京津冀1980-2015年城市土地利用变化时空轨迹及未来情景模拟

城市土地利用变化遥感监测与未来情景模拟对于准确把握城市扩张特征、优化城市用地格局进而促进区域协调发展具有重要意义。文章基于多期土地利用数据,对1980—2015年京津冀城市土地利用变化时空轨迹及驱动因素进行分析,并模拟了2015—2050年不同发展情景下城市用地空间格局。结果表明:近35年间,京津冀城市用地面积增加了5 574.80 km~2,扩张速度表现为"快速—慢速—快速—慢速"的时序特征。新增城市用地中有66.61%来源于耕地,重心整体向西北转移。GDP和城市人口增长对城市用地扩张起到重要推动作用,同时国家实施的一系列政策也有一定影响。到2050年基准情景、耕地保护情景和生态保护情景下京津冀城市用地将分别增加4 122.14km~2、2 756.12 km~2和3 439.14 km~2,河北和北京郊区将成为城市扩张的重点潜力区和新的增长极。需要加强国土空间管控与城市生态空间优化布局以保障京津冀未来城市用地的有序开发和城市群生态安全。     

城市增长边界的理论探讨与应用

城市增长边界(UGB)是当前美国等西方国家在城市可持续发展及空间扩张管理等方面研究的热点之一。文章旨在诠释UGB的内涵、特征以及效能的基础上,对国内的相关研究进行了回顾与评价,并对中国设定UGB的必要性进行了阐述。结果表明:设立城市发展边界(UGB)对于中国的城市空间扩张管理有着十分重要的指导意义,但UGB管理模式并不能够简单地"复制"到中国,需要从正确定位、划定方法、整合管理及弹性控制等方面进行创新。     

基于生境质量的绿洲城镇增长边界划定--以黑河中游地区为例

绿洲城镇是人类活动最集中、人地关系最敏感的区域,也是"三生空间"(生产、生活与生态空间)矛盾最严重的区域。划定城镇增长边界是控制城镇无序蔓延,引导城镇空间有序发展的一种技术手段和政策工具,是国家和地方空间治理体系的重要组成部分。以黑河中游地区绿洲城镇为研究对象,提出了一种基于生境质量的绿洲城镇增长边界的划定方法:首先,基于InVEST模型评估绿洲生境质量;其次,将绿洲生态适宜性评价结果嵌入SLEUTH模型,模拟城镇增长边界;最后,以土地利用总体规划下达的城镇用地面积为控制规模,并结合生境质量评估结果对模拟边界进行修正,最终划定城镇增长边界。结果表明:划定边界内总面积为104.67 km^2,剩余可建设用地面积为22.14 km^2,以低等级生境质量为主,占边界内新增城镇用地的66.98%。绿洲平原区和山前洪积扇区的城镇增长空间较小,剩余可建设用地比例分别为9.96%、24.57%;绿洲边缘区的城镇产业园区空间增长潜力较大,剩余可建设用地比例为52.53%。该划定方法能够有效解决城镇发展与生态环境之间的矛盾,对绿洲城镇增长边界划定具有重要的参考价值。     

基于生态安全格局的公园城市建设分析

“公园城市”的提出是以生态文明为引领实现美丽中国目标的体现,也是探索城市发展规划格局的全新升华。以“公园城市”的首提地成都为例,综合使用MCR模型等构建生态阻力面并提取生态廊道,并对当前成都生态安全格局进行空间耦合匹配分析,结果表明:(1)研究区生态源地主要集中在西部和北部,多以林地为主,其余生态源地分布较为分散,以水体和湿地为主。(2)生态重心主要向西倾斜,且城市生态格局受地形等的影响呈南北走向,城市主城区尚有生态潜力较大区域。(3)生态节点之间连通性尚有待加强,需进一步开发和完善环城、环湖等城市绿化系统,加强生态景观之间的连通性。     

