深圳市不透水表面的遥感监测与时空格局

定量监测城市不透水表面扩展过程,是分析城市景观格局动态,深入剖析城市地区空间镶嵌体内部异质性景观相互转化的重要基础。以深圳市为例,通过定量划分城市不透水表面等级体系,计算不透水表面的转移矩阵与景观格局指数,分析不透水表面的时空动态,结果表明:1990～2005年间,高盖度及极高盖度的不透水表面持续增加,中盖度及低盖度不透水表面先增加后减少,而自然地表及极低盖度的不透水表面则为先减少后恢复,反映了城市化进程对城市地表覆被的结构性影响。景观格局变化显示景观多样性程度较高,且经历了低-高-低-高的变化;斑块在1990年以自然地表为主,1995年以后以中盖度等级为主,高盖度等级显著增加。自然地表和中等盖度的不透水表面变化分别主导着前期和中后期的变化过程。城市建设的迅速扩张,将林地、农田、水体及滩涂等自然地表快速地转变为不同功能的建设用地,主导着不透水表面等级分布的梯度性变化。     

武汉市不透水地表时空格局分析

根据植被-不透水地表-土壤（V-I-S）模型,以武汉市2002、2009、2015年3期Landsat影像为数据源,利用线性光谱混合模型进行亚像元分解获取不透水地表比例的空间分布。在此基础上采用梯度分析、景观格局指数等方法对研究区内不透水地表空间格局及变化进行分析。得到以下结论：武汉市2002、2009、2015年的平均不透水地表比例分别是27.53%,34.65%,40.51%,呈不断增长的趋势。主城区的不透水地表比例明显高于新城区,但新城区不透水地表比例增加幅度大于主城区。武汉市不透水地表主要沿长江、汉江两条轴线分布,随着与城市中心距离的增大,不透水地表比例递减后趋于稳定,三环线内4 km和三环外10 km范围是平均不透水地表比例增量最大的圈层。2002~2015年,武汉市由自然地表与极低盖度等级占主导的景观格局逐渐演变为以中高盖度不透水盖度等级占主导。     

河北雄安新区建设的区域地表本底特征与生态管控

河北雄安新区建设对于实施京津冀协同发展战略及有机疏解北京非首都功能、优化区域空间格局,提升京津冀城市群生态系统服务和改善人居环境具有重要意义。本文基于多期遥感图像、土地利用/覆盖变化数据、生态系统服务评估数据以及高精度城市地表信息等专题数据集,从雄安新区建设涉及的京津冀城市群区域背景和规划区覆盖范围两个层面揭示了新区建设的区域地表本底状态,并提出了相应的生态保护与管控建议。结论表明：京津冀城市群正呈现建设用地快速扩张以及由此导致的下垫面不透水地表高密度连绵集聚式态势,城镇用地和城市不透水地表较2000年分别增长了1.27倍和1.43倍,且接近15%的子流域水生态系统健康状况受到不透水地表的严重影响。雄安新区建设涉及的雄县、容城、安新三县以农田、乡镇及农村聚落和水域及湿地生态系统为主,其开发建设应围绕实现疏解北京非首都功能为目标,适度控制人口、产业规模,建设宜居生态健康城市。规划初期,应将其纳入国家海绵城市建设试点范畴,参照国际低影响度开发模式,加强城市绿色基础设施建设。基于当前下垫面特征,前期规划应考虑构建新区与保定、北京和天津城市之间的绿化生态斑块和生态廊道;新区内建设用地不透水地表整体比例应控制在60%之内,核心区不超过70%。新区建设过程中需确立“以水定城”理念,在新区基础设施建设、供排水方面充分考虑雨水收集和循环利用。     

基于Landsat OLI影像及NPP-VIIRS灯光数据的武汉市人口密度估算

利用人口统计数据、Landsat OLI和NPP-VIIRS夜间灯光数据,分别提取武汉市主城区及城乡结合部的不透水地表盖度,并结合人口统计数据对武汉市15 m×15 m格网的人口密度进行遥感估算。结果表明:(1)遥感估算结果与统计数据回归方程的决定系数为0.876。根据城市的不同发展程度分区域提取不透水地表盖度精度很高,且利用不透水地表盖度和人口分布的关系估算人口密度的方法可行,能够满足精度要求。(2)武汉市人口呈现出明显的沿长江两岸向外逐渐扩散的空间分布特征,主城区的人口集中分布在长江、汉江及东湖沿岸,而城乡结合部的人口主要分布在主城区边缘和各区的行政中心城镇,其余区域人口分布较为零散。(3)夜间灯光数据和道路数据的加入可以有效提高利用不透水地表估算人口密度的精度。     

