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。     

广州市核心区城市绿地降温效应研究

城市化在快速推进社会和经济发展的同时, 也造成了严重的城市热环境问题, 绿地被认为是降低城市温度的有效途径。以广州市核心城区为研究区域, 基于2011年6月份和9月份的Landsat-5遥感影像提取城市地表温度信息, 以高分辨率影像获得城市绿地信息, 运用GIS空间分析和建模方法综合分析城市绿地景观格局的降温效应。结果表明, 研究区城市地表温度空间异质性十分强烈, 莫兰指数(Moran’s I)结果显示9月份温度集聚程度更高, 随时间变化低-低空间关联模式面积减少程度最大; 与普通的线性回归模型和空间滞后模型相比, 空间误差模型更能表达城市绿地格局对地表温度的影响, 空间误差模型的决定系数(R2)值比其它两种模型在两个月上都高出20%; 空间误差模型结果显示绿地面积百分比、平均斑块大小(MPS)和最大斑块指数(LPI)与地表温度呈负相关, 而边界密度(ED)和最大面积指数(LSI)呈正相关关系。     

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.     

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。     

贵州省城镇建设用地扩展的时空演变特征

选择贵州省的85个城镇为研究区,运用1973年1∶5万地形图,1986、1995、2000和2007年4期高分辨率遥感影像,选取城镇扩展动态度指数、城镇扩展贡献率指数和城镇扩展强度指数3个指标,构建城镇综合扩展程度指数模型,定量分析了1973—2007年4个时期贵州省城镇建设用地扩展的总体特征和时空分异特征。结果表明:从1973—2007年,贵州省城镇建设用地呈持续增长态势,城镇建设用地面积共增加17550.8915hm2,其中2000—2007年贵州省城镇建设用地扩展面积最大,动态度、贡献率和强度指数均最大;研究区建设用地扩展具有明显的空间分异特征,1973—1986年,城镇建设用地扩展主要集中在省会城市贵阳市,1986—1995年,地级城市所在城镇扩展面积和强度快速提高,1995—2000年,交通沿线城镇扩展速度加快,2000—2007年,贵州省城镇扩展强度和综合扩展程度不仅在贵阳市和地级城市较快,而且在区位和自然条件良好的县级城镇也迅速提高。     

基于稳定映射变化轨迹分析的厦门土地利用时空演化

以1983—2010年5个时相的Landsat MSS、TM为数据源,综合改进稳定映射变化轨迹分析、土地利用动态度、景观格局指数、聚类分析等方法,分析了海湾型城市厦门土地利用时空演化特征。结果表明:1983—2010年厦门市林地和未利用地显著减少、建设用地持续增加、耕地先增加后减少、水体相对稳定;变化轨迹被分为7类变化过程,变化过程中土地利用主要流向耕地和建设用地;转化为耕地集中在1983—1993年,占厦门市域总面积的9.2%,其中由林地转化面积占市域总面积的5.17%;建设用地由侵蚀林地、耕地和大规模填海造地而来,扩展方式经历了外围式扩展到填充式增长,城市形态由不稳定形态向稳定形态演化,并从岛内逐步扩展至岛外的近郊和远郊;受地形的保护,海拔较高的林地保护较好,地形平坦地区的耕地和林地出现了大量的相互转化,占市域总面积的14.64%;城市空间构型由集聚型、相对集聚型和相对分散型决定,三者面积之和超过市域总面积的80%。随着城市化进程的推进,城市空间构型由相对分散型向相对集聚型发展。分散型中有超过1300种变化轨迹集中在岛外区域的河流入海口,占市域总面积的4.75%,说明该地区土地利用处于极不稳定的状态。研究结果为厦门市有关部门在合理利用土地资源、控制填海造地规模、科学安排填海造地等方面提供基础数据支撑。     

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。     

沈阳市市区和农村建设用地时空扩展分析

基于1985、1995、1997、2000和2004年的遥感影像和GIS技术,引入建设用地密度、扩展强度指数和分形维数,对1985-2004年间沈阳市市区和农村建设用地扩展的时空特征、空间分异和形态变化进行分析,并探讨了其主要驱动因素.结果表明：1985-2004年间,沈阳市市区建设用地的高密度区面积逐年增加;1997年以前,农村建设用地各级密度区面积的变化不大,1997年以后其高密度区面积逐渐增加;研究期间,市区建设用地的增加面积、扩展速度和扩展强度明显大于农村地区.市区和农村建设用地扩展的空间分异明显,高速扩展区主要集中在市区.市区建设用地分形维数值逐渐增大,总体形态日趋复杂,农村建设用地由于缺乏合理的规划建设,分形维数波动较大.经济发展、人口增长、交通、自然环境、政策导向和城市规划是沈阳市建设用地扩展的主要驱动力.     