洱海流域城镇用地扩展边界划分研究

科学划分城镇用地扩展边界是提高城镇化质量、协调人地关系的重要举措。文章综合考虑距离和阻力两类因素,采用最小累积阻力模型研究不同情景下城镇用地扩展的边界划分问题,提出一套两级分区体系。以云南省洱海流域为例的实证研究发现,同一地块单元的城镇用地扩展阻力普遍高于生态用地扩展阻力,两个扩展过程的最小累计阻力值在空间上均呈现为中间低、周边高特征;以两过程累积阻力比值1.5、1、0.5作为一级边界阈值,按三种情景划分城镇用地适宜区面积分别为981.35km2、589.40km2、212.63km2,分别占流域总面积的38.26%、22.98%、8.29%;以此为基础,对三种情景下城镇用地扩展边界进一步细化,分别确定了优化开发区、重点开发区、限制开发区和禁止开发区的边界阈值。研究结果可为合理确定城镇用地扩展方向和规模提供参考依据。     

技术进步方向、城市用地规模和环境质量

国内研究更多关注技术进步对环境质量的作用,却并未重视技术进步方向变化可能对环境产生的影响。本文构建两部门内生经济增长模型,数理演绎技术进步方向和城市用地规模变化与环境质量的耦合过程,结合我国经济数据数值模拟不同技术进步方向对城市用地规模和环境质量的影响。模型结果发现,提升环境质量可以通过控制城市用地规模和清洁技术创新方式实现,当城市和农村的用地需求外生给定时,环境污染完全取决于清洁与非清洁技术的水平,当城市和农村的用地需求由技术进步内生决定时,清洁和非清洁技术都会对环境质量有直接作用,同时还会通过改变土地的使用类型和用地规模影响环境质量。数值模拟结果发现,如果保持我国现阶段的技术进步方向不变,环境质量、城市用地和经济产出将难以实现相容发展,环境质量的提升对城市用地和经济产出存在"挤出"效应,而转变技术进步方向使清洁技术强度足够大时,环境质量和经济增长可以实现共生发展。     

基于生态系统服务重要性的粤港澳大湾区生态安全格局构建

构建区域的生态安全格局是实现区域生态保护及自然资源精准供给的重要途径。以粤港澳大湾区为例,分析2015年研究区NPP、产水量、土壤保持和生境质量4种生态系统服务的物质量和空间格局,以生态系统服务的重要性综合分区识别生态源地,并采用最小累积阻力模型提取生态廊道,从而构建粤港澳大湾区的生态安全格局。研究表明:(1)2015年粤港澳大湾区的NPP、土壤保持和生境质量的服务水平呈现出东西部高、中部低的空间格局,而产水量则出现中部高、东部与西部较低的空间分布,各项生态系统服务的呈现出较强的空间异质性。(2)粤港澳大湾区生态源地面积共17 631.35 km~2,占总面积的31.43%,主要分布于粤港澳大湾区西北部、西南部和东部的林地和耕地中。(3)粤港澳大湾区的生态廊道总长度为1 523.90 km,从东部向西北部和西南部延伸;生态安全分区具有由四周的高水平逐渐过渡到中心的低水平的结构特征。基于生态系统服务重要性的方法,对粤港澳大湾区的生态安全格局进行构建具有较强的适用性,并且对合理利用、分配自然资源以及区域的国土空间规划具有重要意义。     

近20年京津廊坊地区城市增长模拟和预测研究

利用遥感和GIS技术获取历史数据,采用SLEUTH模型,对京津廊坊地区城市增长和土地利用演化进行模拟。模拟过程中,通过获取模型对于城市土地利用演化模拟的最佳模型参数系列,实现SLEUTH模型的本地化,重建了研究区1985—2008年城市土地利用历史动态演化过程,并模拟其未来动态扩展趋势,为研究区城市发展和城市规划提供科学依据。最后,通过对社会经济驱动因子进行主成份分析,得出影响北京、天津和廊坊市城市扩展的第一主成份因子分别是人口—文化—经济因子、经济因子和经济—环境因子。     

