2000-2010年西安市土地利用/土地覆被变化及其建成区扩张研究

本文以Landsat TM遥感影像、HJ-1卫星CCD影像解译数据为基础,利用3S技术,得到西安市2000、2005及2010年土地利用/土地覆被数据。从空间分布变化、结构变化、类型转换及景观破碎度等角度,定量分析2000-2010年西安市土地利用/土地覆被变化及建成区扩展状况。结果表明:10年间,西安市耕地面积显著减少,转化为城市建设用地及林地;2010年西安市建成区面积较2000年增长了54.11%,空间分布上由城市中心向周边县区迅速扩张,导致周边连续分布的植被及未利用地趋势景观破碎化加剧。     

中国城市用地增长极限规模测算

快速城市化出现的城市建设用地扩张问题,受到人们广泛关注,借鉴发达国家经验,我国需要测算一个极限区间值进行自上而下的总量控制,以促进最严格耕地保护制度和节约用地制度的落实.但是如何测算这个极限规模一直没有得到很好解决.本文提出了一个常规方法组合和关键指标相结合的技术思路来尝试解决这个问题.研究首先对城市用地扩展规模的影响因子进行了分析,讨论了城市人口数量和GDP分别与建成区面积相关性,确定了城市人口数量对建成区面积影响更大;在此基础上,采用逻辑斯蒂模型,依据我国1950-2010年经济数据,对城市化水平进行预测;用自回归分布滞后模型,依据1951-2010年全国人口数据对未来人口规模进行预测,并分为三个方案对结果进行了讨论;最后按照城市用地分类与规划建设用地标准,以节约集约用地为原则,将人均城市用地规模取值控制在65.0-115.0 m2,计算城市用地扩展极限规模.结果表明,到2045年,中国的城市化预测水平为79.99％,在中国人口增长控制较好的情况下,人口规模将达到14.97亿人,城市用地扩展规模为77 857.38-137 747.70 km1;若中国人口达到有关研究的预测峰值16亿人,中国城市化水平稳定在80％,城市用地扩展极限规模将会是83 200.00-147 200.00 km2.综合以上分析,未来我国的城市建设用地总量应在7.8万km2到14.7万km2之间.     

道路交通网络与城市土地利用时空耦合关系——以南京市为例

城市的扩张与道路交通的发展是相辅相成的。道路建设造成了城市景观的破碎化,使城市景观呈现不同的空间格局和空间异质性特征,并且这种空间异质性随着时间的变化而发生改变。在RS和GIS技术的支持下,利用1989、1999和2008年的Landsat TM/ETM+数据,以南京市为例对道路交通网络与城市土地利用之间关系进行了不同层次和尺度的空间分析。结果表明：1989～2008年近20 a来,南京市城市空间形态扩展迅速,建设用地面积从1989年的1003 km2增加到2008年的6847 km2;在不同时期,南京市城市化过程表现出不同的道路交通网络结构和城市空间扩展模式;由道路交通建设造成的局部区域的景观破碎度在一定程度上能够反映周边区域的土地利用强度;土地利用强度和由道路交通建设造成的景观破碎度均表现出显著的空间自相关性,随时间推移,这种特征愈加明显,并且二者在表征城市空间拓展方面具有较高的耦合度;受其他辐射中心的作用,交通干线周边地区土地利用强度并未表现出距离指数衰减效应     

2000~2010年汉江流域湿地动态变化及其空间趋向性

基于面向对象分类方法建立汉江流域2000年、2005年和2010年湿地景观数据库。运用湿地景观动态变化指数、强度指数及多度指数等方法分析近10a来汉江流域湿地景观变化的时空分异特征及空间趋向性。结果表明：2000年以来,汉江流域湖泊、河流、水田湿地面积大幅度减少,其中前5a（2000~2005年）湿地变化强度明显高于后5a（2005~2010年）。空间趋向性以湿地景观内部转变和湿地向其他用地转移为主要特征,内部转变以水田与水库坑塘间的转变为主,在空间上呈现3种趋向特征：湖泊周围[0-12]km两者之间转化强度随距离拉大而增大;河流周围两者转变趋势明显,在[4-6] km变化尤为突出;交通用地附近[0-4] km水田与水库坑塘间转变强度高。水田、湖泊和水库坑塘湿地向建设用地的转变是引起区域湿地面积萎缩的重要原因,10a间湿地向建设用地转变总量约为470.43 km²,占湿地变化总量的22.55%。     