贵阳市城市土地扩展空间的生态适宜性与优化

以贵阳市为例,利用ArcGIS 9.3成本分析得出城镇空间扩展的阻力值,建立“建设用地为源+生态刚性约束+生态功能型阻力要素”的最小累积阻力模型(MCR)应用模式,动态模拟贵阳2010年城市空间扩展的生态阻力,并将其进行生态适宜性分区,分析了2014年新增加城市建设用地与生态适宜性的冲突,根据城市扩展土地空间配置与冲突格局,找出城市空间扩展现状不合理之处.结果表明: 2010—2014年间,生态适宜性分区与研究区城市扩展方向基本吻合,但新增城市建设用地生态冲突比较严重.在新增的城市建设用地中,生态冲突区面积占58.2%,其中,生态调控区占35.4%、限制开发区占13.9%、禁止开发区占8.9%.生态用地冲突加剧会引起生态服务功能及生态安全下降,提出以保留生态用地为目的的城市空间拓展优化路径,为贵阳土地空间格局优化、保障生态安全提供指导.     

滨海半城市化地区景观格局演变——以厦门市集美区为例

基于厦门市集美区1987-2007年5期TM/ETM⁺遥感影像数据,选取斑块类型水平和景观水平上的景观指数,定量研究了半城市化地区的景观发育过程及其时空动态特征.结果表明：研究区景观格局演变具有快速性、不稳定性、异质性和过渡性特征;1987-2007年间,研究区城市建设用地面积的增长最快,由2.7 km²增至29.1 km²,年均增长率13%,但仍然不是优势景观,其扩展主要通过侵占农用地和吸纳农村建设用地实现,并呈现出“飞地式”特征和复杂的空间形态;农村建设用地面积增加了2.3倍,年均增长率6.2%,其空间扩展呈现出无序和分散的特征;城市和农村的扩展导致农用地面积减少了42%,并呈破碎化趋势;受城市化影响,半城市化地区的整体景观在快速复杂的转变中趋于破碎化,景观异质性增强.     

海湾型城市半城市化地区空间扩展演化——以厦门市为例

选择海湾型城市--厦门市半城市化地区为研究对象,基于研究区1987、1992、1997、2002和2007年5个时相的TM/ETM+遥感影像数据,在遥感与GIS技术支持下获取了近20a 来各期土地利用信息数据,采用景观格局转移矩阵、景观格局指数和分形理论等方法研究了厦门市半城市化地区城市化过程中的景观格局空间演变特征,详细分析了城市形态演变、城市围填海特征及政策影响.结果表明:20 a 年来厦门近郊建设用地从18.4 km2增加到108.4 km2,远郊则从35.7 km2增加到114.9 km2,分别增长为原来5.9倍和3.2倍;城市空间扩展过程通过不断侵蚀耕地、林地和大规模填海造地完成,其中耕地景观变化最大,城市扩展最高峰(2002～2007年)近郊与远郊被建设用地"蚕食"的耕地多达19.74 km2和33.11 km2;在城市空间不断扩展的过程中,近郊城市城市由不稳定形态逐步向稳定形态(填充增长)演化,但远郊形态格局尚处于以中心城市扩展为主体的时期;填海造地面积及其时空分布与政策因素密切相关,20 a来厦门半城市化地区海岸线缩短了14.3%,近郊与远郊海岸分维数分别从1.236和1.267降到1.191和1.262,岸线复杂性明显降低,逐步趋于平直;海湾型城市战略的提出对填海造地影响最为明显,2002～2007年期间填海进程明显加快,近郊与远郊分别填海13.32和9.15 km2,超越了前15 a 填海总面积.     

南昌市城镇空间扩展与景观生态风险的耦合关系

为探究城镇用地空间扩展对景观生态风险的影响,以南昌市为例,运用遥感、GIS及数理统计的方法,借助城镇扩展强度指数研究了南昌市2000—2017年城镇空间扩展的时空变化特征,构建了景观生态风险指数,以3 km×3 km的单元网格进行系统采样,探究城镇扩展下南昌市景观格局的动态变化和景观生态风险,最后基于地理加权回归(GWR)模型,定量分析2000—2017年南昌市城镇空间扩展与景观生态风险之间的耦合关系。结果表明:(1)2000—2017年,南昌市城镇用地增加了247.56 km~2,年均扩展速率达17.75 km~2,其中2000—2005年扩展最快,呈现出剧烈扩展的态势,扩展强度达到0.55。城镇扩展主要沿正北和西北方向扩展,分布在青山湖区、南昌县、新建区等,总体上呈快速扩展趋势;(2)南昌市景观格局以耕地为主,建设用地快速扩张,耕地、林地、草地面积持续减少,土地利用的景观格局指数反映此期间人类活动的干扰程度加剧,景观斑块数量增加,整体破碎度提高。借助地统计分析方法,计算得到南昌市景观生态风险由2000年的0.1354上升至2017年的0.1420,景观生态风险呈逐渐升高的趋势;(3)2000—2017年,城镇用地面积与景观生态风险、城镇空间扩展强度指数和景观生态险变化值之间,都呈现负相关影响,后者相关性在减弱。回归系数的空间分布上,由中部向外逐渐升高,低值位于城镇扩展较快的南昌市区,城镇的快速扩展使城镇用面积大幅增加,景观破碎度、损失度降低,景观生态风险随之降低;高值出现在进贤县、安义县等经济发展缓慢的地区,城镇用地扩展幅度小,扩展边界斑块破碎度大,分离度上升,景观生态风险增加。研究结果为促进城市建设与生态环境保护的相互协调,正确评价人类活动对城市生态系统的影响,以及南昌市的可持续发展和科学管理提供借鉴。     

