, 臧淑英, 吴长山Spatial and temporal variation and its driving forces of urban impervious surface in urban-rural continuum of Harbin
LIMiao, ZANGShuying, WUChangshan通讯作者:
收稿日期:2016-08-6
修回日期:2016-11-1
网络出版日期:2017-01-20
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1 引言
城乡结合部的自然、社会、生态特征比较特殊,是土地利用情况复杂区域[1-2]。对于这一地带的定义有很多种。德国****HezberLouis在1936年提出城乡之间过渡带概念[3]。Redfield 1941年把城市与乡村之间的空间范围统称为“城乡结合体”[4];Weaver等把城市土地与农业土地之间的用地转变区域称为“城市边缘带”[5];Pryor 1968年将一种土地利用和社会人口特征的过渡地带定义为“城市边缘带”[6]。除了定性的分析以外,也有一些****用定量的指标来定义。Bryant 1982年运用非农业人口与农业人口之比来定量的研究城乡边缘带[7]。Pyle等将城乡边缘带土地市场交易和土地利用变化相结合,研究土地市场对用地分配的作用机制。与西方国家相比中国相关研究起步较晚。总结来看,主要集中在“城乡结合部土地利用变化及驱动机制研究”[8]、“城乡结合部社会、经济、生态等问题研究”[9]、“城乡结合部土地利用景观格局研究”[10]、“城乡结合部土地利用结构优化配置研究”[11-12]、“城乡结合部可持续性利用对策研究”[13]等方面。建筑密度高、土地结构优化配置差、生态环境恶化、人口流动大、治安不稳定是城乡结合部常见的问题。魏东辉等[14]2006年对哈尔滨市城乡结合部生态环境进行了研究,他们指出生态规划不到位、环保立法及管理不到位、农民对土地过分索取、基础设施落后、垃圾处理能力弱是造成哈尔滨市城乡结合部生态环境问题的根本原因。同年,宋戈等[15]指出哈尔滨市城乡结合部存在着土地布局不稳定、各种类型互相转换、土地利用率较低以及土地结构混乱等问题。针对哈尔滨市城乡结合部的种种问题,2012年5月9日出台《哈尔滨市2012年城乡结合部环境综合整治实施方案》。在此之后哈尔滨市启动城乡结合部环境整治工作。政府已经开始重视哈尔滨市城乡结合部的整治与规划工作。虽然哈尔滨市城乡结合部存在种种问题,但是针对城乡结合部的研究并不多。不透水面作为一种典型的地表覆盖组分,可以有效描述地表覆盖变化的空间渐变特征。它是城市环境质量的指示因子,城市不透水面的扩张与城市人口数量、经济发展状况、城市总体规划等驱动因素密切相关[16-17]。基于以上的论述,本文选择哈尔滨市城乡结合部为研究对象,对城乡结合部的不透水面时空变化特征及驱动力进行研究,以期为哈尔滨的城市规划等相关政策的制定提供理论依据。
2 研究区概况与数据
2.1 研究区概况
哈尔滨市地处松花江中游、小兴安岭和张广才岭间,地理坐标为125°42′E~130°10′E、44°04′N~46°40′N之间,总面积为5.31万km2[18]。哈尔滨市是黑龙江省的经济、政治、文化中心和交通枢纽（图1）。1996年哈尔滨市辖7区12县（市）,2004年哈尔滨市调整成为8区11县（市）,2006年哈尔滨市辖区规划为8区10县（市）,2015年哈尔滨市调整为9区9县（市）。1984年哈尔滨市市区人口是259.21万人,2010年市区人口增加到471.79万人,26年间哈尔滨市市区人口增加了0.82倍[19]。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图1研究区图
-->Fig. 1Location of the study area
-->
2.2 研究数据
本文选用的Thematic Mapper（TM）遥感影像和Digital Elevation Model（DEM）高程数据均来自美国地质调查局（U.S. Geological Survey）。所有遥感数据都使用Universal Transverse Mercator（UTM）投影系统和World Geodetic System 84（WGS 84）坐标系。统计数据均来源于《中国城市统计年鉴》和《哈尔滨市统计年鉴》。本文选用1984年9月14日、1993年9月7日、2002年9月16日和2010年9月22日的TM影像数据,4幅影像研究区内的云覆盖量均为0%。
3 研究方法
3.1 城乡结合部范围的界定
