武汉市建设用地扩张遥感监测及空间分异分析

引用本文

常变蓉, 李仁东. 武汉市建设用地扩张遥感监测及空间分异分析[J]. 国土资源遥感, 2017,29(3): 118-123
CHANG Bianrong, LI Rendong. A study of remote sensing monitoring and spatial variation of construction land expansion in Wuhan City[J]. REMOTE SENSING FOR LAND & RESOURCES,2017,29(3): 118-123 复制到剪切板

doi: 10.6046/gtzyyg.2017.03.17
Permissions

《国土资源遥感》编辑部

武汉市建设用地扩张遥感监测及空间分异分析

常变蓉^1,², 李仁东¹

1.中国科学院测量与地球物理研究所,武汉 430077

2.天津农学院,天津 300384

通信作者：李仁东(1962-),男,研究员,博士生导师,主要从事遥感应用研究。Email:lrd@asch.whigg.ac.cn。

第一作者: 常变蓉(1987-),女,博士,讲师,主要研究方向为遥感与GIS在资源环境中的应用。Email:changbianrong1220@163.com。

收稿日期: 2015-12-21

基金项目: 国家自然科学基金项目“江汉平原钉螺扩散时空分布及其预警研究”(编号: 41571487)、中国科学院战略性先导科技专项项目“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”之子课题“华南地区陆地生态系统固碳参量遥感监测及估算技术研究”(编号: XDA0505107)和环保部项目“全国生态环境十年(2000―2010年)变化遥感调查与评估”之子课题“华南地区生态环境十年变化遥感调查与评估”(编号: XDA050501)共同资助

摘要

为分析武汉市建设用地扩张时空特征,基于1990,2000,2005和2010年获取的Landsat影像数据,利用面向对象分类方法提取建设用地信息; 采用城市扩张速度(expansion speed index,ESI)、扩张强度(expansion intensity index,EII)及综合扩张程度指数(expansion degree index,EDI)和标准差椭圆(standard deviational ellipse,SDE)空间分析方法分析该市1990―2010年建设用地扩张时序及空间分异特征。结果表明: 武汉市建设用地呈扩张趋势,20 a间扩张了749.9 km²,前期10 a、中期5 a和后期5 a间扩张面积分别占扩张总面积的19.06%,33.33%和47.61%; 3个时段的ESI和EII均呈增大趋势,后期扩张程度尤为剧烈。SDE分析表明,20 a来武汉市建设用地空间分布呈离散趋势,前期局部扩张,中期趋于均衡扩张,这2个时段呈“东北→西南”空间分布格局; 后期全局均衡扩张,空间分布不存在方向性。研究结果将有助于武汉市建设用地的理性扩张决策。

关键词: 武汉市; 建设用地扩张; 遥感; 标准差椭圆(SDE); 空间分异

文献标志码:A 文章编号:1001-070X(2017)03-0118-06

A study of remote sensing monitoring and spatial variation of construction land expansion in Wuhan City

CHANG Bianrong^1,², LI Rendong¹

1. Institute of Geodesy and Geophysics, Chinese Academy of Science, Wuhan 430077, China

2. Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China

Abstract

In order to analyze the spatial-temporal variations of construction land expansion in Wuhan City, the authors obtained construction land data by using object-oriented classification method based on Landsat data acquired in 1990, 2000, 2005 and 2010. Urban expansion indices, which included expansion speed index (ESI), expansion intensity index(EII) and integrated expansion degree index (EDI), were used to quantitatively analyze temporal variations of construction expansion. And standard deviational ellipse(SDE)method was employed to investigate the spatial dynamics. The results show that the area of construction land in Wuhan City increased continuously, with a total increase of 749.9 km² in two decades. The proportion of construction land expansion in earlier ten years, middle five years and later five years was 19.06%, 33.33% and 47.61%, respectively. The values of ESI and EII tended to increase, and the expansion degree was especially strong during 2005―2010 period. The spatial distribution of the construction land was discrete. Construction land partially extended in the earlier decade and tended to expand evenly in the middle five years. And the distribution of the construction land in the two periods exhibited a spatial pattern “spanning northeast to southwest”. In the later five years, construction land expansion was balanced in every direction with no directivity. This study may provide decision support for the rational expansion of construction land in Wuhan City.

Keyword: Wuhan City; construction land expansion; remote sensing; standard deviational ellipse(SDE); spatial variation

Show Figures

0 引言

城市建设用地扩张是人地关系相互作用的结果^[1]。20世纪90年代以来, 经济驱动和政策调控使中国城市建设用地持续扩张, 吸引着我国学者对城市扩张时空特征监测开展了广泛研究^[2]。从研究对象上看, 多以大城市、东部沿海或南部发达城市为主^{[3, 4, 5, 6, 7]}; 但对中部城市武汉市建设用地扩张时空特征研究较少, 或只是在研究武汉城市圈土地利用时附带提及, 而且现有的少数报导中研究时间跨度较短, 难以从总体上把握建设用地扩张过程^{[8, 9, 10]}。从研究方法上看, 多采用扩张面积、速度和强度等指标定量分析城市扩张的时序特征^{[3, 4, 6, 7, 8]}; 对于空间特征, 则倾向以地图形式呈现扩张前、后各种地类转换的空间分布^[5], 忽略了建设用地的空间区位等空间结构信息。运用空间统计方法来研究社会经济、自然要素、疾病等现象的地理空间分布已引起诸多学者关注^{[11, 12, 13]}; 而由Lefever^[14]在1926年提出的标准差椭圆(standard deviational ellipse, SDE)方法能较精确地揭示许多地理现象的空间分布特征, 已广泛应用于社会经济学、犯罪学及流行病等领域^{[15, 16, 17]}。但到目前为止, 应用SDE 方法从中心性、分布范围、方向趋势等多个角度定量刻画城市扩张的空间分异特征的研究尚属少见。

