天水城市扩张的时空特征及动因分析

以不同时期的天水市地形图和TM遥感影像为基础,提取城市建设用地信息。并利用年均扩展指数（AGI）分析各时期城市空间扩展的分异特征。结果表明：天水城市用地由小范围到大范围、AGI 强度由低到高再趋缓。1996 年前,城区人口密度一直下降,此后又开始上升,与AGI 的变化相对应。受“两山夹一川”的地形限制,天水经历了由二点向多点分散扩展、内部填充与沿河谷延伸的空间演变过程。形成了南北窄、东西长的带状格局,不同于平原型城市以同心圆外扩模式。不同时期城市扩张的动因不同,初期是人口和工商业迁入,中期是行政力量和市场机制,近期是人口、经济的增长带来的社会需求。为了适应重点开发的需要,天水需要走出河谷、开发新区,提升综合功能。     

基于随机森林模型的黄河流域城市建设用地结构时空演化及其驱动机制研究

城市是区域人口、产业等要素集聚的主要空间载体,系统揭示黄河流域城市建设用地结构演化及其驱动机制对于深入推进黄河流域生态保护和高质量发展战略落实具有重要意义。基于黄河流域2007—2019年城市建设用地数据,论文运用信息熵模型分析了黄河流域城市建设用地结构的时空演化特征,并用随机森林模型探讨其驱动机制。结果表明：(1) 2007—2019年,黄河流域城市建设用地面积快速增长,年均增速达5.34%,但城市建设用地结构信息熵不断降低,经历了“高位无序—相对稳定—低位有序”的变化过程;(2)黄河上、中、下游城市建设用地规模增速依次加大,年均增速分别达到3.91%、5.06%、6.22%;中游地区城市建设用地结构信息熵下降最多,上游地区和下游地区降幅相近;(3)黄河流域各类建设用地主要配置在省会及经济发达城市;黄河流域城市用地结构信息熵存在空间异质性,省会城市及经济发达城市建设用地结构信息熵存在降低趋势,而欠发达城市的信息熵逐步增大;(4)城市用地规模和城市人口规模对城市建设用地结构演化的作用最强,产业结构升级和财政支出规模的作用强度次之,经济发展水平和政策支持力度的作用较小,上中下游影响因子的...     

长江经济带城市扩张的时空分异特征及影响机制

城市人口增长被普遍认为是驱动城市空间扩张的重要因素,明晰城市扩张的时空分异特征以及城市人口规模与城市用地扩张的关系是优化城市空间结构、抑制城市用地无序扩张的前提。基于卫星影像识别长江经济带包含城市生态空间的城市用地,采用空间分析方法和计量模型,在分析长江经济带1990—2020年城市扩张时空分异特征的基础上,探索不同区域城市人口规模与城市扩张的关系。研究发现：(1) 2015年之后长江经济带的城市扩张速度大幅下降,中上游城市表现出明显不同于下游地区的城市扩张时序特征,2010年之后上游扩张速度超过中游。空间上,长江经济带城市扩张规模存在明显的空间分异,高速扩张区由东向西移动,中上游与下游间的城市用地规模差异趋于收敛;下游城市扩张存在较强的空间依赖性,中上游未表现出显著的空间自相关;(2)不同区域城市人口规模与城市扩张变化率之间的关系存在显著差异,上游呈负相关关系,中下游呈“U”型关系,表明上游城市人口规模尚未出现明显的过度扩张,而中下游部分城市已出现人口过度扩张,中游城市居民对城市舒适度的关注度和敏感度更高。最后,研究分区域提出政策建议,为城市精准施策、推动城市高质量发展提供科学参考。     

基于地理探测器的乌鲁木齐城市扩张特征与时空驱动因素分析

新时代我国城市发展内外环境明显变化,城市扩张特征和驱动机制也呈现出新特点.以乌鲁木齐市为例,描述1990—2018年城市建设用地扩张特征,利用地理探测器研究扩张时空机制,重点分析2010年以后扩张新特点.结果表明:(1)乌鲁木齐建设用地由1990年的84.37 km2增加到2018年的361.91 km2,城市形态由南...     

