我国城市扩张、城市转型与碳排放的关系

利用1998—2012年我国省域面板数据,应用主成分分析方法构建城市扩张指数和城市转型指数,并测算各省份各年的碳排放总量,在此基础上,采用基于VECM的格兰杰因果检验来探讨城市扩张、城市转型与碳排放之间的长短期关系,并应用广义脉冲响应函数分析变量间的短期冲击机制。研究显示:(1)短期内,城市转型与碳排放之间存在双向因果关系。(2)碳排放与城市扩张联合形成了城市转型的长、短期格兰杰原因。(3)长期中,碳排放与城市转型联合形成了城市扩张的格兰杰原因。(4)城市扩张与城市转型仅仅能在短期内联合构成了碳排放增加的格兰杰原因,并不能产生长久稳定的格局。据此,得出一些科学规划城市发展及有效推进减少碳排放的政策启示。     

长春城市空间扩张特征、机理与调控

城市空间快速膨胀与盲目扩张是当前我国许多大城市普遍面临的问题.20世纪90年代以来,长春城市空间的快速无序扩张趋势日益严重,随之产生许多经济、社会和生态方面的负面效应.城市经济的高速发展、人口增长与空间扩散、开发区建设、机动化与交通设施建设、住宅扩散与郊区房地产开发以及城市规划的宏观导向等因素,在不同程度上影响与加速了长春的城市空间扩张.为遏制其"摊大饼"式的空阃扩张及其带来的负面效应,从城市增长模式、空间优化布局、房地产开发控制与引导、快速交通体系建设、耕地与生态系统保护等5个方面提出了调控长春城市空间快速扩张的主要对策.     

利用遥感监测和分析珠江三角洲的城市扩张过程——以东莞市为例

伴随着经济的快速增长，珠江三角洲近年来出现了迅速的城市化以及乡村城市化的过程。沿着城镇边缘和公路两旁，大片的农田被侵占来单方面地满足城市开发的需要，忽略了粮食产量减少以及环境质量恶化等问题。利用遥感可以有效地监测珠江三角洲的城市扩张过程。在遥感多时相监测的基础上通过熵的计算，可以定量地描述城市扩张的空间规律及扩散过程。     

利用遥感监测和分析珠江三角洲的城市扩张过程——以东莞市为例

伴随着经济的快速增长,珠江三角洲近年来出现了迅速的城市化以及乡村城市化的过程。沿着城镇边缘和公路两旁,大片的农田被侵占来单方面地满足城市开发的需要,忽略了粮食产量减少以及环境质量恶化等问题。利用遥感可以有效地监测珠江三角洲的城市扩张过程。在遥感多时相监测的基础上通过熵的计算,可以定量地描述城市扩张的空间规律及扩散过程。     

郑州市城市扩张遥感动态监测及驱动力分析

研究郑州市区城市建设用地扩张特征及主要驱动因素。以1988年、2000年和2009年三个时间的Landsat TM和ETM＋遥感影像为主要数据源,采用面向对象和人工目视解译的方法,同时结合郑州市土地利用现状和Google Earth数据,分析了近21a两个时间段城市建设用地空间分布的动态变化特征。在此基础上,利用郑州市...     

景观扩张指数及其在城市扩展分析中的应用

景观指数是定量分析景观格局的一种常用手段,但目前大部分景观指数,往往只侧重于对景观斑块或格局的几何特征进行简单分析和描述.忽略了景观格局动态变化过程的信息.缺乏将景观空间分布格局与其变化过程相结合的深入研究.作者提出了一种新的景观指数一景观扩张指数(Landscape Expansion Index,LEI),与传统的景观指数相比,LEI包涵了景观格局的过程信息,可用来分析两个或多个时相景观格局的动态变化.而传统景观指数则只能反映某一时相景观格局的信息.将景观扩张指数应用于东莞市1988-2006年期间的城市景观扩张过程中,研究结果表明.LEI能够很好的识别城市扩张的三种类型一填充式、边缘式以及飞地式.此外,通过对东莞市城市扩张过程LEI的变化分析,发现东莞市城市扩张规律与城市增长相位理论是相符合的.     

长沙城市土地扩张特征及影响因素

This research systematically analyses land-use map of Changsha city in different periods of time. The spatial form and structural evolution was analysed by studying indices such as city land-use structure proportion, expansion intensity, economic flexibility, population flexibility, changing compactness index and so on. The dynamic mechanism of urban land expansion has been discussed by integrating the regional social economy development situation and many aspects such as the physiographical surrounding, population and economic development, traffic infrastructure, planning and regional development tactic and system innovation. The research indicates that the urban land expansion speed and intensity have steadily increased in Changsha from 1949 to 2004. The expansion form has been from a single external expansion to a combination form of external and internal expansion, from a circular or linear continuous form to a blocky or agglomeration shape. Overall, the urban land expansion of Changsha city is a phasic, diversified and complex process. And no matter what the stage is, it is an organic system containing multiple speed, pattern and shape, which are driven by multiple impetuses. The dominant feature at different stages was highlighted be- cause of the balance and fluctuation between different forces, and the existing urban land border and shape have resulted from the joint efforts of these phasic forces.     