鉴于此, 本文以我国中部中心城市武汉市为研究对象, 基于1990, 2000, 2005和2010年获取的4期Landsat 系列影像数据, 利用面向对象的分类方法提取武汉市建设用地信息; 运用城市建设用地扩张速度指数(expansion speed index, ESI)、扩张强度指数(expansion intensity index, EII)和综合扩张程度指数(expansion degree index, EDI)3个量化指标和SDE空间分析方法揭示1990―2010年20 a间武汉市建设用地扩张的时序特征和空间分异特征, 对武汉市建设用地的理性扩张具有理论和现实意义。

1 研究区概况与数据源

1.1 研究区概况

研究区武汉市位于长江中下游平原, 江汉平原东部, 地跨E113° 41'~115° 05', N29° 58'~31° 22'。市内水域资源丰富, 湖泊众多, 长江和汉江横贯市境中央, 形成武昌、汉口、汉阳3镇隔江鼎立的格局; 现辖13个城区, 总面积8 494.41 km², 占湖北省总面积的4.6%; 常住人口978.54万人(2010年统计), 占湖北省总人口的17.1%。市内地势平坦, 属亚热带季风湿润气候, 夏季高温、降水集中且较多。在中国经济地理圈内, 武汉处于优越的中心位置, 是华中地区中心城市和中部“ 两型社会” 武汉城市圈的核心城市。随着城镇化进程的加快, 武汉市建设用地呈持续增长趋势, 不仅占用了许多耕地, 而且大量填湖建房, 引发一些社会及生态环境问题, 诸如: 影响粮食和农产品的安全供应、削弱蓄洪防洪能力、改变区域小气候, 等等。遥感监测显示, 1990年该市城市建设用地面积为689.90 km², 而2010年该市建设用地面积达到1 439.821 km², 扩张了749.92 km²。

1.2 数据源及其处理

覆盖武汉市的1990, 2000, 2005和2010年4期高质量、季相相近的Landsat遥感影像均源于USGS官网(http: //glovis.usgs.gov/), 行列号为122/39, 123/39和123/38。首先利用ENVI5.1软件对影像进行辐射定标、大气校正和影像增强等预处理工作; 然后依据中科院战略先导科技碳专项分类系统将建设用地(代码5)分为3类(将工业用地和采矿场合并为工矿用地), 分别为居住地51、工矿用地52和交通用地53。各类建设用地含义及特征如下: ①居住地指城市、乡镇及村等聚居区, 一般位于海拔较低的区域, 多沿河流、湖泊分布, 且有交通道路通达, 在影像上呈暗青色; ②工业用地指独立于城镇居住地之外或主体为工业和服务功能的区域, 在影像上一般呈矩形特征; 采矿场指人工挖掘表面, 位于海拔相对较高的区域, 在影像上一般呈不规则形状特征, 二者均呈高亮显示; ③交通用地指人工硬表面, 在影像上呈线状特征。分类时, 影像均以B_Nir(R), B_Red(G), B_Green(B)合成的假彩色显示。用于分类精度评价的样点数据取自野外调查数据库。

本文采用面向对象技术和模糊隶属度函数分类方法, 在eCognition 8.64软件中自动提取建设用地信息, 得到武汉市1990, 2000, 2005和2010年建设用地分类图。利用野外采样点建立误差混合矩阵, 对建设用地分类图进行精度验证, 并在ArcMap10.1中对照遥感影像、采用目视解译方法对分类结果反复修改, 使最终总体分类精度达到所要求的建设用地使用精度的95%以上, 各类建设用地精度的85%以上。最后, 对分类结果去除比“ 最小制图单元” 还小的图斑, 使得最小制图单元为6个像元。

2 研究方法

2.1 建设用地信息提取

建设用地信息提取是研究城市扩张时空特征的基础, 其总体思路是设计二叉树结构, 采用隶属度函数进行分类, 由易到难, 层层递进。利用面向对象的分类方法提取建设用地信息时, 可分为分割和分类2大步骤: ①对预处理后的遥感影像进行多尺度分割, 得到影像对象; ②利用建设用地与其他地物的光谱差异, 选取合适的波段或指数, 并确定阈值提取出建设用地对象。接着, 利用不同类别建设用地对象的光谱信息、形状、纹理等特征对各类建设用地进行细分。

经反复试验, 选择分割尺度为60和20, 形成2个影像对象层(分别为Level2层和Level1层)。在Level2层上, 可根据NDWI很好地区分湿地和非湿地信息; 利用不同层之间的信息继承关系, 将已经提取的非湿地信息继承到Level1层。在非湿地类中, 运用NDVI和(B_Green/B_Nir)区分植被和非植被信息。对于该研究区, 非植被类即为建设用地类。在建设用地类中, 由于交通用地呈线状特征, 易于区分, 因此采用密度指数(Density)提取交通用地; 接着, 用亮度指数(Brightness)和波段比值(B_Blue/B_Green)提取工矿用地; 余下的即为居住地。具体分类层次和特征参数阈值如图1所示。

	Figure Option View Download New Window
	图1 建设用地提取流程图Fig.1 Flow chart of construction land extraction

2.2 建设用地扩张时空特征分析

2.2.1 建设用地扩张量化指标

基于城市扩张速度指数(ESI)、扩张强度指数(EII)和综合扩张程度指数(EDI), 分析建设用地扩张的时序特征。其中, ESI是指建设用地的年均扩张率, 表示扩张速度和趋势 ^[18], 但它未考虑土地利用总量变化的影响。EII是指单位时间内建设用地面积占研究区总面积的比例, 可用于比较城市建设用地在不同时期扩张的强弱和快慢^[3], 但它未考虑基期建设用地面积的影响。为了全面反映武汉市建设用地扩张情况, 本文采用EDI进行分析, 它是借鉴内梅罗公式(当前国内外进行综合污染指数计算的最常用方法之一)将上述2个指数标准化后合成的, 不仅反映了建设用地扩张速度, 也反映了其扩张强度, 兼顾了上述2个指数的综合影响, 弥补了单一指数的不足^[4]。3个指数的计算方法为

