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向心扩张指数构建及其在郑州都市圈城镇空间扩张中的应用

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地球信息科学学报 2022年第9期24卷 1771-1784页

作者：刘天禹陈晓琳李强陈晋北京师范大学地理科学学部北京100875

探究城镇空间扩张的方向性及其时间变化特征,能够反映都市圈发展过程中核心城市与边缘地区空间关联的动态过程,为制定都市圈发展的相关政策提供科学依据。本文从都市圈的核心城市与边缘地区相互关联的视角,借鉴物理学中力的分解原理,构... 详细信息

探究城镇空间扩张的方向性及其时间变化特征,能够反映都市圈发展过程中核心城市与边缘地区空间关联的动态过程,为制定都市圈发展的相关政策提供科学依据。本文从都市圈的核心城市与边缘地区相互关联的视角,借鉴物理学中力的分解原理,构建了同时兼顾扩张强度和方向性的向心扩张指数CEI,并以郑州都市圈为对象,采用2000—2018年30 m分辨率的全球人造不透水面数据产品GAIA,分析了建设用地扩张的总体数量和占比变化、动态度及强度变化、以及空间方向性变化等特征,进一步应用多元逻辑回归模型,揭示了影响城镇空间扩张向心性的关键因素。结果表明:①向心扩张指数CEI为揭示都市圈核心城市对边缘地区的辐射带动作用提供方法支撑,能够定量刻画边缘地区朝向核心城市的发展趋势;②在郑州都市圈近20年的快速扩张过程中,尽管各区县市的DEI指数和CEI指数随时间而增减波动,但郑州都市圈总体呈现“核心—边缘”发展模式,除个别地级市中心城区及其下辖县以外,多数区县市的向心性显著且随时间增强,郑州市中心城区对于边缘地区具有显著的辐射带动作用;③核心城市与边缘地区的人均GDP差异及城镇化率差异是影响边缘地区向心扩张的重要因素,与核心城市是否相邻、行政隶属关系及行政等级也对向心扩张具有一定影响。

关键词：城镇扩张向心扩张指数不透水面郑州都市圈多元逻辑回归模型

郑州都市圈不同等级城镇扩张对生态系统服务的影响研究

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地理研究 2022年第7期41卷 1913-1931页

作者：乔旭宁石漪澜郭静杨永菊张合兵河南理工大学测绘与国土信息工程学院焦作454003 河南理工大学黄河流域耕地保护与城乡高质量发展研究中心焦作454003 华中师范大学城市与环境科学学院武汉430079

我国进入快速城镇化阶段,建设用地无序扩张导致生态系统服务功能下降。本文以郑州都市圈为研究对象,基于夜间灯光数据构建城镇扩张模型表征城镇扩张时空特征,采用农产品供给、植被净初级生产力a(NPP)、地表径流、森林娱乐指数等指标量... 详细信息

我国进入快速城镇化阶段,建设用地无序扩张导致生态系统服务功能下降。本文以郑州都市圈为研究对象,基于夜间灯光数据构建城镇扩张模型表征城镇扩张时空特征,采用农产品供给、植被净初级生产力a(NPP)、地表径流、森林娱乐指数等指标量化生态系统服务,研究不同等级城镇扩张过程与生态系统服务的相关关系,探究郑州都市圈城镇扩张进程对生态系统服务的影响,研究结果表明:①郑州都市圈城镇扩张指数由2000年的1482.49增长至2015年的2590.91,增幅75.24%,地级市中心城区城镇扩张指数较高,而位于城市边缘区的县城城镇开发指数较小但有扩大趋势。②2000—2015年郑州都市圈年均NPP值由242.45 gC/m^(2)增长至2015年的303.43 gC/m^(2),增幅25.15%,但中心城区呈下降趋势;地表径流量呈递减趋势,年平均地表径流量变化范围为570.31~808.73 mm,年均径流量减少14.9 mm/a,而中心城区有所增加;农产品供给量呈上升趋势,但中心城区递减趋势明显;森林娱乐指数呈增长趋势,其分布西部高于东部,北部高于南部。③城镇扩张与农产品供给、NPP等服务呈负相关关系,与森林娱乐服务呈正相关关系;在中心城区城镇扩张与地表径流呈弱正相关关系。(特)大城市扩张对NPP、农产品供给服务影响大,中等城市扩张对森林娱乐服务影响显著,小城市扩张对生态系统服务的影响较小。研究成果可为中国都市圈绿色城镇化道路、生态保护政策制定提供支撑。