北京市不同功能区不透水地表时空变化差异

目前有关北京市不透水地表的相关研究多数是从整体层面开展,忽略了其内部功能区的作用及差异。运用分类回归树（CART）及系列变化检测模型得到北京市1991年、2001年、2011年和2015年四期不透水地表分布,并运用标准差椭圆、洛伦兹曲线、贡献指数及景观格局理论对各功能区不透水地表的时空变化进行分析。结果显示：1991-2015年北京市不透水地表的总面积增加了约144.18%,分布的主导方向由早期的东北—西南趋向于当前的正北—正南。各功能区间不透水地表的空间分布异质性逐渐减弱,但贡献指数值存在很大差异：功能拓展区的贡献指数最高,其四年中的最低值（1.79）高于其他功能区四年最高值,是北京市不透水地表增长最主要的贡献区;功能核心区的蔓延度指数值最高,约为其他功能区的2倍,为不透水地表的优势聚集区;发展新区的贡献值由负值变为正值并成倍增长,成为北京市不透水地表增长的主要源区;生态涵养发展区的贡献指数始终为负,并逐年减小。不同类型不透水地表的景观指数和质心偏移均存在差异,高盖度不透水地表的形状指数和斑块密度值最小,分布最为集中,对生态环境影响较大,北京市在未来发展过程中应合理规划控制其空间格局及增长模式,尽量减缓其增长速度及团聚程度。     

城市群创新联系网络结构与创新效率研究

引入修正引力模型、社会网络分析方法、DEA模型以及Tobit模型,探讨2001—2015年京津冀、长三角、珠三角三大城市群的创新联系网络结构对创新效率的影响。研究表明：① 创新联系格局方面,京津冀城市群呈现以“京津”为核心的放射状发展特征,长三角城市群呈现以“Z”字形为主轴的类钻石型空间格局,珠三角城市群形成了以珠江口两侧城市为核心、其他城市为重要节点的空间格局;② 在创新联系网络结构特征方面,京津冀城市群呈极核式发展,群内创新联系高度依赖于核心城市,长三角和珠三角城市群由单中心驱动转变为多中心驱动,呈均衡发展特征,京津冀和珠三角城市群创新联系网络具有“小世界”网络特征;③ Tobit模型回归结果显示,三大城市群中,城市节点在城市群创新联系网络中的中心位置、中介地位、对结构洞的运用能力和集聚程度对其创新效率的影响存在差异。     

“交通—产业”耦合背景下的京津冀城市群空间发育特征

中国城市群从区域向空间网络的转变,成为城乡统筹发展功能的主体地域单元。基于“交通—产业”的耦合视角,以京津冀城市群为研究区域,选取北京、天津、石家庄、唐山作为城市群发育的辐射中心,结合空间网络分析、引力模型、多层次空间结构MSS-Tree算法,测度识别京津冀城市群空间结构及现状发育范围。结果发现：①京津冀城市群还不成熟,辐射中心周边的辐射发育区“岛、洞”现象明显,表现为连片分布的大城市阴影区;其中北京市周边缺乏成熟副中心,天津市受到北京极化作用影响,辐射区大幅萎缩;石家庄、唐山辐射区发育不足,需首先加强自身经济建设;②交通、产业辐射发育范围重合度较低,交通的先导作用加速了中小城镇生产要素流失,形成环京津贫困带。据此提出了自下而上整合、由内向外扩展的地区发展策略建议。     