基于随机森林模型的咸潮预报

在候选预报因子的基础上,通过Pearson相关系数和重要度指数分别确定了主要预报因子及其滞后期,进而利用确定滞后期的预报因子建立基于随机森林的咸潮预报模型,并应用于磨刀门水道大涌口站的枯水期咸潮预报。结果发现：通过相关系数确定的主要预报因子与含氯度之间存在1~3 d不等的滞后期;考虑预报因子滞后作用的随机森林模型,其预报结果不仅能很好地满足咸潮预报的精度要求,而且明显优于未考虑预报因子滞后作用的随机森林模型,即考虑预报因子的滞后作用能显著提高模型的拟合效果。此外,与传统的马尔科夫链相比,随机森林模型的预报结果不仅精度更高,而且在中长期预报上更有优势。     

基于随机森林模型的东北地区收缩城市分布格局及影响因素研究

基于2005-2009年、2010-2014年、2015-2019年和2005-2019年人口变化数据,判定东北地区收缩城市,分析其空间分布格局,并对比运用多元线性回归方法和随机森林回归方法探索东北地区收缩城市形成的影响因素及其影响作用.结果 表明:①空间上,东北地区的收缩城市主要分布在以长白山、三江平原、小兴安岭和大...     

1990—2014年印度城市扩张时空特征对比分析

印度是人口仅次于中国的发展中国家,也是“一带一路”倡议的重要节点。印度正处于城市化快速发展阶段,分析印度城市化特征具有重要意义,而中国国内关于印度城市化和城市扩张的研究和报道相对较少。论文选取10个人口超过100万的印度城市,获取1990、2000和2014年基于Landsat影像的土地利用数据和人口数据,采用圈层分析法将城市划分为等间距的同心圆圈层后统计各圈层内建设用地密度,选取增长率、密度、强度以及景观指数指标对印度城市扩张进行多维度对比分析。研究发现：①城市土地扩张快于人口增长,1990—2000、2000—2014年土地年均增长率分别是人口年均增长率的3.27和2.43倍。②建设用地密度随着与城市中心距离增加而衰减,且在一定距离内快速下降;同圈层内建设用地密度随时间逐渐增加;城市以分散的方式向外扩张,城市形态变得更加松散,特别是在第二阶段(2000—2014年)。③建设用地斑块破碎化程度与城市扩张强度的空间变化相吻合。城市扩张最活跃区域与景观破碎度最严重区域都随时间不断向外推进,城市扩张对景观格局产生显著影响。在全球城市扩张背景下,研究结果将为理解城市扩张时空特征而提供印度样本,也将为研究其他地区城市扩张提供分析方法和思路。     

国内外大城市的城市森林时空变化对比研究

城市森林在减弱噪声、净化空气、调节城市气温等方面具有十分重要的作用。中国城市正处于快速发展阶段,对国内外大城市的城市森林现状及其时空变化进行对比分析可为中国城市森林的建设提供理论借鉴。跨区域城市森林对比研究的主要困难在于城市区域定义的差异导致不同城市之间可比性差。论文利用强度梯度法,基于夜间灯光影像及GlobeLand30地表覆盖产品,提取12个国内外大城市2000年和2010年的城市森林数据,探究其时空变化。结果表明,从现有城市森林量看,城市森林覆盖率及人均城市森林面积在发达国家城市中普遍偏高,而在亚洲发展中国家城市中非常低,例如纽约的人均城市森林面积高达316.5 m ²,而上海、新德里和雅加达则低于2 m ²。从时间变化看,2000—2010年城市森林面积增长率在发达国家城市中均小于70%,而在大部分发展中国家城市超过了100%。城市森林增加的最主要来源是城市面积扩张,减少的主要原因是转为硬化地面和城市草地。按照基于缓冲区分析得到的城市森林空间分布格局,这些城市可以分为3类：中心城区高、周边城区低(北京、首尔),中心城区低、周边城区高(广州、东京、圣保罗等),整个城区均低(上海、新德里、雅加达)。最后,基于对比结果为中国城市森林未来的发展提供了建议。     

