基于夜间灯光数据的甘青宁城市扩展及其建成区植被变化特征

开展针对黄河上游甘青宁地区城市建成区空间发展模式及其植被变化特征的研究,可为构建科学合理的城市发展体系、维护区域生态安全屏障提供重要的参考依据。以DMSP/OLS和统计数据为基础,运用统计数据比较法提取了甘青宁地区21座地级市(州)的城市建成区边界,并从城市空间扩展特征、扩展速度、动态度、紧凑度和重心迁移5个方面对城市扩展特征进行分析;在此基础上,引入SPOT/VEGETATION NDVI数据,以年均NDVI作为表征城市建成区植被状况的指标,从NDVI总和、均值、比值及其变化量、年际变化率及其变化百分率和稳定性5个方面对研究区2002—2013年城市建成区的植被变化进行研究。结果表明：1)采用统计数据比较法提取获得的研究区城市建成区精度较高,误差率在6.7%以内;2)城市用地围绕河西走廊及黄河上游地区形成不连续的“几”字型空间形态,并具有点状、线状和面状3种不同的分布模式;3)城市扩展年均速及动态度大体呈上升趋势,且2010—2013年的城市扩展速度(4.53 km~2/a)是2006—2010年的2倍;4)除酒泉、海西、白银、天水、石嘴山和兰州外,其他城市建成区紧凑度指数均较高;5...     

环杭州湾城市群生态环境与社会经济耦合协调关系及其影响因素

生态环境与社会经济之间的耦合协调关系是可持续发展关注的一个重点和热点。以环杭州湾城市群为研究对象,构建环杭州湾城市群生态环境与社会经济耦合协调度综合评价指标体系,借助ArcGIS软件,采用耦合协调度模型和Pearson相关分析,分析环杭州湾城市群在2000—2019年间生态环境、社会经济发展指数与耦合协调度的演变特征及其影响因素。结果表明：(1)2000—2019年间环杭州湾城市群的社会经济指数呈稳定上升趋势,生态环境指数呈先上下波动后逐年上升的变化趋势;(2)2000—2014年间环杭州湾城市群社会经济的发展速度大于生态环境的发展速度,2015—2019年间生态环境的发展速度大于社会经济发展速度;(3)2000—2019年,环杭州湾城市群生态环境和社会经济之间的耦合协调度从良好协调过度到了完美协调,其中,2000年上海和杭州的耦合协调度小于其它城市,2019年苏州是杭州湾城市群中唯一没有达到完美协调的城市;(4)人口密度、空气质量、工业废水排放量、工业固体废弃物是环杭州湾城市群生态环境与社会经济耦合协调度提高的主要阻碍因素。     

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。     

中国城市化速度区域差异及其主要影响因素分析

在分析2000—2014年全国地级及以上城市的人口城市化速度和建成区面积城市化速度的基础上, 评价了城市化发展与城市规模、资源、环境、经济、社会等相关指标的关系, 明确了影响中国城市化速度区域差异的关键因子。结果表明: ①人口平均年增长率的范围在-2.18%—6.74%之间, 均值为1.06%;建成区面积平均年增长率的范围在0%—15.00%之间, 均值为5.35%。建成区面积城市化速度总体上远高于人口城市化速度, 不利于集约型和节约型社会建设。②西北地区和华北地区的人口城市化速度较快, 主要受到资源因素尤其是水资源的影响;华东、西南和中南地区的建成区面积城市化速度较快, 主要受到地理因子的影响, 具有地理区位优势地区(东南沿海)的城市化速度较快。但长此以往, 将会造成东南地区的资源(尤其是土地资源)紧张及环境污染的加重, 不利于城市的可持续发展。因此, 在城市化发展的过程中, 应该遵循集约、紧凑的发展理念, 不仅要考虑每个区域的资源环境承载力, 也要提高资源开发利用和输送调配的效率, 减小对资源的浪费和生态环境的破坏。     

以材料“创造”土地？——中国城市化进程的一个重要特征

中国快速城市化进程的一个重要特征是以土地为载体,通过大量投入钢铁、水泥等建材大规模修建城市建筑和基础设施,创造出大量的城市生产和生活空间。利用1985—2010年中国省级行政单元城市建成区总面积、城市居住用地总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量等数据,识别城市扩张模式,揭示中国城市化进程中土地、建筑面积及其构筑材料三者间的关系。研究表明2000年是中国城市扩张的重要分界点,2000年之前中国各省份的城市建成区总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量均较小且省份间差异不大,2000年之后三者迅速增长且省份间差异逐渐扩大。在地区尺度上,三者均呈现东部地区最高、中部次之、西部最低的特点,地区内部差异则表现为东部地区最大、西部次之、中部最小的特征。大多数省份的城市住宅总面积及其构筑材料总量随着城市建成区的扩张而增长,表明城市在发展初期以扩大建成区和水平扩张为主。随着城市化水平的不断提高,城市内部空间重组和用地置换导致高层建筑逐步替代了原有的单层或低矮建筑,城市扩张的方向由依赖土地的水平扩张转向以大量使用建筑材料为基础的垂直扩张,使得许多省份的城市住宅总面积逐渐超过辖区内居住用地总面积。这种以建筑材料"创造"出更多"土地"的城市垂直扩张在满足人们对城市生产和生活空间需求的同时,有利于节约土地资源和保护生态空间,但需要以消耗更多的建筑材料并承担建筑材料在开采、制造、运输、使用和废弃过程中所造成的环境影响为代价。     

