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。     

大型山地城市建设用地空间扩展及地形分异

近年来,我国城市化进程已经进入加速发展阶段,城市建设用地日益紧张,对山地城市来讲,建设用地的供需矛盾尤为突出。以城市建设用地扩张的地形梯度变化为切入点,运用重庆市主城区2001年、2007年和2014年的遥感影像数据,通过混合像元分解提取建设用地。通过计算建设用地的分形维数、紧凑度指数和放射状指数分析了主城区城市建设用地扩张水平方向的形态变化特征;结合区域的高程、地形起伏度,分析了建设用地的地形分异特征。结果表明:城市规模扩展迅速,建设用地数量从2001年的237.62 km²增加到2014年的818.85 km²;综合分形维数指数、城市紧凑度指数、放射状指数来看,城市扩展从2001—2007年的紧凑型扩展发展转变成2007—2014年的外延扩展;主城区建设用地的扩展呈从低高程区的增长达到饱和状态向高程较高的区域发展的态势;从起伏度分析来看,建设用地无法向起伏度较大的区域大规模扩展。     

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。     

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.     

近30年来西安市城市用地扩展时空变化研究

目前,中国快速的城市化引起城市用地扩展时空演变加速,由此而引起的大规模土地利用与土地覆盖变化(LUCC)格外引人关注.以1977、1988、1998和2008年MSS/TM影像为基本数据源,在对西安市城市用地信息提取的基础上,应用GIS空间叠加技术,选择扩展强度指数、紧凑度、分形维数、重心转移指数等景观结构和变化指标,系统地分析了西安市城市用地扩展模式与时空分异特征.结果表明:1977-2008年间西安市城市扩展总面积达312.85km2,年平均扩展速度达9.92 km2,平均扩展强度指数为1.14,呈快速增长态势;城市用地扩展总体格局表现为非紧凑、不稳定性增强、近同心圆扩展与方向分异十分明显的特征,随着城市用地的扩展城市效率有降低的趋势.     

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。     

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.     

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.     

南昌不同城市化强度土壤粒度组成和分形特征及其影响因素

为探究南昌城市化强度对土壤粒度组成与分形特征的影响,将南昌市建成区按不透水面面积占比区分城市化强度等级取样调查（184个样方）,测定土壤粒度组成、理化性质及植被指标,通过土壤颗粒体积分形维数模型计算分形维数值。结果显示：①南昌城市土壤颗粒以粉粒（46~59%）和砂粒（40~53%）为主,高城市化导致土壤中砂粒含量增加,粉粒含量减少。②南昌城市土壤分形维数的变化范围为2.69~2.97,随城市化强度增加呈下降趋势。土壤粉粒与分形维数正相关,砂粒与之相反,粉粒对土壤分形维数的影响最大。③皮尔森相关分析与结构方程模型分析结果共同表明：丰富的地上植被能够减少土壤颗粒的流失,改善土壤物理性质,缓解土壤退化;城市绿地中粉粒、极细砂粒等粒径适中的土壤颗粒保水、保肥更佳,更能反映土壤的质量水平。     

基于GIS和RS的重庆市主城区NDBI分布特征研究

利用RS技术快速、精确地获取监测城镇用地信息,有助于城市的合理规划及生态环境的保护。采用2002年、2007年、2010年Landsat TM遥感数据提取重庆主城区建筑指数（NDBI）,获取重庆主城区建筑指数的数量结构与空间分布特征,并结合分形理论,对NDBI的分维数与稳定性进行研究。结果表明:2002—2010年低建筑区减少,高建筑区增加;在空间分布上,巴南区的建筑指数明显低于其他区域,九龙坡区以及渝北区的建筑指数相对较高;低建筑区的斑块复杂程度明显高于高建筑区,而高建筑区域的稳定性则高于低建筑区,主要是建设用地相对集中,斑块形状较为规整,从而受外界的干扰较小。研究结果为重庆市城市土地利用管理与城市生态保护提供参考。     

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.     

黄河中游清涧河流域土地利用空间结构和分形模型

为了揭示黄河中游土地利用的空间差异和迁移情况,该文以清涧河流域为例,基于遥感和GIS技术,通过土地利用重心迁移和分形理论对土地类型的空间演变情况进行分析,并构建各地类空间分布形态的分形结构模型。结果表明,1990年至2009年清涧河流域土地利用重心有明显的迁移;农业用地和水域的重心向西南方向迁移,在该方向水域重心迁移比较大,达到7205.85m;林地、建设用地和未利用土地重心向东南方向迁移,在该方向建设用地重心迁移距离最大,达到7421.89m;草地重心向西北方向迁移3546.38m。1990年至2009年,除水域外,其他土地类型分维数有所下降,表明该区域土地类型景观的复杂性降低,稳定性提高。自然因素对该区域土地利用空间变化起到一定的推动作用,人类活动干扰则是主要驱动因素。该文将为生态恢复区合理地土地利用规划和集约化利用土地资源提供科学依据。     

基于GIS和分形理论的沱江流域土地利用结构动态分析

以沱江流域2000年、2020年土地利用空间数据库为基础,应用GIS技术及分形理论,定量分析研究区土地利用空间结构复杂性、稳定性以及空间分布规律。结果表明：(1)各种土地利用类型都具有分形特征,分形维数可以表征土地利用空间格局的变化。(2)20年间,沱江流域的土地利用类型以耕地和林地为主,占研究区总面积的90%以上,受人为活动影响,流域内不同土地利用类型之间存在相互转化的过程,主要的转化特点是耕地和林地大面积减少,而城乡建设用地迅速扩张。(3)流域2期土地利用的总分形维数分别为1.351、1.503,上升趋近于临界值1.5;土地利用整体空间结构稳定性指数从0.149下降到0.003,说明总体上流域土地空间镶嵌结构趋于复杂化,稳定性变差。(4)流域各地类的分形维数和稳定性指数变化存在一定差异,除未利用地外,其他土地利用类型的分形维数均呈变大趋势,空间镶嵌结构趋于复杂化;耕地、林地、草地、城乡建设用地稳定性指数均减小,减小的幅度分别达80.137%、52.439%、55.556%、26.957%,空间结构变得不稳定;水域稳定性指数变大,空间结构变得稳定。     

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。