对于城乡结合部范围的界定,不同的****有不同的见解。有的****把郊区的内部行政界线作为城乡结合部的内边界;也有****把城市最外圈的公路作为城乡结合部的内边界;还有****将城市建成区界线作为城乡结合部的内边界。顾朝林[20]认为“内边界以城市建成区行政区单位为界,外边界将工业、居住、交通等城市物质要素扩张范围作为界线”比较合理;程连生等[21]应用信息墒原理来划定城乡结合部的范围;陈佑启[22]明确制定5类20条量化指标,如人均国内生产总产值、土地利用结构、人均收入、劳动力结构、部门产值结构等,根据“断裂点”分析法来划定城乡结合部范围;章文波等[23]在遥感分类的基础上,把均值突变检测方法引入遥感影像的空间分析来划定城乡结合部的位置,以城市用地比率突变点来划分区域边缘;叶明[24]利用DTM信噪度分析来界定城乡结合部。在综合分析以往****界定依据的基础上,针对研究区的特点,本文认为在研究城乡结合部内部的土地变化时把城市最外圈的环城公路作为城乡结合部的内边界,将与城市建成区相连的乡镇的行政外边界所形成的闭合曲线作为城乡结合部的外边界比较合理[26]。城乡结合的区域示意图如图2所示。哈尔滨市城乡结合部共涉及14个乡镇的131个村、184个屯,城乡结合部的主体位于松花江南北两侧,包括群力乡、松北镇、松浦镇、幸福镇、团结镇、王岗镇、黎明镇、呼兰街道、民主乡、万宝镇、新发镇、榆树镇、成高子镇、朝阳镇等14个乡镇。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图2城乡结合部的区域示意图[
-->Fig. 2Sketch of rural-urban continuum
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3.2 线性光谱混合分解
线性光谱混合模型认为像元在某一波段的反射率是由几个不同端元的反射率与其所占像元面积比例为权重系数的线性组合[17, 27-28],其公式为：式中：i = 1, 2, …, m为光谱波段数;k =1, 2, …, n为端元数目;Ri为波段i的反射率,其中包含一种或多种端元成分;fk为端元K在像元内部所占比例;Rik为端元K在波段i的反射率;εi为模型在波段i的拟合误差。
3.3 增强回归树
增强回归树（BRT）是在分类回归树算法上发展起来的一种集成学习方法,该方法通过随机选择和自主学习产生多重回归树[29-30]。BRT在运算过程中随机抽取一定的数据,用于分析自变量对因变量的影响程度,利用剩余数据进行结果验证[31-32]。利用增强回归树来研究城市扩展,不仅能得出各个驱动因子的相对影响大小,而且能够得出相对影响随每个驱动因子变化的关系[33]。4 结果与分析
4.1 城乡结合部不透水面时空变化特征分析
4.1.1 城乡结合部不透水面信息提取 首先对影像进行PCA变换,在此基础上选取植被、土壤、高反射率地物和低反射率地物等4种端元,将端元值输入程序中,在Matlab中运算。因为城乡结合部的不透水面所占的比例比较小,所以在不透水面计算中,只把高反射率地物定义为不透水面。哈尔滨市城乡结合部不透水面分布如图3所示。经过计算1984年哈尔滨市城乡结合部不透水面所占比例为3.9%、1993年为6.6%、2002年为9.0%、2010年为16.52%。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图31984-2010年哈尔滨市城乡结合部不透水面
-->Fig. 3Impervious surfaces in Harbin rural-urban continuum in 1984-2010
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4.1.2 城乡结合部不透水面动态变化分析 为了进一步分析哈尔滨市城乡结合部的不透水面变化特征将该区域按照不同的比例分成（图4）：不透水面低密度区（0%~30%）、不透水面中密度区（30%~70%）、不透水面高密度区（70%~100%）,并在此基础上分析不透水面的动态度。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图41984-2010年哈尔滨市城乡结合部不透水面分布
-->Fig. 4Distribution of impervious surfaces in Harbin rural-urban continuum in 1984-2010
-->
动态度表示某研究区一定时间范围内某种土地利用类型的数量变化情况[34],其表达式为：
式中：K为研究时段内某一土地利用类型动态度;Ua、Ub分别为研究期初及研究期末某一种土地利用类型的数量;T为研究时段长,当T的时段设定为年时,K的值就是该研究区某种土地利用类型年变化率。
