干旱区绿洲城市建设用地扩张时空格局变化特征研究

基于2000、2010和2018年3期Landsat遥感影像,借助建设用地扩张年增量和年增长率,明确了干旱区绿洲城市乌鲁木齐城市建设用地扩张强度和速度,并分析了飞地式、边缘式和填充式三种扩张模式特征及其带来的热力环境影响。研究结果能为绿洲城市未来土地利用结构优化和生态效益提高,预防土地利用冲突的发生,促进区域和谐稳定、建设人与自然和谐共生提供例证和科学支撑。结果表明:(1) 2000—2018年间城市建设用地面积持续地增长,其扩张速度呈先增后减趋势,城市扩张方向主要是东北、南和西南;(2) 2000—2018年城市扩张模式是以填充式和飞地式为主,18a间三种扩张模式均是以草地和耕地转入为主;(3)在建设用地扩张背景下,2000—2018年热力场环境分布与建设用地在空间上具有一致性,热力现象在此期间局部有所下降但总体呈上升趋势。     

曼谷城市扩张生态环境效应

利用1990、2000、2010和2015年4期Landsat数据和2000—2015年的MODIS NDVI数据,开展了泰国曼谷地区近25年来城市扩张分析,包括城市建设用地扩张时空变化和扩张模式分析、扩张的生态环境效应分析以及扩张驱动力分析。结果表明:(1)自1990年以来,曼谷城市建设用地面积持续增长,经历了先快后慢再快的增长过程。城市扩张主要沿东北方向,且在距离城市中心14—20km的范围内扩张最为明显,扩张模式以边缘式和填充式为主。(2)在城市化进程中,植被和热岛对城市扩张分别有不同的响应。植被绿度整体呈下降趋势,下降明显的地区位于距城市中心10—20km的范围内,即城市建设用地明显扩张的区域。热岛分布与城市建成区分布具有空间一致性,自1990s以来,热岛效应整体增强,但局部变异越来越不明显。(3)曼谷城市扩张受到自然地理条件、社会经济、城市布局等多重因素的影响。     

内蒙古大兴安岭林草交错区耕地景观演变及空间过程

探究退耕还林(草)和耕地保护双重背景下耕地的动态变化对林草交错区的国土空间规划、生态安全等具有重要意义。研究基于1990、2000、2010年和2018年30 m空间分辨率土地利用数据，通过土地利用动态度指标及转移矩阵，定量分析了交错区耕地的时空变化特征。进而，建立景观变化空间过程模型，将耕地扩张的空间过程分为填充式、廊道式、蔓延式、飞地式四种类型，将耕地萎缩的空间过程分为穿孔、破碎化、收缩、消失四种类型。结果表明：(1)1990—2000、2000—2010、2010—2018年耕地动态度分别为8.65%、-0.33%和-0.07%,耕地面积净增加2974.28 km²。(2)1990—2018年草地向耕地转入2589.23 km²,是耕地增加的主要来源；1990—2000、2000—2010年耕地转出的主要途径均为草地，2010—2018年人工表面成为耕地转出的主要去向。(3)1990—2018年，耕地扩张过程呈现出“飞地式-廊道式/蔓延式-蔓延式”的演变趋势，主要表现为由无序扩张的飞地式转变为依靠原有耕地增长的蔓延式，整个过程符合星点式...     

扬州城市建设用地扩张的时空演变特征及其驱动机制

建设用地扩张是城市土地利用变化中最剧烈、最直观的表现。探究其时空演变特征及其驱动力将有助于揭示城市空间扩张机理,促进城市用地调控的科学化。以快速城市化的中型城市——扬州市为例,基于多期Landsat遥感影像(1995、2000、2005、2010和2015年)、社会经济数据等资料,分析建设用地扩张的时空演变特征,进而利用增强回归树(boosted regression tree)方法,探讨城市化进程中地理空间、社会和经济因子对建设用地扩张的影响。研究发现,1995—2015年,建设用地面积从725.4 km~2持续增加到1076.5 km~2。随着城市化的推进,建设用地的空间形态趋于紧凑、形状变得规则,重心也随之转移,表现出市辖区的局部吸引和联动特征。在地理空间、社会和经济因子中,地理空间因子(如海拔、距县市核心区和建成区的距离)对建设用地扩张的影响最大,但其相对影响却从1995—2000年的73.9%逐渐下降到2010—2015年的60.2%;社会和经济因子的相对影响则呈增加的趋势,即1995—2000年的5.2%和20.9%分别增加到2010—2015年的7.9%和31.9%。地理空间因子(如距县市核心区和建成区的距离)对建设用地扩张的影响以抑制作用为主,但不同社会经济因子的作用呈现较大差异,例如,人口密度、人均GDP和财政收入能够促进建设用地的形成,人口数量表现为抑制作用,第二产业则为先抑制后促进的作用。     