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。     

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。     

城市化背景下植被物候动态变化及驱动因素

快速城市化会对植被物候带来显著影响，但当前影响城市植被物候时空变化的因素仍不清楚。本研究以京津冀城市群为研究区，采用5种拟合方法构建归一化植被指数曲线，通过阈值法获取京津冀城市群2001—2019年的城市植被物候特征，比较城市建成区与山区的春季和秋季物候，在此基础上分析降水、气温以及城市地表温度对植被物候的影响。结果表明：2001—2019年，京津冀城市群城市建成区植被生长季开始日期(SOS)平均比山区早16.88 d,城市建成区植被生长季结束日期(EOS)比山区晚12.22 d。研究期间，京津冀城市建成区植被SOS逐步延迟，而山区SOS逐步提前，并且城市建成区物候的变化率比山区快，因此，二者SOS的差值随时间变化而显著减小(-0.58 d·a^-1);秋季物候方面，城市建成区和山区EOS都表现为延迟趋势，但二者差值随时间变化并不显著(-0.10 d·a^-1)。城市建成区地表温度对SOS的贡献与气温较为接近；而山区地表温度对SOS的贡献仅为气温的1/2,说明城市内部的热岛效应和气温共同影响城市植被物候的变化，并且二者贡献几乎相等。本研究结果有助...     

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。     

建成区扩张下的西安市热环境空间分异性

深入研究建成区扩张下的城市热环境的空间分异性,对于更好地认识城市热岛效应,改善城市生态环境具有重大意义。以西安市建成区为例,基于2005、2010及2016年3期Landsat遥感影像,采用线性光谱混合分析法提取建成区范围,利用热红外遥感影像反演地表温度来研究城市热环境的时空演变;在此基础上,基于城市热岛足迹与多维直方图的信息容量分析方法探究建成区扩张下城市热岛效应的影响范围变化及其空间分异性特征。结果表明:2005—2016年西安市建成区扩张强度剧烈,不透水性表面显著增加;城市建设加剧了西安市城市热岛强度和级别,致使高温区域增多并向外蔓延,逐渐呈现片状分布格局;西安市城市热岛足迹的空间分异性显著,从2005年至2016年城市热岛效应的影响足迹范围逐渐变小;信息容量能够反映城市扩张对城市热环境空间分异性的影响,研究期间西安市建成区内城市热岛空间分异性随着热岛强度增加变得更加复杂。     

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。     

城市土地利用变化对生态系统服务的影响——以淮北市为例

城市是一类以人类活动为中心的社会-经济-自然复合生态系统.城市的快速蔓延及强烈的人类活动显著地改变了城市的土地利用结构,进而严重影响了城市生态系统服务及人居环境.通过遥感、GIS技术及生态系统服务价值评估等方法,对淮北市1987年、2000年和2007年3个时期20a间的土地利用结构及生态系统服务价值的演变进行定量评价.研究结果表明:1987-2007年间淮北市生态用地空间结构和面积发生剧烈变化,生态用地占城市面积的比例由91.45％降低至71.86％.1987-2000年,农田面积大幅度下降,而林地和水体都呈不同程度的增加趋势,建设用地面积增长迅速.2000-2007年,农田面积有所增加,林地和水体面积却明显下降,建设用地总面积虽然没有明显变化,但其聚集度显著增加.20年间,城市生态服务功能的价值呈现先增加后减少的趋势,在2000年达31.32亿元.2000-2007年,以废物处理和水源涵养功能退化最为严重.可见,城市土地利用结构的变化与生态服务功能密切相关,此结果可为淮北市景观格局优化及土地合理调控和管理提供一定的科学依据.     

基于景观生态学的辽宁中部城市群绿色基础设施20年时空格局演变

城市绿色基础设施（UGI）作为城市的重要生态屏障,是解决城市环境问题的重要途径。研究快速城市化背景下UGI的时空分布格局及形态演变,对优化城市绿色空间网络与布局、改善城市人居环境和提升城市可持续发展能力具有重要意义。利用谷歌地球引擎（GEE）平台计算了2000-2019年共约4800景Landsat影像的植被指数和水体指数,采用指数阈值分割方法,解译得到了辽宁中部城市群20年的UGI。在此基础上,运用景观格局指数和形态学空间格局分析方法（MSPA）,分析了20年（2000-2019年）连续时间尺度上辽宁中部城市群UGI景观格局的演变趋势。结果表明,20年间,辽宁中部城市群UGI面积呈波动上升趋势,由2000年的170.28 km²增长到2019年275.68 km²,增幅达62%,但由于持续的城市扩张,其占城市建成区面积的比例不断下降,由2000年的25.73%下降到2019年的19.72%,表明城市绿地空间建设滞后于城市空间扩张。研究期内,城市群UGI景观破碎化程度加剧,优势景观斑块的主导性减弱,景观形态趋于不规整且复杂化,且在空间布局上更加分散,景观斑块之间的结合度变差。此外,UGI核心区随城市扩张被逐渐蚕食,并转化为边缘区、桥接区、分支和环岛区等其他类型的UGI或非UGI景观,其占UGI总面积的比例从2000年的46.2%下降到2019年的37.26%;城市边缘区UGI变化最为剧烈,更易受到城市扩张的影响。研究可为快速城市化区域UGI空间网络布局与优化和基于UGI的城市生态安全格局构建提供技术支撑和决策依据。     

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.     

