基于夜间灯光数据的黄河流域经济发展空间特征与影响机制分析

黄河流域作为中国重要经济地带和生态屏障,在全国经济社会发展格局中具有重要地位。探索黄河流域经济发展的空间特征与影响因素,对区域协调高质量发展具有重要意义。基于2013—2018年的NPP/VIIRS夜间灯光数据,采用经济重心、标准差椭圆、空间自相关和地理加权回归方法,对黄河流域市域经济发展的空间特征以及影响因素进行分析。结果表明：（1）2013—2018年黄河流域市域经济发展水平呈现一定的倒金字塔形结构特征以及下游>中游>上游板块递减特征;（2）经济发展重心位于陕西延安市,演变轨迹总体上朝着东南方向移动。标准差椭圆长轴有所增加,短轴则有所减少,椭圆方向与黄河流向大致相同;（3）黄河流域市域经济发展整体上不具有空间依赖性与溢出效应,高高（HH）集聚区集中于银川、咸阳、东营等地,黄河上游大部分地区以及一些省际交界区长期处于低低（LL）集聚区,低高（LH）集聚区大都位于省会城市或省域次中心城市附近,相应省会城市除银川外均处于HL聚集区;（4）从内外部影响机制来看,城镇化、产业结构、科技水平、交通条件均对黄河流域经济发展发挥着积极作用,而自然地理条件则产生了明显的地理环境约束作用。     

基于夜间灯光影像的云南省建成区时空演变及影响因素分析

利用2012年、2015年、2018年和2020年的夜间灯光数据与统计数据,在4期建成区提取结果相对误差均小于5%的基础上,采用局部空间自相关、标准差椭圆、地理探测器等方法进行建成区时空格局与影响因素分析。结果表明：建成区扩张速度分布由2012—2015年的从中央到四周递减转变为2015—2020年的四周增速较高而中央较低,2012—2020年扩张强度有所提升,中强度及以上州市占比由2012—2015年的31.25%增加到2018—2020年的50%;建成区扩张速度的高高聚集区与热点区域均分布在滇中与滇东北,且建成区3个时间段内重心呈西北—东北—东南迁移趋势;扩张速度演变的主导单因子为路网密度、用水总量和人口密度,且因子间的交互作用均大于单因子作用。因此,需采取多管齐下、因地制宜的合理调控与正向激励政策来促进平衡发展。     

近30a黄河流域中心城市空间扩展特征及启示

探究城市空间扩展特征,认识城镇用地开发效率,有助于科学践行城市开发边界和高质量发展政策。基于城市空间、人口和经济数据,采用扩展强度指数、差异指数和耦合协调度模型,分析1992—2020年黄河流域8个中心城市空间扩展数量和质量的时空特征及启示。结果表明：(1)中心城市平均扩展面积315 km²,下游城市扩展规模大于中上游,济南市、郑州市、西安市和银川市扩展强度较高。(2)各市空间扩展与人口、经济耦合关系呈下游向中上游、中游向上下游递减的分布特征,平均值分别由1992年0.42、0.19提升至2020年0.89、0.81,扩展质量整体向好。(3)城市空间扩展分异是自然区位、经济发展、政策条件等多方面综合驱动的结果。(4)严格落实流域高质量发展政策,科学践行城市开发边界,协调优化城市用地扩展与人口、经济之间相互关系,合理规划城市发展,是黄河流域中心城市实现高质量发展的重要路径。     

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。     

夜间灯光数据和兴趣点数据结合的建成区提取方法

提出一种夜间灯光数据和兴趣点(POI)数据相结合的建成区提取方法,根据NPP/VIIRS影像的亮度、纹理信息和POI数据的密度信息,分别利用阈值法对两种数据进行建成区提取,并应用数学形态学方法对提取结果进行融合。该方法利用POI数据位置准确、与建成区分布高度相关等特点,有效弥补了夜间灯光数据分辨率较低与灯光溢出问题,获取到较为准确的建成区边界。选取深圳、广州和惠州3个不同形态的城市,将该文方法与其他方法的提取效果进行对比,证明该方法提取精度较高,适用于市级尺度的精细化城市建成区提取和城市扩张研究。     

