1975-2014年河套绿洲城市化遥感监测与区域差异分析

[目的]对近40 a来河套绿洲城市化进行遥感监测与区域差异分析,以期为河套绿洲各城市的规划管理、城市间协调发展及可持续发展提供决策依据.[方法]利用1975,1989,1995,2000,2006和2014年6景Landsat MSS/TM/ETM+遥感影像,结合7个城市扩展评价指标及主成分分析法等开展研究.[结果](1)河套绿洲3座城市的扩展趋势不同,扩展速度、强度及城市扩展弹性系数不同.(2)三座城市扩展的空间形态不同.(3)三座城市的城市重心转移方向和距离各不相同.(4)房地产开发投资额和第三产业是影响银川市城市扩展的主要社会因素,第一产业是影响临河区的主导产业,而第二产业是影响石嘴山市的支柱性产业.[结论]近40 a来,河套绿洲3座城市中,银川市年均扩展速度最快,强度最大,且城市扩展弹性系数更趋于人地关系的合理值;银川市和临河区的城市扩展形态趋向紧凑稳定型发展,复杂程度减小;而石嘴山市趋于离散发展,形态逐渐复杂化;同时,银川市城市重心向东南方向转移,转移距离最大,石嘴山市、临河区分别向西南、东北方向转移;且影响3座城市扩展的主因子不同.     

天津城市用地时空扩展研究

利用中国科学院资源与环境数据中心提供的关于天津市20世纪80年代中期,90年代中期,2000年度3期1:10万土地利用数据,以GIS为制图和数据提取的分析手段,通过引入城市扩展速度、强度、重心坐标、紧凑度、分维数、弹性系数等指标,研究了天津城市扩展的时空规律,形态特征,与人口、经济发展之间的协调关系以及对周边土地利用的影响.结果表明,天津城市用地扩展的时空分异特征明显,城市核心区扩展依然以西北一东南走向为主要轴向,北运河一海河轴向扩展一直是城市扩展的主轴.改革开放后滨海轴扩展速度也在加快.城市扩展过程中紧凑度数值先降低后稍有增加,空间形态由向着趋于不稳定状态发展而趋向稳定.城市扩展先是远慢于城市人口的增长,后来则大大快于城市人口的增长,出现了城市增长速度与人口增长速度之间不协调现象.面积-GDP弹性系数有上升的趋势,此时段经济的年均变化率远远超过了城市扩展的年均变化率.城市建成区面积的扩展对耕地的影响最大,其次是林地、草地、水域及未利用地等其它土地.     

1990-2015年阿克苏市建设用地的扩展与驱动力

[目的]探讨新疆阿克苏市建设用地扩展特征及其驱动因素和存在的问题,为绿洲城市发展和建设决策提供一定的利用依据。[方法]以1990,2000,2010,2015年的Landsat TM/ETM⁺卫星遥感影像为数据源,借用ENVI进行监督分类,得出阿克苏市4个时间段的建设用地、耕地、林地、水体、未利用地等信息。应用建设用地扩展强度、速度,重心坐标转移、紧凑度、弹性系数等指标,研究阿克苏市建设用地变化规律。[结果]1990年建设用地面积为18.34 km²,2015年建设用地面积为91.61 km²,25 a里总扩展面积为73.24 km²,净增加了1990年的4倍。建设用地扩展中主要占用的土地类型为未利用地和耕地,面积分别为43.84,28.04 km²。建设用地重心坐标向EN,WS,WS方向迁移,靠近交通路线移动。1990-2000年重心坐标移动距离不大,移动距离为243.7 m。2000-2010年移动距离为832.2 m。2000-2015年移动距离最大（为1 568.2 m）,扩展形状为面状和条带状。建设用地外围紧凑度一直呈下降趋势,从1990年的0.201下降到2015年的0.066,城市空间形态越来越复杂。[结论]阿克苏市1990-2015年建设用地不断往外扩展。阿克苏市建设用地扩展速度在研究期间一直高于人口增长速度,而两者之间差距不断扩大,弹性系数为1990-2000年2.3,2010-2015年10.13,城市扩展与人口增长高度不合理。非农业人口因子、经济因子、政策因子、交通因子是引起阿克苏市土地利用变化最主要的驱动因素。     

