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.     

近38年来格尔木河中下游绿洲时空演变及其与 人类活动的关系

基于1977、1987、1999、2006、2014年5期Landsat MSS/TM/ETM+/OLI遥感影像,结合"中国1︰10万土地利用数据"及土地利用/覆盖变化(LUCC)和景观格局、城市扩展指标等分析了绿洲时空演变及其与人类活动的关系。结果表明:近38年来,格尔木河中下游绿洲变迁呈急剧退缩-退缩-扩张的变化趋势,特别是1977—1987年绿洲退缩速度最快,退缩面积高达638.67 km~2,累计动态度-3.55%,1987—2006年绿洲继续退缩,但速度明显变缓,累计动态度分别为-0.52%和-0.88%,2006—2014年绿洲首次呈扩张状态,绿洲面积增加27.19 km~2,累计动态度0.26%,绿洲变迁趋于稳定。草地变化对绿洲退缩的贡献率最大,林地、耕地和建设用地变化对绿洲扩张的贡献率逐渐增大;绿洲重心迁移明显,迁移方向为南偏东-东南-西南-东南,迁移距离1977—1987年最长,为2.96 km,以后逐渐变短。1977—2014年绿洲景观斑块和破碎度呈增加趋势,景观形状趋于复杂,且当城市扩展率、城市扩展强度减小时,绿洲变化动态指数均减小,表明绿洲景观趋于复杂的同时受人类活动影响日益增大。     

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。     

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 km²/a,至2017年银川市建成区面积净增了204.96 km²,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 km²,41.49 km²,而正南、正北扩展较少,仅增加6.26 km²,8.05 km²。（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。     

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.     

城市扩展下的重庆都市区NDMI响应特征研究

城市扩展伴随着生态系统的变化,归一化水汽指数(NDMI)是监测区域旱情程度的重要指标之一,研究城市扩展进程中NDMI的响应特征具重要价值和意义。采用重庆都市区1988~2010年多光谱TM遥感数据,利用分布指数、转移矩阵、重心迁移模型等研究方法,将图谱分析与城市扩展规模影响程度相结合,研究城市扩展与NDMI响应关系。研究结果表明:城市扩展与NDMI空间分布特征呈现出明显相关性;随着城市建设用地扩展,1级、2级、3级NDMI时空响应最为活跃;重庆都市区环境治理理念已从事后修复逐步提升到事前防御;对于建成区域内的环境修复应从1级NDMI分布区域入手。研究结论旨在为重庆环境监测相关部门和城市规划建设选址提供参考和依据。     

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。     

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。     

基于AHP的DRASTIC模型在银川市潜水防污性能评价中的应用

[目的]探讨银川市区域地下水防污性能,为都市圈的建设、规划以及地下水资源的保护等方面提供科学依据。[方法]以银川市绕城高速内的城区为研究区,综合水文地质条件,选取地下水埋深、净补给量、含水层富水性、土壤类型、包气带岩性和水力传导系数等6个评价因子,利用层次分析法(AHP)确定因子权重,建立适合银川市当地的地下水防污性能DRASTIC评价模型,对银川市地下水防污性能进行了分区评价。[结果]①银川市地下水防污性能整体表现为中等-弱,防污性能弱区位于西夏区一带,防污性能强区位于金凤区的北部地区;②防污性评分与NO-3的污染特征存在一致性。[结论]地下水防污性能评价是预防和保护地下水资源的重要手段。金凤区北部阅海湖区域可作为今后城市扩建的首选区域。     

基于最小累积阻力差值模型的北京市生态安全格局构建

[目的] 构建适合北京市区域环境特点和社会发展水平相对完整的城市生态安全体系，为有效控制城市扩张发展生态安全底线和城市生物多样性保护提供科学参考。[方法] 基于北京市生态系统水源涵养、水土保持、防风固沙和生物多样性维持服务功能及各类自然保护地提取生态源地；综合考虑全域多要素指标，运用生态源地扩张阻力面和城镇用地扩张阻力面差值划分生态安全格局（即高水平生态区、中水平生态区、低水平生态区、生态城镇临界区、低水平城建区、中水平城建区和高水平城建区）。同时识别生态廊道和生态节点区域，从而构建北京市生态安全格局。[结果] 北京市生态源地总面积为3 568.95 km²，占全区土地总面积的21.7%，集中分布在北京市西北区域，呈包围中心城区态势；北京市重要生态廊道11条，生态节点153个，其中石景山区生态网络密度最大，东城区生态网络密度最小，北京市中心建城区呈“摊大饼”式蔓延，城区的生态廊道断裂程度较高。[结论] 北京市生态格局破碎化明显，未来应优化生态节点空间布局，以保护生态源地，规划生态廊道，控制生态城镇临界区建设等方式获得生态效益。     