研究结果表明哈尔滨市城乡结合部1984-2010年低密度不透水面、中密度不透水面和高密度不透水面都不断增加。1984-1993年低密度不透水面和高密度的不透水面面积增加较少,而中密度不透水面增加很多。1993-2002年与低密度不透水面和中密度不透水面相比高密度不透水面增加的非常快。2002-2010年与1993-2002年不同的是,中密度不透水面增加的很慢,而低密度不透水面和高密度不透水面增加的很快,尤其是高密度不透水面增加的非常快。整体来看,1984-1993年的动态度要低于1993-2010年（表1）。说明后一阶段哈尔滨市城市发展的较快。在交通线密集的地方,城市不透水面分布较多。而相对来说交通线稀疏的地方城市不透水面分布较少（图5）。
Tab. 1
表1
表11984-2010年哈尔滨市城乡结合部不透水面单一动态度
Tab. 1Single dynamic degree of impervious surface in Harbin rural-urban continuum in 1984-2010
| 年份 | 单一土地动态度(%) | ||
|---|---|---|---|
| 0~30 | 30~70 | 70~100 | |
| 1984-1993年 | 0.004 | 0.157 | 0.008 |
| 1993-2002年 | 0.188 | 0.106 | 0.928 |
| 2002-2010年 | 0.243 | 0.058 | 0.666 |
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显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图52010年哈尔滨市城乡结合部不透水面分布
-->Fig. 5Distribution of impervious surfaces in Harbinrural-urban continuum in 2010
-->
4.2 城乡结合部不透水面变化影响因素分析
史培军等[35]在“深圳市土地利用变化机制分析”一文中,将土地利用变化机制分为外在驱动力和内在因素两种。其中总人口、国民生产总值、基本建设投资、外资利用额、第一、第二、第三产业产值分别占国内生产总值的百分比等几个因子被归为外在驱动机制。距交通干线的距离、距城市中心区的距离、高程与坡度、与相邻土地利用类型的距离等交通条件、地形条件和土地利用现状等内在的因素被归为土地利用变化的内在因素。本文参照史培军教授的研究思路,将人口因素、经济因素和规划引导因素归结为城市不透水面变化的外在驱动因素进行定性分析。把坡向、距河流距离、坡度、距高速公路距离、DEM、距铁路距离、距主要路距离和距1984年城区距离等8个因子归为城市不透水面变化的内在因素进行定量分析（图6）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图6驱动因子栅格图
-->Fig. 6Raster graph of driving factors
-->
4.2.1 影响不透水面变化的外在因素 随着经济的发展,城市不透水面的增长受到人口增长、经济发展、国家宏观政策等多方面的影响。人口增长对城市不透水面扩展有刺激性的作用。经济因素包括经济产业结构布局、城镇化情况、市场化条件、交通条件、商业贸易的发展等。这些因素都直接或者间接的影响着土地利用的变化。在现实生活中,城市规划导向也是城市不透水面增加的主要影响因素之一。
1984年哈尔滨市市区人口是259.21万人,到了2010年市区人口增加到471.79万人。26年间哈尔滨市市区人口增加了0.82倍[19]。围绕人口的生产和生活需要,大量的建设用地需要用来满足其空间扩张的需要。人口增多,相应的住房、道路、工厂、学校、商场等一系列的配套设施都会增多。而且随着人们生活水平的提高,人们在追求物质生活的同时也会增加对精神生活的追求,相应的一些旅游、健身和娱乐场所也会增多,这样也会使建筑增加,不透水面会随之增加。
1984年哈尔滨市GDP为68.8亿元,2010年为4550.2亿元,26年间增长了65.14倍。二、三产业生产总值由1984年的52.6亿元,到2010年增加到4043.4亿元。二、三产业的比重由1984年的76.45%增加到88.86%[19]。第二产业的发展在使工业用地面积不断扩大的同时会带动大量的人口向城市涌进使城市住房用地也随之增加。第三产业的发展也会使城市不透水面不断增加。在经济快速增长的情况下,居民收入也不断增高。Brueckner[36]的研究认为居民收入增加是城市空间扩展的主要驱动因素之一。哈尔滨市平均工资在1984年为996元,在2010年为32397元。2010年的平均工资为1984年平均工资的32.53倍[19]。人们在生活富足的情况下,很多人投资买房,这样就带动了房地产行业的发展,也使城市不透水面增多。