泛珠江流域土地利用时空变化特征及驱动因子

泛珠江流域是中国改革开放和海上一带一路的“桥头堡”,在国家经济建设中具有重要的战略地位。本研究基于泛珠江流域1990—2015年土地利用数据,结合气候和社会经济指标,利用ArcGIS空间分析和SPSS因子分析等方法,探索泛珠江流域土地利用时空变化特征及其驱动因子。结果表明: 1990—2015年,泛珠江流域土地利用变化明显。其中,水田和有林地面积明显减少,城镇用地和其他建设用地面积急剧增长。在空间上,草地的减少主要发生在流域西北部,耕地的减少集中在流域中部以及沿海地区,城乡、工矿、居民用地的增加主要集中在粤港澳大湾区。其中,变化最为集中的三大典型区域为粤港澳大湾区＞广西中-东南部＞海南岛北部。1990—2000年是流域内土地利用变化最为明显的时期。社会经济和工业的飞速发展,以及居民消费水平的提高是该流域土地利用变化的主要驱动力。     

基于多智能体模型的兰州市城镇用地扩展模拟

利用1995、2005、2015、2018年4期兰州市土地利用数据和社会经济统计数据,运用扩展强度指数、Logistic回归、主成分分析等方法揭示兰州市城镇用地演变特征及驱动力,基于多智能体模型用Netlogo软件实现了2025年多情景下兰州市城镇用地扩展模拟。结果表明: 1995—2018年,兰州市城镇用地扩展强度和规模均呈增长趋势,侵占耕地和水域面积共307 km²;兰州市城镇用地扩展与地区生产总值、全社会固定资产投资、人口密度、城镇人口、政策和地形显著相关;从模拟结果来看,多智能体模型在Netlogo软件上能够较好地模拟兰州市城镇用地扩展趋势,在一定程度上为河谷型城市扩展模拟提供了可靠的仿真手段;2020—2025年,综合发展情景、自然扩张发展情景、生态及农田保护发展情景下城镇用地模拟结果均呈增长趋势,扩展规模预计为42.6～134.3 km²,扩展模式将以填充式和飞地式扩展为主。本研究结果可为兰州市的国土空间规划和生态环境布局优化提供决策支持。     

辽宁中部城市群城市增长时空格局及其驱动力

基于1988、1992、1997、2000和2004年5期Landsat TM卫星遥感影像数据,采用GIS空间分析和景观格局分析的方法,分析了辽宁中部城市群城市增长的时空格局特征,并对其驱动力进行了探讨.结果表明: 1988-2004年间,辽宁中部城市群城市面积持续增加,增长强度逐渐增强, 城市面积由812.55 km²增至1345.86km², 平均增长速率为32-96 km²·a^-1;1997年以后,城市增长强度迅速增大,以1997-2000年的城市扩展强度最大;辽宁中部城市群的城市增长主要集中在中部城镇密集带.1988-1997年,研究区城市面积的增长速度较慢,空间结构紧凑,以边缘增长和填充增长为主;1997-2004年,城市面积增长较快,表现为扩散的城市增长格局和复杂的城市斑块形状,以开发区的飞地式增长和扩散增长为主.非农业人口增长、经济增长、城市群城市空间的相互吸引、工业发展与开发区建设政策等因素是辽宁中部城市群城市空间快速增长的主要驱动力.     

