基于Barista的城市建筑景观动态变化——以沈阳市铁西区为例

基于Barista软件从高分辨率影像提取建筑物3D信息,结合ArcGIS软件,应用转移贡献率、建筑密度、建筑平均高度及建筑面积比例分析了沈阳市铁西区改造过程中建筑景观的动态变化.结果表明： 随着城市改造的进行,空地、居住、工业建筑与道路4种优势景观类型是景观变化的主体,空地、居住、商业建筑和道路面积增加,工业建筑面积减少.建筑密度降低,平均高度升高.建筑景观的区域差异明显,工业区建筑密度高于居住区,建筑平均高度低于居住区.离城市中心距离越远,建筑密度越小,建筑平均高度越低.     

基于QuickBird的城市建筑景观格局梯度分析

研究城市建筑景观的梯度变化特征,对城市规划与管理的合理调整有着重要的意义.应用QuickBird影像,基于Barista软件提取了建筑物三维信息,采用建筑平均高度、建筑密度、容积率、建筑高度标准差、建筑体形系数等指标,结合梯度分析法研究了铁西区建筑景观格局的梯度变化.结果表明:从1997到2008年,低层与多层建筑是主要的建筑景观组分,平房与低层建筑占地面积比重显著下降,多层、中高层与高层建筑比重上升.建筑平均高度、容积率与建筑高度标准差逐年上升,建筑密度、建筑体形系数与景观形状指数下降.建筑向垂直方向扩展,建筑能耗降低,形状更加规则.建筑景观的梯度变化与距市中心距离的远近没有关系,与区域功能相关,商业区建筑平均高度与容积率最高,政府所在地范围内建筑密度最大.     

不同空间尺度三维建筑景观变化

以沈阳市铁西区建筑物三维信息为基础数据,从建筑高度、密度、体积与体形、分布均匀度与空间拥挤度等方面构建了三维建筑景观评价指标,分别从区域、功能分区和梯度带3个角度分析了三维建筑景观的变化特征.结果表明:从1997年到2008年,铁西区建筑向垂直方向扩张,建筑空间分布越来越不均匀,空间拥挤度、建筑平均体积与容积率逐渐增大;居住区平均高度、平均体积、覆盖率、容积率、空间拥挤程度最小,建筑分布最均匀;商业区除建筑高度变异系数和平均体形系数最小外,其余指标值最大;工业区高度变异系数和平均体形系数最大,空间分布最不均匀;从梯度带上看,建筑使用类型的差异决定了三维建筑景观的变化特征.     

铁西区建筑景观时空变化特征及影响因素

城市建筑景观的时空演变特征对城市改造与规划的合理调整有重要的指导作用。本文基于Barista软件、GIS、RS等技术,提取了建筑物的3D信息,并采用建筑占地面积比重、建筑平均高度、建筑密度、建筑形状指数与空间质心模型等指标,分析了沈阳市铁西区建筑景观的时空变化特征与影响因素。结果显示:从1997—2008年,居住与商业建筑占地面积比重增加,工业建筑占地面积比重下降,建筑形状越来越规则,建筑密度降低,建筑在垂直方向上扩展;3个时段内,建筑景观变化的质心先由居住区向工业区转移,再由城市中心向外围移动;经济发展、人口增长与建筑平均高度呈正相关,与建筑密度呈负相关。城市改造政策对城市建筑景观的变化有重要的影响。随着离道路距离的增加,建筑平均高度降低,建筑密度先增高后降低。     

沈阳城市三维景观空间格局分异特征

城市三维景观的研究有助于景观生态学研究向三维的发展和指导城市科学规划。本文利用Quick Bird影像提取了沈阳建成区的建筑三维信息,采用5个景观指标(平均高度、景观高度标准差、容积率、建筑体形系数和建筑密度)及空间统计分析方法研究了沈阳市建筑景观空间格局分异特征。结果表明:沈阳建成区的建筑景观主要以平房和多层建筑为主,中高层以上建筑数量最多的是铁西区,其他各区均有分布。沈阳市建成区不同高度的建筑在空间上呈现聚集分布状态并且存在显著的空间正相关关系;同时,沈阳市建成区的各个行政区不同高度的建筑也在各自行政区呈现聚集分布状态。沈阳市建成区的建筑密度与容积率在空间分布上存在明显的差异,高密度、高容积率的区域面积比重相对较少,城市土地利用强度有一定的提升空间。     