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VIIRS夜间灯光的中国城市中心的分异特征及其影响因素

城市多中心是现代城市发展的重要趋势,精准识别城市中心和理解城市中心形成机制对推进以人为核心的新型城镇化具有十分重要的意义。基于VIIRS夜间灯光数据设计出城市中心识别方法,对全国286个地级以上城市的城市中心进行识别,从城市中心数和中心发展的均衡度两个方面对城市中心的分异特征及影响因素进行分析。结果表明：① 在全国286个城市中识别出181个多中心城市,所识别的城市中心与城市规划中心具有很大程度一致性,识别结果具有一定的可靠性。② 城市中心数表现为“东多西少”的空间格局,并随城市规模等级的增加呈现“S”型递增趋势。③ 城市中心发展的均衡度呈现“东高西低”的空间格局,并随城市规模等级的增加呈现稳定递增,到特大型城市基本保持稳定。④ 河流对市区的分割、市区是否临海以及市区平地占比等自然地理因素对城市中心发展具有影响,但是社会经济因素影响更大;社会经济因素中,轨道交通站点数、市辖区人口数、城市规模等级、地区生产总值、第三产业占地区生产总值比例、固定资产投资对城市中心发展具有显著影响。     

基于夜间灯光数据的环渤海地区城市化空间模式和过程研究

1 Introduction Urban agglomeration is a system of cities, supporting by the modern transportation and information network in the system, these cities, with different characteristics, types, sizes and hierarchies, interact with each other, and one or two …     

城市夜间灯光强度空间衰减规律及应用

夜间灯光强度是城市社会经济活动强弱的直观表征,通常随到城市中心距离增加而逐渐降低。但其空间衰减过程是否可以定量化、模型化,以及空间衰减规律关于城市形态的指示意义仍不明确。论文获取32个中国主要城市2012年和2020年NPP-VIIRS夜间灯光年度合成数据,以城市中心为圆心,计算同心圆圈层内平均夜光强度;受建设用地密度空间衰减函数启发,采用反S函数拟合城市夜间灯光强度空间衰减特征。结果表明：反S函数可以很好地拟合夜间灯光强度空间衰减特征,模型参数D和α的变化分别反映了城市扩张过程和形态变化。2012—2020年间,各城市半径(参数D)增长到1.1～3.6倍;城市规模较小的长春、银川和西宁经历的夜光亮度增长幅度最大,而东部沿海城市增长幅度较小。参数α的变化说明中国主要城市由夜间灯光反映的空间形态趋于紧凑。反S函数为刻画夜间灯光强度空间衰减提供了新工具,为测度城市扩张和形态变化提供了新指标。     

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。     

黄河流域资源型城市转型效率及其影响因素

资源型城市是黄河流域分布较广和问题较突出的一类城市,提高城市效率、促进资源型城市转型是实现黄河流域生态保护和高质量发展的重要途径。论文利用DEA模型评价了2007—2017年黄河流域41个资源型城市的转型效率,通过固定效应模型对资源型城市转型效率的影响因素及其差异性进行了面板回归分析。结果表明：① 黄河流域资源型城市转型效率并不理想,2017年综合效率最优的城市只有39.02%,2015年以来城市间转型效率的差距有所扩大;② 规模效率是决定综合效率的主要因素,但规模效率最优的城市数量先增后减,规模报酬递减趋势愈发明显,说明部分城市的转型效率存在投入冗余现象;③ 总体看,人均GDP、政府财政收入占GDP的比重、普通高等学校在校学生数对资源型城市转型效率的影响显著为正,第三产业比重的影响显著为负;分类型看,外商投资工业企业占比对煤炭型城市转型效率的影响显著为正,采矿业从业人员占比对成熟型资源型城市转型效率的影响显著为正,不同城市间转型效率的影响因素存在差异性。     

