环境污染重心与社会经济重心的演变对比分析——以河南省为例

运用空间结构重心计算方法,选取河南省18个行政区的相关数据,对河南省2003—2013年环境污染重心与社会经济重心的空间分布、移动规律和相互影响进行分析。分别计算工业废水、废气、固体废弃物3个环境污染重心,年末总人口、GDP、社会固定资产投资3个社会经济重心,从移动距离、移动方向、移动路径、斜率分析、空间相关性分析等多个角度阐述河南省环境污染重心、社会经济重心的动态变化与空间联系。结果表明:经济重心的移动与河南省区域经济发展政策有关;经济重心与各项污染重心的空间距离越来越大;固体废弃物、废气与废水向经济重心两侧移动,总体呈"个"字型态发展;经济重心所在区位基本不变而且将会保持。     

基于夜间灯光数据的中国城市用地扩展类型

针对目前在城市用地空间扩展类型的划分与识别方面存在的问题,首次提出了基于夜间灯光图像像元灯光强度的时间变化特征对城市用地空间扩展类型进行分类/识别的方法, 并应用该方法将中国1992~1998年间的城市用地空间扩展类型分成了3级7大类,进而对这些扩展类型的区域结构、空间分布和开发强度进行了分析,揭示了1992~1998年间中国城市用地空间扩展的一些主要特征。提出以像元为分析对象、并采用多级分类的方法,不仅实现了大尺度上城市用地空间扩展类型的快速识别,而且还在保证分类结果与其他相关研究结果衔接一致的前提下,提供了更为详细且符合实际的城市用地空间扩展信息。     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的京津冀地区城市空间扩展与空间关联测度

对城市群空间关联的研究可以为城市群体系结构的优化提供理论依据,但如何破除行政单元的统计约束一直是关联定量化的难点。以京津冀城市群为研究对象,基于DMSP/OLS夜间灯光亮度表征城市综合实力,通过引力模型测算1993-2013年京津冀城市空间关联强度,分析城市社会经济区位度的时空变化趋势。研究结果表明:京津冀城市群发展极不平衡,北京与天津关联强度值是排序第三位廊坊市的3~5倍;保定市关联强度排序第4,且社会经济区位度呈上升趋势;除廊坊、保定与承德市外,河北省其余各市社会经济区位度呈下降趋势,京津冀地区的极化现象有所加剧。基于夜间灯光亮度的城市空间关联测度聚焦主城区范围,可为京津冀一体化提供定量化决策参考。     

基于夜间灯光数据的河南省GDP空间化研究

对河南省DMSP/OLS夜间灯光数据和GDP统计数据进行相关分析,得到河南省GDP空间化模型,对模型精度进行验证,生成河南省GDP密度图以及河南省和郑州市GDP密度增长图。结果表明:河南省各区域GDP密度呈现出明显的从西北部至中部、再从中部至东南部逐步衰减的趋势; GDP密度增长速度最快的市县集中在北部、西北部,其中以郑州市周边区域最为突出,中部及偏东南部增长速度较快,豫东及豫南地区增长速度缓慢。夜间灯光数据与GDP统计数据有显著的相关关系,可以为区域经济的估算和预测提供依据。     

基于夜间灯光数据的珠三角城市群城镇化空间过程重建

利用DMSP/OLS夜间灯光数据可以有效的研究区域尺度的城市化空间过程。通过利用1997、2002、2007和2012年的灯光数据,并计算灯光阈值,提取珠三角城市群的空间信息;经分析获取城市群地区点状、线状与面状的城市化空间模式,并研究了城市重心的转移情况;最后探讨了不同年份不同城市的用地主导类型。研究表明:珠三角城市群表现出面状、线状与点状的扩张模式;在研究时段内,城市重心基本维持在113.63°E、22.82°N左右,移动幅度不大;1997—2007年,珠三角城市群中除惠州市,其余城市均表现为外延主导型扩展;2007—2012年,各城市均表现为填充增强主导型。     

