基于DMSP/OLS和NPP/VIIRS数据的新疆城市扩展时空变化研究

基于DMSP/OLS和NPP/VIIRS 2 种夜间灯光数据，借助ArcGIS和Matlab软件，对新疆1993—2018年城市扩展时空演变进行了研究，同时，采用平均夜间灯光指数、4种城市扩展度量指标、标准差椭圆法和城市空间形态指数来分析新疆城市扩展动态变化和演变特征。结果表明:1)近25年来新疆城市化水平不断提高，城市夜间灯光面积的增长量为9 865 km²，其中2013年“一带一路”倡议的时代背景下新疆城市发展很快，扩展速率达到1 222.2 km²/a，是1993—1998年的9.7倍，动态变化最明显。2)1993—2018年新疆城市规模标准差椭圆的面积与重心移动方向有显著变化，在每个时期标准差椭圆的长轴方向由东北—西南走向，重心移动距离呈现先缩短后增长的趋势。3)新疆城市空间形态处于既不稳定且复杂的状态，外延式扩展较明显，城市空间形状的不规则性强，破碎程度较高，呈日益复杂。因此，利用夜间灯光数据对优化区域城市的空间开发和扩展格局具有科学性和可行性，对新疆城市扩展研究在“一带一路”倡议的实践中具有指导意义。     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的新疆城市变化驱动力分析

使用2001年、2005年、2009年、2013年的DMSP/OLS夜间灯光数据,以新疆10个主要城市作为研究对象,分析其夜间灯光强度分布特征,构建能够反映城市发展程度的夜间灯光指数CNLI(compounded night light index),并借助统计数据建立能预测灯光指数的回归模型。结果表明:(1)近年来,新疆夜间灯光数据呈现出以主要城市为中心不断向四周扩张的动态发展趋势。城市之间联系越来越紧密,主要城市在自身发展的同时带动了沿线城市的发展。(2)在时间序列上新疆主要城市的夜间灯光指数呈不断上升趋势,增幅较高的有石河子市、伊宁市与喀什市,说明在新疆小面积城市发展速度较快。(3)经相关性分析发现,交通运输用地和城镇村及工矿用地对夜间灯光指数的影响较大,且均与夜间灯光指数呈正相关关系。(4)运用逐步回归法构建的回归模型具有较高的可信度和预测能力,利用城镇村及工矿用地占地区总面积的比例能准确预测地区灯光指数。     

基于GIS的绿洲城市时空扩展特征研究——以新疆伊宁市为例

以新疆伊宁市2000、2005、2010、2015、2018年Landsat TM/ETM/OLI多时相卫星遥感数据为样本,利用GIS技术,采用最大似然法(MLC)对伊宁市土地利用进行分类,提取城市建成区范围,采用扩张速度指数(Expansion speed index,ESI)、扩张强度指数(Expansion intensity index,EII)、综合扩张程度指数(Expansion degree index,EDI)和标准差椭圆(Standard deviational ellipse,SDE)等指标分析伊宁市2000—2018年的城市空间扩展特征及其驱动力因素。结果表明,(1)2000—2018年伊宁市建设用地面积持续增加,共增加80.03 km~2,为净增初期的2.7倍,研究区建设用地呈西北蔓延式扩张,2005—2010年间,建设用地扩展强度最大,城市化呈急剧扩张态势。(2)伊宁市建设用地的扩张主要是通过大面积的侵占耕地来实现,建成区扩张速度逐年提高,城市扩张呈先高速增长后缓慢扩张趋势。(3)伊宁市城市扩展受到自然及人文因素共同影响,自然因素限制了建设用地空间扩张范围,人文因素则是伊宁市城市扩张的直接驱动力。     

近20年来连云港城市用地扩展特征研究

该文基于多个时期Landsat TM/ETM+卫星遥感数据和地理信息技术,结合RS专题信息提取和GIS的空间叠加分析技术,选择扩展强度指数、紧凑度、分形维数、重心转移指数、扩展方位指数等5个指标,系统地分析了1995—2015年我国沿海港口城市连云港的城市用地扩展模式与时空分异特征。结果表明:1995—2015年间连云港城市扩展总面积达217.06km2,年平均扩展速度为10.85km2,平均扩展强度指数为0.084,呈快速增长态势,其扩展的空间分异十分明显,呈现"两个中心、多组团、四轴向、扇形式"扩展模式。     

