长江三角洲地区城镇空间扩展特征及机制

城镇空间扩展是城市化作用于地理空间的直接结果,揭示城镇空间扩展过程、格局及机制已成为识别城镇发展阶段、认知城镇发展规律的有效手段。基于长江三角洲地区多时相卫星遥感影像数据,以城镇用地扩展空间分异与关联特征为切入点,利用间隙度指数、分形维数、扩展强度指数、扩展速度指数和空间关联模型,定量揭示了区域城镇空间扩展特征的多样性、空间组织异质性和“热点区”格局演化。结果表明：20 世纪80 年代以来,长三角洲地区城镇空间扩展在以中心城市集聚为主导的过程中,遵循“小集聚,大分散”的特点,围绕“Z”形区域发展轴线,大致经历了点轴扩展、沾粘式增长和蔓延扩张的过程,区域融合现象凸显;空间扩展的“热点区”格局不断演化,“热点区”的核心集聚作用在减弱,沪宁沿线、沪杭沿线、杭甬沿线和沿江地区成为驱动长三角城镇社会经济发展的核心区;同时,在城镇空间扩展的不同阶段,驱动机制有所差异,经济全球化和区域城市化推动着长三角城镇空间一体化进程。     

苏州地区城镇扩展的空间格局及其演化分析

基于苏州地区1984-2005年的6个时相卫星遥感数据,从城镇实体地域扩展的视角,运用关联分维数、全局和局域空间关联指数、空间变差函数等方法构建了空间关联测度模型,分析了苏州地区城镇扩展的周期性、城镇建设用地的分维特征、城镇扩展的"热点区"空间分布及演化,城市化空间梯度的形态演化。结果表明,20世纪80年代以来,苏州地区的城镇扩展经历了稳步增长、缓速下降、急速增长和快速下降四个阶段,显示出"大起大落"的特征;在空间格局上,城镇扩展强度的高值簇区(热点区)呈现出较明显空间演化和跃迁的特征,经历了苏州市区、苏州—吴江轴线、苏州—昆山轴线(沿沪宁线)、太仓—常熟—张家港轴线(沿长江)的不断轮换,并成为不同阶段驱动苏州地区社会经济发展的核心区。期间,城镇扩展的空间连续性和自组织性越来越强,城市化发展的空间形态由相对分散向相对集中演化,由空间自相关引起的结构化分异的机理越来越显著,并且表现出较明显的带状关联特征,城市区域化发展的趋势明显。然而,在苏州地区不同的发展阶段,城镇发展的主导驱动机制有所不同。     

基于重心-GTWR模型的京津冀城市群城镇扩展格局与驱动力多维解析

城镇用地扩展格局及驱动力研究对城市群发展规划与决策具有重要意义。以京津冀地区为例,基于城镇用地扩展强度指数、城镇用地扩展差异指数、分形维数、土地城镇化率和重心转移模型,多维解析了城市群城镇用地扩展格局特征,并耦合重心转移模型和时空地理加权回归（GTWR）模型构建重心-GTWR模型,在对空间格局进行长时间序列多维度指标分析的基础上,运用该模型依序对其特征进行驱动力解读,进而总结凝练京津冀区域发展的主导模式与城市核心驱动力。主要结论为：① 1990-2015年,京津冀城市群城镇用地扩展强度呈现“下降-上升-下降”的趋势,高峰时期在2005-2010年,在2005年之前高速发展城市集中在北京、天津、保定和廊坊,2005年之后集中在邢台和邯郸;② 城市群城镇用地重心虽呈现出发散态势,但城市之间的局部相互作用力逐渐增强,城镇用地扩展驱动力表现出空间溢出特征;③ 京津冀城市群空间发展模式由以北京和天津为中心的双核发展模式向多核发展模式转变,并出现北部资源运输核心、中部经济发展核心和南部投资发展核心三大功能核心组团,城市群趋向于多核功能协同发展模式;④ 重心-GTWR模型结合了时空非平稳性和城市空间相互作用,将城市群城镇用地扩展作为一个时空变化系统进行分析,经验证,该模型在城镇用地扩展格局驱动力分析研究中具有可行性。     

