SLEUTH城市扩展模型的改进及验证——以唐山市为例

研究城市扩展以对城市化过程做出有效决策,进而调控未来的城市增长,对实现城市经济、社会与生态效益的最大化具有十分重要的意义.本研究首先以唐山市为城市扩展研究区从2个方面改进了SLEUTH模型,其次基于改进的SLEUTH模型对唐山市城市扩展进行情景预测.模型改进具体内容:引入分区定标机制,分区定标能有效体现城市内部不同区域增长速度的差异,进而改进模型模拟精度;引入宏观因素来改进SLEUTH模型的参数自修改规则,进而影响SLEUTH模型对城市增长趋势的模拟,理论上在城市增长机制上应进一步提高模型的合理性及模型精度.基于2种情景模式:惯性扩展模式、政策调节模式,预测了唐山市2010—2020年的城市增长,政策调节模式预测结果显示唐山市在2010—2020年间将继续保持面积年增长大于2.5%的高速城市化速度,其中2015、2020年城市规模将分别达到2009年规模的1.18、1.35倍.     

深圳市城市扩展预测与分区评价

以深圳市为研究对象, 基于CLUE-S模型, 模拟深圳市2020年城市扩展格局, 然后依据扩展速度强度、形态结构、社会经济效益和生态效益4个方面的指标建立城市扩展综合效益评价体系, 利用自组织特征映射网络(SOFM)对深圳市城市扩展进行分区评价。主要结论如下: 1) 未来(2020 年)深圳市城市扩展状况可 划分为4个区域(高度城市化区、经济增长区、城市扩展潜力区和生态优先区), 各区需针对自身特点合理调整发展战略; 2) 按照目前的发展趋势, 到2020年, 深圳市城市扩展综合效益较高, 但也存在社会经济效益和生态效益不能兼顾与土地利用效率不够高等问题; 3) 基于CLUE-S模型和SOFM网络, 结合城市扩展综合效益评价体系, 可以实现对未来城市扩展状况的预测和分析。     

基于马尔柯夫模型的福建长汀土壤侵蚀动态预测

根据南方红壤侵蚀典型区域--福建省长汀县1988、2000、2007年3个年份的遥感影像解译的土壤侵蚀数据,确定土壤侵蚀的初始状态矩阵和转移概率,应用马尔柯夫模型进行土壤侵蚀强度变化预测,结果与实际的误差通过了检验,模型在研究区的土壤侵蚀预测可靠.预测结果表明:研究区土壤侵蚀总面积2010年为40 031.76 hm2...     

重庆“一小时经济圈”城市扩展时空特征研究

在GIS技术支持下,选取1997,2003,2009,2015年4期陆地卫星Landsat TM遥感影像,通过目视解译的方法提取研究区各时期城市建成区基础数据.利用各模型参数,对研究区1997-2015年城市扩展数量变化、形态变化、空间变化进行动态监测和分析.结果表明:(1)数量变化上,城市扩展整体显现出"增长规模大,扩展速度快、强度高"等特征,但扩展速度仍略低于城市人口增长速度.(2)形态演变上,受地形因素、交通、产业外溢等影响,扩展区域布局松散、边缘形态稳定性较差,紧凑度随年份增长逐渐降低,分维数波动剧烈程度从大到小逐渐向"降、升、降"趋势演变.(3)空间变化上,为寻求更多用地资源,城市扩展重心轨迹朝"西北、东北、西北"方向偏移,扩展方向主要集中在NE-NEE方向上的渝北、江北等区域,中心城区扩展模式逐步向"紧凑圈层模式、外部扩展模式、跳跃组团模式"转变.未来该区域城市发展应加强空间一体化管理,保留城市特色多维形态及人文传统,打造出与生态环境相协调的魅力城市.     

和田地区城市化水平综合测度及预测

以和田地区为研究区域,分别从人口、社会、经济、土地四个方面,构建城市化综合指标体系,运用2001—2012年的数据,采用变异系数法对城市化水平各指标层予以量化处理,基于灰色数列GM(1,1)对2013—2017年城市化水平进行预测.结果表明,和田地区城市化发展过程中,人口、社会、经济、土地四个子系统都与城市化呈正相关关系,其中经济城市化起主导作用;和田地区城市化水平呈持续上升趋势,根据发展速度可分为两个阶段,2001—2007年缓慢发展阶段,2008—2012年快速发展阶段.根据对城市化水平的预测,可知和田地区城市化未来几年内发展良好,城市化发展提升的空间较大.     

基于灰色-马尔柯夫模型的区域耕地变化预测研究——以四川盆地中部丘陵区为例

以四川盆地中部丘陵区为例,基于1997-2005年的耕地利用变化数据,运用灰色-马尔柯夫预测模型,对区域未来的耕地资源变化趋势进行了科学的预测和模拟分析.研究表明:随着工业化、城市化进程的不断加快,人口增长、建设占用、农业结构调整、生态退耕等多因素的综合影响,研究区的耕地数量将逐年下降,耕地资源安全形势不容乐观.     

