河谷盆地型城市扩张的时空与驱动力分析——以兰州市为例

城市建成区扩张是地区城市化水平的重要标志.基于兰州市Landsat系列卫星遥感影像,首先基于提出的多分类器组合土地利用/覆被分类方法,提取建成区范围;其次计算2003—2019年城市扩张速度、扩张强度和城市紧凑度等,分析兰州市建成区扩张的时空特征;最后分析驱动城市扩张的自然条件和社会经济因素.结果表明:①基于分层策略的多分类器组合分类方法对兰州市土地利用/覆被分类效果很好,提取的建成区范围面积与年鉴统计数据也基本一致;②城市建成区面积在16年内持续增加,年增加量6.72 km2,处于快速扩张状态,城市紧凑度较低,扩张合理性差;③由于兰州市"两山夹一川"的自然条件,城市南北方向扩张已趋于饱和,扩张只能沿黄河东西方向;④人口增长和经济的快速发展是兰州市城市扩张的主要驱动力.     

基于夜间灯光数据的武汉市建设用地扩张规律研究

选取1997年到2012年间的6期DMSP/OLS夜间灯光数据,采用基于统计数据的二分比较法,对武汉市建成区进行提取.利用建设用地扩张幅度、建设用地增长类型、城市扩张速度、城市扩展方向、城市外围轮廓的紧凑度等指标分析了武汉建设用地扩张的规律和特点.结果表明:武汉市建成区总体扩张幅度为152.2%,增长速度经历了"慢-快-慢"的交替,城市分布中心主要向东南移动,建成区的紧凑度先减小后增大.此外,通过相关性分析证明经济发展、人口和城市化之间存在强烈正相关.     

多源数据支持下南昌市2003—2021年城市扩张与植被变化分析

以Landsat数据、DMSP/OLS、NPP/OLS夜间灯光数据、土地利用数据为基础,运用辅助数据比较法提取南昌市城市建成区边界,并从城市空间扩张特征、扩张速度、动态度以及紧凑度4个方面对城市扩张特征进行分析;同时引入NDVI值,提取出城市建成区的平均NDVI值,从建成区NDVI的均值、NDVI比值以及稳定性3个方面...     

基于多源灯光数据的中原城市群城市扩张时空变化分析

探究中原城市群的城市扩张时空变化规律,有利于重建其空间结构的发展过程,厘清发展脉络,把握未来发展趋势,优化城市群建设.通过整合DMSP/OLS、NPP/VIIRS夜间灯光数据和辅助数据,采用阈值二分法提取城市群城市建成区,进而统计夜间灯光数量、城市扩展动态度及景观格局指数,对城市扩张时空格局演变进行量化分析.结果表明:(1)研究期内中原城市群城市夜间灯光总量稳步提升,灯光距平值区域化明显,郑州大都市圈处于领先地位;(2)城市面积增长了2.15倍,扩展动态度稳定在5%～6%之间,处于城市化的前期阶段,呈阶段性波动增长趋势;(3)灯光数据提取的城市建成区斑块呈现出中心-外围圈层式空间扩张结构的特征,城市扩张在原有基础上填充连片发展;(4)城市建成区斑块数量增长了1.97倍,形状指数在8%～9%之间,复杂程度加深,中小城市兴起并不断发展壮大,中心城市郑州市的首位度不断提升,极化作用明显,辐射带动周围城市发展,城市群趋向集聚化、一体化.     

基于 DMSP/OLS 数据的城市扩张研究

为研究太原市城市扩张动态变化,采用 DMSP/OLS(Defence Meteorological Satelite Program/Oprational Linescan System)夜间灯光数据结合统计数据法提取城市建成区,提出加权重心转移法提取城市重心,并从用地扩 张时空特征、城市扩张类型、基于灯光强度的城市重心迁移几个方面展开研究。结果表明,太原市城市建成区持 续扩张,且城市重心不断向南移动。1992 ～2002 年,太原市主要扩张走势为向西以及西南方向扩张,为填充增强 主导扩张类型; 2002 ～2012 年扩张强度尤其明显,主要扩张走势为正南、东南方向扩张,为外延主导扩张类型。     

基于遥感的乐山主城区城市扩张及其驱动力分析

近年来城市建成区不断扩张,城市土地利用类型发生较大变化,引起国内外学者的广泛关注.研究以乐山市1988,2000,2013年同一季度3个时相为基础的Landsat数据,通过目视解译方法提取乐山市主城区城市用地信息.在GIS技术的支持下,通过比较多个时相城市用地的面积变化,计算城市扩张强度、重心转移指数,定量分析了主城区城市扩张的时空特征.然后运用统计资料,分析乐山市主城区城市扩张的驱动力.结果表明,1988—2013年乐山市建成区面积在不断扩张,成绵乐城际高速铁路客运专线的选址及开通加速城市建成区向西北方向扩张;人口增长是主城区扩张的最主要驱动力;随着社会发展GDP对主城区扩张的影响力也在不断增强.     

