新疆绿洲城市扩展与空间形态变化分析

绿洲城市是绿洲内人类生产、生活的集聚中心,也是人地关系最为敏感的区域.绿洲城市的空间形态及其变化的动力机制都显示出与其它地区不同的特征.其复杂性和多样性对城市形态学的理论研究具有特殊价值.研究基于1990年、2000年和2007年Landsat遥感影像,借助GIS手段.以新疆18个绿洲城市为研究对象,定量分析了干旱区典型绿洲城市近20年城市扩展与空间形态变化的时空特征.结果表明:(1)新疆绿洲城市扩展速度与强度均较高的主要位于天山北坡地区,较低的主要集中在东疆和南疆.总体而言,扩展速度与强度值低于中东部城市.(2)乌鲁木齐等位于山前凹陷带、山前盆地或地形复杂老绿洲的城市具有较高的分维数;而年轻城市大多在平原地区,分维数较低,结构紧凑.(3)1990-2000年,城市扩展与非农业人口增长之间的关系协调度不足,2000年后得到有效改善.绿洲城市人均建设用地面积普遍略大于国家标准,弹性系数较低的城市应适度扩展;弹性系数较高的城市应放缓扩展速度.     

基于MCR模型的城镇生态安全格局构建和建设用地开发模式

近年来,在中国城市土地开发的顶层设计中越发强调生态空间的重要性,充分识别城市生态安全格局并探讨建设用地空间扩展格局成为划定生态保护红线、确定城市开发边界和"三规合一"空间管制等政策实施的迫切需求。该文以唐山市为例,基于"生态过程—格局"理论和GIS的空间相关性分析、距离分析和叠加分析等方法,从综合水安全、地质灾害预警、生物生境保护、水土保持、游憩安全5个方面,整合构建了底线安全格局、缓冲安全格局和最优安全格局3种不同等级的综合生态安全格局。该文在MCR模型算法引入不同等级"源"的权重系数,以综合生态安全格局为阻力因子,并结合城镇中心的吸引力、主要道路的吸引力和政策调控(区域开发重点)等城镇用地扩展影响因素,得到在不同约束条件下的区域空间扩展阻力面,分别确定了唐山市在"生态安全约束型""经济增长主导型"和"生态与经济并重"3种模式下城镇空间可能的发展范围,经过多方案比较,"生态与经济并重"城镇建设用地空间发展模式是未来城镇健康有序发展的最优模式,这种发展模式既有利于减少大规模、高强度的城镇化和工业化过程所造成的城市发展和环境保护之间的用地冲突,也可为城市用地布局规划和生态红线划定提供科学依据。     

黄河流域生态环境协同治理面临的政策法规困境及对策

黄河流域的生态问题和水环境治理问题一直以来备受决策者和沿岸居民的关注。近年来，黄河流域治理的协同性在流域综合治理中扮演着越来越重要的角色。然而，在过去的研究中，关于“政策协同”和“协同治理”的研究大多集中在涉及公共管理学科的一些领域，诸多政策无法良好协同，导致黄河流域生态环境的治理效果一直不尽如人意。通过文献调研和梳理分析相关政策法规，针对黄河流域协同治理政策法规层面存在的现实困境，提出了黄河流域协同治理的对策路径:加强各方沟通，建立健全协同机制；明确权责内容，明晰主体责任边界；有效发挥市场作用，引导企业参与治理；统一政策目标和民众价值，唤醒民众参与意识。     

浅谈柑橘低产果园改造中技术策略的定位与运用

果园产量低、品质差的原因很多,因而对不同低产园改造采取的技术策略也就各具特色.笔者在多年的实践中体会到:低产园改造最关键的问题是技术策略的选择、定位与运用.就柑橘而言,低产园的主要问题是果园失管、不修剪、修剪失当、品质差和价值低等.下面,通过几个实例对该问题作一探讨.     

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.     

基于空间决策的城镇空间与农业生产空间协调布局优化

科学划定城镇空间和农业生产空间的空间开发管制边界,是兼顾城市发展与粮食安全的重要举措.该文以鹰潭市中心城区为例,借助GIS平台进行建设开发适宜性评价和耕地综合质量评价.基于2个评价结果开展城镇空间和农业生产空间协调优化布局研究.通过城市发展方向预测、新增建设用地规模、基本农田保护面积和耕地国家利用等四方面修正,形成城市开发边界和基本农田保护红线初步方案.根据空间矛盾协调原则做出空间决策,优化协调城镇空间和农业生产空间布局.研究结果为:中心城区建设开发适宜性分值由高到低呈现出以中心城区中心为圆心的“圈层”式的空间分布,中心城区耕地综合质量高的耕地主要分布在西部和东部;综合建设用地重心移动分析、凸壳原理分析城市扩张模式、基础设施与产业布局分析得出中心城区北部的夏埠乡、志光镇和鸿塘镇是中心城区未来发展的重点方向;引入耕地国家利用等指标,将基本农田保护红线方案划分为可调区和不可调区,城市开发边界方案与耕地保护红线方案不可调区布局冲突的空间决策为调整城市开发边界,优先保障耕地.城市开发边界方案与耕地保护红线方案可调区布局冲突的空间决策为调整耕地保护红线,优先保障城市发展.     