关键词：城镇扩张生态系统服务相关关系夜间灯光郑州都市圈

河南省不同主体功能区城镇扩张及其对净初级生产力的影响

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地域研究与开发 2022年第2期41卷 27-33页

作者：杨永菊乔旭宁郭静马腾张合兵牛海鹏河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454003 河南理工大学黄河流域耕地保护与城乡高质量发展研究中心河南焦作454003 华中师范大学城市与环境科学学院武汉430079

依据主体功能区规划将河南省分为中原城市群地区、豫北地区、豫西南地区、黄淮地区4类区域,以MODIS17A3净初级生产力数据和夜间灯光数据作为主要数据源,测算不同类型区域城镇扩张程度、空间形态及其与净初级生产力的关系,分析城镇扩张... 详细信息

依据主体功能区规划将河南省分为中原城市群地区、豫北地区、豫西南地区、黄淮地区4类区域,以MODIS17A3净初级生产力数据和夜间灯光数据作为主要数据源,测算不同类型区域城镇扩张程度、空间形态及其与净初级生产力的关系,分析城镇扩张的生态效应。结果表明:(1)河南省城镇扩张速度快,空间差异明显。2000—2019年城镇扩张水平指数增长了142.65%,空间上由高到低依次为中原城市群地区、豫北地区、黄淮地区、豫西南地区。伴随城镇快速扩张,紧凑度不断下降。(2)2000—2019年河南省年均净初级生产力整体呈现波动上升的趋势。黄淮地区净初级生产力值最高,豫西南地区次之,中原城市群地区和豫北地区最低。净初级生产力显著减少区域主要分布在中原城市群地区和豫北地区。(3)城镇扩张的生态效应明显,城镇扩张水平与净初级生产力呈负相关,紧凑度与净初级生产力呈正相关。位于重点开发区的中原城市群地区城镇扩张对净初级生产力影响最大,位于限制开发区的黄淮地区和豫西南地区城镇扩张对净初级生产力的影响较小。(4)基于不同主体功能区的要求,制定出城镇扩张与生态保护的方案,为新时期高质量城镇化和生态系统定向管理提供决策依据。

关键词：城镇扩张净初级生产力紧凑度夜间灯光数据主体功能区河南省

城镇扩张背景下湘江中游水系变化及其响应研究

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水电能源科学 2023年第5期41卷 30-33页

作者：宣润泽杨柳冯畅詹琴庾艳花吕凌衡阳师范学院地理与旅游学院湖南衡阳421002 湖南省环境教育与可持续发展研究基地湖南衡阳421002 古村古镇文化遗产数字化传承协同创新中心湖南衡阳421002 吉林师范大学旅游与地理科学学院吉林四平136000 湖南省水文水资源勘测局衡阳分局湖南衡阳421099

鉴于城镇扩张使大量水域被挤占压缩甚至消失,导致洪涝风险剧增。以湘江中游典型城市衡阳为例,基于2001~2016年研究区水系特征数据与城镇化数据,构建了水系变化与多维城镇发展评价体系,剖析了城镇扩张背景下水系变化响应。结果表明,湘江... 详细信息

鉴于城镇扩张使大量水域被挤占压缩甚至消失,导致洪涝风险剧增。以湘江中游典型城市衡阳为例,基于2001~2016年研究区水系特征数据与城镇化数据,构建了水系变化与多维城镇发展评价体系,剖析了城镇扩张背景下水系变化响应。结果表明,湘江中游地区城镇发展可分为三阶段,城镇扩张呈现速度先快后慢、强度相对较低的特征;研究期内水系数量总体呈衰减趋势,河道形态整体呈萎缩状态,水系数量少、结构单一的流域衰减剧烈;城镇扩张与水系变化关系紧密,其对水系数量变化影响大于结构变化,且与水系数量少、结构单一的流域关联度高。由此可见,城镇建设与扩张等人类活动要尽可能减少对此类流域的不良影响。