基于夜间灯光数据的吉林省城镇化时空演变研究

借助DMSP/OLS、NPP-VIIRS夜间灯光数据以邻域分析结合高分影像分析法提取建成区,分析了近26a吉林省城镇化的时空演变。结果表明:在吉林省空间迁移距离较小的地区,即依托原城市区发展的长春市、吉林市等地在扩张强度、扩张速度上都优于其余城市,城镇化速度相对较快。吉林省大多城市出现了副城市区,且原城市区并未出现大规模增长,导致各市扩张中心迁移较远,发展较慢。从整体而言,长春市占吉林省总建成区面积近1/3,全省扩张中心常年集中在奢岭街道。除长春市、吉林市外大多城市城镇化速率较低,吉林省城镇化发展不均衡。     

基于NPP/VIIRS与Landsat-8数据对城市建成区提取方法研究

城市建成区是行政区范围内具有基本完善的市政公用设施的非农业生产建设用地,它包括市区集中连片的部分以及分散在近郊区与城市有着密切联系的部分.针对利用不透水面指数和夜间灯光数据结合的方法提取城市建成区(Built-up area of urban extraction, BAUA)的结果在城市近郊工业区有缺失现象,以及市中心内部的大面积裸露土地和夜间灯光数据值较弱的地区存在大块空洞现象的问题,以2019年北京、武汉、郑州、西安4个城市建成区为研究对象,首先借助GEE(google earth engine)平台利用Weka Cobweb聚类算法以及形态学后处理,研究了基于夜间灯光数据NPP/VIIRS与Landsat-8数据计算的建筑指数和地表温度相结合的方法对城市建成区(built-up area extraction, BUAE)提取,然后利用不透水面指数和夜间灯光数据结合的方法提取城市建成区,最后对比2种方法的提取结果.研究表明:(1)在BUAE方法中加入(Landsurface temperature, LST)参数,能有效弥补市郊工业区因夜间灯光数据值损失而造成提取建成区缺失的不足.(2)BUAE方法可以一定程度上减弱提取建成区内部的大面积裸露土地和夜间灯光数据值较弱的地区存在大块空洞现象.(3)2种方法在对市郊和市中心城镇化水平差异小的特大城市北京的建成区提取轮廓基本一致,对市郊和市中心城镇化水平差异大的大城市如武汉、西安、郑州提取建成区的轮廓差异较大.相对BAUA方法,BUAE方法在北京,准确度提高了2.1%,在武汉准确度提高了13.9%,在西安准确度提高了10.6%,在郑州提高了9.7%,但BUAE的虚警率也高于BAUA的虚警率.本研究可以为建成区提取提供参考.     

中国建成区植被变绿趋势识别及对比分析

基于2001-2020年增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI),利用曼-肯德尔(Mann-Kendall,M-K)检验与泰尔指数,分析中国老城区(2000年已成为建成区)与扩展区(2000-2016年新增建成区)的植被变绿趋势,以及在不同气候变化区植被变绿趋势的差异.研究发现：1)中国约20%(17 290 km²)的建成区植被呈显著变绿趋势.其中华东-华中湿暖趋势带的建成区植被变绿面积,占中国建成区植被总变绿面积的46.61%,30个省级行政区10%以上的建成区植被呈显著变绿趋势. 2)在老城区与扩展区的植被变绿趋势的对比上,老城区的植被显著变绿,扩展区的植被微弱变绿,老城区的植被变绿面积(13 474 km²)是扩展区植被变绿面积(3 818 km²)的3.5倍多.不同气候变化区的植被变绿趋势差异表明,需要因地制宜地应对气候变化对城市建成区植被生长的影响,重视西南-华南干暖趋势带的供水设施建设,保证植被的生长需求.     

