长沙市热岛效应遥感分析及其防治措施

城市热岛作为城市气候中的一个显著特征,是一种城市气温高于郊区的现象。其成因在于人类对原有自然下垫面的人为改造,并以城区温度的明显增高为主要标志。它的出现,加强了城市夏季高温的酷热程度,同时还伴有植被覆盖空洞、城市干岛(湿度小于郊区)、城市霾岛(城区废气、尾气形成     

郑州市市区风环境模拟研究

城市风环境是城市微气候研究的一个重要方向,对分析城市热岛效应、空气流通等具有重要意义。本文以郑州市市区为例,使用1971—2018年气象观测数据、2018年建筑分布数据（OSM）和2016年资源三号卫星数据作为数据源,通过运用气象学和GIS技术结合的方法,探究潜在通风廊道,科学量化城市形态对风环境的影响。研究首先借助WindNinja软件,对城市背景风环境进行模拟分析,该计算方法提高了风道定位的精度。然后利用卫星遥感数据制作了数字高程模型（DSM）,结合OSM计算下垫面地表粗糙度。进一步借助ArcGIS软件,利用最小成本路径法（LCP）确定城市潜在通风廊道的位置。结果表明：① 郑州市近年来平均风速缓慢下降,平均每10年下降0.26 m/s;全年主导风向东北风进入城市后受城市形态影响在京广铁路线附近以西逐渐转为东北偏东风,其中在京广快速路以东风速较高,在京广快速路以西风速较低;② 金水区西部、中原区、二七区以及管城区的地表粗糙度较高,通风环境较差;金水区东部和惠济区的地表粗糙度较低,通风环境较好;③根据盛行风向模拟的潜在通风廊道,其共同特点是趋向于低粗糙度的地区。     

基于POI数据及四叉树思想的“三生空间”识别方法

城市区域内部建筑物较密集,外围建筑物逐渐稀疏,因此大多存在内部区域POI数据密度大,外围区域POI数据密度逐渐减小的现象,在使用均等网格作为识别单元进行城市“三生空间”的识别的过程中,就会出现网格尺度较大导致识别准确率较低或网格尺度较小导致无数据区较多两种情况。针对以上问题,本研究提出一种基于POI数据及四叉树思想的”三生空间”识别方法：综合利用互联网地图POI、行政区划、遥感影像等数据,引入四叉树思想对网格识别单元进行分级;将POI数据与城市建设用地分类和土地利用现状分类进行衔接,对POI进行重分类;综合各类POI的功能和面积,构建POI分类“三生功能”赋分体系,定量识别“三生空间”。以西安市中心城区为实验区进行实例验证,结果显示正确率在95%左右。通过与均等格网识别结果的对比,进一步证明引入四叉树思想对网格进行分级一方面能有效减少无数据区的存在,另一方面能使识别结果准确率大幅提高,为基于POI数据的城市三生空间的识别提供了一种新思路。     

宁波市构建森林城市群的探索与思考

城市化的健康发展离不开以森林、湿地为主的城市自然生态系统。森林城市群是我国在市域尺度开展森林城市建设基础上,适应我国城市群发展趋势和需求,在区域尺度上开展森林湿地等自然生态系统建设的创新实践,最终寻求的是整个城市群的健康可持续发展。     

长沙市产业空间格局特征分析

产业空间分布深刻影响着城市的空间结构与开发边界的扩展,明晰产业空间分布特征有助于进一步加强区域合作,在实现产业布局和城市空间结构优化的同时,提升区域整体实力,促进协调发展。本文基于长沙市20类国民经济行业的企业空间数据,采用GIS分析方法探讨其空间分布特征,结果表明:长沙市产业空间整体呈 "中心外围式"的空间布局特征;各类行业的空间集聚水平存在差异,且呈由中心城区向外围区域扩散的"东—西"向圈层结构;长沙市各类行业主要聚集在以(112.97°E,28.19°N)为中心的30km 半径范围内,共分为6个圈层。金融、信息、科技等生产性服务业在中心区域的高度聚集持续发展可形成强大的推动力,促进非中心城区核心功能产业逐渐向外围圈层甚至跨区域扩散。中间圈层主要分布了制造业等行业,外围圈层则是农、林、牧、渔业等基础性行业的重要分布区域。从长株潭城市群层面出发,引导制造业向东西两端方向集中应是长沙市今后经济空间布局的重要方向。     