1980-2015年珠三角城市群城市扩张的时空特征分析

以珠三角城市群9座城市为研究对象,基于1980-2015年3期遥感影像提取的土地利用数据,通过扩张强度、扩张速率以及景观格局指数定量分析珠三角城市群尺度上城市扩张的时空变化特征。结果表明：（1）城市群扩张数量特征：1980-2015年珠三角城市群建设用地面积扩张约3倍,1980-2000和2000-2015期间分别扩张1513.1、3043.8 km²;扩张强度不断增强,扩张速率明显加快。（2）城市群扩张空间特征：珠三角城市群中扩张迅速的城市主要分布在研究区中部的城镇密集带及沿海地区;扩张较慢的城市主要分布在靠内陆的周边地带。（3）基于时间尺度发现珠三角城市群结构的演变呈现出由单核模式（广州,1980年）-双核模式（广州、深圳,2000年）-多中心、网络化模式演化的特征（东莞、中山等相邻城市,2015年）。（4）基于景观格局特征,珠三角区域扩张快速的城市形状复杂,结构趋于分散;扩张较慢的城市形状更规则,分布更聚集。（5）天然的人文联系与优越的地理位置、社会经济、政府政策以及基础设施的建设等因素共同驱动珠三角城市群的发展。该研究对提高城市群规划管理水平具有参考价值。     

不同规模城镇的扩展过程分析——以北京为例

基于遥感和地理信息系统技术,利用Landsat系列遥感图像的解译成果,分析了北京地区1984～2002年不同规模城镇的扩展过程。研究表明,（1）北京近18a来,各区县城镇规模对其扩展度具有较大的正面影响,且随着城市化的进程其影响程度日益增长。（2）北京近18a来,各区县的城镇用地的扩展强度是以城区为中心,四周辐射逐渐变慢,且对扩展度起到重要作用的是空间位置和地形条件,也就是说地形条件越趋向于平原,空间位置越接近于市中心,城镇用地扩展机会将越大。（3）北京近18a来,大部分区（县）城镇用地不断向外扩张,迅速侵占、同化周边其他土地利用类型（以农业用地、草地、其他用地为主）,原有城镇扩展迅速,城镇分布局部集中,范围也不断扩大。     

高原河谷城镇化对植被覆盖度的影响

以典型的高原河谷城市——西宁市为例，定量分析了2000-2015年研究区景观格局及植被覆盖度的时空演变，揭示了高原河谷地区的城镇建设对植被覆盖度的干扰过程及生态环境质量的影响。结果表明：（1）2000-2015年间，西宁市城镇面积增幅为25.99%，总体城镇化率为4.76%，各区县城镇化水平差异较大；（2）西宁市平均植被覆盖度呈增加趋势但不显著（P < 0.57）。植被覆盖度以中高和高植被覆盖度为主，空间上呈现"东西低-南北高"的分布特征，退耕（牧）还林（草）区的植被覆盖度显著增加（P < 0.01），说明生态恢复工程效果显著；（3）区县尺度上，城镇化速率与中高覆盖植被面积变化呈显著负相关（P < 0.01），区县内生态质量有所下降，城镇发展程度和区位条件的差异是影响中高覆盖度植被变化的主要因素；（4）格网尺度上，建成区及其周边区域的低覆盖植被面积呈显著增加趋势（P < 0.01），表明城镇内部区域生态质量有所改善。研究结果对保护和提高西宁市生态环境质量及合理推进城镇建设等方面具有重要意义。     

塞罕坝自然保护区主要植被类型动态及其驱动力

为探讨塞罕坝自然保护区植被景观动态变化规律及其驱动机制,本文基于3期Landsat TM影像数据(1989、2000和2013年),应用随机森林分类算法和Logistic回归模型,借助土地动态度指标,分析了1989—2013年研究区各植被类型的变化及引起其变化的驱动因素.结果表明:1989—2013年间,灌木林所占比例较小;研究区植被景观变化的主要特征是灌木林的迅速减少和人工林的持续增加,草地和天然次生林变化不明显;不同时期影响各植被类型变化的驱动因素不同,1989—2000年,社会因素如距道路距离、造林总投资是影响各植被类型变化的主要因素,2000—2013年,随着"天保工程"的实施以及自然保护区的成立,自然因素如高程、坡向的影响逐渐加强;社会活动主导了研究区的植被景观动态,而自然因素在一定程度上决定了植被类型的分布格局.