1984年通过的《关于经济体制改革的决定》确立改革的重心从农村转向城市。在这样政策的引导下,城市不透水面必然增多。“十五”期间（2001-2005年）,哈尔滨城市规划审批运行机制进行了改革,五年间共审批各类建设项目5623个,占地面积41.27 km2,建筑面积3672 m2,其中住宅危房棚户区改造项目80余个;城市基础设施建设项目1500余个[37]。“十五”期间,哈尔滨建成区面积由2000年的211 km2增加到2005年末的318 km2。“十一五”期间（2006-2010年）,哈尔滨市城市建设用地达到359.2 km2,新增用地56.8 km2,其中居住用地增加19.6 km2,公共设施新增用地7.8 km2,道路广场新增用地6.9 km2,市政设施新增用地1.2 km2,绿地新增5.6 km2 [38]。
4.2.2 影响不透水面变化的内在因素 本文的因变量是哈尔滨市1984-2010年不透水面的增加。用2010年哈尔滨市城乡结合部的城市不透水面与1984年的城市不透水面图做差运算,得到哈尔滨市1984年到2010年城市不透水面的变化值。0表示1984年和2010年都不是城市不透水面,证明该区域无新的建筑;>0表示1984年为非不透水面2010年为不透水面,或者2010年不透水面的比例大于1984年,证明此区域建筑物有所增加,将大于0的值赋为1,将此变化值作为因变量。8种因子是通过ArcGIS中的Spatial Analyst Tool模块得到的。在ArcGIS中随机生成了10000个样本点,然后将各个图层中的点对应的属性值导出,将数据导入R软件中进行增强回归树分析。
选择的8种驱动因子中DEM为106~203 m之间,整体来看北部DEM要低于南面。由于城乡结合部分布在松花江的两侧,所以距河流的距离是沿着松花江向两侧由近及远分布。主要路分布比较广泛,距主要路的距离为0~12742.4 m之间,但是除了北部以外,东部、南部和西部距主要路的距离都比较小。距1984年城区的距离为3561.4~22790.4 m,东部和南部要比西部和北部的距离小一些。
通过对结果分析可以看出距高速公路距离、距城区距离、距铁路距离、距主要路距离和距河流距离等邻域因子对城市不透水面的影响较大,5种邻域因子对城市不透水面的相对影响在所有因子中排前5位,总的影响达到79.9%（图7）。其中距高速公路距离的相对影响为20.6%;距城区距离的相对影响为19.5%;距铁路距离的相对影响为14.6%;距主要路距离的相对影响为13.8%;距河流距离的相对影响为11.4%。自然因子中,DEM对城市不透水面的影响较高为7.9%。坡度对城市不透水面的影响为6.4%;坡向对城市不透水面的影响为6%。在距高速公路为6700 m时相对影响为正值,在这个范围内随着距高速公路距离的增加相对影响逐渐变小。从距1984年城区距离的相对影响可以看出,影响力是随着距离的增大而减弱的。在距城区9000 m以内时,距城区距离对城市不透水面的影响是正相关关系,而且距离城区越近,影响力越大。当距离达到一定值时影响变为负值,此时距离对城市不透水面的增加有限制作用。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图7驱动因子对城乡结合部不透水面变化的相对影响
-->Fig. 7Effects of driving factors on change of impervious surface in rural-urban continuum
-->
5 结论与讨论
5.1 结论
（1）经过计算,哈尔滨市城乡结合部不透水面所占比例1984年为3.9%、1993年为6.6%、2002年为9.0%、2010年为16.52%。1984-1993年,哈尔滨市城乡结合部主要是低密度不透水面周围的建筑增多使中密度不透水面不断增多;1993-2002年,则是中密度的不透水面附近的不透水面增多,进而使这个时间段内高密度不透水面不断增多;2002-2010年,中密度不透水面周围的建筑增多使高密度不透水面不断增多,同时由于城市的扩展,又有很多新的建筑,使原来的空地上建起建筑,所以低密度不透水面也不断增加。（2）从各个驱动因子对哈尔滨市城乡结合部的相对影响可以看出,哈尔滨市城乡结合部的扩展为沿主要对外交通线呈轴线、带状扩展模式;高速公路、铁路、主要路等交通要素能有效的带动周边地区的发展,从而导致道路沿线的城市扩张速度较快。
5.2 讨论
