基于移动监测数据的不同城市场景下PM2.5浓度精细模拟与时空特征解析

城市内部PM_2.5浓度分布具有明显的空间异质性,而传统方法基于遥感数据或监测站点数据进行分析,难以揭示高时空分辨率下城市内部的PM_2.5浓度分布特征,缺少不同时刻城市场景（如：道路、工业区、住宅区等）对PM_2.5浓度复杂非线性影响的解析。本研究将移动监测传感器安装于快递车上,采集福州市主城区南部不同类型场景的PM_2.5浓度,然后融合地理加权回归（Geographical Weighted Regression, GWR）和梯度提升决策树（Gradient Boosting Decision Tree, GBDT）方法,提出一种基于GWR-GBDT的PM_2.5模拟与场景解析模型,能够较好地拟合气象、场景因素与PM_2.5浓度的非线性关系,提升了城市PM_2.5污染精细监测能力;并结合部分依赖图解析不同时段不同场景因素对PM_2.5浓度的非线性作用影响。结果表明：① 基于移动PM_2.5浓度监测数据,利用GWR-GBDT模型能够较好地模拟城市场景、气象和PM_2.5浓度之间的非线性关系,能够有效精细模拟PM_2.5浓度的空间分布,十折验证R²结果为0.52~0.94;② 通过部分依赖图分析同一场景在不同时段对PM_2.5浓度响应的异质性,发现各类场景对PM_2.5浓度提升或抑制作用并不稳定;③ 解析不同时段人类活动与城市场景对PM_2.5浓度的交互作用发现,教育医疗单位和住宅区两类场景对PM_2.5浓度的提升作用都与人类通勤有密切关系,高污染场景中的建筑工地在采取的洒水降尘措施后能在数小时内有效缓解PM_2.5污染,公园文体服务区在多数时段对PM_2.5浓度具有抑制作用,工业区和道路多数时段会致使对PM_2.5浓度提升;④ 从PM_2.5浓度的空间分布来看,福州市主城区南部PM_2.5浓度总体呈现东南高-西北低的分布趋势,建筑工地、道路和工业区场景轻度以上污染面积占比明显高于其他场景,公园场景总体PM_2.5浓度较低,山体公园傍晚会受到周边工业区的影响而导致PM_2.5浓度升高,而城市陆地外围水域对沿岸PM_2.5浓度具有抑制作用;⑤ 研究结果可为不同场景下PM_2.5污染精细化治理、城市规划以及老人、儿童等高危人群的PM_2.5污染暴露风险防范提供支持。     

中国近地面PM2.5浓度与排放的时空分布及其关联分析

PM2.5是威胁人体健康的主要大气污染物之一.大量研究关注近地面PM2.5浓度的监测及其时空分布,但目前针对PM2.5排放及其与近地面浓度之间的关联研究较为缺乏.本文通过2000-2014年近地面PM2.5浓度格网数据和PM2.5排放格网数据,采用长时间序列分析法对PM2.5浓度和PM2.5排放从定性和定量两个角度进行...     

耦合土地利用回归与人口加权模型的PM2.5暴露风险评估

PM_2.5已成为人群健康的重要威胁之一,科学精准的暴露评估是PM_2.5风险防控的前提,为提升PM_2.5暴露精准评估,本文利用土地利用数据、道路数据、气象数据等构建PM_2.5土地利用回归反演模型,实现了2013年12月1日-2014年2月8日（冬季）广佛都市区PM_2.5时空动态演变监测,在此基础上将PM_2.5反演结果与人口密度数据耦合,分别从PM_2.5污染浓度与人口加权PM_2.5浓度2个方面,评估广佛都市区PM_2.5污染暴露风险。研究结果表明：① 土地利用回归模型能够较好的反映研究区域内PM_2.5的空间分布特征,R²大于0.78;② 2013年12月1日-2014年2月8日,广佛都市区PM_2.5浓度平均值呈现波动变化趋势,研究时段内,最高平均浓度为97.91 μg/m³ （12月29日-1月11日）,最低平均浓度为53.40 μg/m³ （1月26日-2月8日）,全时段PM_2.5浓度超WHO健康标准的面积占比达99.8%;③ 广佛都市区PM_2.5的空间分布具有异质性规律,其高值区分别位于广州市天河区、越秀区、番禺区北部、花都区北部及佛山市禅城区、南海区中部、三水区中部,低值区主要位于广州市白云区、番禺区东南部及佛山市顺德区南部。人口加权暴露风险存在2个高值中心,分别位于广州市和佛山市的主城区;④ 耦合人口加权模型前后,广佛都市区PM_2.5暴露风险高风险区空间分布发生变化,未考虑人口加权模型时,广佛深高值区较为分散,主要位于南海区、天河区、越秀区、禅城区,考虑人口加权模型后,高值区更加集中于广州市和佛山市的主城区。     

