Spatial and Temporal Pattern of Urban Smart Development in China and Its Driving Mechanism

Smart urban development is an inevitable choice, and is essential to overall strength improvement. It is important to explore an urban smart development path which unites smart growth with driving shrinkage perfectly in forming scientific and sustainable development concept and responding to new normal strategic opportunities. Based on statistic data of 294 prefecture-level cities and above in China from 2000 to 2015, we analyzed spatial and temporal evolution of urban smart development in China by constructing a dynamic fitting model of urban land expansion, population growth, and economic development as well as the coefficient of variation of urban smart development(CVSD). Further efforts were then made to consider differential distribution regularity of urban smart development so as to understand the driving mechanisms of heterogeneous classification of urban smart development in China from different scales and scale variation. Our results indicate that: 1) the disordered growth tendency of urban cities in China is overall well controlled in the middle, and late research and it mainly presented a doublet coexistence of shrinkage disordered cities and smart developing cities. It is particularly obvious that Northeast China and East China have regarded shrinkage disordered cities and smart developing cities as main development tendency separately. 2) Areas with basic stability and relative variation were relatively dispersed across the time period, but the proportion was far beyond areas with significant variation. It demonstrates a relative equilibrium spatial and temporal differential evolution pattern of prefecture-level cities and above in China, except for Tongling, Lanzhou and Chaoyang. 3) prefecture-level cities and above in China are mostly characterized by shrinkage disordered and smart development classification under the background of different scale and scale variation from 2000–2015; however, the spatial resonance relation is not obvious. 4) There are many interaction factors forming an important driving mechanism in developing the spatial and temporal pattern of urban smart development in China, including natural geographical factors, industrial structure adjustment, human capital radiation, regional traffic accessibility, and government decision-making intervention.     

Spatiotemporal evolution of land transportation networks and accessibility in inland mountainous areas 1917-2017: A case study of Southwest China

Located in the western hinterland,Southwest China is a typical mountainous area covered by plateaus, mountains and hills. Its ruggedness hinders regional internal and external connections, and its poor transportation infrastructure has long constrained the socioeconomic development of Southwest China. Based on the GIS transportation database, this paper explored the spatiotemporal evolution and characteristics of the land transportation networks and the accessibility of Southwest China from 1917 to 2017. Regional accessibility in Southwest China has significantly improved, and transportation infrastructure has gradually integrated the transportation circles of the52 central cities. The transportation network has followed an evolutionary process from a "hub-spoke pattern" to a "network pattern", while the construction of a high-speed railway(HSR) has brought about significant spatial polarization. We argue that innovation in transportation technology is one of the most effective factors for promoting a significant change in regional accessibility. In addition, the spatial distribution and evolution of accessibility in Southwest China presents a verticalcharacteristic that distinguishes it from the plains, as the spillover effects of new transportation infrastructure on accessibility improvement are partly offset by the mountainous terrain. Additionally, in Southwest China, there is significant "path dependence" in the evolution of the transportation network, since a large portion of the population is concentrated along transportation corridors in mountainous areas.     

城市医疗设施空间分布合理性评估

随着经济发展和人民生活水平的不断提高,城市居民对健康的重视程度不断的增加,医疗设施作为城市中不可或缺的公共设施发挥着越来越重要的作用。城市的不断扩张导致医疗机构的分布已不能适应当前的城市规模,如何能够将有限的医疗资源进行合理的分配,并能在最大程度上满足居民的需求成为当下研究热点。本研究基于地理信息系统（GIS）空间分析技术,根据统计资料建立武汉市中心城区交通网络、医疗机构分布、人口等数据库,分别从可达性和公平性角度评价武汉市医疗设施的空间分布合理性,并利用地理空间可达性评估法和基于交通网络行进时间成本法分别对武汉市中心城区医疗设施可达性进行评价。就医可达性评估显示,武汉市居民就医便捷程度总体上较好,并以长江和汉江的交界地区为中心,呈四周放射状分布。通过引入需求指数、医疗机构规模、区域人口、人均可支配收入等指标,利用基尼系数、空间相关性和空间分层异质性评价医疗服务设施空间分布公平性。结果表明,武汉市医疗机构分布按人口分布合理,医疗机构主要集中分布在人口密集的主城区;地理分布上城郊地区医疗机构相对稀少。最后,依据可达性和公平性评价结果,对武汉市医疗设施布局提出合理化建议。在城市规划发展中,应更多考虑改善郊区等交通欠发达区域居民的就医条件,从而完善城市医疗设施分布。     