基于夜间灯光数据的关中平原城市群建成区时空格局演变

基于DMSP/OLS和BDRVIIRS夜间灯光数据,采用统计数据比较法提取了关中平原城市群2002—2020年建成区的空间信息,运用城市规模扩张指数、重心偏移模型、景观格局指数和空间自相关法,对城市群建成区的时空演变特征进行了量化分析。结果表明：(1)2002—2020年关中平原城市群城市建成区围绕原中心城区,呈现出不规则扩展趋势,建成区的图斑数量不断增加;建成区扩张总体上呈现不断增长的趋势,变化特征存在年际差异,扩展过程呈现出“缓慢增长—持续加速—趋缓”的特征;(2)城市群建成区的重心轨迹基本上呈东北—西南的发展态势,重心移动距离呈现先增长后缩短的趋势,西安市主导城市群快速发展,城市群西部城市扩张明显;(3)城市群建成区进入“数量增长”和“规模增长”并行的扩张阶段,城市群内部扩张以极化蔓延为主,核心城市西安的首位特征较为明显,辐射带动作用有一定的增强;(4)城市群建成区空间分布的集聚特征愈加明显,区域内城市规模差异有一定的缩小。城市群各县区发展差异显著,城市群一体化发展的程度仍较低。     

成渝城市群区域发展演变特征分析 ——基于DMSP/OLS夜间灯光数据的研究

利用熵值法和ESDA法,在Arc GIS10.2软件的支持下,基于2003年DMSP/OLS夜间灯光影像数据计算出成渝城市群各区县的灯光总值和平均值,并对表征区域发展指数的复合指标进行相关拟合分析,求得最佳拟合关系式。以1993、2003、2013年夜间灯光数据为基础,对成渝城市群3个时间断面下的区域发展演变特征进行分析,为成渝城市群的规划发展提供一定的参考。     

中国肉羊生产布局变迁及驱动因素分析

基于1980—2018年省级面板数据,运用生产布局指数及区域重心分析法分析改革开放以来中国肉羊生产布局变化特征及演变轨迹,并运用空间计量模型探究中国肉羊生产布局变迁的驱动因素.研究结果表明,1)中国肉羊生产重心大致经历了5个发展阶段,并整体呈现出向东向北移动趋势;2)虽然中国各省区肉羊生产布局空间关联性有减弱迹象,但仍...     

唐县生态空间聚集特征演化分析

在唐县2009—2018年土地利用现状图的基础上,运用空间自相关分析方法,通过分别计算莫兰指数(Moran's I)和标准差椭圆,对唐县2009—2018年生态空间聚集特征及其演化情况进行研究.结果表明,2009—2018年唐县生态空间分布总体呈现"西北—东南"的布局特征,具有较强的空间聚集性和明显的地域差异性,受建设用地扩张影响导致空间总体上由西北向东南方向收缩.     

中国夜间灯光指数与PM2.5的时空相关性分析

运用夜间灯光指数表征城市化水平,进而探索城市化进程对PM2.5污染的影响机制,分析二者的时空关系。结果表明,2000年中国夜间灯光指数为7.49%,2010年增长至11.05%,2015年增长至16.21%,夜间灯光指数呈快速增长趋势;2000年PM2.5质量浓度为32.10μg/m3,2010年增长至37.54μg/m3,2015年为37.44μg/m3,PM2.5质量浓度与夜间灯光指数增长趋势保持一致。基于405个城市区域统计数据,2000年夜间灯光指数为22.48%,2010年增长至48.11%,2015年增长至62.78%,增长率为179.27%,是全国的1.54倍;2000年PM2.5质量浓度为28.99μg/m3,2010年增长至53.51μg/m3,2015年增长至58.53μg/m3,增长率为101.90%,是全国平均水平的6.12倍。城市区域夜间灯光指数和PM2.5污染的增长均显著高于非城市区域,二者呈显著正相关(R2=0.582 8)。研究表明中国城市化进程,尤其是粗放式经济发展对城市空气污染的影响巨大,直接加剧了PM2.5污染。     