ESI= $\begin{matrix} \frac{A_{t + n} - A_{t}}{n A_{t}} \end{matrix}$ × 100% , (1)

EII= $\begin{matrix} \frac{A_{t + n} - A_{t}}{nS} \end{matrix}$ × 100% , (2)

EDI= $\begin{matrix} \sqrt[]{\frac{ES I^{2} + EI I^{2}}{2}} \end{matrix}$ , (3)

式中: A_t和A_t+n分别为t年和(t+n)年的建设用地面积; S为研究区土地总面积。

2.2.2 建设用地空间分异分析方法

借助ArcGIS10.1平台, 采用空间点格局和SDE方法分析建设用地扩张的空间分布特征。空间点格局分析源于植物生态学, 其优势在于充分利用点与点之间的距离信息, 提供比较全面的空间尺度信息^[19]。SDE方法则通过椭圆中心、长轴、短轴及旋转角参数定量描述城市扩张的空间特征。椭圆面积大小表示城市扩张的范围。椭圆中心表示建设用地分布的相对位置。长轴指示建设用地空间分布的主体方向, 短轴表示建设用地分布范围, 二者越长, 指示建设用地分布越离散; 二者值相差越大(即扁率越大), 表示建设用地分布的方向性越明显。旋转角变化则反映建设用地空间分布的主趋势方向。

3 结果与分析

3.1 建设用地扩张时序特征

武汉市1990―2010年间不同时段的城市建设用地扩张指数如表1所示。

表1 武汉市1990―2010年间不同时段城市建设用地扩张情况 Tab.1 Construction land expansion in different periods during 1990―2010 in Wuhan City

整个武汉市20 a间建设用地面积扩张了749.92 km², 与1990年建设用地面积相比, 增加了一倍多。其中, 居住地扩张面积最多(占建设用地总扩张面积的62.28%), 其次为工矿用地(比重为27.01%)。但工矿用地的扩张速度最快, 其综合扩张程度指数最大(为0.451); 居住地扩张速度略高于建设用地。1990―2000年(前期10 a)、2001―2005年(中期5 a)和2005―2010(后期5 a)3个时段城市建设用地扩张面积分别为142.96 km², 249.95 km²和357.01 km², 分别占20 a扩张总面积的19.06%, 33.33%和47.61%; ESI分别为2.07%, 6%和6.59%; EII分别为0.17%, 0.59%和0.84%, 三者均呈增大趋势。中期5 a的综合EDI与前期10 a接近, 而后期综合EDI是前2个时段的3倍多, 表明自1990年以来, 武汉市建设用地呈加速扩张态势, 且后期扩张程度尤为剧烈。对比各时期各类建设用地扩张速度, 前期10 a扩张速度为工矿用地> 交通用地> 居住地, 中期和后期5 a扩张速度均为居住地> 工矿用地> 交通用地。可见, 3个时段工矿用地的ESI值都高于同期居住地和交通用地。

究其原因, 在20世纪90年代初, 武汉市被批准为对外开放城市, 但因当时产业结构布局不太合理、对外经济贸易尚不发达、政府财政能力相对较低等原因, 1990―2000年这10 a间的建设用地扩张面积、ESI和EII在3个时段均最低。进入21世纪后, 武汉市加大了改革力度, 不断实施扩大投资规模及加快城市基础设施建设等措施, 促进了城市扩张进程。2000―2005年这5 a间的建设用地的ESI和EII都远远高于前期10 a, 其中居住地扩张面积最多, 占5 a建设用地总扩张面积的78.26%。“ 十一五” 期间, 重点发展主城区周边区域的开发建设, 包括新型工业园区、居住新区以及配套服务设施的建设。加之2007年12月国务院批准武汉城市圈进行“ 两型社会” 试验区建设, 2009年9月国务院通过了促进中部地区崛起规划, 2010年3月国务院明确武汉为中部地区中心城市, 在城市规划和国家宏观政策调控的双重作用下, 2005年以后武汉市城市建设用地的ESI, EII和EDI明显高于前2个时段。由于前期的城市快速发展对生态环境造成了一定的影响, 在后期的城市规划建设中更加注重了绿色生产和循环经济增长, 合理布局产业结构, 完善基础设施建设, 协调城乡与市场发展规模等, 建设用地趋于均衡扩张, 因此后期5 a间的居住地扩张速度要低于中期5 a间的。

3.2 建设用地扩张空间分异特征

基于ArcGIS10.1平台构建了城市建设用地的空间点格局, 在武汉市范围内随机生成15 000个样点, 样点数由研究区面积和分类后处理最小图斑面积(6个像元)决定。将样点图层分别与4期建设用地做叠置分析, 得到各期城市建设用地随机样点数, 依次为563个(1990年)、689个(2000年)、906个(2005年)和1 190个(2010年)。然后, 计算得到武汉市1990―2010年4 a间建设用地空间分布椭圆(图2)。

从图2可以看出, 1990―2005年间武汉市建设用地总体呈“ 东北→ 西南” 空间分布格局, 建设用地空间分布主体在武汉市中心城区及其外缘部分郊区。由于长江和汉江横穿武汉市, 限制了建设用地的扩张方向, 因此前期10 a和中期5 a建设用地分布椭圆中心紧靠长江岸边并略向西移; 长轴方向基本一致, 均指向长江与汉江夹角区, 这表明武汉市在1990―2005年期间建设用地总体呈向长江与汉江的夹角区域扩张。到2010年, 武汉市建设用地分布椭圆近似于1个圆, 而且建设用地分布中心位置远离长江、明显东移。