基于信息熵的山东省城市建设用地演变及驱动力分析

以山东省为研究区域,基于信息熵方法探讨2006—2015年城市建设用地结构及规模演变,并采用主成分分析开展了驱动机制分析。研究发现,山东省城市建设用地规模逐年增加,在空间上存在较大差异,东部沿海经济发展较快的城市扩张较为显著。建设用地结构信息熵呈先下降后上升再下降的波动态势,均衡度也呈波动变化,居住用地、工业用地在山东省城市建设用地中处于优势地位,山东省的城市建设用地仍处在开发状态。经济发展、人口变动、交通及产业结构是影响城市建设用地动态变化的主要驱动因子。     

基于粗糙集理论与响应面法的老黏土膨胀敏感性分析方法

评价老黏土膨胀性等级时出现的误差主要源于多因素在参数统计上的不确定性,对此提出老黏土膨胀敏感性分析方法。结合粗糙集理论分析各因素的敏感性并确立主导因素,进而构建老黏土膨胀性等级的多因素定量评价模型,随后通过响应面法,分析主导因素间参数不确定性的交互作用对评价结果的影响。襄阳城区老黏土研究表明,自由膨胀率和体缩率为影响评价结果的主导与次主导因素,二者参数变化产生的交互作用对膨胀性评价等级影响较显著。当体缩率统计值较大时,随着自由膨胀率的上升,膨胀性评价等级变幅较大,偏大的自由膨胀率将高估老黏土的膨胀性,致使评价过于保守,偏小的自由膨胀率则会对其低估,导致结果较不可信;而当体缩率统计值较小时,评价等级随自由膨胀率的上升变化不大,因此评价结果较为准确。所得结论可为老黏土膨胀性评价与分类工作提供参考。      

The Interaction of Population,Industry and Land in Process of Urbanization in China: A Case Study in Jilin Province

Urbanization is a complex process that covers a wide range of topics, of which population, industry and land urbanization are three important aspects. Jilin Province is an important agricultural province in China. The contradiction between population, industry and land urbanization is especially prominent here, and its coupling development is of great practical significance. In this paper, the coupling degree of population-industry-land urbanization in Jilin Province in 1990, 2000 and 2010 is measured by coupling mode. The spatial pattern of the coupling degree is analyzed by trend surface analysis and global and local spatial autocorrelation. The influence factors and their spatial differentiation are discussed using multiple linear regression (MLR) model and geographic weighted regression (GWR) model. The results show that: 1) the coupling degree of population-industry-land urbanization in Jilin Province is at a low level. Judging from the change of time scale, the urbanization of most research units is becoming more and more coordinated. From the comparison of spatial scales, there is significant spatial difference in the research units of different administrative levels. 2) Judging from the global change trend, the coupling degree of population-industry-land urbanization in the central region is higher than that in western and eastern regions. The coordination of urbanization in the central region is relatively good, and the distribution of the cold and hot spots is basically the same as that overall. 3) The spatial pattern of the coupling degree is related to the cold and hot spot distribution of the influence coefficient of urban population density and per capita urban construction land. The variation of the coupling degree spatial pattern is synchronous with the spatial change of the urban population density influence coefficient. 4) The degree of agglomeration of the urban population is the main factor promoting the coupling pattern of population-industry-land urbanization in Jilin Province, and the extent of its influence is gradually increasing. In addition, the level of city administrative, the efficiency of urban expansion and the capacity of market consumption also have an important influence on the coupling pattern.     

