上海市土地利用结构和形态演变的信息熵与分维分析

借助系统论中的信息论思想,分析了近50年来上海中心城区土地利用结构的信息熵和均衡度;利用分形理论中的边界维数和半径维数对上海中心城区土地利用形态进行了定量判断,揭示了城市土地利用结构与形态演变特征并分析了这些特征形成的主要自然、交通、政策和经济因素.研究表明,近50年来上海城市土地利用结构的信息熵和均衡度均出现逐渐增大的趋势,城市用地结构正向均衡状态发展.城市土地利用形态演变的主要驱动力为经济发展和政府调控,同时受到自然环境和交通条件的制约.     

基于信息熵的兰州市用地结构动态演变及其驱动力

在GIS技术支持下,以兰州市建成区1959-2004年城市用地结构及相关经济社会统计数据为基础,借助系统论中的信息熵原理,揭示了兰州市建成区用地结构动态演变特征,阐述了影响建成区用地结构动态演变的主要自然、政策、经济社会和城市规划等驱动力,最后利用主成分和多元线性回归相结合的分析方法,对该区用地结构动态演变的经济社会主要驱动因子进行了分析与探讨。研究表明:该区用地结构动态演变的信息熵H经历了三个阶段:1959-1979年持续下降阶段与1979-2001年剧烈上升后缓慢增长阶段,以及2001-2004年急速回落阶段;均衡度在持续下降,稳定上升之后,在后期有所回落,优势度相反;用地结构无序化的剧烈变化期位于1979-1989年间,之后至2001年,无序化进程缓慢;影响兰州市建成区用地结构动态演变的主要经济社会驱动力为:城市经济社会发展阶段和城市建设投资规模、人口增长及就业状况和产业结构比例、城市建设水平等等,其中前两者影响更为明显。     

基于信息熵的广东省土地利用结构时空变化分析

运用信息熵对广东省1996-2008年的土地利用结构变化进行时间序列和空间差异分析,并对影响其信息熵变化的因素进行分析.研究结果表明:①广东省土地利用结构信息熵在研究期间呈逐年上升趋势,均衡度逐年上升,优势度逐年下降,说明广东省土地利用系统的有序性在降低,结构性减弱,均衡度增加;②信息熵的空间差异大,其空间分异规律表现为由沿海地区向内陆山区递减;四大区域的信息熵大小表现为东翼＞西翼＞珠三角＞山区.运用SPSS进行相关分析可知:①广东省土地利用变化主要表现为耕地、林地和未利用地的减少及园地、其它农用地、居民点与独立工矿和交通用地的增加,这直接导致其信息熵的变化;②广东省经济的发展,尤其是第二和第三产业的迅速发展,是其信息熵增大的根本原因;③总人口的增加、城市化水平的提高与信息熵的增大有着密切关系.     

松嫩高平原县域土地利用空间格局地形梯度特征分析——以巴彦县为例

以黑龙江省巴彦县为研究区,基于研究区DEM数据,运用土地利用类型的分布指数、土地利用结构的信息熵、均衡度和优势度,明确研究区土地利用空间格局的地形梯度特征及地形因子对土地利用空间格局的影响。结果表明：① 研究区土地利用空间格局在地形因子的作用下存在明显的梯度特征,旱地、水田、草地、水域、建设用地及其他用地主要分布在较低地形级别区,林地主要分布在较高地形级别区。② 除林地以外,其他土地利用类型分布的优势地形位均位于较低地形级别区,林地分布的优势地形位位于较高地形级别区,各土地利用类型分布的优势区域不尽相同。③ 研究区土地利用结构的信息熵及均衡度变化趋势相同,优势度的变化趋势与信息熵、均衡度的变化趋势相反,土地利用空间格局与地形因子具有显著的相关性。     

快速城市化背景下山东城市土地利用效率及有序性测度

利用数据包络分析法(DEA)、Malmquist效率指数、信息熵及均衡度,对山东省17个地市2003—2012年的土地利用效率和有序性进行测度。结果表明:①快速城市化发展10年来,山东城市土地利用整体效率呈现下降趋势,通过城市土地利用效率动态测度得知,鲁中和鲁北的济南、潍坊等18个地市Malmquist指数大于1,属于有效增长型;青岛、威海、济宁等9个市Malmquist指数小于1,为无效增长型,此外,临沂市为强无效增长型。②城市土地利用规模报酬测度得知,山东半岛城市群的青岛、淄博、东营、日照4个市实现了土地利用DEA有效,土地利用规模报酬不变;2012年样本的静态测算中青岛、淄博等11个市实现了DEA有效,规模报酬不变,而济南、枣庄等6个市未实现DEA有效,规模报酬递减。③城市信息熵和均衡度测算得知,山东省的城市土地利用有序性整体经历了调整—非平稳—再调整的动态演进过程,城市土地利用结构也经历了由不合理利用调整为有序合理发展的过程。因此,优化城市土地利用结构,进一步提升土地利用效率及有序性是山东城市土地利用的关键。     

