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     

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     

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.     

中国城市紧凑度与城市效率关系的时空特征

运用熵值法和超效率DEA对2001、2005和2012年中国279个地级以上城市紧凑度和城市效率进行测算后,通过象限图法分析二者的关系,探讨各地区、各规模等级城市紧凑度与城市效率关系的时空特征,通过分析中国城市紧凑度与城市效率的关系,探讨中国城镇紧凑发展可持续性问题。研究表明:1城市紧凑度整体小幅提高,反映出城市高强度与高密度的开发程度有所增强;而城市效率波动提升且普遍偏低,城市效率评价值低于0.6的城市占比高达90%以上;2城市紧凑度与城市效率非同步演进,城市紧凑度下降时,城市效率下降较明显,而紧凑度的提升不一定有效提升城市效率;3二者关系整体上以低级协调为主,大多数城市紧凑度与城市效率较低,其次为紧凑优先、高级协调和效率优先型。区域尺度上,二者关系类型的区域差异明显,低级协调型城市连绵分布于东北和中西部地区,东部地区高级协调和紧凑优先突出,其中高级协调型城市团块状分布于京津冀、长三角和珠三角地区;4二者关系存在较弱的规模等级递增效应,城市规模等级越高,紧凑优先型的比重越大。大型城市紧凑度较高,而城市效率较低,说明其集聚不经济现象突出,应合理疏导城市功能外移,形成大都市-都市区-城镇群的空间组织模式,核心引领周边区域发展的同时,降低大型城市发展的社会经济成本和环境成本,提高城市效率;中小城市城市紧凑度较低,其城镇建设用地开发模式粗放低效,应有效控制建设用地无序扩张,提高城镇公共服务设施和基础设施的规模效应,提升中小城镇建设用地的土地经济密度和利用效率,推动中小城镇集聚紧凑发展。     

2000~2014年武汉市城市扩展时空特征分析

基于不同时相的高分辨率遥感影像,采用面向对象的解译方法提取了武汉市2000、2005、2010和2014年的土地覆被信息,从城市扩展强度指数,城市中心坐标迁移和分形维数等方面分析了武汉市2000～2014年城市扩展时空特征。结果表明：2000～2014年间,武汉市城市扩展强度指数为1.41,各主城区城市扩展强度不一,洪山区建设用地的增加对主城区城市扩展的贡献最大;在扩展过程中,武汉市城市分形维数增加,城市空间形态变复杂;其扩展呈现核心-放射扩展模式,并逐渐转向圈层式;自然条件、经济、人口、交通、政策和城市规划是武汉市城市扩展的主要驱动力,但随着交通的发展,自然条件和经济对武汉市城市扩展的驱动作用正逐渐减弱。     

吉林省城市紧凑度与城市效率的时空演变及相关性

紧凑城市理念被认为可以有效提高城市经济发展效率,减少城市在开发建设、资源配置等方面的低效率。为探究我国城市紧凑度和城市效率的时空演变及两者间的相关性,本研究以吉林省地级及以上城市为研究对象,研究时间段选择为2000—2013年。研究主要分为三个部分。第一部分,运用熵值法,对吉林省地级及以上城市的紧凑度时空演变特征进行研究,研究发现,吉林省城市紧凑度平均水平较低,并且空间分布极不均衡,受区位和经济发展水平影响较大,高紧凑度城市基本位于哈大城市走廊一线。第二部分运用DEA数据包络模型,对吉林省城市效率演变特征进行研究,结果显示,吉林省城市效率在经过了长期的反复波动后于2012年步入快速增长阶段,受多种因素影响,各城市全要素生产率增长节奏迥异,但都表现出与技术进步一致的变动性,城市经济发展对新技术、新的生产要素投入的依赖较大,资源利用效率整体较低。第三部分运用R语言对吉林省城市紧凑度与城市效率的相关性进行了研究,两者间存在极弱的相关性,接着借助象限图法得出两者在不同时间段内存在一定程度的同步性,紧凑度提升时大部分城市的城市效率会出现提升,紧凑度的下降不一定有效引起城市效率同步下降。     

基于圈层建设用地密度分析的中国主要城市扩张的时空特征

基于圈层建设用地密度分析,提出了城市扩张核心度指数;通过计算城市扩张核心度指数和城市扩张强度指数,分析了1990~2010年中国27个主要城市距城市中心不同距离区域的城市扩张的时空模式。研究发现:(1)1990~2010年,大部分城市核心度指数不断降低,城市空间结构变化与国家区域政策密不可分,呈现明显的区域特征。1990~2000年东部沿海地区城市核心度值减少幅度较大,2000~2010年则是东北部和中西部城市降低明显。总体上看,西部和东北部城市的核心度指数要高于东部和中部的城市,结构更加紧凑。(2)城市扩张最活跃的地方总是出现在核心区边界附近,并不断向外推移。(3)城市的形态与城市的发展阶段密切相关。1990~2000年,一线城市扩张的强度和范围远大于其他城市;2000~2010年,二三线城市的扩张强度和范围明显增加。经济比较发达的城市,建设用地的扩张逐渐由单中心扩展向多中心协同发展转变,而经济相对落后西部城市和东北部城市,城市结构比较紧凑,保持着单中心的城市形态。     

