快速城市化地区土地利用变化研究——以广东省东莞市为例

以东莞市为研究区域,利用1988年、1995年、1998年、2002年和2005年5期不同时相的Landsat TM/ETM+遥感影像,从土地利用变化幅度、土地利用变化速率、土地利用重心转移和土地利用变化空间分异特征四方面探讨了研究区的土地利用变化。结果表明:(1)1988—2005年,东莞市土地利用变化总的态势是耕地大幅减少、城镇用地迅速扩张,大量的农业用地转化为城镇用地,城镇用地快速扩张和耕地大量流失是研究区土地利用变化的主要特征。(2)从土地利用变化的空间特征来看,各土地利用类型重心的转移距离都较大,且农业用地的重心转移方向和城镇用地重心转移方向大致相反;耕地分布的空间正相关性明显减弱,城镇用地分布的空间正相关性明显增强。     

城市化进程中县域土地利用类型的转移特征及其对热环境的影响

[目的]评估城市化过程中土地利用类型的转移特征及其对热环境的影响,为优化土地利用格局和低碳背景下区域发展和管理提供科学依据。[方法]以浙江省海盐市为例,基于4期Landsat卫星影像,解译土地利用类型并反演地表温度,通过县域土地利用转移矩阵和热效应贡献度指数,分析城市热岛的时空分布及土地利用类型转移特征对热环境造成的影响。[结果] 2007—2017年10 a间,海盐县中心城区的建成区明显扩张,土地利用类型格局变化显著,土地利用动态度达42.3%。城市用地面积显著增加,转入比率达44.1%,主要由植被与道路转入;植被覆盖面积明显减少,转出比率达51.2%,主要转移为城市用地和道路。城市高温区分布从聚集的岛状逐渐分散化,向建成区边缘转移。城市用地的热贡献度最大,伴随着其面积的增加,其热贡献度从2007年的59.6%上升到2017年的87.5%。[结论]城市用地是影响海盐县中心城区热环境的决定性因素,城市化进程中,合理有效地规划和控制建成区的扩展,是减缓热岛效应的重要措施。     

新乡市土地利用动态变化分析

运用1996-2003年土地利用数据,对新乡市土地利用动态变化和驱动力进行深入分析.结果表明:8 a来新乡市建设用地显著增加,耕地、水域面积明显减少;土地利用结构仍以农业用地为主,但各地类间转换激烈;耕地质量总体上呈下降趋势;采用逐步回归分析方法,得出城市化水平和人均GDP是影响新乡市常用耕地变化的主要驱动因子;土地数量结构多样性指数和综合程度指数均呈显著增长态势,表明新乡市土地利用结构趋于合理,土地利用强度明显增强.     

城市化进程中的土壤有机碳库演变趋势分析

土地利用方式变更引起的土壤碳库变化对全球温室效应、全球碳循环有重大的影响。基于1∶250000多目标地球化学调查数据,利用RS遥感影像和GIS统计技术,分析上海市的城市扩张格局及城市扩张进程中的土壤有机碳库演变趋势。根据上海地区1980、2000、2005年3期遥感影像分析,从1980年代开始,研究区城区面积快速扩张,城市生长以原市区为中心向周边扩展,1980~2005年间城市建设用地面积增加1 377 km2。研究区城区表层土壤有机碳分布呈现较大的空间变异性,城区表层土壤有机碳密度为(3.926±1.381)kg m-2,其均值是郊区的1.049倍,是乡村地区的1.255倍,随城市-郊区-乡村空间梯度演替,表层土壤有机碳密度渐趋降低,城区表层土壤呈现轻度积累;相较于第二次土壤普查农林生态系统,当前研究区城区表层土壤有机碳密度均值升高0.239 kg m-2,升幅6.48%。比较1980年前建城区、1980~2000年建城区、2000~2005年建城区与城市郊区土壤有机碳密度分布,新建城区由于土地利用方式变更强烈,土壤结构破坏,土壤有机碳密度基本上处于低值;随着城市用地年限的延长,城市生态系统的演化发展,土壤有机碳密度渐趋增大。研究提供城市化进程中的土壤有机碳库演变趋势信息,可为城市土壤固碳潜力研究提供数据支持,也为推动中国城市生态系统碳循环研究提供参考。     