基于遥感和GIS的东营市城市扩展分析

随着工业化的迅速发展,城市化进程加速,土地利用中的矛盾日趋紧张.本文以山东省东营市为例,利用1988年至2003年间的多时相卫星遥感影像等资料,利用GIs空间分析技术,对东营市近20年来城区扩展的时序特征和空间特征进行了深入的探讨.结果表明,东营市扩展很快,2003年的城市面积是1988年的4倍多.东营市的快速经济发展决定着城市扩展的空间方位和速度.     

基于GIS技术和FEFLOW的秦王川盆地南部地下水数值模拟

在系统分析研究区地质及水文地质条件的基础上,确定了研究区范围和边界条件,借助GIS技术和FEFLOW建立了研究区地下水系统概念模型和数学模型及相应的地下水系统数值模型.用2004-2005年地下水动态观测井的地下水动态观测资料对数值模型进行了识别和率定,运用识别后的模型对现状水平年(2004年)的地下水系统进行了模拟与分析.结果表明:建立的模型能够较好地反应研究区水文地质空间分布及组合方式,具有一定的代表性,可以用于数值模拟计算.选择2005年为预测初始时间,2015年为终止时间,利用模型对研究区进行预测.在模型运行10年后,研究区北部区域地下水位上升3～5 m,中部区域的上升5～10 m,南部区域的上升10～15 m.分析模拟区域地下水上升范围,为今后实施排水措施奠定了一定的技术基础,也为排水措施的选址提供了一定的依据.     

基于元胞自动机的城市扩展研究

在传统的元胞自动机模型的基础上,结合GIS技术、城市扩展原理建立了研究区的GIS-CA城市扩展模型,模型综合运用灰色局势决策、层次分析法与CA模型确定元胞转变规则。在VS2010平台上,使用VB.NET语言,基于ArcGIS Engine组件开发了研究区城市扩展模拟系统,可模拟与预测研究区的城市扩展情况。使用研究区长春市的实际数据进行了验证,采用1993年、2005年遥感影像作为基础数据,应用GIS-CA城市扩展模型预测了研究区2005年城市用地情况,并进行了对比分析。实验结果显示,采用元胞自动机原理结合GIS技术研究城市扩展情况具有合理性、可行性。     

基于SWAT模型的渭河流域非点源氮污染分布式模拟

以渭河华县断面以上流域为研究区,应用SWAT模型对该区域的径流、泥沙及氮污染负荷的产生与输出过程进行模拟计算.利用华县站1987-1988年的实测月径流、泥沙和污染物数据进行模型的调参计算,用1989-1990年的实测月径流、泥沙和污染物数据对模型进行验证,验证结果表明模型基本合理可行,可用于渭河流域非点源污染的模拟计算.利用率定好的模型对不同典型年进行了模拟计算,根据模拟结果对该区域的径流、泥沙和氮污染负荷的时空产生与输出特点进行了分析,为流域非点源污染防治规划提供科学依据.     

基于遥感的珠海市景观变化梯度分异研究

  以珠海市为研究对象,以遥感影像、野外调查和统计资料为数据源,在ArcGIS支持下,建立以城市中心区为起点的17个辐射状环带,并在主城区设置不同方向的两个空间样带,结合景观格局指数和空间梯度分析方法,分析了珠海市全区与主城区空间格局总体特征、景观空间梯度变化规律,分析城市化效应。结果表明,近15年来城乡建设用地、道路和林地的面积均呈增加趋势,农田、裸地,水体、灌丛和滩涂等类型面积减小,证明了城市化效应的扩大;随着空间样带由中心城区向外围移动,各景观类型随梯度带的变化较为复杂,特别是城区的两个样带上建设用地面积均逐渐下降,农田面积上升,表明了城市化的梯度性和方向性;受自然和人为因素影响,样带的时空梯度差异较大。15年来珠海城市主城区扩展至中心城区向西北方向10 km和向西南方向12 km的范围内。通过研究区景观时空梯度分异特征的分析,能够定量化研究城市化梯度的扩展及城市结构的变化,对于城市的管理、资源的恢复与保护工作具重要意义。     

城市建设用地时空演变特征及驱动分析*——以重庆市两江新区为例

城市化是当前社会发展关注的重点问题,城市建设用地扩张是城市化的最主要形式之一,对典型区域城市建设用地进行研究,可为当地及类似区域城市规划和科学发展提供重要的数据支撑;以重庆市两江新区2010—2018年自然、社会、经济数据为依据,利用主成分分析方法,地理探测器等方法对两江新区城市建设用地时空变化进行分析,研究结果表明:两江新区城市建设用地扩张趋势呈先快后缓;扩展区域集中在"四山槽谷地带"和嘉陵江沿岸;城市建设用地扩张主要来源为耕地,以及少部分林地和园地;扩张的主要时间驱动因素为GDP值和第二产业占比,主要空间驱动因素为河流、坡度、距行政中心和距主要高速公路距离;城市建设用地扩张受多因素影响,在长时间序列下主要受经济因素影响,在空间上受自然因素影响大。     

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。     

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.     