基于不透水表面指数的城市地表覆被格局特征——以深圳市为例

以遥感数据进行土地利用/覆被分类为基础,利用景观格局指数研究快速城市化地区地表覆被格局变化时,面临两大难题,即① 混合像元影响分类的精度存在不确定性,直接影响格局分析结论的可靠性;② 景观格局指数,难以有效分析城市内部局部地区景观格局演变过程的变化特征。针对上述关键问题,本文以不透水表面组分表征城市的主体景观,运用地统计学及剖面线方法分析深圳市地表覆被格局的空间分异及其演变特征。结果表明：① 1990-2005 年,深圳地表覆被空间格局经历了分散-单中心聚集-多中心分散-多中心聚集的演变过程,在经历了东西-西北东南-东北西南-南北方向的发展过程后,景观整体的自相关程度高,空间梯度差异小。1990 年的不透水表面组分比2005 年低20%~40%,并且早期局地变化波动较大,后期变化波动明显减小。在局地空间演变上,老城区变化小,新城区及工业区变化大,城市不透水表面的局地空间差异性显著缩小。② 城市不透水表面具有显著的梯度特征,在空间上主要呈现连续渐变的特点,因而在格局分析方法上,地统计学与剖面线方法可以同时从整体和局地两个层次对空间格局演变进行有效刻画。     

中原城市群城市引力范围界定及演变格局

通过构建反映城市综合实力的指标体系,运用熵值法对中原城市群30个城市2005,2010,2015年的综合实力分别进行测算与评定,运用基于扩展断裂点模型的加权Voronoi图方法对中原城市群各城市引力范围进行划分并展示了城市间引力界线的变化趋势,揭示了中原城市群30个城市3个年份的城市引力范围时空演变特征和变化规律。结果表明:3个年份,综合实力较高的地区基本分布在中原城市群中部和北部,东南部城市综合实力较弱,排名靠后,呈现出中北高、东南低两极化的发展规律;目前中原城市群城市引力范围格局中,郑州市的引力范围最大,其次是洛阳市、邯郸市,已经形成了以郑州为城市群核心的空间格局;3个年份,中原城市群的城市影响范围演变格局总体较为稳定,局部地区空间吸引范围变化较为明显,中、北部城市发展态势良好,影响范围有向北扩大的趋势;城市引力范围与其综合实力不完全呈正相关关系。     

中国三大城市群收缩城市“三生”功能耦合协调度分析

以人口密度作为量化标准,识别2012—2017年京津冀、长三角、珠三角三大城市群137个县级以上城市的收缩情况,构建多维度指标体系对收缩城市“三生”功能及耦合协调度时空格局演变特征进行分析,并运用多元回归模型探究其影响因素。研究表明：2012—2017年,三大城市群共40个收缩城市,占城市总量的29.20%,以轻度收缩为主,主要包括资源型城市、核心城市周边中小城市和偏远欠发达城市三种类型。研究期间,三大城市群收缩城市“三生”功能时空格局变化差异显著,京津冀收缩城市综合功能下降趋势最为明显。三大城市群收缩城市“三生”功能耦合协调度水平整体偏低,其中京津冀城市群明显高于长三角和珠三角城市群,地域差异显著。研究表明：不同城市群收缩城市耦合协调度影响因素与功能变化显著指标较为相关,三大城市群城市收缩情况与“三生”功能耦合协调度变化趋势联系密切。     

不透水地表盖度视角下中美城市群空间结构对比——以“京津冀”与“波士华”为例（英文）

Under the background of China's rapid urbanization, study on comparative analysis of the spatial structure of urban agglomerations between China and the US can provide the policy proposals of space optimization for the Chinese government. Taking the Beijing-Tianjin-Hebei(BTH) and Boswash as study area, we mapped the subpixel-level impervious surface coverage of the BTH and Boswash, respectively, from 1972 to 2011. Further, landscape metrics, gravitational model and spatial analysis were used to analyze the differences of the spatial structures between the BTH and Boswash. The results showed that(1) the area of the impervious surface increased rapidly in the BTH, while those remained stable in the Boswash.(2) The spatial structure of the BTH experienced different periods including isolated cities stage, dual-core cities stage, group cities stage and network-style cities stage, while those of the Boswash was more stable, and its spatial pattern showed a "point-axis" structure.(3) The spatial pattern of high-high assembling regions of the impervious surface exhibited a "standing pancake" feature in the BTH, while those showed a "multi-center, local aggregation and global discrete" feature in the Boswash.(4) All the percentages of the impervious surface of ecological, living, and production land of the BTH were higher than those of the Boswash. At last, from the perspective of space optimization of urban agglomeration, the development proposals for the BTH were proposed.     

