东莞市城镇用地扩张的时空特征分析

以不同时段的Landsat TM/ETM卫星遥感图像为数据源,利用G IS技对东莞市城镇用地的时空特征:扩张面积、扩张速度、扩张强度指数和土地利用转移矩阵进行了分析另外,结合社会经济统计数据对东莞市城镇用地扩张驱动力作了分析。研究结果表明:近15年来,东莞市城镇用地面积扩张了近7倍,尤其是1988-1995年,扩张趋势最为明显在不同象限和时段上扩张强度和规模差异较大,且空间分异明显,扩张以东北和西南方向为主。东莞市城镇用地扩张主要侵占的是耕地和开发用地,1995年后侵占主体由耕地转变为开发用地,表明扩张方式发生了改变。经济发展是东莞市城镇用地扩张的决定因素,同时,相关政策指引着经济发展的方向,贯穿于东莞市城镇用地扩张的全过程。     

基于地理分区与FLUS模型的城市扩张模拟与预警

城市的快速扩张不断改变着土地资源的转化,带来了诸多生态环境问题。分析和模拟城市扩张的机制,并对城市未来土地利用变化的风险进行预警,利于合理调控城市的发展。本文提出了一种基于地理分区和未来用地模拟(Future Land Use Simulation,FLUS)模型的城市扩张模拟模型,用于模拟和预测复杂的土地利用变化。该模型利用多指标数据进行空间聚类,耦合地理分区结果进行城市扩张模拟。珠江三角洲2005-2015年的城市扩张模拟结果显示,分区下的模拟精度(FoM=0.2329,提高了9%)明显高于未分区,说明不同分区在土地利用转化上存在空间差异,该模型能更有效地模拟城市土地利用变化。另外,本文构建了一种城市扩张预警指标评价体系,用于评估城市扩张的警情。根据在2005-2015基础上预测的2025-2045年土地利用变化结果,对珠江三角洲城市扩张进行多尺度预警分析。综合预警结果显示该区域大部分城市至2045年城市扩张警情将达到中警和重警,其中东莞警情一直维持在重警。由此,未来需要加强对珠三角城市扩张的宏观调控,以此来缓解未来城市扩张的警情。     

近20年东莞市城市扩张的时空特征分析

深入分析建设用地演变过程,掌握城市扩张不同阶段的时空特征,对科学推进国土空间规划编制实施具有重要意义.基于多时相卫星遥感影像来解译东莞市建设用地,使用重心空间轨迹模型及空间扩张象限分析法,实现对东莞市近20年来城市扩张的时空特征分析.结果表明:2000—2020年,东莞市建设用地面积增加显著,城市扩张明显,部分区域的建设用地经历了点集聚—线集聚—面集聚的分布格局变化,最终形成城乡无差别的建设用地连片区.东莞市建设用地虽然依旧在不断地扩张,但是幅度持续减缓,同时建设用地的分布具有显著的空间异质性.研究结果能够更好地了解东莞市的城市结构,为城市规划和管理决策提供支撑参考.     

基于CA模型的珠海市永久性基本农田保护区划定分析

在分析1988、1998、2008年珠海市土地利用时空变化特征的基础上,运用Logistic-CA模型及ANN-CA模型对珠海市土地利用状况进行模拟预测,将两种模型模拟结果与2008年土地利用现状图进行对比分析以对模型进行训练,再将结果与2020年基本农田保护区规划图叠加分析得出耕地模拟预测结果与现实及规划相一致的区域,根据其相对一致程度差异,得出非基本农田区、不建议划定基本农田保护区、可储备基本农田保护区和可划定基本农田保护区。结果表明采用Logistic-CA模型及ANN-CA模型对基本农田保护区进行划定的方法较为可行。     

基于CA模型的佛山市建设用地动态变化研究

元胞自动机具有能模拟复杂动态系统的强大能力,本文采用了多约束条件的元胞自动机模型,以广东佛山市2000年、2006年和2012年建设用地的变化为例,从自然、社会经济发展等方面综合考虑选取了高程、坡度、人口密度、道路交通、水系等对城市建设用地发展变化起决定作用的诸多因子,利用马尔科夫概率矩阵计算2000年~2006年建设用地变化,推算建设用地转移总量。结合Logistic-CA模型和决策树-CA模型,预测模拟了2012年的建设用地分布并与实际相比较,分析其整体精度和误差来源。结果显示基于CA模型的建设用地动态发展模拟具有良好的效果,可以为城市的发展规划,过程演变提供虚拟的实验手段和科学依据。     

近20年烟台主城区土地利用变化特征与驱动分析

以TM影像为基本数据源,结合土地利用现状图和土地详查数据,分析了烟台主城区1992年以来土地利用空间扩张特征与机制,以能够更好地对城市进行科学规划控制,促进城市经济协调发展。通过对1992年及2013年TM遥感影像进行处理分析,结合烟台市的社会经济统计数据,得出结论：烟台市1992年到2013年城市空间扩张向西面及沿海方向发展;城市建筑用地面积增加较多,耕地和水域面积则呈减小趋势。影响城市土地利用空间扩张的驱动因子主要是经济发展、人口增长、产业结构、交通发展及国家政策等,其中经济发展和人口增长是促进烟台城市土地利用空间扩张的主要因素。     