基于特征优选的随机森林模型的黄河口滨海湿地信息提取研究

以2016年8月26日Landsat-8 OLI影像为数据源,针对特征变量数目可影响分类精度和运算速率问题,采用一种基于特征优选的随机森林模型,提取了黄河口滨海湿地高精度信息。首先,采用Relief(relevant features)-F算法,对全部特征变量进行权重排序,剔除不相关变量;然后,分别采用基于特征优选的随机森林模型、最大似然方法和神经网络分类算法,提取黄河口滨海湿地信息,比较基于特征优选的随机森林模型与其它两种分类方法在滨海湿地信息提取应用中的精度和效率。研究结果表明,基于特征优选的随机森林模型滨海湿地分类效果最佳,总精度为86.39%,Kappa系数为0.81,明显高于最大似然和神经网络分类方法;其中,河流湿地分类精度最高,为95.83%,盐田分类精度最低,主要原因在于盐田与养殖池、水库/坑塘的光谱和几何特征极为相似,易于混淆;但与最大似然分类和神经网络分类方法相比,该方法提取效果明显改善,分类精度分别提高了16.84%和4.44%。本研究结果证明,采用Relief-F算法特征优选的随机森林模型提取滨海湿地信息的方法,具有分类精度高、运算速率快的优势,适用于滨海地区不同类型湿地高精度信息提取。     

环渤海地区城市规模扩张与质量增长的时空演变及耦合特征

城市规模扩张与质量增长是当前中国城镇化发展所面临的重要矛盾,如何推动两者的协同演进成为区域城市系统可持续发展的重要命题.本文以中国经济第三个增长极——环渤海地区为研究区,在城市系统理论认识的基础上,构建多维度融合的城市规模与质量测度体系,利用泰尔指数和脱钩模型对城市规模扩张与质量增长的时空演变过程及其耦合关系进行深入分...     

基于遥感数据的建三江垦区城镇用地扩张时空特征及驱动力分析

在RS和GIS的支持下集成多源数据,重建了建三江垦区下辖农场1990年、2000年、2010年和2015年4个时期的城镇用地格局。应用动态度模型等探讨了建三江垦区城镇用地扩张的时空特征及区域差异,分析了其驱动因素。结果表明：① 1990~2015年,建三江垦区城镇用地面积增加了3 237.5 hm²,平均扩张速率为130 hm²/a,扩张速率最显著的阶段是2000~2010年。② 垦区下辖农场城镇用地扩张时空差异明显,建三江管局所在城镇扩张面积最大;浓江农场扩张相对比例最大;动态度模型分析发现二道河农场扩张速度最快,勤得利农场的城镇用地扩张速率最慢,扩张面积最小。③ 建三江垦区以农场为城镇单元的建设用地扩张模式主要为线性轴状扩张。④ 城镇人口数量、经济水平的不断提升、产业结构的优化与区域政策极大地促进了垦区城镇用地的扩张,交通条件是城镇扩张速率和模式的重要影响因素。     

文山州防洪城市短时强降水时空变化特征

选取2012年～2019年云南省文山州的3个防洪城市3个基本观测站和43个区域自动观测站共46个站点逐小时降水观测资料,分析文山州3个防洪城市短时强降水时空分布特征.结果表明:(1)短时强降水频率最高的是东部的富宁县,频率最低的是西部的文山市.(2)40 mm以上短时强降水出现频率最高的是南部的麻栗坡县,40 mm以下...     

