基于遥感和GIS的天津城市空间形态变化分析

选用分维数和紧凑度作为城市形态指数,与城市土地利用变化相结合研究城市扩展的过程和特征。以天津市为例,利用遥感提取26年内9个时相的数据进行研究,结果表明,天津市近26年内有2次快速城市扩展,但两阶段的特征不同,后期虽然扩展速率高于前期,但形态指数变化速率却低于前期,反映出后期城市扩展更趋于理性和有序。城市形态指数与土地利用变化指标有很好的互补性,两者结合可以更充分描述城市扩展的特征和过程。     

中国省级行政区边界形状的GIS分析

本文借助GIS软件支持,计算了我国32个省的平面轮廓形状的分维、形状指数和紧凑度。结果表明,形状复杂(边缘复杂程度高,破碎度较大)的省(区)主要集中在东部及沿海地区;形状较紧凑的省(区)主要集中在西部地区,东部省与西部省的形状特征有较大差异。另探讨了各地区的地理气候环境和历史人文特征所致的主要原因,并初步分析了各特征对交通等组织的影响。     

基于GIS和DEA的特大城市空间紧凑度与城市效率分析

利用GIS分析工具、数据包络分析方法及Malmquist模型方法,对我国特大城市空间紧凑度、城市效率及其变化,以及它们的相关关系进行深入研究发现:(1)特大城市空间形态呈现出紧凑变化趋势。(2)紧凑度提高的城市数明显多于紧凑度降低的城市数,极高紧凑度和极低紧凑度的特大城市数均呈一定的增加趋势。(3)特大城市效率水平一般,其中,只有少数城市效率达到了效率最优。(4)1990-2000年特大城市效率水平呈现一定的提高趋势,其中城市效率(纯技术和规模效率)呈现弱提高趋势,技术进步和全要素生产率则呈较明显的提高趋势。(5)特大城市的空间紧凑度与城市效率之间存在一定的互动关系:随着特大城市空间紧凑度的提高,城市要素资源的配置和利用水平得到了一定的改善,城市效率提高了;城市空间紧凑度变化率越高,城市效率提高的趋势也越明显,反之,则下降趋势也越明显;(6)城市空间紧凑度变化与城市技术变化不存在互动关系。     

湿地景观结构遥感动态变化分析

景观镶嵌结构是景观异质性的重要表现,同时又是各种生态过程在不同尺度上作用的结果。本文以北京市野鸭湖湿地自然保护区为区域背景,以RS、GIS和GPS为技术手段,监测获取了1996-2002年研究区域湿地土地利用／土地覆盖景观空间格局变化,探讨了土地利用/土地覆盖景观空间格局变化对湿地环境的影响。故此,对1998-2000年和2000-2002年湿地资源景观镶嵌结构的动态变化进行详细分析。结果表明:(1)利用遥感信息多尺度、多时相、多波段的特点,在GIS、GPS技术的支持下,能够快速及时准确地反映湿地景观类型的动态变化,为湿地资源监测、保护与利用提供科学依据。(2)借助景观生态学中的相关原理,通过景观空间格局计算模型解释不同类型湿地景观的分布、变化,剖析湿地景观演化机制,为湿地景观规划与评价服务。(3)分析认为,野鸭湖湿地景观格局发生了较大的变化,水域面积减少严重,耕地面积增长幅度不高,旅游用地和堤坝面积明显增加。(4)湖泊和沼泽草甸是控制和影响湿地景观格局的主体。野鸭湖整个湿地景观的破碎化程度降低,人类活动干扰湿地在不断减弱,湿地景观异质性在逐渐降低,斑块之间的连通性提高,生境斑块相互之间的隔离度大大减少,湿地景观趋向稳定。     

基于多维景观扩张指数的城市紧凑度分析研究

城市紧凑度是反映城市空间形态的重要指标.基于二维平面上建设用地斑块与原有建设用地斑块之间的缓冲区或者共同边分析是现有研究中测度新增建设用地紧凑或者扩散的主要方式,但是这类方法忽视了斑块内部三维建筑物的高度以及斑块之间的距离.为了更加客观准确地评价微观斑块尺度实际紧凑程度,本文提出了多维景观扩张指数(Multi-dimensional Landscape Expansion Index,MDLEI),通过对中国36个主要城市建设用地图斑中的建筑物图斑进行提取,分别使用景观扩张指数(Landscape Expansion Index,LEI)和MDLEI计算建筑物图斑的扩张指数,并对各市两种扩张指数分别占所有城市均值总和的比例进行比较来确定该城市的紧凑度是否被高估.主要结论为:在扩张模式的识别上,MDLEI识别出的飞地式扩张斑块的数量和面积均高于LEI对应结果,表明LEI高估了扩散型增长斑块的紧凑程度;根据MDLEI计算得到的各市扩张斑块紧凑度,发现紧凑度较高的城市均分布在胡焕庸线以东,其中紧凑度最高的厦门、深圳、杭州、上海均为东南沿海城市,总体呈现出东高西低,南高北低的紧凑度分布状态.多维景观扩张指数能较为准确地识别微观层面扩张斑块的紧凑度,为政府因地制宜进行建设用地扩张管理和存量规划提供科学有效信息.     