表2示出1990―2010年武汉市建设用地空间分布的SDE参数。

	Figure Option View Download New Window
	图2 1990―2010年武汉市建设用地空间分布的标准差椭圆Fig.2 SDE for spatial distribution of construction land in Wuhan City from 1990 to 2010

表2 1990―2010年武汉市建设用地空间分布SDE参数 Tab.2 Parameters of SDE for spatial distribution of construction land in Wuhan City from 1990 to 2010

从表2可以看出, 1990―2010年间武汉市建设用地空间分布椭圆面积持续增加, 表明1990年以来武汉市建设用地呈持续扩张状态; 短半轴持续增加且随时间推移增幅变大, 说明武汉市建设用地空间分布呈离散趋势。1990―2000年为局部扩张时期, 长半轴和扁率均有所增加, 建设用地空间分布向西南方向东、西湖区东南部、汉阳区和蔡甸区东北部扩张, 方向性趋于明显; 旋转角增加了13.09° , 表明建设用地扩张空间分布明显呈现偏东→ 偏南格局。这是因为武汉经济技术、沌口、东湖开发区和吴家山台商投资开发区等地区的建设都促进了工业发展, 使得这一时段工业建设用地扩展速度急剧加快。2000―2005期间, 长半轴减幅较小, 扁率减幅较大, 表明建设用地趋于均衡扩张, 空间分布的方向性已不明显; 旋转角减小了1.08° , 表明建设用地扩张空间分布呈偏北→ 偏南格局, 但变幅较小。2005―2010为全局扩张时期, 长半轴仅仅增加了0.56 km, 短半轴却增加了6.74 km, 长短半轴几乎相等, 表明建设用地以主城区为中心向四周均衡扩张, 空间分布不存在方向性; 旋转角增加了62.68° , 增幅最大, 表明建设用地空间分布呈偏南→ 偏北格局。

4 结论

综合运用遥感技术、城市扩张量化指数和标准差椭圆(SDE)空间分析方法对武汉市1990―2010年间建设用地扩张时空特征进行分析, 得出如下结论:

1)1990―2010年20 a期间武汉市建设用地在不同时期均呈扩张趋势, 扩张总面积为749.9 km²; 前期10 a、中期5 a和后期5 a的扩张面积分别占扩张总面积的19.06%, 33.33%和47.61%; 3个时段扩张速度指数和扩张强度指数均呈增大趋势, 后期综合扩张程度尤为剧烈。

2)SDE分析表明, 20 a期间武汉市建设用地空间分布呈离散趋势, 前期为局部扩张, 中期趋于均衡扩张, 这2个时段的建设用地总体呈“ 东北→ 西南” 空间分布格局, 即向长江与汉江的夹角区域扩张。后期为全局均衡扩张, 空间分布不存在方向性。

可见, 武汉市建设用地扩张时空分布呈明显阶段性特征, 这与各时段社会经济发展背景、国家城市发展政策宏观调控、地方政府规划指导和自然客观因素限制等因素密切相关, 研究结果有助于武汉市建设用地的理性扩张决策。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