西安市城乡建设用地时空扩展及驱动因素

城乡建设用地变化及驱动机制是国内外研究的热点领域,我国正处在城镇化快速发展时期,建设用地的迅速扩张已成为当前中国土地利用变化的主要特征。以5期(1975、1990、2000、2005和2010年)土地利用现状数据为基础,利用GIS空间分析技术,提取建设用地变化及空间分布信息,利用建设用地扩展指数和建设用地密度分析方法对近35年来(1975—2010年)西安市建设用地扩展的时空特征进行分析。并结合社会经济数据,对建设用地空间扩展驱动力进行分析。结果表明:西安市建设用地面积急剧增长,建筑密度不断加大,并且城乡空间差异较大。西安市建设用地扩展是多因素综合作用的结果,高程和坡度控制着建设用地的分布格局,城市沿河谷扩展。西安市城市建设应加强区域宏观规划和土地利用详细规划,切实保护秦岭北麓林草地,加强历史文化名城特色,避免低层次文化复古创修。     

城镇建设用地扩展类型的空间识别及其意义

随着经济的快速增长和城市化进程的加速推进,城镇建设用地的大规模扩张对区域土地资源承载力与生态安全形成了巨大压力.有效识别与定量评定城镇建设用地扩展类型和空间格局是城市集约、节约用地的重要前提之一.本文以快速城市化地区的东莞市为例,在遥感与GIS技术支持下,建立一种基于空间拓扑运算的简便方法,将该市1979-2005年间不同阶段的城镇建设用地扩展类型进行定量识别.结果表明:1979-2005年,东莞市建设用地扩展类型的变化反映出该市的扩张经历了"跳跃式分散-外延式集聚-混合式扩散-外延式集聚"的一般过程;外延式扩展是研究时期内主要的扩展类型,但在城市扩展早期跳跃式扩展占主导地位;城市扩展后期,在有限土地资源及城市地域空间限制的影响下,跳跃式扩展比例下降而填充式扩展比例增大.     

长江三角洲四城市城镇化过程景观动态变化格局比较

以1990、1995和2000年三期Landsat-TM/ETM⁺遥感影像解译的江苏省土地利用图为数据源,运用GIS的缓冲区分析和景观格局指数等方法,对南京、苏州、无锡和常州4市10年来的城市扩张规律和动态格局变化模式进行了定量研究,并在时间和空间维度上进行比较。结果表明：4市在1990—2000年的快速城市化过程中既有相似的发展规律又各自表现出不同的特点。10年间,4市城市用地面积都不断增加,但前5年增长规模和速度远大于后5年;1990—1995年,4市城市扩张以城市中心建成区不断外扩,摊大饼发展模式为主,而1996—2000年城市扩张则以城乡交错带新增城市用地斑块为主。南京最活跃的地带是距城市中心3～6 km地区;无锡的活跃带从距城市中心9～12 km处内移到6～9 km处;常州城市形态结构简单化最为明显;苏州景观破碎化趋势在1996—2000年间加剧。     

天山北坡城市群城市景观时空扩张过程及多情景模拟

城市群是区域经济发展的重要空间载体,探究天山北坡城市群城市景观扩张变化对边疆城市群的区域经济发展、城市规划、生态安全等有重要意义。研究借助GIS、Fragstats、Dyna-CLUE等软件,基于1990、2000、2005、2010、2015年空间分辨率30 m土地利用数据,采用景观扩张指数（LEI）、扩展强度指数（UEⅡ）、重心转移、多情景模拟等方法揭示天山北坡城市群的景观扩张模式及演变规律。主要结论为：①从景观指数来看,近25年来天山北坡城市群城市景观变化表现为破碎度增大、异质性增强、斑块形状趋于复杂;②从扩张模式来看,1990-2015年,天山北坡城市群的城市扩张模式以飞地式为主,其次为边缘式扩张,不同时期内扩张模式占比有所差异;③从扩张轨迹来看,城市群城市扩张重心总体由城市群的中心-乌鲁木齐的西侧向东、南移动;④从多情景模拟来看,Dyna-CLUE模型能够较好地模拟不同情景状态下的城市扩张与土地利用变化特征,2025年城市群扩张模式将以飞地式、边缘式为主。研究结果可为天山北坡城市群城市的未来发展和布局规划提供参考,为国土空间的管理与调控、生态环境的布局优化等提供决策依据。     

