天津市生态环境质量评价与时空演变分析

生态环境质量是衡量一个区域宜居水平的关键指标,动态监测区域的生态环境质量变化,可为保护生态环境提供科学依据和决策支持。为探究天津市近年来生态质量变化,利用天津市2014、2017和2020年的遥感影像,在遥感生态指数(RSEI)指标的基础上,加入人口密度(PD)、气溶胶光学厚度(AOD)两种指标,利用主成分分析法构建改进型遥感生态指数(MRSEI),对天津市的生态环境质量变化进行分析。结果表明：(1)MRSEI有一定合理性,可更加全面地评价生态环境质量。(2)绿度(NDVI)和湿度(WET)与MRSEI呈正相关,而热度(LST)、干度(NDBSI)、PD、AOD与MRSEI呈负相关。(3)天津市2014、2017和2020年的MRSEI分别为0.59、0.54和0.67。(4)天津市生态质量向南扩展。南部生态环境偏差,北部生态环境偏好,但差距正逐渐缩小。(5)林地的MRSEI均值为0.75,灌木为0.73,耕地为0.68,草地为0.57,不透水面为0.43,荒地为0.28。综上,本文基于改进型遥感生态指数更加全面地评价了天津市2014—2020年的生态环境质量,为区域的生态治理提供了参...     

南昌市建设用地适宜性扩展路径研究

快速城市化过程中，建设用地持续吞噬优质土地资源，造成生态环境恶化。本文以移动窗口法获取建设用地源地，选取经济和社会因子构建阻力体系，生成MCR面，通过自然断点分级法获取适宜性分区，通过ArcGIS中的Hydrology扩展模块获得适宜扩展路径、生态隔离带和生态关键点，为未来城市建设用地扩展方向和生态建设提供借鉴。结果表明：①南昌市70%的区域属于允许建设区，对于维持城市生态环境的重要区域，应当重点保护，兼顾经济-生态共同发展；②利用Hydrology扩展模块对南昌市MCR面进行进行特征提取，发现主城区北部和西部较适宜建设用地扩张；③生态关键点对于维持城市生态环境具有重要作用，未来规划中应重点保护，限制开发。     

武汉市1991～2013年城市扩张与地表覆盖变化研究

利用1991~2013年间6个时相的武汉市Landsat遥感数据,使用多端元光谱混合分析方法进行混合像元分解,得到各时相的地表覆盖丰度图。根据丰度信息,计算土地变化动态度与土地覆盖变化强度,得到地表覆盖变化情况,分析武汉地区城市扩张与土地转移特征。结果表明,武汉市主城区建设用地源自对城市外围的绿地与内部湖泊地区的侵占,湖泊与绿地面积总体呈下降趋势。     

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。     

重庆市主城区城市路网演变分析及与城市扩张耦合性研究

研究结合重庆市主城区2011-2017年高分辨率遥感影像和相关地形图、规划资料及交通专题资料信息等,提取城市路网和城市建设用地数据,基于GIS操作平台,采用空间核密度方法分析主城区城市路网时空演变特征,探索城市路网空间分布规律,以街道(镇)为研究单元分析城市道路与城市用地扩张之间的耦合关系,为合理规划交通道路布局,促进城市扩张与道路网络的协调发展提供了重要参考依据。结果表明,主城区城市路网分布具有空间不均衡性特征,路网演变有明显的方向性,以东西两翼带状区域变化为主,路网密度变化集中在低密度区。与城市用地扩张相关性研究中发现,城市路网是城市扩张的主要驱动力之一,路网中密度区域对城市扩张的驱动效应最明显。     

哈尔滨市区建设用地扩张时空特征对比分析

基于Landsat TM/ETM+遥感影像数据,对哈尔滨市主城区1998、2008、2018年3个时期建设用地信息进行提取,采用ArcGIS 10.5等软件进行空间特征分析,并在此基础上对研究区的城市扩张驱动力进行分析.结果表明:1998—2018年研究区的建设用地面积扩张了122.75 km2,年均扩张速度为6.1375 km2·a-1,扩张强度为1.938％;建设用地处于快速扩张状态,城市边缘建设用地形态复杂,但逐年趋于规整,整体呈现外延扩展趋势;城市扩张率远高于人口增长率,出现人地关系不协调等现象;研究区建设用地扩张特征与政府政策、经济发展、人口因素、交通基础设施建设等方面密切相关.     