综合治理资源约束下安徽省适宜城市人口规模与城镇化演进对策

[目的]探究资源条件约束下安徽省城市人口规模,为安徽省制定城市化发展规划及可持续城市化发展策略提供决策参考.[方法]基于资源消耗综合视角,运用SPSS软件,采用曲线回归分析方法和分形模型对城市人口规模结构分形特征进行探索.[结果]安徽省资源消耗与城市化规模契合S形曲线演化规律.资源条件约束下,安徽省城市人口适宜规模理论值为2 184.30万人;安徽省城市人口呈低水平均衡分布态势,首位城市(合肥市)的垄断性不强,其分形维数D值为1.54,首位城市(合肥)人口理想规模为371.67万人;安徽省城镇化建设重点在于引导农村人口向县域小城镇集聚及增强首位城市的龙头地位.[结论]安徽省未来城镇化建设重点在于加快首位城市(合肥)建设,引导农村人口向县域小城镇迁移.     

河南省城市化与生态环境耦合协调状态的时空格局

[目的] 探索河南省城市化与生态环境耦合协调状态的空间聚集特征,提出相关的发展建议,为河南省城市可持续发展提供科学的参考。[方法] 通过构建城市化与生态环境评价体系,利用改进的耦合协调度模型,研究2008—2018年河南省城市化与生态环境发展水平及耦合协调度,对河南省17个地级城市耦合协调度进行时空格局分析。[结果] 2008—2018年全省耦合度值都在0.9以上,耦合协调度呈波动上升趋势;多数城市的城市化水平低于生态环境水平,各市城市化与生态环境的耦合协调度等级有基本不协调、基本协调、协调、高级协调;城镇化与生态环境耦合协调存在空间正相关性,有西部和中部耦合协调度高、东南部耦合协调度低的聚类特征。[结论] 河南省整体城镇化进程加快,经济城市化和生态环境压力分别对城市化和生态环境两大系统产生了重要影响。应加强郑州市中心城市的发展,推动河南东南部城市的发展。     

基于熵权法的城市水资源脆弱性研究——以广东省为例

[目的]研究城市水资源的脆弱性,客观反映水资源的可持续发展能力,为建设可持续发展城市提供参考。[方法]本文把广东省21个行政市及佛山市顺德区水资源列为实证对象,从自然因素、人为因素、承载力因素3个角度建立评价指标体系;在熵权法计算影响权重的基础上利用线性加权求和法构建水资源脆弱性评价模型。[结果]广东省水资源脆弱性总体呈现较脆弱,深圳市水资源脆弱性呈现不脆弱,在22个研究对象中水资源脆弱性表现最稳定。[结论]根据广东省水资源脆弱性评价结果结合智慧城市中可持续发展的目标可知,由于产业结构、水资源利用效率较低等问题导致广东省水资源脆弱性较高,可以通过产业结构改革,建设智慧水务和利用科技水平提高水资源利用效率等方法来降低水资源脆弱性。     

多方法支持的重庆市土地利用格局时空演化及驱动力

[目的]研究重庆市土利用格局时空演化规律,为促进该地区土地资源可持续利用及社会经济可持续发展提供科学依据。[方法]以位于山地高密度区的重庆市为例,基于1995—2020年土地利用遥感监测数据,从数量结构和空间布局两个方面定量分析重庆市土地利用时空演化特征,并通过地理探测器分析不同时间尺度下重庆市土地利用变化驱动力。[结果]研究期内重庆市土地利用变化速度加快,城乡居民用地、工矿建设用地持续增加,草地面积大幅缩减并集中向林地转化;25 a以来,重庆市土地利用程度逐年提高,整体处于发展期,热点区主要集中在主城及其周围地区;渝西水田密度降低,渝东南林地高值密度面积增加,但草地高值密度区大幅缩减;城镇及农村居民用地高密度核心位于主城区,工矿建设用地高密度核心为星点状分布,增长幅度大;社会经济因素对重庆市土地利用变化影响显著,其中人口密度为主导性因子。[结论]重庆市土地利用变化区域间差异明显,土地利用变化主要受社会经济因素的影响。     