沈阳市城市扩展动态模拟与预测

基于遥感和GIS,采用SLEUTH模型对沈阳市辖区1988.2004年间的城市扩展过程进行动态模拟,对未来(2005.2030年)两种预案条件下的城市发展格局进行预测,即目前趋势预案和区域开发政策与城市规划预案.结果表明:到2030年,两种预案条件下,城市面积分别增加306.0 km2和172.7 km2,占土地总面积的百分比达到22.1%和18.3%.目前趋势预案条件下的未来城市发展格局比较分散:而区域开发政策与规划预案条件下,城市扩展格局将更加紧凑,充分体现了区域开发与保护政策、城市规划对城市扩展的约束和引导作用.     

基于城市流模型的城市群扩张模拟——以武汉城市圈为例

随着区域城市化和城市区域化的不断发展,城市群扩张已成为中国城市化进程研究中备受关注的课题,城市群的扩张模拟也成为一个热点研究问题.在传统的城市扩张模拟中,CA(cellular automaton, 元胞自动机)模型以其独特的规则简单,可扩展性强等优点,在城市扩张模拟方法中逐渐占据主导地位,但目前CA模型主要应用于对单一城市的扩张模拟,对大范围区域内城市群的综合扩张模拟精度不高.该文引入了城市流模型对传统CA模型加以改进,将空间相互作用力量化并嵌入CA模型的转换规则中,并以武汉城市圈为例,应用改进模型模拟了武汉城市圈的扩张变化.结果显示,相比传统的Logistic-CA模型,该文提出的模型精度更高,说明城市群内部空间作用力对城市群扩张影响显著,同时,预测了武汉城市圈2020年的城市扩张情况.研究表明,未来城市扩张将集中在中心城市边缘地带.     

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.     

城镇化背景下的南方红壤丘陵区土地覆盖演变——以衡阳盆地为例

土地利用与覆盖（LULC）变化是生态环境演变的主要驱动力。南方丘陵区人口密集,但生态环境脆弱,20世纪90年代快速的城镇化进程产生了急剧环境变化。以衡阳盆地为研究区,以1990年、2000年两个时期的TM遥感影像为主要数据源,采用面向对象分类技术提取植被和建设用地信息,通过反演植被覆盖度,对植被覆盖度进行分级处理,获得了研究区植被覆盖等级分布图,最后,通过对比1990年和2000年建设用地和植被覆盖等级图获得了研究区建设用地和植被覆盖演变信息。研究结果表明：10年内研究区建设用地发生了显著扩展,扩展区域主要集中在衡阳市区周边,扩展区总面积为237.34km2;植被恢复区主要位于研究区北部区域,植被退化区位于研究区西端以及衡南县、祁东县和常宁市等3县市交界的湘江河谷地带以及南部的山区;城镇扩展区内植被退化严重,植被退化面积达到166.84 km2,占城镇扩展面积的比例为70.30%。     

福州市城市空间扩展及城市化研究

城市扩展的空间数据是评估城市化进程的一个重要指标．本文以福州市为例，探讨了利用城市发展的空间数据研究城市化进程的原理和方法．文章应用遥感技术分别提取了福州市1986年和2000年的城镇用地信息，计算出两个年份的城市建设用地面积，并结合社会经济数据对福州市的城市化进程、城市化水平、城市扩展强度以及产业结构进行了分析与研究，并利用回归分析进一步查明了福州市城市化进程的驱动力，最后根据规划目标针对福州市将来的发展提出了一些思路，以供借鉴。     

基于遥感数据的塔什干市城市扩展时空特征分析

随着城市化进程的快速推进,中亚城市化的发展成为近些年来该领域关注的新的研究重点。以中亚第二大城市一塔什干市1989、2000、2010年的遥感图像为数据源,获取塔什干市城市用地信息,并借助城市年均扩展速度、扩展强度指数及城市用地分形维数等参数,对塔什干市时空变化进行分析。结果表明:近21年来塔什干市的土地利用类型有明显的变化,其中建设用地的变化比较明显,呈现不断扩张的趋势,在1989-2000年期间平均扩展面积约为4.55km2/a,年扩展率为1.99%;2000-2010年平均扩展面积约为7.38km2/a,年扩展率为2.55%。其中增加的建设用地主要由周围的草地和未利用地转移而来;从分析可得:2000-2010年的扩展强度比1989-2000年的要高0.68%;分形维数逐渐增大,城市空间形态日益复杂化。