FLUS-UGB多情景模拟的珠江三角洲城市增长边界划定

城市增长边界（UGBs）能够控制城市空间的无序蔓延并引导城市合理增长,多发展情景下的UGBs是对不同规划条件下城市未来发展空间范围进行界定的常用方法。元胞自动机（CA）模型能对未来城市发展进行动态的预测,并已广泛的应用于UGBs的划定中。然而,目前的方法和模型大多只针对单一的城市发展情景进行UGBs的划定,较少能对未来多种发展情景下的UGBs进行准确划定。因此,针对这个问题本文提出了一种基于未来用地模拟（FLUS）模型和膨胀与腐蚀的算法的多情景UGBs划定模型（FLUS-UGB）。本文选取珠江三角洲地区为研究区,在对2000-2013年珠江三角洲地区城市土地利用进行模拟和验证的基础上（Kappa系数为0.715,总体精度为94.539%）,预测了2013-2050年基准、耕地保护及生态控制3种情景下珠江三角洲地区的城市扩张,并根据预测结果对该地区UGBs进行划定。结果显示,该方法能够针对不同的城市发展情景进行相应UGBs的划定,具有较好的可靠性及适用性。     

纳入空间自相关的FLUS模型在土地利用变化多情景模拟中的应用

FLUS模型是一种新型的土地利用变化模拟模型,应用前景广阔。本文通过在FLUS模型的人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)训练模块中引入空间自相关因子来改进模型,以珠江三角洲地区为例,基于2009年、2015年土地利用数据和一系列驱动因子对改进的模型进行了验证,并利用该改进的FLUS模型模拟了2035年研究区在3种情景下土地利用变化格局。结果表明:①引入空间自相关因子后各地类发生概率分布的预测精度更高,耕地、林地、建设用地、水体和未利用土地的拟合优度ROC值分别从0.819、0.928、0.885、0.855和0.861提高到0.857、0.934、0.890、0.863和0.978;②改进的FLUS模型的模拟精度有一定的提高,Kappa系数从0.732提高到0.744,FOM系数从0.077升到0.106;③情景模拟表明,3种情景下珠江三角洲建设用地和林地均将增加、而耕地均呈减少趋势。但不同情景下模拟的土地利用格局也存在显著差异:基准情景下,建设用地明显扩张且大幅侵占耕地。耕地保护情景下,耕地面积保持在合理水平,建设用地蔓延扩张趋势得到遏制,土地利用布局总体趋向合理。生态保护情景下,耕地、林地和水体得到较好保护,建设用地布局更为合理,土地利用可持续性明显提高。     

近32年来南京城市扩展与土地利用演变研究

基于1980-2012年6个时相的遥感影像分类成果,运用扩展强度的等扇分析和土地利用转移矩阵对南京市城市扩展区由城市扩展引起的土地利用布局、结构演化进行了长周期、多时段的研究。结果表明：32年间5个阶段城市扩展的方向极不均匀,城市经历了东北-东南-西南的扩展演化过程,2000年之后的扩展强度显著扩大;在总变化量的构成中,耕地净变化量和交换变化量所占的比重较为接近,在面积净减少的同时,空间位置的转移也较为突出;城市建设用地、城市绿地、采矿用地与裸地以净变化为主,水面、村镇建设用地以交换变化为主;2000年后,各时段耕地和城市建设用地年均总变化量远高于2000年之前,以2004-2008年的值最高,2008-2012年有所回落;32年间各单项类型动态度均较高,城市绿地、村镇建设用地和城市建设用地均达90%以上;综合动态度的结果揭示32年来南京城市的扩展历经了加速演变-变化趋缓-剧烈演变-整合重构4个主要阶段。     

基于改进logistic-CA的城市形态多情景模拟预测分析——以天津滨海地区为例

logistic-CA模型在城市分析应用中,发挥了重要作用,但该模型仅能模拟历史演化趋势下的城市形态演化,无法准确模拟既定年份的城市面积,更无法模拟预测多情景城市形态演化。因此,本文对logistic-CA模型进行了改进:一是嵌入了灰色不等时距预测模型;二是增加不同情景中驱动力的logistic回归系数计算方法。改进后的logistic-CA模型,具备了模拟多情景城市形态演化的能力,模拟预测了天津市滨海地区2011-2020年3种情景的城市形态的演化空间过程特征,即历史外推、内生发展、外生发展3种情景。从而掌握城市形态扩展的必然性、可能性、特定区域的空间扩展影响因素,实现对城市发展过程的有效控制。     