黄河流域农村经济差异及空间演化

研究黄河流域农村经济发展状况对揭示其经济差异的驱动机制和实现黄河流域农村地区的跨越式发展具有重要的理论和现实意义。本文运用层次分析法建立农村经济发展水平综合评价指标体系,并利用GeoDA和GIS软件,结合ESDA-GIS空间分析法,深入分析了1990-2013年黄河流域332个县级行政单元农村经济的差异及其空间演化。结果表明：①近20多年来,黄河流域农村经济发展水平东高西低,整体水平不断上升。高及较高水平区主要分布在黄河下游且呈团状集聚,中等水平区主要位于黄河流域传统的农牧区,低及较低水平区主要分布在黄河源头及周边地区。空间格局以高水平区为中心,逐渐向周边低水平区扩散,分层现象较明显;②1990年以来,黄河流域农村经济的空间集聚效应呈逐渐增强态势,以显著高—高和显著低—低类型区为主且稳定性较强,而显著高—低和显著低—高类型区则较少;③区位、产业结构和政策是导致黄河流域农村经济差异的主要因素。     

黄河流域A级旅游景区空间格局及其影响因素的多尺度分析北大核心CSCD

旅游景区合理布局是实现黄河流域旅游业高质量发展的内在要求与根本保障,识别景区空间格局及其影响因素如何随尺度发生变化,对黄河流域的景区多层级统筹管理具有重要现实意义。基于地理因素的空间尺度效应,从县域、市域、集聚区3个尺度构建了分析框架,利用统计与GIS技术揭示黄河流域A级景区多尺度空间格局,运用地理探测器、空间叠加分析等揭示各尺度影响因素及其差异特征。结果表明:(1)黄河流域A级景区整体呈东部和南部密集、西部和北部稀疏的空间格局,流域南部形成一个中高密度弧形带。随着研究尺度增大,景区集聚范围逐渐扩大,集聚程度逐渐降低;(2)县域尺度上,全国重点文物保护单位密度对景区格局影响程度最大,其次是植被覆盖度、年降水量、到最近河流距离、国家湿地公园密度。人口密度是市域尺度影响程度最大的主导因素,非主导因素在与各主导因素交互后形成强烈的增强效应。集聚区尺度景区格局主要受年降水量、植被覆盖度等自然环境因素的刚性约束;(3)3个尺度的影响因素明显不同,不同尺度景区格局并不是主导因子简单组合或累积的结果,而是自然环境、旅游资源、社会经济及区位复杂交互后的产物。     

1986—2019年黄河流域地表水体动态变化及其影响因素

黄河流域水资源严重短缺,对地表水面积（SWA）开展动态监测有助于明晰地表水资源时空变化规律及其驱动机制。本文基于Google Earth Engine云平台技术,综合利用混合指数规则集、线性斜率、多元线性回归和偏微分分解等方法,揭示了黄河流域SWA的年际变化及其空间分异规律,厘定了降雨、温度、植被叶面积指数、前一年SWA和水利水保措施与人类用水活动等其他因素对SWA的影响量和相对影响率。结果表明：① 地表水体总体识别精度为97%。1986—2019年全流域永久性SWA年际增长速率49.82 km²/a,其中主河道区贡献83.2%,且2001年为SWA变化由减小到增加的转折点;季节性SWA年际减小速率-79.2 km²/a,其中子流域区贡献61.8%。② 除红碱淖SWA呈显著持续减小外,其他主要天然湖泊SWA均较为稳定;6个主河道大型水库中,小浪底和龙羊峡水库SWA增加趋势最为显著;在86个子流域中,50个子流域SWA呈增加趋势,主要分布于流域中下游。③ 非气象要素对SWA的影响均大于气象要素影响作用。降雨对SWA的增加作用最小,温度上升造成中游地区SWA减小,但却导致源区SWA增加。植被叶面积指数增加导致主河道区和子流域区SWA变化斜率分别增加10.12 km²/a和7.26 km²/a。其他因素对子流域区SWA增加呈负作用,这表明子流域内剧烈用水活动对SWA的减小作用大于水利水保措施对SWA的增加作用,但是分布于主河道中的大型梯级水库调蓄功能可显著提升其对主河道区SWA的增加作用。     