近40年来五陵原土地利用变化研究

利用1964年、1988年、2005年和2010年4期遥感影像数据,对五陵原地区土地利用情况进行监测,并借助GIS的空间分析功能,从土地利用的数量变化、利用程度变化和土地类型的转移角度,对近40 a来五陵原土地利用变化进行定量分析.结果表明:在自然因素以及人类活动的影响下,五陵原土地利用结构发生了明显改变.研究时段内水体和荒地的面积正在逐渐减少,但其减少的速度较为缓慢;耕地由于受到城市经济发展的影响,面积大幅度减少;而果园、城乡建设用地、道路均有不同程度的增加,其中果园和城乡建设用地增加的速度最快;林地是近40 a来该区最为稳定的土地利用类型,其面积基本不变.从土地利用类型的转移矩阵来看,五陵原地区各种土地类型之间存在着不同程度的转换,例如耕地主要的转出方向为果园和城乡建设用地,转入部分主要来自果园;耕地、果园和城乡建设用地之间的转换最为频繁;建设用地大量增加,主要通过侵占耕地实现.通过一系列的研究分析可以看出,研究区的土地利用正处于快速发展的时期,人类的生产生活方式对土地利用方式有着深刻的影响.     

基于遥感与GIS的LUCC及马尔柯夫过程趋势预测——以重庆市南岸区为例

重庆市南岸区近年来经济迅速发展,但土地利用中也存在一定的问题,通过对其土地利用/土地覆盖变化的研究,为_十地合理规划、管理和使用提供有力工具.以南岸区1993年、2001年、2007年3个时期的遥感数据作数据源,在遥感和GIS技术支持下对该区域1993-2007年土地利用/土地覆盖类型的动态度变化、转换变化和驱动力进行分析,确定了土地利用/土地覆盖类型的初始状态矩阵和转移概率矩阵,并且用马尔柯夫过程模型预测了该区2012-2024年LUCC的演变趋势.结果表明,在这14 a内,城市建设用地的增加主要是由耕地和林地转换来的,还有部分水域的出入转换.南岸区经济的快速发展是导致土地利用/土地覆盖类型发生变化的主要驱动力.此外,政府在城市发展中对城市的规划对土地利用的变化也起着重要的作用.经预测表明,在现有干扰不变的情况下,南岸区2012-2024年土地利用/土地覆盖类型将呈现耕地、林地和未利用地面积逐渐减少,而水域和城市建设用地面积逐渐增加的趋势.凶此为实现研究区土地资源的可持续利用,必须采取措施保护耕地和林地,加强城市建设用地的管理.     

近20年厦门市土地利用动态变化及预测

基于RS与GIS技术,提取1994,2000,2006和2013年4期遥感影像土地利用信息,利用土地利用转移矩阵、动态度模型、概率转移矩阵及马尔可夫模型,研究了近20 a厦门市土地利用动态变化特征,并预测其未来10 a的土地利用变化趋势。结果表明,近20 a厦门市土地利用变化速度前期较快,后期趋缓,变化面积高达46.75%;土地利用变化的总体特征与建设海峡西岸经济区龙头及加强海洋经济的城市发展战略相符;建设用地变化仍为该区域未来10 a土地利用变化的主导类型,需加强对耕地和林地的保护以促进土地利用可持续性发展。     

重庆山地都市区土地利用地形特征分异研究

在我国快速城市化的背景下,随着城市建设用地的不断扩张,地形因子对土地利用的制约性更加凸显。以地形特征明显的重庆都市区为例,以DEM数据和TM数据为基础数据源,提取2010年区域土地利用现状数据和坡度数据,研究区域的土地利用在不同高程等级、坡度等级以及地形位等级中的分布指数,分析重庆都市区2010年的土地利用在地形上的分布特征。结果表明:重庆都市区各土地利用类型在不同地形因子等级下分布指数的分异特征明显;在各地形因子等级区域中,优势土地利用类型分布差异突出;随着城市用地扩张,各种类型的土地利用在高程为500~1 200 m的平地、400~600 m的低缓坡以及500 m以下的高缓坡区域,呈现出明显的竞争趋势,是人地关系协调的重点区域;伴随城市扩展,建设用地侵占耕地和陡坡耕地大量存在的现象需要进一步关注。     