土地综合承载潜力和承载量评价——以湖南省“3＋5”城市群为例

城市群土地综合承载潜力和承载量是衡量城市人口集聚、经济发展、生态环境现状及未来发展空间大小的重要指标.从耕地承载力、建设用地承载力和生态用地承载力3个层面选择指标,分别构建土地综合承载潜力和现实承载量评价指标体系,并对湖南省“3＋5”城市群的8个城市分别进行土地综合承载潜力和现实承载量定量评价.结果表明：1）娄底市的土地现实承载量超过了土地综合承载潜力,其比值为1.383 8,为超载区;2）益阳、长沙、株洲、衡阳这些城市的土地现实承载量已非常接近甚至达到了土地综合承载潜力,其比值分别为1.022 8、0.951 0、0.923 8、0.920 4,为满载区;3）岳阳和常德这2个城市的土地资源还可承载部分人类经济活动,土地现实承载量与土地综合承载潜力比值分别为0.867 6和0.854 7,为尚可承载区;4）湘潭市的土地现实承载量相对土地综合承载潜力而言最低,其比值为0.685 5,为可承载区.针对不同的承载情况分别提出有针对性的提高承载潜力或降低承载量的措施,这将对促进区域土地与人口、经济、环境之间的可持续发展具有重要的意义.     

基于遥感数据的城市空间扩张研究

城市化是区域人口增长与社会经济发展的综合进程,其最为明显的特征是城市空间扩张。采用基于RULEGEN的决策树分类方法从Landsat ETM+影像中提取昆明市建设用地信息,应用皮尔逊卡方检验和香农熵模型计算城市空间扩张的自由度和蔓延度。结果显示,在近8a中,该市城市扩张呈现较高的自由性和蔓延性以及明显的各方位不均衡性;空间扩张的时段自由度和蔓延度均呈现不同程度的下降趋势,城市发展趋于紧凑化。     

银川市近30年城市扩展时空演变

应用1991年、1999年、2006年、2011年和2017年五期Landsat TM/ETM/OLI影像数据,在遥感和地理信息系统软件支持下,人机交互提取5个时期银川市建成区边界,通过城市空间扩展强度、重心坐标、紧凑度指数和分形维数等指标,对银川市城市空间扩展的时空演变特征进行了定量分析。结果表明:(1)时序上,除1991—1999年慢速扩展外,其余3个时段都为快速扩展期,扩展强度为20.32%,扩展速率7.88 km~2/a,至2017年银川市建成区面积净增了204.96 km~2,为1991年的6.29倍。(2)空间格局上,银川市建成区由"东、西分离"扩展成"整体发展",城市重心总体往东南偏移,扩展的主要方位在东南、正东,分别增加了45.44 km~2,41.49 km~2,而正南、正北扩展较少,仅增加6.26 km~2,8.05 km~2。(3)城市形态上,紧凑度逐渐增加,由0.17上升到0.32,分形维数逐渐减小,由1.71下降至1.25,说明在研究期间,扩展以内部和边缘填充为主,随着城市的扩展银川市空间形态日趋简单,稳定。     

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。     

基于遥感评价城市扩张对耕地质量等级结构及产能的影响

快速的城市化过程占用大量的优质耕地资源,引发耕地质量下降和产能损失已成为中国耕地保护面临的重要问题。该文利用遥感影像和耕地质量等级数据评价了近30 a来江苏城市扩展对耕地质量和产能的综合影响。研究发现江苏的城市扩张迅速,因城市建设引起的耕地损失约占耕地总量的7%。其中被占用耕地中以优质耕地为主,一、二、三等级耕地约占60%。从质量等级结构上来看,耕地质量结构有恶化的趋势,表现在一、二、三等优质耕地比例下降1.5%,而四、五、六、七等劣质耕地同比例上升。耕地数量和质量的同步降低引起生产能力下降14%。城市占用农地对耕地质量和生产能力的综合影响应该给予足够的重视。     