Comparison of spatial structures of urban agglomerations between the Beijing-Tianjin-Hebei and Boswash based on the subpixel-level impervious surface coverage product

Under the background of China’s rapid urbanization, study on comparative analysis of the spatial structure of urban agglomerations between China and the US can provide the policy proposals of space optimization for the Chinese government. Taking the Beijing-Tianjin-Hebei (BTH) and Boswash as study area, we mapped the subpixel-level impervious surface coverage of the BTH and Boswash, respectively, from 1972 to 2011. Further, landscape metrics, gravitational model and spatial analysis were used to analyze the differences of the spatial structures between the BTH and Boswash. The results showed that (1) the area of the impervious surface increased rapidly in the BTH, while those remained stable in the Boswash. (2) The spatial structure of the BTH experienced different periods including isolated cities stage, dual-core cities stage, group cities stage and network-style cities stage, while those of the Boswash was more stable, and its spatial pattern showed a “point-axis” structure. (3) The spatial pattern of high-high assembling regions of the impervious surface exhibited a “standing pancake” feature in the BTH, while those showed a “multi-center, local aggregation and global discrete” feature in the Boswash. (4) All the percentages of the impervious surface of ecological, living, and production land of the BTH were higher than those of the Boswash. At last, from the perspective of space optimization of urban agglomeration, the development proposals for the BTH were proposed.     

武汉市城市空间集聚要素的分布特征与模式

不同城市要素的集聚现象具有不同的空间模式,定量化研究城市要素集聚模式的差异和联系对于理解城市发展机理、合理制定城市规划具有重要意义。本文以武汉市为例,获取不透水表面、商业服务业网点（POI）、人口、容积率、城市道路等城市要素数据;采用核密度估计法识别城市主次中心,从城市要素的分布形态、集聚程度、集聚模式等来研究城市要素的空间分布格局特征。研究发现,武汉市呈现“一主七副”的多中心结构,各城市要素从城市中心向外呈反S型的圈层递减。采用集聚度指数衡量城市要素的集聚水平,结果显示商业POI、人口密度的集聚程度最大,其次是容积率、道路密度、不透水表面占比。高度集聚的商业POI、人口密度呈现出点状模式与带状模式相结合的分布模式,中度集聚的道路密度、容积率呈现点状模式、环状模式与轴状模式相结合的分布模式,低度集聚的不透水表面密度主要表现为环状模式。城市中心的吸引、立体空间开发等促进了城市要素的向心集聚,交通干线、稀缺景观资源的廊道效应等重塑了城市要素的空间分布形态。     

Examining urban land-cover characteristics and ecological regulation during the construction of Xiong’an New District,Hebei Province,China

Development of Xiong'an New District (XND) is integral to the implementation of the Beijing-Tianjin-Hebei (BTH) Integration Initiative. It is intended to ease the non-capital functions of Beijing, optimize regional spatial patterns, and enhance ecosystem services and living environment in this urban agglomeration. Applying multi-stage remote sensing (RS) images, land use/cover change (LUCC) data, ecosystem services assessment data, and high-precision urban land-cover information, we reveal the regional land-cover characteristics of this new district as well as across the planned area of the entire BTH urban agglomeration. Corresponding ecological protection and management strategies are also proposed. Results indicated that built-up areas were rapidly expanding, leading to a continuous impervious surface at high density. Urban and impervious surface areas (ISAs) grew at rates 1.27 and 1.43 times higher than that in the 2000s, respectively, seriously affecting about 15% area of the sub-basins. Construction of XND mainly encompasses Xiongxian, Rongcheng, and Anxin counties, areas which predominantly comprise farmland, townships and rural settlements, water, and wetland ecosystems. The development and construction of XND should ease the non-capital functions of Beijing, as well as moderately control population and industrial growth. Thus, this development should be included within the national ‘sponge city’ construction pilot area in early planning stages, and reference should be made to international low-impact development modes in order to strengthen urban green infrastructural construction. Early stage planning based on the existing characteristics of the underlying surface should consider the construction of green ecological patches and ecological corridors between XND and the cities of Baoding, Beijing, and Tianjin. The proportion of impervious surfaces should not exceed 60%, while that of the core area should not exceed 70%. The development of XND needs to initiate the concept of ‘planning a city according to water resource amount’ and incorporate rainwater collection and recycling.     

