基于遥感数据和POI数据的GDP空间化研究 ——以北京市为例

为了比较分析不同数据对格网化社会经济活动空间分布精度差异性的影响,以北京市为例,基于土地利用数据对第一产业空间建模,基于NPP/VIIRS夜间灯光数据和POI数据运用熵值赋权和代用数据空间展布的方法对第二、三产业空间建模,将第一产业和第二、三产业进行格网叠加,并与辖区GDP统计数据进行误差分析。结果表明:借助土地利用数据、NPP/VIIRS夜间灯光数据和POI数据的GDP空间模拟结果与真实分布格局较为一致,而使用土地利用数据和夜间灯光数据进行GDP空间化模拟的精度明显降低。因此,将反映细节信息的POI数据加入到GDP空间化研究后,能够进一步扩展GDP空间化的数据源,提高GDP空间化模拟精度。基于土地利用数据、NPP/VIIRS夜光数据和POI数据可以实现较高精度的GDP空间化模拟。     

黄河流域能源消费碳排放时空格局演变及影响因素——基于DMSP/OLS与NPP/VIIRS夜间灯光数据

科学估算并动态监测长时间序列区域能源消费碳排放发展态势,是制定、实施及评估地区碳减排策略的科学依据和基础保障。基于构建的长时间序列可相互比较的DMSP/OLS与NPP/VIIRS两种夜间灯光数据集,本文模拟了2000—2018年黄河流域能源消费碳排放的时空变化特征,并从流域地理分异的角度对其影响因素进行解析。结果表明：① 2000—2018年黄河流域能源消费碳排放呈现总量不断上升但增长速率下降的态势,整体表现出收敛趋势,但还未达到碳峰值;流域内部碳排放总量呈中游>下游>上游的地理分异特征。② 以黄河干流及主要支流为串联的核心城市形成了若干规模不一的高密度碳排放中心。③ 黄河流域碳排放呈显著的正的全局空间自相关,并形成了以晋陕蒙资源型城市为依托的中上游碳排放高-高集聚,以及上游甘青宁地区为主的碳排放低-低集聚。④ 经济发展水平对碳排放空间分异的影响力始终最强,其次为城镇化水平与人口规模,“GDP+”能源结构、能源强度与产业结构所主导的交互作用是导致碳排放持续增长的主要推动力。从构建流域生命共同体的视角出发,结合黄河流域自然环境特点与经济社会特征,并统筹上下游、左右岸、干支流之间的关系,分区施策与分时施策并行,对实现以碳减排为目标的黄河流域生态保护与可持续发展意义重大。     

夜间灯光遥感数据应用综述和展望

在遥感应用研究中,夜间灯光遥感作为发展活跃的一个重要分支,近年来受到越来越多来自自然科学领域和社会经济领域的关注。与传统的光学遥感卫星获取地物辐射信息不同,夜间灯光遥感是获取夜间无云条件下地表发射的可见光-近红外电磁波信息。相比于普通的遥感卫星影像,夜间灯光遥感所使用的夜间灯光影像记录的地表灯光强度信息更直接反映人类活动差异,因而被广泛应用于城市化进程研究、不透水面提取、社会经济指标空间化估算、重大事件评估、生态环境评估等领域。目前,虽然基于夜间灯光数据的应用研究成果正在不断积累,但对成果的系统性总结、整理的研究目前存在着覆盖面不全、时效性不强等不足。基于此,论文通过对近几十年来有关夜间灯光数据的研究成果的详细梳理,从数据处理与技术方法、应用研究等方面进行归纳总结。最后,文章从多源数据融合、应用领域拓展和短周期地表灯光监测3个方面指出了未来的研究热点。     

蒙古国夜间灯光数据的适用性分析

夜间灯光数据为城镇化和区域发展监测提供了强有力的数据和技术支撑,但其具体适用性还有待进一步探讨。基于GIS及遥感技术,通过对DMSP/OLS和NPP/VIIRS数据进行校正获取1992―2018年蒙古国夜间灯光数据,分析了夜间灯光数据对欠发达国家研究的适用性。研究结果表明：(1)蒙古国夜间灯光在首都城市群集聚效应明显,呈现“中北部集中,铁路沿线增长较快”的空间格局;灯光总值在2010年之后呈现明显增长的趋势,表明电力供应实现快速、稳定增长。(2)空间尺度越大,夜间灯光数据适用性越强、对社会经济活动的估算精度越高;在同一省级尺度上,只有当城镇化率大于30%并且人口未大量流失时夜间灯光数据才与人口数量有正相关性,否则呈负相关或不相关。(3) NPP/VIIRS监测到的定居点数量多于DMSP/OLS,稳定的电力供应是定居点是否被监测到的关键。     

