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大都市区增长是当前中国城镇化发展的一种主要模式,如何确定其最佳空间增长形态是新型城镇化关注的重要内容之一。本研究立足于未来“生态城市”建设理念,从自然资源生态敏感性和城市发展适宜性角度构建双重约束条件,利用元胞自动机模型构建了生态空间胁迫下的城市增长过程模拟框架,探讨了边缘性增长、生态性增长与协调性增长3种发展模式,并从建设适宜性、生态安全性与斑块紧凑性等角度构建评价指标对模拟方案进行定量化对比。最后,以长江中游城市群的南昌大都市区进行实例应用,结果表明,协调性空间增长模式能最大程度降低城市建设对生态安全空间的侵蚀,大都市区在制定城市增长边界等空间政策时宜参考此种发展模式,基于生态空间胁迫分析的城市增长过程建模是一种有用的规划决策情景分析工具。 相似文献
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面向新时代国土空间规划的要求,城镇用地扩展与农业空间、生态空间的关系面临新的挑战,而城镇用地扩展模拟可为制定国土空间规划政策提供科学支持。城镇建设用地斑块的空间特征,是城镇用地扩展的重要影响因素,且与元胞层面处于不同层级,因此分层级耦合元胞与斑块的空间特征,能够提升模拟的精度和科学性。以上海大都市圈为例,本文构建一种兼顾城镇建设用地空间网络结构和变量层级关系的CA模型(Spatial Network-Hierarchical Generalized Linear-Cellular Automata, SN-HGLM-CA)。首先通过城镇建设用地空间网络模型提取斑块的空间特征,再利用分层广义线性模型考虑变量间的层级关系,得到城镇用地扩展的适宜性概率,继而嵌入元胞自动机模型中进行城镇用地扩展的模拟。本研究得到以下研究结论：(1)基于城镇建设用地斑块构建的空间网络模型,对于识别城镇建设用地的空间重要性特征和挖掘其扩展规律具有重要意义;(2) HGLM模型能够揭示城镇建设用地扩展中元胞和斑块的层级性关系,有助于提高CA模型的科学性和模拟精度;(3)基于SN-HGLM-CA模型的城镇用地扩展模拟... 相似文献
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城市增长边界是管控城市建设用地无序扩张的有效手段,科学合理划定城市增长边界是当前研究关注的重要课题。本研究试图引入百度动态交通时间和POI数据改进FLUS模型,以长沙市中心城区为例,采用2000、2010和2018年3期土地利用数据对比验证改进FLUS模型模拟精度,并利用改进FLUS模型设置2种情景,模拟2030年长沙市中心城区土地利用变化,结合用地适宜性评价划定城市增长边界。结果显示：① 纳入动态数据的改进FLUS模型模拟2010年和2018年土地利用相比原模型KAPPA系数提高了2.90%和2.74%,总体精度提高了1.79%和1.83%,表明改进模型具有更高模拟精度;② 利用改进FLUS模型模拟的2030年长沙市中心城区土地利用变化,基准情景和生态保护情景建设用地规模分别为930.06 km2和881.36 km2,均以耕地转为建设用地比例最大;③ 长沙市中心城区刚性增长边界范围为1479.59 km2,占中心城区总面积的37.38%,边界内包含了芙蓉区、天心区、雨花区、岳麓区和开福区的大部分区域;④ 基准情景和生态保护情景下,长沙市中心城区弹性增长边界面积分别为799.35 km2和742.92 km2,建设用地扩张空间主要为长沙县和望城区,结果与2010版长沙市城市总体规划拓展方向一致。纳入动态数据的改进FLUS模型多情景模拟划定城市增长边界,能更高精度的为规划决策提供科学依据。 相似文献
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多中心组团发展是优化区域空间结构的重要路径，由此带来的城市空间扩展模式包含邻接型与跳跃式，亟需研究顾及城市空间多模式扩展的模拟技术。既有研究难以较好实现跳跃式斑块的模拟，主要存在无法展现城市增长过程或选取的“扩展种子点”随机性过大或模型适用尺度较小等问题。本文提出了一种耦合最大熵模型（MaxEnt）与近邻传播聚类（AP）的MaxEnt-AP-CA模型：利用MaxEnt模型寻找跳跃式扩展备选区域并进行筛选，减小了种子点的搜寻范围，降低了随机性和运算数据量，适用于更大尺度；结合AP算法得到种子点，展现跳跃式斑块的增长过程；引入“生长系数”实现多模式扩展的同步模拟。以重庆市主城都市区为研究区，使用MaxEnt-AP-CA模拟了2010—2020年城市用地的扩展情况，研究发现：(1) MaxEnt-AP所求种子点命中实际跳跃式斑块的准确性显著提高；(2)在精度指标上，最优参数下，MaxEnt-AP-CA的FoM峰值达到0.3061，精度相比传统CA模型具有明显提高；景观形态上，MaxEnt-AP-CA在斑块规模、破碎度、聚集度上与实际情况更为接近，且能保留更多的斑块形状特征，最优模拟结果与实际... 相似文献
