生态阻力面模型构建及其在城市扩展模拟中的应用

本文将城市扩展视为城市用地克服生态阻力向外扩散的过程,基于最小累积阻力模型(MCR)进行方法创新,在模型中引入不同等级源的相对阻力因子,并考虑生态障碍对于城市扩展的刚性约束,构建适合于城市扩展模拟的生态阻力面模型(UEER)。在此基础上,利用广州市土地利用第二次调查数据、遥感影像数据、DEM数据以及其他生态要素相关数据,通过源的确定与分级、基面阻力综合评价、UEER模型运算等步骤,构建了广州市城市扩展的生态阻力面,并用于模拟城市用地扩展至不同规模情景时的空间分布及边界。结果表明:①通过UEER模型生成的生态阻力面能够综合反映城市扩展水平过程所需克服的生态阻力,因此能够反映生态约束下城市扩展的空间运动趋势,可以用于城市扩展模拟。②与基于MCR模型的模拟结果相比,基于UEER模型的模拟结果更加符合实际并体现生态保护的要求。从城市扩展的规模与强度控制看,模拟结果更加符合实际需求,并体现政策调控方向。从城市形态以及与生态要素的关系看,一些重要的生态要素在快速城市化进程中能够得以保留,同时生态障碍作为生态隔离,能够有效地防止城市的蔓延式扩展,从而使城市扩展表现出明显的组团式特征。     

基于生态安全导向的城市空间扩展模拟与分析北大核心CSCDCSSCI

进行城市空间扩展模拟分析研究,对于城市生态安全格局优化具有重要意义。基于Dyna-CLUE模型进行广州市的城市空间扩展模拟与分析,结果表明:城市化到现阶段,政府采取的土地利用数量调控对城市空间扩展的影响较为重要,空间区划的引导作用相对不明显;建设用地聚集度持续增大,单位面积内的斑块数则先增后减,二者揭示出的景观特征不完全一致;城市空间是外缘、飞地式和内填式三种空间扩展模式共同作用的结果,但在1990-2005年以外缘和飞地式为主,在2005-2020年则以外缘和内填式为主,此时新增斑块与原有斑块的建设用地连成大斑块,单位斑块上的建设用地数量呈降势,前后两个时段内,城市由"摊大饼"外延式逐渐转向集约节约的内填式扩展,城市生态文明建设初显成效。     

城市空间扩展模型及对长沙市的模拟研究

借鉴传统的元胞自动机模型自下而上的运行规则,通过引入规划控制层,将自下而上和自上而下2种运行规则结合起来,构建了城市空间扩展模型,简化了传统城市空间扩展模型计算的数据量。以长沙市为例,采用1996,1999,2002,2005年城市规划资料数据,运用城市空间扩展模型将长沙城市空间分为12个组团分片模拟,并结合人口经济模型,预测了2020年长沙城市建设用地面积、人口经济与各个片区城市空间扩展等状况,为城市规划管理决策提供参考。     

面向“多样化联系空间”的企业区位选择——基于SGWR模型的城市微区位分析

文章引入“多样化联系空间”视角,使得空间附着了更多的社会、经济、制度和文化等内涵,并以此作为城市微区位和企业区位选择的空间基础。理论上,企业在城市微区位的选址不仅是通过市场机制与经济因素发生,也特定于区位的经济、社会和地理的紧密交织及其交互作用,其理论机制是空间的多样化联系以“成本共担”的形式降低企业的生产成本和交易成本,从而引致企业的区位选择和空间集聚;并以深圳市的高新电子信息企业为例,应用OLS回归、地理加权回归（GWR）和半参数地理加权回归（SGWR）模型,对城市微区位、多样化联系与企业区位选择的耦合进行实证分析,结果显示城市微区位存在显著的空间异质性,且存在全局变量和局部变量的差别,这在一定程度上验证了城市微区位的多样性、异质性。     