关键词：城镇扩张水系变化响应研究湘江流域中游

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近30年长江经济带城镇扩张特征及影响因素

测绘科学 2022年第8期47卷 186-196,203页

作者：张敏郑利娟何宇华自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048

针对长江经济带城市化发展现状以及对全域较长时间跨度的研究不足的问题,该文基于中等分辨率卫星遥感影像提取全域近30年的城镇扩张信息,分析其城镇扩张时空演变特征,再通过定性和定量相结合的方法探讨城镇扩张驱动机制。结果表明,1990... 详细信息

针对长江经济带城市化发展现状以及对全域较长时间跨度的研究不足的问题,该文基于中等分辨率卫星遥感影像提取全域近30年的城镇扩张信息,分析其城镇扩张时空演变特征,再通过定性和定量相结合的方法探讨城镇扩张驱动机制。结果表明,1990—2020年间长江经济带城镇扩张速度呈“增加-减少-增加-再减少”的波动式规律,2010—2015年是近30年来长江经济带城镇建设扩张最快的五年,2015年之后进入稳定扩张时期。城镇建设高速扩张区域由东向西移动。各省市城镇主导扩张模式呈现“蔓延式-飞地式-蔓延式”的演变规律。人口和经济发展是影响长江经济带城镇扩张的主要因素。

关键词：城镇扩张时空格局驱动机制长江经济带

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南昌市城镇扩张与生态保护空间布局优化

南昌市城镇扩张与生态保护空间布局优化

作者：王杰云江西农业大学

学位级别：硕士

新世纪以来,我国城镇化进程持续推进,城镇空间不断向外扩展,然而城镇用地“冒进式”扩张导致景观破碎化,资源利用不合理,耕地侵占严重等系列发展问题,同时严重威胁到地区生态安全。生态用地是维护地区生态安全的重要载体,提供重要的生... 详细信息

新世纪以来,我国城镇化进程持续推进,城镇空间不断向外扩展,然而城镇用地“冒进式”扩张导致景观破碎化,资源利用不合理,耕地侵占严重等系列发展问题,同时严重威胁到地区生态安全。生态用地是维护地区生态安全的重要载体,提供重要的生态服务价值,是城镇绿色协调发展的基石。生态用地保护对于实现城镇可持续发展意义重大,需充分重视城镇发展过程中生态用地保护工作,引导城镇和生态协调融合发展。为实现地区城镇用地扩张与生态用地保护协调发展目标,研究以江西省南昌市为例,基于Landsat遥感多光谱影像解译获取城镇与生态用地,采用地理探测器识别城镇扩张驱动因子,利用FLUS模型对城镇用地扩张进行模拟和预测。同时利用最小累积阻力模型构建生态阻力面,并采用CA-Markov模型进行生态用地演变过程模拟和预测。在城镇和生态用地预测结果基础上,优化城镇和生态用地空间布局,融合城镇扩张与生态保护冲突区域,构建城镇与生态协调发展格局。研究主要的结论如下:(1)2000-2020年期间南昌市城镇用地扩展活动剧烈。2000年、2010年和2020年城镇用地面积分别为237.99km、394.84km和818.96km,近20年期间用地增长面积为580.98km,年均增长率达到12.21%。红谷滩区和青山湖区城镇扩张活动剧烈,扩展强度分别为3.90%和3.86%,进贤县城镇扩张活动相对较弱扩展强度只有0.28%。2000-2020年期间南昌市城镇用地斑块逐渐聚集,斑块间的连接性逐渐增强。南昌市城镇用地扩展模式主要以边缘式扩张为主,飞地式作为重要补充扩张方式,填充式扩张相对较少。(2)南昌市城镇用地扩张主要驱动因素为人口因素和到城镇中心距离,各驱动因子交互作用主要为非线性增强和双因子增强,城镇用地扩张受多方面独立作用影响。综合选取影响作用较大的城镇扩张驱动因子,利用FLUS模型对城镇用地扩张进行模拟,模拟结果显示总体精度为93.45%,Kappa系数为0.68,Fo M指数为0.33,模拟结果精度较高,模型具有较好适用性。对2030年南昌市城镇用地进行预测,结果显示2030年南昌市城镇用地面积为1167.50km,空间布局主要在原建成区基础上向外扩张。未来南昌市将沿赣江两岸“一江双核”协同发展,辐射带动周边城镇扩张。(3)南昌市2010年和2020年生态用地面积分别为2212.20km和2403.56km,主要分布于梅岭、圣水堂国家森林公园和鄱阳湖部分水域。利用最小累积阻力模型构建综合生态阻力面,并将生态阻力面作为CA-Markov模型的转换适宜性图层,模拟并预测得到2030年南昌市生态用地分布,2030年南昌市生态用地面积大小为2880.53km,生态用地被侵占问题将得到改善。(4)南昌市城镇与生态用地冲突区域总体分布于梅岭东部山麓,桑海开发区等地,冲突区域斑块面积66.44km,需加强城镇生态空间布局协调优化。优化城镇用地空间布局,统筹南昌市道路交通发展方向和重点产业规划布局,采用腐蚀膨胀算法划定城镇发展边界,实现科学指导城镇用地扩张。分区优化生态用地布局,提取生态保育区并结合政府自然保护地作为生态源地,构建生态用地保护格局,加强生态保护。依托交通区位条件衔接城镇中心与生态旅游区,促进城镇与生态和谐共处,同时避免侵占基本农田,统筹南昌市主体功能区定位和城市规划发展方向,构建科学发展、生态和谐的南昌市综合城镇-生态空间布局。

