城市LUCC时空格局对地表温度的影响效应研究 ——以广西柳州市为例

研究目的:定量分析中国西南典型重工业城市——柳州市的土地利用、地表温度时空演化特征以及不同土地利用类型对地表温度的联合影响效应。研究方法:利用1991年Landsat 5的TM影像和2013年Landsat 8的OLI/TIRS影像数据,通过遥感技术反演提取研究区归一化植被指数(NDVI)、归一化差异建筑指数(NDBI)、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)以及地表温度(LST)等遥感参数,基于遥感指数叠加分类法获取城市土地利用/覆盖(LUCC)信息。研究结果:(1)柳州市22年间LUCC变化剧烈,受人为因素影响强烈的地物类型为建筑用地、耕地和裸地。其中,建筑用地变化幅度最大,面积增加了126.71%,新增建筑用地主要源于城市中原有的耕地类型。(2)两期地表温度数据均显示,城市建筑用地的地表温度最高,水体的地表温度最低,建筑用地升温效果显著,是造成城市热岛效应的主要原因之一。(3)影响因子相关性与多元回归分析揭示,城市中各地物类型面积比与地表温度均具有一定的相关性,但差异性较大。其中,建筑用地、裸地与地表温度呈正相关,林地、水体与地表温度呈负相关。研究结论:城市各种LUCC类型的地表温度差异较大,水体和林地在缓解城市热岛效应方面作用十分显著,两者比较,水体的降温效果要优于林地。     

城市三维形态与热环境的相关关系研究——以大连市金普新区为例

由城市各种实体空间结构所构成的三维形态是城市形态的重要组成部分。而城市的空间结构与城市空间环境的热场分布也有着密不可分的关系。本文运用地理信息系统与遥感技术,获取三维形态指标与地表温度,对各因子进行回归分析,建立城市空间形态热场分布研究的回归模型。分析了金普新区空间实体的占空度、错落度、建筑密度等空间形态对城市亮度温度的影响,发现占空度与城市亮温成正相关并且相关性较高,绿化率与亮温成负相关,而建筑密度与错落度对城市热场的影响较小。     

福州城市热岛效应与土地利用变化关系研究

以福州市区为研究区,分析1988等4个年份热岛效应的变化及其与土地利用类型、植被覆盖度的关系。结果表明:(1)城市核心区与非核心区的平均温度差值不断增大,城市热岛效应显著增强。(2)不同土地利用类型热岛效应程度排序为水体林草地耕地建设用地,强、中等热岛效应区主要对应建设用地,并随着建设用地的扩展而延伸;非、弱热岛效应区主要对应水体、耕地和林草地,非热岛效应区随耕地和林草地的萎缩而减少。(3)不同植被覆盖度平均温度排序为水体高植被覆盖度中植被覆盖度中低植被覆盖度低植被覆盖度裸地,强热岛效应区和中等热岛效应区主要对应裸地,非热岛效应区主要对应高植被覆盖度区域,弱热岛效应区域主要对应低、中低和中植被覆盖度区域,随植被空间萎缩和稀疏化强、中等热岛效应区扩张而非热岛效应区减少。     

基于GIS和RS的沿海县生态环境质量综合评价——以霞浦县为例

基于遥感影像数据,以霞浦县为研究区,提取土地利用专题信息,从社会因子、植被因子、地表因子、地形因子四个方面来进行因子的选取,选择人口密度、城市扩张强度、生态系统稳定性指数、植被覆盖度、地表温度、水体指数、高程、坡度8个参考因子来评估霞浦县生态环境质量情况,采用熵权法确定各指标的权重,构建生态环境综合指数模型,将生态环境质量划分为劣、差、中、良、优五个等级,对霞浦县生态环境质量进行评价。     

