利用夜光遥感影像进行城市化监测

成渝地区快速城镇化的背景下,利用该地区夜晚灯光的分布和亮度变化来模拟区域城市扩展情况。对近21年的DMSP/OLS夜光遥感数据的相互定标、梯度分割、灰度阈值分类,提取出城市空间分布,同时采用面积比值法进行提取精度评估。基于Geo-Spatial Analyst模块对成渝地区城市分布的矢量图形进行空间叠加分析,结合该区域的交通网,来监测区域城市化进程和城市结构的变化,研究结果表明：梯度分割和灰度阈值分类的组合方式,提高了对图像城市区的识别精度,精度[An]达到了0.052;成渝双核城市化扩展呈现不同特点,成都以及毗邻区主要呈现以绵阳—成都—乐山为主轴的东北西南向扩展特点,从2003年以后开始,该地区城市扩展范围增加明显。而重庆地区则是重庆为内核向四周扩展;成都和重庆的城市扩展呈现了独特的扩展结构,成都及其毗邻区呈现以成都外环、彭州-乐至-中江-眉山-都江堰、绵阳-遂宁-内江-自贡-乐山,的三环卫星城网络结构。而重庆的扩展结构呈现星型,以重庆为中心向外辐射,辐射方向主要是西北和西南。     

基于夜间灯光数据的重庆市城市扩张研究

城市化现象是区域经济发展的重要体现,其进程反映了该地区经济发展水平。重庆自1997年直辖以来,经济得到了高速发展,城市化水平也相应迅速提高,寻找一种直观、高效的城市化表达方法,从全局上正确把握直辖以来重庆市的城市化发展成果具有重大现实意义。通过统计数据比较法对夜间灯光数据逐年提取重庆市建成区范围,再根据提取结果构建城市重心模型,计算城镇扩张速度,建立夜间灯光指数。研究发现:重庆市城镇分布在空间上呈点状分布并向四周扩张;城市化水平差异明显,其他区县远落后于主城区;城市重心由渝中区逐渐转移至渝北区内;城市扩张保持较高速度。以此为重庆市城市规划和建设提供重要参考。     

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。     

VANUI指数监测京津冀城市群区域2001～2012年城市化过程

快速城市化改变了下垫面物理性质和地气相互作用,影响了气候及环境变化,如何通过合理的时空尺度对我国城市过程进行监测与认知是我国城市化发展战略的迫切需求。以京津冀城市群为研究区,利用改进的夜晚灯光指数(VANUI)对京津冀城市群2001~2012年的城市化发展过程进行了监测,对比了VANUI指数与传统夜间灯光指数对城市区域的监测能力差异及其优势所在,为京津冀地区未来城市化发展战略规划服务。结果表明,VANUI城市指数能很好地弥补夜晚灯光指数在城市区域饱和的缺陷,并能够较好地反映城市区域的空间格局及相应的细节信息。根据VANUI结果,2001~2012年间京津冀城市群扩张了约一倍,其中城市扩张速度最快的为河北省唐山市。从整个研究区域来看,在此10年间,VANUI以接近线性的发展趋势增加,从统计结果来看,2004~2007年及2009~2012年为研究区域VANUI普遍增长的时期。     

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。     

利用夜间灯光数据的武汉城市空间格局演化

鉴于夜间灯光数据在市级尺度精度不足等问题,提出了一种基于NDVI修正的阈值提取法。在此基础上,采用空间扩展模式分析、景观格局指数、重心迁移模型方法,系统性分析近16年武汉市城市扩张时空特征,以期为武汉未来城镇建设用地布局及相关政策制定提供决策依据。研究结果表明,基于NDVI修正的阈值提取法,可用于地级市建成区提取及城市扩展研究;武汉城市扩张模式表现为以主城区为中心的面状发展为主,点状城镇发展所占比例相对较小,主要受黄陂区、新洲区的牵引;城镇发展经历了高度破碎化时期之后不断趋于集约化发展,破碎度逐步减小;武汉建成区重心移动幅度越来越大,城市化过程总体处于较快发展状态。     

