临沧市临翔区城市形态演变的分形研究

在对临沧市临翔区1949～2009年城市建成区地图进行遥感和GIS技术处理的基础上,利用分形理论的边界维数模型对其城市形态的演变过程进行了定量分析,并以城市紧凑度和建成区面积年均增长率作为辅助数据,探索了临翔区城市形态在不同历史阶段的扩展特征。研究表明:临翔区城市形态具有分形特征,其演变过程经历了5个大的阶段:第一次快速扩展期、缓慢扩展期、恢复扩展期、第二次快速扩展期和稳定扩展期。扩展模式在外部扩展和内部填充之间不断"角力"。在整体的扩展方向上,以向北为主导。演变受到多种因素的共同作用,以经济、政策和自然因素的影响为最大。     

高速交通对山东省城市形态时空演变的影响

为研究高速交通对城市形态时空演变的影响,基于1995—2018年山东省城市建设用地数据,选取城市形态扩张速度指数、城市形态扩张强度指数、城市形态紧凑度指数和分形维指数等指标,从时空角度分析高速交通对山东省城市形态演变的影响。结果表明:(1)山东省城市建设用地分散,紧凑度低;(2)山东省城市发展规模小,城市扩展速度慢;③大城市形态受高速交通分割严重。针对高速交通对山东省城市形态演变带来的问题,提出了山东省高速交通与城市和谐发展的对策性建议。     

哈大齐工业走廊中心城市扩展过程对比研究

本研究基于1989年、2001年和2007年TM／ETM＋遥感影像,以RS和GIS技术为手段,从城市扩展强度、重心转移情况、紧凑度和分形维数等方面对哈大齐工业走廊中心城市即哈尔滨市、大庆市和齐齐哈尔市的城市扩展过程进行了对比分析。研究结果表明：①1989-2001年间,哈尔滨市、大庆市和齐齐哈尔市建设用地面积持续增加,扩展强度不断增强,2001-2007年间,哈尔滨市与齐齐哈尔市城市扩展强度有所增强,而大庆市则表现为下降的趋势;②1989-2007年间,哈尔滨市城市重心先向东南方向偏移,后向西北方向偏移,大庆市城市重心先向西北方向偏移,后向东北方向偏移,齐齐哈尔市城市重心则先向东南方向偏移,后向西南方向偏移;③哈尔滨市城市紧凑度表现为先减小后增大,分形维数先增大后减少,表明城市发展发生了转型,城市由原先复杂、不规则转向简单规则,大庆市城市紧凑度表现为不断增长,分形维数逐渐减少,表明城市规则简单,齐齐哈尔市城市紧凑度表现为先升后降,而分维数则先降后升,表明城市形态由简单到复杂,由规则到不规则：④政府政策是哈尔滨市城市扩展的最主要因素,资源分布则是大庆市城市扩展的最主要因素,而重工业分布则是齐齐哈尔市城市扩展的主导因素。     

都江堰城市空间形态演变周期性特征及其驱动机制

以都江堰市1980-2011年期间的建成区各年份的土地利用数据和社会经济数据为基础,借助城市周期扩张理论和分形理论,以GIS技术为支撑,揭示了都江堰城市形态演化的周期性、过程和机制.研究表明:1.都江堰城市形态演变遵循“外部扩张,内部填充”的周期扩张规律,演变周期为12～ 13 a,下一阶段将进入以内部填充为主的发展阶段;2.都江堰城市形态具有明显的分形特征,形态演变与所处的发展周期阶段有关;3.居住用地扩张是城市演变的内生因素,公共绿地空间分布不均衡,破碎化现象严重.4.都江堰城市形态主要受自然地理环境、经济发展、城市规划以及不可抗拒自然灾害的明显影响.     

快速城市化阶段济南城市空间扩展及驱动力研究

基于济南市1992年、2000年、2010年、2018年Landsat遥感影像数据，借助ArcGIS、ENVI等图像分析工具，提取济南城市建成区，从扩展速度、强度、分形维数、紧凑度、重心转移等方面探究济南城市空间扩展的时空变化过程、特征，运用地理加权逻辑回归方法对济南城市空间扩展驱动力进行分析。结果表明：① 济南城市空间扩展经历“中强低速”“高强中速”“低强高速”3个阶段，城市形态趋于稳定，城市形状呈现东西向条带状分布格局，紧凑度较差；② 1992—2018年济南城市空间向E、NEE、NE方向扩展最为显著，扩展方式以外延扩张与内部填充为主，城市空间分布重心东移态势明显；③ 济南城市空间扩展受多重驱动因子影响，主驱动因子为距城市建成区距离、距主要公路距离、地区生产总值、城镇化率、人口密度等。     