20世纪90年代以来沈阳市人口、经济、空间与环境的协调度分析

在中国城市化迅速发展的背景下．城市人口、经济、空间与城市环境的矛盾日益复杂和激化，从可持续发展的角度出发．迫切需要研究城市人口、经济、空间与城市环境之闻的协调关系。运用主成分分析和回归分析等方法。在市区尺度上构建城市人口、经济、空阃与城市环境的协调评价体系，并以老工业城市沈阳为例，进行实证分析。分析结果表明：沈阳城市人口经济空间的综合发展于1993—1999年处于困境．2000年以后城市综合发展逐步好转；沈阳城市环境在1998年以后稳定上升；沈阳城市综合发展与城市环境的静态协调度具有明显的阶段性和波动性特征，动态协调度具有平滑和滞后性的特点；静态协调度于1993—1994年属于基本不协调阶段．1995—2005年基本处于协调状态。于1999年出现了低谷。并存在着下降的趋势；动态协调度于1993—1996年属于基本不协调阶段。1997年以后总体上属于基本协调阶段。     

传统单中心与组团城市的空间重构模式对比与特征差异

选取山东省双核心城市——传统单中心城市济南和组团城市青岛,对其城市空间重构模式和特征作对比研究。借助ArcGIS9.0空间分析和空间统计功能,对研究时期内城市空间形态演变、用地扩展、人口和生产力空间分布变动等各种空间特征指标进行测量和比较,构建用地与人口异速增长模型、人口空间分布模型和基于空间基尼系数的生产力分布模型。研究表明:①济南和青岛正在经历完全相异的空间演进过程,即济南由单中心向东西组团式分散扩展、青岛组团式发展空间被不断填充连片而趋向紧凑;②两个城市用地扩张、人口分布以及投资、就业分布边缘化的趋向表明,单中心城市扩张的集约度更高,但未来用地供给也易受到城市形态制约,可持续度较低,城市未来发展可能会在一定程度上经历投资和就业空间失配带来的效率损失;③在空间重构模式的选择方面,青岛应当选择重点区域集中开发的发展模式,而济南选用城市用地结构调整的策略要优于城市用地规模扩张。     

苏南地区建设用地扩展类型及景观格局分析

改革开放以来，随着苏南地区经济高速发展，工业化及城市化进程加快，导致建设用地急剧扩张。为了研究苏南建设用地扩展类型，基于1980～2010年建设用地数据，利用ArcGIS 93软件识别并提取了3种建设用地扩展类型：填充型、边缘增长型和跳跃型，并分析了建设用地扩展类型景观格局时空动态及其驱动力。结果表明：1980～2010年，苏南地区的建设用地面积增加了44582%，其中1980～2005年增加了16373%；2005～2010年增加了10696%，常州市建设用地的扩展速率最大，为75286%。1980～2005年，苏南地区边缘增长型占据了7403%，其次是跳跃型与填充型，而2005～2010年，建设用地扩展类型的比重仍与1980～2005时段相一致，但变化更为剧烈。建设用地扩展类型的斑块个数均处于增加趋势，3种扩展类型的形状区域复杂，建设用地扩张景观类型破碎化严重但其链接度仍较高。苏南5市的填充型扩展类型主要集中于城市中心附近，而跳跃型主要分布于远离城市的区域。苏南地区经济快速发展、人口增加、工业化进程、房地产投资、外资直接投资、固定资产投资都在影响着建设用地的扩展     

1980年以来南京市建设用地扩张阶段性特征

以快速城市化地区南京市为例,基于1980~2016年7期遥感影像分类结果,采用规则格网法、等扇分析法和公共边测度法等空间分析方法,分阶段分析36a间城市建设用地扩张强度、方向和模式等特征。结果表明：36a间南京城市建设用地增长迅速,达574.73 km2;在不同时期和不同方向上,南京城市空间扩张强度和扩张模式有很大差异, 36a间南、东北方向扩张强度最大;扩张最快的阶段是2004~2008年,年均扩张55.28 km2;填充式扩张主要发生在主城区内部和已有一定发展基础的地区,蔓延式扩张除围绕主城区向外扩张外,还包括上一阶段飞地式扩张地区的持续发展,飞地式扩张则比较分散,多受开发区、大学城等选址的影响;南京城市建设用地扩张经历了低速扩张-加速扩张—高速扩张—变化趋缓的过程。     

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。     

南京市2000~2014年城市建设用地变化及驱动因子研究

基于土地利用模型测度2000~2014年南京市城市建设用地的动态变化,再运用典型相关分析、主成分分析及逐步回归分析组合的偏最小二乘回归法对南京市城市建设用地的驱动因子进行分析。结果表明：（1）2000~2014年南京市城市建设用地面积总体上呈上升趋势,年均增长率为11.73%;（2）南京市用地结构信息熵呈波动下降趋势,城市建设用地系统结构性增强,但是用地扩展的综合效益趋降;（3）人口增长、道路扩展、投资水平提高及文化产业发展等能够较好的解释南京市城市建设用地的增长,这4类因子对城市建设用地变化具有正向作用;（4）逐步线性回归结果表明,园林绿地面积的增加相对其他因子对南京市建设用地规模增长的作用最大,其次是道路长度和公路里程。     