基于城市群整合发展的中原地区城市体系结构优化

在中原城市群的整合发展中,建设结构完善、功能强大的城市体系是一项特殊重要的历史任务,而城市体系的"结构优化"更是首当其冲的必须妥善解决的关键问题。城市体系结构优化的实质是:通过政府的宏观规划调控和城市群内各地域单元的整合,实现不同等级、不同规模、不同职能的城市在空间平台上的高度和谐,从而实现城市体系整体实力的提升,最终实现城市群的可持续发展。基于城市群整合发展的中原地区城市体系结构优化的主要内容是:第一,用"城市中心性强度"法来划分中原城市群地区所有城市的等级,进而构建出4个等级城市体系的层次。第二,采用灰色系统GM(1 ,1)模型并根据人口的机械增长基础,求出各城市2020年非农业人口的优化指标。第三,运用纳尔逊(H.J.Nelson)统计分析原理和方法,确定各城市的优势职能、突出职能以及重点发展行业。第四,构建了"两圈、双核、四带、一个三角"的城市体系空间布局和功能发挥的整体框架。     

基于产业链空间网络的京津冀城市群功能协同分析

京津冀协同发展虽已取得显著成效,但缓解区域差异的挑战依然十分严峻。本文基于城市间投入产出表,构建京津冀产业链空间网络,考察京津冀协同发展战略提出前城市间功能协同存在的问题,据此探讨京津冀协同发展政策设计对改善城市间功能协同的有效性。研究发现,京津冀协同发展战略提出前,京津冀城市群存在着有分工、缺协同的问题,主要表现为：① 交通运输设备制造业和机械设备制造业产业链中游部门相对薄弱;② 北京生产性服务业的辐射强度和辐射范围不足;③ 产业链空间网络不均衡,空间融合程度低。产业链空间网络分析表明,《京津冀协同发展规划纲要》针对京津冀城市间功能协同的存在问题提出了解决方向与对策,但在补强产业链中游的加工制造环节、增强首都圈增长极作用和强化石家庄南部支点作用等方面,应加以完善。     

长江中游城市群城市网络空间结构研究

按照"点"→"线"→"面"→"网络"的分析思路,运用分形理论、引力模型、隶属度模型、空间句法模型、时间-空间可达性模型,研究2013年长江中游城市群31个城市的网络空间结构。结果表明:(1)在"点"层次上,长江中游城市群首位城市武汉为超大城市且垄断地位较强,城市体系呈序列型分布,规模结构呈"橄榄状"态势。(2)在"线"层次上,长江中游城市群城市联系整体偏弱,骨干联系由武汉、长沙、南昌组成,武汉城市圈、长株潭城市群和环鄱阳湖城市群内部城市间联系较强,3个省会城市与其腹地城市间呈星形结构特征。(3)在"面"层次上,长江中游城市群形成武汉、长沙、南昌3个辐射中心,在西北—东南方向呈现"中间高、两端低"的特征,武汉—南昌辐射连片趋势较明显。(4)在"网络"层次上,长江中游城市群城市网络的时间、空间可达性格局基本一致,与拓扑可达性存在一定偏差。时间、空间可达性格局中心向南、西北、东北方向沿长江河谷地带出现"波峰",受桐柏山、幕阜山影响在北、东南方向分布"波谷"。在路网的发育方面,武汉城市圈发育最好,长株潭城市群受地形影响最大,环鄱阳湖城市群发育最均衡。     

重庆市主城区软件和信息技术服务企业空间格局演化与区位选择

基于重庆市工商企业注册数据,利用核密度分析、多距离空间聚类等空间分析方法,分析了重庆市主城区软件和信息技术服务企业2002—2017年的空间格局演化特征,并借助Tobit模型探讨其区位选择影响因素。研究表明：1）从现状分布看,距离城市中心4~12 km的城市中间圈层是重庆市主城区软件和信息技术服务企业分布的主要空间,并呈“双峰”圈层分布特征,空间分布表现为“一主两次”多中心格局,集聚特征显著。2）2002—2017年,企业分布出现郊区化现象的同时大量向距离城市中心6~8 km范围集中,圈层分布由“双峰”结构向“单峰”结构转变,空间格局由单中心分布演变为“一主两次”多中心格局,集聚强度与规模持续提高。3）产业集聚因素对重庆市主城区软件和信息技术服务企业的区位选择影响最为显著,其次是相关区位条件和市内交通因素的影响,对外交通和空间政策因素在企业区位选择中的作用未通过显著性检验。