基于城市年轮模型的城市扩展研究——以沈阳市为例

基于现有城市内部地域结构模型及建设用地扩展模式,提出侧重各方向上建设用地扩展的"城市年轮"模型。构建的"城市年轮"模型由城市重心、扩展方向、年轮单元弧、年轮形态等构成。中国城市扩展过程受五年计划(规划)影响呈现明显的阶段性特征,以沈阳市为研究区,选取1985-2015年七期五年计划(规划)期末年份的Landsat遥感影像,运用"城市年轮"模型,结合城市重心坐标、扩展强度、紧凑度、分形维数对沈阳市建设用地扩展的时空特征、形态特征、扩展模式和机理进行分析。研究结果显示沈阳市建设用地扩展时空分异明显;城市重心整体上向西南方向迁移;城市扩展模式由圈层状转换为沿高速道路放射状、再转换为新城组团式扩展;研究期末城市紧凑度很低,分形维数值很高,表明城市空间形态复杂。自然因素、政策因素、经济因素及交通因素是导致沈阳城市扩展的主要因素。     

怀化城市形态演变特征及影响因素

城市形态研究一直就是城市地理学的一个重要内容,本文根据1992、1999、2007年城市规划土地利用现状图、怀化市1∶10000地形图、遥感影像图、社会经济统计数据以及其他相关资料,借助ArcGIS 9.2平台和统计分析软件(SPSS11.5),采用空间形态分析、地统计分析、等扇分析、景观测度及分形理论等研究方法,对我国中部铁路枢纽城市怀化的城市形态演变特征及形成机制展开研究。结果表明:城市整体以正东、西南、正北方位的扩展为主,且呈现出明显的阶段性特征;城市外部形态的紧凑度、分维数偏低,形状指数偏大,城市内部形态演化中,居住用地和公共设施用地的圈层分布比较明显,工业用地主要集中在几个特定圈层,而工业用地和住宅用地各时期随圈层面积变化较大,公共设施用地各时期随圈层面积变化较小;在此基础上探寻城市形态演变的动力机制,认为怀化城市形态的演变是经济发展、交通设施发展、自然地理条件限制等多重驱动力共同作用的结果。     

徐州城市用地扩展特征及影响因素分析(1949-2007年)

以不同时期徐州市土地扩展图、现状图和遥感图像为数据源,提取了7个时段徐州城市用地变化的相关数据信息,利用扩展强度指数、人口弹性指数、经济弹性指数、紧凑度变化指数、分形维数、重心转移等指标,系统地研究了徐州城市土地时空扩展特征,并探讨了影响城市扩展的因素.结果表明:1949-2007年,徐州城市土地扩展速度、扩展强度指数、经济弹性指数逐年升高,呈现出明显的由非理性向理性发展趋势;城市土地空间扩展经历了建国初期的非连续性的星状扩展-文革时期城市的内部填充、圈层式推进-改革开放初期的城市蔓延-本世纪的"组团状 卫星城"等主要的过程,在一定程度上反映了徐州城市土地扩展由无序走向有序,由粗放走向集约.城市土地扩展是自然环境、经济、人口、城市规划、交通、国家政策等多种因素综合作用的结果.在不同的扩展阶段,不同的因素组合占主导地位.     

徐州城市用地扩展特征及影响因素分析(1949-2007年)

以不同时期徐州市土地扩展图、现状图和遥感图像为数据源,提取了7个时段徐州城市用地变化的相关数据信息,利用扩展强度指数、人口弹性指数、经济弹性指数、紧凑度变化指数、分形维数、重心转移等指标,系统地研究了徐州城市土地时空扩展特征,并探讨了影响城市扩展的因素．结果表明：1949—2007年,徐州城市土地扩展速度、扩展强度指数、经济弹性指数逐年升高,呈现出明显的由非理性向理性发展趋势;城市土地空间扩展经历了建国初期的非连续性的星状扩展一文革时期城市的内部填充、圈层式推进一改革开放初期的城市蔓延一本世纪的“组团状＋卫星城”等主要的过程,在一定程度上反映了徐州城市土地扩展由无序走向有序,由粗放走向集约．城市土地扩展是自然环境、经济、人口、城市规划、交通、国家政策等多种因素综合作用的结果．在不同的扩展阶段,不同的因素组合占主导地位．     

