PM_(2.5)间接效应显著为负,但PM_(10)间接效应并不显著。因此,各级政府除了在源头上治理污染物的排放,提高公共健康水平外,还应该打破各自为阵的行政垄断,应该作为一个整体,实现跨区域环保合作,共同治理和制定公共卫生政策等。这对区域之间协同减排和保护居民公共健康具有重要的理论和现实意义。     

城市群发展的3D框架——以武汉城市群为例

城市群发展是当今世界竞争的主题。基于2009年世界银行发展报告构建的城市群发展3D（Density,Distance and Division）框架,以武汉城市群为例进行实证研究。结果表明：（1）对于武汉城市群,在城市群经济空间分布格局影响中,经济密度最重要;（2）距离对经济空间格局的影响还较小;（3）整合在省内城市群影响不大,因此,现阶段增加城市群内经济密度和缩短城市群内各城市间距离比整合内部资源更为重要。3D框架为我们审视我国城市群发展提供了一个新的视角,对我国城市群发展评估提供了重要依据     

江河突发性水污染事故动态模拟与预警——以长江武汉段为例

近年来,频繁发生的突发性水污染给各地水源地安全造成巨大威胁,能够对事故进行模拟预警和快速响应显得日益重要。针对突发性水污染的特点,采用贴体正交网格对河道进行空间离散化,采用平面二维瞬时排放水质数学模型与GIS集成,基于GIS的可视化功能实现了长江武汉段突发性水污染事故的动态模拟和水源地污染物浓度超标预警。模拟结果表明,该方法有效预测了长江上突发性事故排放形成的污染带的在江内的时空迁移状况,为武汉长江段水环境保护和突发性污染事故的处理提供有力的决策支持。     

江河突发性水污染事故动态模拟与预警——以长江武汉段为例

近年来,频繁发生的突发性水污染给各地水源地安全造成巨大威胁,能够对事故进行模拟预警和快速响应显得日益重要。针对突发性水污染的特点,采用贴体正交网格对河道进行空间离散化,采用平面二维瞬时排放水质数学模型与GIS 集成,基于GIS的可视化功能实现了长江武汉段突发性水污染事故的动态模拟和水源地污染物浓度超标预警。模拟结果表明,该方法有效预测了长江上突发性事故排放形成的污染带的在江内的时空迁移状况,为武汉长江段水环境保护和突发性污染事故的处理提供有力的决策支持