基于TVDI方法的黄土高原地表水分时空分异研究

该文选择陕北黄土高原地区作为研究区域,选用了基于地表温度和植被指数的经验关系构建的地表干燥度指数(Temperature-Vegetation Dryness Index,TVDI)。该指数对Ts/NDVI特征空间的生态特征的解释,对土壤和作物的水分含量具有一定的指示意义。通过对地表干燥度进行分级,分析陕北黄土高原区地表含水状况的空间差异。文中利用该指数综合评价了研究区域地表水分状况的时空分布差异,并进一步对TVDI进行了相应的验证。研究结果表明,TVDI能在不同季节综合体现植被覆盖和地表温度特征对地表水分的影响,从而能较好地反映区域地表水分状况的时空变化特征。各区域的TVDI值季节分布上皆为4~7月高于10~11月,但各区TVDI值的季节变化则存在显著不同,而各流域内部TVDI值的空间变异性也存在季节差异,其中在10月较为显著。     

基于Radarsat 2全极化数据的多种雷达植被指数差异分析

[目的]雷达植被指数(Radar Vegetation Index,RVI)作为评价雷达影像植被分布与生长状态的重要指标,对植被生长动态监测具有重要意义。然而,不同算法的雷达植被指数对于同一地物类型的表征往往存在一定的差异。文章通过对比分析3种常用RVI在多种类型地物上的差异,为其在SAR影像特征提取、分类、识别等应用提供指导性意见。[方法]实验基于武汉市Radarsat-2全极化数据,结合Google earth历史影像和实地调研数据,选取林地、灌丛、草地、耕地、水生植被、建筑、道路、裸地、湖泊、河流10种典型地物样本,从样本折线图分布、类内标准差等方面,对分别通过H/A/alpha分解、Freeman分解和后向散射系数计算得到的3种常用雷达植被指数Van_RVI、Freeman_RVI和Kim_RVI进行了测算分析。[结果] 3种雷达植被指数有着相似的折线图走势,对植被的监测能力良好,但对于不同地物的敏感性稍有差异:Freeman_RVI对林地等高密度植被区域敏感程度较高; Van_RVI对耕地与林地、灌木与林地具有一定的区分性; Kim_RVI对水体与建筑的敏感程度较高。[结论] Freeman_RVI对高密度植被识别能力最好,可用于林地提取、森林制图; Van_RVI对植被与非植被的区分能力最好,适用于植被提取; Kim_RVI数据预处理计算速度最快,但提取精度不高,可用于应急制图。     

湖北省水产养殖水体资源和产业地理分布格局

[目的]文章分析湖北省宜养水体资源禀赋、探究水产养殖业地理分布格局,旨在为该省水产养殖产业区划布局提供参考依据。[方法]利用高新遥感技术准确解读水产养殖水体资源分布状况;基于水产统计年鉴数据,综合利用空间自相关和多元统计分析方法,研究湖北水产养殖特征及其地理分布格局。[结果](1)湖北具水产养殖功能的水体资源面积合计81.4万hm~2,其中大水面和养殖池塘为主要养殖水体类型,两者所占养殖水体总面积的比重分别为51.5%和41.9%;(2)湖北水产养殖业表现出了显著的正向空间自相关性,其空间分布呈现非随机的地理集聚格局,武汉、仙桃和鄂州等市所辖的长江沿岸县域单元是该省水产养殖业的集聚区;(3)湖北水产养殖类型存有明显的空间异质性,襄阳、十堰、恩施、随州等西部地市以水库和精养池养殖为主,其余地市则以精养池养殖占据主导地位。[结论]在"湖泊拆围、水库限养"政策背景下,湖北省水产养殖业面临的资源环境刚性约束日益凸显,优化产业布局、探寻集约化发展模式是实现该省水产养殖业可持续发展的必循之路。     