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模拟城市土地利用空间变化格局的研究,对未来区域规划以及实现可持续发展具有十分积极的作用。以往基于FLUS的研究栅格尺度较大,如何模拟快速发展中城市的复杂土地利用变化过程,挖掘土地利用变化驱动机制值得进一步探讨。本文构建了耦合FLUS和Markov的城市土地利用格局拟合框架,创新性地引入房价指标表征社会经济属性,以深圳为研究区,基于30 m空间分辨率小栅格尺度的土地利用分类数据和基础地理、路网河网、感兴趣点等多源空间变量,模拟不同发展情景下的未来城市土地利用空间格局,并通过随机森林进行土地利用变化驱动因素分析。研究结果表明:本文提出的耦合FLUS和Markov方法相较于传统CA模型（RFA-CA和Logistic-CA）精度更高（FoM=0.22）,能更准确地模拟快速发展中城市的土地利用变化过程;多情景土地利用格局制图结果验证了城市发展过程中生态控制线的重要性,进一步说明本文拟合框架在未来城市规划布局中的参考价值;医院、娱乐场所等的基础设施和公交、路网密度等的基础交通比自然因素（高程、坡度）对城市发展的影响更大,到海岸线距离会在一定程度上限制深圳内部土地利用变化过程。本研究所构建模型及精细制图结果,可为城市区域规划和空间格局模拟等相关研究提供参考依据和理论基础。 相似文献
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以生态安全理论与方法为基础,地理信息系统（G IS）和元胞自动机（CA）为技术支持,集成宏观的生态经济学Tietenberg资源分配模型和微观的GEOMOD模型,构建一种生态约束性城市扩展优化模型（Ecological Re-straintUrban Expansion Model,ERUEM）,进行了广西南宁市2005～2020年城市空间扩展情景模拟研究。通过Tietenberg模型完成未来各个时段内城市用地数量的最优分配;从满足局部土地生态适宜性、土地利用继承性和邻域影响的角度,利用GEOMOD模型结合城市用地生态适宜性评价,完成城市用地的空间分配,最终实现城市空间扩展优化模拟。模拟结果表明,该模型在生态安全约束下,南宁城市空间扩展主要占用农村居民地、工矿用地、未利用土地和园地,减少对林地、水田和旱地的占用,增加和保育了城市生态系统服务功能,优化了城市空间的扩展;该模型方法可为南宁市土地利用规划和城市规划管理提供参考依据。 相似文献
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一种考虑空间增长潜力的城市扩张灰度CA模型与应用 总被引：1，自引：0，他引：1
元胞自动机（Cellular Automata,CA）是进行城市空间演变模拟的重要建模工具。经典城市扩张CA模拟规则提取,主要利用一段历史变化样本对城市化（1值）和未城市化（0值）进行双向拟合,存在0值过度拟合现象,即历史观测不变化的元胞样本并不代表其没有转变的潜在可能性。为此,本文将城市空间增长潜力引入CA模型,重新构建CA规则学习样本和参数拟合目标,并利用粒子群优化算法进行参数挖掘,弥补传统CA规则提取的局限性。研究以广州市为案例区,基于主体功能区规划思想构建空间开发潜力,对改进的城市扩张CA模拟模型进行实例应用。结果表明,本文改进的CA模型不论在整体格局还是细节呈现上,均比传统CA模型表现出更高的可信度,模型整体评估精度高于70%,结果可为中长期城市规划提供更好的参考。 相似文献
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基于InVEST与CARS的生态空间分区与未来预测研究 总被引：1，自引：0，他引：1
生态空间现状数量配比与模拟是新时期地理信息服务于国土空间优化的重要应用.以常州市武进区为研究区,利用InVEST模型与多类随机种子CA模型(CARS),对2015年研究区生态空间进行分区并模拟了2025年的生态空间分布演变情况.结果表明:2015年生态评价极重要区主要分布于滆湖(西太湖)湿地公园及其周边地区、雪堰镇竺山周边生态开敞空间和横林镇、武进高新区的一些留白用地区域;2025年的预测生态用地分布多围绕已有生态斑块呈现边缘式增长;综合现状评价与未来模拟结果得出,生态冲突区面积约为5992hm2,占区域总面积的5.62％.研究结果可为快速城镇化地区缓解生态保护与城市发展矛盾提供参考,为区域生态环境优化布局决策提供科学依据. 相似文献
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黎夏 《地球信息科学学报》2013,15(3):321-327
空间过程分析和模拟是当前的研究热点之一,而以往的空间优化多是以静态的城市空间进行的,没有考虑城市的动态变化情况。本文在此基础上将模拟和优化同时进行,提出了协同空间模拟与优化的概念。以公共设施空间选址、路径覆盖优化、自然保护区规划及城市能源消耗情景模拟为例,证实了协同空间模拟与优化在快速城市化地区应用的可行性与实用性。 相似文献
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FLUS-UGB多情景模拟的珠江三角洲城市增长边界划定 总被引：2，自引：0，他引：2
