渭北台塬县级城市空间扩张的分形研究

基于RS与GIS技术,采用分形理论对渭北台塬县级城市空间扩张特征进行分析。结果表明:1990—2010年台塬区县级城市加速扩张,总面积扩大了2.86倍,年均增长率达8.7%。1990,2000,2010年县级城市空间形态分维值均值分别为1.08,1.09,1.21,变异系数分别为3.06,3.09,3.93,城市空间形态总体简单但渐趋复杂且不断分化。异速生长模型标度因子b值均小于1,人均城市空间较为合理但远未达到最优状态。1990—2000年城市以填充型扩张为主,2000—2010年以外延型扩张为主,用地集约性呈下降趋势。空间上,铜川塬、宝鸡塬扩张较快,人地关系较差;咸阳塬扩张最快,人地关系一般;渭南塬扩张相对较慢,人地关系较优。总体上,亟待加强城市规划以构建节约型城市空间增长模式。     

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。     

基于IPAT模型的云南省城市空间扩张影响因素分析

利用IPAT模型及其结构分解方法,定量研究云南省城市空间扩张与人口、富裕度、技术进步之间的关系,通过STIRPAT模型,分析云南省城市空间扩张各因素的影响程度。结果表明:人口和富裕程度对云南省城市空间扩张呈增加效应,技术水平对其呈减少效应。通过岭回归拟合发现,人口、人均GDP每增加1%,云南省城市面积分别扩大2.64%和0.112%,单位GDP城市土地用地量每增加1%,城市面积则减少0.105%。这一结果对解决云南省有限土地资源与社会经济发展和城市空间规模过度扩展之间的突出矛盾具有现实意义。     

中国城市土地扩张与人口增长协调性研究

基于城市建成区面积和城区人口数据,构建城市土地扩张与人口增长关系模型,对2000年和2010年中国657个城市的土地扩张与人口增长之间的协调性进行了评价。结果表明:①中国城市用地扩张和人口增长之间的协调性较弱,土地显著扩张是中国城市发展的主要类型,数量占城市总量的1/3;其次是人口显著增长类型,占城市数量的1/4,两极分化明显。②在空间分布上,土地显著扩张的城市主要集中在东部沿海、沿江、沿线等经济相对发达地区;人口显著增长的城市分布重心则相对西移,主要处于胡焕庸线以东的中西部地区。③从不同规模城市用地扩张与人口增长的协调性来看,特大城市、大城市发展以土地快速扩张为主,且土地显著扩张所占比例最大;中、小城市发展以人口快速增长为主,并以人口显著增长占优。④由城市规模变动来看,小城市规模晋升多以人口快速增长实现,大、中城市规模晋升则更多通过土地快速扩张推进,特别是以房地产、新城建设等带动的用地驱动型城市化来完成。     

基于服务空间视角的长春市城市功能空间扩展研究

中国快速城镇化背景下城市功能空间迅速扩展引起了广泛关注。以长春市用地现状图和统计资料为数据源,借助ArcGIS和SPSS软件平台,引用多种模型基于服务空间视角研究了1995年以来长春市城市功能空间扩展的特征、效应与驱动机制。研究发现：① 1995~2013年长春市城市空间扩展迅速,扩展模式整体上以圈层式近域扩张为主,城市与服务空间整体的偏离问题始终存在,城市开发建设过程中服务空间明显滞后于城市空间的扩张。② 城市空间快速扩展产生了城市蔓延、功能空间失衡和城市功能空间的优化升级等效应。③ 行政因素和社会经济因素是城市空间扩展的主要驱动因素,回归模型结果表明人口城市化和人居环境水平的提高是城市功能空间本质内涵扩展的社会经济核心因素。     

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。     

长沙市区建设用地扩张的时空特征

以不同时段的遥感影像资料为数据源,借助GIS技术对空间数据的统计及分析功能,提取出6个时期长沙市建成区变化的相关数据信息。在此基础上,利用扩张速度、扩张弹性、分维数、玫瑰图等方法分析长沙市区1986~2004年建设用地扩张的时空特征。结果表明,近20年来,长沙城市建设用地扩张了将近1倍,尤其是2002~2004年,建设用地扩张趋势最为明显。现阶段城市的扩张主要表现为低密度填充式的蔓延,城区扩张方向的主要方位是NW270°~295°和SE165°~180°。建设用地扩张的驱动因素除经济发展及人口增长因素之外,政策也是重要的影响因素,尤其是近年来政策因素的作用更为突出。未来长沙城市的空间发展将是多中心组团式的扩张,城市扩张方向日趋合理化。     