改进型遥感生态指数与RSEI的对比分析

为了更好对城市生态质量进行监测和评价,构建一个更精确的城市遥感生态指数十分必要。本文结合绿度、湿度、干度、热度和空气质量指标采用主成分分析PCA（Principal Component Analysis） 构建改进型遥感生态指数MRSEI（Modified Remote Sensing Ecological Index）;利用熵权法计算压力—状态—响应模型PSR （Pressure State Response Model）中各指标的权重,通过加权法获得生态环境指数EI（Eco-environmental Index）与MRSEI和RSEI进行比较。同时,综合绿度、热度、湿度、干度指标利用核主成分分析KPCA（Kernel Principal Component Analysis）构建非线性遥感生态指数NRSEI（Nonlinear Remote Sensing Ecological Index）;最后将MRSEI、NRSEI分别与常用的遥感生态指数RSEI（Remote Sensing Ecological Index）进行对比和分析。结果表明,MRSEI可体现空气质量空间分布对城市生态质量的影响,2014年和2017年MRSEI与EI的相关系数分别是0.829和0.857（P<0.01）,比RSEI与EI的相关系数分别提高0.035和0.055。在主城区MRSEI和RSEI与EI比较结果表明,MRSEI的平均绝对误差、均方根误差和平均相对误差均小于RSEI,表明MRSEI更适用于城市生态质量评价,空气质量指标对北京市生态环境监测、评价是非常重要的。同时,在实验区KPCA第一主成分贡献率比PCA提高了11.94%—21.45%;各个指标与NRSEI相关系数比与RSEI提高了0.128—0.198;NRSEI可体现生态等级间的过渡,RSEI对生态环境差的区域有时低估,对生态环境优的区域有时高估,NRSEI与遥感影像定性反映的生态状况更加相符。在监测空气质量严峻的北京市生态质量方面,MRSEI优于RSEI;顾及各指标间的弱线性或非线性问题的NRSEI监测生态环境质量效果优于利用线性变换的RSEI。     

遵化市中心建成区时空演变特征研究

针对中心建设用地扩张过程中存在的边界不统一问题,该文以Landsat TM/OLI遥感图像为基础数据源,通过分析样本纹理波谱,建立纹理归一化指数,运用监督分类法提取了遵化市中心的建设用地.采用扩张强度指标、紧凑指数、城市扩张弹性指数、城市重心和象限分析等方法分析了 1992-2019年遵化城市建设用地的时空演变模式.结果显示,建设用地呈向外扩张态势,且扩张速率大于城镇人口增速,城镇土地利用率低,但结构在理论上相对紧密.该研究从县域城市出发,探索县域建设用地扩张规律,对了解县级城市空间扩张形态、方向和规律提供了方法和数据参考.     

城市扩张与景观生态安全关联规律挖掘——以武汉市为例

城市化在促进区域经济和社会发展的同时也导致产生一系列景观生态安全恶化问题,严重威胁区域可持续发展。定量分析城市扩张与景观生态安全之间的关联规律对于城市可持续发展至关重要。本文以武汉市为例,利用关联规则挖掘模型挖掘1988~2011年时间范围内武汉市城市扩张的速度、强度以及扩张类型与景观生态安全之间的关联知识,可以为城市规划提供有益指导。     