哈大齐工业走廊城市建设用地扩张研究

为揭示2000-2015 年哈大齐工业走廊沿线城市建设用地扩张规律, 依托ENVI、ArcGIS、91 卫图技术, 集成多时期、多来源、多尺度沿线城市建设用地数据库。利用城市建设用地扩张强度和速度指数、增长弹性系数、紧凑度、破碎度、分维指数等指数模型和重心转移模型, 对研究区四个节点年份的城市建设用地的扩张进行详细分析。研究结果: 2015 年比2000 年城市建设用地增长近1 倍, 哈尔滨、大庆和齐齐哈尔三市城市建设用地扩张早于安达、肇东, 而且扩张快速; 但城市土地利用效益降低, 紧凑度不断下降, 分维指数不断扩大, 城市形态趋于复杂、不规则; 雷达图与重心轨迹迁移图表明了不同阶段城市的扩张方向及热点区, 近阶段齐齐哈尔、大庆、哈尔滨、肇东主要向西南方扩张,安达向东北方延伸; 此外交通线路的建设、开发资金的涌入、技术和人才的支持、优惠政策的扶持等成为沿线城市扩张的主要驱动因素。     

基于GlobeLand30的城市生态用地时空变化特征——以北京市为例

在城市高速增长而土地资源有限的背景下,北京市探索了城市总体规划统领的生态保护与建设有效途径,探究其生态用地时空变化特征,能够为生态用地与建设用地同步规划和协调布局提供参考。本文基于北京市2000年、2010年和2020年的GlobeLand30土地覆盖数据,分析了2000-2020年生态用地与建设用地、农用地的相互转化,揭示了各类用地变化强度在不同距离及方位的空间分布特征,应用景观格局指数刻画了空间形态变化;通过景观扩张/收缩指数LESI判定生态用地空间形态变化模式;通过高斯两步移动搜索法2SFCA计算建设用地与生态用地的可达性。结果表明：（1）生态用地面积占比一直为13%~15%,但不同距离和方位的空间分布发生显著变化,生态条件较好区域受城市增长负面影响较大,生态条件相对薄弱区域的生态建设在城市增长中加强。（2）生态用地的空间形态变化不大,但空间分布趋于分散;生态用地增加以新生模式和扩展模式为主,减少则从消亡模式为主转向分裂模式和收缩模式为主。（3）建设用地与生态用地的可达性整体偏低,2000-2010年新增建设用地可达性的低等级占比高于既有建设用地,可达性高值区零散分布在中心区域;2010-2020年新增建设用地可达性的较高等级占比高于既有建设用地,可达性较高区域的空间分布更加均匀。     

2000-2010年中国大陆地区建设用地扩张的驱动力分析

2000-2010年我国社会经济迅猛发展,城乡建设用地急剧扩张。分析建设用地扩张的驱动力,辨识关键驱动因素,能够为我国土地资源的可持续利用提供支撑。研究以地级行政区为基本分析单元,以建设用地面积百分比的变化为因变量,以14个地理、经济、人口和政策变量为解释变量,分别采用普通线性回归模型、空间滞后回归模型和空间误差回归模型,分析2000-2010年我国大陆地区建设用地扩张的驱动力。结果发现,我国各地区建设用地扩张具有显著的正向空间自相关性,使普通线性回归模型估计结果有偏。比较3种回归模型的拟合效果也发现,两种空间回归模型的拟合效果明显好于普通线性回归模型;考虑到建设用地扩张的空间传导性,研究认为空间滞后回归模型是我国建设用地扩张驱动力分析的最适合模型。模型回归结果显示研究期内我国建设用地扩张受到各种地理、经济、人口和政策因素的广泛影响。第二产业的迅猛发展、流动人口的迁移聚集、固定资产投资和外商直接投资的快速增长,以及投资驱动的大规模土地城镇化和路网等基础设施建设是驱动我国各地区建设用地扩张的主要驱动力;第三产业的发展、进口增长以及自然保护的区建设等对建设用地的扩张具有一定的抑制作用,是缓解建设用地过快扩张的重要因素。此外,海拔和坡度等地理因素也有一定的影响。如果扣除其他因素的影响,受西部大开发、中部崛起、东北振兴等区域均衡发展战略的影响,此间我国建设用地扩张更倾向于出现在平均海拔更高的地区;而平均坡度的升高则对建设用地的扩张具有明显的抑制作用。     