Spatial Accessibility to Shopping Malls in Nanjing,China: Comparative Analysis with Multiple Transportation Modes

This study attempts to evaluate the rationality of the spatial layout of shopping malls and identify the urban area with poor shopping mall accessibility, as well as to provide a reference and assist decision-making for planning. Using the case of Nanjing, China, this study developed a method to evaluate the accessibility of shopping malls by three transport modes(car traffic, public transit, and bicycle). Specially, we divide the urban space into a regular hexagonal grid and harvest the total travel time from each of 7204 hexagon centroids to each of 129 shopping malls using the Baidu Internet map. The door-to-door travel time approach is used to evaluate all travel stages(walking, waiting, transfer, and transportation) based on travel time calculations. We further divide the shopping malls into two levels(super-regional and regional) based on the Dianping App's information and develop the indicator of accessibility to shopping malls: the number of shopping malls within tolerance time thresholds and apply the closest facility and cumulative opportunities methods to measure accessibility scores. The results show that the accessibility estimations vary greatly with transport modes. The accessibility of shopping malls presents a concentric ring trend centered on the city center under the car traffic and bicycle modes. And public transit accessibility tends to axially extend due to the topology of bus routes and metro lines. In particular, we observe that the accessibility of shopping malls in Nanjing has an uneven spatial distribution pattern, with high accessibility values in the central urban areas and lots of underserved areas in urban fringe regions. Based on the accessibility measurements, we finally map the poor accessibility area and propose corresponding implications for urban planning.     

Population Shrinkage in Resource-dependent Cities in China: Processes,Patterns and Drivers

Resource-dependent cities(RCs)are a vulnerable group of urban settlements that often face population shrinkage;however,population changes in RCs in China are not well understood.This study offers new insight into this matter through a robust analysis that features a longer time scale,a larger sample of RCs,and a finer unit of analysis.It finds new evidence that problems of population shrinkage in RCs are more serious than previous literature has suggested.Approximately 30%of the studied units have experienced either long-term or short-term population shrinkage,and many more are experiencing a slowing down of population growth.Problems are especially common among three types of RCs:the resource-depleted RCs,the forestry-based RCs,and RCs in Northeast China.These results underscore transition policy inadequacies in addressing population loss,and call for a more comprehensive and diversified population policy that tackles the multifaceted factors that contribute to population shrinkage,including lack of industrial support,maladjustment to market oriented reformation,poor urban environment and natural population decline.     

基于GIS的宁波市道路网络综合通达性研究

城市道路交通网络通达性是城市规划、交通体系建设等所要考虑的重要方面。利用GIS技术,以距离度量模型、道路加权核密度模型、路网连通度和公交服务指数为基础,分别从路网连接结构、路网密度、路网发育程度、公交便捷性几方面建立综合通达性指标,分析宁波市中心城区道路网络通达性及其空间特征。研究表明:宁波市中心城区的综合通达性以江东区和海曙区最优,其次为鄞州区和江北区,北仑区和镇海区通达性较差,整体空间格局分异明显;北仑区在道路结构方面优势明显;公交服务指数对综合通达性的影响最为显著。对以往的城市交通网络通达性研究进行一定的改进,为宁波市道路交通网络的建设与布局优化提供理论依据。     

东莞市交通路网格局对城市空间扩张影响研究

城市化进程中,交通路网格局的发展与土地利用变化有着密切关系,交通系统的发展引起城市空间形态、土地利用开发、土地利用价格和用地布局特征的变化,反之,土地利用变化也引起了交通路网格局、路网密度的改变。本文以东莞市为例,对其交通路网密度与新增城市用地变化强度作了定量分析。根据TM遥感影像提取2001、2005和2009年3期的城市用地,采用核密度估算(KDE)新增城市用地变化强度,探讨区域内交通路网格局与新增城市用地变化强度的关系。结果表明,在2001-2005年间,路网格局变化较大,新增道路类型主要为高速路,新增城市用地总量较大、扩张速度快,特别是交通路网密度大的边缘区域。在2005-2009年间,随着路网发育不断成熟,路网密度内部差异减少,新增道路类型主要为县乡道路,新增城市用地速度明显放缓。经相关系数显著性检验后表明:2001-2009年间,在置信度为95%时,东莞市道路网密度、加权密度(x)与新增城市用地核密度(y)的相关系数Rxy均大于0.1946,证明东莞市道路网密度、加权密度与新增城市用地核密度高度相关。     