BP神经网络在城市建成区面积预测中的应用——以江苏省为例

城市建成区规模的迅速扩张是目前江苏省土地利用变化中的一个显著特点，其面积从1985年的426 km2扩大到2003年的2 200 km2，平均年增加98.56 km2。城市建成区规模的扩张受到社会、经济、人口等多种因素的影响，用传统方法对其进行预测比较困难。鉴于BP神经网络在非线性领域预测中的广泛应用，以江苏省为研究对象，构建一个11-3-1结构的BP神经网络预测模型，以1985~2001年和2002年的相关数据作为模型的训练和测试样本，以2003年的社会、经济数据作为网络的预测输入，对该年的建成区面积进行预测。结果表明，BP神经网络预测结果与实际面积的相对误差为3.96%，其预测精度与多元回归预测模型相比有较大改善。     

DMSP/OLS夜间灯光数据在城镇体系空间格局研究中的应用与评价——以近16年江西省间城镇空间格局为例

通过分析1994～2009年16 a逐年DMSP/OLS的静态平均灯光数据的DN值分布情况,考虑实际空间格局分布数据需求和数据质量,选择1994、2000、2005、2009年4个年度为代表,进行江西省城镇空间格局分布应用研究,并对数据质量进行评价。结果表明：1994～2009年度江西省城镇建设用地总量数值尽管与统计数据之间存在一定的波动,但总体扩展趋势基本一致;在城镇化增长速度上,2000～2005年比1994～2000年大29.53%,2005～2009年比1994～2000年大4357%,说明江西省城镇化发展正逐步提速,并有加快发展的趋势;景观指数分析表明江西省城镇化扩张过程中,面积越来越大,城镇间聚集度越来越高,相互影响也越来越大;城镇化形状越来越复杂;城镇间联系越来越紧密,破碎度逐步减小,城镇斑块形状变化逐步加大,发展无序程度加重。最后,针对江西省城镇空间格局发展现状,研究提出了积极发展中型城市、集约化发展特大城市、稳步扩大小城镇发展规模的建议     

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。     

长江口前缘沙洲演变与流域泥沙要素关系

为了研究河口前缘沙洲演变过程与流域入海泥沙要素关系,建立了长江口前缘沙洲面积冲淤速率和流域入海泥沙要素关系曲线,并预测沙洲发展趋势。结果表明：长江河口前缘沙洲1958~1989年-5 m以浅面积表现为淤涨,1989~2000年为淤涨和侵蚀交替变化,但幅度较小,自2000年起为冲刷趋势发展,这一过程伴随流域入海泥沙量和含沙量的减少而产生。同时沙洲面积的锐减过程中存在临界泥沙要素条件,并建立了相应的经验曲线,当沙洲面积冲刷和淤涨达到平衡时,临界入海沙量和含沙量临界值分别为283×10⁸t/a,0318 kg/m3。依据以往三峡水库蓄水后入海沙量预测数据,三峡水库蓄水后60 a左右前缘沙洲-5 m以浅面积将侵蚀到1958年水平,其后沙洲面积增加趋势,面积逐渐恢复。2003~2011年长江流域入海泥沙量小于三峡水库蓄水前的预测数值,沙洲面积的冲刷趋势将加剧,应引起有关机构和部门重视     

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。     

汉江流域土地利用/覆被变化的水文效应模拟研究

针对流域LUCC驱动因子众多、驱动因子与土地利用/覆被变化之间存在复杂的非线性动态关系的特点,以汉江上游流域LUCC模拟为例,构建基于人工神经网络（ANN）与元胞自动机（CA）的模拟土地利用/覆被变化的CA ANN耦合模型,并应用该模型预测汉江上游流域2020s年代的LUCC变化情景。结果表明：2020s汉江黄家港站上游流域水田、旱地、灌木林与建设用地面积均有不同程度的增加,其中建设用地增幅最大,与区域交通和城市化的迅猛发展趋势相符;除建设用地增幅变化较大之外,1980s～2000s与2000s～2020s两个时期其余土地利用/覆盖类型的面积变化率都比较相近,表明CA ANN耦合模型能够刻画土地利用/覆盖类型的转换规律,在流域土地利用/覆被变化的复杂非线性动态演变情景的模拟预测方面是可行的。在此基础上,应用SWAT分布式水文模型模拟汉江上游流域水文过程。研究结果表明：在1980s年代、2000s年代及预测的2020s年代LUCC情景下,汉江上游流域年平均径流量呈增加趋势,LUCC对径流量年内影响较汛期显著,多年平均蒸散发量呈增加趋势     