城市增长边界（UGBs）能够控制城市空间的无序蔓延并引导城市合理增长,多发展情景下的UGBs是对不同规划条件下城市未来发展空间范围进行界定的常用方法。元胞自动机（CA）模型能对未来城市发展进行动态的预测,并已广泛的应用于UGBs的划定中。然而,目前的方法和模型大多只针对单一的城市发展情景进行UGBs的划定,较少能对未来多种发展情景下的UGBs进行准确划定。因此,针对这个问题本文提出了一种基于未来用地模拟（FLUS）模型和膨胀与腐蚀的算法的多情景UGBs划定模型（FLUS-UGB）。本文选取珠江三角洲地区为研究区,在对2000-2013年珠江三角洲地区城市土地利用进行模拟和验证的基础上（Kappa系数为0.715,总体精度为94.539%）,预测了2013-2050年基准、耕地保护及生态控制3种情景下珠江三角洲地区的城市扩张,并根据预测结果对该地区UGBs进行划定。结果显示,该方法能够针对不同的城市发展情景进行相应UGBs的划定,具有较好的可靠性及适用性。 相似文献
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1992-2010年基于DMSP-OLS图像的环渤海城市群空间格局变化分析 总被引：2，自引：0，他引：2
从DMSP-OLS数据提取城市区域的经验阈值法存在固有的缺陷,经验阈值对不同的空间区域不具备通用性,不适用的经验阈值,将导致城区面积提取具有较大误差,可采用统计数据对经验阈值进行修正以降低误差。本文在大时空尺度条件下以少量样本城市的统计数据对经验阈值方法进行了修正;另采用Elvidge二次多项式模型对DMSP-OLS时间序列数据进行了校正。在此基础上选取总斑块数量、景观总面积、平均斑块大小、最大斑块面积比、斑块密度、景观形状指数、总边界长度、平均边界密度和斑块平均回旋半径共9个景观生态学指标,采用FRAGSTATS 3.3软件计算分析了1992-2010年环渤海区域城市发展的空间格局变化特征。结果表明:1992-2010年间,环渤海区域城市化进程持续较快发展,城市建成区总面积增加了2.14倍,平均城市建成区面积增加了76%,提取到的城市斑块平均回旋半径增加了约26.5%,并且城市景观斑块的复杂度明显上升,可检测到的城镇总个数增加了82%。但是,每100km2内孤立的城市景观斑块数却降低了约76%;大城市持续扩张的相对速度慢于中小城市,城市区域边界密度和整体城市分布景观格局破碎度逐渐降低,核心城市与周围卫星城市的景观斑块的联通性逐步增加。 相似文献
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城市潜能作为城市体系空间相互作用的代表性指标,反映了城市与其所在的城市体系内所有城市间相互作用的强度,即城市所具备的的集聚能力。合理分析城市空间布局及结构、探寻城市发展的空间差异,以及制定区域发展政策日益迫切,研究城市空间相互作用具有重要意义。本文以Globcover数据集提取中国大陆范围内26 619个城市斑块,获取了城市潜能计算时所需的城市斑块规模总量;同时,以DMSP/OLS夜间灯光影像为数据,提取能综合反映人类社会经济活动的城市斑块夜间灯光总强度,参与城市潜能的计算。利用潜能模型,依据城市斑块分层结果,以城市斑块规模和时间成本为参数,计算得到公里格网的城市潜能值模拟分布图,并分析了中国大陆城市潜能的空间分异特征。 相似文献
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A key solution to urban and global sustainability is effective planning of sustainable urban development, for which geo-techniques especially cellular automata (CA) models can be very informative. However, existing CA models for simulating sustainable urban development, though increasingly refined in modeling urban growth, capture mostly the environmental aspect of sustainability. In this study, an adaptable risk-constrained CA model was developed by incorporating the social-ecological risks of urban development. A three-dimensional risk assessment framework was proposed that explicitly considers the environmental constraints on, system resilience to, and potential impacts of urban development. The risk-constrained model was then applied to a case study of Sheyang County, Jiangsu Province