基于小波分析的GPS PWV与PM2.5比较研究

通过比较2013-11~12的BJNM站点GPS PWV序列与天坛站点PM2.5浓度序列发现,两者的相关系数大于0.535,sig值小于0.01,存在显著的正相关特性;基于小波分析方法剔除高频噪声、细微扰动和小尺度系统影响的第4层低频系数重构的PWV序列与PM2.5序列的相关性达到0.749;高频系数重构的PM2.5序列与PWV序列的相关性达到0.839,更能反映两者的正相关特性。     

淄博市城市建设用地扩展及影响机制研究

以山东省淄博市1981-2005年城市建设用地统计数据为研究基础,运用主成分分析法和定性分析法,研究该地区城市建设用地扩展的特征和影响机制。1980年以来淄博市城市建设用地分为平稳扩展、加速扩展和快速扩展3个时期。淄博市城市建设用地扩展的主要影响因素是制度改革、经济发展和人口增长。国家财税、土地等制度改革影响了经济的发展,而经济发展是城市建设用地扩展的根本驱动力。     

基于DMSP/OLS夜间灯光影像的中国东部沿海地区城市扩展动态监测

美国国防气象卫星搭载的业务性线性传感器（DMSP/OLS）所获取的夜间灯光影像数据,能够客观地反映人类对城市建成区的开发建设范围与强度,已广泛地应用于城市扩展的动态监测。本文利用不变目标区域法对长时间序列DMSP/OLS夜间灯光影像进行辐射校正,基于校正后的影像对2001-2013年中国东部沿海地区的城市建成区范围进行提取,结果表明：① 建成区面积从2001年的7550 km²,增加到2013年的21 650 km²,共扩展了14 100 km²,虽然建成区面积呈逐年增加的趋势,但其扩展速率则在逐步减缓,城市重心逐渐向南转移;② 在空间上形成了京津唐、长江三角洲和珠江三角洲3城市群,研究发现京津唐的中小城市面临难以获得发展资源的问题,导致了该地区发展的不平衡;③ 综合分析建成区扩展和经济统计数据,结果表明人口和经济是建成区扩展的主要驱动因子,但同时城市快速扩展也给东部沿海地区带来了一定程度的用地浪费问题;④ 由于DMSP/OLS夜间灯光影像受到自身空间分辨率的限制和灯光过饱和的影响,易造成城市建成区边缘细节部分的错提。新一代Suomi NPP/VIIRS夜间灯光影像在空间和光谱分辨率上均有较大提高,在后续的研究中应充分挖掘其数据优势,以期提供更加精准的城市扩展动态监测。     

耦合卡尔曼滤波和多层次聚类的中国PM2.5时空分布分析

近年来,细颗粒物污染尤其是PM_2.5受到人们越来越多的关注,研究PM_2.5的时空分布规律也具有越来越重大的意义。传统的遥感反演方法模型复杂,且不能揭示近地表面的PM_2.5分布规律。地面监测站的建设为PM_2.5的研究提供了更实时的观测数据,但由于测量噪声的影响,观测数据存在不准确的极端异常值。为了揭示中国PM_2.5的时空分布特征,本研究采用Kalman滤波对2015年中国338个城市的空气质量监测网络大数据进行最佳估计,并分析其时空特征。同时,根据中国各城市的PM_2.5浓度的时序分布,采用基于DTW的K-Medoids聚类方法将其分为4个等级,并采用q统计量来评估PM_2.5浓度分布的空间分层异质性。结果表明,采用Kalman滤波能有效去除数据噪声,峰值信噪比（PSNR）明显增大。在时空分布上,中国PM_2.5时间分布曲线呈现“U”形,冬季PM_2.5浓度明显高于夏季,且日变化曲线呈现“W”形;秋冬季PM_2.5浓度的空间分层异质性非常显著,且空间分布呈现“双核分布”,重污染区主要分布在华北平原、新疆等地,西藏、广东、云南等地是稳定的空气质量优良区。     

基于小波变换的河北省GPS PWV与PM2.5的相关性分析研究

以2014-01~03的河北省GPS和PM2.5观测数据为例,利用小波变换方法开展GPS水汽和PM2.5浓度的相关性分析。结果表明,低频系数重构的GPS水汽与PM2.5浓度序列较好地反映了两者之间的正相关特性;D7高频信号（128~256 h）及D7与D6高频信号（64~256 h）重构的GPS水汽与PM2.5浓度的相关性较原始序列的相关性有较大提高;对于持续7 d的重度雾霾过程,由第7层和第6层高频系数重构的GPS水汽序列与PM2.5浓度序列的相关性达到0.890;不同时刻水汽变化对PM2.5浓度观测的影响,在水汽变化波动较大时段,水汽与PM2.5浓度的相关性为正;对于水汽变化波动较小时段,由于水汽与PM2.5浓度峰值时刻的差异,水汽与PM2.5浓度序列的相关性则不明显。     