基于空间扩展模型和地理加权回归模型的城市住房价格空间分异比较

鉴于已有研究主要集中探讨住房价格的空间依赖性,较少涉及空间异质性对住房特征价格的影响,也很少尝试构建不同计量模型来比较模型间刻画住房价格影响因素空间分异的准确性,以长沙市中心城区为研究区,采用空间扩展模型和地理加权回归模型比较分析城市住房价格影响因素的空间分异,结果表明：① 空间扩展模型和地理加权回归模型都表明,长沙市中心城区的住房属性边际价格随着区位的变化而变化,揭示住房价格影响因素具有显著的空间异质性;小区环境、交通条件、教育配套、生活设施等因素对住房价格的影响强度存在明显的空间分异。② 地理加权回归模型和空间扩展模型都能对传统特征价格模型进行改进,但地理加权回归模型在解释能力和精度方面都超过空间扩展模型;对属性系数估计空间模式的分析,地理加权回归模型形成的结果比采用坐标多义扩展的空间扩展模型更为复杂和直观。     

中国城市空间扩展研究进展

对国内城市空间扩展特征与模式、城市空间扩展效益、城市空间扩展机理及城市空间扩展对策与模拟4个层面的相关文献梳理和分析表明,城市空间扩展实质是一个以"人"的需求为主体、自然性和社会性耦合依存的地域表达过程,决定了其扩展进程的地域性、阶段性和区域性等个性与共性并存的特征属性,也就决定了其研究内容的复杂综合性和个性与共性共表的必然性与必要性。然而,现有研究不仅存在样本单元不全面、类型比较分析欠缺、个案分析较多、共性规律总结不够的不足,而且在研究内容、研究方法及数据来源上存在较大的缺陷,有待今后进一步研究。因此,中国城市空间扩展的后续研究应该强化样本单元的多元化、类比化;加强研究内容的综合化,尤其强调城市空间扩展合理性评价及其指标体系构建以及城市空间扩展对策的中国化、本土化;加强研究方法与数据来源的丰富性和科学性(强调定量分析),彰显其扩展的个性特征和共性规律性,为对应的城市和区域(乃至国家)层面的规划与管理调控提供依据与参考。     

城市空间扩展的动力机制与模式研究

从经济发展、自然地理环境、交通建设、政策与规划控制，居民生活需求等诸多因素的影响分析了城市建设空间扩展的动力机制，并根据不同要素的不同组合结果，导出了城市空间扩展的四种不同模式以及基于这四种模式之上的多模式组合在一起的城市空间扩展的基本方式。     

基于RS/GIS的珠海市城市空间扩展

以珠海市为研究区域,基于RS/GIS数据源,将多个时段TM遥感影像解译成土地利用现状图,研究1973-2008年珠海市城市空间扩展。结果表明：（1）1973-1988年是珠海市城市发展的初期,飞地式扩展占新增城市用地面积的84.51%,边缘式扩展的比例为12.76%,而填充式扩展为2.71%;（2）1988-1998、1998-2008年分别是城市发展的“扩散”阶段和“边缘扩张”阶段,飞地式扩展开始沿着交通线在金湾和斗门两区范围内大幅扩散,全市以飞地式扩展为主,边缘式和填充式扩展比例较低;（3）从政策和经济两方面分析影响珠海市城市空间扩展的驱动力因素,其中政策因素对珠海市的城市发展有着重要影响,从特区设立开始,到后来的特区扩容,珠海的发展深深地刻上了特区政策的烙印;经济驱动是珠海市城市发展的重要因素,其与人口增长因素是导致珠海市城市空间扩展的最直接驱动力。     

基于生态位理论的居住区位及居住空间分异

将生态位理论应用于居住区研究,家庭月收入、户主文化程度作为居住态评价因素,交通条件、区位、生活条件、自然环境作为居住势评价因素,构建居住生态位评价模型.该模型在对居住区评价时更好的体现居民因素,比先前区位评价方法更为全面,能更好的解释由于居民因素变化而导致的居住区位变化.对大连建成区37个街道进行居住态、居住势、居住生态位评价,并以居住生态位为切入点,分析不同居住生态位等级的街道居住态及居住势状况,探究居住生态位、居住势、居住态空间分布规律及空间相互关系.进一步研究居住态,从居住态角度分析大连居住空间分异.最后得出结论为大连市居住生态位呈现以中心繁华城区为核心由中心向外围的环带状分布,居住态呈现由东南向西北递减的趋势.高低值区域交错布局空间分布状况,大连市居住空间分异与居住生态位区位分布不完全一致.     