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。     

基于夜光遥感数据的中原城市群建成区时空变化分析

本文基于“类NPP-VIIRS”夜光遥感数据集,采用改进的统计数据比较法提取中原城市群建成区,利用重心迁移指标和典型景观格局指标,分析中原城市群建成区2002—2020年的时空变化特征。研究表明:①中原城市群建成区扩张强度先快后慢,整体呈下降趋势;建成区重心在经历多次偏移后最终指向东南方向,但一直位于郑州大都市区范围内。②中原城市群发展迅速,建成区总面积在2002—2020年增加了1.429倍;在2011—2012年出现大量新兴城镇;2014年之后趋于稳定,城镇之间的联系越来越紧密。③中原城市群建成区空间格局复杂度逐年上升,破碎程度总体降低,郑州大都市区建成区扩张速度明显快于中原城市群整体建成区扩张速度。     

城市扩张时空度量与差异性分析——以东、中、西部典型城市为例

城市化是区域人口增长与社会经济发展的综合进程,其最为明显的特征是城市空间扩张。研究采用面向对象最近邻分类以及概率神经网络分类的方法,从Landsat TM影像中提取我国东(广州)、中(合肥)、西部(西宁)城市主城区建设用地信息,应用皮尔逊卡方检验、香农熵模型以及城市扩张速度等计算3个城市相同时间段内的城市扩张自由度、蔓延度、感观优劣度等,对研究区1995—2010年期间的扩张特征进行时空综合度量。结果表明:1)不同城市扩张特征不尽相同,东(广州)、中部(合肥)城市相较西部(西宁)扩张自由度及蔓延度偏高,区域差异明显;2)东(广州)、中部(合肥)城市扩张感观优劣度相对较低,应努力构建并完善城市扩张监管体系,统筹协调城市建设用地的开发利用,积极推进高质量城镇化,实现城市的可持续发展;3)东(广州)、中部(合肥)相较西部(西宁)近15年扩张明显,扩张速度较快。     

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。     

青藏高原少数民族聚居地区城镇用地扩展时空演变分析——以青海省海东市为例

基于多期遥感影像数据,采用GIS空间叠加分析技术,选择扩展强度指数、紧凑度、分形维数、重心转移指数和扩展方位指数,定量分析了海东市1990—2016年间城镇用地扩展时空分异特征。研究结果表明,海东市城镇用地持续增加,扩展强度呈现先降低后升高的中速持续扩展趋势,城镇从空间无序转向空间协同发展;城镇用地紧凑度持续下降,分形维数持续增大,城镇用地不规则性增加;城镇用地重心转移呈现出“有序—无序—有序”的特征,城镇用地扩展方位分异特征明显,并表现出单翼、双翼和扇形多种扩展模式并存的特点。在海东市城镇用地扩展中,高原河谷地形为自然制约因素,园区新区的设立为主要路径,政策诱变为主要动力,重大基础设施建设为动力保障。     

基于地理国情数据的城市扩张和生态格局分析——以武汉市为例

城市扩张是城镇化的主要特征，研究城市扩张规律对城市空间规划、高质量发展提供决策依据。本文以武汉市为研究区，以2015—2018年地理国情监测成果为主要数据源，通过数据整理与提取、计算城市扩张特征指数、提取城市格局变化、计算生态景观指数等处理，对研究区城市扩张和生态格局变化特征进行分析。研究结果表明：2015—2018年间，武汉市从快速扩张阶段逐渐减缓，紧凑度逐渐下降；中心城市扩张主要以种植土地破坏为代价；远城区快速扩张主要以林草面积减少为代价；在生态指数上，各生态景观类型破碎度均有下降，但水域面积保持良好。     