基于多源遥感数据的奎屯市城市扩展分析

采用Landsat TM,ETM⁺和ALOS/AVNIR-2遥感影像,获取城市用地信息,并计算出城市扩展速度、扩展强度指数、紧凑度、分形维数及弹性系数,从而对奎屯市城市扩展变化进行综合分析。结果表明:奎屯市城市扩展明显、城市用地规模扩大,扩大的城市用地主要由草地和未利用地转移而来;城市扩展强度指数1989—2000年、2000—2010年间分别为9.69%和9.72%;城市空间格局由外延式逐渐向填充式转变;弹性系数低于1.12,人口增长速度高于城市扩展增长速度;紧凑度逐渐减少,分形维数逐渐增大,城市结构松散、形态不规则、复杂化。依据分析结果提出了发展边界区域,使城市和人口增长速度协调的建议。     

石河子市城市化过程中城市用地扩张的特征研究

以石河子市为研究区,利用1990年,1999 2000年和2009-2011年的Landsat TM/ETM+卫星遥感影像解译的空间数据,在GIS的支持下,基于Fragstats 3.3软件平台,采用景观格局指数和城市扩展测度指标等分析方法,对研究区的城市扩张及其变化特征进行了分析.结果表明:(1)城市依规划而渐进建设的痕迹非常明显,城市东西两面的用地已基本用尽,城市的拓展方向现已依托综合建成区向北、向南扩展;(2)随着城市化的推进,城市景规格局类型与结构发生了明显的变化,人类活动是造成城市景观格局变化的重要因素之一;(3)在城市扩展速度和扩展强度方面,与区内其它主要绿洲城市相比存在较明显的差异,该城市扩展速度和扩展强度在全疆城市的排名中位居前列.     

基于GIS和RS的德令哈市城市扩展研究

借助RS和GIS技术,对德令哈市1989年TM影像数据、1999年ETM影像数据和2009年土地利用现状图进行分析处理,采用人机交互目视解译法提取德令哈市建成区边界图,并将3个时期的建成区范围图叠加;然后从城市扩展强度、重心坐标转移、紧凑度指数、分形维数指数以及城市扩展弹性系数等角度对德令哈市建成区的空间扩展状况进行分析;结果显示:1989—1999年、1999—2009年这两个阶段,德令哈市建成区的面积都在增加,但是1999—2009年,建成区面积的扩展速度和强度都大于1989—1999年;建成区重心坐标第一阶段向西北方向偏移,第二阶段向南偏移,紧凑度指数偏小,并逐渐减小,分形维数指数比合理值1.12大很多,城市空间演变形态趋于复杂;城市扩展弹性系数偏大,并有上升趋势,城市人口增加与城区面积扩展不协调。德令哈市在未来的发展中,需要注重城市内部建设用地填充,合理控制外延扩展规模,尽力确保城市形态紧凑发展。     

城市土地集约利用与用地扩展研究

城市扩展与城市土地集约利用存在内在联系。以干旱区绿洲城市乌鲁木齐的城市扩展特征为出发点,研究城市扩展与城市用地集约化间的动态相关性,评价城市对土地利用压力的响应能力。结果表明在1990—2014年,乌鲁木齐城市用地扩展呈现从缓慢扩展到快速扩展,再到中速扩展的特点;各时期城市用地紧凑度小,分形维数大,建设用地分布分散,城市用地的增加主要依靠于城区用地向内部的填充;对应时期内的城市土地集约利用水平呈现波动上升的特点,在近10年来城市用地集约化显著;经相关分析得出:城市用地的集约化与城市建成区面积的扩展速度关系不大,但受城市扩展的空间形态影响较大,建成区分散度、破碎度越大,则城市用地越趋于集约化发展。城市扩展与城市用地集约化二者的耦合关系可反映出一段时间内城市土地利用的效率或对用地压力的响应程度:当城市扩展强度土地集约利用率,说明在城市化进程中存在土地浪费现象;当城市扩展强度土地集约利用率,说明城市土地利用高效,应以经济—社会—生态三者协调发展为原则开展合理的城市土地集约利用。     