基于网络地图的多交通模式医疗设施可达性分析

由于城镇化发展迅速、居民对医疗服务需求的提高,使得城市人口密集区域医疗服务压力增大,因此进行医疗服务设施可达性分析具有重要意义。本文以福州市主城区为例,医疗数据来自于福州市卫健委,利用爬虫技术获得小区户数进行人口估算,基于早、中、晚各时段的实时路况信息,计算居民点到医疗服务设施的最优路径旅行时间,并绘制医疗服务等时区,利用高斯距离衰减函数改进的两步移动搜法（Gaussian-Two Step Floating Catchment Area Method, Ga-2SFCA）,考虑出行模式,对福州市主城区二级以上医院进行可达性分析。结果表明：① 驾车出行模式下,医疗服务覆盖率和居民就医可达性要明显好于公共交通出行模式;② 驾车出行模式下,医疗服务可达性受出行时段影响较大;而公共交通出行方式下,各时段差异较小;③ 随着时间阈值的增大,居民点的医疗服务可达性等级提升,且高等级可达性范围逐渐扩大;④ 驾车模式下的医疗可达性空间分布和道路保持一致,呈现出“环线层次”的现象;而公共交通模式下的可达性空间分布由于受到城市公交微循环系统的影响,呈现出“轴向扩张”的现象。     

山东半岛城市群交通网络载流能力评估与优化研究

在总结城市群交通网络运输方式多元化、交通节点等级化、结构运行高效化等基本特征的基础上,本文基于GIS空间分析平台构建了城市群交通网络载流模型（Traffic Network Flow-carrying Model, TNFM）,以山东半岛城市群为研究案例区,综合评价和对比了交通网络及各类型交通线路的理论与实际载流能力,得出各行政单元交通线路的缺口指数,并据此提出城市群交通网络的优化与提升方案。研究结果表明：TNFM模型可以有效地评价城市群交通网络的载流能力并得出各行政单元和道路类型的缺口里程,为城市群交通体系规划提供科学依据;山东半岛城市群国道、省道和铁路建设不足,部分城市主干道分流不畅,60%的县市存在各级道路短缺,但高铁和县乡道可以满足载流需求;未来应重点加强上述4类交通线路的建设,完善交通线路间的接口系统,充分发挥高铁和县道的分流作用。     

基于百度迁徙数据的中国城市网络结构特征研究

迁徙流作为互联网时代的新产物,信息流、资本流、交通流等流空间的基本载体,能客观地反映城市间地理行为关系,对于刻画城市网络结构具有重要意义。基于地级以上城市的百度迁徙大数据,本文尝试从全域和净迁徙的视角探索研究中国城市网络结构特征,对其网络的层级、关联关系和影响因素等进行挖掘提取。研究发现：① 全国城市网络呈现出稳定的、层级明确的三棱锥四顶点“钻石型”结构,与主要城市群的经济规模空间分布相吻合;② 区域网络表现出向高级别行政中心集聚的“核心—外围”放射状结构;③ 以省会城市为核心的典型小世界特征比较凸出,小世界网络的可达性和连通性较高;周口、阜阳、赣州、上饶、重庆等作为主要劳动力输出型城市,深圳、东莞、广州、北京、上海等城市成为了主要的外来人口聚集地,并形成了对应的人口就近输送网络关系;④ 城市的行政地位、经济规模、交通枢纽建设、劳动力资源等因素都对其网络控制力和影响力起到了决定性作用。最后,研究结合中国城市网络结构特征及其主要影响因素,提出相关政策建议,以期为中国城市网络结构均衡发展与建设提供借鉴依据。     

