开封市城市扩张动态监测及驱动因子分析

近年来随着城市化进程的不断加深,城市扩张问题日益突出,土地资源浪费及生态环境污染问题也随之而来。采用支持向量机监督分类方法和人机交互解译方式对开封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)、平均中心(mean centre,MC)和标准差椭圆(standard deviational ellipse,SDE)等指标分析开封市1990—2015年25 a间的城市建设用地扩张及其空间分布,并基于社会统计数据对城市扩张驱动因子进行分析。结果表明,开封市区建设用地呈扩张趋势,由1990年的38. 08 km2增加到2015年的125. 86 km2,扩张速度达3. 51 km2/a; MC和SDE分析得出,25 a间开封市城市平均中心位置变化不大,整体向西北方向移动; 1990—2009年建成区空间扩张呈均衡化; 2009—2015年建成区持续西扩,空间分布存在明显方向性;利用SPSS软件对社会统计数据进行分析得出,城市人口数量及经济发展等是开封市城市扩张的主要驱动力。     

长株潭地区建设用地扩张遥感时空特征分析

利用遥感、GIS一体化技术,获取长沙、株洲、湘潭3市(长株潭地区)2000年、2005年和2010年3期陆地卫星图像,提取建设用地扩张及其空间分布信息。运用扩张速度指数和强度指数分别对2000—2010年间10 a变化以及2005年为界的前后两个5 a区域建设用地时序特征进行分析;利用优势度指数分析了区域建设用地扩张的空间趋向性。结果表明:长株潭地区建设用地在不同时期都处于增长的趋势,其中前5 a建设用地扩张速度和强度都要明显高于后5 a。2000—2010年间建设用地面积增加约3.94万hm2,前后2个时期的扩张面积分别占增加总量的57.30%和42.70%。对长株潭地区建设用地扩张进行时空特征分析,认为建设用地扩张引起区域内耕地和林地在数量和空间格局上的变化,城区周围9~12 km范围内耕地极易转入建设用地;2个时期河流附近耕地流入建设用地随距离变化而呈现不同特征;前5 a城区周围林地转入建设用地强度大,距离交通用地3 km附近的林地易转入建设用地。     

成渝城市群城市建设用地扩张格局及规模体系分析

基于1990—2018年六期城市建设用地监测数据，本文利用城市用地年面积增长率指数、公共边测度、核密度估计、位序-规模法则等方法，刻画成渝城市群扩张演化特征及其发展规律，并对城市群规模体系进行分析。结果表明：成渝城市群城市建设用地扩张呈先快后慢的趋势，空间上呈“中部高速，南北低速”的特点，建设用地扩张密度高值主要集中在成都、重庆二市且城市群内部连片发展不明显。城市群新增城市用地呈现无序蔓延态势，并未趋于紧凑。2000—2010年，成渝城市群规模分布极化，呈现明显的双核首位特征，2010年后规模分布由非均衡趋于均衡。     

武汉市近20年土地利用/覆被变化遥感监测与分析

为探究武汉市土地利用时空变化特征,基于Landsat遥感影像数据,从土地利用动态度、土地利用状态指数两个方面分析了武汉市2000—2019年的土地利用时空变化格局.结果表明:①武汉市水域面积直线下降,下降速度较稳定,平均年缩减率为1.76％;而建设用地面积逐年增加,由市中心向四周呈"辐射式"扩张,增速逐渐减缓;②耕地和林地的状态指数均表现为先增后减的趋势,都在2005—2010年达到峰值0.4左右;建设用地和水域的状态指数变化整体比较稳定,分别在0.2、-0.2处波动变化,这表明建设用地呈扩张的趋势,而水域则呈缩减的趋势.     

基于GIS的建设用地空间变化研究

分析建设用地变化空间格局,对探讨城市扩张中的土地利用变化具有重要意义。此处以黑龙江省为研究区,以2000、2010、2016年三期土地利用数据库为基础,利用GIS技术手段,基于景观指数法、核密度分析法分析研究区建设用地空间格局变化特征。研究结果表明:研究区建设用地面积有增长趋势,景观空间格局稳定性逐步提高,整体空间格局上变化趋于稳定;建设用地分布呈现出西南部和东部多、中部和西北部少的空间分布特点,高密度区域在建设用地空间分布的中心,呈现出逐步扩张的趋势。     

