城市用地遥感监测与动态变化分析——以成都市土地利用为例

本文以成都市为例,应用1996和2002年两期的TM影像资料,对该市6年来的土地利用变化情况及其特点进行了研究,分析出该市各类土地利用数量变化的幅度、速度、区域差异以及土地利用空间变化的主要类型、分布特征和区域方向。结果表明:①从1996年至2002年,成都市土地利用结构变化较大,主要表现为耕地、未利用土地的大量减少和林地(园地)、城镇、居民建设用地的大幅度增加,而水域、草地面积变化不十分明显;②6年间,成都市不同土地利用类型之间的相互转化比较复杂,其主要发生在耕地、林地(园地)、城镇、居民建设用地及未利用土地之间;③成都市各类土地利用变化类型分布呈现出明显的区域差异性。同时,相同土地利用变化类型在不同区域的空间分布状况也存在着较大的差异。     

海口市海岸带土地利用时空格局变化分析

在深入分析土地利用转移矩阵基础上,对单项土地利用类型动态度进行改进,引入信息熵和缓冲区梯度带法,提出了自然生态影响度的土地利用变化程度的概念、含义,并构建计算模型。对海口市南渡江东岸海岸带进行研究,得到以下结论：1991-2010年间建设用地增长最为明显,耕地面积减少量最大;信息熵持续增加,表明均衡度增加,快速城市化过程中各经济产业所需的职能土地类型已逐渐产生,区域发展逐渐走向成熟;土地利用变化程度指数能有效衡量土地利用类型变化的剧烈程度,而且能够测算这种变化对自然生态环境的影响大小,1991-2010年间偏离自然生态方向、较强变化以上的区域占总面积的20.60%,与耕地、林地转变为建设用地,以及林地转变为园地区域重合;趋向自然生态方向、较强变化以上的区域仅占总面积的2.42%;东岸海岸带受城市梯度辐射和开发区、大学城飞地影响,同时也受农业比较利益和土地利用调控政策影响。东寨港红树林面积略微减小,受城市化影响较小。研究表明：分层次、多种算法相结合的研究方法,可有效分析综合型海岸带土地利用时空格局变化特征及其驱动机制。     

北京市高速公路周边土地利用变化对景观格局的影响

高速公路的快速发展在推动经济发展的同时,也对区域的生态环境产生重要的影响。在地理信息系统的支持下,本研究以北京市高速公路网10 km缓冲区为研究区域,利用缓冲区分析、空间分析、统计分析等方法探讨了高速公路周边土地利用变化对景观格局的影响规律。结果表明：① 北京市高速公路周边的土地利用类型主要以建设用地、耕地、林地为主,土地利用变化以耕地向建设用地转入最为显著;② 空间变化上,各缓冲区内土地利用变化以林地、耕地、建设用地的相互转移为主,随着与高速公路的距离增大,土地利用类型从以耕地、建设用地为主逐渐转变为以林地、耕地为主;③ 2005-2015年,各类景观的景观指数变化差异明显,其中水域的斑块密度与分离度指数变化幅度最大,耕地的形状指数增加最快,建设用地的分离度指数减少最多,这与相应的土地利用变化密切相关;④ 基于土地利用变化,北京市高速公路网对周边景观格局的影响范围约为6 km,其中林地转入建设用地以及建设用地与耕地的相互转移是引起公路周边景观空间变化差异的主要原因。     

区域土地利用变化的多情景分析——以内蒙古自治区太仆寺旗为例

区域土地利用变化的情景分析涉及到影响土地利用变化的诸多因素,引起了目前学术界的广泛关注与重视。论文利用系统动力学模型与CLUE-S模型的理论框架,构建了太仆寺旗土地利用变化系统动力学模型及其时空变化模拟模型,通过对太仆寺旗土地利用变化的情景设计,实现了土地利用变化的多情景分析。研究表明,太仆寺旗在人口增长、经济发展与农牧业生产发展等宏观背景下,各种土地利用类型在诸驱动因子的综合作用下处于一个动态变化过程之中。不同的模式下,各用地类型间的竞争导致区域土地利用演替的差异较大,但参考模式、生态模式与经济模式的设计及其模拟出的土地利用变化情景,都显示出太仆寺旗县城东北部和西北部的未利用土地的集中分布区将成为未来近20年时间内土地利用变化的敏感地带。     