基于VIIRS夜间灯光数据的山东半岛城市群发展特征研究

NPP-VIIRS夜间灯光数据是在中大尺度上开展城市发展变化研究的稳定数据源。基于2012~2018年NPP-VIIRS夜间灯光数据,以山东半岛城市群为研究对象,采用参考比较法提取城市建成区图斑,选取9个景观格局指数对山东半岛城市群的城市化发展特征进行定量分析。结果表明：①整体上,域内斑块总面积以4.5%的速度增长,边缘总长度和边缘密度年均增长3.15%,斑块数量和密度增长较快（分别为1.95%和1.98%）,表明山东半岛城市群整体城市面积增长迅速,城市范围持续扩张;②从不同指标变化趋势来看,各城市斑块总面积增长最快的是青岛市和东营市（分别为9.66%和6.01%）;青岛市的斑块数量和密度增速最快（分别为9.54%和8.55%）,日照市的斑块数量和密度均以3.65%的速率显著降低;景观形状指数整体增速缓慢;平均回旋半径在日照市具有较高的年均增长速度（5.99%）;③从各城市发展特征的差异性来看,青岛市的平均斑块面积和回旋半径分别以0.56%和1.53%的速度降低,其他各指标均显著增加,表明青岛市出现了较多的新兴城镇,城区面积不断扩大;济南、日照和东营市的城区面积增长较快,斑块数量、景观形状指数等指标增长缓慢,城市发展以旧城区的扩张为主;潍坊、淄博和烟台市在2015年和2016年前后经历了新兴城镇出现,城镇融合的阶段,城市发展较快。总体而言,山东半岛城市群城市化发展较快,但空间差异性明显。     

2012-2017年呼包鄂城市群夜间灯光动态变化特征及其驱动因素分析

针对当前处于大发展变革阶段的新兴城市群时空变化及驱动因素不明的问题,文章基于2012—2017年夜间灯光影像数据,利用数值统计、标准差椭圆和线性回归等分析方法,结合高分遥感数据和其他辅助数据,研究了呼包鄂城市群夜间灯光在地理空间上的规模分布和变化,分析了夜间灯光的灯光变化与经济发展的关系,并进一步探究了城市群夜间灯光发展的扩张强度、方向以及主要驱动因素。研究结果表明:过去6年间,呼包鄂城市群夜间灯光强度呈现“V”型曲线,与其GDP的发展趋势是一致的;通过椭圆重心分析,显示整个城市群的夜间灯光重心向位于西南方向的鄂尔多斯市移动,鄂尔多斯市对整个城市群的经济发展有较强的拉动作用;利用夜间灯光驱动因子分析,并结合高分遥感光学影像以及灯光变化的区域,发现呼包鄂城市群的发展受能源因素的影响最大,是目前主导城市群发展的关键因素。     

基于夜间灯光数据的西安市城市扩张及驱动因素研究

城市扩张信息的动态监测对了解城市社会经济活动以及城市规划的实施与反馈有重要意义。以DMSP/OLS夜间灯光影像为数据源,采用有理函数模型和阈值二分法对城市扩张数据进行校正和提取,运用灯光指数、城市空间扩展速率和强度指数以及重心迁移相关指数对1993～2013年西安市城市扩张情况进行分析。结果表明:西安市城市建成区面积从1993年的148 km~2增长到2013年的473 km~2,扩张了2.2倍;城市扩张方向从西南发展为南北同步扩展,空间扩张方式也从早期的单核同心扩展模式逐渐转变为多级核生长扩展模式;使用灰色关联度模型分析了2008～2013年西安市近郊四区(未央区、雁塔区、灞桥区和长安区)社会经济指标与城市用地的关联度,发现各区关联度最大指标分别为工业产值(0.474 7)、人口密度(0.731 2)、第三产业产值(0.425 8)和全社会固定资产投资(0.404 5)。     