城市建设用地扩张的区域差异及其驱动因素

中国城市建设用地规模随着工业化、城镇化的不断发展而日益剧增。受经济、社会等诸多驱动因素影响,各地建设用地扩张在时间维度、空间维度都存在明显的区域差异,对上述问题进行全面考察,有助于理清建设用地扩张的机理,促进土地集约、节约利用。将城市建设用地扩张的影响因素分为政府推动和市场拉动两个方面,采用基尼系数及基于半对数回归方程的Shapley值分解方法,考察了2006—2015年中国大陆31个省(市、自治区)城市建设用地扩张的区域差异及其驱动因素的贡献程度。结果表明:(1)2006—2015年,中国城市建设用地扩张的区域差异比较明显,衡量差异程度的基尼系数先升后降,最后稳定于0.3左右;(2)财政赤字率、经济政策执行力、经济增长、人口城镇化等因素对建设用地扩张具有正向驱动作用,产业结构调整、建设用地利用效率等因素对建设用地扩张具有负向驱动作用;(3)经济增长、财政赤字率、经济政策执行力等三个因素对建设用地扩张区域差异的贡献最大;(4)影响我国东、中、西三个区域建设用地扩张的主导因素不尽相同。为此,应从促进区域经济平衡发展、拓宽政府融资渠道、加快产业结构调整、提高建设用地利用效率等多方面入手,破解城市建设用地过度扩张的困局。     

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     

长江沿岸中心城市土地扩张时空演化特征——以宁汉渝3市为例

基于国家新型城镇化与"T"字型发展战略理论内涵,选取长江沿岸上、中、下游中心城市重庆、武汉和南京为实证研究对象,以1980、1990、2000、2010年4期遥感影像资料为基础数据源,通过RS、GIS和景观生态结合分析,分别对其城市扩张强度、城市扩张类型和城市建设用地扩张弹性进行对比分析,并采用景观指数进行了进一步分析和验证,从而系统分析了近30 a来3个城市建设用地扩张的时空特征与内在机理。结果表明:(1)30 a来,南京、武汉和重庆3市城市扩张强度均呈明显上升趋势,总体呈现南京市>武汉市>重庆市,但2000年是一个分水岭,之后重庆市城市扩张增速赶超武汉市,南京市反而增速最低;(2)对城市扩张类型分析表明,南京市始终以边缘式增长为主;武汉市在2000年之前以飞地式扩张主导,2000年之后呈现边缘式增长;重庆市以边缘式增长为主,但2000年之后飞地式增长迅速;(3)从城市建设用地扩张弹性分析表明,1980~2010年南京市土地扩张相比城市人口开始减缓,而武汉市和重庆市在2000年以后城市扩张速度远远超过城市人口增长速度;(4)景观指数验证分析结果显示,遥感分析、地理信息分析和景观生态分析的结合能够很好反映城市建设用地的扩张过程及演化特征。     

城市建设用地利用效率的空间非均衡及影响因素

探寻空间差异视角下中国城市建设用地利用效率的基本特征及其内在机制对于创新城市建设用地高效配置路径、实现区域协调发展具有重要的现实意义。本文以中国大陆31个省(直辖市、自治区)2001—2014年数据为研究样本,在构建城市建设用地利用效率评价指标体系的基础上,采用数据包络分析方法测度中国城市建设用地利用效率综合指数,并根据MookherieeShorrocks提出的基尼系数分解方法,结合面板数据模型对中国城市建设用地利用效率的空间非均衡程度及其影响因素进行了定量刻画。结果表明:1中国城市建设用地利用效率表现出明显的空间非均衡特征,基本呈现出东部地区西部地区中部地区的地理格局,且从数据包络分析结果来看,中国城市建设用地利用效率总体上呈下降趋势,平均效率指数从2001年的0.750 1下降至2014年的0.694 8;2在全国层面和区域层面,城市建设用地利用效率的空间非均衡程度均不断加剧,基尼系数表现出"稳定上升——逐渐下降——趋于稳定"的变化路径,且从东、中、西部地区基尼系数平均值来看,东部地区城市建设用地利用效率的空间非均衡程度低于中部和西部地区;3三大区域分组设定的情况下,组内差异增加是中国城市建设用地利用效率空间非均衡程度加剧的主要来源,但其贡献率表现出逐渐缩小的趋势;4政策因素、发展因素、规模因素和结构因素是导致城市建设用地利用效率空间非均衡的主要原因,但是从面板数据模型回归结果来看,仅在西部地区,所有变量都通过了显著性检验,在全国和东、中部地区,各变量的显著性结果存在差异。     

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。