东阿县土地利用覆被变化分析

以东阿县作为研究区域,采用地理信息系统技术和Excel软件,利用数学模型定量研究区域土地利用的时空变化。应用土地利用动态模型、土地利用程度时空演变模型等来研究东阿县土地利用的变化,主要有各类型土地利用数量变化分析、结构空间变化分析、土地利用程度变化分析。对东阿县未来土地的可持续利用提出建议和对策。     

闽台建设用地图像数据空间特征分形对比研究

利用2002年闽、台ASTER影像数据,运用分形几何学理论、数理统计方法,对闽台建设用地分布的空间特征进行分析。研究结果表明,分维值是定量刻画土地利用类型空间格局的重要参数,对遥感影像中直接提取土地利用类型的图形因子进行不同区域土地利用分形结构的差异研究,具有快速、方便、准确的性质。闽、台建设用地斑块的空间分布具有分形特征,其空间形态受自然和人文两方面因素,特别是地形地貌和交通的影响十分明显。同时台湾建设用地的平均斑块面积、分维值和规模大的斑块比重均高于福建,反映了闽、台建设用地空间特征的区域差异,这对闽、台两地,特别是福建省加强建设用地规划,合理配置空间资源,及福建省加强中心城市建设和交通规划等方面具有重要的指导意义。     

20世纪90年代中国东西部土地利用变化时空特征分析

在覆盖全国的1km栅格土地利用本底与动态成分数据时空信息平台支持下,应用土地利用动态度模型,分别计算了全国及东西部地区土地利用一级类型的单一和综合动态度,并分析了土地利用动态度的空间格局。通过分析东西部土地利用类型变化特征和土地利用类型转换特征,对20世纪90年代中国东西部土地利用变化过程的时空特征进行了全面分析,揭示了东西部地区土地利用变化的时空规律。并对主要土地利用类型变化的原因进行了分析。     

元胞自动机(CA)模型在土地利用领域的研究综述

通过模型对区域土地利用/覆盖变化(LUCC)进行分析已经成为了当前全球的研究主要内容之一。元胞自动机(CA)模型是一种通过定义局部的简单的计算规则来模拟和表示整个系统中复杂现象的时空动态模型,其"自下而上"的研究思路,强大的复杂计算功能及高度动态,使得它在模拟空间复杂系统的时空动态演变方面具有很强的能力。CA模型通过与其他模型相结合,在综合考虑各种限制因素和转换规则的前提下,通过反复迭代综合空间分析与非空间分析,模拟土地利用变化情景,在国内外已经形成了较为成熟的研究模型。本文首先提出了CA模型在土地利用变化中应用的背景及其特点;然后,分析了CA模型的构成原理以及在国内外的应用进展与现状;最后,详细阐述了CA模型在土地利用变化中的发展趋势及今后研究工作中应注意的问题。     

基于CLUE-S模型的长沙市望城区土地利用变化预测

针对长沙市望城区未来土地利用在类型数量和空间分布上的变化预测问题,在该区2009～2012年期间土地利用/覆盖现状图的基础上,提出了通过Markov链模型预测类型数量、利用CLUE-S模型预测空间分布的土地利用变化预测方法。在综合影响该区土地利用变化的地形、距离驱动因子的基础上,利用CLUE-S模型预测了研究区2012年和2020年的土地利用空间分布状况。实验表明,2012年土地利用预测结果得到了较高的Kappa系数和ROC值,间接证明了2020年的预测结果具有一定的可信度,对该区土地资源优化配置具有一定的参考价值和借鉴意义。     

纳入空间自相关的FLUS模型在土地利用变化多情景模拟中的应用

FLUS模型是一种新型的土地利用变化模拟模型,应用前景广阔。本文通过在FLUS模型的人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)训练模块中引入空间自相关因子来改进模型,以珠江三角洲地区为例,基于2009年、2015年土地利用数据和一系列驱动因子对改进的模型进行了验证,并利用该改进的FLUS模型模拟了2035年研究区在3种情景下土地利用变化格局。结果表明:①引入空间自相关因子后各地类发生概率分布的预测精度更高,耕地、林地、建设用地、水体和未利用土地的拟合优度ROC值分别从0.819、0.928、0.885、0.855和0.861提高到0.857、0.934、0.890、0.863和0.978;②改进的FLUS模型的模拟精度有一定的提高,Kappa系数从0.732提高到0.744,FOM系数从0.077升到0.106;③情景模拟表明,3种情景下珠江三角洲建设用地和林地均将增加、而耕地均呈减少趋势。但不同情景下模拟的土地利用格局也存在显著差异:基准情景下,建设用地明显扩张且大幅侵占耕地。耕地保护情景下,耕地面积保持在合理水平,建设用地蔓延扩张趋势得到遏制,土地利用布局总体趋向合理。生态保护情景下,耕地、林地和水体得到较好保护,建设用地布局更为合理,土地利用可持续性明显提高。     