2000—2018年成都平原国土空间格局演化及驱动力研究——基于“三生”空间多功能视角

【目的】测度与分析国土空间格局演化特征及驱动机制,不仅能揭示国土空间格局时空演化规律,并能为优化区域国土空间结构提供理论依据。【方法】本文基于"三生"空间多功能视角,对2000—2018年三期成都平原用地类型进行划分,首先利用转移矩阵及动态度方法,探究成都平原国土空间格局在时间上的数量结构变化;接着采用地学信息图谱法、标准差椭圆以及重心迁移模型,分析成都平原国土空间格局在时空上的演化规律;最后借助地理探测器模型,揭示成都平原国土空间格局变化驱动力特征。【结果】(1)2000—2018年成都平原生产生态空间面积减少174 108 hm~2,生活生产空间面积增加73 806.3 hm~2,其中2000—2010年成都平原国土空间的变化程度整体高于2010—2018年。(2)2000—2018年生态空间向生产生态空间转移面积最大,转移面积为2410.03 hm~2,其次为生态生产空间向生态空间的转移,转移面积为2310.74 hm~2;动态度较高的地区位于研究区中部,且超过50%的区县动态度低于1.2。(3)2000—2018年稳定型国土空间面积占研究区总面积91.09%,前期变化型占比为5.49%,主要分布于成都市中心城区、绵阳市以及雅安市;后期变化型与变化型分别占比3.04%与0.38%。(4)2000—2018年研究区生产空间标准差椭圆面积以及扁率增加,长轴长度减小,其重心向东北地区偏移;生活空间长轴长度、短轴长度均呈现增加趋势,且转角减小;生态空间标准差椭圆呈扁率下降特征。(5)社会经济因子是成都平原国土空间变化的主导因子,其人口密度q值最高,为0.7816;各驱动因子间的交互作用呈非线性加强,其中人口密度与路网密度的交互式作用影响最强,为0.8646。【结论】协调各用地间的矛盾与冲突,减轻人类活动对于用地的改造,是优化成都平原国土空间,实现可持续发展的必要途径。     

基于DMSP/OLS与CCI-LC数据的内蒙古自治区城市化进程分析

城市人口的快速集聚和建设用地的空间扩张是城市化的主要表现形式,但人口集聚和建设用地扩张表征的时空精度不足一直是城市地理学研究亟待解决的问题。本研究基于DMSP/OLS稳定夜间灯光数据与CCI-LC土地覆被产品,实现了对1992—2012年内蒙古自治区城市化进程的年尺度分析。结果表明:内蒙古自治区10.5%空间的夜间灯光强度显著增长,2002年数个盟市城市化提速的拐点年份;在夜间灯光强度显著增长区中,全自治区生活空间面积占比由2.81%增长至10.57%,其中包头市生活空间占比由1.84%增长至16.88%,为各盟市最快。夜间灯光强度与生活空间占比两项指标在时间演化角度上总体呈现较为相似的规律,交互使用DMSP/OLS与CCI-LC两项空间数据可以对连续时间城市化进程的表征起到良好的支持作用。     

基于重心模型的粮食生产与水资源时空耦合分析

随着水资源面临越来越大的压力,水资源约束下的粮食安全问题也愈发受到关注。为更加清晰地认识粮食生产与水资源之间的矛盾,文章首先对全国粮食产量与水资源总量进行了时空分布分析,其次运用重心模型从全国和区域层面对1999—2018年粮食生产重心与水资源重心的演变趋势、时空耦合程度进行分析。结果表明：1）我国粮食生产重心在1999—2018年间整体上向东北方向移动了238.78 km,在全国和区域层面均出现了北移的趋势;我国水资源重心始终位于粮食生产重心西南方向,移动范围不大。2）从全国层面看,研究期间粮食生产与水资源双要素重心的空间距离增加,整体上空间重叠性下降,但近几年空间距离增加趋势趋于平缓;双要素重心的变动一致性指数均值为－0.06,呈较不匹配状态,但2014—2018年间指数均值为0.14,耦合性略有增强。3）从区域层面看,结合双要素重心的空间距离与变动一致性指数,东北地区和西南地区时空耦合程度较强,西北地区较弱。通过合理规划粮食生产与水资源利用格局、提高农业水资源利用效率等途径,有利于缓解粮食生产与水资源之间的紧张形势。     