基于服务空间视角的长春市城市功能空间扩展研究

中国快速城镇化背景下城市功能空间迅速扩展引起了广泛关注。以长春市用地现状图和统计资料为数据源,借助ArcGIS和SPSS软件平台,引用多种模型基于服务空间视角研究了1995年以来长春市城市功能空间扩展的特征、效应与驱动机制。研究发现：① 1995~2013年长春市城市空间扩展迅速,扩展模式整体上以圈层式近域扩张为主,城市与服务空间整体的偏离问题始终存在,城市开发建设过程中服务空间明显滞后于城市空间的扩张。② 城市空间快速扩展产生了城市蔓延、功能空间失衡和城市功能空间的优化升级等效应。③ 行政因素和社会经济因素是城市空间扩展的主要驱动因素,回归模型结果表明人口城市化和人居环境水平的提高是城市功能空间本质内涵扩展的社会经济核心因素。     

Construction of an ecological resistance surface model and its application in urban expansion simulations

Urban expansion models are useful tools to understand urbanization process and have been given much attention. However, urban expansion is a complicated socio-economic phenomenon that is affected by complex and volatile factors involving in great uncertainties. Therefore, the accurate simulation of the urban expansion process remains challenging. In this paper, we make an attempt to solve such uncertainty through a reversal process and view urban expansion as a process wherein the urban landscape overcomes resistance from other landscapes. We developed an innovative approach derived from the minimum cumulative resistance (MCR) model that involved the introduction of a relative resistance factor for different source levels and the consideration of rigid constraints on urban expansion caused by ecological barriers. Using this approach, the urban expansion ecological resistance (UEER) model was created to describe ecological resistance surfaces suitable for simulating urban expansion and used to simulate urban expansion in Guangzhou. The study results demonstrate that the ecological resistance surface generated by the UEER model comprehensively reflects ecological resistance to urban expansion and indicates the spatial trends in urban expansion. The simulation results from the UEER-based model were more realistic and more accurately reflected ecological protection requirements than the conventional MCR-based model. These findings can enhance urban expansion simulation methods.     

城市空间扩展的生态环境效应研究——以内蒙古呼和浩特市为例

城市空间扩展对生态环境的影响及其响应研究备受关注。以内蒙古呼和浩特市为例,借助1977—2014年遥感影像,基于城市用地扩展定量分析及相关评估方法,从资源、环境、景观、生态服务价值及生态环境质量与生态风险变化等角度,对其空间扩展所致生态环境效应进行分析。结果表明：研究期内,呼和浩特市建成区面积扩大5.65倍,生态用地减少18.18%,城市排污总量增加1.62倍,热岛比例指数升高0.40倍,斑块数量增加1.12倍,生态系统服务价值降低8.30%,生态环境质量指数下降8.37%,生态压力指数升高6.11倍。可见,呼和浩特城市空间扩展已对生态环境造成影响,是导致生态用地减少、环境污染加重、热岛效应显著、景观格局破碎、生态功能减退、环境质量降低、生态风险加剧的原因之一。研究结论可为有效遏制城市用地扩张对生态环境的负面影响提供理论依据。     

北京城市边缘区空间扩展特征及驱动机制

在Landsat TM数据支持下,利用突变点方法获取北京市1994、1999、2004年城市边缘区范围,从扩展总量、扩展类型、扩展方向、扩展区域以及扩展强度等方面分析城市边缘区空间扩展特征,探讨扩展驱动机制。结果表明:(1)北京城市边缘区扩展速率逐渐加快;扩展方向主要是东、北,类型以向外扩张为主;(2)边缘区空间扩展受自然地理条件限制的同时,受经济发展、工业增长、城市基础设施等社会经济因素影响较大,城市规划等政治因素也对边缘区空间扩展具有一定影响。     