基于夜间灯光影像数据的黄河流域中心城市建成区空间扩展及动力因子分析

研究黄河流域建成区扩展特征有助于透视用地开发效果和践行中心城市高质量发展规划。基于1992、1997、2002、2007、2012、2018年6期夜间灯光影像与统计数据,提取建成区范围,采用扩展强度指数、紧凑度指数、协调发展系数与灰色关联分析,探究1992—2018年黄河流域8个中心城市扩展的时空格局、质量及动力因子。结果表明：（1）黄河流域中心城市建成区面积分化明显,中下游城市扩展规模和强度大,扩展形态呈紧凑度普遍下降趋势。（2）夜间灯光影像数据刻画的西安建成区综合水平高、西宁水平低,银川综合发展快、兰州慢;除西宁、呼和浩特与太原外,其他中心城市平均夜间灯光指数在1997—2018年呈下降趋势,反映城市扩展水平降低。（3）中心城市人口-土地协调发展系数均呈波动下降趋势,除呼和浩特、太原和济南外,人口-土地由基本协调型向土地过快扩展型转变;中心城市经济-土地协调发展系数呈波动下降趋势,经济年均增长率降低,建成区面积年均扩展率增加,基本由经济过快增长型向经济-土地协调发展型转变。（4）中心城市空间扩展主要受经济发展（地区生产总值）影响;从中心城市整体看,全时段（1996—2018年）行政力（固定资产投资）和内源力（人口规模）影响作用较大,分时段（1996—2002年、2002—2012年与2012—2018年）行政力影响系数亦较高,市场力（社会消费品零售总额）与外向力（实际利用外资额）影响作用程度随时间增加明显。新时期黄河流域中心城市空间扩展应注重内部提质增效,提高建设用地利用效率,促进城市高质量发展。     

基于夜间灯光数据的珠三角地区镇级GDP估算

高精度地表GDP分布数据是开展小尺度区域发展相关研究的关键数据,但通常难以获得完整数据序列。文章比较了DMSP-OLS和NPP-VIRS两种夜间灯光数据在小尺度单元GDP估算工作上的适应性,证实NPP-VIIRS数据在镇级GDP估算中有更好的性能。利用修正后的NPP-VIIRS夜间灯光数据建立珠三角地区镇级GDP估算模型,并通过地区差异系数对估计结果进行校正。对2013年镇级GDP估算的实验结果总体精度达到85%。估算结果能够用于填补珠三角地区部分镇级GDP统计数据缺失,为相关研究获取、对比GDP数据提供技术手段。     

基于夜间灯光和土地利用数据的GDP空间化及预测——以云南沿边地区为例

基于DMSP/OLS夜间灯光数据和土地利用数据,对云南沿边地区国内生产总值(GDP)进行空间化及预测研究。结果表明:基于土地利用数据的第一产业模型的拟合优度(R2)每期均大于0. 82,拟合的相对误差均低于1. 12%;基于夜间灯光数据,通过分类回归方法的第二、三产业模型每期的相对误差均低于7%;最终GDP每期拟合误差均低于4. 3%。基于1992—2013年空间化的GDP数据,对2015年的GDP进行预测精度分析,对2020年的GDP进行预测。2015年预测的GDP除了福贡县等县市的相对误差大于25%外,其余各县各年份的相对误差均小于25%。预测2020年云南沿边地区GDP可达到5 233. 409亿元。     

夜间灯光数据辅助高中地理“城镇化”教学的区域适用性研究--以贵州省为例

随着地理信息技术在中学地理教学中的深入应用,夜间灯光数据被不断应用于地理教学中,其区域适用性还有待进一步研究。为分析夜间灯光数据的区域适用性,笔者以贵州省为研究区域,利用2000年和2010年的夜间灯光数据,在省域和市(州)尺度上分析了夜间灯光数据与城镇化的相关性。结果表明:夜间灯光数据不适用于反映贵州省整体城镇化分布及演变过程;而在市(州)尺度上,贵阳市、遵义市、黔东南州、黔南州的夜间灯光数据与城镇化数据的相关系数均通过Pearson显著性水平检验,表明夜间灯光数据在这些市(州)有较好的适用性。其他市(州)由于海拔高、地形破碎、地形起伏度大等原因,夜间灯光数据不适用于表达其城镇化发展,因此不适用于该区域的"城镇化"教学。最后,选取贵阳市"城镇化"教学作为典型案例,分析夜间灯光影像在"城镇化"教学中的应用,为中学地理教师运用夜间灯光数据进行"城镇化"教学提供参考。     

转型期京津冀城市群空间扩展格局及其动力机制——基于夜间灯光数据方法

针对中西方关于城市群空间扩展路径研究的争论,以京津冀城市群为例,运用夜间灯光数据,采取扩展强度指数、空间关联模型、多维驱动力分析模型,定量揭示了城市群时空扩展路径及其动力机制。结果表明:1 1992-2012年京津冀城市群时空扩展呈现以京津唐为核心的中心集聚扩展模式,保定—衡水—石家庄之间的"三角地带"成为城市群空间扩展的冷点区;2城市群空间扩展虽然已经出现了扩散势头,但向心集聚的惯性作用力依然强大;3城市群时空扩展的动力机制表现出以市场力为主要驱动因子的特征,行政力、外向力和内源力对城市群空间扩展的影响作用依次递减,从城市群空间扩展的驱动力演化趋势看,市场力、行政力、外向力的影响呈现上升趋势,而内源力的影响系数则呈现下降趋势。最后,提出降低行政干预、构建市场主导机制、强化内外双向开放、推动产业升级的政策建议,促进城市群空间结构持续优化。     