流空间视角下中国城市群网络结构特征比较——基于铁路客运班次的分析

铁路客流是城市群内经济社会联系的重要反映,也是区域流空间的关键体现。本文依据流空间理论,采用复杂网络方法和2018年中国铁路班次OD数据,从全国尺度分析城市群社区结构特征,并从城市群尺度比较分析了5个主要城市群的空间结构、规模结构和网络节点结构。结果显示,从铁路客运班次联系来看,城市组团片区与国家规划方案中的城市群在范围上存在一定的空间错位。5个主要城市群具有不同的局部特征：① 长江三角洲城市群呈网络状的空间形态和相对集聚的规模分布,主要问题为局部节点的枢纽作用与规模的匹配性有待提高;② 珠江三角洲城市群呈放射状的空间形态和相对集聚的规模分布,主要问题为与全国其他城市群的联系相对薄弱;③ 京津冀城市群呈放射状的空间形态和相对集聚的规模分布,主要问题为存在边缘化的节点;④ 长江中游城市群呈组团状的空间形态和相对分散的规模分布,主要问题为内部结构较为松散;⑤ 成渝城市群呈哑铃状的空间形态和相对集聚的规模分布,主要问题为与全国其他城市群的联系薄弱。随着区域一体化进程,需要根据不同城市群网络结构发展阶段的差异,补足城市群内和城市群间的联系短板,促进规模位序结构与网络结构的耦合协调,推动建设层次分明、枢纽协作、网络化发展的客运服务网络,支撑城市群一体化发展。     

顾及人群集聚和情绪强度的城市综合活力评价及影响因素

城市活力的科学定量评估,能够为城市规划和协调发展提供重要依据,针对城市活力容易忽略居民情感的现状,本文选用百度热力图数据与微博情感分析结果,分别衡量人群集聚强度和情绪强度,并结合TOPSIS方法,提出一种顾及人群集聚和情绪强度的综合活力评估框架。从城市物理环境、经济环境和生态环境3个维度,选择8个关键影响因子,结合地理探测器空间分析方法,探讨影响因子对城市活力空间异质性的影响。结果表明：① 融合人群集聚强度和情绪强度的综合活力评估方法,能够较好反映城市活力空间分异格局;通过对典型样本区域分析,验证了本文提出的城市综合活力评价框架的有效性;② 城市POI密度对城市综合活力的解释力最显著,而植被覆盖度因子对城市综合活力的解释力最弱;但是植被覆盖度因子与其他因子的交互作用,对于城市活力空间异质性的影响力提升最为显著,表明植被覆盖度因子并不是直接作用于城市活力的空间异质性,而是通过耦合空间可达性、POI密度以及建筑密度等影响因子,间接影响城市综合活力的空间分异。     

基于时序InSAR的京津高铁北京段地面沉降监测

京津高铁是中国第一条高速运行的城际铁路,其安全运行对轨道的平顺性有着严格的要求。地面沉降,尤其是不均匀地面沉降会引起部分路基和桥梁变形,威胁着高速铁路的运营安全。合成孔径雷达干涉测量技术可以大范围监测地表形变,对高速铁路沿线地面沉降具有较好的监测能力。本文以45景高分辨率TerraSAR-X 数据为基础,采用 PS-InSAR技术监测京津高铁北京段沿线地面沉降,获取京津高铁北京段沿线地面沉降的分布信息,从动静载荷视角结合北京地区地下水、断裂带、地质条件和含水层系统介质等数据,综合分析高铁沿线不均匀地面沉降的原因,为京津高铁的安全运营提供技术支撑。研究结果表明：京津高铁北京段沿线地面沉降发展在空间上存在一定差异性,北京南站至十里河区间,年沉降速率小于10 mm/a; 至十八里店区间,年沉降速率在10~40 mm/a范围内浮动;过亦庄站至东石村以东区间,最大年沉降速率达到90 mm/a;至永隆村以西,年沉降有所缓解,往东至坨堤村,沉降较为稳定,年沉降速率小于10 mm/a。地下水超采是沿线区域地面沉降的主要因素,动静载荷共同作用下对地面沉降产生一定的影响,沿线地面沉降一定程度上受到南苑—通县断裂带和旧宫断裂带构造控制,沉降量较大的路段位于粘土层较厚的大兴迭隆起。     

长江三角洲城市化地区植被初级生产力的时空变化研究

城市化过程对植被初级生产具有重要影响。以往研究主要集中于城市用地扩张对植被初级生产力的直接影响分析,而较少关注其间接效果。本文以长江三角洲地区为例,分别从地区尺度和城市尺度分别分析了2000-2013年植被初级生产力的时空变化,探讨了其与气温、降水量及城市建成区绿化覆盖率的关系。研究表明：地区尺度上,2000-2013年长江三角洲植被初级生产力呈现不断增加,其中城市建成区植被初级生产力呈现显著增加的趋势（P<0.05）;城市尺度上,城市建成区内植被初级生产力主要呈现增加的趋势,而其外围缓冲区内则与此相反。在当前气候变化背景下,这可能与城市建成区绿化覆盖率不断增加,及快速的城市扩张有关。     