重庆市直辖以来的城市空间扩展与机制

本文采用以城市土地利用年均扩展指数来表征城市空间扩展强度及其空间差异、以关联度系数来刻画要素因子对城市空间扩展影响机制的研究思路,初步构建了一种以城市土地利用面积、自然、人文、社会、经济、生态以及其他因素相结合的指标系统,以此定量揭示城市空间扩展动态演变及其影响机制的评价方法。通过对重庆市1997年直辖以来近10年的城市空间扩展实证研究表明,重庆城市由直辖初期的"极核式"空间布局逐步发展成为由"分散集团式"和"集中型同心圆式"组合成的复合式空间格局。而经济水平的持续发展是重庆市城市空间扩展的主要原因,政府引导下的大型项目建设及市场导向的乡村工业化建设过程,是改革开放以来重庆城市空间扩展的主要影响要素和扩展机制之一。     

基于引力模型的城市空间互相关和功率谱分析——引力模型的理论证明、函数推广及应用实例

空间相互作用是先于城市体系而存在的重要概念 ,引力模型是描述空间相互作用的基本函数之一 ,但引力模型的理论基础不明确而且实际应用有局限。本文首先从城市地理系统的广义分形假设出发 ,推导出引力模型的幂函数形式 ,使其从一个经验模型上升为理论模型 ;进而引入时变函数和时滞参数将引力模型推广为更为一般和更加实用的形式 ,为发展城市引力过程的空间互相关分析和功率谱分析方法奠定了理论基础。借助 194 9～ 1998年 5 0年的人口演化数据 ,以北京 -天津的空间相互作用为实例 ,对基于城市引力关系的空间作用进行了相关分析和波谱分析 ,从而提供了城市网络空间相互作用广义引力分析的典型范例。     

2000 年以来中国城市空间扩张的时空平稳性

城市空间扩张一方面表现为建成区的空间扩张,另一方面表现为市辖区面积的不断增加,在当今快速城镇化的中国这两个过程尤为剧烈而显著不平稳。地理学上的平稳性强调时间和空间两个层面的演变过程。引入几何学的方法,以标准化的建成区面积和市辖区面积构建坐标系,绘制2000-2010 年主要地级城市的空间扩张的路径,按照均值对路径进行分类,并引入mov、tor、sd 三个指数作为时空平稳性的测度。研究表明：① 2000 年以来,市辖区扩张主要集中在长三角、珠三角、闽东南以及中西部的省会及其周边城市,而建成区的扩张态势并没有这种显著的极化效应,在各个城市群均有较高的速率。② 从类型上,可以分为稳定型和跨越型两种。稳定型中以稳定在低于均值的LL型最多,而其他偏少;跨越型中,以在HH、HL、LH、LL四者间发生一次置换的为主。③ 三个平稳性系数的计算结果显示,城市等级较高的城市对mov、sd 指数比较敏感,这两个指数主要反映了城市相对于全国的平稳性特征;而处于中游的城市对tor指数比较敏感,这个指数主要反映了城市自身在年际间变动的平稳性特征。     

1936年以来南京城市空间扩展特征研究

城市交通网络的发展是城市空间扩展的重要表征和驱动力。以1936—2015年间6个代表性年份的城市交通地图为数据源,提取相应年份南京城市轴线图,利用基于空间句法的整合度、城市扩张强度（SS-EII）和智能度指数,分析1936年以来南京城市空间扩展趋势和特征,划分演化阶段,并分析城市加速扩张阶段的空间扩展质量。结果表明：① 南京城市空间扩展大体经历了滞缓（1936—1971年）、复兴（1971—1982年）和加速（1982—2015年）三个阶段,逐渐突破老城区,向西南、东北、南部和西北实现全方位空间扩展,形成多中心空间结构。② 加速阶段空间扩展质量总体较高,交通网络建设逐渐与用地扩张相协调,并开始引导城市空间多中心扩散,但各中心间有机联系不足,导致城市空间整体性和空间效率有所降低。③ 应进一步加强多中心间的交通联系,促进人口、经济有机疏散,并提高城市空间整体性。     