兰州中心城区用地扩展及其热岛响应的遥感分析

以兰州中心城区为研究区,以1978、1993、2001和2010年的Landsat MSS/TM/ETM+影像为数据源,采用NDBI-SAVI指数相结合的方法,提取建设用地信息,利用热红外波段的单窗算法反演城市地表温度.结合城市热岛比例指数和地表温度分级,定量研究城镇用地扩张对城市热环境的影响.结果表明:兰州中心城区建设用地在1978-2010年的30余年间面积由87.47 km2增加到172.61 km2,增幅近l倍.城市扩展与热岛扩展趋势具有空间一致性,在城市扩张的同时,城区地表温度逐渐上升,城市热岛面积不断扩大.     

绿洲城市用地扩展的景观生态格局变化——以武威市凉州区为例

在ArcGIS 10.2和Fragstats 4.2软件的支持下,采用圈层分析、景观指数、城市扩展强度指数等方法,以武威市凉州区1985、1995、2005和2015年4期土地利用现状数据为数据源,对凉州区1985—2015年城市用地扩展的景观生态格局变化特征进行分析。将整个研究区划分为东北(NE)、东南(SE)、西南(SW)和西北(NW)4个方向,并以3 km为缓冲半径作覆盖整个研究区的23个圈层,分析了凉州区城市空间扩展时空演变特征、城市空间扩展过程中的土地利用和景观格局变化。结果表明:凉州区的城镇建设用地主要分布在0~3km的区域范围内;1985—2015年城镇建设用地面积持续增加,正东方向和东南方向是城镇扩展的主方向;凉州区城镇建设用地景观斑块形状简单,受人类活动干扰,斑块个数不断增加,破碎度加剧,且距离城镇经济中心越近斑块集中度越高。     

1979—2006年沈阳市城市空间扩展过程分析

基于1979、1992、2001和2006年遥感影像资料,利用人机交互式方法提取了沈阳市城市扩展信息,并借助GIS技术对空间数据的统计分析功能,从城市扩展强度、重心坐标、紧凑度、分形维数和城市扩展弹性系数方面对沈阳市城市扩展的时空变化特征及其驱动力进行了分析.结果表明：1979—2006年间,沈阳市城市建设用地面积持续增加,扩展强度逐渐增强,以2001—2006年间的城市扩展规模和速度最大;沈阳市城市扩展具有明显的空间分异特征,城市重心总体向西南方向偏移;紧凑度逐渐减小,分形维数逐渐增大,城市空间形态日益复杂;自然环境因素、经济发展、人口增长、交通基础设施建设以及政府政策和城市规划是沈阳市城市扩展的主要驱动因素.     

基于城市扩展的呼和浩特市综合生态风险评价

城市化过程中建设用地的扩展势必会侵占耕地、草地等生态用地,破坏生态系统的结构和功能,因此明确城市扩展中的生态风险变化对城市用地规划和风险防控具有重要意义。本研究以呼和浩特市区为对象,基于城市扩展建立"因子—暴露—影响—响应"的生态风险综合评价体系,对研究区1990、2001、2010和2016年生态风险进行时空评价和风险分级。结果表明:呼和浩特市城市用地规模不断扩大,扩展速率和强度呈上升趋势;各辖区建设用地扩展强度大小及变化趋势有明显差异;时间上,呼和浩特市及其四辖区的综合生态风险值呈上升趋势;呼和浩特市风险等级由较低演变为中,风险值与建设用地扩展强度间有较强的关联性;空间上,综合生态风险等级以建成区为中心由内向外逐渐降低,风险值的空间变化受建设用地扩展强度影响显著;呼和浩特市面积占比最大的风险等级由较低演变为中;四辖区的各风险等级占比情况差异明显,风险值大小总体表现为玉泉区回民区赛罕区新城区,与建设用地扩展强度表现一致。     