大都市区城市扩张过程及形态对比分析——以东京、纽约和上海为例

大都市区化是全球城市化进程中的普遍现象,研究大都市区域城市扩张进程对理解其未来增长趋势、区域可持续发展具有重要意义。大都市区土地扩张及区域间的对比分析,以及都市区发育过程中城市扩张的一般化空间模式还未被深入理解。论文选取东京、纽约和上海3个大都市区,获取1990—2015年间3期Landsat影像数据,使用梯度和格网分析法,采用城市土地密度函数和城市扩张指数,从建设用地数量变化及其时空分布、城市形态变化等方面,多角度对比分析各城市不同阶段建设用地增长的时空差异。结果表明：① 大都市区边界仍在不断扩展,建设用地在研究期内持续增长;20多年间东京、纽约和上海的建设用地面积分别增长了63%、53%和233%;上海一直处于高强度扩张状态,而纽约的城市扩张在后期几近停滞。② 大都市区建设用地密度从中心向外呈圈层递减式分布,城市核心区和边缘区半径的增长最明显;城市形态均趋向于紧凑。③ 新增建设用地时空异质性明显。东京的远郊新城不断建设,纽约一些尚有发展潜力的区域次中心仍在扩张但速率逐渐放缓,上海的核心区外围增长剧烈并逐渐向远城区推进。④ 大都市区域扩张先后经历高速期—缓慢期—停滞期,扩张进程表现为核心区膨胀—次中心及新城建设—逐步形成稳定的多中心结构。     

基于反馈机制的城市扩张模拟研究进展

回顾了城市扩张模拟的研究进展,发现相关研究在表达城市系统的复杂性特征时存在较多问题,主要原因是未能较好地反映城市扩张与驱动因子间的相互作用与反馈机制。部分研究虽然隐含地考虑了这种"因-果"相互作用关系,但尚未形成一套成熟的框架体系,主要表现在:1)从研究深度看,反馈机制的实现尚无一套系统的方法;2)就研究广度而言,目前城市扩张模拟较少考虑多类别反馈机制的综合作用。新理论与方法(如复杂系统与网络)的引入及模型耦合等是未来基于反馈机制的城市扩张模拟研究的重要方向。     

城镇化、郊区化与中国城市空间扩张

城市经济学的理论表明,城市人口增长和交通改善等因素都会导致城市的空间扩张,但其作用的机理不同。结合中国的情况,将城市空间扩张的影响因素分为城镇化和郊区化2个市场化动力,二者都会推动城市空间扩张,导致城市边界向外延伸。历年截面数据和面板数据分析结果都表明,在中国城市空间扩张进程中,城镇化动力和郊区化动力都在起作用,城镇化动力占主导地位,与此同时,郊区化动力也有增强的趋势。人口增长和交通改善推动城市空间扩张,城市建成区面积扩张的推动力远大于阻力。作为城市空间扩张速度变化的分水岭以及市场作用下收入水平显著性改变的分界点,1998年的住房制度改革对于中国城市空间扩张进程有着里程碑式的意义。     

1988—2018年中国城市实体地域与行政地域用地扩张对比

城市边界是城市演化认知和城市规划决策的空间依据。中国不少研究实践将地级市等行政地域范围视为城市,与物理上主要由连续人造不透水面构成的城市实体地域相比,存在较大的空间边界差异。然而,鲜有研究定量分析“实体”视角下长时间序列的城市用地演化,特别是对实体和行政两种统计单元视角下的城市扩张差异缺乏系统认识。本文基于30 m空间分辨率的多源遥感产品识别了1988—2018年8期的城市实体地域边界,分析其用地扩张过程,进一步与行政地域相对比,系统识别了两种统计视角下城市用地扩张的认知差异和空间模式。主要结论为：① 1988—2018年间,中国面积5 km²以上的城市实体地域单元数量增长了378%,以华东和华中地区的增长最为显著;城市实体地域中,88%为独立增长型,分布广泛但面积大都小于50 km²;12%为空间聚合型,主要分布在发达地区,面积普遍较大。② 相比行政地域,城市实体地域的位序规模更符合幂律分布,其Zipf指数30年来逐渐上升趋向于1,城镇体系发展愈发均衡;相比城市实体地域,行政地域单元在平原地区的城市扩张面积普遍偏高,在沿海地区的城市扩张强度普遍偏低。③ 和城市实体地域单元在拓扑关系上无法一一匹配的1327个行政单元大多分布在人口密集或发达的平原地区;结合实体和行政边界识别了“跨政区同城化”和“政区内集群化”两种扩张模式,前者多发生在省会区域,后者主要分布在华北平原,两者反映了城市化的空间重构。本文研究结果有助于深化中国土地城镇化时空过程的认识,并可对土地资源的科学配置、统一协调及行政区划的优化整合提供空间依据。     