快速城市化背景下广西典型城市景观空间格局动态比较研究

随着城市化的快速发展与城市规模日益扩张,城市景观空间结构不断地被人为改变着,不合理的景观空间格局既削弱了区域的经济和社会发展功能,影响着城市生态环境质量的不断提高,也进一步制约着城市的可持续发展进程。以广西3座典型中心城市——南宁、柳州和桂林市为研究对象,利用6景Landsat5 TM和Landsat8 OLI/TIRS影像数据,通过遥感影像分类技术提取研究区的土地利用景观信息,对典型城市1990—2015年的景观空间格局特征与生态过程进行对比分析,旨在揭示快速城市化阶段重点城市核心景观要素的时空演化规律。结果表明:(1)在城市化进程加快的背景下,广西各典型城市的景观空间格局均发生了剧烈的变化。受人为影响强烈的土地利用景观类型变动最为显著,建设用地景观的不断扩张与耕地、林地景观的缩减是城市化发展的基本特征。(2)在水平空间上,城市建筑景观逐渐由核心圈层向外围圈层扩展,外围区的自然景观受人工干扰强度加大,景观类型逐渐丰富,但破碎化程度加剧。(3)在垂直空间上,城市景观类型呈现较显著的海拔分异特征,中、低海拔区是城镇化最集中的地带,建设用地的景观优势度增长最为显著。高海拔区因但受城市扩张与农业开发活动的胁迫,自然景观的优势度与团聚性呈下降趋势。(4)从城市功能定位来看,南宁、柳州和桂林市作为广西3座不同功能类型的中心城市,它们在区域社会经济发展方面起到重要的辐射和引领作用。该研究为科学开展城市景观规划、实施城市生态环境管理和推进广西城市化健康有序发展提供参考依据。     

老工业搬迁区土地利用变化时空特征及其驱动力——以沈阳市铁西老工业区为例

基于QuickBird遥感影像数据,在GIS支持下,分析2000-2010年沈阳市铁西老工业区土地利用变化的时空特征及驱动力.结果表明:研究期间,铁西老工业区工矿仓储用地格局变化最大,由“南宅北厂”历史格局逐渐演变为以居住用地为主的土地利用格局.其中,居住用地面积增加9%,主要来自于建设大路以北地区工矿仓储用地的搬迁转化;工矿仓储用地面积减少20%;商业服务业设施用地、公共管理与公共服务用地面积都有不同程度的增加,分别增加1.3%和3.1%;建设用地是变化幅度较大的土地利用类型,总体变化率达76.9%.研究区2000-2005年的土地利用变化率高于2005-2010年.国家发展战略和政策、区域发展规划、行政体制改革、产业升级等是铁西老工业区土地利用变化的主要驱动力.     

城市三维景观格局特征与社会环境因子的交互影响：基于增强回归树

城市的垂向扩展加深了城市构成与格局的复杂性,传统的二维景观格局研究较难完整体现当前城市景观的生态结构与功能特性。本研究以上海市中心城区为研究区域,选取三维景观格局指数量化研究区域三维景观格局,并运用增强回归树机器学习算法综合分析社会、环境因子与城市景观格局的交互影响。结果表明:高建筑率、平均建筑高度和建筑高度标准偏差在上海市内环周边区域的数值较高,建筑数量、景观形状指数在外环周边的数值较高,建筑覆盖率、容积率和Shannon多样性指数在城市中心的数值较高,且浦西总体高于浦东。人口密度和归一化植被指数(NDVI)对三维景观格局的交互影响最显著,生产总值的影响程度最低。三维景观格局指数在一定范围内随社会因子中的人口密度增大而增大,随环境因子中的NDVI和水面率增大而减小。增强回归树可作为量化景观格局与社会环境因子之间交互影响关系的有效工具。研究结果有利于加深对上海市中心城区生态环境与人类福祉之间关系的理解,同时可为城市三维扩展规划提供科学依据。     