基于路网数据和复杂图论的中国城市交通布局评价

城市化的快速发展推动了我国城市道路网的不断扩张和发展。城市道路网是一个动态、开放、自组织的空间复杂网络,构成了城市的结构框架,研究城市道路网的结构特征对路网规划和城市建设有着重要的应用价值。在国内城市道路网络结构特征的相关研究中,很少有学者基于道路走向的视角对整个城市路网结构进行研究,也缺少对全国主要城市路网的整体性评价。本文选取我国一、二线及新一线49个城市作为研究区和2020年2月的城市道路网作为实验数据,首先采用图论和玫瑰图的方法对49个城市的道路网方向特征进行可视化,定性分析城市路网的复杂结构,然后基于最值比R、道路首位度S、过阈值比T、走向顺序φ和路网密度δ等5个路网指标对49个城市的道路网进行聚类分析,从而探究我国城市路网的分布特征。结果表明,我国城市主要以南北和东西走向为城市道路的主导向,部分城市因地形的影响沿着有利于城市交通和居民生活的方向规划道路;基于路网指标的聚类得到了十字正交型、十字状向风车状扩散型、风车状向圆弧四角星扩散型和混合复杂型等4类城市道路网类型,这4类城市路网在方向分布特征上具有显著差异,突出表现在有序性和复杂性;从路网类型的空间分布来看,十字正交型和十字状向风车状扩散型路网大多分布在我国的内陆地区,而风车状向圆弧四角星扩散型和混合复杂型路网则大多分布在沿海地区。本文主要通过分析我国一、二线及新一线城市道路网的分布特征,探究了我国主要城市交通路网的布局现状,能够为城市新区道路规划和路网布局优化提供参考依据。     

柳州市汽车制造业企业的空间格局与影响因素

中国是世界汽车生产大国,产销量已连续9年蝉联世界第一,然而有关汽车产业的研究更多集中在区域尺度,对城市尺度的研究相对较少。本文以柳州市为案例,利用工商注册企业数据和核密度估计、负二项回归模型等方法分析了柳州市汽车制造业企业的空间格局与影响因素。结果表明：① 汽车制造业企业主要集中在河西、洛维、河东、阳和等城市组团,企业集聚范围逐步向东、向西扩散,其中向东扩散以柳东新区为主,向西扩散以河西高新技术产业开发区为主;② 汽车制造业企业在距离市中心0~11 km显著集聚,空间集聚强度呈现先增加后减小的趋势;③ 土地价格、交通条件、地方化经济、政策是影响汽车制造业企业区位选择和空间格局的重要因素;同时,汽车制造业JIT（Justin Time）生产方式也具有重要影响。在此基础上,提出汽车制造业企业区位选择和空间格局形成的循环累积机制、区位临近机制、价格传导机制。     

不同空间权重定义下中国人口分布空间自相关特征分析

人口分布的研究对实现人口、环境、资源可持续管理具有深刻意义。相对于洛伦斯曲线、基尼系数等传统度量指标,运用空间自相关分析可以较好地表达人口分布的集聚现象,揭示人口格局的空间结构和空间相互作用。空间自相关测度的关键因素之一为空间权重矩阵。当前人口空间自相关特征测度多采用单一邻近关系定义空间权重矩阵,忽视了不同空间邻近关系对自相关特征分析结果的影响。本文根据距离阈值和邻接关系定义了八种空间权重,包括新定义的高铁两小时可达性空间权重。基于2010年《中国人口年鉴》统计资料,结合GeoDa软件测度了中国人口空间分布自相关特征并分析空间权重定义对自相关特征分析结果的影响。发现:(1)在不同空间邻近关系下,中国省域人口密度分布在全局自相关上均呈现空间正自相关,但其显著性水平有差异;(2)局部自相关分析结果Moran's I表现出明显的区域差异。