黄河流域城市群扩张的时空格局演化及情景模拟——以呼包鄂榆城市群为例

黄河流域城镇扩张对区域景观格局影响显著,城市群人口聚集与增长引发了流域“人-地”矛盾和“空间冲突”等一系列生态环境问题。基于土地利用数据和FLUS模型对2025年和2035年呼包鄂榆城市群城镇化与土地利用时空演化特征进行多情景模拟预测。结果表明：① 1990—2018年呼包鄂榆城市群整体发展水平较低,建设用地面积经历了“平稳增加-缓慢增加-急剧增加”的变化过程,区域总体以草地为主,其占土地总面积的50%以上,其次是未利用土地和耕地,林地和建设用地次之。② 城市群扩张最剧烈地区在空间上主要发生在呼和浩特市、包头市等城市主城区,且扩张模式以外延式扩张为主,扩张来源主要是耕地、草地等生态用地。③ 三种情景模拟发现,2025年和2035年区域土地利用变化的空间结构和特征差异明显。自然发展情景下,城市扩张不受约束,高速增长占据了大量生态用地;加入生态约束条件很好的控制了对草地和林地的占用;经济发展情景下,城市扩张将进一步占据更多的未利用土地和耕地。本研究通过城市群扩张时空格局演化及情景模拟分析,尝试为区域规划、城市空间规划和区域生态空间保护提供多角度、多情景和可选择的政策决策参考。     

基于因果网络的黄河流域植被变化归因分析

人类与自然耦合系统是一个充满大量非线性互馈关系的复杂巨系统。当前对系统内单要素和静态特征的研究,虽有助于理解某个时刻的系统状态,却不能完整地表达其内部不同要素间错综复杂的关联。论文着眼于黄河流域区县尺度植被变化归因(以叶面积指数LAI作为表征植被的指标),综合利用人类—自然耦合系统多源数据和因果诊断方法,构建黄河流域LAI复杂因果网络。通过复杂网络统计方法对网络节点、结构特征进行分解,揭示影响流域LAI变化的关键要素及其空间分布特征。研究结果表明：(1) 1990—2018年流域LAI以1.3%/a的速率增长,增长速率在空间上由东南向西北逐渐递减。(2)在网络视角下,降水量、气温、饱和水汽压差、农业用地、城镇化率和粮食产量为影响流域LAI变化的关键要素。(3)自然要素(如降水量和气温等)主导了流域内259个区县的LAI变化;社会经济(如城镇化率和粮食产量等)和土地利用类型(如林地和草地等)要素主导了流域内76个区县的LAI变化,主要集中于黄土高原且影响强度远大于自然要素。研究在人类—自然耦合系统框架下构建了黄河流域植被变化多层互馈网络,综合认知流域植被演变的自然和社会驱动力,为理解自然...     

城乡融合视角下黄河流域镇域经济的空间格局及其影响因素

基于城乡融合视角,通过多种渠道搜集镇域农民人均纯收入数据,分析黄河流域镇域经济的空间格局及其影响因素。具体而言,以农民人均纯收入为基础指标,以国镇比（全国城镇居民的平均收入与乡镇农民人均纯收入之比）、省镇比（省域城镇居民的平均收入与乡镇农民人均纯收入之比）、市镇比（市域城镇居民的平均收入与乡镇农民人均纯收入之比）、县镇比（县域城镇居民的平均收入与乡镇农民人均纯收入之比）为城乡融合下的镇域经济测度指标,分析黄河流域7 098个镇域单元组成的经济空间格局,进而探讨其影响因素。结果表明：（1）从国镇比下的城乡融合水平看,大多数地区的城乡收入差距较大,表明流域整体的城乡融合水平普遍较低。从空间分布看,低融合水平区主要分布在内蒙古以南、河南以西的广大地区并形成连绵集聚片区,高融合水平区主要分布在山东大部、河南中部及西部、内蒙古局部。省镇比、市镇比、县镇比下的空间分异格局与国镇比保持较高的一致性,不同的是随着参照指标的进一步缩小,各水平区集聚的程度有所弱化。（2）从空间关联格局看,国镇比、省镇比、县镇比下城乡融合发展水平的空间集聚效应明显,主要以显著高-高（HH）区、显著低-低（LL）区为关联类型。国镇比下的显著LL区分布在山东大部、河南中部及北部、内蒙古局部,而显著HH区集中出现在山西外围、甘肃、青海南部。（3）基于最小二乘法、空间滞后模型、空间误差模型等定量分析发现,整体分异格局主要受二三产业从业人员、建镇区人口占比、人均工业产值、二三产业从业人员占比的影响最为显著,工业生产总值、建镇区面积占比仅起基础性影响。     