View Option

[1]	顾朝林, 庞海峰. 建国以来国家城市化空间过程研究[J]. 地理科学, 2009, 29(1): 10-14. Gu C L, Pang H F. Evolution of Chinese urbanization spaces: Kernel spatial approach[J]. Scientia Geographica Sinica, 2009, 29(1): 10-14. [本文引用:1]
[2]	刘纪远, 张增祥, 庄大方, 等. 20世纪90年代中国土地利用变化时空特征及其成因分析[J]. 地理研究, 2003, 22(1): 1-12. Liu J Y, Zhang Z Y, Zhuang D F, et al. A study on the spatial-temporal dynamic changes of land -use and driving forces analyses of China in the 1990s[J]. Geographical Research, 2003, 22(1): 1-12. [本文引用:1]
[3]	刘盛和, 吴传钧, 沈洪泉. 基于GIS的北京城市土地利用扩展模式[J]. 地理学报, 2000, 55(4): 407-416. Liu S H, Wu C J, Shen H Q. A GIS based model of urban land use growth in Beijing[J]. Acta Geographica Sinica, 2000, 55(4): 407-416. [本文引用:3]
[4]	姜广辉, 张凤荣, 孔祥斌, 等. 北京山区建设用地扩展空间分异分析[J]. 地理研究, 2006, 25(5): 905-912. Jiang G H, Zhang F R, Kong X B, et al. The spatial differentiation of construction land expansion in Beijing mountainous area[J]. Geographical Research, 2006, 25(5): 905-912. [本文引用:3]
[5]	牟凤云, 张增祥, 迟耀斌, 等. 基于多源遥感数据的北京市1973―2005年间城市建成区的动态监测与驱动力分析[J]. 遥感学报, 2007, 11(2): 257-268. Mu F Y, Zhang Z X, Chi Y B, et al. Dynamic monitoring of built-up area in Beijing during 1973―2005 based on multi-original remote sensed images[J]. Journal of Remote Sensing, 2007, 11(2): 257-268. [本文引用:2]
[6]	李晓文, 方精云, 朴世龙. 上海城市用地扩展强度、模式及其空间分异特征[J]. 自然资源学报, 2003, 18(4): 412-422. Li X W, Fang J Y, Piao S L. The intensity and modes of urban land use growth in Shanghai[J]. Journal of Natural Resources, 2003, 18(4): 412-422. [本文引用:2]
[7]	陈本清, 徐涵秋. 城市扩展及其驱动力遥感分析——以厦门市为例[J]. 经济地理, 2005, 25(1): 79-83. Chen B Q, Xu H Q. Urban expansion and its driving force analysis using remote sensed data: A case of Xiamen City[J]. Economic Geography, 2005, 25(1): 79-83. [本文引用:2]
[8]	刘艳芳, 汤硕华, 谭荣辉, 等. 武汉市1999―2012年城市扩张的时空分异[J]. 安徽师范大学学报: 自然科学版, 2015, 38(3): 272-277. Liu Y F, Tang S H, Tan R H, et al. Spatial-temporal variation of urban expansion in Wuhan City from 1999 to 2012[J]. Journal of Anhui Normal University: Natural Science, 2015, 38(3): 272-277. [本文引用:2]
[9]	蒋金龙, 薛重生, 李建. 基于RS和GIS的武汉市城区扩展变化研究[J]. 安徽农业科学, 2007, 35(16): 4806-4807. Jiang J L, Xue C S, Li J. Dynamic change of Wuhan City expansion based on RS and GIS[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2007, 35(16): 4806-4807. [本文引用:1]
[10]	柯新利, 韩冰华, 刘蓉霞, 等. 1990年以来武汉城市圈土地利用变化时空特征研究[J]. 水土保持研究, 2012, 19(1): 76-81. Ke X L, Han B H, Liu R X, et al. Study on spatial-temporal characteristics of land use change in Wuhan Metropolitan area since 1990[J]. Research of soil and Water Conservation, 2012, 19(1): 76-81. [本文引用:1]
[11]	Wagner H H, Fortin M J. Spatial analysis of land scapes: concepts and statistics[J]. Ecology, 2005, 86(8): 1975-1987. [本文引用:1]
[12]	Duranton G, Overman H G. Testing for localization using micro-geographic data[J]. Review of Economic Studies, 2005, 72(4): 1077-1106. [本文引用:1]
[13]	赵作权. 地理空间分布整体统计研究进展[J]. 地理科学进展, 2009, 28(1): 1-8. Zhao Z Q. Global statistics of spatial distribution: A literature review[J]. Progress in Geography, 2009, 28(1): 1-8. [本文引用:1]
[14]	Lefever D W. Measuring geographic concentration by means of the stand ard deviational ellipse[J]. American Journal of Sociology, 1926, 32(1): 88-94. [本文引用:1]
[15]	赵璐, 赵作权. 基于特征椭圆的中国经济空间分异研究[J]. 地理科学, 2014, 34(8): 979-986. Zhao L, Zhao Z Q. Projecting the spatial variation of economic based on the specific ellipses in China[J]. Scientia Geographica Sinica, 2014, 34(8): 979-986. [本文引用:1]
[16]	O'Loughlin J, Witmer F D W. The localized geographies of violence in the North Caucasus of Russia, 1999-2007[J]. Annals of the Association of American Geographers, 2011, 101(1): 178-201. [本文引用:1]
[17]	Yang K, Li W, Sun L P, et al. Spatio-temporal analysis to identify determinants of Oncomelania hupensis infection with Schistosoma japonicum in Jiangsu Province, China[J]. Parasites & Vectors, 2013, 6: 138. [本文引用:1]
[18]	王宏志, 宋明洁, 李仁东, 等. 江汉平原建设用地扩张的时空特征与驱动力分析[J]. 长江流域资源与环境, 2011, 20(4): 416-421. Wang H Z, Song M J, Li R D, et al. Study on spatial-temporal pattern and driving forces of construction land expansion in Jianghan Plain from 1996 to 2005[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2011, 20(4): 416-421. [本文引用:1]
[19]	Ledo A, Montes F, Condés S. Different spatial organisation strategies of woody plant species in a montane cloud forest[J]. Acta Oecologica, 2012, 38: 49-57. [本文引用:1]

2009

0.0

顾朝林, 庞海峰. 建国以来国家城市化空间过程研究[J]. 地理科学, 2009, 29(1): 10-14.

Gu C

, Pang H

Evolution of Chinese urbanization spaces: Kernel spatial approach[J]. Scientia Geographica Sinica, 2009, 29(1): 10-14.

摘　要：建国以来，中国大陆城市体系空间格局发生了深刻的变化。传统的空间分析方法很难深入刻画城市体系空间格局的空间演化过程。运用Kernel空间密度分析方法，就建国以来国家城市化空间过程进行系统研究。结果显示：①中国城市空间分布密度在省区间存在明显的空间差异，且在1949—2003年间不断扩大。②中国城市空间分布具有“东密西疏／南密北疏”的基本倾向没有发生根本性变更。③中国城市空间分布在省区尺度上表现为“先减弱（1949～1965）、后增强（1965—1984）、再减弱并趋于稳定（1984～2003）”的趋势。④国家城市分布空间的节点结构发育逐渐趋于完善。⑤中国大陆城市空间从1949年的3个城市集聚区发育至2003年的20个。

... 0 引言城市建设用地扩张是人地关系相互作用的结果^[1] ...

2003

0.0

刘纪远, 张增祥, 庄大方, 等. 20世纪90年代中国土地利用变化时空特征及其成因分析[J]. 地理研究, 2003, 22(1): 1-12.

Liu J

, Zhang Z

, Zhuang D

, et al. A study on the spatial-temporal dynamic changes of land -use and driving forces analyses of China in the 1990s[J]. Geographical Research, 2003, 22(1): 1-12.