结合Landsat数据的DMSP/OLS夜间灯光影像去饱和方法研究

DMSP/OLS夜间灯光数据是表征人类活动强度的数据源之一,被广泛应用于城市提取与扩展研究中。城市灯光指数(VANUI)提供了一种简单、方便且结果良好的DMSP/OLS夜光影像去饱和方法,但该方法为剔除水体直接去除数值为负的区域,不仅过度剔除桥体等水面建筑,也提取出沿海区域的水产养殖区,降低提取精度。基于此,结合DMSP/OLS夜光数据与Landsat数据构建的植被指数(NDVI)和水体指数(MNDWI),提出了一种新的去饱和指数RwNTLI,以广州市为试验区,从城市识别能力和夜光饱和缓解效果方面对比了两种指数。结果表明:RwNTLI指数不仅可以有效缓解夜光饱和效应,同时能够解决VANUI存在问题,且其与辐射定标数据(RCNTL)的相关性高于VANUI指数与RCNTL的相关性。因此,该指数是一种简单有效的夜光去饱和指数,能够更好地描述城市夜间灯光特征,将来在城市建成区提取上具有较高的应用价值。     

基于多源时空信息的西宁和拉萨近70年来城市扩展过程重现及地表覆盖变化分析

西宁和拉萨城市作为青藏高原人类活动的热点地区,其发展历程对青藏高原社会经济发展具有重要影响。研究基于遥感影像、城市规划图和历史地图等资料重建了西宁和拉萨城市1949基准年、1978基准年、1990年、2000年、2010年和2018年城市扩展及2000年以来城市不透水层和绿地空间组分数据,分析了1949基准年以来西宁和拉萨主城区城市扩展的时空特征,揭示了社会经济因素和政策因素对城市土地利用/覆盖变化的影响。研究结果表明：(1)新中国成立以来,西宁和拉萨主城区持续扩展,均呈现非线性的增长态势,城市土地面积分别从1949基准年的1.98 km²和1.10 km²增长到2018年的75.65 km²和76.04 km²;西宁主城区城市扩展呈现十字状的扩展态势,拉萨呈现出圈层外延式的扩展模式;(2)自2000年来,西宁和拉萨城市绿化水平显著提升。2000～2018年,西宁和拉萨城市不透水层面积分别从36.91 km²和21.56 km²增加到55.34 km     

长三角城市群城市扩张区环境质量变化遥感评价

加强城市动态扩张与环境质量变化监测对促进长三角城市群高质量一体化协同发展具有重要意义。基于DMSP/OLS夜间灯光数据、多源环境遥感数据等,运用趋势线分析、综合评价指数（Comprehensive Evaluation Index,CEI）构建等方法,对长三角城市群2001~2013年的城市扩张模式、扩张区内环境质量变化特征及二者的协调性情况进行分析。结果表明：①46.24%的城市显著扩张,上海—苏锡常城市化水平和一体化程度最高,其次为环杭州湾城市群和沿江发展带,此外未形成多区域规模化的城市高速扩张模式,经济总量、对外开放程度和用电水平是长三角城市高速扩张的主要驱动因素;②46.35%的显著扩张区环境逐步恶化,集中在江苏省和安徽省,环境恶化型集聚在合肥主城区周围,浙江省城市环境最优,上海市基本未变,多数城市环境变化主要由PM2.5增长所致;③城市扩张与环境变化叠加结果可反映区域城市发展与生态环境建设的协调程度。上海市嘉定区、浦东新区和崇明岛,苏锡常及沿江地区协调性较弱,浙江省城市的“渐变”分布模式体现其高协调性,合肥市城区表现为环境质量远落后于城市化进程的双系统非协调发展状态。谷歌影像定位结果表明结合DMSP/OLS与CEI可有效检测出区域内由人类活动所产生的环境破坏型地表覆盖类型变化情况。该研究成果可揭示区域可持续发展状况,对长三角双系统动态发展协调性的空间转移研究具有指示作用。     

