基于RS/GIS的城市空间扩展与外部形态演变研究——以江苏省淮安市为例

利用遥感影像和城市建成区图,运用GIS分析技术,以淮安市主城区为例,对城市空间扩展与外部形态演变进行了分析,结果表明,淮安主城区空间扩展具有明显的阶段性与各向异性特征,1965年以前,城市扩展缓慢,以北向、西北向扩展为主,1965—1979年,扩展规模较小,以西南向扩展为主,1979—1995年,扩展速度开始加快,以西北向、西南向为扩展的主导方向,1995年以后,城市空间加速扩展,以东向、东南向扩展为主。城市空间扩展的模式可概括为扇翼缓慢扩展型、圈层式扩展型和扇翼快速扩展型三种类型。淮安主城区形态经历了由星形向块状演变的过程,具有明显的趋圆性特点,城市空间扩展的阶段性与各向异性对外部形态的演变具有明显的影响作用。     

1990-2010年中国主要城市空间形态变化特征

构建了SVBI指数,以多时相、多波段的Landsat TM/ETM+遥感影像为数据源,提取1990-2010年中国62个主要城市的建成区,通过测算各城市的紧凑度、形状指数及分维数,分析城市空间扩展和形态演变趋势.结果发现,20年间我国主要城市的扩张速度与城市的级别成正比,呈现东部＞西部＞中部的特征;1990年和2010年两个年份城市空间形状趋于稳定,集中于正方形与矩形之间;城市的空间紧凑度总体提升,分维数呈下降趋势;城市扩张方向往往趋向于少数几个方向,“摊大饼”式的扩张不多见;39个城市用地规模扩展不合理;H形和星形形态对消除大气污染的效果最好.城市化推进、交通区位条件变化、城市新空间要素出现和政府调控力度加大是影响62个城市空间形态演变的主要因素.     

基于夜间灯光遥感数据的环洞庭湖生态经济区城市群时空扩展

文章基于1993—2017年环洞庭湖生态经济区城市群DMSP/OLS和NPP-VIIRS夜间灯光遥感数据与ArcGIS,采用参考数据辅助对比法提取城市群建成区范围,利用Landsat 8遥感影像和Kappa系数进行精度检验,运用时空扩展规模、重心偏移及景观格局形态分析方法对城市群演变进行分析。主要结论如下:①动态阈值法提取夜光数据城市群建成区与实际符合,演变规律与规划、经济和政策贴合,经过中速调整过渡—高速边缘扩展—低速内部填充—快速飞地式扩展过程,呈现复杂周期性变化。②城市群重心由荆州市石首市南移至益阳市南县内,常德市与岳阳市主导城市群快速发展。③景观格局破碎度较高,空间连通性较弱,城镇相对独立,城市群呈"五核"空间扩展模式。     

典型旅游城市空间形态演变及影响因素——以张家界为例

基于1995、2000、2005、2010、2015、2018年6个时间节点的遥感影像数据,运用分形理论、紧凑度指数、重心转移指数分析张家界不同时期的城市空间形态演变特征,对其影响因素进行分析,结果表明:(1)从城市空间扩展的时间层面来看,1995—2018年张家界市主城区建设用地扩展阶段性明显,经历了"低强低速、高强中速、中强中速、高强高速"4个发展阶段。(2)从城市空间扩展的方向上来看,5个时期张家界市扩展方向差异性较大,城市重心以向北部转移为主,以北偏东、北偏西的方向发展,城市分散度不断变大,向外扩张趋势明显。(3)从城市空间扩展的具体形态来看,以星状和团状扩展为主,紧凑度指数以2005年为时间节点先增大后减小,城市空间形态以非紧凑化、外延式扩展为主。(4)旅游发展、经济发展、交通发展、城镇化建设是张家界城市空间形态演变的主要驱动因素。     

1959年以来日喀则市发展与空间演化的尺度逻辑

对日喀则市城市发展实施反梯度、跨越式发展战略是国家力量的核心体现。基于尺度理论,运用质性、数理统计、空间分析法,研究投资对城市发展、空间演化的效应、特征及治理模式。结果表明:①1995年后城市空间开始快速扩张。2005—2014年,城市空间扩展的变化幅度和速度最大。1959—2016年,城市空间结构逐渐优化和功能逐渐完善,且居住、公共管理和公共服务职能最终占据了主导地位。2015—2016年,城市发展转向内部更新及绿色建设阶段。②国家、援藏投资对促进经济发展和建成区扩张具有合力作用,但国家投资对城市发展和空间演化的效应大于援藏投资对应的效应。③中央、中东部发达省市、西藏地市不同等级政府之间进行尺度生产组成两种治理模式:中央政府—东部发达省市—西藏地方政府垂直治理模式,中央政府—中央企业/东部发达省市—西藏地方政府组成的协调治理模式。④计划经济时期,实施国家—地方两级尺度治理模式,建设居住空间、公共管理和服务设施、基础设施等构筑物,促进了城市空间扩展和结构变化。⑤改革开放以来,国家投资、对口援建共同作用来推动日喀则城市建设,形成国家—发达省市—地方三级尺度模式,且对口援建对城市空间扩展是一种强化过程。     