京津冀都市圈城乡建设用地空间扩张特征分析

本文采用1990、2000、2006 年3 期多源影像数据、基础地理数据、DEM数据、社会经济统计数据及其他相关资料, 采用遥感信息提取GIS 空间分析及土地科学相关模型等综合研究方法, 首次提取近20 多年来京津冀都市圈城乡建设用地的空间信息(误差在10%以内), 并分析了城乡建设用地变化的幅度、速度、空间增长格局及其相关性。结果表明, 京津冀都市圈城乡建设用地总面积持续增加, 1990-2006 年, 建设用地年平均变化率为2.81%;建设用地年变化速率较大的地区是唐山、保定、石家庄, 大于全区平均变化率。京津冀都市圈城镇用地空间增长格局中, 70%左右的新增城镇用地分布在城中心40km范围内, 80%以上的新增建设用地集中在高速公路沿线20km范围内, 并且新增城镇用地呈现沿城市中心、高速公路向外扩张的趋势。城乡建设用地增长具有较为明显的集聚特征。它们为京津冀地区土地利用规划及生态环境研究提供一定的科学数据和决策借鉴。     

福州城市用地变化的CA模型动态模拟研究

城市用地变化是一种时空动态变化的复杂地理过程,如何有效地模拟这一过程是该研究领域的一个重要问题,在诸多模拟模型中元胞自动机具有明显优越性。本研究根据福州市1988年TM影像和2001、2004年ASTER影像提取城市用地信息,运用元胞自动机对未来20年城市用地变化进行模拟,并用2004年ASTER影像进行验证,结果表明:用元胞自动机对福州城市用地扩展的模拟达到较高的精度,未来20年内扩展平均速度将达7km²/年,远大于规划速度,扩展的主导方向为南部的南台岛,另一个重要扩展因素是乡村城市化加强,与此同时城市绿地不断被蚕食而减少。     

城市土地利用优化配置分析应用——以济南市为例

对城市土地资源进行优化配置,提高城市土地利用的集约程度,是当前城市土地利用研究领域中的热点问题。本文以济南市为研究区,通过构建系统动力学模型对济南市土地利用的数量结构进行预测,在此基础上,利用ArcGIS软件的二次开发语言编写程序,实现了济南市土地利用的空间优化配置,为济南市城市内部土地资源的合理开发与利用,提供决策参考。     

基于土地利用强度的城市道路增长模拟模型与案例分析

城市交通与土地利用相互作用、相互影响。传统的城市空间模拟研究多关注交通对土地利用变化影响,缺少土地利用对路网空间形态影响的模拟。已有研究通常使用静态路网,不能表达土地利用与交通间的动态相互作用关系。本文以城市土地利用强度与城市道路网络空间分布间的正向关系,提出了基于城市土地利用强度的城市路网增长模拟模型。以唐山市为例,对其城市环路内的道路增长进行了模拟。结果表明,该模型能以城市土地利用强度的空间分布特征快速生成路网,反映城市土地利用对道路网络扩张的影响。模拟结果与实际路网具有高度的空间分布相似性。该模型可进一步与土地利用模拟模型结合,模拟城市土地利用与交通的动态相互作用。     

生态约束性城市扩展模型构建与应用分析——以南宁市区为例

以生态安全理论与方法为基础,地理信息系统（G IS）和元胞自动机（CA）为技术支持,集成宏观的生态经济学Tietenberg资源分配模型和微观的GEOMOD模型,构建一种生态约束性城市扩展优化模型（Ecological Re-straintUrban Expansion Model,ERUEM）,进行了广西南宁市2005～2020年城市空间扩展情景模拟研究。通过Tietenberg模型完成未来各个时段内城市用地数量的最优分配;从满足局部土地生态适宜性、土地利用继承性和邻域影响的角度,利用GEOMOD模型结合城市用地生态适宜性评价,完成城市用地的空间分配,最终实现城市空间扩展优化模拟。模拟结果表明,该模型在生态安全约束下,南宁城市空间扩展主要占用农村居民地、工矿用地、未利用土地和园地,减少对林地、水田和旱地的占用,增加和保育了城市生态系统服务功能,优化了城市空间的扩展;该模型方法可为南宁市土地利用规划和城市规划管理提供参考依据。     