长三角地区城市土地利用与生态环境效应的交互作用机制研究

论文以“长江三角洲城市经济协调会”内16个核心成员城市作为典型案例,构建城市土地利用与生态环境效应评价指标体系,运用灰色关联评价模型探究2000—2015年间城市土地利用与生态环境效应的时空演变规律与耦合度变化,解析系统间交互作用机制。结果表明：① 长三角地区城市土地利用指数不断增加,社会经济发展与土地利用开发均起到正向促进作用。社会经济发展对城市生产、生活空间和环境质量产生更多需求,建设用地扩张、耕地面积被侵占、人口承载增大也是导致城市土地利用指数上升的重要因素。② 区域生态环境质量整体表现平稳,效应映射到空间上,变化幅度与演变特征明显。浙江省的城市生态环境质量高于上海与江苏的城市,这与环境自净能力、污染处理设施建设以及生态保护理念的宣传等因素相关。③ 城市土地利用与生态环境效应耦合度较低的城市占多数,处于失调状态。城镇化进程中用地扩张呈现低密度、分散化倾向,对生态安全和环境质量扰动强烈,导致城市土地利用与生态环境保护的空间偏离度加大。④ 城市土地利用系统与生态环境系统各要素间存在较强的相互作用关系,要素胁迫与约束作用强度大小差异明显。     

北京市城区扩展的空间格局与影响因素

2000年以来北京市持续推进产业结构升级,由此引发了经济活动的空间重构,伴随着住宅郊区化、职住分离以及交通基础设施的配套建设,将引起新一轮城市空间扩展。构建顾及综合可达性因素、邻域因素、自然因素、规划因素以及社会经济因素的城市空间扩展模型,分析诊断北京城区扩展进程中的主要影响因素及问题,从而为指导与管治北京市城市空间的有序扩展提供科学支撑。研究表明：① 综合交通静态可达性（单一年份）与城市扩展呈显著负相关;综合交通动态可达性（年份之间的可达性变化）则在引导北京市城市空间发展方面并无显著影响。② 邻域建设用地百分比与城市扩展呈正相关,而农用地、林业用地及水域用地的比例将减少土地开发的概率。③ 城市总体规划在指导城市空间扩展的纲领性地位逐渐受到重视,其对城区扩展的影响程度最为显著。④ 常住人口的分布现状、第二产业企业数量、第三产业企业数量分布现状对土地开发无显著影响。⑤ 认为北京市静态可达性与土地利用变化呈负相关,即可达性条件较差的地区,土地开发的可能性越小,这与北京市“摊大饼式”空间蔓延和居住郊区化的发展现实相符;北京市动态可达性与土地利用变化亦呈负相关,表明可达性提高程度越大的区域并不一定带来更高的土地开发几率,这从侧面传递了沿着既有建成区进行土地扩展的概率远远大于由于诸如轨道交通建设而带来可达性极大改善区域的概率。因此,重视与发挥综合交通动态可达性指标对城市扩展的引导作用,将是有效破解城市蔓延式扩张、优化城市扩展的重要手段。     

厦门岛城市空间扩张特征及其影响因素

Most of the world’s cities are concentrated in coastal areas. As a special geographical component of the coastal system, island urban spatial expansion is the outcome of interactions between city development and the physical environment. This paper takes Xiamen Island, located in Southeastern China, as an example to analyze island urban spatial expansion and its determinants by combining an analysis of the literature on urban development policies, urban overall plans, population growth and industrial development, with geographical information analysis using historical maps and remote sensing photographs. Firstly, we reviewed the history of the Xiamen City development during the last 100 years, which can be divided into four periods: the embryonic modern city and early development from 1908 to 1949; administrative boundary expansion and infrastructure development from 1950 to 1979; special economic zone construction and rapid urbanization from 1980 to 2003; and Bay City construction since 2003. The dynamic changes to the coastline, island shape, built-up area, transportation, administrative division, and major land use type conversion which occurred during approximately the past 100 years were analyzed and the characteristics of the island urban spatial expansion were concluded: early expansion from a central point, followed by expansion along a section of coastline, and expansion from the coastline inland. Secondly, we discussed the potential determinants of island urban spatial expansion including administrative division adjustment, urban master planning revision, industrial development, topographical factors, coastal area reclamation, transportation expansion, and population growth. Finally, the effects of each potential determinant on island urban spatial expansion were concluded. Island urban spatial expansion is the result of a synthesis of natural and socio-economic factors which are not independent but interacting. Built-up area expansion is the major driver of island land cover and land use changes. By this paper, we hope to provide a scientific reference contributing to the rational understanding of island and coastal sustainable urbanization in China, and the world beyond.