东北地区城市规模分布演变及其空间特征

采用1990—2008年的城市人口数据,首先对东北地区城市规模级别结构演变概况进行研究,在此基础上引入城市首位指数、位序—规模法则、城市基尼系数对地区城市规模分布演变展开计量分析,并进一步探讨了区域城市规模成长的空间特征。结果表明:东北地区城市规模等级结构呈阶段性、层级递进式演变;由于缺乏龙头带动城市,各城市首位指数较低且不断下降;1996—2008年,城市体系符合位序—规模法则,城市规模分布总体趋于合理;1990—2005年,经济基尼系数与人口基尼系数发展方向背道而驰,地区大城市、特大城市仍有较大的人口发展空间;区域城市规模成长表现出空间极化、轴线指向、群带集聚、区域差异等空间特征。     

精明增长背景下上海城市空间扩展演变特征与驱动机制

对于我国超大城市而言,正处增量规划向存量规划转变、粗放发展向精明增长转型的时期,识别新发展背景下超大城市空间扩展出现的新特征、新变化具有重要的现实意义。作为改革开放后发展最剧烈的地区,上海在空间扩展方面已经经历巨大变化,能够很好地反映城市空间扩展的历程。基于此,文章以上海超大城市为例,基于空间扩展强度指数、标准差椭圆及驱动力分析模型,对上海城市空间扩展的历程、阶段特征及驱动机制进行系统分析。结果发现:①上海城市空间扩展强度呈现明显的"S"型结构,扩展强度在经历缓慢下降、缓慢增长、快速增长后转变为精明增长背景下的中低速增长。同时,上海城市空间扩展具有明显的计划属性。②上海城市空间扩展模式呈现由蔓延式—跳跃式向填充式扩展模式演变的特征。微更新、微改造、替换将成为城市空间发展新常态。③随着计划经济向市场经济的发展转型,市场力逐渐取代行政力成为影响上海城市空间扩展的重要驱动力量。国际环境的不景气及依靠投资带动城市发展的不可持续性,使得扩大内需成为上海新一轮发展的关键。     

武汉市城市蔓延的空间特征与管治

新型城镇化背景下,研究城市蔓延问题对科学认识与引导城市发展至关重要。利用RS和GIS技术,从蔓延指数、紧凑度、蛙跳指数、分形维度、SBC指数、几何重心、雷达图等方面分析1990—2010年间武汉市建成区时空演变特征,同时借助于人口密度梯度和船头波方法分析武汉市城市建成区与人口蔓延的空间协调性。研究发现:武汉市存在严重的城市蔓延,在蔓延形态上表现为土地利用破碎度整体较高且呈现先上升后下降的趋势,蔓延方向上以西南方为主。与此同时武汉市人口增长仍然集中在主城区而非城市边缘地区,人口增长与建成区增长在空间上互相分离。在此基础上分析其原因并提出相应的管治措施。     

西安城市扩展时空特征及驱动机制

基于西安市2004—2016年Quick Bird遥感影像,利用城市扩展强度指数、分形维数、重心坐标转移指数、扇形分析、缓冲区分析等方法分析西安城市扩展时空特征,并提出城市扩展的驱动机制。主要结论如下:①西安城市扩展总体特征呈倒"U"型,峰值出现在2007—2010年,研究时段内扩展面积始终处于高位,扩展强度与速度处于低位并有进一步下降的趋势。②城市扩展有明显的空间分异,城市形态愈发离散,布局不紧凑;圈层型与沿交通型扩展是主要的扩展模式,在城市建设的不同阶段,飞地型与内部填充型作用不同。③西安市扩展驱动机制主要包括推力、支持力、弹力及阻力,各因素共同作用于城市,在推动城市建设的同时,也造成城市扩展的时空分异。     

双维视角下苏州城市空间形态演变及影响机理

基于1990、2000、2010和2017年4个时期的Landsat遥感影像,运用分形理论和空间句法分析苏州城市外部和内部空间形态演变特征,并揭示其影响机理。结果显示:①从城市外部形态演变来看,苏州城市外部用地扩展经历"低强高速"、"中强中速"和"高强低速"3个发展阶段。②从苏州城市内部形态演变来看,全局集成核规模不断扩大且集成核形态逐渐完善,由树状单中心集成核向轮状多中心集成核转变。③苏州城市内外部形态演变具有一定规律性,基于道路交通系统和用地扩展的城市内外部空间形态演变呈同步性;外部和内部维度均凸显出城市形态呈"条带状多核"→"组团状行政型多核"→"组团状功能型多核"演变趋势。④自然因素、经济因素、交通因素和政策因素是导致苏州城市空间形态演变的主要驱动力。     