复杂地形下冰雹预报的数值试验研究

充分考虑贵州低纬、高原山区特色,首先模拟由于下垫面的热力和动力不均匀造成的强对流云的初始扰动.在此初始扰动的基础上,用完全弹性三维冰雹云数值模式,模拟雹云的发生发展过程,对冰雹进行数值预报研究.通过现场试验和个例分析,发现模式能反映雹云的发生、发展等变化规律,并能对冰雹天气作预报,预报概括率为81%.     

北京市人口空间分布的未来情景模拟分析

为了验证YUE-SMPD模型对城市人口研究的实用性,首先模拟分析北京市2000年300m×300m空间分辨率的人口分布,然后将北京市2000年的模拟结果与人口普查数据进行比较,结果表明,YUE-SMPD模型的模拟结果与2000年北京市第五次人口普查数据非常吻合。在此检验结果的基础上,根据2020年北京城市总体规划、北京市绿地系统规划、北京市公路系统规划和北京市铁路系统规划等,模拟分析北京市2020年三种人口分布情景:如果人口允许在国内自由迁移,2020年北京市总人口将达到4662万,旧城人口将达到672万,中心城区将达到3019万;如果2020年北京市总人口控制在1800万之内,并且允许居民在市内自由流动,旧城和中心城区人口将分别为260万和1170万;如果北京城市总体规划和绿地系统规划成功实施,2020年北京市中心城区人口为850万,旧城区人口为110万。     

非首都功能疏解背景下北京市人口空间分布形态模拟

本文以北京市2005年和2010年公里网格人口分布数据为基础,运用CA-Markov模型模拟了北京市2015、2020、2025和2030年4期公里网格人口分布数据集;应用街道尺度的人口数据对模拟精度进行了验证;在模型可靠性良好的基础上,从产业疏解推动人口疏解的角度出发,结合北京市各街道各产业从业人口数据、产业疏解方向和中心城区人口疏解目标,确定了北京市各街道人口疏解的权重,并由此预测了2020年北京市中心城区人口疏解15%后的人口空间分布情况。研究表明： ① 2005-2010年,北京市约90%的公里网格人口密度等级为1级,集中在密云区、怀柔区、延庆区和房山区,而人口密度在10级以上的区域集中在西城区和东城区;② 在无人口疏解政策影响下,2015-2030年北京市公里网格人口分布呈现出低人口密度区域减少、中高人口密度区域增加的态势;③ 在人口疏解政策影响下,至2020年,中心城区人口分布从集中于中高密度等级转向集中于中低人口密度等级。中心城区最高人口密度等级的数值呈下降态势,并且高人口密度等级的区域占比也呈下降态势。除东城区外,其余5个中心城区的人口集中于人口密度等级为5-8级的区域。本文的研究成果可为人口管理、资源配置和政策制定提供科学参考。     

基于Mann-Kendall法的长三角城市集聚效应空间结构研究

以长三角地区为研究区域,以制造业劳动力城市分布为研究对象,运用Ripley's K函数多尺度识别制造业劳动力空间集聚模式;并利用Mann-Kendall检验方法,查找制造业劳动力边际集聚突变的空间尺度,以此揭示长三角地区城市集聚效应的主要空间特征。发现主要有:①长三角地区制造业劳动力在空间上显著集聚,随着空间尺度的增加,集聚程度与空间尺度呈倒"U型"关系。当空间尺度为155 km时,长三角地区制造业劳动力集聚范围达到最大,此处城市间向心力和离心力实现均衡;②由Mann-Kendall检验结果可知,60 km是城市集聚效应间结构的突变点,即长三角地区地级市之间、地级市与直辖市间距离应不低于60 km,这种城市群结构将使得地级市下辖的县级市、县等既能享受城市集聚效应又能避免拥挤效应等不经济因素,具备较佳的发展条件;③在突变范围内,长三角地区城市集聚效应呈现"中心—外围"层级空间结构,以上海、苏州等中部地区城市为极核,带动周边城市发展,经济影响逐级向外递减。江苏北部、浙江南部城市集聚效应最小,表现出明显的梯度特征和地域差异性,这意味着长三角地区城市发展仍不均衡。     