福州城市扩展的遥感动态监测

本文以1996年9月6日和2003年5月29日两个时相的LandsatTM/ETM+卫星影像为数据源,结合相应时相的SPOT卫星数据,通过压缩数据维的方式,提取了福建省福州市的城市建筑用地信息,分析了从1996年至2003年间福州市的城市扩展动态变化情况及原因,并将此变化与福州市城市总体规划(1995-2010)相比较,研究结果认为,福州城市扩展变化与规划是相吻合的。     

遥感与GIS的青海湖岸线分维研究

讨论了TM图像以及分形几何学对青海湖岸线问题的求解算法,同时估算了不同像元尺度下,青海湖的岸线长度得出青海湖岸线的分形维数为1.0237,并探讨了其地学意义,研究表明,分形维数不仅是一种可行的表达岸线特征的方法,而且岸线分维数的计算可大大减少工作量和提高工作效率,可见遥感与GIS技术在岸线分维数的计算中,具有十分良好的应用前景。     

2000年以来山东省地级以上城市空间格局监测分析研究

城市空间格局变化监测能够反映城市建设空间的发展规律和特点,为城镇体系发展规划、优化以及城市空间开发集约利用等提供重要基础。该文选取山东省作为研究区域,以全省17个地级以上城市城区为研究对象和统计分析单元,以2000-2017年7个时期高分辨率正射影像提取其城区边界和部分时期内部结构数据,采用城市扩展面积、城市扩展速度、城市扩展强度及紧凑度等指标,对山东省17个地级市城市空间格局发展变化进行综合分析,对城市扩展、城市用地等进行评价。研究结果表明:山东省地级以上城市空间格局演变整体呈现出以济南青岛为中心的东西两极发展格局,整体发展较为均衡,但东西部差距依然较大。城市紧凑度较低,以粗放型土地增长模式扩展,面积扩张过快,占用耕地比例较高,土地集约利用程度不够。研究成果可为优化城市空间结构,促进城镇高效、集约、节约、绿色发展等提供了合理的建议以及技术支撑。     

地理空间信息的M-R曲线扩展分析

分形理论在地理空间信息的复杂性分析中具有广泛的应用前景,但是强调完全自相似为基础的单一分形维数,难以描述复杂变化的地理目标特征。本文研究表明,与分形维数相比,M-R曲线所包含的更丰富的地理空间特征信息使之成为更值得关注的分形分析对象。在此基础上,本文初步阐述了M-R曲线的性质与地理空间意义,并进一步探讨了M-R曲线的扩展分析方法,包括M-R曲线的函数拟合与分维谱分析。最后以小比例尺地图中河流数据为例,分析了我国长江、黄河两大河流的空间形态特征及其规律。实验表明,在小尺度范围内长江具有更丰富的细节变化,黄河则在更大的尺度上表现出复杂性。     

基于多源遥感数据的城市扩张监测与分析

有关建成区空间分布的研究是城市发展规划的重要组成部分,针对单一数据源不足以提供准确、及时的建成区信息的问题,提出了一种结合Landsat数据和夜光遥感数据的城市扩张监测方法。该文以Landsat影像与夜光遥感影像为数据源,采用SVM分类方法和突变检测阈值分割技术,提取2004—2016年的原济南市、泰安市、原莱芜市的建成区范围,然后引入城市扩张强度、紧凑度、重心轨迹转移分析和等扇形分析等指标,来定量分析城市扩张的时空变化特征。结果表明:从2004—2016年,研究区建成区面积增加了508.06km~2,原济南、泰安市均以外延式的城市发展为主,主要的趋势是北部、西部和南部;而原莱芜市则以填充型的城市发展为主,紧凑度高于其余两市,西北方向处于扩张速率的高值区;其中城市扩张强度指标定量地反映出在2004—2007年间研究区城市化进程取得重大突破,是区域城市化进程的重要阶段。相较于单一数据源,引入夜光遥感数据,可以更快速高效地提取城市建成区信息。     

城市建成区遥感影像边界提取与扩张分析

针对城市建成区提取过程中,仅依赖单一数据源导致精度不够的问题,本文基于面向对象分类方法和利用土地类型信息标准差统计变量,实现遥感影像中城市建城区边界的提取,并以该建成区为依据对河南省虞城县的城区空间扩张特征作了分析。实验中首先采用均值漂移分割算法对高分一号遥感影像实现分割,然后利用决策树分类算法实现土地利用类型分类,最后基于0.1 km × 0.1 km窗口统计土地利用类型标准差信息,获取建成区边界。面向实际应用,以河南省虞城县为例,采用高分一号影像获得虞城县2017年建成区数据,并基于该数据采用多个TM影像提取城区其他年份的建成区边界,实现河南省虞城县城区空间扩张特征分析。结果表明,本文方法获取的建成区边界精度较一般的监督分类提取边界有进一步的提高,精度达到89%。进而说明结合高分辨率影像提取多个年份的建成区数据的可靠性,在城市扩张研究中,对仅利用低空间分辨率提取精度不够问题和仅利用高分辨影像提取效率低等问题提供了较好的解决方案。     

基于时空Logistic回归模型的漳州城市扩展预测分析

本文提出一种以时空Logistic回归模型来预测城市扩展的新方法。其首先在传统Logistic回归模型中加入空间自相关结构构建空间Logistic回归模型,然后,利用漳州市区近20年(1989-2009年)的数据,建立不同时期城市扩展模拟的多个子空间Logistic回归模型M1,再采用一次平滑指数法综合处理这些时间序列...     