面向防洪救灾的人口统计数据空间化研究——以扶余县为例

人口是重要的受灾体,准确的人口空间分布信息是防洪救灾工作的重要依据。将人口统计数据与遥感数据相结合,借助GIS手段来空间化人口统计数据,模拟人口空间分布。着力分析两个问题：①居民点类型、面积、位置的精确获取;②居民点类型、面积与人口数量间的关系。研究中,首先根据地理意义和数学意义,对经典的城市人口-面积异速生长模型进行扩展,推导出城乡人口-面积统一模型。进而以扶余县为例,以15万地形图为辅助数据,建立居民点分类体系,利用ETM影像提取居民点信息,在以上模型的基础上建立人口分布的反演模型,得到基于居民点的人口分布矢量数据。     

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     

长三角地区城市形态对区域碳排放影响的时空分异研究

以我国城市化快速发展和高强度人类扰动的长三角地区作为研究区域,以区域土地利用状况和碳排放量信息为关键数据源,利用景观格局指数定量分析长三角地区1990-2010年城市斑块大小、形状、规则性、破碎化程度、交通耦合度等城市形态特征对区域碳排放的影响。研究结果表明长三角地区碳排放存在明显的空间分异性,总体呈现中东南和西北部高、东北部次之、西南部最低的特征。1990-2010年区域碳排放量均呈快速增长趋势,其中1990-1995、1995-2000、2000-2005和2005-2010的平均增长率分别为40.55%、24.47%、70.71%和51.43%。研究时段内,道路密度(RD)、交通耦合度(CF)和最大斑块指数(LPI)对区域碳排放一直存在显著影响,表明长三角地区城市形态主要通过路网交通产生作用,进而影响碳排放。不同时间段,城市形态对碳排放的影响不尽一致,这可能与城市化的不同阶段经济发展水平存在差异有关。城市化初级阶段,区域碳排放量随着用地面积和道路密度的增加呈增加的趋势,而随着城市斑块数量、斑块聚合度和道路缓冲区的增加,碳排放量呈现减少的趋势。和1990、2000年相比,2010年增加了平均城市斑块最近邻距离(ENN_MN)对碳排放的影响,并且呈负相关,说明增加城市斑块最近邻距离有利于减少碳排放。就当前来看,增加道路缓冲区面积和斑块临近距离,减少城市最大斑块面积是当前从城市形态角度减少碳排放的有效途径。研究结果可加深对城市形态与区域碳排放的客观认识,对于优化城市形态、控制区域碳排放具有实证案例和借鉴意义。     

基于效益分析的济南市城市合理用地规模研究

城市用地规模研究是城市社会经济发展战略的基础研究之一,与土地利用效益密切相关。土地利用效益既是衡量土地利用水平的一项重要指标,也是衡量城市规模的基本出发点,它在一定程度上反映了城市的经济发展水平,通过对用地效益的分析能够反映城市土地利用的集约程度。本文以二、三产业产值与城市建成区面积之比作为衡量城市用地效益的指标,通过计算1997-2007年的建设用地与第二、三产业增长弹性系数分析济南市建成区用地规模与用地效益的关系及城市扩张的合理性,并选取广州市、南京市、青岛市、北京市、上海市作为比较对象,通过2000-2007年城市间用地规模与用地效益的关系对比,进一步分析济南市未来城市发展过程中充分合理利用土地的必要性及继续扩大城市规模的可行性。最后运用回归分析方法、增长弹性模型和逻辑斯蒂模型对未来济南市的合理用地规模做出预测。结果发现,济南市未来城市规模为2015年401 km2,2020年450 km2。研究结果可为编制济南市土地利用规划提供参考。     