转移流视角下甘州区土地利用动态变化及空间集聚特征

以甘州区为案例探讨了转移流视角下的土地利用动态变化及空间集聚特征,以为甘州区土地利用空间布局,湿地保护与建设提供参考。研究结果表明:1甘州区自然保留地占绝对优势,耕地、林地、牧草地和水域比例较低,说明后备土地资源较为充足,具有一定发展潜力;2耕地与建设用地、牧草地之间的地类变化是该地区的主要土地利用转移地类,耕地、牧草地和自然保留地是各地类中主要的转移流;3建设用地的活跃度不断增大,2006—2011年达到3.16%,主要原因是城市用地面积扩张,来满足中心城区扩张的增长需求;4地类转移波动度变化主要表现为林地和水域之间的相互转换,波动度均达到最大值2.000 0;5各类土地利用变化的空间分布构成了以中心城区为中心,以不断增长的建设用地为内圈,以牧草地转为耕地这种转移地类为外圈的环形结构;6空间集聚表现出热点区域逐年增加,有向南扩张,沿水系展布的特征。     

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。     

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。     

近20年来喀什市乡村转型发展评价

[目的]对典型干旱区绿洲城市新疆喀什市近20a来的乡村转型发展进行研究,评价当地的乡村转型发展程度及土地利用变化对乡村转型发展的影响。[方法]构建乡村转型度、城乡协调度两个评价体系,利用TOPSIS法量化喀什市1995—2015年乡村转型发展变化,通过Pearson相关分析法得出影响乡村转型发展程度的因子。[结果]喀什市乡村转型度在整体上处于上升态势,速率较慢,年际变化率为0.55%/a,城乡协调度在整体上处于微弱下降态势,年际变化率为-0.06%/a,近20a来喀什市乡村转型发展经历了低速—协调、中速—较协调、中速—不协调、高速—不协调、中速—协调5个阶段,乡村转型发展水平综合指数逐年上升,增率为0.31%/a,影响喀什市乡村转型发展的主要因子包括农业人口比重、乡村人均GDP、农民人均纯收入、第一产业劳动率及乡村污染物处理率。[结论]农业人口比重在数量上与乡村转型发展度的耦合度达0.786,农业人口比重在质量上与乡村转型发展度的耦合度达0.559,乡村人均GDP比重变化与乡村转型发展度的耦合度达0.877耕地转为建设用地的面积比重变化与乡村转型发展度的耦合度达0.641,喀什市的乡村转型发展与人口转型、经济转型、土地利用方式转型的一致性较高,属于良性的转型发展。     

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。     

哈尔滨市城市边缘区建设用地时空扩展过程分析

基于1976,1989,2001和2007年遥感影像资料,利用人机交互解译方法提取了哈尔滨市城市边缘区建设用地分布信息,借助地理信息系统技术的统计分析功能和空间分析功能,分析了哈尔滨城市边缘区建设用地扩展的数量特征和空间变异特征.结果表明,1976-2007年的31 a间,哈尔滨市边缘区城市建设用地面积持续增加,其中2001-2007年间的城市扩展规模和速度最大;从建设用地的景观格局特征来看,1976-2001年以斑块数增加,紧凑度减小的分散扩展为主,2001年后以斑块数减少,紧凑度增大的扩展模式为主;哈尔滨市城市边缘区建设用地扩展具有明显的空间分异特征,这种特征表现在不同时段城市建设用地扩展的方向不同.     

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。     

基于约束性CA模型的城市开发边界划定方法

为了解决土地利用总体规划中划定城市开发边界问题,该文研究了基于约束性元胞自动机(cellular automata,CA)模型的城市开发边界划定方法,以辅助规划方案的编制。将CA模型与城市发展适宜性、规划指标约束、发展空间约束等相结合,在Arc GIS系统平台上,利用Python语言实现了城市开发边界划定系统工具。基于河南省巩义市中心城区2005和2010年2期数据,模拟了2015年的城市边界,并与2015年真实数据对比验证。结果表明,城市发展总规模和新增建设占用耕地规模均不超设定的规模指标2 865.92和282.80 hm~2;新增用地在空间上避让了基本农田等限制区,达到了空间限制性要求;以城市土地利用适宜性为转换规则,体现了规划的"上下结合"原则;城市用地模拟精度总体达到93.09%,Kappa系数90.41%。该方法可用于土地利用总体规划中划定城市开发边界,为规划方案的制定提供辅助决策支持。     