基于均方差权值法的烟台市城市土地利用效益比较研究

[目的]探讨沿海城市土地利用的综合效益,为政府部门制定和完善沿海城市土地开发利用政策提供科学指导。[方法]以山东省烟台市为例,从经济效益、社会效益、生态效益3方面构建了城市土地利用效益综合评价指标体系,利用均方差权值法对其土地利用效益进行评价分析。[结果]2001—2010年烟台城市土地利用效益不断提高,集约性不断增强,正逐步实现从外延扩张向内涵挖潜的转变;但与其他13个沿海开放城市相比,目前烟台城市土地利用效益还处于较低水平,特别是城市用地的经济效益和社会效益与其他城市的差距尤其明显。[结论]均方差权值法是一种较为理想的城市土地利用效益多指标综合评价方法,烟台市土地利用今后应进一步提高其社会和经济效益。     

江西省1988-2017年新型城镇化水平与不透水面的相关关系

[目的] 结合不透水面对新型城镇化水平进行分析，探究江西省各市新型城镇化发展的规律及趋势，为江西省新型城镇化的发展提供科学参考。[方法] 从人口、经济、社会、空间4个方面构建新型城镇化的指标体系，在分析江西省1988-2017年各市新型城镇化水平的同时，基于不透水面数据，研究城镇化水平与不透水面不同阶段的相关性变化，构建二者的线性关系模型。[结果] ①30 a间江西省城镇不透水面扩张明显，整体呈现高-较高-中-较低-低密度圈层分布的空间格局。②江西省城镇化发展水平呈现出"北高南低"的空间分布特征，区域间发展不均衡；③2006年为该区城镇化水平增长的突变点，前后城镇化水平与不透水面相关性存在差异；④各市不透水面与新型城镇化水平线性拟合决定系数R²均大于0.9，拟合效果较好。[结论] 不透水面与新型城镇化水平存在较强相关性，利用不透水面数据能较好地反映各市新型城镇化水平，这有助于分析城镇化发展趋势，促进区域城镇化研究。     

基于IE-GC-VAR方法的河流城市土地利用变化及其驱动因素分析——以江西省德兴市为例

[目的]对快速城市化的河流城市——江西省德兴市的土地利用结构变化及其影响因素进行研究,为河流城市土地利用结构的调整和我国正在经历快速城市化的河流城市发展提供科学依据。[方法]基于德兴市2000—2014年遥感影像的土地利用数据,应用信息熵模型和灰色关联方法分析其土地利用结构信息熵变化与各相关因素之间的关联度,并以此为基础进一步运用向量自回归模型,以脉冲响应函数和方差分解解释了德兴市土地利用结构信息熵变化与主要因素的动态相关性。[结果](1)2000—2014年德兴市耕地、林地、草地、水域、其他用地类型面积下降,建设用地面积上升;土地利用结构朝无序方向发展,土地利用类型的均衡性增强,但单一类型的优势度降低。(2)基于VAR模型的脉冲响应函数和方差分解分析还表明,长期人口总数、城市化和粮食总产量对德兴市土地利用结构信息熵变化基本呈现正向效应,且随着时间滞后期数的递增,冲击效应逐步减弱,最终趋向稳定状态;其中人口总数和城市化水平对德兴市土地利用结构信息熵变化有促进作用,但粮食总产量对其方差贡献度却随时间推移作用减弱。[结论]2000—2014年德兴市土地利用程度不高,土地利用结构朝无序方向发展;人口总数、粮食总产量和城市化水平是影响其土地利用结构信息熵的主要因素。     

近30年闽南沿海乡村聚落用地空间演化过程研究

科学辨识乡村聚落用地空间演化过程是乡村振兴进程中优化乡村生产生活生态空间的重要依据。该研究选取厦门市集美区作为典型案例区,以1986—2017年4个时间点的遥感影像解译数据为基础,利用标准差椭圆、核密度和空间自相关等分析方法,定量识别了近30年集美区乡村聚落用地空间演化过程及其机理。结果表明:集美区乡村聚落密度分布存在空间异质性,中、高密度区域集中分布于农业区位条件良好的中部地区;聚落演化过程以关联扩张方式为主导,乡村聚落用地收缩斑块空间分布呈现随机性,扩张斑块存在空间自相关性;地形地势因素和演化特点的共同作用,聚落用地基本空间格局保持稳定;聚落用地核密度分析和局部自相关分析,揭示了聚落演化与地理环境、产业演进和城乡关系变化紧密的关系,反映了集美区各发展阶段,城乡互动过程对乡村聚落空间演化的驱动特点及其内在机理。研究结果可为优化乡村聚落发展布局以及统筹乡村振兴规划与土地整治规划提供理论支撑和方法指导。