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自然资源遥感  2025, Vol. 37 Issue (4): 194-203    DOI: 10.6046/zrzyyg.2024161
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京广高铁对河北沿线城市影响的遥感监测分析
苏博雄1,2(), 邬明权1,2(), 牛铮1,2, 陈方2,3, 黄文江1,2
1.中国科学院空天信息创新研究院遥感与数字地球全国重点实验室,北京 100094
2.中国科学院大学,北京 100049
3.中国科学院空天信息创新研究院数字地球实验室,北京 100094
Analyzing impact of the Beijing-Guangzhou high-speed railway on cities along the Hebei section based on remote sensing monitoring
SU Boxiong1,2(), WU Mingquan1,2(), NIU Zheng1,2, CHEN Fang2,3, HUANG Wenjiang1,2
1. Aerospace Information Research Institute, Key Laboratory of Remote Sensing and Digital Earth, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100094, China
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3. Key Laboratory of Digital Earth Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100094, China
全文: PDF(4837 KB)   HTML  
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摘要 

目前高铁对沿线城市的影响尚不明确,以往基于遥感数据的高速铁路影响研究主要以定性分析为主。针对这一现状,文章以京广高铁河北段沿线为研究区,提出了一种定性与定量相结合的高铁城市发展影响遥感监测方法。首先构建表征城市发展变化的参数指标体系; 然后利用多源、多尺度遥感数据,监测京广高铁开通前后研究区(河北省内4座已开通高铁城市)内各指标的时空变化; 最后选取研究区毗邻的4座未通高铁的城市作为对照组,利用双重差分(difference in differences,DID)模型量化分析高铁对河北4市的影响。研究发现: ①京广高铁河北段沿线4市在2005—2020年间建设用地快速扩张,平均每年扩张2.00%; ②高铁建设会显著影响城市的扩张方向,且这种影响与二者的空间关系有关; ③与未通高铁的4市相比,京广高铁的开通降低了沿线4市城区面积的扩张速度。

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苏博雄
邬明权
牛铮
陈方
黄文江
关键词 城市扩张土地利用夜间灯光高速铁路    
Abstract

At present, the impacts of high-speed railways (HSRs) on cities along rail lines remain unclear. Previous analyses of these impacts based on remote sensing data focused primarily on qualitative assessment. Given this, this study investigated the Hebei section of the Beijing-Guangzhou HSR and introduced a remote sensing monitoring-based method that integrated qualitative and quantitative analyses for assessing the impacts of HSR on urban development. First, this study established a parameter index system used to characterize urban development changes. Then, multi-source and multi-scale remote sensing data were employed to monitor the spatiotemporal variations in these indices before and after the operation of the Beijing-Guangzhou HSR within this study area. Finally, four cities that were adjacent to the study area but lacked available HSRs were selected as a control group. Using the difference-in-differences (DID) model, this study quantified the impacts of HSRs on four cities along the Hebei section. The results indicate that the four cities along the Hebei section of the Beijing-Guangzhou HSR saw a rapid expansion in the construction land between 2005 and 2020, with an average annual expansion rate of 2.00%. The HSR construction exerted a significant impact on the direction of urban expansion, with the impact related to the spatial relationship between both. Compared to the four cities in the control group, the operation of the Beijing-Guangzhou HSR has slowed down the expansion rates of urban areas in the four cities along the line.