基于多源遥感数据的武汉市人口空间分布格局演化

基于DMSP/OLS夜间灯光指数和SPOT-VEGETATION逐旬NDVI数据构建人居指数,模拟武汉市2000,2012年人口空间分布。采用空间自相关模型,从时空角度分析2000—2012年武汉市人口的空间分布格局及演变规律。结果表明:1利用夜间灯光强度估算方法可快速准确模拟武汉市人口空间分布。2人口空间分布格局有向武汉市中心城区集聚的趋势,具有"中间高周围低"的特征。3武汉市人口空间分布表现出较强的空间自相关性,根据局部自相关分析,"高-高"类型区主要分布在武昌、硚口、江汉、江岸等中心区,"低-高"类型区主要出现在江河流域附近;随着时间的推移人口分布的"高-高"类型区扩大,表明武汉市人口在向中心城区聚集的过程中远城区也形成了相应的人口集聚中心。     

京沪高铁站点对周边地区的经济带动效应研究——来自DMSP/OLS和NPP/VIIRS卫星灯光数据的证据

随着中国高铁建设的全面铺开,高铁新城正在成为许多城市发展的“新引擎”。本研究以京沪高铁站点为例,分析沿线高铁站点对周边地区的经济带动效应。由于相关社会经济数据的匮乏,文章应用DMSP/OLS和NPP/VIIRS卫星灯光数据结合距离圈层法对京沪高铁站点的经济效应进行评估。研究结果表明,高铁开通后,中等规模城市所在的高铁站点周边地区受益最大,其次是大城市高铁站点的周边地区,而居于小城市的高铁站点对周边地区的带动效果不明显。     

黄河流域乡镇人口—经济增长与收缩格局及影响因素

增长与收缩是区域转型发展过程中的世界性议题,然而其判别标准与驱动机制研究还比较薄弱。因而,论文构建人口、经济增长与收缩的判别标准和理论(驱动力—结果—响应)分析框架,利用统计数据与NPP/VIIRS系列遥感数据,借助ArcGIS可视化分析工具和广义加性模型探究黄河流域5268个乡镇增长与收缩的格局及影响因素。结果发现：黄河流域乡镇人口、经济增长与收缩并存,人口收缩乡镇主要集中在“几字湾”地区,经济收缩乡镇主要集中在上、中游地区,关中、中原以及山东半岛城市群是人口—经济增长的核心区域。乡镇增长与收缩可分为持续增长型(6.4%)、转型增长型(5.8%)、缓慢增长型(42.4%)与持续收缩型(45.4%)4种,增长型乡镇主要分布在下游地区,收缩型乡镇主要分布在上、中游地区,其中技术密集型、劳动密集型城市的乡镇增长态势明显,资源型城市收缩型乡镇所占比重较大。自然条件的多个阈值表明平原地区、高海拔地区的乡镇均存在增长优势,规模经济与交通区位整体对乡镇增长具有促进作用,但涓滴效应与外部性会造成乡镇的收缩。不同增长与收缩类型的乡镇应当探索因地制宜的增长与转型路径。     

人口数据空间化的处理方法

在人口空间分布区划的基础上,利用基于LANDSAT TM信息获取的1:10万比例尺的土地利用/覆盖数据,建立与统计人口数据的多元相关关系模型,计算各种士地利用类型中的居住人口系数,在GIS支持下计算出全国1km格网人口空间分布数据,然后结合DEM数据、居民点分布数据对空间化处理结果进行修正,并在各大区内随机抽样若干县采集乡镇行政边界和统计人口数据对模型计算结果进行了验证.     

基于多源数据和集成学习的城市住宅地价分布模拟——以武汉市为例

精准刻画城市住宅地价分布特征,对于科学引导城市空间布局规划、有效实现城市精明增长等具有重要意义。而城市住宅地价与其潜在影响因素之间的复杂非线性关系,给地价分布精细模拟带来了挑战。论文旨在探索基于地理大数据和集成学习的城市住宅地价分布模拟方法体系,以满足快速、精准监测地价动态变化的需要。选取武汉市为典型区,以住宅用地交易样点、兴趣点(points of interest, POI)和夜间灯光影像为数据源,以500 m分辨率网格为估价单元,提取POI核密度和夜间灯光强度作为住宅地价预测变量,采用机器学习算法和bagging、stacking集成方法构建住宅地价预测模型,并对比分析其精度。研究发现：① 单个机器学习算法中,支持向量回归(support vector regression, SVR)预测精度最高,接下来依次是k最近邻算法(k-nearest neighbor algorithm, k-NN)、高斯过程回归(Gaussian process regression, GPR)和BP神经网络(back propagation neural networks, BP-NN);② 在提升单个算法预测精度方面,stacking方法的性能优于bagging方法,使用stacking集成SVR和k-NN的地价预测模型精度最高,其平均绝对百分误差仅为8.29%,拟合优度R²达0.814;③ 基于论文所构建模型生成的城市住宅地价分布图能有效表征价格圈层分布特征和局部奇异性。研究结果可为城市住宅地价评估提供新的思路和方法借鉴。     