in the eastern China. Comparative simulations of urban development in four contrasting scenarios were conducted, namely, the environmental suitability constrained scenario, the ecological risk constrained scenario, the social risk constrained scenario, and the integrated social-ecological risk constrained scenario. The simulations suggested that considering only environmental suitability in the CA simulation of urban development overestimated the potential of sustainable urban growth, and that the urbanization mode changed from city expansion that was more constrained by social risks to town growth that was more constrained by ecological risks. Our risk-constrained CA model can better simulate sustainable urban development; additionally, we provide suggestions on the sustainable urban development in Sheyang and on future model development. 相似文献
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Xinxiang Cao 《中国地理科学(英文版)》2008,18(2):146-154
It is very significant for urban development and urban wetland protection and utilization to probe into the process and reasons of urban wetland landscape dynamics. Taking the information of remote sensing and detailed land survey data as the basic information sources, with the help of RS and GIS, according to the principles and methods of landscape ecology, this paper analyzed wetland landscape pattern dynamics and its reasons in Kaifeng City, Henan Province of China, from 1987 to 2002. The results show that the total wetland area in Kaifeng City firstly reduced by 20.1% from 1987 to 1990 and then increased from 1990 to 2002, with an average annual growth rate of 3.3%. At the same time, landscape fragment degree and landscape dominance degree increased, respectively from 0.64 to 0.72 and from 0.3754 to 0.5563, but mean patch area, maximum patch area, patch fractal dimension reduced. As far as single landscape element concerned, fi＇om 1987 to 2002, patch area, patch number, patch density, patch shape and patch location changed in varying degrees in all wetland types in Kaifeng City, among which rice field changed most and others relatively less. In the recent 20 years, rice fields, lake wetlands, puddles and ponds had a higher stability, but river and bottomland wetlands were mostly transformed to land use types. The change of wetland landscape pattern was the result of the combined action of the Huanghe （Yellow） River, urban expansion, wide cultivation of rice, and rapid development of fishery. Among them human activities were the main driving factors for wetland landscape changes. 相似文献
