基于多源遥感数据的陕西2000～2015年城市扩展研究北大核心CSCD

夜间灯光数据已成为监测城市发展进程及空间格局演变的重要依据。利用覆盖陕西省的2000、2005、2010年3期DMSP/OLS数据及2015年无云复合NPP/VIIRS数据,结合MODIS等多源遥感数据构建VANUI、EANTLI两种指数模型,识别并提取陕西省城市建成区面积,经过对比分析后,选取较为精确的EANTLI指数重建陕西省2000～2015年城市扩展进程,并对西安市城市扩展的细节特征进行探究。结果表明:EANTLI指数在城市建成区识别与提取方面较VANUI指数稳定;2000～2015年陕西省城市扩展的不均衡性较为突出,关中各地市城市建成区面积增长速率最快,陕北次之,陕南地区较为缓慢。陕西省城市扩展的主要特征是以各地市中心城市为核心,呈同心圆或扇形模式向外蔓延;西安市城市扩展具有明显的外延性特征,城市重心逐渐向西移动,城市建成区向西北、西南方向持续扩展。     

夜间灯光影像探究北京市城市发展空间特征

北京市作为中国首都,城市化发展迅猛导致诸多"城市病"问题出现。为避免城市用地的盲目扩张,给北京市未来城市用地合理规划和区域可持续发展提供科学参考,利用1992—2013年DMSP-OLS夜间灯光数据提取北京市建成区,从城市扩展的时空尺度、城市重心识别及其转移规律、城市空间形态变化及城市内部发展差异等方面对城市发展的空间特征进行研究。结果表明,近20年来北京市建成区面积不断增大,且从中心城区向外环状圈层式扩展。1992—2013年,建成区面积扩大了878km~2,21年内扩大为原来的3倍,且向东北方向扩展面积最大。城市扩展主要集中在1996—2007年,扩展面积占总研究时段的92%。整个研究时段,北京市重心向东偏北28°方向移动,城市重心从东城区转移到朝阳区,转移距离为5 000.71m。各市辖区的发展水平逐年提高,发展水平差距逐年减小;北京市空间形态在外延式和内涵式扩展之间交替变化。     

基于RS和GIS的城市扩展及驱动力研究——以西安市为例

以RS和GIS技术为支撑,基于多时相Landsat遥感数据,采用监督分类、非监督分类和归一化裸露指数(NDBI)等方法提取陕西省西安市城市空间特征信息,结合地学统计方法,定量研究了城市扩张强度、紧凑度等指标。结果表明:西安市城区1988~2002年14 a间面积翻了1.6倍,年平均增长率为8.815%;城区扩展空间主要集中在南北方向;在此基础上,以影响城市扩张视角多元化为出发点,通过分析社会经济因子、人口因子、政策导向性因子和基本建设投资等因子对城区扩张的影响,政策导向性的前提下社会经济(GDP)和人口增长是其核心影响因子。     

中国中南半岛经济走廊重要节点城市发展状况遥感分析

针对发展中国家城市经济与环境发展不均衡的问题,以中国-中南半岛经济走廊沿线的7个重要节点城市为例,采用面向对象的随机森林分类方法提取2000—2015年间的土地利用结果。将不透水层空间扩展指数、景观格局指数、区域NO2柱浓度和夜间灯光指数相结合,从城镇化、经济发展和环境变化3个角度对节点城市的发展状况进行研究。结果表明,面向对象随机森林分类方法能够有效提取不透水层,总体精度高于81%,Kappa系数高于0.82;在过去的15年间,各城市以"中心-边缘"或"沿河-内陆"的方向扩张,表现为"先聚集再扩散""先扩散再聚集""聚集"的3种扩张模式;城市中金边的夜间灯光指数增速最快,年变化率为1.71;金边、吉隆坡和新加坡为NO2柱浓度呈现负增长,而南宁、万象、河内和曼谷的NO2柱浓度呈现正增长。     

中国-中南半岛经济走廊重要节点城市发展状况 遥感分析

针对发展中国家城市经济与环境发展不均衡的问题,以中国-中南半岛经济走廊沿线的7个重要节点城市为例,采用面向对象的随机森林分类方法提取2000—2015年间的土地利用结果。将不透水层空间扩展指数、景观格局指数、区域NO2柱浓度和夜间灯光指数相结合,从城镇化、经济发展和环境变化3个角度对节点城市的发展状况进行研究。结果表明,面向对象随机森林分类方法能够有效提取不透水层,总体精度高于81%,Kappa系数高于0.82;在过去的15年间,各城市以“中心-边缘”或“沿河-内陆”的方向扩张,表现为“先聚集再扩散”“先扩散再聚集”“聚集”的3种扩张模式;城市中金边的夜间灯光指数增速最快,年变化率为1.71;金边、吉隆坡和新加坡为NO2柱浓度呈现负增长,而南宁、万象、河内和曼谷的NO2柱浓度呈现正增长。     

通过不透水面聚集密度法提取城市建成区

针对已有基于不透水面提取城市建成区的方法无法保证建成区连续性的问题,提出了一种基于对象不透水面聚集密度的城市建成区提取方法。该方法计算了不透水面聚集密度并进行分级,提取聚集程度高的区域为输入对象,并将被建成区完全包围的绿地水体也包含在内;利用长时序遥感影像建成区提取结果,使用城市空间形态扩展指标对济南市1997—2017年城市时空演化特征进行分析。结果表明,该方法提取精度达到93.5%,能准确刻画出城市形态,保持建成区的完整性;1997—2017年间,济南市建成区面积不断扩张,扩张速度与强度分别达到10.48km~2/a、0.32%,呈现带状轴向扩展模式;1997—2013年,建成区扩展的不规则程度在逐年减少,2013年以后建成区形状变得复杂。     