基于Spearman秩相关系数的PWV与PM2.5相关性研究

在讨论大气可降水量(PWV)与细颗粒物(PM 2.5)之间的相关性时,传统方法未能很好地顾及连续数据中包含的非雾霾天气信息的影响,为此本文提出2个数据选取标准——时间标准和空气质量指数(AQI)等级标准,用于获取雾霾期间对应的PWV和PM 2.5序列。为解决数据筛选后不连续的问题,引入一种非参数性质的Spearman秩相关系数ρ,在北京市2014~2016年雾霾多发期,分析不同AQI等级对应时段的非连续等距的PWV和PM 2.5序列的相关性可知,筛选后3 a的ρ在第1、4季度的均值分别为0.6613和0.6280,整体均值为0.6447,表明雾霾天气下PWV和PM 2.5序列具有单调正向的相关性,而传统分析方法(未筛选)下两者的相关系数均较小,表明在对数据进行选取后的分析结果更具针对性和准确性。     

基于RS和GIS的甬台地区城市建设用地扩展特征研究

以多时相Landsat MSS,TM 和ETM卫星影像为数据源,利用遥感和GIS手段,提取宁波、台州2市5个时相(1979,1990,1995,2000和2005年)城市建设用地信息,分析了城市建设用地扩展的时间特征、形态特征、空间特征并通过其与人口、GDP因素的相关分析研究其扩展的动力机制.结果表明:①1979年以来,甬台地区城市建设用地总体扩展速度表现为先升后降,而城市建设用地总体扩展强度则表现为不断提高的趋势.②甬台地区城市建设用地的空间结构存在明显的分形特征,城市建设用地空间结构分维逐渐增大,城市建设用地空间复杂性增加,城市建设用地趋向不稳定.③甬台地区城市扩展与社会经济发展具有明显的相关性.     

基于粗糙集的交通道路与城镇用地扩展关系分析

交通道路是城镇用地扩展的重要驱动力因素之一,对城镇用地的扩展具有积极的作用。城镇用地的扩展也不断地对交通道路的发展提出新的需求。目前,众多的数理方法和空间模型已用以研究交通道路与城镇用地扩展之间的相互作用。为了更加有效地分析交通道路与城镇用地扩展的作用关系,以更加有效地研究交通道路与城镇用地扩展的相互作用程度和模式,需进一步探索新的技术方法和手段。本文利用粗糙集理论,以广东省城镇化问题为例,从一个新的角度来研究交通道路与城镇用地扩展之间的关系。结果表明,使用粗糙集抽取的反映交通道路和城镇用地扩展的决策规则可以有效地反映交通道路与城镇用地扩展的关系,对于城镇化的研究具有一定的指导作用。     

成都市热岛效应与城市空间发展关系分析

利用Landsat卫星影像反演成都市中心城区1992、2001和2009年的地表温度,建筑用地和植被等信息,计算其城市热岛比例指数(URI),对成都市中心城区热岛效应与城市空间发展关系进行了分析。结果表明,在1992-2009年期间成都市主城区范围从91.24km2扩展到403.8km2。成都市建成区的大面积扩展导致了城市热岛空间分布发生迁移,从单中心聚集分布转变为多中心环状分布。回归分析说明,建筑用地和植被都是影响地表温度的重要因素,其中建筑用地与地表温度呈指数型正相关关系,而植被与地表温度呈负相关关系。总的看来,成都市中心城区在这17年间的热岛效应有了明显的缓解,城市热岛比例指数从0.72下降到0.33。城市植被覆盖率的增加和合理的规划对缓解城市热岛效应起到了积极的作用。     

滨州市城乡建设用地统筹与集约利用关系探讨

统筹城乡建设用地作为推进节约集约用地的重要内容日益受到高度重视,对滨州市近几年统筹城乡建设用地,推进节约集约用地的做法和经验进行了分析和总结,以期为做好该项工作提供借鉴和思路。     

山东半岛城市群城市土地扩张与人口增长协调性研究

新型城镇化是以人为核心的城镇化,山东半岛城市群作为我国11个国家级城市群之一,近年来城镇化发展速度不断加快。以山东半岛城市群8个设区城市为研究对象,通过构建城市土地扩张与人口增长协调关系模型,计算8个城市的土地扩张与人口增长协调度,并根据城市土地扩张与人口增长的协调性分级标准,把1994年和2013年8个城市的土地扩张与人口增长协调性关系进行分等定级评价。结果表明:山东半岛城市群城市土地扩张与人口增长的协调性较弱,呈现出土地快速扩张态势。8个城市中有5个城市表现为土地快速扩张,其中2个城市表现为土地显著扩张,3个城市表现为土地明显扩张;人地基本协调的仅有3个,协调性空间分异明显。针对8个城市土地扩张与人口增长间不同类型的协调度,提出发展建议,促进山东半岛城市群城市土地扩张与人口增长协调发展,提高城镇化发展质量。     