基于POI数据的北京市商业中心识别与空间格局探究

商业中心是城市空间结构的重要组成部分,传统商业中心识别主要借助统计资料和经济普查数据,耗时耗力且更新频率较低;以POI(兴趣点)数据为代表的众源地理数据为城市商业中心识别提供了新思路。本文以北京市801478条商业POI数据为基础,根据商业职能定义将其分为生活类、休闲娱乐类、公共服务类、金融商务类和汽车相关类,运用核密度法识别不同职能的商业中心,结合Getis-Ord G_i~*统计量详细探究中心城区商业空间格局。结果表明:(1)北京市商业格局呈现圈层式结构,沿交通干道向外发展;(2)不同类型的商业中心存在显著的空间分异特征,生活与公共服务中心高度向心集中,金融商务和汽车相关中心多分布于城市功能拓展区,休闲娱乐中心为多组团式离散分布;(3)中心城区生活类商业职能完备,北部区域商业密度高于南部区域。     

北京市热岛效应时空变化的HJ-1B监测分析

 本文利用2008-2011年HJ-1B/CCD可见光-近红外数据,以及HJ-1B/IRS热红外数据,采用遥感算法反演北京市地表温度,并用MODIS地表温度产品对反演结果进行了初步验证。同时分析了北京市热岛效应的年际、年内变化趋势。另利用热场变异指数分析其空间分布特征,以及NDVI、NDBI与城市下垫面对热岛效应的影响。结果表明:(1)2008-2010年北京市热岛强度总体呈上升趋势,2011年有所缓解,4年热岛强度分别为:5.2℃、5.2℃、9.2℃、8.2℃;(2)北京市2010年四季存在明显热岛现象,夏季最强,春、秋次之,冬季最弱,四季热岛强度分别为8.2℃、9.4℃、9.2℃、4.3℃;(3)2008-2011年北京市热岛空间分布特征表明,房山区和大兴区的南部热岛效应逐年缓解,2011年昌平区热岛效应比前3年明显,植被和水体形成城市冷岛;(4)地表温度与NDVI呈明显负相关,与NDBI呈正相关,城市热岛效应与下垫面类型存在明显相关性。     

耕地用途管制制度下的济南市耕地后备资源开发利用潜力研究

本文以济南市为研究对象,运用极限条件法初判济南市耕地后备资源宜耕性并划分潜力类型区,在此基础上,采用多因素综合评价方法测算宜耕后备资源的开发复耕难易程度并划分难易程度等级。结果表明：济南市各区县宜耕未利用地分布差异较大,从潜力类型区分布来看,丰富区和较丰富区主要分布在中南部山地丘陵区和南部沿黄区域,较匮乏区主要分布在北部平原区和南部山区,资源匮乏区主要为中部主城区附近。济南市易开发后备资源主要分布在中南部山地丘陵区。该研究可为济南市不同地域后备资源开发时序安排,科学编制耕地占补平衡和进出平衡方案提供参考。     