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。     

我国城市用地扩张的驱动力分析

文章用较为详实的资料，对中国近15年城市土地扩张的基本态势及其3个影响因子，即人口、经济增长和城市环境改善的内在作用机制进行了分析。近15年来，中国城市建成区土地面积年均扩张速度为850km^2。单因子回归分析表明，城市用地(城市建成区)扩张与城市人口和GDP皆呈高度正相关关系；但通过偏相关分析发现，GDP增长更能解释城市用地的扩张，经济增长是城市用地扩展最重要、最根本的驱动因素。随着经济发展和收入的增加，人们对城市居住环境的要求提高，这也将刺激城市对土地的需求。     

基于GIS和空间Logistic模型的城市扩展预测——以深圳市龙岗区为例

从土地利用转化的角度出发,分析了城市扩展的基本原理和过程,提出城市空间扩展直接原因在于城市发展对土地的需求,城市空间扩展预测可分为城市发展用地总体需求预测和空间扩展预测的观点,并采用优化组合预测模型对城市用地总体规模扩展进行建模,利用空间逻辑回归模型对空间分布扩展进行建模,两者共同构建了城市空间扩展预测模型,最后以深圳市龙岗区为例进行试验,验证了这种思路。     

黑龙江省典型城市合理用地规模确定的实证研究——以大庆市为例

以黑龙江省典型的资源型城市——大庆市建成区为研究对象,用1990—2004年的数据建立经济数学模型。利用Excel软件分析了城市用地规模与经济发展水平之间的关系,表明两者呈相互关联的非线性变化规律。假定在同一技术条件下,采取成本—效益模型计算出确保城市经济效益最优时的土地面积即为合理用地规模,通过计算城市空间扩展度,得出现有城市用地规模大于合理用地规模的结论,在今后的经济发展中应考虑适当地控制城市用地规模。     

城市扩展及其驱动力遥感分析--以厦门市为例

以厦门市为例,利用遥感专题信息提取和空间叠加分析技术研究城市空间扩展,着重分析了厦门市从1989年到2000年11年间各区城市扩展的面积、速度和方向、城市扩展侵占周围用地的情况以及城市扩展的驱动力。分析表明,厦门市的城市空间扩展速度较快,2000年城市用地规模比1989年扩大了近2倍,城市用地扩展主要是侵占周围的耕地。厦门市经济的快速发展、外商投资的不断注入以及多山临海的地理环境决定着城市扩展的速度和方向,是城市空间扩展的主要驱动力。     

城市用地扩张与生态环境保护的交互作用研究——以长株潭城市群为例

城市用地扩张与生态环境保护的交互作用是城市群城市开发和生态环境保护要素流动的映射表现,系统地构建其交互作用机制,对于丰富城市群扩张理论和优化城市群空间结构具有重要意义。文章基于构建城市群城市用地扩张与生态环境保护的交互作用框架,运用灰色关联度模型揭示二元之间的交互作用,并将共生理论引入城市群扩张研究中,从城市开发和生态保护二元共生视角提出研究城市用地扩张的新思路。研究表明:(1)城市群城市用地扩张与生态环境保护之间存在较强的交互作用,整体上表现出阶段性特征。(2)由自然、经济社会和空间三个维度构成的"驱动—协调—约束"共生机制是实现城市用地扩张与生态环境保护共生发展的动力机制。生态环境保护通过分区管控、治理修复与城市用地扩张方面的监测预警、城市更新形成多维交互作用,最终实现二者的共生发展。(3)基于共生机制框架提出城市群城市用地扩张与生态环境保护二元共生发展的对策建议,从而形成高效集约、生态安全、宜居宜业的城市群国土空间结构。     

中心城-卫星城间交通发展对城市空间扩展影响模型

中心城—卫星城间交通在大城市空间结构扩展中的作用机理及贡献程度的量化研究是分析、研究我国大城市与卫星城市间交通问题的关键。文章对传统的土地预测引力模型加以改进,并结合计算机模拟技术,构建了中心城—卫星城间交通对城市空间扩展影响模型,揭示了中心城—卫星城间交通在大城市空间结构扩展中的作用机理及贡献程度。文章认为中心城—卫星城间交通普遍化费用降低导致城市扩展单元在卫星城的分配比例增长,而在建成区和边缘区分配比例降低。得出可通过发展中心城—卫星城间交通引导城市空间向卫星城扩展。     