基于分维模型的台兰河流域土地利用变化研究

以新疆台兰河流域1990年、2000年和2005年土地利用数据为例,将分形理论应用于土地利用空间分布及其变化的研究中,定量分析干旱内陆河流域土地利用空间结构复杂性、稳定性以及各土地利用类型随时间的变化趋势,从而阐述不同土地利用类型的空间分布规律。结果表明:各种土地利用类型都具有空间分形特征,分维数是面积、斑块数量和平均斑块面积等单项指标有机结合的综合表现,是综合表征土地利用变化空间格局的定量指标。1990年、2000年和2005年不同土地利用分维数的排序分别为:水域工矿居民用地耕地草地未利用地林地;水域工矿居民用地草地耕地林地未利用地;水域工矿居民用地草地林地耕地未利用地。1990年、2000年和2005年台兰河流域整体土地利用分形维值分别为1.5993,1.5986,1.6079,流域土地利用的分维数呈现先减后增的趋势,土地利用空间结构趋于复杂化,土地利用类型有扩张的趋势。1990年、2000年和2005年台兰河流域整体空间结构稳定性指数分别为0.1720,0.1563,0.1435,说明整个流域土地利用类型的空间结构稳定性逐渐下降。     

石羊河流域中下游绿洲地区耕地利用变化研究(英)

基于1995和2000年Landsat TM影像的土地利用空间数据(1:100000),运用GIS空间分析方法研究了1995～2000年甘肃省石羊河流域中下游地区武威绿洲和民勤绿洲耕地利用现状、耕地扩展与流失的空间分布特征、变化幅度.结果表明:1)耕地是武威绿洲和民勤绿洲最主要土地利用类型之一.耕地与其他土地利用类型之间的相互转化空间分布广泛;2)中下游耕地均处于快速增长状态.1995～2000年下游民勤绿洲耕地年变化率为0.3282,年平均增长率达到2.18%;3)中游武威绿洲耕地扩展来源于草地和未利用地,二者占耕地增长面积的90.83%;耕地流失主要为农村居民用地扩展和耕地退化;4)下游民勤绿洲耕地扩展突出为草地转耕地,占耕地扩展总面积的54.58%.耕地流失最主要是耕地退化为未利用地和荒草地;5)缓冲空间分析表明,石羊河流域中游耕地扩展面积与下游耕地流失面积呈现显著正相关,相关系数为0.8856.中游武威绿洲耕地每增加1 hm2,将导致下游民勤绿洲3 hm2左右耕地减少.     

1988-2002年郑州市景观格局演变分析

以郑州市区1988年、1995年和2002年3幅遥感影像为基础数据源,在3S技术支持下,利用景观生态学理论和方法,通过遥感影像解译、景观格局指数选取与计算、逐步回归分析等,对郑州市景观格局动态及其城市扩展的时空分异特征进行了全面分析。结果表明:（1）1988-2002年郑州市建设用地、林地显著增加,景观空间结构仍以农业用地为主。其中建设用地增加85.27 km²,主要由农村居民点和水浇地转化而来。（2）郑州市景观破碎度增大、优势度指数降低、整体分维数略有增加,城市景观格局趋于复杂化、破碎化和多元化。（3）城市景观具有显著的空间梯度变化特点,且存在明显方向分异,NW-SE向为城市扩展中轴线。（4）城市扩展主要集中在三环路内,扩展强度达1.36,且多为内部填充式扩展;三环与绕城公路间,扩展倍数为1.56,扩展强度仅0.37,城市主要沿道路外延式扩展。     