哈长城市群城镇用地扩展进程及其驱动因素研究

以Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像为主要数据源,提取哈长城市群1990、2000、2010、2015 年4 个年份的建设用地信息,采用年均扩展指数、景观扩展指数、多距离空间聚类函数、空间分维度等对城镇用地扩展进程进行分析。结果表明,1990~2015年间,哈长城市群城镇用地增加57 321.47 hm²,增长率为21.05%,整体扩展强度呈上升趋势;空间扩展表现出以中心城市为核心的扩展模式,边缘式增长在各个时期均为主导增长方式;空间扩展聚集性总体表现出“先增强、后减弱”趋势,整体空间结构相对稳定。国家宏观政策、非农业GDP增量和第三产业GDP增量是影响哈长城市群城镇用地扩展的重要因素。GDP增量、非农业人口增量、第二产业GDP增量对城镇用地的扩展起阶段性作用;人均GDP增量与城市用地扩展相关性不显著。     

基于改进景观扩张指数苏锡常地区城镇扩展空间形态变化

针对目前景观扩张指数计算存在的问题,提出一种改进计算景观扩张指数的方法用于动态分析城镇空间形态变化特征。将景观格局的3 种增长模式:填充式、边缘式和飞地式分别表示为3 种拓扑关系:包含、相交及相离关系,通过判断新增城镇建设用地斑块之间的拓扑关系计算景观格局扩张的各项指数,据此对苏锡常地区1985~2008 年各阶段城镇扩展空间形态变化进行分析。从总体景观扩张模式的变化来看,苏锡常地区建设用地增长方式以边缘式的紧凑增长为主;从增长形态的空间位置来看,各市市区和各镇行政中心的增长形态基本可以归纳为以边缘式增长为主的紧凑增长形态,普通城镇则可能是紧凑增长形态或者蔓延增长形态。计算结果表明,改进的景观扩张指数方法能够动态的反映苏锡常地区城镇用地空间格局形态变化过程。进一步计算反映城镇用地分形特征的盒子维数作对比分析,从计算结果来看,随着时间推移苏锡常地区城镇用地分维数值逐渐增加,从1985 年的1.220 增加到2008 年的1.504,但增长幅度不大,说明城镇空间格局始终处于集中和均衡之间;而景观扩张指数计算结果反映,从1995 年飞地式增长模式的数量和分布开始增加之后,给城镇发展的主导的紧凑模式带来了扰动,这种扩散式的增长导致各城镇扩张的结果在空间形态上出现与总体趋势分异的现象。新建设用地的增长点引起了城镇空间结构的变化,这种发展增加了城镇空间形态的随机性和结构的不稳定性,这个结果可以作为前述盒子维数计算结果的补充,说明景观扩张指数可以解释分形这种形态结果的空间变化过程;并且通过计算景观扩张指数,决策者可以了解城镇扩展空间形态的变化趋势,从而从宏观上控制城镇的无序蔓延。     

石羊河流域生态系统服务价值的空间异质性及其计量

生态系统服务价值评估是当前生态学和生态经济学研究的一个热点,生态服务功能的空间异质性是影响生态系统服务价值的重要因素,也是国家制定生态补偿政策的基础,但不易对其进行定量计算。本文以石羊河流域为例,遵循资源稀缺性原理,依生态区位（自然和社会）差异条件对石羊河各流域生态服务功能空间异质性进行测算。在此基础上,利用2009年石羊河流域各地区基础数据建立计量模型,对其流域内植被系统生态系统服务价值进行测算;并利用ArcGIS9.3对石羊河流域单位面积生态系统服务价值进行可视化处理。结果表明:（1）石羊河流域同一生态系统在不同流域存在巨大差异,其中以耕地最为明显,其下游是上游单位生态系统服务价值的13.99倍;（2）上游地区为典型的生态“输出”型地区,而中游与下游为典型的“输入”型地区;（3）耕地已经成为石羊河流域中游与下游重要的生态系统,其生态系统服务价值分别为334 343.516万元和125 179.201万元;（4）石羊河流域植被系统生态系统服务价值为1 277 691.282万元,占石羊河流域国内生产总值的32.53%。     