中国与“一带一路”沿线国家之间农产品贸易的边境效应——基于GSIM模型的分析

为研究“一带一路”倡议对中国农产品贸易的影响,通过构建农产品贸易可计算局部均衡模型GSIM,利用2005—2018年相关贸易和经济数据,计算出中国与“一带一路”沿线国家之间农产品贸易的相关参数及其校准值,测度双边农产品贸易的边境效应及其变化趋势,并设计不同的模拟情境分析了“一带一路”倡议的实施对中国农产品贸易的影响。结果表明:相较于2013年之前,“一带一路”倡议的提出和相关政策实施使中国与“一带一路”沿线国家双边农产品贸易的边境效应下降了48.5%,“一带一路”倡议显著降低了双边贸易壁垒,有效促进了中国与“一带一路”沿线国家的农产品双边贸易增长。国内不同地区之间、单边与双边效应之间变化均呈现一定差异,中西部地区边境效应的减少多于其他地区,进口边境效应的减少多于出口。未来随着“一带一路”倡议框架的完善和政策实施,贸易成本和本土偏好下降及农业技术进步将进一步降低边境效应,地区间贸易水平差距将逐渐缩小,农产品双边贸易活动趋于活跃,贸易总额持续增长。     

全国县域复种指数时空变化特征研究

复种指数是衡量耕地资源集约化利用程度的基础性指标,提高复种指数是粮食持续增产的重要途径之一.为分析全国复种指数变化特征、空间差异、重心迁移,系统收集耕地面积、农作物总播种面积等数据,基于GIS空间展示与分析,应用重心分析法、全局空间自相关、局部空间自相关等方法,研究全国复种指数时空变化特征.结果显示:(1)1998年,全国复种指数最高,达到165％,目前保持在123％左右.(2)从空间上看,复种指数呈现从北到南逐渐增加的趋势;从时间上看,复种指数大多数地区呈现"上升—降低—上升"的趋势.1995年,复种指数在201％～300％之间的区域范围最大,之后2005年和2015年不断减少,同时有向西北方向移动的趋势.1985—2015年,全国复种指数上升区域主要集中在东北、黄淮海、西南、四川盆地农作区,下降区域主要集中在北部低中高原、长江中下游(东南部)、江南丘陵、华南农作区.(3)1985—2005年空间上的聚集态势增加,2005—2015年降低.与1985年相比,2015年全国复种指数重心向西南移动33 km,其中复种指数<100％的重心向东南移动433 km,复种指数100％～200％的重心向东北移动104 km,复种指数>200％的重心向东北移动319 km.我国复种指数存在空间上的自相关性,南方地区复种指数降低、重心向西南迁移,是我国复种指数变化的最重要特征.     

中国与“一带一路”沿线国家的粮食贸易及其虚拟水土资源估算

“一带一路”倡议提出以来,中国与沿线国家的粮食贸易日益密切。本文以稻米、小麦、玉米和大豆为例,考察了2001—2018 年中国与“一带一路”沿线国家粮食贸易演变,估算了中国从沿线国家净进口虚拟水资源和虚拟耕地资源流量。结果显示,“一带一路”倡议提出后中国与沿线国家粮食贸易规模不断扩大,净进口的虚拟水资源和虚拟耕地总量不断增长。2013—2018 年,中国从沿线国家净进口粮食累计达到3 571.74 万t,年均净进口虚拟水资源52.49 亿m~3,年均净进口虚拟耕地资源122.62 万hm~2。分品种来看,稻米和玉米是中国与沿线国家贸易的主要粮食品种,小麦和大豆净进口规模仍然不大。就来源地而言,中国从“一带一路”沿线国家的稻米及虚拟水土资源进口主要来自越南等东南亚4 国和巴基斯坦,小麦及虚拟水土资源进口主要来源国是哈萨克斯坦,玉米及虚拟水土资源进口主要来自于乌克兰,大豆及虚拟水土资源进口主要来自于俄罗斯。鉴于中国与沿线国家粮食贸易量占中国粮食贸易总量的比例仍然不高,不超过10%,这意味着中国与沿线国家的粮食贸易只是在一定程度上缓解了国内水土资源紧缺压力,可能的潜力仍有待挖掘。     

重庆市A级旅游景区空间格局特征及演变

基于重庆市2008年、 2013年和2018年A级景区点位数据,从重庆市及四大片区两个视角出发,利用最邻近指数、核密度分析和标准差椭圆等空间分析方法研究了其空间格局特征及演变.结果表明:重庆市A级景区空间分布类型为凝聚型,总体布局"西南密,东北疏"; 10年间主城片区以及渝东北片区景区分布先分散后极化,渝东南片区以及渝西片区景区不断聚集,并且聚集程度逐渐加深;随着旅游业的发展,景区分布的高密度区不断从主城片区扩散,基本形成覆盖主城片区及渝西片区的全域核心密度圈;景区分布重心从西南向东北方向略有偏移;地形地势、旅游政策、经济水平以及交通格局对A级景区的空间凝聚有着比较显著的影响.     