巴西热带雨林森林景观转化时空特征及破碎化分析

巴西热带雨林地区森林景观转化及破碎化导致森林生态系统的功能和区域环境发生变化,并引起全球范围内的关注。以欧洲太空局全球土地利用/土地覆被数据和Landsat解译数据为基础,利用热点提取、信息熵、地统计分析模型及轨迹分析的方法探讨不同砍伐阶段森林破碎性的变化特点以及森林破碎化与整个区域景观格局变化的相关性。结果表明：① 热带雨林地区的森林面积迅速减少,其中,Rondonia州、Maton Grosso州和Para州最为典型。② 森林破碎性的变化趋势并非整体性的增加或减少,而是出现明显的局地性特点;③ 森林砍伐的数量与土地系统的信息熵呈正相关,即森林的数量及质量直接决定巴西热带雨林地区的土地系统稳定性。     

基于随机森林模型的西藏人口分布格局及影响因素

在乡镇尺度下厘清人口分布格局及其影响因素与区域差异,对在生态脆弱区制定可持续发展政策具有重大指导意义。基于2010年西藏自治区的乡镇尺度人口普查数据,提取人口密度和空间因子,利用空间统计方法分析了人口分布的疏密特征和集聚特征,对比运用多元线性回归方法和随机森林回归方法探索该地区人口分布的影响因素及其区域差异。结果表明：① 西藏乡镇人口密度在空间上表现出极强的非均衡性,其总体趋势是东南高西北低,高密度区与大江大河及主要交通干线具有较强的空间耦合性;② 大致以波绒乡（聂拉木县）—岗尼乡（安多县）为西藏的人口分界线,人口集聚的“核心—边缘”特征明显;③ 多元线性回归方法中,人造地表指数对人口分布的影响程度最大,随后依次为夜间灯光指数和路网密度;④ 利用随机森林方法进行的人口密度预测比多元线性回归方法精度高,可以用来对影响因子的重要性进行排序;排序在前六位的影响因子由高到低依次为夜间灯光指数、人造地表指数、路网密度、工业总产值、GDP和多年平均气温,它们与人口密度均呈正相关关系;地形地貌要素中以海拔和坡度的贡献率最大且与人口密度均呈负相关关系;⑤ 西藏人口分布格局的影响因素及其相互作用呈现出明显的区域差异特征,河谷是西藏地区人口的集聚区,主要分布在拉萨河谷、年楚河谷以及三江河谷;⑥ 通过随机森林回归分析,可以利用概念模型来表达人口分布影响因素,将主导因素概括为土地利用结构、道路通达度及城镇化水平。     

东莞市城市热环境时空变化及其驱动机制

东莞市处于快速城市化进程中,基于19902005年Landsat TM/ETM＋反演地表温度,对地表温度数据进行归一化处理,分析东莞市热环境格局的时空变化特征,并引入建筑密度和交通干道对区域热环境格局的形成机制进行分析。研究表明：东莞市在近15年间城市热环境格局发生重大变化,随着城市建设用地的扩张,热岛由起初的分散点状...     

基于IPAT模型的云南省城市空间扩张影响因素分析

利用IPAT模型及其结构分解方法,定量研究云南省城市空间扩张与人口、富裕度、技术进步之间的关系,通过STIRPAT模型,分析云南省城市空间扩张各因素的影响程度。结果表明:人口和富裕程度对云南省城市空间扩张呈增加效应,技术水平对其呈减少效应。通过岭回归拟合发现,人口、人均GDP每增加1%,云南省城市面积分别扩大2.64%和0.112%,单位GDP城市土地用地量每增加1%,城市面积则减少0.105%。这一结果对解决云南省有限土地资源与社会经济发展和城市空间规模过度扩展之间的突出矛盾具有现实意义。     

基于热力重心的广州城市热环境时空变化分析

城市热环境及其变化与城市发展关系密切,热力环境的时空变化在一定程度上反映了城市发展的空间变化格局。通过构建热力重心转移距离、热力重心转移角度以及热力重心转移贡献率3个指数,计算3个不阶段广州市城市热环境的时空变化格局。结果表明,广州市1990~2005年高温地区的热力重心一直向南迁移。城市热力重心的转移路径与城市内部各地区在不同时期的发展及扩张具有一定的关系。     