松嫩高平原土地利用格局空间尺度识别及其关联关系研究

研究目的:实现由传统的人工识别到自动识别土地利用格局空间尺度的方法创新,为优化区域土地利用格局提供科学依据。研究方法:基于分形理论,采用二阶导数对计盒维数模型进行改进和优化。研究结果:(1)研究区土地利用格局在900 m×900 m尺度上具有明显的分形特征;(2)1991年、2003年和2015年研究区土地利用格局表现为各土地利用类型之间空间作用力、分布均匀程度和内部联结性的大小不同,并呈现出空间相互关联关系复杂性;(3)1991—2015年,研究区土地利用格局空间相互关联关系变化特征明显,表现为土地利用格局中竞争强度强弱的差异。研究结论:(1)改进的计盒维数模型能够实现土地利用格局空间尺度的自动识别;(2)建立的计盒维数自动识别尺度模型,确定研究区土地利用格局空间尺度900 m×900 m是独立最小地理单元,也是分析土地利用格局变化的最优尺度。     

基于PVW-Voronoi图的工矿废弃地复垦利用潜力评价——以湖北省县域为例

研究目的:加强对湖北省工矿废弃地复垦成耕地进行利用的潜力及其空间分区格局的认识。研究方法:惩罚变权模型(PVW模型)、加权Voronoi图、层次分析法(AHP)。研究结果:(1)湖北省工矿废弃地共7.19×104 hm2,可分为4种类型;(2)PVW模型有利于提高对评价起限制作用的因素的重视程度;(3)复垦利用潜力处于中度可复垦成耕地利用(Ⅰ3)到临界不可复垦成耕地利用(Ⅱ2)之间;(4)潜力大小从鄂中地区由高到低向周边下降,在空间上呈现明显地域特征。研究结论:湖北省工矿废弃地复垦利用潜力水平总体偏低,但鄂中偏东地区潜力相对较优,其中包括复垦(耕地)空间集中连片度在内的5个指标成为制约全省潜力大小的因素。PVW-Voronoi图能够综合多种因素实现动态调整,突破行政界限进行分区:潜力优势区、内敛区、劣势区及限制区,使结果更趋合理,具有针对性地指导中宏观尺度上复垦利用的战略制定。     

基于SAR提高喀斯特地区LUCC光谱分类精度研究

喀斯特地区复杂地表形态导致地面调查可深入性差、精度不高,遥感则作为该区有效监测与研究人类活动对土地利用(LUCC)方式与利用程度影响的主要手段。文章利用ALOS多光谱数据与Terra SARX的数据进行融合,讨论了HH极化微波后向散射数据用于改善多光谱遥感数据LUCC分类的精度,并比较了不同融合方法对地物识别。结果表明:2种数据之间的融合充分利用了多光谱的光谱信息与HH极化数据丰富的结构与纹理的特征,增强了不同地物之间的光谱差异,提高地物可分性;PC法融合、IHS法融合分类精度较单独使用ALOS多光谱数据分类精度分别提高了8%与13%,而且由于HH极化对植被含水量的敏感性,提高了"插花"分布的旱地与草地、林地等由植被覆盖的土地利用类型的区分精度。通过该研究探讨了HH极化数据与多光谱数据融合在地表信息提取中的应用,拓展了遥感数据在喀斯特地区土地利用领域应用的范围。     

大城市郊县改区土地利用空间格局演化与驱动因素研究——以山东省济南市长清区为例

土地利用空间格局演化研究对于实现土地资源最佳综合效益以及保障城市可持续发展意义重大。利用2000年、2007年和2015年这3期TM遥感影像解译的土地利用现状数据,对济南市长清区2001年从郊县改为市区之后的土地利用空间格局演化进行深入分析。结果显示:长清区土地利用变化具有明显的时空分异特征。从时间维度看,各种土地利用类型的动态度在这期间也相对较大,其中,水域、林地、建设用地呈现较为明显的增长趋势,其他用地、草地和耕地呈现递减趋势。从空间维度看,土地利用结构变动明显,呈现明显的非农化趋势,耕地面积减少,城镇用地、交通用地等用地规模快速增长。另外受期内生态退耕政策影响,林地面积也持续增长。从土地利用类型转换角度来看,耕地是其他用地类型最主要的补给来源。最后主要从经济因素、社会因素、制度因素和自然因素四方面进行土地利用空间格局演化驱动力分析。     