1996-2016 年洞庭湖区土地利用及景观格局演变特征

以1996 年、2001 年、2007 年、2012、2016 年洞庭湖区的遥感影像数据为基础, 利用转移矩阵模型及景观格局指数等方法分析了洞庭湖区20 年间的土地利用及景观格局变化特征。结果表明: 洞庭湖区土地利用景观格局变化主要表现为耕地、林地和建设用地的增加, 水域、草地和其它用地有不同程度的减少; 总体景观呈破碎化趋势, 形状更加复杂, 多样性指数呈增加趋势; 各类型土地的斑块数目总体呈上升趋势, 其中水域与其他用地基本保持不变, 耕地的最大斑块指数变化最大, 平均分维数基本呈上升趋势。     

深圳市福田区三维城市景观格局变化特征

城市景观是景观变化最快的类型之一,建成景观与绿地景观格局和功能的相互影响及空间配置是城市景观优化的核心。在紧凑型城市快速发展过程中,城市垂直方向增长成为主要扩展方式。如何定量分析三维城市景观格局变化,为城市景观优化提供科学依据还有待深入。选取深圳市福田区,以高分辨率遥感数据和建筑普查数据为基础,运用景观格局指数和景观连通性等方法定量分析建筑景观和绿地景观变化及空间影响。研究结果表明:(1)2003—2016年,福田区建筑景观主要表现为垂直向的立体扩展模式,新增建筑主要为高层和超高层建筑,建筑平均高度增加6.53 m,立体空间体积增加135.58×10~6 m~3,建筑密度仅增加2.42%,建筑景观高度差异逐渐增大,呈现出明显的三维空间异质性。(2)2003—2016年,建筑景观格局由"阶梯式"转变为"金字塔"形,受益于建筑景观的垂向增长,建成景观与绿地景观比例由1.20∶1调整为0.99∶1,建成景观减少4.03 km~2,绿地景观增加2.80 km~2。(3)建成景观的三维立体化释放了绿地景观用地空间,同时也限制了绿地景观的外部连通性,绿地景观连通性较低,大型绿地斑块间缺乏廊道连通,呈现孤岛化。研究可为城市景观空间优化和国土规划等实践提供科学依据。     

西安市景观格局演变对生态系统服务价值的影响

研究快速城市化地区景观格局演变对生态系统服务价值的影响,对城市空间格局调控、健康稳定城市生态系统的构建、区域土地资源优化利用和生态环境的保护及区域可持续发展具有重要意义.本文基于西安市3期(1999、2006和2015年)TM遥感影像的解译结果和社会经济统计数据,利用景观生态学和生态系统服务相关理论,分析了城市化影响下西安市景观格局特征和生态系统服务价值的时空变化特征,并定量分析了景观格局演变对生态系统服务价值的影响.结果表明: 随着城市化进程的加快,西安市景观格局发生了很大变化,其中,建设用地和园地景观不断增加,耕地、林地、水域景观减少;研究区景观呈现出愈加破碎化、多样化和不规则化的趋势.1999—2015年,西安市生态系统服务总价值减少19.03亿元.耕地、林地和水域景观生态服务价值下降,园地景观生态服务价值增加;气候调节对生态系统服务的价值贡献率最大,气体调节的价值减少量最大,水源涵养的价值减少率最大.西安市生态系统服务价值中心城区低、南部山区高;1999—2015年,生态服务价值在空间上呈下降趋势,低值区的范围由中心城区逐渐向周边区县扩展.景观格局变化会对区域生态系统结构、功能及过程产生重要影响.城市建筑景观的扩张与蔓延、交通道路网的延伸与交织使各景观类型被严重分割,破碎化增强;对区域生态服务价值贡献率较大的林地、耕地、水域等生态型景观类型减少,最终导致区域生态系统服务价值减少.     

遥感影像空间分辨率及粒度变化对城市景观格局分析的影响

尺度是景观生态学和遥感领域的重要问题,已有研究主要考虑景观的粒度效应,很少涉及遥感影像空间分辨率对景观格局,尤其是对城市景观格局的影响.基于2000年和2002年分别由ETM 和IRS-PAN影像解译得到的土地利用图,从景观和类型两个层次分析了不同粒度下上海市一城市化样带的景观格局.结果表明,城市景观有明显的尺度效应,空间分辨率和粒度变化都会影响城市景观格局,而道路等线性廊道对尺度变化的敏感则是造成这一影响的主要原因.斑块密度、边界密度、平均斑块分维度、景观聚集度和最大斑块指数的粒度效应比较明显,而景观比例、Shannon多样性指数对粒度变化并不敏感.高分辨率影像适用于城市景观格局,尤其是破碎度的分析,其用于分析的合适粒度是5～10m.     