关键词：城镇扩张生态保护 FLUS模型 CA-Markov 布局优化南昌市

河南省郑州都市圈城镇扩张对生态系统服务的影响

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河南省郑州都市圈城镇扩张对生态系统服务的影响

作者：石漪澜河南理工大学

学位级别：硕士

我国城镇化进入快速发展阶段,建设用地无序扩张导致生态系统服务功能下降。本文以郑州都市圈为研究对象,采用单位面积粮食生产力、NPP、地表径流、森林娱乐指数等模型对生态系统服务量化估计,借助夜间灯光数据表征城镇扩张,运用熵权法... 详细信息

我国城镇化进入快速发展阶段,建设用地无序扩张导致生态系统服务功能下降。本文以郑州都市圈为研究对象,采用单位面积粮食生产力、NPP、地表径流、森林娱乐指数等模型对生态系统服务量化估计,借助夜间灯光数据表征城镇扩张,运用熵权法与灰色关联分析法对郑州城市圈城镇扩张的驱动因素进行了研究,以人口规模为基础划分城市等级,研究不同等级城镇扩张过程与生态系统服务的相关性,探究郑州都市圈城镇扩张对生态系统服务的影响,结果表明:(1)郑州都市圈城镇扩张指数由2000年的1482.49增长至2019年的2811.37,增幅89.64%。城镇扩张程度由高到低依次为大城市、小城市、中等城市。经济及基础设施建设和旅游业发展是郑州都市圈城镇扩张的主要驱动因素。(2)2000-2015年郑州都市圈年均NPP总值由242.45 g C/m增长至2015年303.43 g C/m,增幅25.15%;地表径流量呈递减趋势,年地平均表径流量变化范围为570.31mm～808.73mm,平均年径流深度减少14.9mm/a;单位面积粮食产量呈上升趋势,年均单位面积产量变化范围为1182.53 t/km～1496.45 t/km;森林娱乐指数呈增长趋势,自然保护区娱乐机会高于林地。(3)城镇扩张与粮食供给、NPP、水文调节等服务呈负相关关系,且相关性从高到低依次为大城市、中等城市、小城市;与森林娱乐服务呈正相关关系,相关性从高到低依次为大城市、小城市、中等城市。(4)提出了基于不同等级城镇扩张对生态系统服务影响的时空差异性实现分等实策、以主体功能分区为依据实现分区域指导、发展都市农业实现粮食安全和都市经济协同发展等对策建议。研究成果对探索都市圈绿色城镇化道路和生态保护政策都有重要意义。