海口市江东新区30年来海岸带城市扩展与生态格局演变

基于GIS和RS技术，在最小累积阻力MCR模型基础上引入不同源地等级的相对阻力因子构建城市扩展生态阻力面UEER模型，并结合水文分析Hydrology模型利用多时相的研究方法对海口市江东新区五个时期(1988年、2001年、2009年、2017年和2019年)的建设用地扩展格局进行动态模拟分析，从生态安全的视角探讨海口市江东新区海岸带城市扩展与生态格局演变趋势。研究结果表明：(1)2018年前研究区重点建设区表现出“摊大饼”式蔓延格局，但在研究时域内重点建设区的面积从49.48 km~2增加到61.57 km~2,建设用地总体上是逐渐集聚的，表现出以重要交通枢纽、现有居民区和商业区为中心向外扩展的趋势。(2)城市扩展是沿着建设用地适宜扩展路径进行的，因受制于生态隔离带并不与相邻建设用地直接相连，由“适宜扩展路径”引导建设用地优化开发，避免建设用地盲目的向外扩展。另外，生态隔离带有逐渐向建设用地渗入，打破了建设用地适宜性区域集中连片的扩展态势。(3)东寨港自然保护区的存在，使得江东新区东海岸以东寨港红树林自然保护区为中心形成的片状区域是生态安全核心区域，虽在相关政策的支持下，研究区的生态...     

中山市土地利用变化及其生态风险响应

以中山市1990 年、2000 年和2013 年的TM 遥感影像为基础数据源, 借助相关辅助资料, 利用RS、GIS 等技术方法, 对中山市近23 年的土地利用变化进行时空分析, 并以1 km×1 km 的单元网格进行系统空间采样, 构建了中山市的生态风险指数, 借助空间自相关和半方差分析方法, 探讨中山市的生态风险空间分布和变化特征, 以及生态风险指数与城市化水平间的关系。具体结果如下: 1990-2013 年间, 中山市的土地利用类型在结构、数量和变化率上发生巨大的变化, 总体表现为生态用地持续减少而建设用地持续增加; 1990-2013 年间, 中山市的土地利用生态风险指数在空间分布上存在着高度的正相关性, 呈现显著的空间集聚模式, 并随着时间推移表现出增加趋势; 随着城市化水平提升, 中山市生态风险增加的态势越明显, 城市化对生态风险表现正效应。     

城市群新冠疫情时空分布格局与分异机制的地理探测

自从2019年12月湖北武汉爆发新型冠状病毒（COVID-19）以来,疫情在全国范围内迅速传播并蔓延。城市群既是我国新型城镇化主体特定的空间组织形态,也是相互连接的城市网,集合了相当数量不同性质、类型和等级规模的城市,城市群经济发展程度较高、人口密度大,交通发达,是疫情传染扩散-关联的重点区域,因而跨区域感染风险高,联防联控难度大。以疫情集中地区城市群为研究对象,通过核密度分析聚焦重点研究的城市群,从多层空间尺度对疫情在数量、人口迁移和空间分布上进行测度,利用空间自相关分析疫情分布特征,运用地理探测器方法客观地测度城市群疫情发展的差异性主导因素,从景观格局中挖掘相关主导因子,为生态、安全的空间规划和治理提供科学依据和思路。结果显示：①全国范围感染人数核密度高值区的空间分布与长江中游城市群和三大沿海城市群范围耦合,首位核心城市确诊感染数在城市群中占比均较高,城市群疫情扩散分布呈现典型的由核心城市向外辐射的特征,湖北地区迁出的人数对迁往地区的疫情形势构成一定程度的影响;②全国范围的COVID-19感染人数和感染增长率分布存在显著空间集聚特征,城市群范围感染人数的空间聚集性从长江中游城市群向其他城市群依次减弱;③地理探测器识别出人口密度、城乡建设、交通、卫生、科技、生态绿地为疫情的主导因素,并且交互后所产生的共同作用增加了对疫情的解释力;④生态与建设用地景观格局对疫情的解释能力较强,其中建设用地的聚集性和生态用地的蔓延性为主要因子。     

基于景观空间指标与移动窗口的济南城市空间格局变化

应用高分辨率遥感数据,基于ArcGIS、FRAGSTATS软件平台,采用移动窗口、转移矩阵和梯度分析结合的方法,定量分析了1996—2009年济南市城市土地利用景观空间指标,特别是建设用地的空间格局及其变化特征。结果表明,移动窗口方法能更好地挖掘城市土地利用变化过程,并将其更加准确地与土地利用格局变化相连接;在研究时段内,济南市城市建设用地迅速增加,而城市绿地和农业用地明显减少;该市建设用地的空间发展不均匀,城市发展呈现不规则同心圆结构,这与济南城市发展的政策导向、城市绿地空间的宜人性以及特殊的地理形态紧密相关。研究结果将有利于指导城市土地利用的规划和城市自然资源的管理与保护。