上海市城市空间扩展时空特征与预测分析

 本文以1990、1995、2000、2005年的上海市土地利用遥感监测数据为基本数据源,分析了1990-2005年上海市城市空间扩展 的时空特征。同时利用SLEUTH模型对城市空间扩展进行了模拟和精度验证,并对未来30年上海市城市空间扩展进行了预测。结果显示:1990-2005年,上海市城市空间扩展明显,城市面积净增加81 278hm²,净增长10.14%;在扩展的时间过程上呈现先减缓后加剧的趋势,2000-2005年城市用地扩展最为剧烈,城市面积净增加40 668hm²,净增长5.08%,填海造陆是该时期城市扩展的典型特征。SLEUTH模型可以较好地模拟预测上海市城市空间扩展的时空过程,不同时期模拟与遥感监测结果的Kappa系数最高达到了0.8476;未来30年,上海市城市用地将以年平均增长率1.63%的速度扩展,2040年城市用地面积将达到152 685hm²。城市扩展将占用耕地41 824hm²,年平均占用耕地1200hm²。城市扩展的方式主要是边缘增长,东部的浦东新区沿五洲大道向海方向、南部的徐汇区沿沪闵高架路向南,以及西部的嘉定区和青浦区沿京沪高速两侧向西的地区 均是未来城市扩展的主要方向。     

Spatio-temporal patterns of intra-urban land use change in Beijing, China between 1984 and 2008

Urban internal structure is essential information for urban geography researchers and urban planners or managers. This research aims to examine the spatial structure changes of internal urban land use based on the interpreted datasets of 1984 and 2008. Spatio-temporal patterns of internal land use conversion and urban expansion are analyzed, and then dominant driving factors (e.g., social economy, population growth and urban planning) were identified. The results indicate that Beijing′s intra-urban layout has experienced tremendous adjustment from compact to disperse configure, otherwise its function objects have shifted from the major economic and industrial development before the 1990s to the combination with cultural, high-technological and inhabitable city at present. The dominant urban land use transformations include the relocation of industrial lands from core districts to suburban or other provinces, and the accelerating expansion of residential areas and green spaces for supplying the demand of housing and ecological protection. Although Beijing′s urban planning has experienced three major adjustments and improvement since the 1980s, its optimization of urban internal patterns still remains a challenge.     

近三十年来昆明市建成区扩展遥感监测与分析

以遥感影像为数据源,借助GIS技术提取了6个时期的昆明市建成区扩展及对周边土地占用的信息.在此基础上,利用扩展弹性系数、分形维数等方法分析了昆明市1974～2004年建成区扩展的时空特征、土地利用类型演变过程,以及与人口增长之间的协调关系,并应用相关分析和主成分分析方法,对影响昆明市建成区扩展的社会经济因素进行分析.结果表明:30年来昆明市建成区扩展了3.07倍,1974～1988年的14年间,仅增加了13.36km²,而1988～2004年的16年,增加了144.07km².其增长速度与市区人口增长速度相比,有时超前有时滞后.建成区是以老城区为核心沿东北、西南、东南三个方向呈“星形”扩展.其扩展占用的土地主要是耕地.自然因素对建成区的扩展形态起着限制作用,社会经济因素是建成区扩展的内在推动力,政策和规划对建成区扩展起着引导和促进作用.     

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。     

顾及地类转换差异的城市空间扩展元胞自动机模型及应用研究

元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。     

生态约束性城市扩展模型构建与应用分析——以南宁市区为例

以生态安全理论与方法为基础,地理信息系统（G IS）和元胞自动机（CA）为技术支持,集成宏观的生态经济学Tietenberg资源分配模型和微观的GEOMOD模型,构建一种生态约束性城市扩展优化模型（Ecological Re-straintUrban Expansion Model,ERUEM）,进行了广西南宁市2005～2020年城市空间扩展情景模拟研究。通过Tietenberg模型完成未来各个时段内城市用地数量的最优分配;从满足局部土地生态适宜性、土地利用继承性和邻域影响的角度,利用GEOMOD模型结合城市用地生态适宜性评价,完成城市用地的空间分配,最终实现城市空间扩展优化模拟。模拟结果表明,该模型在生态安全约束下,南宁城市空间扩展主要占用农村居民地、工矿用地、未利用土地和园地,减少对林地、水田和旱地的占用,增加和保育了城市生态系统服务功能,优化了城市空间的扩展;该模型方法可为南宁市土地利用规划和城市规划管理提供参考依据。     

重庆市主城区1986-2007年用地时空演化特征分析

本文以重庆市主城区为例,通过GIS构建城市用地变化模型对重庆市城市用地20年来的时空演变规律进行了分析,分别对其城市用地利用程度、城市用地多样性和城市用地重心变化进行了评价,并考虑入口和海拔因素,讨论了重庆市城市用地发展的主要特点.结果表明;(1)重庆市主城区城市用地中耕地面积最多,其次是林地,城市景观所占比例较轻.2...