Supported by the key knowledge innovation projects,i.e., a preliminary study on the theories and techniques of the remotely sensed temporal-spatial information and digital Earth; and a study on the integration of national resources and environment and data sharing, the authors have set up a spatial-temporal information platform by the integration of the corresponding scientific and research achievements during the periods of the 8th- and 9th-Five Year Plan, which comprehensively reflected the features of land-use change, designed a series of technical frameworks on the spatial-temporal database construction based on remote sensing techniques, e.g., the construction of remotely sensed database and land-use spatial database of the mid-1980s, the mid-1990s and the end of the 1990s, which laid a foundation for the dynamic monitoring of land-use change and the corresponding studies. In this paper,the authors have analyzed comprehensively the features of land-use change in the 1990s, revealed the spatial-temporal change of land use supported by remote sensing and GIS technologies as well as analyzed the geophysical and socio-economic driving factors.The findings are as follows: the arable land has been increased in total amount, the balance of decrease in the south and increase in the north was resulted from the reclamations of grassland and forest land. On the whole, the forest land area had a process of decrease, and the decreased area was mainly distributed in the traditional forest areas. Areas with plentiful precipitation and heat in the south, however, had distinct effects of reforestation. The rural-urban construction land had a situation of persistent expansion, and the general expansion speed has been slowed down during the last five years of the 1990s with the exception of the Western China where the expansion speed has been accelerated. The land use change in China in the 1990s had distinct temporal and spatial differences due to two main reasons, which were policy control and economic driving. Hereby, conclusions and proposals brought forward by the authors were as follows: the spatial diversity rules of the modern land use change in China must be fully considered in the future land use planning. At the same time, the pertinence of physical geographical zones must be considered during the planning of eco-environment construction. And, based on the increasingly maturity of the infrastructure, the traditional thoughts on planning and management of resources must be shifted so as to fully realize the optimized allocation of land resources at regional scale.

在土地利用变化时空信息平台的支持下,本文对我国20世纪80年代末到90年代末的土地利用变化过程进行了全面分析,揭示了我国10年来土地利用变化的时空规律,分析了这些规律形成的主要政策、经济和自然成因。研究表明,20世纪90年代,全国耕地总面积呈北增南减、总量增加的趋势,增量主要来自对北方草地和林地的开垦。林业用地面积呈现总体减少的趋势,减少的林地主要分布于传统林区,南方水热充沛区造林效果明显。中国城乡建设用地整体上表现为持续扩张的态势。90年代后5年总体增速减缓,西部增速加快。20世纪90年代我国的土地利用变化表现出明显的时空差异,政策调控和经济驱动是导致土地利用变化及其时空差异的主要原因。据此,本文提出在今后的全国土地利用规划中,应充分考虑我国现代土地利用变化的区域分异规律。同时,在生态环境恢复与建设规划中也应强调自然地理地带的针对性,同时要改变传统的资源规划与管理思路,在基础设施日益完备的条件下,最大程度地发挥跨区域土地资源优化配置的综合优势

... 20世纪90年代以来,经济驱动和政策调控使中国城市建设用地持续扩张,吸引着我国学者对城市扩张时空特征监测开展了广泛研究^[2] ...

2000

0.0

刘盛和, 吴传钧, 沈洪泉. 基于GIS的北京城市土地利用扩展模式[J]. 地理学报, 2000, 55(4): 407-416.

Liu S

, Wu C

, Shen H

A GIS based model of urban land use growth in Beijing[J]. Acta Geographica Sinica, 2000, 55(4): 407-416.

... 从研究对象上看,多以大城市、东部沿海或南部发达城市为主^[3,4,5,6,7] ...

... 从研究方法上看,多采用扩张面积、速度和强度等指标定量分析城市扩张的时序特征^[3,4,6,7,8] ...

... EII是指单位时间内建设用地面积占研究区总面积的比例,可用于比较城市建设用地在不同时期扩张的强弱和快慢^[3],但它未考虑基期建设用地面积的影响 ...

2006

0.0

姜广辉, 张凤荣, 孔祥斌, 等. 北京山区建设用地扩展空间分异分析[J]. 地理研究, 2006, 25(5): 905-912.

Jiang G

, Zhang F

, Kong X

, et al. The spatial differentiation of construction land expansion in Beijing mountainous area[J]. Geographical Research, 2006, 25(5): 905-912.

... 从研究对象上看,多以大城市、东部沿海或南部发达城市为主^[3,4,5,6,7] ...

... 从研究方法上看,多采用扩张面积、速度和强度等指标定量分析城市扩张的时序特征^[3,4,6,7,8] ...

... 为了全面反映武汉市建设用地扩张情况,本文采用EDI进行分析,它是借鉴内梅罗公式(当前国内外进行综合污染指数计算的最常用方法之一)将上述2个指数标准化后合成的,不仅反映了建设用地扩张速度,也反映了其扩张强度,兼顾了上述2个指数的综合影响,弥补了单一指数的不足^[4] ...

2007

0.0

牟凤云, 张增祥, 迟耀斌, 等. 基于多源遥感数据的北京市1973―2005年间城市建成区的动态监测与驱动力分析[J]. 遥感学报, 2007, 11(2): 257-268.

Mu F

, Zhang Z

, Chi Y

, et al. Dynamic monitoring of built-up area in Beijing during 1973―2005 based on multi-original remote sensed images[J]. Journal of Remote Sensing, 2007, 11(2): 257-268.

The urban area expansion is an mi portant indicator formeasuring urbanization leve.l Based on three LandsatMSS mi ages, tenTM mi ages, oneDMC data and one“Beijing-1”small satellite data obtained in 2005, the urban built-up characteristic ofBeijing and its mi pacton the peripheral land during1973―2005were analyzed. The urban areawas183・84km2in 1973 and increased to1209・97km2in 2005, the built-up areawas increased by 1026・13km2during the past 32 years and expanded 32・07km2per year. The built-up area was expanded around the old area and didn’tpresentmanifestchange in a certain direction. The expansion ratewas distinct from each otherandBeijing citywas experienced two fastexpansion stages comparatively. The increased built-up area originated from different land use type, ofwhich about 54・34% converted from rural area and dependent factory, diggings land and other construction area. The othermainly came from arable land that account for43・57% of thewhole added built-up area. Many factors contributed to the urban land use changes.But fourmajor driving forces, population growth, economic increase, transportation infrastructure mi provement and institution and policy change, were themost mi portant factors. Population growth can smi ulate the built-up areamanifestly, the economic increasewas themain mi petus of the land use, the transportation infrastructure\nmi provementwas the mi petus for the urban expansion, while policy change determined the macroscopical development and expansion pattern in some degree.