GF-2在城市绿地分类及景观格局度量中的应用

城市植被是维护城市生态系统平衡的重要组成元素,不同类型的植被具有不同的生态服务效益,然而基于植被精细分类的城市绿地景观格局度量研究较少。因此本文以北京城市副中心为研究区,使用夏、冬两季GF-2卫星遥感影像,基于随机森林特征优选和面向对象分类,划分了植被类型,并在此基础上使用景观指数法和移动窗口法分别度量了功能区尺度和栅格尺度绿地景观特征。研究结果表明：针对GF-2数据,使用多尺度分割后影像对象的光谱、纹理特征可以有效地提取植被信息;不同时相的影像能反映各类型植被的物候特征,相比于单时相数据,其分类精度更高,达到了87.7%;各功能区绿地景观格局特征差异较大,城市绿心拥有最丰富的植被且分布集中,商业区植被覆盖度和多样性均较低,绿地景观破碎;北京城市副中心景观多样性及各类型植被分布特征的空间差异显著,当前副中心绿地景观格局已形成规划的基本轮廓,但城市绿心和老城区公共绿地的建设仍有不足。研究探明了北京城市副中心绿地建设现状,证明了国产GF-2卫星在城市生态环境监测中具有较高的应用价值,有助于推动GF-2在城市生态环境领域的应用,并为副中心建设中的绿地系统监测和优化提供参考。     

北京城区不透水地表盖度变化及对地表温度的影响

基于QuickBird高分辨率影像、LandsatTM影像及夜间灯光数据,设计了集成CART（Classification and Regression Tree,）算法和多源遥感数据估算亚像元级不透水地表盖度的技术方案,采取适用于典型温带半干旱地区的ISP（Impervious Surface Percentage ）提取方法,提取2001年和2011年北京城区不透水地表盖度,并将不透水地表盖度分为3类,ISP为10%~60%的区域为低密度区,60%~80%的区域为中密度区,大于80%的区域为高密度区。同时采用单窗算法反演2001年和2011年地表温度,对2001-2011年北京六环以内城区不同环路区域ISP发展趋势,以及其与地表温度的相关性进行分析。结果表明：（1）北京城区的不透水地表盖度变化主要集中在低密度区域,与之相比,中密度区域和高密度区域不透水地表盖度变化不大。2001-2011年来北京五环以内区域由于城建区较多,整体不透水地表变化并不明显,主要变化区域集中在五环至六环以内区域,其中低密度区增长明显,中密度区和高密度区主要增长集中在东部,可以看出,近年来五环至六环以内区域发展迅速,城建区范围不断扩大。（2）相较于2001年,2011年北京市中心地表温度明显上升,高温区聚集程度更为明显。其中四环以内地表温度与周边区域地表温度相比,温差明显增大。（3）通过对比2001年和2011年各密度区平均地表温度发现,相较于2001年,2011年北京市六环以内城区各密度区之间的地表温度差异更大,城市热岛效应更为明显。（4）2001年和2011年北京城区各环路区域内不透水地表盖度与地表温度均呈正相关。四环至六环区域,地表温度随不透水地表盖度变化的趋势相近。ISP在10%~20%的区域,地表温度随不透水地表盖度增高而上升的速率明显高于其他区域,ISP大于20%的区域地表温度上升速率下降,且趋于一致。     

基于综合承载力的北京市适度人口研究

北京作为中国的政治、经济和文化中心,资源短缺、交通拥堵和生态环境恶化等问题日益严重,确定其适度人口规模,对引导区域人口合理流动和环境保护具有一定的现实意义。本文基于综合承载力,对已有的适度人口模型进行了改进：利用主成分分析法和熵权法确定生态、经济和资源承载系统的权重;经济承载人口测算指标不局限于地区生产总值（GDP）这一单一指标;资源承载人口综合考虑了土地资源和水资源承载力。本文通过综合分析2004-2014年北京各项承载人口和适度人口,结果表明：① 生态承载人口规模在波动中有增长的趋势,由717.38万人上升至753.14万人,一直处于人口超载状态;② 经济承载人口一直处于富余状态,但规模由5297.18万人减少至3802.06万人。第三产业产值所承载的人口对经济承载人口的贡献最大,在2014年达到65.15%;③ 资源承载人口规模处于波动状态,2014年为139.61万人,超载率逐年增加。土地资源承载力对资源承载人口的贡献大于水资源,2014年贡献率达79.91%;④ 北京市适度人口规模从2004年的2031.15万人减少至2014年的1550.67万人,2008年开始出现人口赤字,且人口超载率逐年攀升。经济承载人口对适度人口贡献率维持在80%以上,生态和资源承载人口的贡献率平均值分别为14%和3%。人口资源压力指数在波动中有上升的趋势,从2004年的9.45上升至2014年的15.41,资源约束已经成为阻碍城市发展的主要因素,经济承载力是维持适度人口规模缓慢减小的主要动力。     