贵州典型坝子土地利用强度空间演变及景观格局响应

基于坝子(喀斯特山区受人类活动影响最明显的特殊地貌)尺度较小的特征,运用系统网格法,结合半方差变异函数修正模型,分析贵州省境内3种类型共15个坝子2005、2010、2015年土地利用强度的空间演变特征,揭示贵州岩溶山区典型坝子土地利用强度空间演变的一般规律及其与坝子内部景观格局变化的相互关系.结果表明: 贵州坝子土地利用强度空间动态演变和景观格局响应模式展现出明显的类型差异.总体上,土地利用强度随坝子经济水平由高到低呈梯度递减.微观演变上,市县中心坝子的土地利用强度围绕坝地中心外围呈同心带状先减后增,空间演变趋势为稳定-扩张型;市县周围坝子的土地利用强度以单一“极-轴”为高强度中心,变化兼具增减,演变趋势为波动型;偏远地区坝子的土地利用强度基本稳定不变,甚至小幅减弱,演变趋势为稳定-衰弱型;坝子景观格局与土地利用强度变化因坝区主导功能差异存在5种不同的响应关系模式.研究期间,3种类型坝子土地利用强度的空间演变受自然和人文因子双重控制,各因子之间相互作用形成其空间演变的典型特征.     

沈阳铁西老工业区土地的集约利用特征

利用基于QUICKBIRD和IKONOS数据解译得到的铁西老工业区土地利用状况,采用地统计和常规统计方法,分析代表区域环境和社会经济服务功能的用地类型的时空动态和集约利用特征.结果表明： 工业用地和住宅用地是沈阳市铁西老工业区主要的用地类型.2000-2010年,铁西区土地利用发生了明显变化.工业用地面积呈快速降低趋势,住宅用地面积呈增加趋势,公园、商服用地和绿地面积迅速增加.城区环境明显改善,综合宜居水平提高,功能定位日益明晰,商住服务功能日趋完善,土地利用效率逐渐提高.2002年以来,铁西老工业区区域土地集约化利用水平有了明显改善,但土地资源的集约潜力仍旧可以进一步挖掘.
     

铁西区城市改造过程中建筑景观的演变规律

探索城市改造过程中景观的变化规律对城市景观变化的预测有重要的指导意义。以沈阳市铁西区1997、2002、2005、2008年建筑物三维信息为基础数据。按照建筑物使用性质将其分为居住、工业、商业、教育与医疗、其他建筑5类,按照建筑物的高度将其分为平房、低层、多层、中高层、高层和超高层6类。采用转移矩阵法分析了不同时段建筑类型的更替规律。并将探索性空间数据分析法应用于建筑改造空间分布特征的研究。结果显示:1997到2002年,居住建筑是建筑改造的主体。2002年后,工业建筑成为建筑改造的主体。1997到2008年,不同高度类型的建筑更替顺序为:平房→低层建筑→多层建筑。新增建筑先以低层为主,后以中高层,逐渐以高层为主。建筑改造在空间上并不是随机分布的,而是存在显著的空间正相关关系。在局部空间范围内,建筑改造呈现成片集中改造的现象。     

西安市城市化对景观格局及生态系统服务价值的影响

我国处于城市化高度发展阶段,截止2018年全国城市化率达到59.58%。城市的快速扩张,显著改变了区域景观格局,深刻影响城市生态系统的供给、调节、文化、支持等服务功能。近30年来,西安市城市用地扩张554.23 km²,基于西安市景观格局变化分析,利用同心缓冲区探讨城乡梯度内景观指数与生态系统服务价值的特征及其相互关系,揭示城市发展对城市生态系统的影响。结果表明,1980-2015年西安市各景观类型面积发生明显变化,耕地、草地面积逐渐减少,建设用地面积波动增加,主要来源于优势景观耕地的转化。景观破碎度最高的区域主要分布在距市中心10 km左右的城乡结合部,斑块密度、边缘密度、景观分割度最高,且随城市扩张,拐点距离逐渐增加。林地和耕地是提供生态系统服务的主要土地类型,西安地区总生态服务价值减少了9.56亿元,耕地减少最多（6.83亿元）,沿城乡梯度,总生态系统服务价值均值呈现从市中心到农村递增的趋势,土壤保持的生态服务价值增长最快;沿时间梯度上,生态服务价值均值呈现逐年减少现象;从景观格局对生态服务价值影响分析得知,多样性指数与各类型生态系统服务价值之间存在显著的相关关系,最大斑块指数与不同类型的服务价值呈高度负相关。城市建设使得区域的生态系统服务价值降低,在城市发展中需要科学规划用地、合理布设景观格局,提高生态环境质量,达到城市生态宜居的目的。     