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城镇用地增长边界能够有效控制城市的无序蔓延,对城市健康持续发展具有重要意义。当前针对城镇用地增长边界划定的研究多采用较为成熟的元胞自动机(CA)模型对城市未来格局进行模拟,且研究多集中于单一的城镇用地增长边界划定,尚无对城镇用地增长的惯性边界进行定量划定,而划定惯性边界不仅能够为城市发展预留一定的用地空间,也能提高城市规划的实施效率。对此,本文以2000、2009和2015年福州中心城区土地利用数据为基础,采用FLUS模型进行土地利用模拟,并对模型精度进行了验证(2015年土地利用模拟总体精度达到0.9389,Kappa系数达0.9165),据此预测了2027年的土地利用格局,从中提取城镇用地采取形态学的膨胀与腐蚀法(MED)进行增长边界的划定。在此基础上,本文提出了一种借鉴力学动能定理划定城镇用地增长惯性边界的方法,以坡度和地类作为摩擦力参数,对福州中心城区城镇用地增长惯性边界进行了研究。结果表明,FLUS模型和MED能够有效地对土地利用进行模拟且能较好的对城镇用地增长边界进行拟合;借鉴动能定理的方法能够根据城市不同方向的扩展阻力和各个方向的扩展强度较好地划定其惯性边界,具有现实可操作性和实际参考价值。 相似文献
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基于改进logistic-CA的城市形态多情景模拟预测分析——以天津滨海地区为例 总被引：3，自引：0，他引：3
logistic-CA模型在城市分析应用中,发挥了重要作用,但该模型仅能模拟历史演化趋势下的城市形态演化,无法准确模拟既定年份的城市面积,更无法模拟预测多情景城市形态演化。因此,本文对logistic-CA模型进行了改进:一是嵌入了灰色不等时距预测模型;二是增加不同情景中驱动力的logistic回归系数计算方法。改进后的logistic-CA模型,具备了模拟多情景城市形态演化的能力,模拟预测了天津市滨海地区2011-2020年3种情景的城市形态的演化空间过程特征,即历史外推、内生发展、外生发展3种情景。从而掌握城市形态扩展的必然性、可能性、特定区域的空间扩展影响因素,实现对城市发展过程的有效控制。 相似文献
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全面准确地分析中国建设用地空间格局,是衡量城市景观的生态环境效应和制定区域发展战略的重要依据。为此,本文基于空间分辨率为12 m的2012年的全球城市足迹数据,分别在国家、经济区和城市群量化了中国建设用地空间格局。结果表明,12 m分辨率的数据能更细致和准确地刻画中国建设用地的特征。2012年中国建设用地面积为1.73×105 km2,占中国陆地总面积的1.81%。从建设用地的空间格局来看,城市群尺度的建设用地破碎度最高,其建设用地平均斑块密度分别是国家和经济区平均水平的3.66倍和1.62倍。进一步分析表明,社会经济和地形因素共同影响建设用地空间格局。今后,应针对建设用地空间格局破碎问题,因地制宜地制定合理的措施,推动中国建设用地的合理发展。 相似文献
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喀斯特地区不同石漠化等级的结构和格局是实现区域石漠化治理的重要基础信息,受技术手段的限制,目前这方面的研究进展仍非常缓慢。随着无人机技术的快速发展,高精度的地表信息获取越来越方便、且成本较低。本研究利用无人机影像,对比了基于像元的非监督和监督分类方法以及面向对象的分类方法在裸岩信息提取中的表现,发现面向对象分类结果具有更高精度。基于获得的裸岩分布信息的研究结果表明：① 岩石平均斑块面积与裸岩率呈负相关的关系,岩石斑块个数与裸岩率呈正相关关系;② 通过对比不同裸岩率（11%、20%、29%和48%）基质的景观斑块指数、景观形状指数和景观破碎度指数对不同裸岩率的景观分布的影响,从而表明了在不同的石漠化地区随着裸岩率的增加,岩石形状指数与岩石破碎度指数均逐渐增加,进而表明石漠化程度越严重;③ 裸岩率不同的地区表现不同的分布形态和斑块特征,裸岩率越高,岩石越破碎,斑块分布较为分散。小尺度斑块景观格局与区域的生态过程有着重要关系,开展小尺度景观格局的研究会深化区域尺度石漠化发展过程的理解。石漠化地区的小尺度斑块景观格局变化影响区域的生态过程,对以后的石漠化过程以及未来石漠化演变的发展有重要的启示作用。 相似文献