近30年来苏锡常城市增长形态过程与聚散规律

基于苏锡常地区多时相遥感数据,采用缓冲区分析方法和象限分位分析方法,并结合景观格局指数,定量比较苏州、无锡、常州城市建设用地近30 a来扩展过程,研究城市空间分散-集中的规律性,揭示城市增长空间模式特征。结果表明:1979～2006年间苏锡常城镇用地面积扩展巨大,3市扩展强度指数随圈层半径变化轨迹高度一致,扩展强度峰值约10 a向外推移2 km;苏锡常城镇扩展形态均呈分散-集中交替变化,但研究中未观测到完整周期;城市外部轮廊变化差异明显,以开发区为代表的政府干预行为主导城市扩展方向。苏州城市用地扩展主要集中在东片工业园区和南部城区,无锡城市用地各向扩展相对均衡,常州城市用地扩展主要集中在北部高新技术产业区及城东工业区。     

基于空间开发适宜性分区的城镇建设用地配置——以海安县为例

依据经济社会发展需求和资源环境承载能力的区域差别,进行建设用地配置,是区域空间引导和控制的重要内容.借助GIS空间分析方法.基于资源、环境、经济和社会等各方面要素进行空间开发适宜性分区分析,综合考虑城镇建设用地扩展的经济社会发展需求和资源环境承载力及其用地发展潜力,讨论了城镇建设用地数量和空间配置的方法.基于该方法,以海安县为案例区进行验证,分析表明:2020年该区城镇建设用地集中分布在县域中部和东南部资源环境约束较小、发展潜力较大的地区,有助于发挥不同地区的主体功能,实现区域人口、经济和资源环境的协调发展.     

苏南沿江城镇扩展的空间模式及其测度

定义了城镇边界的划分规则, 通过卫星遥感影像获取了苏南沿江地区1984 年、1991 年、2000 年和2005 年的城镇边界, 利用分形维数(半径维数、网格维数、相关维数、边界维数)、紧凑度指数以及空间自相关指数(Global Moran I、Local Moran I), 定量揭示了区域城镇扩展的空间模式。结果表明: 分形度量可以定量揭示区域城镇的空间分布特征以及空间组织 结构, 空间自相关可以定量揭示城镇的空间扩展过程、聚簇模式, 二者相互结合, 可以测度区域内城镇扩展的空间模式, 揭示城市群/ 城市连绵区的形成过程; 苏南沿江地区城镇扩展从改革开放初期自发的以大城市为中心的点状扩展模式, 经历了由政策驱动下以融合填充为主导的点- 轴延伸模式, 发展到以经济辐射联系为策动力基于区域产业空间组织的城镇连绵集聚模式, 一个大的城市群正在形成。特别自2000 年以来, 城市群的空间结构特征日益显现。区域内城市的多中心现象始终存在, 但空间极化作用逐渐削弱。     

环渤海城镇建成区时空动态特征分析

以环渤海三省两市为研究区,基于20世纪70年代末期以来5个时相的Landsat MSS/TM/ETM+遥感影像提取县级及以上城镇建成区的空间分布图形信息,采用扩展动态度、扩展强度和空间自相关指数等指标分析环渤海区域城镇扩展的时空动态特征.结果表明:(1)20世纪70年代末期以来,环渤海区域城镇用地不断扩展,各阶段扩展速度和扩展强度呈上升趋势,而扩展动态度趋于减少.(2)不同类型城镇扩展的总体趋势基本一致,但类型间差异亦较显著.(3)城镇扩展动态度的总体空间格局呈显著正相关,高值区空间分布的阶段性特征显著,且呈现沿交通干线分布和变化的特征.(4)城镇扩展强度总体上趋于随机分布,但局部地区呈集聚分布态势,高值区多较为孤立地分布在大城市或其周围地区,并表现出据点式的演化趋势.     