白银市城市空间组织演化过程及其合理性分析

城市是一个复杂的自组织巨系统,但人类的干预作用几乎伴随其成长的整个过程。我国的资源型城市作为一类特殊城市在其空间发展变化中都留下了自组织与他组织的作用烙印,科学认识二者作用下的空间成长变化规律对实施转型发展具有积极意义。以白银市为例,选择白银城区1953年、1986年、2000年、2016年建设用地为数据源,运用GIS方法对白银城区空间扩展演化进行定量分析,结果表明：（1）白银市城市空间演变经历了城市兴起成长的他组织主导空间扩展期（1953-1986年）、城市波动发展的自-他组织共同作用的空间扩展期（1987-2000年）与转型发展的自组织主导空间扩展期（2000-2016年）三个阶段,虽然自组织机制在城市空间演变中的作用不断增强,但他组织机制仍发挥着不可或缺的引导管理作用。（2）城市空间扩展强度在纵向上不断增大,不同阶段各类型建设用地扩展强度差异显著,各有侧重,而在横向上方位分异性突出,各阶段有各自的主导扩展方向。表明在国家经济体制、城市经济转型和城市空间结构等变化过程中,自组织机制与他组织机制随其变化而影响到空间扩展强度和范围的变化。（3）各阶段白银市城市空间的建设用地结构不尽合理,工业用地占总建设用地的比例过大,虽凸显了资源型城市的特质,但严重超国家标准。同时,无论是单项人均居住与工业用地,还是人均建设用地都大幅超国家标准。（4）城市空间与城市人口和经济的相对增长关系趋好性显著,城市空间形态的离散程度与分形维数降低,空间紧凑度提升。表明城市空间扩展的演化方向是一个能够发挥自组织机制和他组织机制的优势互补的优化过程。     

基于地学信息图谱的矿业城市空间扩展研究——以徐州市为例

以矿业城市徐州市区1979,1989,1999和2009年4期遥感信息图谱数据为基础,借助GIS空间分析技术和相关统计分析方法,从城市建成区面积变化、扩展强度、分维数、重心坐标、紧凑度等方面对徐州市城市扩展的时空变化特征和驱动力进行分析.结果表明:1979-1999年间,徐州市建设用地面积持续增加,分维数有所变化,扩展强度逐渐增强,1989年以后城市重心朝东部和东南方向移动,城市紧凑度增加,分形维数逐渐减少,城市空间形态趋于合理.自然地理环境、煤炭资源的开采、政策、经济和人口等因素是城市空间扩展的主要因素.     

基于发生学视角的淮南城市空间生长过程、特征及影响因素研究

以淮南市为案例,结合历次城市规划用地现状资料和产业发展数据,利用GIS技术平台,对不同考察时点淮南城市空间形态进行叠加对比研究、测算不同时期城市空间扩展形态紧凑度、扩展速度和扩展强度指数,从时间维度和空间维度2个方面考察了淮南城市空间形态的演变过程及特征。结果表明：作为无依托型煤炭城市,淮南城市空间发展经历了散点发展、节点集聚扩展、飞地拓展、轴向延伸、内向填充、整合优化、区位再造7个阶段,表现出显著的空间取向和圈层结构特征;在空间扩展过程中,深受资源分布的控制和煤炭产业的影响,城市空间围绕煤炭企业为中心生长扩展,导致城市空间从紧凑形态向分散发展,经多次嵌套填充、优化调整,再次向紧凑形态演化。分析认为,淮南在不同演化阶段,影响城市空间生长的主导因素有所差异：资源状况和通勤条件主导发生期城市空间形态、成长期受国家能源战略和交通运输的引导、中兴期则以产业结构演替为主导因素、转型期深受空间经济相互作用引导和规划调控的影响。     

基于GIS的盐城城市空间结构演化分析

基于1949—2006年9个时相的数据,运用GIS的多种空间分析方法,对盐城城市内部空间结构、城市形状的演化特征以及城市形态演化的各向异性进行分析。1984—2006年城市空间结构演化过程可划分为集聚、分散、再集聚阶段,1949—2006年城市空间形态演化经历了团块状形成期、星状出现期、星状发展期、圈层出现期;分析盐城城市空间结构演化中存在的问题。     