山东省土地利用变化的基本特征与区域差异

本文基于1990、2000、2010和2015年山东省的四期Landsat TM遥感影像,采用目视解译方法,对山东省的土地利用类型进行人工解译得到四个时期的土地利用数据库,运用单一土地利用动态度来描述土地类型的变化强度,利用ArcGIS空间分析功能计算各土地利用类型之间的转移矩阵,从而分析山东省土地利用类型的转移特征与区域差异。结果显示,(1)1990-2015年,山东省耕地面积不断减少,主要向建设用地、水域、林地转变;城镇建设用地面积不断上升且呈“东中集中,西北西南相对少”的趋势;农村居民点用地面积增长较快的主要特点是“西北西南增幅大,自东向西蔓延”,面积增长较快;天然湖泊等水域面积向人工水域面积转变,变化最大为南四湖;(2)土地利用动态度变化较大,整体来看,建设用地变化最大,其次是水域、耕地和未利用地;(3)土地利用变化原因主要在于经济驱动、市场导向和政策调控。其中,经济驱动因素主要在耕地—建设用地转换中最为明显,市场导向更多地影响了土地利用类型内部的相互转换,而政策调控直接影响了耕地—林地的相互变化。     

大连旅顺区土地利用及地表温度时空分异研究

伴随着城市空间的快速扩展,土地利用发生巨大转变,城市气候和生态环境问题日益突出。本文以大连旅顺区为例,基于2005年和2016年两期数据,单窗算法进行地表温度反演,并通过GIS空间分析方法,探讨旅顺区土地利用及地表温度时空分异特征。2005-2016年,旅顺区建设用地、水域面积呈增加趋势,面积分别增加了9.51 km2、13.19 km2;耕地、林草地及其他用地呈减少趋势;11年间,旅顺区地表温度整体逐渐升高;各用地的地表温度呈现出“建设用地和其他用地>耕地和园地>林草用地和水域”状态。     

近10年崇州市土地利用变化基本特征与空间格局

[目的]土地利用变化研究是揭示土地利用对人类活动响应程度的重要途径,通过对其变化特征及空间格局的研究讨论人地关系在不同地域空间上的强度与作用模式。[方法]基于2002年、2014年TM/ETM+影像,在RS和GIS技术的支持下,采用人机交互图像处理方法提取了崇州市土地利用信息,应用土地利用动态度、土地利用程度、空间转移图谱、城市扩展指数、缓冲分析模型和方法对崇州市近10年来土地利用变化时空特征进行了研究。[结果](1)土地利用类型以林地、耕地、建设用地为主,建设用地动态度最大达到5.72;整体土地利用程度由254.25增长到260.93,各乡镇变动值差异较大。(2)土地空间转换面积达1.850 85万hm~2,占研究区总面积的16.94%;增长面积最大的图谱单元依次是新增建设用地、新增耕地和新增林地;建设用地、耕地、水体与高程、坡度之间负相关性显著,坡度0°~6°是人类活动最频繁的区域。(3)中心城区建设用地面积大幅增长,缓冲范围内建设用地面积增加了2 120.76hm~2,城市中心自河流向东、东南、东北3个方向扩展。[结论]崇州市土地利用整体处于快速发展时期,地域差异明显,受人类活动影响显著。     