黄河流域城市群扩张的时空格局演化及情景模拟——以呼包鄂榆城市群为例

黄河流域城镇扩张对区域景观格局影响显著,城市群人口聚集与增长引发了流域“人-地”矛盾和“空间冲突”等一系列生态环境问题。基于土地利用数据和FLUS模型对2025年和2035年呼包鄂榆城市群城镇化与土地利用时空演化特征进行多情景模拟预测。结果表明：① 1990—2018年呼包鄂榆城市群整体发展水平较低,建设用地面积经历了“平稳增加-缓慢增加-急剧增加”的变化过程,区域总体以草地为主,其占土地总面积的50%以上,其次是未利用土地和耕地,林地和建设用地次之。② 城市群扩张最剧烈地区在空间上主要发生在呼和浩特市、包头市等城市主城区,且扩张模式以外延式扩张为主,扩张来源主要是耕地、草地等生态用地。③ 三种情景模拟发现,2025年和2035年区域土地利用变化的空间结构和特征差异明显。自然发展情景下,城市扩张不受约束,高速增长占据了大量生态用地;加入生态约束条件很好的控制了对草地和林地的占用;经济发展情景下,城市扩张将进一步占据更多的未利用土地和耕地。本研究通过城市群扩张时空格局演化及情景模拟分析,尝试为区域规划、城市空间规划和区域生态空间保护提供多角度、多情景和可选择的政策决策参考。     

淮北城市空间结构演化及优化研究

运用Arcgis软件,将淮北市建市以来4次城市规划用地现状图进行对比,比较了不同时期城市外部形态指数、城市空间扩展规模、扩展速度和扩展强度、各主要用地类型规模及异质性指数。认为淮北城市空间经历了4个发展阶段,外部形态由早期的相对紧凑逐渐走向分散布局,并再次向紧凑布局演化;城市空间以夹符铁路为轴线沿东北—西南——东南向呈"C"形扩展;城市内部的工业用地、居住用地以及商业及公共设施用地规模不断扩张,相互之间也不断取代形成空间重构。从区域竞合关系、资源基础、交通区位、以及城市空间结构现状出发,认为未来淮北城市空间以东向、南向扩展为宜,内部以合理调控各功能用地空间组合、完善城市功能为主。     

黄河流域城镇土地经济密度多尺度空间格局及影响因素分析

基于2018年多时空高分辨率全球城市边界解译数据,从省域、市级和县区级3个尺度测算黄河流域城镇土地经济密度,并综合应用泰尔指数、空间自相关分析、地理探测器探等方法探讨其空间格局及影响因素。研究结果显示：① 黄河流域城镇土地经济密度总体不高,在县区尺度上68.3%的县区土地经济密度低于平均水平,空间分布总体上呈东高西低的态势,高土地经济密度的县区主要集中在以郑州为中心的中原城市群和山东沿海地区;在市级尺度上,57.5%的城市土地经济密度低于平均值,空间分布上集中在中下游地区,空间分布不均衡,以河南省最为显著。② 黄河流域城镇土地经济密度在地市尺度和县区尺度都表现为显著的空间正相关,其中高值集聚区（HH）集中在中原城市群和山东半岛城市群,低值集聚区（LL）集中在陕、甘、宁等西部地区,低值异质区镶嵌分布在中原城市群和山东半岛城市群周围。不同尺度上的空间集聚区的空间分布范围也表现一定的差异,在县区尺度表现出了局部性和分散性特征。③ 人均GDP、人口规模、地方财政科技教育投入、二三产业劳动力密度、区位质量指数等对黄河流域城镇土地经济密度影响较大。同时在黄河流域上游、中游和下游地区表现一定的差异性,总体来说,资本投入强度、人均GDP和区位质量指数对于上游、中游和下游的城镇土地经济密度都有较高的解释能力。     

长三角地区城市土地利用与生态环境效应的交互作用机制研究

论文以“长江三角洲城市经济协调会”内16个核心成员城市作为典型案例,构建城市土地利用与生态环境效应评价指标体系,运用灰色关联评价模型探究2000—2015年间城市土地利用与生态环境效应的时空演变规律与耦合度变化,解析系统间交互作用机制。结果表明：① 长三角地区城市土地利用指数不断增加,社会经济发展与土地利用开发均起到正向促进作用。社会经济发展对城市生产、生活空间和环境质量产生更多需求,建设用地扩张、耕地面积被侵占、人口承载增大也是导致城市土地利用指数上升的重要因素。② 区域生态环境质量整体表现平稳,效应映射到空间上,变化幅度与演变特征明显。浙江省的城市生态环境质量高于上海与江苏的城市,这与环境自净能力、污染处理设施建设以及生态保护理念的宣传等因素相关。③ 城市土地利用与生态环境效应耦合度较低的城市占多数,处于失调状态。城镇化进程中用地扩张呈现低密度、分散化倾向,对生态安全和环境质量扰动强烈,导致城市土地利用与生态环境保护的空间偏离度加大。④ 城市土地利用系统与生态环境系统各要素间存在较强的相互作用关系,要素胁迫与约束作用强度大小差异明显。     