近70 a天津主城区城市土地利用/覆盖变化遥感监测与时空分析

城市扩展和城市土地不同地表覆盖组合对城市生态系统服务和人居环境质量产生重要的影响。基于历史地图、遥感图像和城市规划图等多源数据通过人工数字化解译、大数据运算和混合像元分解相结合的方法发展了城市地表覆盖/土地利用数据集,从而获取了天津城市1949～2018年不同时段城市扩展过程,实现了其内部结构城市不透水面和绿地空间像元组分的遥感制图,综合分析了1949年以来天津主城区城市阶段扩展速度、扩展强度及城市不透水面和绿地空间地表覆盖类型的时空变化特征,进而揭示了社会经济因素和政策因素对其影响。研究结果表明:天津主城区城市土地面积从1949年的49.15 km~2增长到了2015年的663.39 km~2。从时间变化来看,城市扩展经历了"加速—减速—加速—减速"4个阶段;城市扩展的方式呈现以主城区填充式、沿比邻交通干线的乡镇,呈现带状扩展规律;扩展伴随城市建成区内部绿地空间比率呈现增加的趋势,表明天津主城区城市生态绿化水平总体呈现提升的状况。     

基于DMSP/OLS数据的长江经济带城市用地空间分异特征

针对基于DMSP/OLS数据对长江经济带城市用地空间分异特征研究不够深入,对城市范围提取不够精确的问题,采取支持向量机分类法定量提取经济带城市建成区,并引入扩张强度指数、标准差椭圆等模型对经济带上中下游,以及关键节点城市的扩张强度、方向、类型进行细致探讨。结果表明:(1)1992—2012年长江流域主要城市建成区呈现快速扩张趋势,建成区面积扩张了60 392km2,年均扩张速度为31.41%。流域空间梯度呈现以上海为龙头的"上游-下游-中游"递减的扩张格局。(2)扩张强度分析表明流域呈现下游持续上升,上中游不同幅度的波动。其中,上中游成都、武汉市等均与本区域扩张强度走势保持高度一致,下游以上海为核心的节点城市则始终保持较高的扩张强度。(3)流域城市总体灯光重心位于安庆市,且在1992—2012年期间呈现往复移动的现象。标准差椭圆分布范围由61.96km2增大到76.52km2,具有明显的东西轴向性。     

利用长时序流域不透水面数据集探索城市增长模式——以秦淮河流域为例

南京作为秦淮河下游的中心城市,在快速城镇化进程中面临着下垫面条件急剧变化带来的生态环境效应。不透水面作为衡量区域城镇化发展状况的关键指标,搭建了城市开发与环境质量的桥梁,可为当前空间治理与统筹城乡发展提供新的研究视角。在我国海绵城市建设背景下,以南京所在的秦淮河流域为研究区,通过半自动决策树分类模型从1988～2017年9景卫星影像提取流域基础不透水面数据集,利用多重滤波器构建连续变化的不透水地表,采用扩展强度指数和景观扩展指数定量分析30 a秦淮河流域不透水面时空扩展特征与城镇增长模式,揭示流域内城市发展轨迹及其成因。研究结果初步表明：(1)流域城镇化进程十分迅速。不透水面占比从1988年的3.09%增至2017年的26.49%,特别是2006年以来不透水面处于快速扩展期;(2)流域内不同城市的不透水面扩展进程差异明显。初期集中在南京城区和江宁城区,进入21世纪后则以江宁区、溧水区和句容市为主;(3)“多核扩展”和“点—轴扩展”是秦淮河流域城镇形态组建和增长的主要模式。初期以城区边缘式扩张为主,后期逐渐转向填充式增长,城镇一体化水平不断提升;(4)流域不透水面扩展是自然环境、经济发展...     

基于GIS的西安市城镇建设用地扩展研究

基于1988年TM影像、2002年ETM影像和2007年TM影像提取了西安市主城区和远郊区城镇建设用地信息,利用GIS技术对三期城镇建设用地进行了叠加得到西安市城镇扩展数据.利用主要道路交通图和行政边界图对扩展数据进行裁切,得到了西安市绕城高速内和远郊区的城镇扩展信息.运用扩展强度指数、城镇建设用地相对变化率和分形维数等模型对西安市的城镇扩展进行了分析研究.研究结果表明,研究区内的城镇建设用地面积从1988年的151 796 493.8 m2增加到2007年的365180 608.0 m2,总体扩展了2.4倍.其中主城区的扩展主要集中在二环与绕城高速之间,二环内的城镇建设用地面积扩展速度相对较慢;西安市的3个远郊区中长安区扩展倍数最大,在1988～2007年扩展了7.39倍,其次为临潼区和阎良区;1988～2002年西安市的主城区和远郊区的分形维数都呈增加的趋势,城市边缘形态趋于复杂,而2002～2007年分形维数呈减少的趋势.西安市远郊区的城镇建设用地相对变化率高于主城区,未来城市发展的格局逐渐呈现为主城区城镇扩展速度的相对放缓和远郊区的规模不断增大的趋势.