东北老工业城市建设占用耕地驱动力分析

为探讨东北老工业城市建设占用耕地的驱动力,该研究以东北老工业城市—四平市为研究区,借助GIS软件,应用核密度估计对四平市2009-2015年建设占用耕地空间格局进行分析的基础上,对其驱动力进行主成分分析;研究结果:1)2009-2015年四平市建设用地扩张了65 90.75 hm~2,平均每年增长1 098.46 hm~2,其中76.56%为耕地转化而来;2)建设占用耕地空间分布呈现"东密西疏"的特征,空间集聚程度可分为5个等级,沿城市中心、道路扩散分布,属多核心扩张。3)2009—2015年四平市建设占用耕地的驱动力分别是经济、社会、政策因素中的产业结构、人民生活水平、工业企业发展、路网密度与项目开发因子,其中,产业结构、人民生活水平是主控因子,为主要驱动力。与已有众多相关研究存在较大差异的是城市化、人口因素对其建设占用耕地的驱动较小。老工业城市计划性的经济体制与产业结构不完善是造成这种差异的根本原因。政策因素中,除路网密度、项目开发外,开发区的批准设立、行政区划的调整等也对四平市建设占用耕地具有驱动作用;应打破东北老工业城市——四平市体制性、机制性、结构性问题,减少政府干预,提高市场活力。调整四平市的产业结构及重工业在国民经济的比例,大力发展新兴产业,科学规划,提高土地集约利用程度。     

三峡库区耕地城镇化及城镇扩展测度

根据1975、1987、1995、2000和2005年的遥感影像解译出的城镇用地数据,分析了城镇扩展过程中耕地占用的规律,采用城镇用地扩展强度、城镇用地扩展极核、城镇用地扩展类型、城镇用地扩展紧凑度、城镇用地分维数等理论模型从数量上对研究区城镇用地的扩展进行了对比分析,然后采用缓冲区分析从空间上对研究区在不同缓冲区带内的扩展轨迹开展了对比分析。研究结果表明耕地占用较多的是重庆市区、渝北区;受重庆市区和渝北区生长极核的影响,邻近区县的扩展强度比较大;总的来看其扩展平稳有序,属紧凑填充式;缓冲区分析对城镇扩展的轨迹研究是有效的,在研究区的第二缓冲带内的城镇扩展的强度是较大的。对研究区1975～2005年期间城镇用地对耕地占用情况及扩展的空间模式的分析,有利于控制未来城镇化对耕地的占用,把握城市化进程所处的阶段及预测城市的未来发展趋势。     

云南环洱海地区城镇聚落用地扩展特征及模式分析——以大理市下关镇为例

基于2000年、2012年两期遥感影像解译结果,运用扩展动态分析法、象限方位分析法、同心圆分析法及土地利用转换分析法,对下关镇城镇聚落用地的扩展特征及模式进行分析。得出以下结论:13年间,下关镇城镇聚落用地整体扩展态势明显,呈明显的南北分异,南部地区用地扩展规模与速度远低于北部;在距离镇政府2 000~2 500m及3 000~3 500m的圈层范围内为城镇聚落用地的主要扩展区;随用地扩展,城镇聚落用地海拔整体提升,低坡缓丘地区为用地扩展的首要选择。随时间演进,新建城镇聚落用地斑块破碎化程度较高、形态复杂、受人类活动影响明显,主要由耕地和非聚落人工覆被用地转入,呈现出城镇扩张推动型、交通干线引致型及工业发展衍生型等3类扩展模式。     

1995—2015年上海市土地利用及其景观格局变化

[目的]揭示快速城市化过程中城市景观生态变化的时空规律,为当地编制土地利用规划提供科学依据。[方法]基于5期遥感影像数据,借助GIS技术与Fragstats等软件,分析1995—2015年上海市土地利用及其景观格局的动态变化情况。[结果]1995—2015年上海市耕地、草地以及水域呈减少趋势,林地呈现先减少后增加的趋势,城乡、工矿和居民用地呈现不断增加的趋势;耕地的动态度明显,而草地的土地利用动态程度最弱,单一土地利用类型的动态度在2000—2005年多发生剧变,综合土地利用动态度呈现先增加后减少再增加的年际波动规律;土地利用类型转化主要发生在耕地和城乡、工矿和居民用地、耕地和林地之间的相互转化,以耕地的转出和城乡、工矿和居民用地的转入为主要特征;上海市景观格局在时间上表现为斑块数目不断增多,景观破碎度呈现越来越高的主要特征;在空间上表现为景观多样性指数从中部高、四周低的趋势逐渐转化为中西部、北部部分高的趋势。[结论]城市在未来发展过程中要进一步提升用地潜力,提高土地集约利用度,保护并且增加生态服务功能性用地。