地缘经济合作背景下的中国磨憨-老挝磨丁口岸地区建设用地扩张

20世纪90年代以来,在地缘经济合作机制的影响下,作为中南半岛唯一的内陆国家,老挝边境地区正在经历以建设用地扩张为主的土地利用与覆被变化（LUCC）。本文以中老磨憨-磨丁口岸为例,基于2016年2月-2018年11月10期Sentinel-2 A/B 10 m分辨率遥感影像,利用面向对象与分类后目视修改相结合方法提取2016-2018年磨憨-磨丁口岸15 km缓冲带的建设用地分布信息,并分析了建设用地的时空变化及国别差异。研究结果表明：① 中老磨憨-磨丁口岸地区经历了阶段性快速发展,由2016年年初的1098.8 hm ²激增到2018年年底的2238.8 hm ²,增加了1140.0 hm ²,其中50.8%的新增建设用地集中在海拔800~1000 m,80.9%在坡度20°以下;② 中国磨憨口岸侧建设用地占研究区建设用地的比重从63.3%递减至54.8%,但仍占规模优势,由695.4 hm ²猛增到1226.7 hm ²,平均增幅6.7%;③ 老挝磨丁口岸侧建设用地增加近1.5倍,从403.4 hm ²剧增到1012.1 hm ²,平均增幅11.1%,占比由36.7%递增到45.2%。可见,日益发展的地缘经济合作是推动中老两国边境地区（特别是口岸）土地利用变化的主要诱因。     

粤港澳大湾区建设用地扩张与城市热岛扩张耦合态势研究

深入研究粤港澳大湾区建设用地扩张与城市热岛扩张的耦合态势,对改善大湾区生态环境、实现城市化的健康发展,具有重要的意义和科学价值。本文以粤港澳大湾区为研究区域,选取2000、2008和2016年的遥感影像数据和地表温度数据,提取大湾区的建设用地、划分城市热岛强度等级、识别城市热岛区域;在此基础上,使用总体耦合态势和空间耦合特征两种模型揭示大湾区在不同时期建设用地扩张和城市热岛扩张的耦合关系。结果表明：① 2000-2016年,粤港澳大湾区的建设用地扩张和城市热岛扩张趋势具有同步性;② 城市热岛区域面积不断增加,在珠江口两岸逐步形成了连接中山-佛山-广州-东莞-深圳-香港,大范围分布的倒“U”形城市热岛条带;③ 大湾区建设用地与城市热岛的总体耦合态势处于不断加强的过程,至2016年,两类指标的重心距离达到研究期内的最小距离,此时的总体耦合态势最强;④ 研究期内,大湾区未出现建设用地扩张和城市热岛扩张严重失调情况,建设用地扩张和城市热岛扩张耦合类型以耦合型、基本耦合型以及轻度不耦合型为主,空间耦合程度高。     

2000—2020年哈-长城市群建设用地扩张分析

本文基于Landsat-5TM和Landsat-8OLI遥感影像,利用支持向量机分类方法提取2000、2005、2010、2015、2020年5个时期的哈-长城市群建设用地信息,选取扩张速度、扩张强度、弹性系数等参数探讨哈-长城市群20年来建设用地扩张进程在时间维度上的变化特征.研究结果表明:2000―2020年哈-长城市群建设用地增加了15956.58km2,扩张速度先慢后快,整体扩张强度呈上升趋势;2015―2020年是扩张速度最快且扩张强度最大的时间段,扩张速度达到13.15％,扩张系数达到0.59,属于中速扩张阶段;哈-长城市群建设用地在扩张过程中弹性系数超出了合理值1.12,呈现不合理的态势,土地集约利用化程度不高,人地关系整体不协调.     

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。     

山东省城市建设用地与宏观经济的关联度分析

该文采取灰色系统的灰色关联度分析了山东省2001—2008年城市建设用地与固定资产、GDP和城市化率的关联程度,得出城市建设用地与GDP最相关,二者的关联度达到0.92,其次是城市化率,二者的关联度为0.88,在3个指标中,与固定资产投资的关联程度最低,二者的关联度为0.70。说明经济发展是城市建设用地扩张的主要驱动力。     

InSAR特征点分布与土地用途的关系研究

本文以广州为研究区域,选取72景具有两种极化模式(VV&VH)数据的Sentinel-1A卫星影像,获取区域内的永久性散射体(Permanent Scatterer,PS)和分布式散射体(Distributed Scatterer,DS),并结合Landsat-8卫星影像的土地利用类型分类结果,研究广州市的土地利用类型...