苏南典型乡镇景观梯度变化

基于2009年Quickbird卫星影像和GIS空间分析技术,采用土地利用程度综合指数和景观格局指数,结合梯度分析方法,研究了苏南典型乡镇(辛庄镇)土地利用强度和景观结构的城乡梯度变化,并分析了土地利用强度与景观格局的关系。结果表明:水田是辛庄地区的优势景观类型,村镇建设用地、鱼塘和水体也是当地的主要景观类型。镇区的土地利用强度明显大于农村地区,随着与镇中心距离的增加,土地利用程度综合指数逐渐降低。镇区景观空间聚集度大,景观结构较为规则,破碎化程度较低;农村地区景观空间离散度大,形状复杂,破碎化现象严重,景观格局有待优化。土地利用强度与斑块密度、景观形状指数呈显著的负相关(P<0.05),与香农多样性、均匀度指数呈极显著正相关(P<0.01),与聚集度指数呈显著相关,说明随着土地开发强度的增加,城镇景观向着多样化和均匀化的方向发展,建设用地成为优势景观,空间聚集度不断加大。     

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。     

从“增量扩张”到“存量优化”:深圳市景观格局内部动态与优化

随着城市化的不断推进,以城市扩张为主要特征的土地城市化渐趋于饱和,许多城市开始进入"存量优化"的土地开发阶段。存量优化的土地开发模式改变了城市内部的景观格局,进而影响城市景观的生态过程及功能,但现有的工作主要关注城市的外部扩张,缺乏对城市内部景观动态的研究。以深圳市为例,基于高空间分辨率遥感影像,以地块为分析单元,识别城市扩张、城市更新以及内部填充三种土地开发方式,对比分析不同方式下地块的景观格局变化。研究结果表明：（1）深圳市已进入"存量优化"的城市发展阶段,表现为内部存量变化面积是外部增量变化的2倍;（2）城市更新类型的地块平均植被比例增加3%,提高了人居环境质量,而城市扩张和内部填充类型的地块则表现为植被比例明显下降,平均植被比例分别减少了51%和50%;（3）城市扩张和城市更新具有明显的空间聚集特征,内部填充分布则相对随机。在精细空间尺度上识别了城市扩张、城市更新以及内部填充三种不同景观变化类型,分析了其空间分布特征,为深入理解城市内部景观格局的动态变化提供了新的视角,可为城市生态过程的机理研究和城市规划提供参考与借鉴。     

北京市环城绿化隔离带生态规划

研究运用生态规划方法、地理信息技术和遥感数据,在分析北京城市发展所面临的城市布局与生态环境问题,以及在规划范围内土地利用与生态环境功能的基础上,探讨了北京绿化隔离带的功能,提出了北京绿化隔离带的总体结构,景观格局与生态规划控制指标。研究表明:规划区内城镇建设用地已达4 0 .2 % ,现有土地景观布局零乱,各类开发建设活动十分活跃,扩张趋势明显,要保证足够的土地资源以发展绿化控制带的难度很大。绿化隔离带土地潜力和适宜性的评价结果揭示,如果能够严格控制城镇建设用地的进一步扩张,充分利用各类适宜性土地发展绿地,如林地、裸地、水体、耕地,重新规划分散的乡村居民点,释放一定的建设用地,则估计有6 5 .8%的潜力土地可发展为绿地。根据北京城市发展对近郊生态功能的要求以及规划区土地利用现状,北京绿化隔离带的总体结构应是楔型环城绿化隔离带,即沿交通干线贯穿绿带,中-小型生活社区与小城镇分布在绿化隔离带之中。绿化隔离带的景观生态格局应是以森林为基质、河流道路为廊道、城镇与居民区镶嵌合理分布在森林绿地的格局形态