高分五号高光谱遥感影像的城市土地利用景观格局分析

本文以武汉市江北核心区域7个行政区为例,以"高分五号"(GF-5)高光谱遥感影像为实验数据,提出了一种基于深度学习的空—谱结合高光谱影像分类算法(SSUN)的改进算法SSUN-CRF,通过全连接条件随机场(FC-CRF)对SSUN分类结果进行细化,并结合选取的7个景观格局指数分别从类型斑块水平以及景观水平分析7个行政区景观格局特点及武汉市城市化趋势。结果表明:(1) SSUN-CRF算法能够快速准确地提取城市用地类型,总体精度可达0.9048,Kappa系数可达0.8807;(2)从斑块类型水平上分析:根据各行政区不同类别景观类型百分比(PLAND)可以看出,武汉市主城区以居住用地为主,汉阳区3类居住用地PLAND指数高于其他主城区,表明汉阳存在较大"城中村"现象;江汉区商业用地斑块密度(PD)高且聚合度(AI)低,即商业用地多且分布均匀,表明江汉区是武汉的重要商贸区;(3)从景观层次水平上分析:根据香农多样性(SHDI)、香农均匀度(SHEI)指数分析可以看出,武汉市江北区域各用地类型总体分布均衡,景观生态多样性和稳定性较好;从斑块密度(PD)和香农多样性(SHDI)空间布局分析可知武汉市的城市扩张呈现以主城区为核心向外蔓延趋势,且沿主城区东南、西南方向扩张趋势明显。本文研究成果对武汉市总体发展规划、优化土地利用及可持续发展建设具有重要的指导意义,进一步可为发展长江经济带、"长江主轴"提供决策参考。     

武汉市城镇扩张适宜性与景观生态安全格局的时空耦合关系研究

城镇用地扩张与景观生态安全格局之间存在空间上的关联性与冲突性,为探究城镇扩张适宜性与景观生态安全格局的耦合关系,本文以武汉市为例,在2001、2007和2014年3期ETM遥感影像解译的基础上,结合武汉市高程、坡度、全国第二次土地调查与变更调查数据、道路交通网络数据等构建武汉市土地利用时空数据库。从自然环境因素与区位条件因素两大方面构建城镇扩张适宜性评价指标体系,利用GIS空间分析获取武汉市城镇扩张适宜性分布特征,采用最小阻力模型(MCR)构建武汉市景观生态安全格局。从空间分布特征与时间演变特征两个维度研究城镇扩张系统与景观生态系统之间的耦合关系。     

四川省江油市2004～2020年土地利用动态分析及预测

基于2004、2010、2015年Landsat-5 TM、Landset-80LI遥感影像土地利用现状解译数据,分析了江油市近11年土地利用动态变化;同时,利用元胞自动机-马尔科夫(CA-Markov)模型,模拟预测了2020年江油市土地利用空间分布格局.结果表明,2004 ～ 2015年期间,江油市耕地、草地、水域面积总体减少,建设用地和林地面积总体呈增加趋势.2015 ～2020年期间,江油市土地利用变化较快,与上一个五年相比,建设用地、耕地和草地面积将有所增加,林地面积有所减少,水域面积基本不变;建设用地从原有基础往外围耕地扩张,耕地面积则主要由林地转入.     

近30年武汉市热环境格局演化机制及扩散模式研究

基于1987—2015年间Landsat TM/TIRS数据反演主城区的地表温度并进行归一化处理,分析武汉市热环境格局的演化机制,并探讨了其扩散模式特征。研究结果表明,武汉市主城区在近30 a间城市热环境格局发生了较大变化,随着城市建设用地的扩张,热环境格局的扩散模式由起初的点状分布向条状、带状和面状分布演变;武汉市热环境格局的形成与演化机制与太阳辐射、大气环流和下垫面性质等自然因素以及城市建设与发展阶段、规划政策等人为因素密切相关。     

丝绸之路沿线节点城市扩张空间演变分析研究--以西安、兰州和乌鲁木齐为例

基于"一带一路"倡议构想,以丝绸之路沿线重要节点城市西安、兰州、乌鲁木齐为研究对象,采用1990-2015年6期TM/ETM影像数据,运用RS/GIS空间分析方法,综合城市建设用地扩张强度、扩张类型、扩张弹性等指标,系统分析了近25年来三大城市扩张的时空演变特征。结果表明:1)三大城市均呈快速扩张趋势,空间上扩张强度表现为西安>乌鲁木齐>兰州。2)三大城市扩张类型均以边缘式扩张为主,其次为内填式,飞地式扩张面积最少。3)西安市土地扩张速度快于人口增长速度,兰州市土地扩张和人口增长速度呈均衡发展趋势,而乌鲁木齐城市扩张弹性介于二者之间。     