喀斯特地区土地利用变化研究——以贵州省为例

分析贵州省1996-2008年土地利用变化情况,揭示土地利用变化差异状况及驱动因子.基于贵州省1996-2008年土地利用变更调查数据,利用土地利用结构信息熵和均衡度、土地利用类型年均变化幅度、年均变化率与相对变化率5个指数,分析土地利用变化情况.结果表明:(1)13年间,贵州省土地利用变化主要以耕地和林地的变化为主,土地利用结构变化表现出林地、园地、居民点及工矿用地、水域、交通用地明显增加,耕地、牧草地和未利用地减少.(2)贵州省土地利用结构信息熵和均衡度呈现"上升--下降--上升"的过程,总体呈增长趋势.(3)8类土地利用类型中,园地的区域变化差异较大,牧草地区域变化差异较小;贵州省西部地区的土地利用类型变化较东部地区显著.贵州省土地利用结构变化的主要驱动力是生态退耕政策的实施和经济社会的发展.     

城市土地利用结构和形态的定量描述:从信息熵到分数维

基于信息论思想提出反映城市土地利用结构特征的均衡度概念:假定将城区面积为A的城市用地分为N个职能类,各类别的面积为Ai(i=1,2,…,N),且有∑iAi=A,定义Pi=Ai/A,则可得到土地利用结构的信息熵H=-∑iPilogPi,据此可构造城市土地利用的均衡度公式J=H/logN(0≤J≤1,相应地有集中度I=1-J)。进而借助网格法定义城市土地利用的空间熵,建议藉此测算城市土地形态的信息维     

中部崛起与城市收缩二元情境下河南省城市用地结构演变及驱动机制

构建城市用地结构分析框架,基于2010—2020年河南省17个地级市的社会经济数据和城市用地数据,引入动态度模型、信息熵模型定量剖析城市用地结构时空演变特征,并运用DPS处理软件中的灰色关联模型厘清中部崛起与城市收缩二元情境下城市用地结构演变的驱动机制。结果表明：(1)2010—2020年,河南省城市用地总面积持续增长,工业用地有所减少,其他地类涨幅存在显著差异。城市用地结构信息熵呈现先上升后下降的趋势,城市用地结构有序性增强,多样性和均衡度显著提升,单一地类优势度明显下降。(2)2010—2020年,河南省17个地级市城市用地结构信息熵在时间维度和空间类型方面的地域差异性显著。多数城市逐渐进入城市用地平稳收缩期,呈现省会城市和重点城市平稳收缩、中等城市明显收缩、小城市平稳扩张的空间演化过程。(3)人口变迁、经济增长、城镇化发展与产业结构升级对城市用地结构演变具有显著的正向驱动作用。中部崛起与城市收缩二元情境下,城市用地结构演变的驱动因素呈现不同程度的减弱,导致城市用地结构呈现新的阶段特征和驱动机制。     

基于改进PSR模型的城市土地利用警情判别研究——以南京市为例

基于系统论构建改进的PSR模型,通过探究压力、状态、响应系统要素作用机理构建南京市城市土地利用警情判别指标,并运用数理量化模型开展警情综合评价。结果表明:(1)2009—2016年南京市城市土地利用压力系统和状态系统警情为“倒U”型且呈上升态势,响应系统警情为“倒U”型且呈下降态势。(2)2009—2016年南京市城市土地利用警情总体上为“倒U”型且呈波动上升态势。(3)压力系统是造成南京市城市土地利用综合警情难以显著转变的关键,同时受经济发展与土地集约利用协调度、土地生态治理力度、用地结构与人口分布均衡度等要素影响。     

深圳市土地利用社会经济效益与生态环境效益的耦合关系研究

深圳市是中国经济发展速度最快的沿海开放城市之一,其土地利用效益非常明显,并且具有耦合关系。根据系统科学理论与方法,建立了深圳市土地利用效益耦合模型和相应的指标体系, 当耦合度在0°~90°之间时,土地利用效益系统处于协调发展阶段;当耦合度等于45°时,系统最协调。根据此模型计算了1981~2004年间土地利用效益耦合度。结果表明,1981年以来,深圳市土地利用社会经济与生态环境效益都处于上升状态,前者持续快速上升;而后者总体上升,有所波动。深圳市土地利用效益的耦合度演化可分为4个阶段。1981~1985年间,土地利用效益耦合度从-36.29°快速上升到36.99°,从低级共生状态跃至相对协调状态。1986~1990年间,土地利用效益处于持续、稳定、最佳协调状态,耦合度介于43°~53°之间。1991~1996年间,土地利用效益处于耦合变化状态,耦合度从56.99°上升到79.47°,即从最佳协调状态向不甚协调发展。1997~2004年间,土地利用效益协调程度有所下降,耦合度介于81°~85°之间。     