基于异速生长方程与C-D函数的实证分析——以乌鲁木齐市为例

运用乌鲁木齐市1978 ～2010年城市建成区面积、非农业人口、地区生产总值和人口密度的数据,引入了城市地理学中的城市人口-城区面积异速生长模型,对城市人口-面积异速生长关系的标度指数、线性因子等关系进行分析讨论.然后运用C-D函数理论,分析城市化过程中人口-土地-产值结构之间的关系.结果表明:(1) 1978 ～2010年不同时间序列城市人口-面积都是异速正生长关系,标度因子系数明显较高并呈下降趋势,说明土地城市化过程快于人口城市化过程,但它们之间的差距在逐渐缩小.(2)通过建立城市投入-产出模型得出:1978 ～2010年,人口和面积弹性系数均呈下降趋势,而人口弹性系数比面积弹性系数下降幅度小,表明乌鲁木齐市城市化进程在进一步加快.     

基于遥感监测的北京市 城市空间扩展格局与形态特征分析

基于1990年、2002年、2013年的遥感影像、基础地理信息数据,开展北京城区边界信息提取,从城市扩展过程、空间形态、扩展类型、空间结构演变4个方面对北京市城区空间演进过程进行分析。结果表明:1990—2013年北京市辖区城区面积扩展了559.20 km~2,2013年的城区面积是1990年的2.29倍,城区面积扩展明显;北京市城市空间扩展具有显著的阶段性,1990—2002年、2002—2013年两个时段的城市扩展面积及速率均呈显著增加趋势,前期以中心城区外围的"片状"扩展为主,后期以内部填充的集约式扩展为主。     

长三角城市土地扩张与人口增长耦合态势及其驱动机制

长三角是中国城市土地快速变动和人口快速集聚的热点地区,厘清并协调城市土地扩张与人口增长间的关系,对统筹区域土地资源合理配置,调控人口流动及实现新型城镇化意义重大。以长三角16个城市为研究对象,采用重心耦合模型和基于人均约束性构建的协调性系数,对1994-2012年城市土地扩张与人口增长的总体耦合态势及演变、空间耦合特征及格局进行分析,并探讨影响城市土地扩张与人口增长耦合的驱动机制。结果表明：① 长三角城市土地扩张速度整体快于人口增长速度,二者增长具有明显的阶段特征和显著的空间差异特征。② 长三角城市土地扩张与人口增长耦合关系处于不断变化过程中,人地耦合关系整体上呈现出增强—减弱—增强的态势,土地重心与人口重心间的距离不断缩小,土地扩张与人口增长间协调性逐步增强;城市土地扩张与人口增长空间耦合类型中,人口过快增长型和人地基本协调型数量有所减少,但其在空间分布上呈现集中的趋势;土地快速扩张型的数量有所增加,在空间上呈现扩散的趋势,各城市人地配置协调程度不高。③ 经济发展、产业结构升级调整、交通发展与区位条件变化、政策因素等是影响长三角城市土地扩张与人口增长及其耦合变化的重要驱动因素。     

长江三角洲地区城市用地增长的时空特征分析

以Landsat MSS、TM、ETM 卫星影像为主要数据源,利用遥感和GIS 手段,提取了长江三角洲地区5 个时相(1979 年、1990 年、1995 年、2000 年、2005 年) 城市用地信息,分析了城市用地扩展速度、扩展强度、空间结构的变化特征,进而探讨了长江三角洲1979 年以来的城市空间生长过程。结果表明：① 1979 年以来,长江三角洲城市用地增长呈明显的加快趋势,城市用地总体扩展强度也表现为不断提高。不同行政等级城市用地的扩展强度表现为直 辖市> 地级市> 副省级市> 县(县级市)。② 长江三角洲城市用地空间结构的分维和稳定性特征具有一定的波动性。城市用地的空间结构特征与城市用地增长过程和发展阶段具有一定的联系。③ 长江三角洲城市生长表现出“一核二带”、“二核三带”、“四核四带”和“五核五带”的空间轨迹。     

以建成区面积表征的中国城市规模分布

选择1990~2000年中国城市用地面积位于前200位的地级及地级以上的城市用地资料,把运用在城市人口规模上的位序-规模法则移植到城市用地上,分析了城市土地利用规模的变化规律。然后运用分形理论,阐释了城市用地的位序-规模曲线。结果显示：(1)以建成区面积作为衡量城市规模的指标,中国城市规模分布符合位序-规模法则,拟合曲线的判定系数都在0.95以上;(2)根据位序-规模曲线的形态,中国城市按建成区面积可分为3类：用地面积>200 km²的大城市,50~200 km²的中等城市和<50 km²的小城市;(3)城市建成区用地的位序-规模曲线有平行向前推进的特点,这为预测我国未来城市建成区用地规模提供很好的基础;(4)中国位于前200位的城市用地规模分布的均衡度不断增强,城市建成区用地规模总量持续增加。     