黄河上游生态脆弱区绿洲开发模式下生态系统服务价值损益分析——以宁夏红寺堡区为例

为了探究黄河上游绿洲灌溉区的开发模式对生态系统服务价值(ESV)的影响,选取宁夏红寺堡区为研究区域,基于Landsat TM和GF-2遥感影像数据源,通过修订生态系统服务当量因子,对其生态系统服务价值损益进行了定量分析。结果表明:(1)自1998年底第一批宁夏南部山区的移民迁入红寺堡区开启绿洲开发模式以来,红寺堡灌区面积持续扩张,至2018年已达5.17×10⁴ hm²,形成了“蝴蝶型”的荒漠绿洲分布格局。(2)绿洲开发使得红寺堡区的土地利用结构发生显著变化,旱地、其他草地和未利用地大幅减少,水浇地、林地和建设用地大幅增加,基本形成以绿洲为主的生活空间和生产空间、周边为生态空间的“三生”空间格局。(3)1990—2018年红寺堡区的ESV由1.151×10⁹元提升为2.267×10⁹元,这主要得益于林草地、水体等生态用地的扩张,各单项服务价值呈上升趋势,生态建设成效显著。(4)红寺堡区的ESV总量变化呈现明显的阶段性特征,其中,1990—2000年轻度降低,此后持续增长。1990—2000年,旱地扩张,导致林草地失衡,生态退化,ESV损失2.9×10⁷元; 2000—2018年ESV增加1.116×10⁹元,其中,城镇建设用地快速扩张是ESV损失的主因,林草地和水域的扩张是ESV增加的主因。综上,红寺堡区在绿洲开发进程中生态建设成效显著,但也存在因为开发导致ESV损失的情况。今后发展中,需要进一步提升社会-经济-生态三者的协同发展能力。     

喀斯特山区城乡人类活动强度及其效应时空演变研究

[目的]探究城镇与乡村人类活动强度,以及城镇与乡村地区人类活动的经济效应、生态效应的时空演变,为全面定量评估城乡人类活动机制、生态文明建设与社会经济发展等提供一定理论支撑和决策指引。[方法]通过构建城镇与乡村地区的人类活动强度指数、人类活动强度阈值及人类活动效应等模型方法,对贵州省各地市城乡人类活动强度及阈值演变进行了研究。[结果]2010—2018年,贵州省各地市乡村人类活动强度减弱(降低7.57%～28.57%),城镇人类活动强度增强(增加22.72%～124.83%),城镇人类活动强度大于乡村人类活动强度。各地市乡村人类活动强度最低与最高阈值总体呈降低变化,但多数地市超过最高阈值(1.02～1.62倍),山区土地系统承受较高乡村人类活动强度影响。各地市城镇人类活动强度阈值呈增加变化,2018年城镇人类活动强度趋近最高阈值(0.940～0.997倍),城镇人地系统承受着较大压力。各地市单位城镇人类活动经济效应与单位乡村人类活动生态效应均呈增长变化(年均增长率8.60%～13.53%),单位乡村人类活动生态效应比城镇人类活动经济效应更显著(2.24～14.84倍)。[结论]尽管贵州省...     

新疆城市酸雨分布特征及变化趋势分析

通过对新疆乌鲁木齐、伊宁、哈密与和田4个城市1991-2008年降水pH值、K值（电导率）及相关的天气气候资料处理,分析了新疆城市酸雨分布特征和变化趋势。结果表明:北疆城市酸雨观测次数远远多于南疆城市,新疆城市降雨pH平均值有逐年平缓降低的趋势,乌鲁木齐和伊宁变化起伏大,哈密与和田变化小,K平均值年变化较为复杂,并且变化剧烈。北疆城市平均pH值明显低于南疆城市,大部分在6.0附近波动,总体呈下降趋势,南疆城市降水pH平均值变化幅度小于北疆城市,降水pH平均值大部分在7.00附近波动;北疆城市平均K值远低于南疆城市,起伏变化平缓且有逐年降低趋势,南疆城市变化剧烈。影响降雨pH平均值和K平均值大小的因素有很多,对于南北疆城市的这种变化,降水量多少可能是其主要的因素,南疆沙尘多也可能是其影响因素之一。     