基于遥感影像数据的汉川市土地利用动态变化探讨

以1991~2002年汉川市土地利用遥感数据为基础,选取土地利用变化幅度、动态度、土地利用程度指数及景观生态学指标中的多样性、均衡度和优势度指数,对研究区的土地利用变化状况和驱动力因素进行分析。结果表明:1991年以来,汉川市土地利用结构中,水域、未利用地有所减少,建设用地增加,林地、耕地变化幅度和动态度最大;12年来汉川市土地利用处于调整和发展期,生态景观和均质程度在上升。综合分析表明,人口、经济、政策在土地利用变化中起着主导作用。     

中亚地区土地与人口城镇化时空耦合特征

中亚作为丝绸之路经济带的重要枢纽,其土地与人口城镇化间的协调发展不仅影响中亚地区社会经济的可持续发展,同时能够推动“一带一路”倡议的实施。基于中亚五国首都2000—2019年城市土地和人口数据,采用城市扩张模式指数、人口集中指数、等扇分析法和空间耦合协调模型等方法,研究了城市土地扩张与人口增长的时空耦合特征。结果表明：（1）从空间演变特征看,中亚五国首都城市土地扩张模式类型主要以蔓延式为主,扩张模式指数整体呈先上升后下降趋势;人口集聚特征上,阿什哈巴德人口集中度呈上升趋势,杜尚别和努尔苏丹呈下降趋势,塔什干和比什凯克的人口集中指数在0.6～0.7之间波动变化。（2）从空间增长趋势看,比什凯克、阿什哈巴德和努尔苏丹城市土地与人口扩展方向基本相同,塔什干稍有偏差,杜尚别差异较大。（3）从耦合协调特征看,塔什干土地与人口间的耦合性和协调度都偏低,其城镇化协调发展处于起步阶段;杜尚别和比什凯克耦合性较好,但协调度变化较大,处于波动阶段;阿什哈巴德和努尔苏丹协调度较高,处于稳定阶段。     

西宁市城市生态系统健康评价

从城市生态系统健康的内涵出发,选择系统活力、组织力、恢复力、生态服务功能和人群健康状况构建城市健康评价指标体系,并运用模糊数学评价的方法对2000～2008年西宁市城市生态系统健康状况进行评价分析。结果表明:2000～2008年西宁市城市生态系统健康状况总体处于病态水平,但逐年趋向于健康方向发展,人均GDP、城市人口密度、人均绿地面积、生活污水处理率、高等学历数和恩格尔系数是胁迫西宁市城市生态健康的主要因子;预测未来3年西宁市病态和不健康的隶属度将呈下降趋势,而健康和很健康的隶属度将呈上升趋势,西宁市城市生态健康状态将达到亚健康水平。     

基于RBF的湖南省土地生态安全动态预警

基于1996-2010 年湖南省土地生态安全的相关数据, 从压力、状态、响应3 方面构建湖南省土地生态安全预警指标体系, 运用RBF模型对2011-2015 年湖南省土地生态安全演变趋势进行预测, 并结合预警指数和警度标准对1996-2015 年湖南省土地生态安全警情状况进行分析, 结果表明:① RBF模型有较高的模拟精度, 能够较好地拟合2011-2015 年湖南省土地生态安全各系统的发展趋势。② 就各子系统的安全警度而言, 1996-2010 年湖南省土地生态安全的压力和状态系统的警度呈波动上升趋势, 响应系统的警度呈下降趋势, 2011-2015 年, 压力系统将逐步由“中警”(黄灯) 转变为“重警”(橙灯), 状态系统将处于“中警”(黄灯) 状态, 响应系统将处于“无警”(绿灯) 状态。③ 总体而言, 1996-2010 年, 湖南省土地生态安全警度呈略有下降态势, 2011-2015 年, 预警指数将处于0.42 左右, 警度将处于“中警”(黄灯) 状态。④ 影响湖南省土地生态安全的主要因素包括农业经济比重、建设占用耕地面积量、自然灾害受灾面积比重、人均建设用地面积、第三产业比重、自然保护区面积比重等, 是今后调控的重点。     

国家中心城市土地集约利用评价及障碍因素诊断

基于土地集约利用内涵及相关理论基础,结合社会经济数据,从土地利用投入、土地利用程度、土地利用产出及生态效益层面构建了评价指标;运用组合赋权法及多因素综合评价法对2006—2016年国家中心城市土地利用集约分值进行计算;并运用障碍度模型对土地集约利用障碍度因子进行诊断。结果显示:(1) 2006—2016年间上海土地集约利用水平始终保持高度集约状态。天津、武汉始终保持中度集约状态;北京、广州、成都、郑州、重庆变化较大,北京、广州土地集约利用水平由中度集约上升到高度集约,成都、郑州由低度集约转化成中度集约,重庆由粗放利用转化为低度集约。(2)影响国家中心城市土地利用集约度的准则层主要障碍因子为土地利用程度及土地产出,说明我国中心城市单位土地面积产出无法满足可持续用地需求;指标层主要障碍因子为人均建设用地面积、建成区面积、地均GDP、人均绿地面积及建成区路网密度等。     