在城市化的进程中,大量的农田、森林、草地和湿地转变成为城市用地,城市不透水面增多,使地表的物理特征,如反射率、土壤含水量、表面粗糙度和生物化学的循环过程发生了改变,从而对区域气候、水文、生态等自然环境产生了重要的影响,城市温度升高,城市不透水面积加大,改变城市水循环,首先导致地面降水入渗的减少、地面径流加快、碳吸收减少、水体污染加重以及生态环境退化。所以对于城市不透水面的研究具有一定的现实意义。而本文采用的是30 m空间分辨率的TM数据,在一定程度上会对不透水面的提取精度产生影响。社会经济因子的空间化一直是一个难点,也在一定程度上影响着驱动因素的分析。本文在这问题上并没有找到好的方法,而是对经济因子进行定性的分析,在以后的研究中要争取改进。The authors have declared that no competing interests exist.
参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子
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| [5] | <h2 class="secHeading" id="section_abstract">Abstract</h2><p id="">Recognizing the importance of tourism in the urban–rural fringe of developed countries, this study examines resident perceptions of tourism on Tamborine Mountain, a destination in the urban–rural fringe of Australia's Gold Coast. A cluster analysis of residents revealed that “supporters” constitute one-quarter of the population, and tend to be newer arrivals who have greater contact with tourists. “Neutrals” comprise one-half of the population and acknowledge economic benefits, but are ambivalent about social impacts. The rest are “opponents” who concede only that tourism generates employment. Anti-tourism sentiments focus on one congested location, suggesting that the proper management of this area could lead to even more positive perceptions.</p><h2 class="secHeading" id="section_abstract">Résumé</h2><p id="">Les perceptions des habitants dans la zone frontalière urbaine–rurale. En reconnaissance de l'importance du tourisme dans la zone frontalière urbaine–rurale des pays développés, cette étude examine les perceptions des résidents vis-à-vis du tourisme au Mont Tamborine, une destination dans la zone frontalière urbaine–rurale de la Gold Coast australienne. Une analyse par groupes des résidents a révélé que les “supporters” comprennent un quart de la population et tendent à être des nouveaux venus avec plus de contact avec les touristes. Les “neutres” comprennent la moitié de la population et reconnaissent les bénéfices économiques, tout en étant ambivalents envers les impacts sociaux. Les autres sont des “opposants”, qui admettent seulement que le tourisme génère des emplois. Les sentiments anti-tourisme se concentrent sur un seul endroit congestionné, ce qui suggère qu'une gestion adéquate pourrait mener à des perceptions encore plus positives.</p> |