河西走廊村民关联的空间格局及影响因素分析

为深入研究村民关联的空间格局及影响因素,利用河西走廊15个县（市、区）的调查数据,采用模糊综合评判法测算村民关联的水平,运用探索性空间数据分析（ESDA）法测评村民关联的空间格局与区域差异,并运用地理加权回归（GWR）模型分析村民关联的影响因素。研究表明：（1）河西走廊地区村民关联水平普遍较低,空间格局差异明显,存在显著的正的空间自相关性。（2）河西走廊村民关联具有“点-带-团”状结构特征。村民关联水平较高的县级单元主要处于石羊河流域,形成了分值较高的聚集“点”;村民关联较低的疏勒河流域的敦煌市、玉门市、瓜州县形成了低值分布“带”;张掖市、酒泉市所辖县形成了村民关联低值“团”。（3）村内因子和村间因子与村民关联都呈显著的正相关关系,空间分异特征明显。村内影响因子的回归系数在空间上从西北向东南方向呈现逐渐递增的趋势,而村间因子形成了河西走廊东部和西部的高值聚集中心,呈现出空间地域上“两头高中间低”的“哑铃”结构。剖析村民关联空间格局及影响因素的内在机理,为促进农地制度有效合理变革进而提高农地利用效率,提出保护农地权益的合理化建议提供理论依据和方法参考。     

珠三角地区城乡空间转型过程及影响因素

基于多期城镇建设用地矢量数据、自然要素、人文经济要素数据,利用空间统计和logistic回归模型,定量识别珠三角地区城乡发展转型的空间中心性、动态性和差异性的演变过程及其驱动机制。结论表明：① 珠三角地区城乡空间转型的中心集聚性不断凸显,形成了以“广佛—深莞”为轴的城镇建设用地连绵集聚区;珠江口东岸中心集聚性和空间扩展性强于西岸,核心区域优于边缘区域,形成多核心的“A”型空间结构;城镇建设用地扩张呈现出显著“点—轴”指向性地域特征;空间成长性呈现为“大集聚,大分散”的网络连接的空间特征。② 外部社会经济发展和内部地理要素及区位条件等共同驱动城乡空间转型,工业化发展和区位条件是核心影响因素。③ 在多重约束下的“控增逼存”政策框架下,人口变化对城乡转型空间扩展的影响不显著。     

Mapping the dynamic degree of aeolian desertification in the Shiyang River Basin from 1975 to 2010

The Shiyang River Basin is an area of China that is severly affected by aeolian desertification. Thus, we established an aeolian desertified land classification system for visual interpretation, which classified the Aeolian Desertified Land(ADL)into Slight(SL), Moderate(M), Severe(S) and Extremely Severe(ES) according to the severity. Imagery of Landsat series(acquired in 1975, 1990, 2000 and 2010) were employed to monitor the status, trend and spatial pattern of aeolian desertification, especially to map the overall spatial pattern of ADL dynamics by proposing a new Dynamic Index(DI) in the Shiyang River Basin from 1975 to 2010. The results show a generally decreasing trend from 1975 to 2010. However, the ES ADL kept increasing throughout the whole study period. Moreover, the area of ADLs with different severity increased with increasing severity, this S and ES ADLs dominated characteristics of aeolian desertification was contrary to those sandy lands in eastern China where was dominated by SL and M ADLs. Among the three sub-periods of 1975-1990, 1990-2000 and 2000-2010, the first two were the restoration stage, while the last one was the expansion stage of aeolian desertification. Moreover, all these new ADLs occurred in Minqin County during 2000-2010, indicating a detrimental increase of aeolian desertification in Minqin, and the concentration of ADLs toward the lower reaches of the Shiyang River Basin.The DI works well to identify areas with desertification changes no matter the sub-periods. Moreover, DI results disclosed a stable status of aeolian desertification, and the DI decreased with increasing ADL severity. These results indicate that it will be difficult to control the expansion of aeolian desertification in Minqin County over an extended period of time.Thus, we suggest effective and long-lasting aeolian desertification control programs in the Shiyang River Basin, especially in Minqin, and SL and M ADLs should have priority in facilitating a quick reversal of aeolian desertification.