基于夜间灯光数据的中国人口密度模拟

人口密度网格化比人口密度行政单元化更接近人口的实际分布,而且是实现人口数据与其他社会经济统计数据、资源数据、环境数据复合,提高人口、资源、环境综合管理能力的重要途径之一。选用专门针对亚洲地区开发的DMSP/OLS非辐射定标夜间灯光平均强度遥感数据模拟了中国的人口密度：基于灯光强度信息模拟了灯光区内部的人口密度,基于人口-距离衰减规律和电场叠加理论模拟了灯光区外部的人口密度,是应用DMSP/OLS夜间灯光数据模拟人口密度研究的拓展和深入,研究结果与其他研究基本一致,但所需数据量较少,更适合于大尺度人口密度的快速估算,为决策提供参考依据。结果表明,DMSP/OLS夜间灯光强度数据具有实现人口以及其他社会经济数据空间网格化的巨大潜力。     

基于夜间灯光数据的环渤海地区城市化过程

利用1992年、1996年和1998年的三期DMSP/OLS夜间灯光数据,提取了区域尺度的环渤海地区20世纪90年代的城市群空间信息,建立了城市群地区面状、线状和点状城市化空间模式,分析了环渤海城市群地区20世纪90年代的城市化过程。基本结论如下:①20世纪90年代环渤海城市群地区城市斑块数量增长较快,城市化过程明显,但小斑块所占比重较大,城市斑块破碎度增加。同时,区域内城市重心基本维持在经度117.93o和纬度38.49o附近,整体上表现出向西北方向移动的趋势。②20世纪90年代环渤海城市群地区城市化过程基本上可以从空间上概括为在中心城市和大城市周围的面状城市化过程、沿交通干线周围的线状城市化过程和广大区域内以新兴小城市或小城镇出现为特征的点状城市化过程三种基本过程。其中,面状城市化过程一直居于优势地位,但面状城市化过程的基本有效范围主要局限在面状城市斑块周围3￣4km范围。线状城市化过程和点状城市过程所占的比例相对较小,但表现出明显的增强趋势,在区域内的影响范围正逐渐扩大。     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的城乡结合部空间识别研究——以重庆市主城区为例

为解决经济、人口等城乡结合部空间识别指示要素不能反映行政区内部差异的问题,该文提出了一种基于DMSP/OLS夜间灯光数据的城乡结合部空间识别技术方法。首先构建灯光亮度和灯光亮度起伏度特征组合值模型,分析灯光亮度和灯光亮度起伏度组合特征;其次通过断点法分类,对城乡结合部进行空间识别;最后以重庆市主城区为例进行了实证研究。结果显示:1)城市呈现"高灯光亮度、低灯光亮度起伏度"特征组合;城乡结合部呈现"中灯光亮度、高灯光亮度起伏度"特征组合;乡村呈现"低灯光亮度、低灯光亮度起伏度"特征组合。2)城乡结合部面积占重庆市主城区总面积的59.07%,主要分布在以江北区观音桥街道中部为圆心,以17km为内半径和37km为外半径构成的环带内。基于DMSP/OLS夜间灯光数据为城乡结合部空间识别提供了一种简便可行的方法。     

转型期京津冀城市群空间扩展格局及其动力机制研究——基于夜间灯光数据方法

针对中西方城市群空间扩展路径研究的争论,以京津冀城市群为例,运用夜间灯光数据,采取扩展强度指数、空间关联模型、多维驱动力分析模型,定量揭示了城市群时空扩展路径及其动力机制。结果表明：① 1992-2012年,京津冀城市群时空扩展呈现以京津唐为核心的中心集聚扩展模式,保定—衡水—石家庄之间的“三角地带”成为城市群空间扩展的冷点区;② 城市群空间扩展虽然已经出现了扩散势头,但向心集聚的惯性作用力依然强大;③ 城市群时空扩展的动力机制表现出以市场力为主要驱动因子的特征,行政力、外向力和内源力对城市群空间扩展的影响作用依次递减,从城市群空间扩展的驱动力演化趋势看,市场力、行政力、外向力的影响呈现上升趋势,而内源力的影响系数则呈现下降趋势。最后,提出降低行政干预、构建市场主导机制、强化内外双向开放、推动产业升级政策建议,促进城市群空间结构持续优化。     

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DMSP/OLS夜间灯光数据的省域GDP统计数据空间化方法——以广西壮族自治区为例