基于多时相遥感的鄂尔多斯市不透水面变化分析

不透水面作为城市发展和生态环境的重要评估因子,在保障生态环境健康和城市可持续发展中具有重大意义。本文以鄂尔多斯为研究区,通过融合多时相Landsat和夜间灯光数据,提取1990—2019年的不透水面信息,并利用重心分析法、标准差椭圆理论和景观指数理论分析时空演变规律。研究结果表明:①1990—2019年鄂尔多斯市不透水面经历了快速扩张;东北部不透水面覆盖度高于西南部;不透水面的扩张模式总体上表现为“向外扩张-向内加密”。②东北部扩张速度减缓,西南部扩张速度增快。③不透水面扩张的方向性减弱;不透水面扩张的方向有由“东北-西南”向“东-西”转变的趋势。④斑块数量及边缘斑块破碎度增加,城市与郊区的连通性增强,城市有向周边郊区扩张的趋势。本文研究对于进一步了解城市生态环境健康与城市可持续发展的相关关系具有一定的参考价值。     

地理模拟优化系统(GeoSOS)及其在地理国情分析中的应用

第一次全国地理国情普查工作已基本完成,需要对所获取的地理国情监测数据进行空间统计分析,以得到地理国情的时空分布模式、演变规律及发展趋势,形成地理国情信息和知识。地理国情监测生成的基础数据源,可用于土地资源集约利用、城乡及城市群协调发展、生态环境保护等问题的空间智能决策分析,但目前有效的模拟分析工具还比较缺乏。笔者提出的地理模拟优化系统(GeoSOS)理论框架,耦合了地理过程模拟预测和空间优化,为上述研究提供了有利的理论支持和实用工具。为进一步方便与GIS进行无缝的链接,本文提出了基于ArcGIS插件的GeoSOS以方便进行高效的地理模拟分析。并以快速城市化地区的城市扩张与生态保护研究为例,通过在地理国情信息分析中的应用,得到了一些重要的发现。模拟结果显示,按照现在的发展趋势,广东省优化开发区域在2020年其土地开发强度将超出规定的约束指标,并发现各区域均存在大量城乡建设用地占用生态保护压力等级高和较高地块的现象,而基于土地开发强度和生态保护双重约束的城镇化扩张能够在满足约束指标的同时获得更紧凑的景观格局。表明GeoSOS及其ArcGIS插件可以成为地理国情信息分析的有利工具,并给出了今后需解决的问题和发展方向。     

Urban Sprawl Analysis of Tripoli Metropolitan City (Libya) Using Remote Sensing Data and Multivariate Logistic Regression Model

The main objective of this paper is to analyze urban sprawl in the metropolitan city of Tripoli, Libya. Logistic regression model is used in modeling urban expansion patterns, and in investigating the relationship between urban sprawl and various driving forces. The 11 factors that influence urban sprawl occurrence used in this research are the distances to main active economic centers, to a central business district, to the nearest urbanized area, to educational area, to roads, and to urbanized areas; easting and northing coordinates; slope; restricted area; and population density. These factors were extracted from various existing maps and remotely sensed data. Subsequently, logistic regression coefficient of each factor is computed in the calibration phase using data from 1984 to 2002. Additionally, data from 2002 to 2010 were used in the validation. The validation of the logistic regression model was conducted using the relative operating characteristic (ROC) method. The validation result indicated 0.86 accuracy rate. Finally, the urban sprawl probability map was generated to estimate six scenarios of urban patterns for 2020 and 2025. The results indicated that the logistic regression model is effective in explaining urban expansion driving factors, their behaviors, and urban pattern formation. The logistic regression model has limitations in temporal dynamic analysis used in urban analysis studies. Thus, an integration of the logistic regression model with estimation and allocation techniques can be used to estimate and to locate urban land demands for a deeper understanding of future urban patterns.     

逻辑回归元胞自动机模型的鸡西市城市扩张分析及预测

城市的快速扩张导致人地矛盾激化,土地利用效率下降.分析并预测城市发展状态,可以实现土地资源的合理配置,为城市发展提供合理规划.本文以鸡西市市辖区为例,利用Logistic-CA模型进行城市扩张模拟及趋势特征分析.结果表明:1)鸡西市在2005—2015年间城市处于低速扩张阶段,土地利用效率较低,城市发展较为分散;2)通...