关键词：城镇扩张生态系统服务驱动因素相关关系郑州都市圈

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基于多源遥感数据的淮河流域城镇扩张研究

农业机械学报 2016年第11期47卷 252-261页

作者：樊勇朱曦张圣笛何宗宜杨刚武汉大学资源与环境科学学院武汉430079 信阳师范学院城市与环境科学学院信阳464000 上海市测绘院上海200063 爱丁堡大学地球科学与技术学院宁波大学建筑工程与环境学院宁波315211

城镇是人类社会发展过程在空间上的重要表现形式,其空间格局与演变是城镇研究的热点问题。淮河流域是中国城镇体系的南北过渡地区,研究这一自然地理单元内城镇扩张过程,视角独特。为客观、快速、准确地重建不同时间序列上淮河流域城镇... 详细信息

城镇是人类社会发展过程在空间上的重要表现形式,其空间格局与演变是城镇研究的热点问题。淮河流域是中国城镇体系的南北过渡地区,研究这一自然地理单元内城镇扩张过程,视角独特。为客观、快速、准确地重建不同时间序列上淮河流域城镇扩张过程,在DMSP/OLS数据、SPOT-VGT数据、Landsat ETM+数据等多源遥感数据的基础上,提出"DMSP/OLS夜间灯光数据相互校正—NDVI数据重建—流域城镇信息提取—流域城镇扩张分析"的研究思路,并运用该思路分析淮河流域从1998年至2013年16年间的城镇扩张过程。从城市面积、扩张强度、扩张动态度、扩张形态4方面分析了城市扩张规律。研究发现:淮河流域整体与各省扩张基本属于低速扩张型与中速扩张型;淮河流域城镇分布仍较为分散,未形成完整的城市群或城镇体系;这一时期城市扩张时空发展不均衡。

关键词：多源遥感数据城镇扩张淮河流域支持向量机

黄土高原人口密集区城镇扩张对生境质量的影响--以兰州、西安-咸阳及太原为例

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应用生态学报 2021年第1期32卷 261-270页

作者：周亮唐建军刘兴科党雪薇慕号伟兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心兰州730070 甘肃省地理国情监测工程实验室兰州730070

快速城镇化过程极大改变了区域生境的空间格局和功能要素,深刻影响生境斑块之间的物质流和能量流,同时对生境和生物多样性造成严重威胁。本研究采用InVEST模型、景观指数及多元线性回归,系统分析了1990—2018年黄土高原全域及人口密集... 详细信息

快速城镇化过程极大改变了区域生境的空间格局和功能要素,深刻影响生境斑块之间的物质流和能量流,同时对生境和生物多样性造成严重威胁。本研究采用InVEST模型、景观指数及多元线性回归,系统分析了1990—2018年黄土高原全域及人口密集区城镇化对生境质量影响的时空格局特征与因素。结果表明:黄土高原城镇扩张显著影响生境质量,1990—2018年间建设用地面积增幅49.6%,导致生境斑块的总面积减少5.2%。2010年后,城镇斑块面积上升,斑块密度和破碎度下降,使城镇生境质量呈现出"外高中低"的空间格局。人口密集区城镇扩张速率与生境质量呈现显著负相关,区域内生境质量平均值下降2.7%,生境退化水平上升33.4%。生境质量等级不稳定,高等级生境易转为低一等级,兰州、西安-咸阳和太原转化率分别为12.9%、2.9%和1.7%。本研究所用8个影响因素能有效解释生境质量的空间变化(R^(2)=68.7%),其中,人口密度和距道路距离是导致生境破碎化的主要因素,坡度、GDP及降水对生境空间格局优化具有积极作用。

关键词：城镇扩张人口密集区 InVEST模型景观格局黄土高原