基于RS的城市扩张监测与分析

以苏州市为例,利用不同时段的TM影像,结合相关资料,采用决策树分类方法对苏州市辖区建设用地进行了提取和分析。结果表明,1995~2010年间,苏州市辖区建设用地增加了720.7 km2,年均增幅为6.8%,扩张的方向和趋势主要受到地理环境、经济发展、人口增长及政策规划等多种因素的影响。就苏州而言,政府的政策规划影响最为显著。     

基于主成分分析的生态变化遥感监测——以宝鸡市城区为例

利用遥感技术研究区域生态变化特征,具有实时、快速等优点。采用主成分分析法(principal component analysis,PCA),集成了绿度、湿度、干度和热度4个遥感指标,对2002—2013年间宝鸡市城区(陈仓区、金台区和渭滨区)及其土地利用类型的生态环境质量变化进行了综合评价。结果表明,2002—2013年间研究区生态环境质量等级提升的面积占研究区总面积的39.50%,等级下降的面积占10.96%,生态环境质量综合指数(synthetical ecological index,ESI)提升了0.31,近10 a来生态建设工作已取得显著成效;其中,陈仓区和渭滨区整体生态环境质量得到改善,ESI分别上升了0.38和0.23,而金台区有所下降,ESI降低了0.03;各土地利用类型ESI由高到低依次为林地、未利用地、草地、水域、耕地和建设用地,其中耕地生态环境质量相对稳定,林地、草地和未利用地得到改善,而水域和建设用地变差。     

1990年以来太原市主城区空间扩张特征研究

以太原市主城区为研究对象,利用1990、2000、2010、2019年建设用地的矢量数据,采用城市扩展速率、扩展强度、紧凑度、扩展弹性系数等指数,并结合土地利用动态模型、等扇分析等方法定量研究不同时期太原市主城区空间演变特征。研究发现:太原市扩展面积呈逐年增加的趋势,主城区的扩展速度与强度存在较大的波动,在研究时段内仅有2000—2010年主城区扩展速度与人口增长速度相对均衡;主城区用地结构变化较为显著,耕地面积大幅减少,并且多转向建设用地,土地覆被状况趋于稳定;城市扩展类型主要以填充式、外延式为主,受地形条件、经济开发以及政策支持的影响,扩展存在明显的方位性,主要沿汾河呈轴向型非均衡扩展,扩展重心向东南方向偏移。     

1995—2006年南通市城市扩展特征分析

以遥感数据为基础,结合缓冲区分析,对南通市的城市扩展特征和扩展的方向性进行了研究。研究时段分为前期1995—2001年和后期2001—2006年,结果表明:1)南通市城市扩展速度前期高于后期,建设用地增加面积后期高于前期。前期发展为跳跃式点状扩展模式,后期以城市核心区域为主体,以面状方式向外扩展。2)在城市扩展的方向上,前期变化率和变化量东南>东北>西北,后期东南>西北>东北。但后期变化量显著高于前期。     

陕北黄土高原植被覆盖度动态变化分析研究

以Landsat TM归一化植被指数(NDVI)为数据源,运用像元二分模型提取陕北黄土高原1990、2000、2010年夏季的植被覆盖度,分析陕北黄土高原植被覆盖度的空间变化情况。结果显示:研究区植被覆盖度呈波动上升趋势。不同等级植被覆盖度在数量和空间位置上的转移较为活跃。大于等于60%的植被覆盖度和小于等于40%的植被覆盖度在空间上呈西南—东北两个方向扩张的分布趋势。受气候和人为等因素的影响,陕北黄土高原植被改善良好。     