旅游产业成长与城市空间形态演变的关系——以张家界为例

利用夜间灯光数据,结合张家界不同时期建成区统计资料,利用阈值提取的方法,提取张家界不同时期建成区面积,对张家界城市扩张方向进行分析;运用核密度估计法、标准差椭圆分析法及索洛模型,结合张家界市1989—2015年的基础数据,分析张家界城市空间形态演变特征及其与旅游产业成长的关系。研究发现:①张家界城市建成区呈现外延性的扩张趋势;②张家界旅游景区分布呈现的"三星拱月"态势对城市空间形态产生重要影响;③旅游产业成长对空间形态的影响主要是通过对城市产业结构调整、产业升级、产业组织形式的演替和就业结构的调整对旅游城市空间的物质要素和功能要素产生影响;④张家界城市形态演变速度总体上较为稳定,但1995、2002、2009、2011、2014年城市空间变化率相对较低,而1990、1992、1999、2003、2012年城市空间变化率相对较高。在此基础上完善旅游产业成长对城市空间形态演变的作用机理和逻辑模型。     

基于最小阻力模型的城市空间扩展冷热点格局分析——以苏锡常地区为例

以苏锡常地区为研究区域,引入体现区域多中心性的最小阻力模型对区域城市扩展进行模拟,并结合空间关联分析指数(Getis-Ord Gi*)定量揭示不同时期城市扩展的格局演化规律。结果表明:基于最小阻力模型的城市扩展模拟反映出区域环境约束下区域城市扩展的空间态势,为区域城市发展政策调控提供了方向;未来城市扩展"热点区"呈现出明显的空间跃迁特征,在内生推力与空间阻力相互角力下,"热点区"聚簇形态由圈层式结构向组团、散布式结构转变。进一步分析表明,最小阻力情景下沪宁线、长江沿岸、沿沪地区、太湖沿岸轴线城市扩展具有完全不同的时空分异机理,未来为避免城市摊大饼式扩展,应加强城市与城市之间隔离带建设、构筑组团式空间结构,实现区域空间组织的有序安排和纵向聚合。     

南京城市空间扩展研究

城市空间就是城市占有的地域空间，更多地属于地理概念而非行政概念，指的是城市设施和城市人口相对集中的建成区。一个城市在自身发展的不同阶段表现为城市总体规模上的扩大、缩小及地域空间上的扩展或萎缩。这些空间上的变动往往便伴随着城市功能结构的调整。下文将以南京为例探讨其在80年代以来城市空间的变化及结构演化的现象和特点。1南京城市的空间扩展　　解放以来南京城市的空间扩展，分为外延扩展即城市空间在数量上增加，在空间上蔓延；内涵扩散即城市空间集约度的提高和空间使用性质的转变。　　南京市现辖十区五县，本文主要研…     

转型期城市贫困演化空间模式研究

基于西安市居民收支状况的调查数据,利用F-G-T指数和转移矩阵方法从宏观整体和微观个体两个角度分析了转型时期西安市贫困的变化趋势,并揭示其动态演化的空间模式。结果表明:1990—2011年西安市城市贫困状况有大幅度的改善,但在2000—2011年的改善不明显,尤其是在贫困的深度和强度方面;贫困分布特征由圈层结构变为扇形结构;城市的重点发展地区减贫抑贫效果最为显著;老工业区返贫状况突出,流动人口集聚地区贫困状况变化比较剧烈;西安市的城市贫困演化呈现出以内城区为中心的变形"同心圆"状与"扇形"复合的"T"型空间结构模式,内城返贫区与脱贫返贫混合区交错,并随城市发展向南扩展,东西两翼呈圈层结构包围在内城周围。贫困状况及其演化空间结构是城市发展方向、社会经济转型和城市化共同作用的结果。     

南京市城市建成区扩张的时空特征与驱动力分析

以南京市城市建成区为研究对象,分析了南京市城市建成区扩张动态,总结其时空扩张特征,并对南京市社会经济因素进行筛选,从而确定城市扩张的主要驱动因素。研究表明,在1985—2005年间,南京市城市建成区时空扩张呈现沿交通干线扩展和亲水性特征;经济发展、人口增加、产业结构调整和行政区划调整是南京市城市建成区扩张的主要驱动因素。     