基于LUCC的张家界市生态补偿研究

本文基于张家界市土地利用/土地覆盖变化,通过改进的生态系统服务价值与生态足迹的方法,测算了研究区域的生态补偿额度。研究表明:(1)从2001~2013年张家界市各县(区)生态系统服务价值变化率来看,永定区呈下降态势;增幅最大的是武陵源区,其次是桑植县,慈利县增幅最小。(2)2013年张家界市的人均生态足迹为1.3625 hm~2,而实际生态承载力为0.9556 hm~2,人均可利用生态承载力为0.8409 hm~2,则人均生态赤字为-0.5215 hm~2。(3)计算出了张家界市各县(区)的生态补偿标准,其中慈利县需要支付的生态补偿量最高,为18.61亿元;其次是永定区,为10.49亿元;再次是武陵源区,为582.12万元;最小的是桑植县,为359.70万元。评价结果将促进张家界市生态环境保护和经济社会的可持续发展。     

菏泽城区土地利用挖潜途径与措施探析

菏泽市总面积161.642 1km2,其中,无容量、合理、低度利用土地面积95.14km2,利用率为58.85%。随着工业化、城镇化进程加快,农村人口快速向城市转移,中心城区人口不断增加,在明晰现状、从土地利用结构、利用强度和未利用土地3个方面进行潜力分析的基础上,研究提出了加强土地利用宏观调控、完善土地集约利用机制、优化中心城区用地布局、提高固定资产投入强度等城镇土地利用挖潜途径与措施,以实现菏泽市土地资源优化利用。     

基于网格的街区尺度城市绿度度量方法

本文提出一种基于网格的街区尺度城市绿度度量方法。其以900 m×900 m的网格单元作为以城市主干道划分所形成街区尺度的表征,根据网格单元内植被覆盖度与植被构成之间的关系构建绿度指标。通过与传统的基于植被面积占比的格网法所计算的绿度指数进行比较。发现本文方法建立的绿度指标能在街区尺度上提供更加丰富的城市绿度信息,有效地解决了传统方法难以反映的植被覆盖度近似区域因其内部植被构成不同所带来的绿度差异问题。为城市规划、设计以及管理提供了一种新视角。基于该绿度指标,利用Landsat TM/OLI 2009、2015和2019年不同季节的遥感数据分析北京市城市绿化的时空变化特征。结果表明：北京市主城区城市绿化的面积和质量在2009—2019年显著提升,且秋季最为明显。绿化的变化在四环内外呈现出不同的模式。四环内主要为绿化面积的增加,四环外则在绿化面积和绿化质量上都有明显的增长。     

北京城市增长边界预测

为了遏制北京”摊大饼”式的城市发展模式,促进土地资源的集约、高效利用,引导国土空间合理布局,划定北京城市增长边界成为重要举措。本研究从城市内生发展动力角度,将遗传神经网络嵌入CA模型,建立北京城市增长边界预测模型,选定了自然、人口经济、区位、邻域、土地利用类型和政策规划6类因素共18个影响因子,预测北京市城市增长弹性边界。同时,从土地自身生态承载能力角度,用建设用地适宜性评价方法,选定了地形、地貌、公园水域、土地利用现状、自然保护区、城市用地距离为影响因子,划定北京市城市增长刚性边界。结果表明,利用该模型预测北京市2025年城市增长边界,总的面积匹配值为96%,模型精度较高;2025年北京市弹性增长边界总面积为1738.98 km²,刚性增长边界总面积为3297.01 km²。基于GANN-CA模型的城市增长边界划定方法对确定城市未来扩张方向有指导作用,可为城市规划和发展政策的制定提供依据。