长沙城市土地扩张特征及影响因素

以不同时期长沙市城区土地利用现状图为基础,通过对城市用地结构比例、扩张强度指数、人口弹性指数、经济弹性指数、紧凑度变化指数等指标的具体研究,从时间序列、空间形态、结构演变等方面对长沙市城市土地扩张特征进行了系统分析,并结合区域社会经济发展情况从自然地理环境、人口与经济发展、交通设施建设、规划与区域发展战略引导、体制与制度创新等方面探讨了城市土地扩张的作用机制。研究表明：从1949年到2004年,长沙市城市土地扩张速度和强度逐步上升,整体上呈现出非理性向理性发展的趋势,扩张形态也经历了一个由单一的外部空间扩展向外部空间扩展与内部填充相结合转变,由以圈层状、轴线状为主的连续扩展形态向以斑块状与组团状为主的非连续扩展形态转变的过程,总体而言,长沙市城市土地扩张是一个具有阶段性、多样性和复杂性的过程。无论是哪个阶段,城市土地的扩张均受到多重力量的影响,某一时期的城市土地扩张是多重速度、多重模式以及多重形态的有机叠合体,由于力与力之间的均衡与偏向性差异而导致了不同时期城市土地扩张主导特征的凸现,最后在各阶段性合力的共同作用下,形成了现有城市土地边界和形态。     

1979-2014年长沙市城市功能用地扩展与驱动力研究

基于长沙市中心城区1979年、1989年、2003年、2011年、2014年5个年份的土地利用现状图,借助ArcGIS、SPSS分析工具,提取居住、工业、服务三大功能用地,从方向、圈层、强度、用地间转变及轴带趋向对长沙城市功能用地扩展的时空特征及驱动力进行研究。结果表明：① 用地扩展模式以“圈层式、轴带式”为主,并逐渐向“多组团式”过渡,由单一的向外扩展向内部功能间演替和外部扩展相结合转变。整体扩展方向经历了由“东、南、东南-西北、东、东南、北”的变化,但各类用地的扩展方向有所差异;② 从扩展强度看,居住用地远远高于城市总体扩展强度,造成了城市功能空间失衡的现象,服务配套明显滞后,部分分区在扩展过程中,出现了与规划定位严重不符的矛盾;③ 功能用地间的转变主要集中在城市核心区,表现出以核心-外围明显分异的差距。外围片区的功能较为单一,融合度不够,未来应增强配套服务功能。④ 从经济驱动力、政策调控力、生态制约力与吸引力、社会助推力四个方面分析了功能用地扩展时空差异的驱动因素。⑤ 从“问题导向-现象归纳-本质剖析-策略应对”提出了城市功能用地扩展研究的基本研究框架。     

1987-2015年深圳市主城区景观演变过程多时相识别

城市扩张具有典型的阶段性特征,城市化初期的不透水面快速蔓延和中后期的生态环境约束往往呈现非线性关系。基于多时相数据对典型城市发展中关键指标的变化拐点进行识别,将有助于认识城市景观演变的时间节点,理解城市化的生态响应过程。本文选用深圳市西部1987-2015年长时序Landsat影像共27期,逐年提取新构建的归一化裸露指数（MNDBI*）与归一化植被指数（NDVI*）,从而在时间上寻找城市增长的转折点,在空间上识别不同空间位置的景观演变特征。研究结果表明,1987-2015年深圳市城市增长十分明显,并以2003年为拐点经历了“快速增长”至“平稳约束”的变化;与此对应,植被指数的关键拐点与城市化拐点基本重合,印证了城市建设用地扩张和生态系统响应的时空关联特征。此外,从空间分异来看,深圳市南部各区的城市化约束期出现相对更早,拐点一般在1995-1998年间;而北部各区的快速城市化时期持续更长,一般在2003-2006年后趋于平稳。在空间上,以市图书馆为中心刻画西、北、西北、东北剖面线方向的指标动态,发现采样中心附近的景观类型变化较小,而更远辐射半径经历了更大幅度的城市化;这说明深圳市南部城市发展较早达到饱和,且近30年的城市扩张以由南向北的放射式蔓延为主。面临城市化带来的生态威胁,相关环保措施的有力实施仅能延缓城市化导致的生境退化步伐,城市扩张所带来的生态破坏依然不容小觑,合理而有力的政策颁布、实施与监管在未来的城市发展中极为必要。     

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。