区域土地利用/覆被时空动态变化研究——以四川省金堂县为例

土地利用/覆被变化动态监测是掌握土地资源数量、进行土地利用评价的重要依据。基于遥感和GIS技术提取金堂县2001、2007、2010和2013年4期土地利用变化信息,并应用模型对研究区土地利用时空变化进行分析。结果表明:(1)土地利用类型以耕地和林地为主,建设用地和林地的单一土地利用动态度为正,面积显著增加;耕地、草地、水体和其他的土地利用动态度为负,面积减少;综合土地利用动态度由6.12%增加到13.81%,土地利用变化强烈。(2)土地利用空间变化显著,土地利用空间变化主要发生在金堂县城、赵镇、三星镇和淮口镇等地;土地利用转化明显,耕地和建设用地的变化最强烈,建设用地、耕地和林地之间的相互转化尤其显著。(3)地形因子对土地利用变化具有较大影响,土地利用变化随高程、坡度的增加而减少,且表现较强的相关性,符合二次变化曲线的特征;阳坡较阴坡对土地利用变化的影响大。这一研究结果为区域土地利用评价提供重要依据,有利于实现土地利用的合理布局和调控管理,对区域土地资源的合理开发利用具有重要意义。     

广西边境地区耕地非农化的空间特征与迁移路径

目的 耕地非农化影响1.2亿hm²（18亿亩）耕地保护红线现象引起了政府和学界的高度重视，有效掌握耕地非农化演变空间特征是保护耕地的重要前提。方法 文章以广西边境3个地级市的23个县域地区为研究区，通过构建重心模型、标准差椭圆模型分析刻画1980—2018年耕地非农化速度与方向，并利用空间自相关分析其空间特征。结果 （1）1980—2018年4个时期内耕地非农化面积呈“N”型波动增长的趋势，其中2010—2018年耕地非农化面积最大，为49 367 hm²；1990—2000年耕地非农化面积最小，为5 270 hm²，耕地非农化面积高值区主要集中在城镇化水平较高的区域城市中心。（2）耕地非农化速度具有空间非均衡性，标准差椭圆面积往东南方向持续扩张，耕地非农化空间上总体由西北部往东南方向迁移，区域之间的差距逐渐扩大。（3）广西边境地区耕地非农化面积存在显著的空间正相关关系，但集聚优势逐渐下降，“高—高”聚类的空间变化主导了耕地非农化面积的空间自相关关系的格局演变。结论 研究揭示了广西边境地区耕地非农化空间格局演变过程，可为边境地区制定耕地非农化管控机制和优化国土空间结构提供参考。     

Monitoring land use and land cover changes in the mountainous cities of Oman using GIS and CA-Markov modelling techniques

As a result of the socioeconomic transformation, the rapid urban expansion of cities and towns in the Gulf Cooperation Council (GCC) states has predominately led to tremendous pressure on the limited natural resources and loss of productive lands. Indeed, the spatial patterns of urbanisation and their impacts on mountain resources and environment have received little attention, particularly in Oman. Predicting urban growth in the mountainous cities has the potential to better understand the interaction between the spatial growth patterns and the mountain topography. This study aims to analyse spatiotemporal dynamics of land use/land cover (LULC) (2008–2018) and simulate urban expansion (2008–2038) in Nizwa city, Al Dakhliyah governorate, Oman. Cellular Automata (CA)-Markov and geospatial techniques were utilised to assess and project urban growth and land cover changes. The analysis was based on three maps of LULC at equal intervals derived from satellite imageries: Landsat TM for 1998, 2008 and 2018, along with topographic spatial layers (elevation, aspects, and terrain slopes) derived from the ASTER digital elevation model. In addition, other spatial parameters (population density, proximity to urban centres, and proximity to major roads,) were incorporated in the simulation process. The findings revealed that the actual LULC change during 2008–2018 was 12,014 ha of net urban growth (418.5 % change), while the simulated change was expected to be 14,985 ha by 2028, with a total of 37,465 ha increase in the built-up area and urban growth by 2038. Although the topographic variability will control LULC changes, the urban expansion overly will occupy the arable land across the valleys along with the flat areas. During the next two decades, the built-up areas will dominant, with a large percentage of vacant land (net loss 12,813 ha) and vegetation cover (net loss 35 ha) will be gradually converted into residential land use. The output of the simulations in this research could serve not only as spatial guidelines for monitoring future trends of LULC dynamics, but also address the threats and deteriorates of urban sustainability in the Omani mountainous cities. Furthermore, identifying bare soils and vegetation areas that are susceptible to urbanisation is of value for the national strategy of future urban planning in Oman.     