Research on economic benefits of multi-city logistics development based on data-driven analysis

This study aims to measure the logistics economic efficiency of major first-tier cities in China and propose the interactive development plan of the green logistics industry based on the division of the urban agglomeration. In this study, the evaluation system for the logistics input and economic output of urban agglomerations is firstly established based on data-driven analytics, and a green logistics economic efficiency model using the dataset from 2008 to 2017 is constructed to estimate the input–output efficiency, development trend, and spatial differentiation of urban agglomerations comprehensively. Finally, the Shapley value method is adopted to obtain the specific distribution plan of logistics investment. The results show that the logistics economic efficiency of the 9 major urban agglomerations is all greater than 1 under the constant returns-to-scale (CRS) hypothesis while the average logistics economic efficiency of Pearl River Delta region, Chengdu-Chongqing region, and Shandong Peninsula region is significantly less than 1 under the medium returns-to-scale (MRS) hypothesis. The comprehensive input–output efficiency of five out of 9 major Chinese urban agglomerations showed a downward trend, with the highest declining rate of 5.9% in the Yangtze River Delta urban agglomeration. The urban agglomeration with the highest increase rate in input–output efficiency from 2013 to 2017 is the Chengdu-Chongqing region, which reached 3.97%.     

Analysing the consistency between built-up areas and human activities and the impacts on the urbanization process: a case study of Zhengzhou,China

Urbanisation is accompanied by drastic urban sprawl and populations gathering in cities. The new urban districts in China have gradually become the most effective form of built-up area expansion, but the corresponding human activities within these built-up areas have not increased at the same rate, which has led to the emergence of urbanisation-related problems, such as ghost cities. However, few studies have focused on the evolution of this inconsistency within a city, especially at multiple scales. Based on Landsat images and the Defense Meteorological Satellite Programme-Operational Linescan System (DMSP-OLS) data, our study calculated the barycentre, the agglomeration degree and the consistency index to quantitatively analyse the spatio-temporal consistency between built-up areas and human activities within a city from 1993 to 2013. A mainstream urban example in China, Zhengzhou, which accepted financial and policy support from the government and underwent rapid urbanisation, was chosen as a case study. The results of this study showed that (1) the consistency between built-up areas and human activities was characterised by an approximately S-shaped curve that divided the city’s development into three stages, namely, relative stability (1993–1998), rapid development exhibiting inconsistency (1998–2008) and the optimisation and matching of spatial factors (2008–2013); (2) the inconsistency stage had two diametrically opposed patterns: the increase in human activities lagged behind the expansion of built-up areas, and the opposite occurred in older areas, which resulted in the emergence of ghost cities in new districts and crowded populations in the old cities; and (3) the inconsistency stage occurs easily; thus attention should be paid during the promotion of urbanisation processes in rapidly developing cities such as Zhengzhou; however, as the urban population increases, under economic development and a policy of unceasing expansion, the area of inconsistency was mitigated after 2010. Our findings illustrated the influence of consistency on built-up areas and human activities in terms of coordinated development within cities and provided a better understanding of the urbanisation process in Chinese cities.     

基于遥感和微博签到数据的住房空置空间识别

房屋空置率是衡量房地产市场健康与否的重要指标。基于夜间灯光遥感数据和全国土地覆盖数据,对房屋空置率进行空间识别。利用微博签到数据,通过基于密度的聚类算法和热力分析对居民活动空间强度进行分析,从“鬼城”指数排名靠前的100个城市中随机选择30个样本城市,进行城市内部房屋空置空间识别。结果表明：2013年全国地级及以上城市基于像元的平均房屋空置率为27.3%。东部地区房屋空置率较低,中西部地区房屋空置现象明显;房屋空置在中小型城市更加突出。     