长春市城市建设用地演进的空间识别及影响机制研究

随着城市化进程的加快,城市建设用地扩张成为人地关系及可持续发展面临的重要问题,社会各界对城市化与建设用地扩张的关注也越来越多。以长春市中心城区为研究对象,利用1800~1995年统计资料,1995年、2000年、2005年和2010年的遥感影像图及规划统计数据,运用GIS技术提取城市建设用地规模、形态、增长幅度、平均中心等信息,建立一种在空间上有效识别城市建设用地扩张的简便方法,对研究区1995~2010年不同阶段的城市建设用扩展进行空间识别,计算城市建设用地扩张速度、强度、形态紧凑度、分维指数等空间特征量,归纳长春市1995年以来,随城市化发展,城市建设用地空间扩张现象和特征。并结合经济社会统计相关数据及区域分析方法,分析城市建设用地扩张与其各类驱动要素之间的关系。结果表明,长春市建设用地空间扩张与形态演化既具有一般规律又具备特殊性,表现出建设用地总量增加、产业拉动性强、扩张速度快、强度高、空间形态不规则、城市中心迁移方向与建设用地扩张基本一致等特征。这些现象和特征形成的主要影响因素为快速城市化背景下开放式交通系统的高密度开发。     

Urban structural evolution over a century in Changchun city,Northeast China

Knowledge on urban land-use change and its driving forces has vital significance in the practice of urban planning and management. However, the characteristics of historical, long-term changes and their quantitative relationships with the urban environment are still poorly understood. Based on multi-source data, including remote sensing imageries, large-scale topographic maps, historical maps, multi-temporal city maps, and other urban thematic maps, high-quality spatial information on urban land use in the built-up area of Changchun has been extracted for 1898, 1932, 1954, 1976, 1990, 2002, and 2012 by means of geographic information systems and remote sensing. We found that the land-use structure and spatial configuration has undergone tremendous alterations according to urban function in the 100-year history of Changchun city. The built-up area of Changchun expanded from 2.26 km² in 1898 to 328.12 km² in 2012, increasing about 144 times over the past century. Historically, the development of Changchun can be categorized into three stages: the initial forming stage, the old industrial development stage, and the modern metropolis development stage. Commercial and industrial land expanded rapidly following the founding of the People’s Republic of China in 1949, with an increase from 1.74 km² in 1954 to 15.91 km² in 2012, and from 16.45 km² in 1954 to 107.05 km² in 2012, respectively. Although there was substantial growth in residential land use (from 1.81 km² in 1898 to 113.95 km² in 2012), the area percentage of residential land decreased continuously (from 80.09% in 1898 to 34.73% in 2012). Moreover, it was noted that the spatial configuration and structural percentage for commercial, industrial, and residential lands and others had tremendous divergences at different stages. These divergences of land-use structure occurred between the stages and were associated with social regimes and the functional orientation of urban society across the 100 years of historical development. Socio-economics, population growth, and planning policies from specific stages, especially after 1949, had strong effects on the divergence of urban structure.     

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。     

东北长春近一个世纪以来城市结构演化特征分析（英文）

Knowledge on urban land-use change and its driving forces has vital significance in the practice of urban planning and management. However, the characteristics of historical, long-term changes and their quantitative relationships with the urban environment are still poorly understood. Based on multi-source data, including remote sensing imageries, large-scale topographic maps, historical maps, multi-temporal city maps, and other urban thematic maps, high-quality spatial information on urban land use in the built-up area of Changchun has been extracted for 1898, 1932, 1954, 1976, 1990, 2002, and 2012 by means of geographic information systems and remote sensing. We found that the land-use structure and spatial configuration has undergone tremendous alterations according to urban function in the 100-year history of Changchun city. The built-up area of Changchun expanded from 2.26 km~2 in 1898 to 328.12 km~2 in 2012, increasing about 144 times over the past century. Historically, the development of Changchun can be categorized into three stages: the initial forming stage, the old industrial development stage, and the modern metropolis development stage. Commercial and industrial land expanded rapidly following the founding of the People's Republic of China in 1949, with an increase from 1.74 km~2 in 1954 to 15.91 km~2 in 2012, and from 16.45 km~2 in 1954 to 107.05 km~2 in 2012, respectively. Although there was substantial growth in residential land use(from 1.81 km~2 in 1898 to 113.95 km~2 in 2012), the area percentage of residential land decreased continuously(from 80.09% in 1898 to 34.73% in 2012). Moreover, it was noted that the spatial configuration and structural percentage for commercial, industrial, and residential lands and others had tremendous divergences at different stages. These divergences of land-use structure occurred between the stages and were associated with social regimes and the functional orientation of urban society across the 100 years of historical development. Socio-economics, population growth, and planning policies from specific stages, especially after 1949, had strong effects on the divergence of urban structure.     