基于土地利用变化的长春市生态风险评价

基于长春市1985年、2000年和2015年的Landsat TM遥感影像, 提取3个时相的土地利用类型数据, 通过构建网格尺度下的生态风险指数, 借助空间分析、地统计分析等方法定量评价长春市土地利用变化下的生态风险时空演变特征, 并应用地理探测器对其影响因子进行探测。结果表明: (1)1985—2015年, 长春市土地利用变化明显, 建设用地持续扩张, 耕地波动式收缩; 土地利用中耕地转为建设用地、林地与耕地间的相互转换是地类转移的主要形式; (2)长春市土地利用生态风险呈小幅下降趋势, 在地域内呈现西高东低的分异特征, 生态风险热、冷点区空间分布相对稳定并具有一定程度扩张趋势; (3)生态风险快速增长时期, 经济、人口与发展活力的空间格局成为长春市生态风险的主导因子, 而海拔与三者的协同作用进一步增强了生态风险的解释力。总体来看, 建设用地扩张会加剧中心城区生态风险, 但与区域整体生态风险增高并不存在必然联系; 为防止高风险区持续扩张, 城市应设定“增长边界”、转变空间发展方式、高效集约利用建设用地, 加强城市生态系统自然保育、防止景观破碎化, 实现城市可持续发展。     

基于土地利用的新疆兵团与非兵团生境质量时空演变的对比

区域生境质量是生态系统健康水平的重要表征,研究土地利用变化及其引起的生境质量演变,有助于保护生物多样性、构建生态安全格局。为揭示土地利用格局变化下的新疆兵团与非兵团生境质量演变差异,本研究基于1990、2000、2010、2018年4期土地利用数据,利用InVEST模型定量评估新疆兵团与非兵团的生境质量,并分析二者时空分布异同。结果表明: 1990—2018年,兵团和非兵团土地利用类型总体较为稳定,主要表现为耕地和建设用地扩张、草地和未利用地逐渐减少。变化类型以草地、耕地相互转化,耕地转为建设用地为主;兵团的耕地和建设用地分别扩张8.3%、0.7%,草地和林地分别减少6.7%和0.3%;非兵团各地类的变化较小,草地面积减少1.5%,耕地和建设用地面积分别扩张1.2%和0.2%。研究期间,兵团和非兵团生境退化度均先降后升,生境质量整体降低。两地生境质量低值区主要分布在城镇并逐渐扩张;兵团高值区分布在盆地边缘,斑块趋于破碎化;非兵团高值区位于山地且变化较小。兵团生境质量水平高于自治区且下降速度较快。生境质量为较高或较低等级易转入中等等级,相比非兵团,兵团转入比例更高,生境破坏严重。经济发展导致两地低等级区域扩张较快,严重威胁区域生境质量。预测结果表明,2018—2035年,兵团及非兵团耕地和建设用地面积将逐渐增加,林地、草地将逐渐较少,导致生境质量水平呈下降趋势。     

不同情景下河谷型城市建设用地扩张的景观生态格局响应——以兰州市为例

以河谷盆地发育的兰州市主城区为例,利用研究区1995年、2005年和2015年3期的土地利用现状数据,分析建设用地扩张的时空特征并提取相应知识规则,集成Markov模型与CLUE-S模型,模拟2025年3种不同情景下建设用地增长与空间布局,并通过景观学原理分析其景观生态格局响应特征。结果表明:1995—2015年,建设用地扩张以城区各组团的内部填充为主、外部扩展为辅,受地形与政策影响明显; 2015—2025年,建设用地需求量仍持续增长,增长率基准情景综合发展情景生态保护情景,扩张范围主要在城关的黄河北部沿岸、安宁的城区北部和七里河的城区南部边缘;基准与综合发展情景景观斑块形状简单、脆弱性加强、格局不稳定,生态保护情景下建设用地扩张速度得到有效控制,形成斑块组分合理、多样性好且分布均匀的景观格局。     