近30年来太湖围湖利用及东太湖网围养殖动态变化研究

利用多期遥感影像从时间、空间和利用类型3个方面分析了近30 a来太湖围湖利用及东太湖网围养殖的时空变化特征。结果表明：1979～2008年,太湖围湖利用面积总计达 16.004 2 km2;其中1979～2001年,太湖围湖利用面积 9.509 0 km2,年均围湖利用面积 0.432 2 km2,围湖利用的主要用途为水产养殖,鱼塘用地占该段期间围湖利用面积的5653%;2001～2008年,围湖利用面积 6.495 2 km2,年均围湖利用面积 0.927 9 km2,围堰取土用地占该段期间围湖利用面积的5228%。1979年以来,东太湖网围养殖规模逐渐增大,1979年东太湖网围养殖面积 8.343 4 km2,2001年网围养殖面积达 100.272 6 km2,占东太湖水面面积的7465%,网围养殖区域的分布逐渐从湖岸边沿处向湖心处扩展,至2006年,除主航道外,东太湖整个湖面几乎遍布网围,并呈现向西太湖扩展的趋势,随着东太湖水环境问题日益突出及太湖整治力度的加大,东太湖网围养殖面积从2006年的 105.873 2 km2 下降为2008年 92.969 1 km2,网围养殖区域的逐渐缩小及自由水域面积的逐渐增大,将真正实现太湖流域经济 资源 环境的可持续发展     

基于碳排放情景模拟的上海市产业低碳化研究

本文以上海为研究对象,基于对2000-2012年上海市相关产业能耗数据的分析得知:上海市产业GDP、能源消费量及CO_2排放量总体上呈现增长趋势,并运用情景分析的方法,探讨了不同情景模式下,上海市2020年产业能源消费CO_2排放量趋势。     

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     

成渝城市群城市空间扩展冷热点格局演化趋势模拟

城市空间扩展作为城镇化在空间上最显著的特征,不仅可以衡量城市的城镇化水平,还可以对城市的可持续发展起到指导作用。以成渝城市群(Chengdu-Chongqing Urban Agglomeration, CCUA)为例,基于夜间灯光遥感数据,首先,分析了成渝城市群城市空间扩展的冷热点分布特征;其次,结合研究区域生态空间约束条件,构建了最小累积阻力面模型,模拟了成渝城市群城市空间扩展冷热点格局的演化趋势。结果表明:成渝地区空间扩展的冷热点在不同的时期体现出不同的特征。在1992～1996、1996～2002、2002～2009、2009～2015年4个时间段内,城市空间扩展的自相关性逐渐减弱,冷热点分布的全局特征逐渐趋于随机化,局部特征体现出城市空间扩展的多样性,具体表现为热点区域经历了"点状扩张-点环扩张-点轴扩张-轴带辐射"的格局转变过程。成渝城市群空间扩展的冷热点演化趋势在不同规模的城市扩张模拟中,热点区域不断增加。在城市空间扩展5%时,只有4个以成都、绵阳、达州、眉山为主的热点城市,当在城市空间扩展20%时,所有城市(共16个)其空间扩张强度均超过10%,发展成为城市空间扩展的热点区域。     

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。     

杭州湾南岸滨海平原土地利用/覆被空间格局变化分析

杭州湾南岸滨海平原位于沪、杭、甬经济金三角的中心地带,是我国沿海经济最发达的地区之一。研究其土地利用/覆被空间格局变化对合理利用土地资源,促进沿海地区的可持续发展具有重要意义。利用1987年和2000年2个时期的TM影像,分析了杭州湾南岸滨海平原土地利用/覆被数量及空间格局变化特征。结果表明,杭州湾南岸滨海平原建设用地、水体和养殖用地呈现明显的增长趋势,水田、旱地、滩地、林地和盐田呈减少趋势。受自然和人类活动的共同影响,土地利用/覆被类型斑块平均面积由0.245 km2降至0.173 km2,斑块密度则由4.081个/km2提高到5.781个/km2,斑块数量增加了42%。由于斑块的破碎化,大部分土地利用/覆被类型的边界密度、形态指数、分维数和斑块密度都有不同程度的增加。城市化和非农化的发展使得建设用地格局指数变化表现出一定的特殊性。