区域尺度城市增长时空动态模型及其在京津唐都市圈应用

Dynamic urban expansion simulation at regional scale is one of the important re-search methodologies in Land Use/Cover Change (LUCC) and global environmental change influenced by urbanization.However,previous studies indicate that the single urban expan-sion simulation for future scenarios at local scale cannot meet the requirements for charac-terizing and interpreting the interactive mechanisms of regional urbanization and global en-vironmental change.This study constructed a regional Dynamic Urban Expansion Model (Reg-DUEM) suitable for different scenarios by integrating the Artificial Neural Network (ANN) and Cellular Automaton (CA) model.Firstly we analyzed the temporal and spatial character-istics of urban expansion and acquired a prior knowledge rules using land use/cover change datasets of Beijing-Tianjin-Tangshan metropolitan area.The future urban expansion under different scenarios is then simulated based on a baseline model,economic models,policy models and the structural adjustment model.The results indicate that Reg-DUEM has good reliability for a non-linear expansion simulation at regional scale influenced by macro-policies.The simulating results show that future urban expansion patterns from different scenarios of the metropolitan area have the tremendous spatio-temporal differences.Future urban ex-pansion will shift quickly from Beijing metropolis to the periphery of Tianjin and Tangshan city along coastal belt.     

2000年以来南京城市三维空间扩展特征

以南京市建成区为例,基于四期城市三维模型,运用城市天际线、城市体积及分维数、城市三维重心、高层建筑的数量与占地面积的关系等方法从多角度分析2000年以来南京城市三维空间增长特征.研究表明:南京城市天际线起伏明显,西—东方向的形态由2000年的“一高两低三峰”演化为2012年的“中部、西部双峰耸立,东部较为平缓”的格局;城市体积处于持续增长的态势,其中2000-2004年是体积增长最快的时期,增长率为51％,体积分维数在不断变大,表明城市扩展在不断从二维向三维形态发展演变;三维重心平面投影的移动方向从东南转向西,反映了三维城市的发展方向主要为城市南部和西部地区;2000年城市立体形态发展为弱金字塔阶段,至2012年,在高楼密集的中心城区已经发展至均衡金字塔阶段甚至在向穹隆顶阶段过渡.     

中国城市群城市用地扩张时空动态特征

认识城市群城市用地扩张特征、扩张质量及景观生态效应等综合信息将有助于城市群空间高质量发展规划与决策。选取10个不同发育等级的城市群作为研究对象,综合运用城市用地扩张强度指数、城市用地扩张强度差异指数、景观扩张指数、景观格局指数,分析1990—2015年期间城市群城市用地扩张时空特征及景观生态效应,并构建人口、经济与城市用地协同发展指数,据此分析城市用地扩张中“人—地”关系协同程度。结果表明：① 1990—2015年,各个城市群城市用地面积持续增加,建成区的范围不断扩大,扩张强度呈现“上升—下降”的趋势;在2010年之前成熟型城市群的扩张强度最高,2010年之后培育型城市群成为扩张强度最高的类型。② 城市群城市用地扩张总体上呈现不均衡布局的趋势,高速扩张区域主要分布在沿海地区。从全国视角来看,东部高于中、西、东北部,整体城市群快速扩张的中心由东向西移动。③ 城市群城市用地空间扩张模式表现出边缘式和飞地式两种空间扩张模式并存,不同发育等级之间具有明显差异性,成熟型城市群的空间结构较为稳定,其他两种类型的城市群空间结构初具雏形或尚未形成。④ 城市群城市用地扩张“吞没”了郊区和农村地区,破碎化程度、形状的复杂程度较高,景观格局表现出不稳定。⑤ 城市群“人口—土地”协同程度逐步增强,“经济—土地”协同程度整体较高,整体上表现出城市用地扩张质量有所提升。新时期城市群城市用地应严格控制扩张规模,加快中小城市的发展,促进城市群城市用地扩张均衡发展,为城市群国土空间高质量发展提供重要参考。     