黑龙江工业城市建设用地时空扩张遥感监测

为揭示2000─2015年间黑龙江省工业城市建设用地扩张规律,以哈尔滨、大庆、齐齐哈尔3个城市(分别简称哈、大、齐)为研究对象,选取2000年、2005年、2010年和2015年Landsat遥感影像为数据源,基于扩张强度与速度指数、紧凑度、增长弹性系数、分维指数、变异系数和空间重心转移模型等,探讨哈、大、齐建设用地扩张时空特征。研究表明:2000─2015年间哈、大、齐城市建设用地扩张态势显著,建设用地增长近1倍;城市整体投资效益不高,其中大庆建设用地利用效益最低且年均扩张变化率的变异系数最大,齐齐哈尔与哈尔滨年均扩张变化率的波动相对较弱; 2000─2010年间工业城市扩张形态简单,2010─2015年间扩张模式趋于多元化且边缘不规则、形态复杂;哈尔滨呈现"北跃南拓、东优西扩"发展格局,大庆呈现斜"T"形扩张格局,齐齐哈尔呈现斜"上"字扩张态势;哈尔滨的西南、西北部已成为城市扩张的热点区,大庆建设用地重心移动轨迹为"西南—东南—西南",齐齐哈尔建设用地有自东北向西南移动的趋势; 2000—2010年间除大庆外其他城市重心向市政府方向移动,2010—2015年间向远离市政府方向移动;建议政府在工业城市发展过程中制定适宜的土地利用总体规划,加强监管力度,切实提高土地利用效益,从而保护耕地资源。     

东北地区城市用地扩张特征及驱动因子分析

以东北地区37个地级市为研究样本,采用市辖区建成区面积表征城市用地规模,结合位序-规模法则和分形理论分析近20 a来东北地区城市用地规模扩张的整体趋势,通过计算城市用地扩张幅度指数(UEI)来分析不同规模和不同城市之间的城市用地扩张差异程度。结果表明,城市用地规模总体均衡度下降,差距在不断扩大,城市体系简单;城市用地扩张速度呈现"特大城市中等城市小城市大城市"的特点,城市间用地扩张差异较大,且城市建成区的外延扩张、粗放利用状况较严重。地形条件、资源分布、经济发展、交通建设和政府政策是影响东北地区城市用地扩张的主要驱动因子。     

基于VCM的建设用地空间分布格局对比研究

利用ArcGIS软件,通过空间聚散程度的测度方法以城市中心和主干道建立各县的VCM曲线,对比分析了各县的空间分布格局。其结果表明:(1)青河、布尔津、吉木乃、富蕴具有相似的空间分布特征,哈巴河和福海的空间分布特征各自具有独特的空间分布特征。(2)青河、布尔津、吉木乃、富蕴和哈巴河,其建设用地分布相对集中,其总体特征呈沿城市中心和主干道分布,而福海县的建设用地较为分散分布。(3)城市中心和主干道的区位影响研究区建设用地分布。     

利用自组织网络分析1990～2010年中国主要城市扩展特征

以我国27个主要城市为研究样本,采用遥感数据和统计数据获取1990~2010年间的城市扩展和社会经济信息,从城市扩张速度、集约度和空间形态三方面选取城市扩展特征指标,基于自组织网络可视化工具分析上述指标的数值分布和变化规律。自组织网络成分平面图对比分析表明,我国主要大城市在1990~2010年间经历了快速低密度扩张的过程。2010年城市建设用地面积平均扩张为1990年的3.81倍,而城市建设用地人口密度则平均每年下降3%~4%。与1990~2000年相比较,2000~2010年城市扩张速度更快,人口密度下降更多,低密度扩张特征更为明显,但是扩张最快的城市由一线城市变为二、三线城市。     

基于GlobeLand30的全球城乡建设用地空间分布与变化统计分析

城乡建设用地分布与变化是人类活动的直观标志和生态足迹,在环境变化研究、地理国(世)情监测和可持续发展研究等方面发挥着重要作用。以往人们对一些城市、区域或国家的城乡建设用地分布与变化进行过较为深入系统的研究,但在全球尺度上,这方面研究尚为空白。本文是利用我国自主研制的世界上首套30m空间分辨率全球地表覆盖数据集GlobeLand30的人造地表数据层,首次开展了全球城乡建设用地的空间分布及变化的统计分析。它采用用地面积、构成占比和增量占比等主要指标,统计全球范围内城乡建设用地的空间分布及2000年至2010年10年间的变化,重点分析了2010年全球、各大洲及主要国家的城乡建设用地分布现状与地域差异,2000年至2010年全球、主要国家的建设用地变化以及其主要土地来源。研究结果表明,2010年全球城乡建设用地总面积为118.75×104km2,占全球陆表面积的0.88%;2000年至2010年全球城乡建设用地面积增加了5.74×104 km2,变化率为5.08%,其中,中国和美国新增城乡建设用地约占全球的一半;新增城乡建设用地占用最多的是耕地,占总量的50.26%。这些为研究全球陆表人类活动的空间分布特征与变化趋势提供了翔实的信息和知识。