Key wordsurban expansion    land use    night light    high-speed railway (HSR)
收稿日期: 2024-03-31      出版日期: 2025-09-03
ZTFLH:  TP79  
基金资助:可持续发展大数据国际研究中心SDG报告项目“地球大数据支撑经济适用的清洁能源可持续发展目标研究”(CBAS2024SDG003);高分专项“共建‘一带一路’境外重点项目遥感监测示范应用”(00-Y30B01-9001-22/23-CY-09)
作者简介: 苏博雄(2001-),男,硕士研究生,主要研究方向为全球能源可持续发展。Email: suboxiong23@mails.ucas.ac.cn
引用本文:   
苏博雄, 邬明权, 牛铮, 陈方, 黄文江. 京广高铁对河北沿线城市影响的遥感监测分析[J]. 自然资源遥感, 2025, 37(4): 194-203.
SU Boxiong, WU Mingquan, NIU Zheng, CHEN Fang, HUANG Wenjiang. Analyzing impact of the Beijing-Guangzhou high-speed railway on cities along the Hebei section based on remote sensing monitoring. Remote Sensing for Natural Resources, 2025, 37(4): 194-203.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2024161      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2025/V37/I4/194
Fig.1  京广高铁河北段4市与邻近对照城市地理位置
分组 所在地级市 城区范围 高速铁路通车时间 所属省份
实验组 保定市 满城区、徐水区、清苑区、莲池区、竞秀区 2012年12月26日 河北省
石家庄市 新华区、长安区、裕华区、桥西区、栾城区、鹿泉区、正定县、藁城区
邢台市 襄都区、任泽区、南和区、信都区
邯郸市 丛台区、肥乡区、邯山区、复兴区
对照组 濮阳市 华龙区、濮阳县 2022年6月20日 河南省
聊城市 东昌府区 2023年12月8日
菏泽市 牡丹区、定陶区 2021年12月26日 山东省
济宁市 任城区 2021年12月26日
Tab.1  研究区8座城市城区行政区范围
地级市 2005年 2009年 2013年 2017年 2020年
保定 2011*② 2018*
石家庄 2018*
邢台 Landsat 2008*
邯郸 Landsat 2008*
聊城 Landsat Landsat
濮阳 Landsat 2010* 2014*
菏泽 Landsat Landsat
济宁 Landsat 2019*
Tab.2  卫星影像使用情况
指标计算基础 指标参数 意义
土地利用数据 用地扩张速率 反映一定时期内各类型土地变化情况
用地扩张强度 反映一段时期内各类型土地平均每年的变化情况
建设用地重心迁
移距离
反映城市建设用地重心迁移情况
夜间灯光数据 城区扩张方向性
指数
反映城区向不同方向扩张的集中程度
Tab.3  高铁开通对城市发展影响遥感指标体系构建
Fig.2  以不同统计值作为阈值提取城区范围结果
年份 高分卫星影像/景 准确率/% Kappa系数
2005年 2 92.103 0.854
2009年 6 91.296 0.892
2013年 7 97.182 0.964
2017年 8 97.202 0.973
2020年 8 97.940 0.962
Tab.4  研究区土地分类精度
Fig.3  石家庄市城区用地类型分类结果
年份 建设用地 林草用地 耕地 水体 裸地
2005年 554.89 228.67 1 497.07 23.34 4.08
2009年 599.21 237.74 1 429.67 25.20 3.61
2013年 609.36 354.15 1 298.96 30.00 2.08
2018年 835.41 258.75 1 164.59 33.21 2.51
2020年 774.83 387.03 1 093.33 36.10 4.44
Tab.5  石家庄市城区各类型用地面积变化情况
城市 类型 V/(km2·a-1) R/(%·a-1)
T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4
建设用地 11.080 2.536 45.210 -30.291 0.020 0 0.004 2 0.074 2 -0.036 3
林草用地 2.267 29.103 -19.081 64.140 0.009 9 0.122 4 -0.053 9 0.247 9
石家庄 耕地 -16.851 -32.677 -26.875 -35.631 -0.011 3 -0.022 9 -0.020 7 -0.030 6
水体 0.464 1.200 0.642 1.446 0.019 9 0.047 6 0.021 4 0.043 5
裸地 -0.118 -0.383 0.086 0.967 -0.028 9 -0.106 2 0.041 3 0.386 0
建设用地 6.970 18.337 18.428 -5.385 0.016 7 0.040 0 0.037 2 -0.009 2
林草用地 14.282 8.452 -75.213 209.186 0.044 0 0.020 6 -0.176 2 4.117 0
保定 耕地 -21.887 -25.867 -11.311 -33.231 -0.015 0 -0.019 5 -0.008 9 -0.027 3
水体 0.960 -0.854 -1.006 1.501 0.119 8 -0.062 0 -0.083 4 0.213 5
裸地 -0.029 -0.187 0.022 0.496 -0.017 0 -0.122 1 0.018 6 0.391 5
建设用地 6.362 16.189 1.129 5.064 0.022 5 0.053 7 0.003 0 0.013 1
林草用地 71.906 5.923 25.032 4.877 0.075 4 0.005 1 0.020 9 0.003 8
邢台 耕地 -39.563 -22.341 -31.744 -4.909 -0.030 7 -0.019 1 -0.030 0 -0.005 3
水体 1.068 0.694 3.035 -3.139 0.123 9 0.058 7 0.198 4 -0.114 4
裸地 -4.033 -0.240 2.546 -1.815 -0.216 6 -0.036 7 0.478 4 -0.117 0
建设用地 2.534 7.840 7.112 6.661 0.007 4 0.029 5 0.023 3 0.020 0
林草用地 20.297 7.419 8.745 14.973 8.039 9 0.118 2 0.087 6 0.111 0
邯郸 耕地 -24.705 -15.070 -17.215 -22.359 -0.017 8 -0.015 6 -0.019 3 -0.027 2
水体 0.049 0.286 1.140 0.720 0.006 0 0.046 2 0.149 6 0.059 1
裸地 0.209 -0.064 0.017 0.050 0.356 9 -0.059 8 0.023 1 0.061 0
Tab.6  高铁沿线4市城区扩张速率与扩张强度
Fig.4-1  高铁沿线4市城区建设用地扩张情况
Fig.4-2  高铁沿线4市城区建设用地扩张情况
Fig.5  高铁沿线4市建设用地重心转移路线
Fig.6  研究区8座城市城区各方向扩张面积分布(单位:km2)
组别 城市 方向性指数 平均值
实验组 保定 3.91 6.12
石家庄 13.37
邢台 2.64
邯郸 4.54
对照组 聊城 2.70 3.68
菏泽 3.03
济宁 4.18
濮阳 4.80
Tab.7  研究区8座城市城区扩张方向性指数情况
变量类型 名称 单位 含义
因变量 城区面积 km2 反映城市城区面积
自变量 时间 京广高铁开通前后5个年份
控制变量 GDP 亿元 代表城市经济水平
人口数 代表城市规模
第二产业产值 亿元 弥补夜间灯光无法探测的工业区经济活动
Tab.8  DID模型变量选取情况
时间 组别 系数 标准误差 t p
事件发生前 对照组(Control) 0.408
实验组(Treated) 0.571
Diff(T-C) 0.162 0.102 1.586 0.125
事件发生后 对照组(Control) 0.096
实验组(Treated) -0.020
Diff(T-C) -0.116 0.076 -1.515 0.142
Diff(T-C)(未加入控制变量) -0.132 0.073 -1.814 0.080*①
Diff-in-Diff -0.278 0.113 -2.457 0.022**
Tab.9  京广高铁河北段开通对沿线4市城区面积影响的回归结果
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