GIS-BASED ANALYSIS OF URBAN LAND-USE CHANGES—A Case Study of Haizhu District of Guangzhou City, China

This paper describes a GIS-based spatial analysis method that combines qualitative analysis and quantita-tive analysis to characterize land-use patterns and predict the trend of future land-use changes in Halzhu District ofGuangzhou City, China. Spatial technique is introduced to manage land-use data and derive information of land-usechanges. Through the case study for the selected area, it is demonstrated that the method and technique introduced in thepaper can be effectively utilized for the analysis of urban land-use changes. Based upon this analysis, the paper also pro-vides discussions and recommendation on urban land-use planning, urban planning and land management. Both land-usemaps of Haizhu District of Guangzhou in 1995 and 1997 and the remote sensing images of 1999 are utilized in the cur-rent research. It is convenient to get various statistic data and to combine attribute data with spatial data so as to analyzeland-use changes in a geographic context, which is especially suitable for the need of urban construction department, ur-ban management department and urban planning department.     

北京典型区地面沉降演化特征与成因分析

北京从20世纪50、60年代发现地面沉降以来,其一直呈快速发展的态势。在过去的几十年里,北京市地面沉降的范围和速度逐年增加。本文以北京市典型地面沉降区为研究区,选择永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术所获取的2004-2010年间北京地面沉降信息作为主要数据源,补充水准测量数据（1955-2010年）,从空间分布和时序变化2个角度,分析北京市平原典型区地面沉降演化特征。结合地下水动态监测网数据、土地利用数据,采用GIS空间分析,研究各因素和地面沉降之间的时空响应关系。结果表明,北京地区地面沉降严重区域面积不断扩大,且局部不均匀程度逐渐增加。在研究期内,地下水水位变化在时间和空间上与地面沉降有较高的一致性,地下水超量开采是影响北京地区地面沉降的最主要因素,而城市发展过程中的工程活动也是影响地面沉降时空分布特征的因素之一。研究结果可为北京市地面沉降防控提供一定的科学依据。     

城市交通干线对盐城城市发展影响的空间分析

本文以江苏省盐城市为例,通过1990、2000、2010年3期盐城市域遥感影像解译,获取盐城市土地利用变化数据,并采用GIS空间分析技术,评估城市交通干线对城市发展的影响。同时,结合Model Builder建模技术,综合运用缓冲区分析、叠加分析、统计分析等方法进行快速、一站式土地利用变化分析。研究结果表明:(1)以道路沿线5km缓冲区及道路出口10km缓冲区研究范围为最佳;(2)盐城市城市交通干线沿线5km范围内随着相应交通基础设施的建设变化非常剧烈,2000年后,高等级公路、高速公路和铁路改建及新建导致沿线土地利用变化发展迅速,特别是204国道沿线和沈海高速沿线变化最为迅速;(3)盐城市城市交通干线沿线重要交通出口10km范围内的变化也极大,新长铁路盐城站出口周边变化最为迅速。     

基于遥感和BP人工神经网络的城乡气象站点划分分析

城市热岛是城市环境和全球变化研究的重要组成部分,利用气象观测资料研究城市热岛的影响一般采用城市和乡村气象站的同步实测气温,并计算其平均气温差,因此,城乡气象站点划分的准确性,将直接影响城市热岛研究的科学性。鉴于以行政单元统计人口为依据的划分方式未考虑人口在行政单元内的实际空间分布,本文以安徽省为例,利用从遥感影像上提取的土地利用信息,采用BP人工神经网络方法,建立站点缓冲区内土地利用类型比例的城乡站点划分模型,并利用空间化后的人口格网数据对该模型的精度进行了验证。结果表明,该模型有效地建立了气象站点周边缓冲区内的土地利用类型比例与城乡站点类型之间的定量关系,避免直接采用行政单元统计人口数据的不足,客观地模拟了缓冲区内土地利用对气象站点的综合作用,科学地划分出城市和乡村气象站点,为城市热岛研究提供科学、可靠的数据保障,并可用于大区域研究。另外,本文利用划分出的乡村站点建立背景温度场,得出2000年安徽省各城市站点平均热岛强度为0.4℃。