Study on the Spatial Identification of Housing Vacancy

Housing Vacancy Rate (HVR) is an important index in assessing the healthiness of residential real estate market. Due to lack of clear and effectively evaluation criterion, the understanding of housing vacancy in China is then rather limited. This paper quantitatively analyzed spatial identification and difference pattern of house vacancy at different scale in China by using nighttime light data and micro-blog check-in data, in order to make up the deficiency of traditional methods in the aspects of data missing and differential approach. The nighttime light intensity for non-vacancy area is estimated after removing the nighttime light intensity from non-residential sources of NPP-VIIRS light data and difference of nighttime light caused by the different urban area ratio. Then, the HVR is calculated for the spatial pattern analysis. This paper analyzed the spatial strength of residents activities by using micro-blog check-in data, based on density-based spatial clustering of applications with noise and heat map. The 30 sample cities were selected to identify house vacancy from 100 cities which ghost city index were high. The following conclusions were drawn through the study: The HVR of eastern coastal cities and regions with rapid development of economy were lower, while the phenomenon of house vacancy in central and western regions were more obvious. The HVR increased from eastern coastal regions to inland areas. What’s more, the phenomenon of house vacancy in middle and small cities were more distinct from the aspect of urban scale. The house vacancy of China were divided into five types: industry or resources driven, government planned, epitaxy expansionary, environmental constraint and speculative activate by taking the factors of natural environment, social economic development level, and population density into consideration. This may shed light on policy implications for Chinese urban development.     

基于2030可持续发展目标的珠三角土地消耗率与人口增长率协调关系评价

量化联合国可持续发展目标SDG 11.3.1“土地消耗率与人口增长率的比率（LCRPGR）”有助于了解城市扩张与人口增长之间的关系,为城市国土空间规划和人口城镇化调控提供数据支撑,并且对指导决策者制定城市增长计划至关重要。基于土地利用产品、夜间灯光数据和人口普查数据,提取了城市建成区,利用地理加权回归模型测算了珠三角地区1 km×1 km格网尺度人口密度。依据SDG 11.3.1指标元数据中定义和公式,对珠三角地区可持续发展进行了可靠评价。结果显示：①1990~2010年珠三角建成区面积扩张4.6倍,城区人口增长3.7倍;②1990~2010年珠三角的LCRPGR值由0.71增长到2.01;城市扩张速度与人口增长速度并非是成比例协调增长关系;③建成区的扩张主要是由耕地和农村居民用地转换而来。综上,自2000年后珠三角地区土地消耗率已经超过人口增长率,城市扩张速度与人口增长速度并非是成比例协调增长关系,二者的差异在增大,应当引起一定注意。     

基于RS和GIS的黄河三角洲主要人工地物时空特征分析

油井、风机和道路是黄河三角洲区域的主要人工地物,明确其时空特征对保障黄河三角洲的生态安全具有重要意义。利用Landsat、SPOT、高分二号等中、高分辨率卫星影像,提取并建立2000年和2015年黄河三角洲主要人工地物分布数据集,使用核密度法、平均最近邻法、加权分析法、克里金插值法和空间自相关分析法分析2000～2015年黄河三角洲人工地物的时空特征。结果表明：(1) 2015年风机空间分布具有不均衡性,呈现两大核心区为主、3个小集聚区为辅的空间分布格局,总体呈西北—东南走向,空间集聚特征明显;(2) 2000年和2015年油井空间分布具有不均衡性且存在时间变异特征,2000年油井呈现两大核心为主,团块成片分布为辅的空间分布格局,2015年油井呈现三大核心区为主、核心区周围油井呈鞍状分布的空间格局特征;(3) 2000～2015年黄河三角洲路网密度不断提高,空间集聚特征明显,路网密度高值主要分布在黄河三角洲中部地区,并呈现向西部和南部扩散趋势。总的来说,黄河三角洲地区人工地物数量大、分布范围广、增长速度快,对自然保护区的生态安全造成了巨大威胁。通过识别和分析黄河三角洲人工地物及其时空特...