城市扩张过程对土壤重金属积累影响的定量分离

定量提取人为活动对土壤重金属积累的影响是进行土壤污染模拟的基础。本文研究了1949年来宜兴城区的扩张过程及在其影响下土壤中Cd、Cu、Pb和Zn等重金属的积累过程。利用变量分离法提取了重金属含量中的人为影响分量和自然背景分量,并估算了城市扩张影响下的积累通量。研究结果发现随着宜兴城区扩张快速,土壤中的重金属元素含量随着城市建设年限的增长而升高。变量分离法较成功的解释了重金属元素积累的影响因素,Cd、Cu、Pb和Zn的人为影响分量的均值分别占各实测含量均值的16.6%、18.4%、33.22%和2.7%。空间分布上4种重金属元素的趋势分量沿城市扩张方向均表现出明显的递减趋势,而自然背景分量无明显的空间变化趋势,主要受土壤理化性质的影响。最后,进一步推算了土壤重金属元素输入通量空间变化方程,这可为进一步模拟城市化背景下重金属积累提供有效的参数。     

道网密度与城镇扩张时空变化特征及关联性分析

城镇用地扩张已发展成为发展中国家的一种趋势。道路网络作为城镇用地扩张的极为重要驱动要素之一,受到相关学者高度关注。为研究道路网络与城镇用地扩张之间的一般规律,该文以北京、纽约、伦敦、芝加哥为研究区,基于多期遥感影像以及城市道路网络矢量数据,借助遥感和GIS平台,解译获得城镇土地利用矢量数据,进一步叠加分析提取城镇用地扩张信息,并利用Arc GIS密度分析工具生成道路网络密度图,将两者进行空间统计分析,通过回归分析建立道网密度-城镇扩张回归模型,系统分析道路网络与城镇用地扩张的分布特征以及两者之间的拟合关系,探求道路网络驱动下城镇用地扩张的一般规律。研究结果表明:北京、纽约、伦敦、芝加哥城镇用地扩张阈值分别为1.89×104、3.78×104、5.70×104与6.47×104 km/km2,道网密度未超过阈值时,城镇扩张与道路网络均具有倒U曲线关系,北京、纽约、伦敦、芝加哥的城镇用地扩张转折节点分别为3.3×103、1.184×104、1.686×104与2.14×104 km/km2,即城镇扩张速度先随道网密度的增加而加快,超过转折节点后,城镇扩张速度随道网密度的增加而减慢;当道网密度超过上述阈值时,城镇将不再扩张。城市用地扩张与道路网络特征的关联性规律,对全球发展中城市的未来发展具有重要的借鉴意义。道网密度对于城镇用地扩张具有一定预测效果,能够为避免城镇用地的快速无序扩张、土地低效利用等问题提供新思路,应该重视城市道路网络规划的作用,推动城市"精明增长",以实现城镇用地与道路网络建设的相互促进、协调发展。     

Assessing the impact of urban sprawl on soil resources of Nanjing city using satellite images and digital soil databases

The Yangtse delta area is one of the most rapidly developing areas in China. There are mega-cities like Shanghai and Nanjing and the surrounding urban areas of different sizes including those along the lower reach of the Yangtse river from Shanghai to Nanjing. In combination with their satellite counties and towns, they form one of the most densely distributed urban areas in China. This is a case study conducted in Nanjing city to evaluate the impact of urban sprawl on soil resources using satellite images and digital soil database maps. The extent of the developed land in the study area and the impact of development on soil resources at a scale of 1:200,000 are estimated. The soil types occupied by the urbanization process are determined by overlaying the soil map on the satellite images (Landsat TM) of the study area at different times (1984, 1995, 2000 and 2003). This study uses a geographic information system (GIS) to combine urban land use maps of different times derived from satellite images with data on soil characteristics contained in soil databases. The results document the rapid expansion of urbanization in Nanjing city, as well as the soil types occupied by the urbanization process, and their quality. The urban area has increased 43,544 ha, 2 times more than in 1984. The urban area expanded at an annual rate of 6.9%. Thirty of the total 32 soil types (soil families) within the city were utilized by the urbanization process among which Loamy typic-Fe-leachic-stagnic anthrosol ranked the highest (12,007 ha). The loss of surface land to urban use in Nanjing city has ranged from 4.8% in 1984 to 11.8% in 2003. Soils of the first class (5349 ha) and second class (20,781 ha) were 61.5% of the total occupied soil area. Results for Nanjing show that residential, commercial, and industrial development, known as “urban sprawl,” appear to follow soil resources, with the better agricultural soils being the most affected. Several soil types appear to be on the verge of being replaced by urban sprawl. Growing urbanization may threaten food security, soil diversity and sustainability. The extent and geographic distribution of soil quality and the pedodiversity for land presently under urbanization in the study area may be determined through modeling.     