基于GRACE数据的黄河流域地下水储量变化与人口暴露研究

近年来黄河流域人与水资源矛盾愈发突出,尤其是地下水储量的过度消耗已成为限制该区域人与自然和谐发展的主要矛盾之一。基于重力反演与气候实验卫星数据和全球陆面数据同化系数数据,根据流域水循环与水量平衡原理,测算2003—2016年黄河流域地下水储量的变化情况,在探究其时空变化特征的基础上,识别了地下水储量下降明显区域的人口暴露度。结果表明：（1） 空间分布上,黄河流域地下水储量西多东少,由西向东下降程度不断加剧,且下降区域呈现由下游向中上游扩散的态势。下降区域主要集中在中东部地区,变化等级以较剧烈减少和剧烈减少为主。（2） 时间变化上,2003—2016年黄河流域地下水储量整体呈下降趋势,年均降幅为5.93 mm·a^-1。其中,2004—2016年为连续下降,2015—2016年的下降幅度最大;另外,地下水储量时间变化存在季节效应,地下水储量下降幅度春季最大、冬季次之、秋季再次之、夏季最小。（3） 地下水暴露风险状态下的地级市人口密度在空间上呈东高西低、中部交错分布的状态,暴露风险人口密度最大地级市共16个;地下水储量下降人口累积百分比呈现明显上升的趋势,在2016年达到最大值。研究结果以期为黄河流域地下水资源可持续利用提供科学参考。     

黄河流域城乡融合发展时空演变和动力机制

以黄河流域79个地市为研究对象,构建城乡融合发展评价指标体系,使用熵值法、标准差和变差系数、ESDA空间探索性数据分析方法和地理加权回归分析法（GWR）,分析了2005—2018年黄河流域城乡融合发展的时空演变特征和动力机制。结果表明：（1）时序演变特征方面,城乡融合系数均值由2005年的0.208提高到2018年的0.416,表明城乡融合水平持续提升,但下游地区均值一直高于中游、上游地区。标准差测度的城乡融合绝对差异由0.073升为0.103,不断缓慢上升;变差系数衡量的相对差异由0.350降为0.248,呈下降趋势。全局莫兰指数表明高于流域城乡融合系数均值的地市倾向于在空间上集聚。（2）空间演变特征方面,黄河流域东部、北部形成高于流域城乡融合系数均值的集中分布区。低于流域城乡融合系数均值的地市呈地域锁定分布。黄河流域地市城乡融合发展水平形成3层次的“核心-边缘”空间结构。（3）地势起伏度、经济发展水平、城市空间扩张、交通通达性、人口城市化、居民消费水平为黄河流域城乡融合发展时空演变主要动力因子。     

黄河流域文物保护单位空间分布特征及其影响因素

文物保护单位是历史时期区域科技、文化、生产、生活等信息的反映载体。运用核密度估算、最近邻指数、标准差椭圆等方法对黄河流域2 078处国家重点文保单位的空间密度、集散与方向特征给予分析,并运用地理探测器模型探索得出其空间分布的影响因素与交互作用。结果表明：（1）空间密度上,文保单位在黄河流域整体上呈现东密西疏、连片分布的空间特征,核心区数量由史前时期到近代以来呈现波动变化的发展趋势。（2）集散类型上,文保单位的最近临指数为0.38,属于集聚型分布类型。（3）方向特征上,文保单位在黄河流域多呈现东北—西南方向分布,但魏晋南北朝时期旋转角为89.85°,东西横向特征最明显。标准差椭圆重心整体上位于山西省运城市稷山县境内,但从史前时期到近代以来重心轨迹呈现西南—东北往复移动以及山西—陕西交替变化的特征。（4）文化事业经费、河网密度、年末人口数、非遗项目数量和A级景区数量均是黄河流域文保单位空间分布的主导因素,此外,影响因素两两交互作用后多表现出非线性增强或双因子增强型关系,与独立作用时相比更具有空间分布的解释力。