牡丹江市城市扩张遥感动态监测及驱动力分析

本文研究牡丹江市城镇建设用地扩张特征及主要驱动因素.以1990、2000、2010、2019年Landsat系列遥感影像为主要数据源,采用人工目视解译方法,同时结合牡丹江市土地利用现状数据,利用城市扩展强度指数、城市紧凑度指数和城市用地分形维数3个指标,分析了近30年城镇建设用地的空间分布及动态变化特征.在此基础上,利...     

1932年以来北京主城区土地利用空间扩张特征与机制分析

基于历史地图、地形图和遥感影像提取1932年以来,北京主城区城市空间扩张,以及建筑密度空间信息。从城市土地利用扩张特征、建筑密度变化特征以及驱动机制三个方面分析北京城市土地利用扩张过程。研究表明:1984年前,北京城市呈现缓慢增长趋势。1984-1992年在市场经济驱动下,北京进入了第一次大规模快速的扩张阶段。1992-2000年间,由于我国出台了最为严格的耕地保护政策,这一时段城市空间扩张有所放缓。2000-2007年受北京城市建设规划、2008年奥运会场馆建设的影响,北京城市进入了有史以来,最快的扩张阶段。北京城市呈现单中心低密度蔓延,1982年前,城市扩张形态以相对较高的建筑密度紧凑扩张模式为主,1982年以来,呈现严重的低密度蔓延态势,特别是2000-2007年城市在5-6环之间"摊大饼"式与"遍地开花"式低密度蔓延问题更为突出。北京城市空间扩张是重大事件与人口、社会经济等因素共同驱动的结果。而且重大事件驱动对于长时间序列城市空间扩张作用更为突出。     

Urban Expansion in China Based on Remote Sensing Technology: A Review

Urban areas and its evolution are important anthropogenic indicators and human ecological footprints, and play decisive roles in environmental change analysis, global geo-conditional monitoring, and sustainable development. China has the highest rate of urban expansion and has emerged as an urban expansion hotspot worldwide. In this paper, the progress of studies on Chinese urban expansion based on remote sensing technology are summarized and analyzed from the aspects of urban area definition, remotely sensed imagery applied in urban expansion, monitoring methods of urban expansion, and urban expansion applications. Existing issues and future directions of Chinese urban expansion are discussed and proposed. Results indicate that: 1) The fusion of multi-source remotely sensed imagery is imperative to meet the needs of urban expansion with various monitoring terms and frequencies on different scales and dimensions. 2) To guarantee the classification accuracy and efficiency and describe urban expansion and its influences on local land use simultaneously, the combination of visual interpretation and automatic classification is the tendency of future monitoring methods of urban areas. 3) Urban expansion data have become the prerequisite for recognizing the urban development process, excavating its driving forces, simulating and predicting the future development directions, and also is conducive to revealing and explaining urban ecological and environmental issues. 4) In the past decades, Chinese scholars have promoted the application of remote sensing technology in the urban expansion field, with data construction, methods and models developing from the quotation stage to improvement and innovation stage; however, an independent and consistent urban expansion data on the national scale with long-term and high-frequency (such as annual monitoring) monitoring is still lacking.     

基于分形维度法的都市区城市蔓延分析——以广佛为例

根据1957与1982年两个时期的地形图并结合1995与2008年的遥感卫星影像提取城镇建设用地专题信息,利用ArcGIS建立广佛都市区城镇建设用地数据库,采用分形维度的计算方法,对广佛都市区城市蔓延的情况进行测度和分析。结果表明广佛都市区三个发展阶段城镇建设用地面积增长速度并不均匀,具有加速发展的特点。四个测度年份的分形维数分别为1.645 4,1.628 5,1.558 6和1.527 0,均在1～2之间,分形维数呈递降趋势,总体下降了0.118 4,城市发展模式由紧凑型逐渐向松散型演变,存在城市蔓延情况,而且城市发展模式以年均0.14%的速度从紧凑型向松散型演变。广佛都市区城市蔓延的地域分异较为明显,具有较强的空间集聚性和中心向心性,广州和佛山毗邻地区以及中心城区是城市蔓延的活跃区和集中区,1982-1995年间研究区内蔓延速度比1995-2008年间要快。通过深入分析发现,经济快速发展、城市人口的持续增长、交通道路网络的建设是广佛都市区快速扩张和城市蔓延的基本动力因素之一,开发区土地扩张,进一步加剧了无序扩张和城市蔓延。