基于主体功能区规划的中国城乡建设用地扩张时空特征遥感分析

21世纪以来,随着中国社会经济的快速发展,城乡建设用地不断扩张,对社会经济和生态环境造成了一系列影响.为了国家可持续发展目标的实现,必须对国土开发空间布局做出科学的规划.为此,一些学者开展了国家主体功能区规划方案研究,其研究成果支持了国家主体功能区规划的制定,该规划于2010年底颁布实施.为分析各类主体功能区在规划颁布前后城乡建设用地变化的特征,评估规划对区域开发的指导作用,及时发现规划实施中的问题,有必要采取有效手段对不同类型主体功能区的国土开发活动进行监测和评估.为此,本研究团队在已完成的2000年和2010年两期全国土地利用变化数据库的基础上,更新了2013年全国土地利用数据库,生成分期的城乡建设用地空间数据集;并对国家尺度各类主体功能区,以及东部,中部,西部,东北4大区域在主体功能区规划颁布前10年间(2000-2010年)和后3年内(2010-2013年)城乡建设用地扩张特征与差异进行了对比分析.结果表明:① 总体而言,2013年优化开发区,重点开发区,农产品主产区和重点生态功能区城乡建设用地在该类主体功能区国土面积中的占比明显不同,体现了国土开发按照不同主体功能布局的梯级特征.② 与2000-2010年相比,2010-2013年优化开发区城乡建设用地年增长率明显降低,重点开发区,农产品主产区和重点生态功能区建设用地年增长率均大幅增加;其中重点开发区和农产品主产区的城乡建设用地年均扩张面积已经超过了优化开发区;重点生态功能区城乡建设用地年均扩张面积和动态度仍处于最低的水平.③ 在区域尺度,优化开发区中,长江三角洲地区建设用地年均增量明显高于其他优化开发区;重点开发区中,西部地区在年增加面积和增加速率两方面均高于其他区域;农产品主产区中,东部,中部和西部地区内城乡建设用地年增加面积均超过前10年的2倍,西部地区的年增加速率更是达到前10年的3倍以上;重点生态功能区中,中部地区城乡建设用地的年变化率和动态度的增长均最为显著.④ 2010-2013年中国城乡建设用地扩张的空间格局和变化特征,在总体上体现了主体功能区规划的梯级开发特征.但是,局部优化开发区,农产品主产区和重点生态功能区建设用地的扩张速度过快,必须切实加强空间管控.研究表明,采用空间格局变化的分析方法,开展主体功能区规划颁布前后两个时期城乡建设用地扩张特征与分阶段区域差异的分析,清晰刻画出不同功能区和不同地区建设用地变化规律及其与主体功能区规划的契合程度,证明了该分析方法的有效性,可据此为未来国土开发空间格局的优化和城乡建设发展提供科学依据.     

三峡库区规模农地时空变化特征及其驱动机制

探讨库区农地利用的转型及其机制,可反映中西部结合带、山区、库区的农村变化和人与环境关系的变化,为典型山区的农业多功能转型发展方向提供科学依据。选取三峡库区腹地5个区县为研究区,通过定义“规模农地”相关概念,利用ArcGIS 10.2软件并结合SPSS、地理空间探测器等技术手段对规模农地的变化与机制进行分析。研究发现：规模农地的转移来源主要由耕地和灌木林地组成,除部分高山反季节蔬菜,规模农地的增长一般发生在低海拔地区,且在坡度30°范围内均有分布;不同类型的规模农地空间变化有所不同,但均与道路和乡镇级行政中心的关系明显。斑块水平上,高程、坡度等自然因素对规模农地的贡献相对较大;乡镇水平上以道路交通、农业人口密度等社会经济与人文因素驱动力为主;区域水平上,各区县的驱动因子影响力较研究区整体尺度更为显著。规模农地的变化与发展受多种因素驱动,但农业政策始终是各驱动因素的主导,不同水平的行为主体会促使规模农地发展趋向不同的方向,但原则上均受国家农业发展现状与政府政策导向影响。