南宁市城市土地扩张与驱动力分析

利用空间重心转移计算和单一土地利用类型动态度计算方法分析计算南宁市城市用地扩张趋势与速率,结果为:1994-2005年间南宁市主要向东、南、西三龇向扩展,其中向东扩张最为明显.城市建成区面积不断扩张,2005年城市土地面积是1994年的2.25倍.1994-2001年城市扩张速率仅为7.71%,城市空间重心逐渐向东移动.而2001-2005年,城市扩张速率达到11.57%,城市空间重心转向东南方向.影响南宁市城市用地扩张的因素有经济增长、人口增加、政策推动以及交通发展的牵引.     

基于Landsat数据和DMSP/OLS夜间灯光数据的城市扩展提取: 以天津市为例

以天津市为例, 将多时相的Landsat TM/ETM+影像与DMSP/OLS夜间灯光数据结合起来提取城市建成区扩展信息, 并进行验证和分析。首先, 利用DMSP/OLS夜间灯光数据得到城市建成区的大致范围, 利用这个范围内的Landsat TM/ETM+数据和多波段纹理进行图像分类, 得到城市建成区的空间分布。然后, 利用分类后比较法得到城市建成区的变化信息, 将提取的建成区变化结果与利用 DMSP/OLS数据得到的城市建成区扩展信息以及基于统计数据的城市建成区变化趋势进行对比, 验证方法的有效性。结果表明, 结合DMSP/OLS数据和Landsat 数据的光谱特征以及提取的多波段纹理特征, 可有效地减少裸土与城市建成区的混淆, 与只利用光谱信息的建成区提取及变化检测相比, 得到更高的精度。因此, 结合 Landsat TM/ETM+数据和DMSP/OLS夜间灯光数据提供了一种进行大型城市建成区扩展检测的有效方法。     

基于土地利用变化的宝鸡市建成区碳排放估算研究

目的揭示宝鸡市建成区2000-2013年碳排放变化规律。方法基于DMSP/OLS夜间灯光数据,确定土地利用变化阈值,并通过引入人口密度栅格数据,采用新方法估算宝鸡市建成区2000年和2013年碳排放量。结果 (1)基于夜间灯光数据提取的2000年和2013年宝鸡市建成区面积分别为36 km~2和101 km~2,土地利用变化(城市扩张)的速度为4.64 km~2/a;(2)14年间,宝鸡市建成区人口密度峰值由渭滨区向金台区转移;(3)刻画了地级市内部基于栅格单元的碳排放空间分布格局;(4) 2000年和2013年宝鸡市建成区碳排放强度均值分别为0.57万t/km~2和0.85万t/km~2,碳排放量增加了66.07万t,其中金台区增幅最多,为52.12万t。结论研究成果有望为宝鸡市或类似工业城市制定更精细的碳减排政策提供有益参考。     

基于遥感的龙岩市城区扩展研究

基于1988年、1995年、2000年、2004年、2009年、2013年、2016年的Landsat TM/OLI影像数据,采用监督分类法和目视解译法提取城市建成区信息,分析龙岩城市扩展的特征。研究结果表明:近30年龙岩城区面积不断扩张,扩展速度经历高速增长(1988～2000年,年增长率7.80%～17.54%)、平缓过渡(2000～2013年,5.80%～6.76%)、低速增长(2013～2016年,年增长率3.23%)三个阶段。     

基于OBIA的武汉城市圈1990年～2015年建设用地变化检测及时空特征分析

武汉城市圈是国家中部崛起战略和“两型社会”建设的重要支撑点,研究其建设用地扩张规律对区域城市规划及国家和区域经济发展政策的制定实施具有重要意义.该文以1990年～2015年的Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,采用面向对象的影像分析 (Object-Based Image Analysis, OBIA) 方法提取了武汉城市圈的建设用地信息,并用扩张面积、速度、强度以及紧凑度等指数分析了建设用地扩张的时空特征.结果显示：1)利用多种指数及SPM自动确定分类阈值,能较好地提取建设用地,分类总精度为94.3%;2)武汉城市圈建设用地呈逐步增加趋势,总扩张面积约251 893.96 hm2,前10 a(1990年～2000年)扩张缓慢,后15 a(2000年～2015年)的扩张面积、速度、强度分别是前10 a的6.98、4.08和4.65倍;3)各城市建设用地面积在1990年～2015年均呈上升发展趋势,各城市的空间形态呈现由北向南、由西向东趋于紧凑型的发展态势.     