2010—2015年中国地级市地膜使用量的时空动态变化特征

地膜具有良好的增墒保温与除草作用,在农业生产过程中发挥重要的作用,但地膜过量使用也带来了农业面源污染和土壤微塑料污染.为在全国尺度上更好地分析我国地膜使用的时空变化,本研究基于2010—2015年全国地级市地膜使用量数据,结合相关农业作物的产量数据,采用空间相关性分析、冷热点区域分析、核密度分析和标准差椭圆分析等方法,分析了全国地级市2010—2015年地膜使用量在全国尺度上的空间与时间变化.结果 表明:我国地膜使用量由2010年的118万t持续增加到2015年的145万t,但年增幅逐渐放缓;全局空间相关性分析表明,我国地膜使用一直处于较高的聚集状态,总体呈上升趋势,全局莫兰指数在2015年达到最高值0.6279.从空间分布来看,2010—2015年我国地膜使用热点主要集中在东部沿海地区和新疆部分地区;而地膜使用量最大的区域主要集中在中西部地区.我国2010—2015年地膜使用量重心向西移动约147 km,揭示我国西部地区地膜使用量逐渐增加.本研究表明,相关部门需着重关注地膜使用量呈现聚集、高密度使用的黄淮海平原、浙东丘陵、珠江三角洲、四川盆地和新疆地区,在这些地区要重点推行地膜回收复用等技术以降低地膜引起的土壤污染风险.     

长江三角洲区域非粮化时空特征分析

粮食安全是国家安全的重要基础，事关国运民生。“非粮化”问题直接影响到我国的粮食安全。本文通过对2000—2020年的各类统计年鉴等面板数据，分析了粮食播种面积变化量、粮作比、粮食播种面积动态变化度、重心轨迹、标准差椭圆方向分布的变化，得到2000—2019年长江三角洲区域的非粮化状况在时间与空间格局上的演变情况。结果表明，长江三角洲区域的耕地面积变化趋势总体上经历了一个“剧烈减少、剧烈增加、平稳减少、开始增加”的阶段，长江三角洲区域遏制非粮化与非农化的政策逐渐从稚嫩走向成熟；长三角洲地区的粮食产量在空间上具有不平衡性；安徽、江苏二省为长三角地区产粮支柱，上海与浙江由于历史、产业结构等原因粮食生产能力较弱；长三角地区粮食产量变化与农作物总体产量变化不同步；这是由于国家及地方政策对耕地保护以及对农用地保护的力度不同以及各地方第一产业结构主动或被动的调整等因素综合作用的结果；长三角地区的非粮化主要集中在长三角的南部区域，经过“东北—西北”方向的移动，总体空间重心有逐渐向北偏移的趋势。     

黄河首曲玛曲县高寒草地沙化景观动态研究

基于1994年、2001年和2008年Landsat TM遥感影像,通过选取斑块密度、分离度、分布重心和扩展度等景观格局指数,从景观水平上研究了黄河首曲玛曲县沙化土地景观空间分布格局特征的动态变化过程。结果表明:(1)1994-2008年间,研究区沙化总面积呈持续增加的态势,黄河河岸沙化是研究区域内沙化扩展速度最快沙化类型;(2)1994年、2001年和2008年3个时段内,研究区各类沙化土地斑块密度和斑块分离度指数均呈逐年递减的趋势,区域沙化景观稳定性逐步加强;(3)由于研究区西北部黄河河岸沙化土的扩张,玛曲县沙化土地景观重心逐步向西北方向移动。     

清同治年间至20世纪60年代包头城区空间形态演变研究

本文以城市地理学理论为基础,借助GIS技术,运用同治年间至20世纪60年代的7个不同时期历史地图,利用扩展强度指数、紧凑度和分形维数等方法,计算同治年间至20世纪60年代包头城区空间形态演变参数,进而定量分析研究区城市空间形态演变的时空特征。结果表明:该时段研究区城市扩展强度指数呈上升趋势,扩展面积逐渐增大,其中1953年—1962年间为扩展最为明显的时期;该时段研究区紧凑度指数波动下降,而分形维数整体上波动上升,反映出城市轮廓逐渐趋于整齐与稳定。