基于土地利用/覆盖的干旱绿洲区植被覆盖度变化--以新疆生产建设兵团第八师为例

为了探讨西北干旱绿洲区土地利用/覆盖类型景观格局特征,以及不同土地利用/覆盖类型植被覆盖度变化,本文以干旱典型绿洲区新疆生产建设兵团第八师为研究区,选取2000年、2005年的Landsat TM和2010年环境一号星CCD遥感影像数据,采用室内解译与野外核查相结合,运用RS和GIS技术分析了该区域的土地利用/覆盖和景观格局变化特征,并基于土地利用/覆盖类型选取3年的MODIS数据进行了植被覆盖度变化分析。结果表明:1)该研究区主要以耕地、草地和灌丛为主,占总面积的88.9%。在自然因素和人为因素的综合作用下,干旱绿洲区土地利用/覆盖类型发生明显变化,草地和灌丛呈减少趋势,面积分别由2000年的2 603.2 km2和1 166.2 km2减少至2010年的1 677.3 km2和933.8 km2;耕地和城镇逐步增加,面积分别由2000年的2 892.8 km2和209.2 km2增加至2010年的4 038.3 km2和259.1 km2;耕地主要由草地和灌丛转化而来,城镇主要由耕地转化而来,土地利用变化整体处于不平衡发展趋势。2)研究区景观特征趋于简单,土地利用变化改变了该区域景观格局,景观多样性、均匀度减少,优势度明显增大,破碎化程度降低,生物多样性也呈向单一方向转变的趋势。3)受气候等主要因素的影响,2000—2010年植被覆盖度呈先降低后逐步升高的趋势,不同土地利用/覆盖类型植被覆盖度表现为林地耕地草地灌丛荒漠,林地、灌丛、草地和耕地植被覆盖度分别增加6.7%、38.2%、15.6%和12.3%;较高和高等级植被覆盖面积增加,中、较低和低等级植被覆盖度面积减少。4)温度一定的条件下,降雨量是影响干旱绿洲区植被覆盖变化的关键因素。该研究结果可为新疆生产建设兵团生态环境保护管理以及合理规划生产模式提供科学的参考依据。     

和田绿洲水文气象要素分形特征与R/S分析

基于和田绿洲半个世纪（1954-2003年）以来实测水文气象资料,应用Kandell秩次相关检验法进行趋势性分析,结果表明：气温、蒸发的增加趋势显著,降水、相对湿度与河川径流量存在不显著的减少趋势。R/S分析结果表明,绿州内各水文气象要素的变化具有持续性,但不同季节的持续强度不同,降水和相对湿度的持续强度夏季大于冬季,其余表现为冬季大于夏季。分形结果显示,各水文气象要素变化的趋势性和复杂程度不同,其中玉龙喀什河径流量〉喀拉喀什河径流量〉相对湿度〉降水量〉平均气温〉蒸发量,即绿洲径流变化的趋势线最不明显,也最复杂。研究结果对了解绿洲气候资源、指导农业生产及预防灾害有参考作用。     

基于遥感和GIS的城市扩张稳态指数及其应用

城市扩张是当今世界的全球化趋势,如何衡量城市扩张状态是城市扩张研究的热点问题。该文从道路网络与城市扩张的互动机制出发,提出一种计算城市扩张稳态的指数(urban expansion steady-state index,UESI)。选取纽约、伦敦、东京等13个世界级城市,利用核密度分析计算道路网络密度,通过遥感解译与空间分析提取近30 a城市扩张信息,最后建立路网密度-城市扩张模型。通过样本UESI指数计算开展比较分析,并对北京2025年城市扩张状态进行了预判。结果表明,UESI能够有效表征城市扩张状态,当UESI达到0.30,城市扩张处于稳定状态。该指数能够有效量化城市扩张状态和潜力,丰富了当前城市扩张量化研究。对于快速发展中城市具有重要的参考价值。