| [6] | This study is concerned with the rural-urban fringe as a complex transition zone on the periphery of growing urban areas in Western countries. Case studies of the fringe and related areas are reviewed, and a definition of the rural-urban fringe is suggested. Further, the urban fringe is differentiated from the rural fringe, the former constituting the subzone of most rapid exurban invasion. Hypotheses are postulated regarding the residents, accessibility, and land and dwellings in the fringe, and suggestions for future studies are outlined in the conclusion. |
| [7] | [D]. [D]. |
| [8] | [D]. [D]. |
| [9] | [D]. [D]. |
| [10] | By using GIS, RS and landscape ecology, LandsatTM (1993 and 2009) and ETM (2001) remote sensing images of Licheng District of Ji’nan City, Shandong Province were interpreted, and dynamic changes of landscape pattern in the district were analyzed at the levels of class and landscape. The results showed that during the 16 years the landscape pattern in the district had changed significantly. (a) From the perspective of patch category, areas of arable land, woodland and grassland decreased unceasingly, and arable land accounted for the largest reduction from 488.15 km 2 in 1993 down to 324.37 km 2 in 2009, witnessing a reduction rate of 33.56%. But the patch quantity and fragmentation increased, patch connectivity reduced. Spatial pattern of construction land expanded and its area witnessed a significant increase of 147.05%. Patch cohesion index increased and connectivity grew better. (b) From the perspective of overall landscape, patch quantity, contagion and perimeter-area fractal dimension decreased, patch shape became simple, the Shannon’s diversity index, Shannon’s evenness index and splitting index increased, landscape heterogeneity rose. With the rapid social and economic development, landscape pattern will be more and more influenced by human behaviors |