基于POI数据的大型零售商业设施空间布局与业态差异——以广州市为例

以广州市为例,基于大型零售商业设施POI（Point of Interest）数据,运用空间计量分析方法,对大型零售商业设施总体及不同业态的空间分布及其影响因素进行了探究。结果表明：总体上,大型零售商业设施空间分布呈现出由内向外扩散的多中心圈层式结构,沿交通干道生长和连片蔓延趋势明显,中心城区设施临近轨道交通分布指向性突出。不同业态分布差异明显,大型购物中心和商场主要分布在中心城区及外围城区次中心,大型综合超市由中心城区内部向边缘区域扩散趋势明显,大型专业店主要分布在中心城区的边缘区域。影响因素方面,人口、经济和租金因素对其总体分布影响显著为正。不同业态所受影响因素有所不同,除人口等传统影响因素外,与生活中心、产业园或专业市场的临近性也会分别对大型综合超市和大型专业店的空间分布造成显著影响。     

广州市人口郊区化研究--兼与北京、上海的比较

利用第三、四、五次人口普查资料,对广州市人口的空间分布变动进行了详细的分析。结果表明自1980年以来,广州一直处于城市化和郊区化并存的阶段,一方面,大量外来人口的进入使都市区的总人口急剧增加;另一方面,从1990年起中心城区的人口出现较明显的郊区化现象。但与北京、上海相比,广州人口郊区化进程显得较为迟缓,其主要原因是自然条件的限制、行政区划的制约和城市空间发展政策的影响。     

基于作息空间思想的人口统计数据空间化方法

探讨了基于作息空间思想的人口统计数据空间化方法。定义居住和工作的活动空间范围为作息空间,并结合土地利用类型数据和泰森多边形构建了作息空间,以作息空间人口密度作为人口空间分布的表达方式。对辽宁省2005年人口统计数据进行了实例分析,精度优于传统的面积权重内插法,结果的地图渲染能够表现受自然因素和社会经济因素影响的人口分布特征。该方法不涉及复杂的权重计算过程,也可以避免主观因素的干扰,简单易行,有较强的实用性。     

广佛同城化地区人口空间分布演变

基于第四、五、六次全国人口普查数据,运用人口密度模型等工具对1990―2010 年广佛都市区的人口空间分布进行了研究。结果发现：广佛都市区人口空间分布可以用单中心人口密度模型进行解释;同城化地区与总体规律相比,同城化进程对边界地区有显著的提升作用,但这种提升具有主体的差异性。广州市没有主动向佛山发展的动力,而次一级的行政区域主体（佛山市）对融入广州市中心的发展则呈现较高的意愿。     

中国城市用地与人口规模分布时空动态比较——以环渤海地区为例

复合1992-2012年DMSP/OLS稳定夜间灯光等多源遥感数据和统计数据,运用多种城市规模分布理论方法,对城市用地与人口规模分布时空演变特征进行系统比较。结果表明：环渤海地区城市用地规模增长速度明显快于城市人口规模增长速度,城市人口规模分布比城市用地规模分布更为均衡;城市用地规模呈首位型分布但首位优势在减弱,城市人口规模呈位次型分布但首位优势在增强;位序迅速上升的城市主要位于山东省和河北省,位序显著下降的城市主要位于辽宁省。环渤海地区城市规模空间分布呈显著的区域差异和空间极化特征,且城市用地规模分布空间特征比城市人口规模分布更为突出。研究结论可为优化区域城市空间开发格局、促进人地系统可持续发展提供参考。     

基于生态足迹的区域生态适度人口研究——以新疆生产建设兵团为例

适度人口取决于生态、经济和土地等多要素的综合承载力。介绍了生态足迹模型的基本概念和计算方法,并运用该模型对兵团1995—2008年的生态足迹和生态承载力进行了计算,在此基础上对兵团的1995—2010年的生态适度人口进行了估算。结果表明,1995—1999年兵团的实际人口虽然在增加,但相对于生态适度人口并没有出现过剩;2000—2010年兵团生态适度人口在不断下降,实际人口和过剩人口却在不断增加。兵团目前已经出现了过度人口和生态赤字,人地矛盾相对紧张,生态适度人口规模是不合理的。     

城市内涝灾害受灾人口评估方法与实证研究：以哈尔滨市道里区为例

城市内涝灾害频发,对居民生命安全造成严重威胁,为提高城市内涝灾害受灾人口评估精度,提出一种更为精确的受灾人口评估方法。以哈尔滨市道里区为研究区,以城市内涝灾害受灾人口为研究对象,运用一、二维非恒定流为主控方程,构建城市内涝数值模拟模型,并结合受灾人口分布特点,综合构建基于土地利用的人口随时间变化的计算模型。实现在模拟内涝灾害影响范围基础上,利用受灾人口计算模型提取白天与夜晚受灾人口分布情况。结果表明：研究区在百年一遇降雨情景下,有25条街道会发生不同程度积水,积水深度范围值为0.10~1.42 m;此级别内涝灾害在白天11条街道受灾人口数量最大值达到3 500人,夜晚10条街道受灾人口数量最大值为720人。