Multiple effects of urbanization on the biodiversity of developing countries: The case of a fast-growing metropolitan area (Concepción, Chile)

Urbanization is increasingly homogenizing the biota of less developed countries. Even though urban sprawl is a worldwide problem, most studies on the effects of urbanization, and the conceptual models have focused on developed countries. South America has not escaped urbanization, and here we discuss the potential impacts of urban sprawl with respect to three ecosystems in the metropolitan area of Concepción, Chile. We consider this area a good model and fairly representative of other cities in developing countries which are also experiencing rapid and uncontrolled growth. We found that the impacts of urban sprawl on biodiversity in the metropolitan area of Concepción differ little from cities in other parts of the world: native ecosystems are replaced by pavements and buildings and what is left of the natural soil is covered with green areas dominated by non-native ornamental species. Wetlands and other peri-urban ecosystems are rapidly being destroyed, fragmented or invaded by non-native species. We found that from a study area of 32,000 ha, there was a net loss to urbanization of 1734 ha of wetlands (23% of the original) and 1417 ha (9%) of agricultural, forest and shrub land cover types between 1975 and 2000. From the total area urbanized (3151 ha), 55% corresponded to wetlands and 45% to agricultural, forest and shrub lands cover types. We see the lack of environmental awareness as a major cause of the increasing deterioration of biodiversity in urban areas of developing countries. More research is needed to fully understand the effects of urban sprawl on the biodiversity of developing countries to include these ecosystems in global conservation strategies.     

土地利用/覆被变化（LUCC）的环境效应研究进展

土地利用/覆被变化（LUCC）是全球环境变化的重要因素之一,LUCC 的环境效应也是当前的研究热点。本文总结了近 20 年 LUCC 环境效应研究的主要成果和方法,并针对当前研究中的不足之处,对未来的研究趋势进行了讨论。该文首先分别从大气、土壤、水、生物和人类等环境因子方面讨论总结了 LUCC 环境效应的主要研究成果,继而从大气效应、水环境效应、土壤环境效应和综合环境效应等方面对常用的定量研究方法作了概括。作者认为今后应加强 LUCC 的综合环境效应、城市土地利用和城市扩张的环境效应等方面的研究,同时应重视服务于决策和管理的应用研究,提高环境监测和实验分析的技术水平,开发和完善基于 RS 和 GIS 空间分析功能的 LUCC 及其效应模型,以更有效和精确地评估土地利用变化所导致的环境影响。     

50年来太湖水网地区城市化空间过程的监测与模拟Ⅱ.基于栅格单元扩展优先度的城市扩展模拟

城市空间扩展主要受水系以及道路、桥梁建设制约,而水系、道路、桥梁都占有一定空间位置,因此,对城市扩展的空间模拟可以转化为分析城市扩展与水系、道路和桥梁的空间关系来解决。本研究以地理信息系统的距离分析为基础,通过分析区域内各个栅格单元与水系、道路、桥梁(可达性)以及原城区的空间距离,确定一定区域内各个栅格单元扩展的优先次序,再按该次序填充,并利用实际面积作为控制,确定城市的空间范围。通过对宜兴城区1984～2000年的空间扩展模拟研究发现,该方法模拟结果与实际城区吻合率可以达到80%以上;通过考虑更多影响因素可望提高空间模拟精度。     

近20年来南通市区城镇用地扩展遥感监测

借助RS和G IS技术,利用TM卫星影像资料对近20年来南通市区城镇用地扩展过程进行了研究。结果表明,1984~2003年主城区扩展趋于缓慢,市区边缘带乡镇扩展速度加快。在扩展模式上,主城区先是沿着老城区填充式零星的扩展,然后逐步与周边乡镇连成一片,并形成新的扩展中心。城镇用地扩展的主要驱动力是工业化水平的提高。把市区城镇用地扩展图与土壤图相叠加,并参照1987年土地利用现状调查资料,结果表明南通市区城镇用地扩展主要侵占城市周边优质的菜地和农田。     

南京市近20年城镇用地扩展对土壤资源数量和质量的影响

应用RS和GIS技术，基于1984年、1995年、2000年和2003年等四个时期的TM卫星遥感空间数据，采用多时相连续对比法分析了南京市过去20年来城市化与城镇扩展过程；同时，以南京市土壤图、全国第二次土壤普查数据为基础，并结合补充调查和采样分析数据，对南京市城镇扩展过程中土壤资源动态变化进行了研究。结果表明：过去20年南京市城市化发展速度较快，2003年全市城镇建成区面积较1984年增长近1倍；由于城镇规模的快速扩展，全市土壤资源总面积缩减7．4％，且城镇周边地区农业基础设施好、生产力水平较高的土壤资源缩减比例较大，对区域农业生产和粮食安全产生了不容忽视的影响。