| [11] | [D]. [D]. |
| [12] | 城乡结合部是城乡争夺的核心地域,土地利用问题活跃而复杂,因此 开展城乡结合部土地集约利用评价具有很强的现实意义.研究基于“问题导向”和“目标导向”提出城乡结合部土地集约利用评价的总体思路,从中观和微观两个层 面设计了一套适合城乡结合部土地利用特点的指标体系,并以沈阳市为例进行了实证分析.研究表明,该评价体系和方法对于开展城乡结合部土地集约利用评价工作 具有重要借鉴意义,评价结果可以指导城乡结合部土地管理实践工作. . 城乡结合部是城乡争夺的核心地域,土地利用问题活跃而复杂,因此 开展城乡结合部土地集约利用评价具有很强的现实意义.研究基于“问题导向”和“目标导向”提出城乡结合部土地集约利用评价的总体思路,从中观和微观两个层 面设计了一套适合城乡结合部土地利用特点的指标体系,并以沈阳市为例进行了实证分析.研究表明,该评价体系和方法对于开展城乡结合部土地集约利用评价工作 具有重要借鉴意义,评价结果可以指导城乡结合部土地管理实践工作. |
| [13] | 运用自然地理学、土地资源学和生态学等多学科的基本理论，以开封市为例，通过可对照的土壤采样分析，选取ｐＨ、全氮、有机质、速效氮、速效磷、速效钾、阳离子代换量等养分因子，经标准化处理，运用经修改的内梅罗公式，尝试性地评价了城乡结合部土壤的总体质量，并对比分析了典型的、不同的土地利用方式及其变化条件下的土壤质量变化，定量地说明了城乡结合土壤质量的变化，证实了目前的维持、提高土壤质量、高产出的方法只能是高 . 运用自然地理学、土地资源学和生态学等多学科的基本理论，以开封市为例，通过可对照的土壤采样分析，选取ｐＨ、全氮、有机质、速效氮、速效磷、速效钾、阳离子代换量等养分因子，经标准化处理，运用经修改的内梅罗公式，尝试性地评价了城乡结合部土壤的总体质量，并对比分析了典型的、不同的土地利用方式及其变化条件下的土壤质量变化，定量地说明了城乡结合土壤质量的变化，证实了目前的维持、提高土壤质量、高产出的方法只能是高 |
| [14] | 城市化的快速推进，严重地影响着城乡结合部的生态环境，和诸多城市一样，哈尔滨市城乡结合部 也存在着一系列的生态问题，本文从哈尔滨市城乡结合部生态环境的实际情况入手，对这一区域生态环境存在的问题进行了分析，并从规划、管理、法律等方面多角 度地提出了生态环境改造对策。 . 城市化的快速推进，严重地影响着城乡结合部的生态环境，和诸多城市一样，哈尔滨市城乡结合部 也存在着一系列的生态问题，本文从哈尔滨市城乡结合部生态环境的实际情况入手，对这一区域生态环境存在的问题进行了分析，并从规划、管理、法律等方面多角 度地提出了生态环境改造对策。 |
| [15] | 不同城市由于职能定位不同，其城乡结合部形成了各具特色的土地利用结构。文章从哈尔滨市城乡结合部土地利用结构形成的机理和土地利用结构现状存在问题分析人手，选取哈尔滨市道外区民主乡这一典型的城乡结合地带为研究区域，以民主乡的现状数据为依据，运用线性规划模型，以SPSS和LINGO软件为计算手段，对这一特定地域的土地利用结构进行优化，分析优化结果，最后提出了相关的对策和建议。 . 不同城市由于职能定位不同，其城乡结合部形成了各具特色的土地利用结构。文章从哈尔滨市城乡结合部土地利用结构形成的机理和土地利用结构现状存在问题分析人手，选取哈尔滨市道外区民主乡这一典型的城乡结合地带为研究区域，以民主乡的现状数据为依据，运用线性规划模型，以SPSS和LINGO软件为计算手段，对这一特定地域的土地利用结构进行优化，分析优化结果，最后提出了相关的对策和建议。 |
| [16] | 不透水地表作为城市土地覆盖类型的重要组分,其分布格局与密度大小对城市生态系统服务功能会产生相反且决定性的作用,其中对地表的增温效应是城市热岛问题关注的核心内容。本研究通过线性光谱混合分解模型提取城市不透水地表,基于Landsat TM6热红外波段数据的单窗算法反演地表温度,并进行两者的关系研究。结果表明:城市不透水地表与地温空间分布格局呈现高度相似性,其数值都随距城市中心距离增加而逐渐减小,定量分析表明两者具有明显的指数相关关系。 . 不透水地表作为城市土地覆盖类型的重要组分,其分布格局与密度大小对城市生态系统服务功能会产生相反且决定性的作用,其中对地表的增温效应是城市热岛问题关注的核心内容。本研究通过线性光谱混合分解模型提取城市不透水地表,基于Landsat TM6热红外波段数据的单窗算法反演地表温度,并进行两者的关系研究。结果表明:城市不透水地表与地温空间分布格局呈现高度相似性,其数值都随距城市中心距离增加而逐渐减小,定量分析表明两者具有明显的指数相关关系。 |