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。     

国内外城市扩张内涵及度量研究进展

系统开展城市扩张研究,是防治城市蔓延、促进城市精明增长的重要基础。利用文献研究法总结国内外城市扩张内涵与度量的研究进展,并对发展趋势进行评述。研究表明：城市扩张度量研究备受关注,成果产出呈逐年增长之势。从代表性论文发表情况来看,“刊源集中”、“稿源集中”特征明显,中、美两国城市扩张研究成果产出量大,国内学者仍需在提升成果影响力上持续发力。城市扩张内涵界定百家争鸣,但国内外学者已形成一定的共识,即城市扩张是对特定城市发展模式下城市形态的“现实性”描述。尽管已形成了“城市用地扩张”和“城市蔓延”两大代表性研究框架,城市扩张概念内涵仍需进一步完善。城市扩张度量研究成果丰硕,但已有指标和模型多从单一的“时间”或“空间”维度表征城市扩张时序演化规律或空间格局,新数据、新理论及新方法应用有望促进城市扩张度量“时空统计模型”研究。城市扩张度量实证涉及全球、国家、流域、城市群、城市、街道等多个尺度,中国成为城市扩张度量研究的热点区域。研究呼吁重视在充分顾及区域制度与社会经济状况及城市管理需求差异前提下的城市扩张内涵界定,强化城市扩张度量时空统计模型研究,积极推进微观尺度城市扩张度量及成果应用。     

Influence of urban expansion on the urban heat island effect in Shanghai

The urban heat island (UHI) effect resulting from rapid urbanization is attracting increasing attention among the global scientific community. This research analyzed the relationship between urban expansion and the UHI effect utilizing an integrated approach, including urban land interpretation and retrieving land surface temperature based on remote sensing, and spatial overlay analysis for revealing the relationship for different time periods between 1984 and 2014 in Shanghai, China. The results show that (1) the spatiotemporal changes in UHI are consistent with the expansion of urban land, and rapid urban expansion leads to an expansion of the UHI, in particular along roadways. (2) The mode of urban expansion is an important factor influencing the UHI effect. Urban sprawl (urban expansion in the edge-expansion way) is a form of typical expansion that leads to the rapid increase in the UHI. When the urban compactness ratio is less than 0.15, a compact design can effectively control the expansion rate of the UHI and mitigate its range of influence and intensity. However, when the urban compactness ratio is greater than 0.15, the urban design has a marked influence on the UHI ratio index: a more compact form produces a stronger UHI effect. So, finding an equilibrium between urban compactness ratio and urban expansion rate is good for effective urban management and planning.     

Iterative construction of low-altitude UAV air route network in urban areas: Case planning and assessment

Journal of Geographical Sciences - With the rapid increase of Unmanned Aircraft Vehicle (UAV) numbers, the contradiction between extensive flight demands and limited low-altitude airspace resources...     

经济欠发达地区中心城市空间拓展分析——以南充市为例

以四川省南充市为例,探讨了西部经济欠发达地区中心城市的空间拓展规律。基于多时相Landsat TM遥感数据和GIS的定量研究方法,以城市分形理论为基础,结合对城市实体地域空间在不同方向上的拓展分析,系统探讨了南充城市空间在不同时期的形态特征。通过人机交互的监督分类方法,提取了1988、1993、1999、2002和2007年5个年份的南充中心城市实体地域数据,在GIS中进行了叠加。采用半径法进行城市分形研究,发现各个时期南充城市总体上存在分形特征,但维数存在两个标度区,而且标度区之间的维数具有跳跃性,以此判断出城市在不同阶段的增长动力存在差异——从自然增长主导的扩张模式向多种增长力量共同作用的综合模式演化。在对南充城市实体地域进行分象限拓展分析后,发现南充城市在演化过程中存在明显的方向性,总体趋势为东北-西南的轴向拓展,并以此为基础建立了城市空间扩展模型。     

国内外城市空间扩展研究评析

城市空间扩展是城市化过程的重要标志, 而城市土地利用变化又是城市空间扩展最为直接的表现形式。随着全球城市化的推进, 城市空间扩展已成为国内外城市发展研究中的热点领域。国外城市空间扩展研究发端于20 世纪60 年代的计量地理革命, 中国城市空间扩展的研究自80 年代中期开始;2000 年以来, 伴随中国城市化的快速发展, 城市空间扩展问题日益突出, 城市空间扩展研究逐渐成为热点, 有关研究成果更是大量涌现。本文根据国内外城市空间扩展研究内容的变化, 运用文献资料法和对比分析法, 从扩展形态、扩展模式、动力机制、模拟预测、效应与调控5 个方面对城市空间扩展研究进行了系统总结与梳理。在国外与国内比较研究与综合分类基础上, 重点评析现阶段国内相关研究的特点和不足, 并对中国未来城市空间扩展的研究趋势进行了展望。