中国陆地边境地区耕地利用综合效率时空格局与影响因素

目的 通过分析耕地利用综合效率的时空格局及影响因素，为促进边境地区农业可持续发展及保障粮食安全提供理论基础。方法 文章通过构建耕地利用效率“投入—产出”指标体系，运用DEA模型、Malmquist指数模型及Tobit模型从动静两方面研究了中国陆地边境地区的耕地利用综合效率的时空格局变化及分区域影响因素。结果 （1）2008—2018年中国陆地边境地区耕地利用综合效率经历“小幅下降—快速上升—稳步上升”3个阶段，耕地利用综合效率高值区总体上呈“多点式”向“带片状”转变的态势，连片集聚度不断上升。（2）边境地区耕地利用全要素生产率指数（TFP）波动幅度较大，由2008—2014年的“倒V”型反转向2014—2018年的“V”型增长过渡。从全要素生产率指数结果来看，西南边境地区>西北边境地区>东北边境地区，这与各片区发展的资源禀赋、区域定位等差异有关。（3）东北边境地区耕地利用综合效率的显著性影响因素有农业机械总动力与农业劳动力，西北边境地区耕地利用综合效率的显著性影响因素有化肥施用量、种植结构调整、农业机械总动力，西南边境地区耕地利用综合效率影响因素为农村居民人均纯收入、乡村户数、农林水利事务支出、种植结构调整、农业劳动力。结论 边境地区耕地利用综合效率的主导影响因素存在明显的空间差异性，应因地制宜实施差异化的耕地利用管控政策，有效促进边境地区耕地利用综合效率的持续增长，维护边境地区的社会稳定与国家粮食安全。     

快速经济发展下县级土地利用/覆被空间变化分析

土地利用/覆被变化(LUCC)是人类活动对自然环境施加影响的显著表现形式。本文以案例的形式,运用LUCC度量模型和LUCC转移矩阵分析研究区清新县2001-2007年的LUCC空间格局变化,并对全县土地利用/覆被进行了分区。研究结果表明,清新县2001-2007年面积增加最多的为林地,而减小最多的为耕地,期间全县综合土地利用/覆被动态度为2.77%、土地利用/覆被强度从2.163增至2.172;同时,清新县土地利用/覆被存在着较为明显的空间差异,全县土地利用/覆被区划可分为南部综合服务中心区、中部产业转移区和北部生态脆弱区三个功能区。     

Urban lake spatial openness and relationship with neighboring land prices: Exploratory geovisual analytics for essential policy insights

Possessing ecological service functions, as well as social and economic values, urban lakes are an important part of urban open spaces. The improvement in the openness of urban lakes is crucial to enhancing the efficiency and fairness of urban land use. Accompanied by China's rapid urbanization, China's urban land prices continue to rise and the government relies on land finance. Meanwhile, the number of urban lakes is decreasing, the lake water surface area is shrinking, and water pollution is becoming more serious. By using exploratory indicators, this study quantifies the degree of openness of urban lakes, and focuses on the relationship between lake spatial openness and neighboring land prices. Taking Wuhan (China) as a study case, we proposed a conceptual framework to guide the analysis within the context of land use policy. Then, we created exploratory indicators to quantify the spatial openness of urban lakes and mapped the results. Afterward, we conducted an exploratory geovisual analytics of urban land prices and lake spatial openness. Finally, we used a regression model to examine the relationship between prices and openness. Our results show that our new indicators were able to reflect the openness of the lakes in the central urban area of Wuhan simply and effectively. The overall spatial openness is relatively high, the mean values of two main indicators reflecting the openness percentage of the lakes are 69.91 % and 67.57 % respectively. However, there are still obvious regional differences between the openness indicators. The relationship between openness and neighboring land prices is spatially heterogeneous. Based on our analysis, we finally propose policy suggestions for protecting urban lakes and rational land use in the rapid urban expansion occurring in developing countries.