针对省域小尺度资源环境研究领域对空间型社会经济数据的需求,以DMSP/OLS夜间灯光数据为依据,采用GIS与SPSS相结合的方法,分析广西生产总值、第一产业、第二产业、#工业和第三产业分别与夜间灯光指数的相关性,构建广西2010年GDP统计数据的空间化模型,并制作广西1km*1km GDP密度专题图。结果表明,DMSP/OLS夜间灯光数据与省域GDP的空间分布相关性明显,相关系数为0.9755。估算得到的GDP密度能够完整地反映广西GDP宏观分布现状,可为今后经济决策和产值估算提供一定的依据。     

基于城市夜间灯光数据的中美两国城市位序规模分布对比

工业革命以来,人类开启了大规模的城市化进程。城市随着交通和通讯技术的发展不断突破原有的规模限制,城市规模不断变大。以人口为指标的城市规模分布服从齐普夫法则。不同城市化发展阶段,其城市位序规模分布存在差异。城市夜间灯光数据一般可用来衡量城市的经济活动、建成区面积、人口密度、发展水平等。本文以同源的城市夜间灯光数据代表城市规模,在国家尺度和省州尺度研究中美两国城市规模位序分布,并比较其异同。研究表明,在国家尺度,2013-2016年间,中美两国城市规模均变得集聚,而中国城市规模分布比美国更为分散,齐普夫指数相差约0.1。在省州尺度,不同省州的城市规模分布存在差异,中国和美国分别有44%和84%的省份或州的齐普夫指数大于1,中国城市规模分布分散型省份占一半以上,而美国的集中型的州则占有84%,总体而言,中国城市的规模分布更为分散。中美两国高位序城市实际值远低于拟合值,理论上仍然具备很大的发展潜力。中国高位序城市需要进一步提高城市经济活动的聚集程度,使得城市规模体系更趋完善与成熟。     

基于引力模型的经济空间结构时空演变分析——以河南省为例

基于经济引力模型与空间自相关理论,运用空间—时间热点分析方法,系统收集2001年至2014年间人均GDP、进出口总额和外商在豫直接投资实际利用额等经济指标,对位处中原地带的河南省经济空间结构时空演变路径进行分析。结果表明:(1)全省各市经济发展具有内在相关性,以郑州市为中心形成了经济发展核心带动区,并对其辐射范围内相邻城市经济,表现出明显正向带动效应。而东南部地区城市间,经济发展较为落后且经济联系强度较弱,城市经济彼此之间带动作用不显著,因此,在全省范围内最终形成了较为典型的"中心—外围"模式经济空间结构。(2)人均GDP以市为单位呈现出较强的空间自相关性,全省中西部为高水平经济发展集聚区,而东部经济发展水平则普遍低于全省的平均水准。(3)在该研究区域内,各市经济在空间上的集聚过程随时间的变化整体上呈现出较为稳定的演变状态,且与人均GDP的演化趋势、外商和港澳台商在豫直接投资情况,均表现出较好的一致性。全省经济发展的地域演变方向与国家出台的经济政策具有紧密的联系。     

基于城市年轮模型的城市扩展研究——以沈阳市为例

基于现有城市内部地域结构模型及建设用地扩展模式,提出侧重各方向上建设用地扩展的"城市年轮"模型。构建的"城市年轮"模型由城市重心、扩展方向、年轮单元弧、年轮形态等构成。中国城市扩展过程受五年计划(规划)影响呈现明显的阶段性特征,以沈阳市为研究区,选取1985-2015年七期五年计划(规划)期末年份的Landsat遥感影像,运用"城市年轮"模型,结合城市重心坐标、扩展强度、紧凑度、分形维数对沈阳市建设用地扩展的时空特征、形态特征、扩展模式和机理进行分析。研究结果显示沈阳市建设用地扩展时空分异明显;城市重心整体上向西南方向迁移;城市扩展模式由圈层状转换为沿高速道路放射状、再转换为新城组团式扩展;研究期末城市紧凑度很低,分形维数值很高,表明城市空间形态复杂。自然因素、政策因素、经济因素及交通因素是导致沈阳城市扩展的主要因素。     

基于GIS与CA的城市扩展研究——以洛阳市为例

元胞自动机(Cellular Automata,CA)是一种自下而上的动态模拟建模框架,具有模拟复杂系统时空演化过程的能力。CA模型的这些特点使得它在城市增长、扩展和土地利用演化模拟等方面较为合适,成为CA应用的热点。探讨利用GIS技术开发CA模型将会改善CA模拟城市扩展的环境,建立典型的城市CA模型也会发现新的参数和转换规则。基于CA原理,结合GIS与RS技术,在ArcGIS平台中进行二次开发,构建了GIS-CA模型系统。以洛阳市为研究区域,对其城市扩展进行了模拟和预测,结果表明,将人为的规划因素加入到CA模型中,打破了CA模型只能模拟城市受自然因素影响而进行的扩展。模拟结果比较真实可信,也为下一步城市规划提供决策支持。