城市地域空间扩展情况是衡量城市化水平的重要测度指标。利用陆地卫星MSS影像、TM（或ETM＋）影像、灾害监测星座数据和“北京一号”小卫星数据,对1973―2005年北京市建成区的扩展过程、面积变化和土地利用影响进行了监测分析。结果表明：32年间,北京市建成区面积净增加超过1000km2,2005年达到1209.97km2,相当于1973年的6.58倍,年均扩展32.07km2。北京市建成区的扩展基本上呈现出以旧城区为中心向四周扩展的方式,并未在某一方向表现出特别明显的变化,但在不同时期内的扩展速度差异非常明显。北京市建成区的扩展面积中,54.34%来自于农村居民点和独立工矿用地及其他建设用地,43.57%来自于水田、旱地等耕地。人口增长对北京市建成区的扩展有显著的刺激作用;经济增长是城市变化的主要动力之一;交通的发展促进了城市用地的扩展,是城市扩展的牵引力,对城市空间扩展具有指向性作用;而政策与制度因素则在很大程度上决定了北京市发展和扩张的宏观格局。

... 从研究对象上看,多以大城市、东部沿海或南部发达城市为主^[3,4,5,6,7] ...

... 对于空间特征,则倾向以地图形式呈现扩张前、后各种地类转换的空间分布^[5],忽略了建设用地的空间区位等空间结构信息 ...

2003

0.0

李晓文, 方精云, 朴世龙. 上海城市用地扩展强度、模式及其空间分异特征[J]. 自然资源学报, 2003, 18(4): 412-422.

Li X

, Fang J

, Piao S

The intensity and modes of urban land use growth in Shanghai[J]. Journal of Natural Resources, 2003, 18(4): 412-422.

基于多时段TM遥感影像资料,通过有关城市扩展度量指标和网格样方法等空间分析手段的综合应用,论文对上海地区城市扩展规模、强度和空间分异特征进行了研究,结果表明:①上海市区各时期城市用地扩展相对集中于宝山-闵行、嘉定-浦东等方向,并分别构成城市扩展的南北轴向和东西轴向,不同时期各轴向城市用地扩展性质和强度有明显差异,从而使各时期城市扩展表现为以城镇用地为主(1987～1990)到城镇用地与工业开发区并存(1990～1995)以及以工业开发区扩展为主(1995～2000)的形式;②整个上海地区城市化扩展模式在不同时期也发生了很大变化,由较简单的以中心市区及周边区域为主的“单核扩展”为主的模式,逐渐转变为较复杂的包括中心城区、卫星城、郊区城镇以及交通干道等周边区域的“多核扩展”和“点—轴扩展”模式,整个区域城市网络体系发育得更为完善,城市土地利用的功能也由简单趋于复杂和多元化;③从城市土地利用扩展的两种类型看,城镇用地与新开发区的扩展规模和速度及对城市土地利用扩展的贡献率等数量特征各时期存在着极为显著的差异。

... 从研究对象上看,多以大城市、东部沿海或南部发达城市为主^[3,4,5,6,7] ...

... 从研究方法上看,多采用扩张面积、速度和强度等指标定量分析城市扩张的时序特征^[3,4,6,7,8] ...

2005

0.0

... 从研究对象上看,多以大城市、东部沿海或南部发达城市为主^[3,4,5,6,7] ...

... 从研究方法上看,多采用扩张面积、速度和强度等指标定量分析城市扩张的时序特征^[3,4,6,7,8] ...

2015

0.0

刘艳芳, 汤硕华, 谭荣辉, 等. 武汉市1999―2012年城市扩张的时空分异[J]. 安徽师范大学学报: 自然科学版, 2015, 38(3): 272-277.

Liu Y

, Tang S

, Tan R

, et al. Spatial-temporal variation of urban expansion in Wuhan City from 1999 to 2012[J]. Journal of Anhui Normal University: Natural Science, 2015, 38(3): 272-277.

... 但对中部城市武汉市建设用地扩张时空特征研究较少,或只是在研究武汉城市圈土地利用时附带提及,而且现有的少数报导中研究时间跨度较短,难以从总体上把握建设用地扩张过程^[8,9,10] ...

... 从研究方法上看,多采用扩张面积、速度和强度等指标定量分析城市扩张的时序特征^[3,4,6,7,8] ...

2007

0.0

蒋金龙, 薛重生, 李建. 基于RS和GIS的武汉市城区扩展变化研究[J]. 安徽农业科学, 2007, 35(16): 4806-4807.

Jiang J

, Xue C

, Li

Dynamic change of Wuhan City expansion based on RS and GIS[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2007, 35(16): 4806-4807.

利用武汉市不同时相的遥感影像进行城市土地利用解译和处理,提取城市新、旧建成区区块用地,通过GIS软件提供的空间统计分析功能对城市用地空间分布进行定量分析与描述,具体分析了研究区土地利用外部扩展动态变化特征,从而揭示了城市用地扩展的时空规律.

2012

0.0

柯新利, 韩冰华, 刘蓉霞, 等. 1990年以来武汉城市圈土地利用变化时空特征研究[J]. 水土保持研究, 2012, 19(1): 76-81.