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。     

陆海统筹背景下海岸带复合系统协调发展水平及影响机制研究——以温州市为例

陆海统筹是海洋强国建设的重要战略,针对陆海统筹核心区域——海岸带地区开展协调发展水平评价对推动海岸带可持续发展具有重要意义。论文从陆域和海域2个维度构建海岸带复合系统发展水平综合评价模型,利用耦合协调度、信息熵和有序度模型对温州市海岸带复合系统协调发展状况进行评价,并探析海岸带开发对温州市海岸带复合系统协调发展水平的影响机制,结果表明：① 陆域和海域子系统的发展指数总体呈现上升趋势,陆域子系统的高值区集中于温州主城区,低值区集中于温州中南部;陆域和海域子系统内部协调发展程度逐步上升,达到良好协调状态;海岸带复合系统耦合度接近甚至达到1,趋于良性共振耦合状态,耦合协调度也不断提升,达到良好协调状态。② 2010—2018年间海岸带复合系统信息熵逐步下降,有序度不断上升,协调发展趋势良好。③ 海岸带开发对海岸带复合系统协调发展水平的影响机制为提高陆海能源资源运输与利用能力、改变陆海生态环境、促进陆海产业集聚和加强子系统关联、推动陆海社会文化发展4个方面。     

西宁市老年人口分布与养老资源错位研究

健康中国战略下,积极应对老龄化、建立健全养老和医疗等相关设施,成为许多城市关注的问题。目前相关研究很少关注西北城市的老龄人口的空间分布及养老资源错位的现象。本研究以西宁市主城区为研究区域,基于2010—2018年西宁市公安局各街镇人口数据和兴趣点（POI）数据,选用老年人口系数、赡养率、增长率和地理集中率四个指标,利用综合老龄化指数（CAI）模型、核密度函数模型和空间错位指数模型对西宁市主城区人口老龄化空间分布及养老资源（医疗资源、老年设施）空间错位现象进行探索分析,结果表明：（1）9年间西宁市主城区人口老龄化程度不断加深,已步入老年型社会。（2）通过老龄化综合指数可知：主城区外围街镇人口老龄化增长速度大于城区中心的街道,其中小桥街道、朝阳街道、马坊街道与乐家湾镇人口老龄化最为严重,2018年综合老龄化指数增长速度超过中心城区街道,西宁市主城区人口老龄化严重程度已从中心街道向外围街镇扩散。（3）通过空间错位指数计算可得知：城中区的养老资源数量充足但过于集中,城北区的养老资源分布合理但是数量较少,行政区之间的养老资源与老年人口分布存在较大空间错位问题。     

中国各省域建设用地开发空间均衡度评价研究

依据空间均衡原理,分析了建设用地开发空间均衡的意义,采用2008年中国各省土地和社会经济数据(不包括港、澳、台地区),构建了建设用地开发均衡度指数,对各省建设用地空间配置合理性进行了评价,结果表明:①31个省份中,共计23个省份处于均衡状态,占74.2%。但均衡程度各不相同,良性均衡程度以上的共计15个省份,仅占全国土地总面积的34.3%;而处于失衡状态的省份虽然仅有8个,却占全国土地总面积的47.7%,且均衡度大多小于0.3,属于严重失衡。②开发强度和供给能力的对比分析表明,全国有8个省份处于过度开发状态,17个省份开发不足。③建设用地空间配置不仅应考虑到各地经济建设的需要,更应重视开发强度与供给能力之间的协调,尤其应结合中国区域发展政策,将建设用地指标向中西部地区倾斜。     

基于“源”“汇”理念的土地利用动态变化分析——以重庆市主城区为例

在总结传统土地利用变化模型的基础上,从总动态度、地类活跃度、用途转换波动度层面构建了土地利用动态分析模型,并以4期遥感数据为研究数据揭示了21年来重庆主城区土地利用总动态变化度、类型转换活跃度以及转入与转出的波动度.提出了地类活跃度、用途转换波动度概念,构建了相应的分析模型,并从“源”“汇”理念对用地类型转入与转出的波动度情况进行了深入分析,弥补了现有分析模型的不足.该系列分析结果可为城市动态模拟的用地需求预测、转换规则建立及其他参数的设置提供参照,也可为完善现有动态模拟模型的用地转换规则、提高模型的适用性起到积极作用.