行政区划调整对城市空间扩展的影响研究——以广州市番禺区为例

以广州市番禺区为例,运用LandsatTM/ETM影像和Arcgis软件研究行政区划调整影响下城市空间扩展过程中城市用地增长的数量变化、时空格局以及扩展模式等的变化特征。结果显示,改革开放后经济快速发展使番禺进入快速城市化阶段,城市空间扩展迅速;1992年番禺"撤县设市"后,城市建设用地增长总量持续增加,城市扩展模式以自组织特征为主,主要增长区域是中心城区和经济发达的中心镇;2000年"撤市设区"和2005年辖区范围调整后,广州市政府和新的城市规划成为促使番禺城市空间扩展从自组织向他组织转变的重要因素,城市空间增长结构表现出以广州大学城为代表的城市"植入体"增长带动为主的特征。总体上,行政区划调整适应番禺城市发展和促进城市空间扩展,城市增长模式和管理制度仍需创新。     

长春市工业空间格局时空演变特征

依据1995、2003、2008年长春市土地利用现状图和2013年卫星影像图,借助Arc GIS技术,综合运用分布重心方法和空间关联分析法,对长春市工业空间格局时空演化特征进行分析,结果表明:1长春市工业空间整体经历了"东南方向—西南方向—东北方向"大规模开发过程;2工业用地整体分布具有空间正相关特征,在部分近邻区域具有集聚性,但集聚程度呈现出先降低后逐渐增加的趋势;3工业用地空间集聚情况呈现相对稳定的状态;工业空间变化呈现出"主导地域集中—交通轴向扩展—轴间指状填充"的特点;4工业空间扩展模式遵循"扇形结构模式—圈层结构模式—扇形+圈层结构模式"的规律。研究认为自然条件、土地使用制度的改革、产业结构升级的驱动作用、政府调控作用以及交通机制是长春市工业空间时空演化特征的驱动力。     

基于RS与GIS的大庆市城市空间形态演化分析

以我国目前最大石油城市——大庆市为研究对象,选取1984、1995、2007年3个城市建设关键时间节点,以Landsat MSS、TM卫星影像为主要数据源,利用GIS技术提取城市建设用地规模、形态、增长幅度、区位坐标等信息,计算城市空间扩张速度、强度、城市空间形态紧凑度、分维指数、城市增长理性程度等空间特征量,分析大庆市1984年以来城市空间扩张现象和特征,并结合经济社会统计相关数据及区域分析方法,探究其因果关系。研究认为,大庆市城市空间扩张与形态演化具有石油城市发展的典型性和一般规律,表现出建设用地总量大、扩张速度快、强度高、增量分布不均衡、空间形态不规则、紧凑度低、城市中心地迁移方向与用地扩张基本一致等特征。这些现象和特征的主要形成原因包括石油开发战略指向、自然环境约束、交通设施引导、城市规划调控、中心地功能变迁等五个方面。     

Analyzing Daqing＇s Urban Spatial Form Evolution： Basing on the Technology of RS and GIS

以我国目前最大石油城市——大庆市为研究对象,选取1984、1995、2007年3个城市建设关键时间节点,以Landsat MSS、TM卫星影像为主要数据源,利用GIS技术提取城市建设用地规模、形态、增长幅度、区位坐标等信息,计算城市空间扩张速度、强度、城市空间形态紧凑度、分维指数、城市增长理性程度等空间特征量,分析大庆市1984年以来城市空间扩张现象和特征,并结合经济社会统计相关数据及区域分析方法,探究其因果关系。研究认为,大庆市城市空间扩张与形态演化具有石油城市发展的典型性和一般规律,表现出建设用地总量大、扩张速度快、强度高、增量分布不均衡、空间形态不规则、紧凑度低、城市中心地迁移方向与用地扩张基本一致等特征。这些现象和特征的主要形成原因包括石油开发战略指向、自然环境约束、交通设施引导、城市规划调控、中心地功能变迁等五个方面。     

土地发展权视域下中国城市土地集约利用效率空间格局及溢出效应

采用数据包络分析方法测算2000—2016年我国31个省份城市土地集约利用效率,剖析区域特征,借助GIS分析法,概括其效率空间集聚特征和分布格局,构建SLM和SEM空间面板计量模型进一步探讨了土地集约利用效率的空间溢出效应,结果显示:(1)三大区域效率的变化形态相似,以2010年为界,呈先下降后上升的趋势,模式上逐步由"粗放型"转向"集约型";(2)2000—2016年,效率有效省份经历了由少增多的变化形态,空间上自北向南、自西向东呈"高—中—高"分布;(3)城市经济发展水平、产业结构对城市土地集约利用效率具有显著的促进作用,产业结构的影响存在年际差异,土地资源丰度、城市化水平、城市规模表现为抑制作用。另外,土地发展权确定及分配对于提升城市土地集约利用效率,扩大空间溢出效应有重大意义。