苏州建成区范围界定及形态分析

城市建成区范围与形态是城市规划与管理的基础信息,利用2010年5月24日的卫星遥感影像,提取了苏州市建成区范围,得知苏州市主建成区面积为618 km2,主建成区重心在五峰园。苏州市各区建成区形态特征参数反映两种城市扩张模式:一种是整体齐头推进;一种是局部多头推进。通过建成区形态分析发现苏州在城市建设方面的一些问题。为苏州城市精确规划、管理与研究的需要,今后有必要利用遥感和GIS对苏州市建成区范围定期进行提取。     

资源枯竭型城市建成区用地扩张时空特征

为合理认知资源枯竭型城市用地扩张形态、分布等特征,以辽宁省阜新市为研究区,采用随机森林分类方法解译Landsat影像提取建成区用地,结合扩张强度指数、扩张强度均指数等分析阜新市各县区1999—2019年的城市建成区用地特征.研究结果表明:阜新市东部县区扩张强度高于西部,扩张中心由西部向东部移动;各县区建成区用地的分布模式及扩张趋势有各自特征;20年间,阜新市建成区用地优势斑块地位、连通性、形状和人为干扰程度均呈现不同程度的改变.研究结论对合理解读资源枯竭型城市的扩张特征及城市的发展等有着重大意义.     

基于多源遥感数据的城市扩张测度研究——以厦门市为例

以2000、2005、2009、2013年的Landsat遥感影像数据和相应年份的DMSP/OLS夜间灯光数据为基础,结合厦门市的社会经济数据,运用GIS和RS分析手段,通过引入紧凑度、城市重心、城市扩张速度、城市扩张强度、全域空间自相关系数、弹性系数等指标,对城市扩展过程中的时空特征、形态演变及其与经济发展之间的协调性进行测度.结果表明,厦门城市扩展空间形态变化呈现明显的阶段性,城市扩张过程中空间形态趋向稳定,土地开发利用和城市功能配置还处于较低水平.     

浙江省主要城市空间形态演变及城镇化质量评估

"城市化"是当今中国城市发展的重要战略方向,城市形态分析与城镇化质量评估是城市化研究的基础理论问题.文章借助RS和GIS技术提取出浙江省11个主要城市在1993年、2003年和2014年的建成区信息,并利用形状指数、紧凑度、分形分维、扩张速度和扩张强度及城市重心转移等指标对浙江省城市形态进行了测度.并基于熵值法对社会、经济、人口、环境等共23个因子建立评价指标体系,对不同城市的城镇化质量进行评估并提出相关建议.     

基于夜间灯光数据的川渝城市建成区时空动态

通过研究川渝地区城市时空动态分布以及城市的发展趋势,以期缓解人地矛盾、优化城市空间布局。本文使用由NGDC下载的DMSP/OLS卫星F101993、F121998、F142003、F162008稳定灯光年度合成影像和NPP/VIIRS卫星2013、2018年7月的月合成影像两种夜间灯光数据。以五年为一周期,通过阈值二分法提取川渝地区城市建成区,并利用紧凑度与分形维数、标准差椭圆和城市建成区扩展时空分布特征分析川渝地区城市建城区近25年动态变化过程。结果表明：（1）两种夜间灯光数据拟合R2值约为0.7455,提取误差在3%以内,空间精度相对较高;（2）川渝地区紧凑度指数随时间推移而降低,分型维度大致呈上升态势;（3）城市建成区城市重心逐渐东移,城市拓展的方向性先降低后增强,扩展方向由西南-东北转为西北-东南方向;（4）川渝地区城市建成区不断扩展,扩展速度虽有波动但大致呈上升态势,成都、重庆的核心地位日益增强。可见在1993-2018年间,川渝地区城市群规模不断扩大,城市结构日益复杂,城市发展以外延式扩展为主,破碎程度较高;城市建成区重心呈现东移趋势,表明以重庆为核心的东部城市发展稍快于西部。     

国际空间站夜间影像的城市化信息提取

以国际空间站2012年3月27日于上海至苏州上空所摄夜间影像为基础数据,利用地理信息系统软件对影像所含地面灯光亮度、范围等特征进行提取和分析,探讨影像所含灯光信息与城市化的关系。研究显示,影像范围上海、苏州等四主要城市灯光区代表城市成熟建成区;各城市室外照明单位面积平均亮度及耗能基本相同;四城市人口总量与城市灯光区面积成线性关系,灯光区人口密度可分为7 000人/km2和12 000人/km2两级;城市未来几年扩张方向与范围可由城市灯光连片区向外伸出的灯光条带判断。城市夜间影像所含城市化信息,在即将开始的中国新型城镇化建设决策中可发挥一定作用。