基于Markov-PLUS模型的长株潭城市群建设用地扩张模拟及碳排放响应分析

在双碳目标和新型城镇化背景下,保证经济平稳增长的同时减少碳排放是实现城市高质量发展的重要任务之一,更是长沙、株洲、湘潭等国家低碳试点城市重点建设目标之一。因此以长株潭城市群中用地变化和碳排放最为剧烈的中心城区作为研究区域,在现状分析的基础上运用Markov-PLUS耦合模型和碳排放响应模型,模拟了自然状态发展情景、耕地保护发展情景、生态保护发展情景和绿色低碳发展情景下建设用地扩张及碳排放响应情况。结果表明：(1)2000—2020长株潭城市群建设用地面积呈现阶段性的波动增长趋势,耕地和林地是其主要来源,扩张强度在2010—2015年最大,主要集中在城市群中心区域;碳排放量呈现倒“V”型曲线,可以划分为碳排放量快速上升阶段(2000—2005年)和碳排放量下降阶段(2005—2020年),以2010年为节点,下降幅度先增加后减缓;二者之间存在较为密切的正相关关系,整体表现为建设用地面积增加(减少)碳排放随之增加(减少)的较强扩张与较高排放模式。(2)Markov-PLUS模拟结果显示,长株潭城市群建设用地在自然状态发展情景下扩张面积最大(235.9503km²),在...     

2000—2010 年中国城市空间形态紧凑度变化特征分析

紧凑城市作为一种缓解城市无序蔓延, 高效利用土地资源和交通能源的一种可持续的城市形态, 对于处于快速城市化进程中的中国具有重要的现实意义和理论价值。主要以我国35 个案例城市为研究对象, 利用遥感数据和统计资料, 完成了我国城市空间形态紧凑度变化特征分析。研究表明, 近十年来我国城市建成区扩展呈加速趋势, 城市建设用地扩展的弹性系数的均值为2.27, 可见快速城市化进程中建设用地的效率偏低; 与此同时, 城市建设用地标准化紧凑度指数的均值由2000 年的0.1298 降低至2010 年的0.1177, 城市空间形态紧凑度略有下降, 城市空间扩展整体上以外延式扩展为主。     

1990年来中国城镇建设用地占用耕地的效率和驱动机理时空分析

定量揭示城镇建设用地与耕地的时空变化关系和相互作用机理,是如何实现城镇建设用地需求与耕地资源保护二者间动态平衡的关键问题之一。基于1990—2015年全国城镇建设用地及耕地的空间数据,在对比分析中国31个省份近25年来的城镇建设用地及耕地时空格局变化的基础上,定量求算因城镇建设用地扩张导致耕地减少的速率,并引入数据包络分析法和地理探测器,实现自1990年以来中国城镇建设用地占用耕地的驱动效用机理。结果表明:1)在时间维度上,1990—2015年间,中国城镇建设用地增长2.6×10⁴ km²,增速107%,而扩张速率以2.4%/5 a逐渐降低。1990—2000年耕地呈增加趋势(增加2.96×10⁴ km²),2000年后呈减少趋势,总体减少速率为0.29%/5 a。全国新增城镇建设用地占用2.12×10⁴ km²耕地,占城镇新增总量的72.5%;2)在空间分布上,全国城镇建设用地扩张面积由东向西逐渐减小,但2010后的西部区域扩张速度呈上升趋势。耕地面积在西北和东北地区有所增加,东部和中部呈减少趋势,城镇建设用地占用耕地比例由东部向西部逐渐减弱,但中东部耕地被建设用地占用形式仍然严重;3)在城镇建设用地占用耕地的效用上,1990—2015年,全国城镇建设用地占用耕地的产出效益呈现降低趋势,其中产出效益超过0.8的省份主要分布在沿海地区,西北地区产出效益普遍较低。分析结果显示,经济发展因素是新增城镇建设用地占用耕地的主要驱动因素,其次为空间位置因素和政策措施,自2010年后政策因素的驱动作用强度呈增加趋势。