Modeling different urban growth patterns based on the evolution of urban form: A case study from Huangpi,Central China

Spatial patterns of urban expansion mainly include infilling, edge expansion, and outlying growth patterns. The cellular automata (CA) model, is an important spatio-temporal dynamic model and effectively simulates infilling and edge-expansion urban expansion. but is evidently lacking in outlying scenarios. In addition, CA cannot explain the causes and processes of urban land expansion. Given these limitations, we proposed a novel urban expansion model called simulation model of different urban growth pattern (SMDUGP), which can work well in both adjacent (i.e., infilling and edge expansion) and outlying growth patterns. SMDUGP has two main components. First, we divided the non-urban region into two categories, namely, candidate region for adjacent pattern urban growth (CRFAP) and candidate region for outlying pattern urban growth (CRFOP). Second, different methods were utilized to simulate urban expansion in the different categories. In CRFAP, a CA model based on the potential of urban growth was proposed to simulate urban growth in relatively randomly selected urban growth regions based on the discrete selection model and Monte Carlo method as the expansion area was implemented in CRFOP. Huangpi, a suburban area in Wuhan, is utilized as the case study area to simulate the spatial and temporal dynamics of urban growth from 2004 to 2024. SMDUGP can effectively simulate outlying urban growth with a highly improved simulation precision compared with the traditional CA model and can explain the causes and processes of urban land expansion.     

Urban land expansion and its driving factors of mountain cities in China during 1990–2015

Land expansion of mountain cities in China is not systematically studied yet. This study identified 55 major mountain cities at and above prefecture level, and analyzed the land expansion characteristics and driving forces, based on visually interpreted data from TM images in 1990, 2000, 2010 and 2015. From 1990 to 2015, total built-up land area of the mountain cities increased by 3.87 times, 5.56% per year. The urban land growth was apparently accelerated after 2000, from 4.35% per year during 1990–2000 increased to 6.47% during 2000–2010 and 6.2% during 2010–2015. Compared to the urban population growth, the urban land expansion rate was 44% higher. As a result, the urban land area per capita increased, but it was still within the government control target, and also was much lower than the average of all cities in China. Urban development policy, changes to administrative divisions, GDP and population growth, and road construction were identified as the major driving forces of land expansion. Terrain conditions were not found a relevance to the urban land expansion rate during 1990–2015, but had a significant impact on the layout and shape, and also probably on the urban land efficiency.     

全球超大城市空间扩张及分形特征研究

超大城市是全球经济、文化以及高科技产业发展的承载体和重要纽带,其形态结构特征和人口聚集效应是城市化影响的典型表现,然而当前对于全球超大城市形态特征及扩张模式的研究相对不足。基于2000—2020年全球城市土地利用/覆盖变化数据（GULUC-30）,利用城市扩张强度差异指数分析了超大城市用地的时空变化规律;而后运用面积—半径标度分析模型研究了超大城市的分形特征及扩张模式,最后基于城市用地面积和城市人口之间的线性关系评价城市用地效率。结果发现：① 2000—2020年东南亚和东亚的中国超大城市用地扩张最剧烈,城市用地面积分别扩张了3148.32 km²和5996.26 km²,城市扩张强度差异指数平均值大于3;② 2000—2020年超大城市的形态特征和扩张模式向着更加集约和紧凑的方向发展,径向维数平均值由1.54增加至1.56,分维差呈逐年减少趋势,城市内部结构一体化特征显著;③ 北美和欧洲的超大城市用地效率低,2020年城市用地面积与城市人口比值系数范围为0.89~4.11;南亚和非洲城市用地效率高,比值范围为0.23~0.87。超大城市空间扩张格局和形态变化的认识对于城市用地的集约利用和可持续发展具有重要参考价值。严格控制超大城市扩张规模,促进城市用地的均衡发展是建设韧性城市和实现城市地区可持续发展的必要条件。