资源型城市发展系统耦合协调研究——以武安市为例

资源型城市转型势在必行,文章旨在分析资源型城市发展系统"经济-社会-生态"的耦合关系,为城市协调发展提供参考借鉴。以武安市为研究区,构建评价指标体系,运用耦合协调度模型分析现状,以灰色GM(1,1)模型预测未来趋势。结果表明:(1)2007年武安市耦合协调度为中度失调,2008—2010年好转至轻度失调,2011—2014年除2013外均处于濒临协调,经济发展、环境恶化、社会响应敏感反映出城市发展系统三大组分的协调共进。(2)灰色模型预测当地2015—2019年仍将处于濒临失调,耦合协调水平提升迟缓,表明资源型城市发展系统各组分间虽然耦合更紧密,但协调水平提升空间仍较大。(3)资源型城市要强化"经济-社会-生态"相协调的发展观念,实现可持续增长。     

基于建设用地变化的城市边缘区提取方法与扩张模式研究——以哈尔滨市为例

利用Landsat TM数据获取2000和2015年哈尔滨市建设用地矢量数据,构建了一种更为简单可行的城市边缘区空间提取模型,界定了城市核心区、内缘区和外缘区的边界,探讨了城市边缘区的空间变化过程和扩张模式。结果表明:基于建设用地变化构建的城市边缘区提取方法——"滑动切割"模型,通过设定提取阈值,获取城市核心区、内缘区和外缘区的边界是可行的;近15年来,哈尔滨城市边缘区已从二环和四环之间延伸到哈尔滨绕城高速公路外围,城市边缘区建设用地集中化与破碎化并存;根据边缘区建设用地破碎化程度,城市边缘区扩张模式包括"外延式、跳跃式和稳定式"三种,基本形成了"东张西建",多种扩张模式并存的城市扩张格局;在交通设施、政策导向和社会经济等因素的共同推动下,基本形成了"南工北农"的城市区域空间特征。     

SLEUTH模型支持下的城市扩展方案模拟与评估

在快速城市化过程中,迫切需要对未来城市空间扩展进行方案预测和评估,以减少规划的不确定性.以杭州市为研究区,以Landsat TM/ETM+影像为数据源,选择SLEUTH模型预测不同的城市扩展方案,即现有发展趋势方案(MSQ)、农田适度保护方案(MFP)、紧凑城市发展方案(CC).为了增进模型的应用水平,从人口增长、地类转换、规划效果等不同角度对规划方案进行了比较.结果表明,MSQ方案预测的城市形态分散、耕地数量锐减,MFP方案通过农田保护抑制了城市无序蔓延,CC方案通过扩展边界控制防止多中心之间的过度开发.但各方案未能充分体现道路和开发区建设等因素的影响,在反映人口分布方面的能力有待加强.     

省内城市经济区划分研究——以山西省为例

本文依据城市———区域理论 ,将中心城市影响区范围划定与城镇空间结构体系单元的研究结合起来 ,探讨省内城市经济区边界的划定方法 ,并给出了山西省的实证研究。     

城市空间扩展与城市土地利用扩展的研究进展

城市空间扩展是城市地理学、城市规划学的核心内容之一。城市土地利用扩展是城市空间扩展的一个重要方面。文章总结了城市空间扩展机制、扩展动力机制、模式、模型及产生的影响,以及城市土地利用的扩展模式、动力机制、研究方法以及用地扩展的类型识别和城市用地扩展的时空演变分析,展望城市空间扩展与土地利用扩展,将在生态环境、生态安全、用地效益、土地集约等方面有很大的发展,进一步与3S技术和CA结合,将推进其快速发展。