Ke X

, Han B

, Liu R

, et al. Study on spatial-temporal characteristics of land use change in Wuhan Metropolitan area since 1990[J]. Research of soil and Water Conservation, 2012, 19(1): 76-81.

2005

0.0

... 运用空间统计方法来研究社会经济、自然要素、疾病等现象的地理空间分布已引起诸多学者关注^[11,12,13] ...

2005

0.0

... 运用空间统计方法来研究社会经济、自然要素、疾病等现象的地理空间分布已引起诸多学者关注^[11,12,13] ...

2009

0.0

赵作权. 地理空间分布整体统计研究进展[J]. 地理科学进展, 2009, 28(1): 1-8.

Zhao Z

Global statistics of spatial distribution: A literature review[J]. Progress in Geography, 2009, 28(1): 1-8.

The past five decades have witnessed increasing interest in the statistical analysis of spatial distribution, whose local and global characteristics are major concerns among geographers, statisticians, and spatial analysts. The purpose of this paper is to present a review of the global statistics of spatial distribution, the methods that describe, estimate, and predict the overall characteristics of spatial distribution as an independent field of research. The global characteristics of a spatial distribution include its center (or centroid), range, intensity, orientation, and shape in 2- D space. About 20 spatial statistical indices are proposed and employed to identify those global characteristics and their changes (or spatiotemporal processes) for a variety of spatial distributions, socioeconomic or natural, and to examine the relationships between different spatial distributions. The fundamental issues of this field that are discussed include spatial independence assumption, spatial random sampling,spatiotemporal process, spatiotemporal stationary stochastic process, spatial descriptive statistics and spatial probabilistic functions.

利用统计学方法研究社会经济与自然等要素的地理空间分布在最近几十年来已引起许多学者的关注。地理空间分布的整体性就像它的局部性一样，是空间统计分析的主要对象。本文目的是综述各种地理空间分布整体性特征的统计研究进展。在这里，地理空间分布的整体性特征是指它在二维空间上的中心和方位以及它自身的地理范围、空间密集度和形状。文中介绍了对这些整体性特征进行统计描述、预测和估计的方法。已有近20 个空间统计指标用于描述社会经济和自然地理空间分布的各种整体性特征，分析和预测它们的时空演化过程，如空间移动、扩张、加密、旋转，并确定不同空间分布的相关关系。文中探讨了地理空间分布整体统计目前存在的主要科学问题，如空间独立性假设、空间随机抽样、时空过程分析(包括时空稳态随机过程)、空间统计描述方法和空间分布函数等。

... 运用空间统计方法来研究社会经济、自然要素、疾病等现象的地理空间分布已引起诸多学者关注^[11,12,13] ...

1926

0.0

... 而由Lefever^[14]在1926年提出的标准差椭圆(standard deviational ellipse,SDE)方法能较精确地揭示许多地理现象的空间分布特征,已广泛应用于社会经济学、犯罪学及流行病等领域^[15,16,17] ...

2014

0.0

赵璐, 赵作权. 基于特征椭圆的中国经济空间分异研究[J]. 地理科学, 2014, 34(8): 979-986.

Zhao

, Zhao Z

Projecting the spatial variation of economic based on the specific ellipses in China[J]. Scientia Geographica Sinica, 2014, 34(8): 979-986.

摘　要：根据克鲁格曼的＂两个自然＂理论,运用空间统计SDE方法,在GIS技术的支持下,基于中国国土空间特征椭圆系列——国土均衡分布椭圆、国土地形分布椭圆、人口分布椭圆等,在空间上定量刻画了中国经济空间分异的基本特征,并为分析经济空间分异提供了新的方法参考。主要结论如下：1在＂两个自然＂的分异作用下,中国经济空间分异主要以东-西方向为主。相对于国土均衡分布椭圆,国土地形分布椭圆明显偏西,长、短轴均明显减小,这反映出中国高地势主要集中分布在西部;中国人口空间分布靠近东部地区,其椭圆长、短轴长度均显著减小,充分表现出了经济活动的空间分异特征和空间聚集特征;2国土地形等＂第一自然＂要素对社会经济活动的控制作用显著。人口分布椭圆对于地形分布椭圆的空间分异系数为89.55%,其93%的空间展布范围位于胡焕庸线的东南,且分布轴线基本与胡焕庸线平行;3在＂第二自然＂聚集机制的作用下,中国城市体系人口、GDP主体集中在胡焕庸线东南方约20%的大陆国土面积上,且二者之间也存在着明显的空间差异。从＂第一自然＂要素的空间分异和控制作用来看,胡焕庸线以西地区,特别是西北侧地区发展经济、集聚人口的功能较弱。同时,由于区域发展的内在核心动力聚集机制的空间差异性,区域发展的过程也呈现不平衡的特征。从兼顾效率和公平的角度出发,可通过重点培育人口分布较为集中的成渝城市群、关中城市群等中西部经济增长极拉动中国经济增长和市场空间向中西部发展;可通过制定相关政策吸引人口向GDP分布椭圆北部地区流动、聚集,发挥人口的红利作用,推进经济增长由南向北发展。

2011

0.0

2013

0.0

2011

0.0

王宏志, 宋明洁, 李仁东, 等. 江汉平原建设用地扩张的时空特征与驱动力分析[J]. 长江流域资源与环境, 2011, 20(4): 416-421.

Wang H

, Song M

, Li R

, et al. Study on spatial-temporal pattern and driving forces of construction land expansion in Jianghan Plain from 1996 to 2005[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2011, 20(4): 416-421.

... 其中,ESI是指建设用地的年均扩张率,表示扩张速度和趋势 ^[18],但它未考虑土地利用总量变化的影响 ...

2012

0.0

... 空间点格局分析源于植物生态学,其优势在于充分利用点与点之间的距离信息,提供比较全面的空间尺度信息^[19] ...