| [17] | 选取上海市近20年时间3期Landsat TM遥感影像,运用线性光谱混合模型和距离谱空间分析方法,提取城市不透水地表信息,分析其时空变化情况。研究结果表明,上海市近20年城市不透水地表迅速增长;不透水地表的平均密度从市中心到郊区随距离增加而梯度递减;不透水地表面积与密度水平存在分区差异。 . 选取上海市近20年时间3期Landsat TM遥感影像,运用线性光谱混合模型和距离谱空间分析方法,提取城市不透水地表信息,分析其时空变化情况。研究结果表明,上海市近20年城市不透水地表迅速增长;不透水地表的平均密度从市中心到郊区随距离增加而梯度递减;不透水地表面积与密度水平存在分区差异。 |
| [18] | 生态市建设的评价是衡量生态市规划、建设和管理成效的主要依据。在诠释生态市概念的基础上,基于EES模式和层次分析法构建生态市建设评价指标体系,运用可拓学的物元分析方法构建生态市建设评价的综合评判模型,并以哈尔滨市为例进行了实证研究。结果表明:①从2005年到2008年哈尔滨市生态市建设整体上呈现出由较差向合格跃升的趋势;②噪声环境质量、人口自然增长率成为制约哈尔滨市生态市建设水平的因素;③评价结果与现实情况比较吻合,表明物元分析方法在生态市建设评价中具有较强的可信度。 . 生态市建设的评价是衡量生态市规划、建设和管理成效的主要依据。在诠释生态市概念的基础上,基于EES模式和层次分析法构建生态市建设评价指标体系,运用可拓学的物元分析方法构建生态市建设评价的综合评判模型,并以哈尔滨市为例进行了实证研究。结果表明:①从2005年到2008年哈尔滨市生态市建设整体上呈现出由较差向合格跃升的趋势;②噪声环境质量、人口自然增长率成为制约哈尔滨市生态市建设水平的因素;③评价结果与现实情况比较吻合,表明物元分析方法在生态市建设评价中具有较强的可信度。 |
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| [20] | 论述城市边缘区研究及其进展,城市边缘区的划分,城市边缘区的功能及其组成要素等。 论述城市边缘区研究及其进展,城市边缘区的划分,城市边缘区的功能及其组成要素等。 |
| [21] | 以１９８９年１０月美国陆地资源卫星１∶５万假彩色合成影像图为依据，应用遥感技术与信息熵原理探讨了北京城市边缘带的界限、范围和类型，借助形状指数分析了北京城市边缘带轨迹的扩展历史和延伸方向，并在此基础上总结出北京城市边缘扩展的地形、环境、卫星城和交通干线等４个导向。 . 以１９８９年１０月美国陆地资源卫星１∶５万假彩色合成影像图为依据，应用遥感技术与信息熵原理探讨了北京城市边缘带的界限、范围和类型，借助形状指数分析了北京城市边缘带轨迹的扩展历史和延伸方向，并在此基础上总结出北京城市边缘扩展的地形、环境、卫星城和交通干线等４个导向。 |
| [22] | . 城市与乡村过渡地带是一个独立的地域单元。目前，国内学术界对其理解不一，概念使用比较混乱。从这一地域的形成、演变、功能及其结构特征看，当今使用得较多的城市边缘区、城乡结合部等名称并不能真正概括这一区域的全部。城乡交错带则较为科学、合理。 . 城市与乡村过渡地带是一个独立的地域单元。目前，国内学术界对其理解不一，概念使用比较混乱。从这一地域的形成、演变、功能及其结构特征看，当今使用得较多的城市边缘区、城乡结合部等名称并不能真正概括这一区域的全部。城乡交错带则较为科学、合理。 |
| [23] | 提出了一个将TM影像与突变检测方法结合划分城乡过渡带的方法。首先采用二级结构分类方法从TM影像中提取城市用地信息;其次以城市用地比率进行窗口平滑处理,突出城市用地比率的圈层变化特征;最后用均值突变检验中的滑动<i>t</i>-检验方法对各方向的城乡断面上的城市用地比率进行突变检测,进而根据突变点的空间分布划分出城乡过渡带内、外边界的位置。 . 提出了一个将TM影像与突变检测方法结合划分城乡过渡带的方法。首先采用二级结构分类方法从TM影像中提取城市用地信息;其次以城市用地比率进行窗口平滑处理,突出城市用地比率的圈层变化特征;最后用均值突变检验中的滑动<i>t</i>-检验方法对各方向的城乡断面上的城市用地比率进行突变检测,进而根据突变点的空间分布划分出城乡过渡带内、外边界的位置。 |
| [24] | 宁波城市边缘带形成因为地跨市县两级行政地域等因素而具有地方性特征．本文在GIS技术的机助支持下，利用DTM信噪度分析，对宁波城市边缘带空间范围进行界定，进而探讨边缘带景观特点、地域扩展趋向等诸多问题． . 宁波城市边缘带形成因为地跨市县两级行政地域等因素而具有地方性特征．本文在GIS技术的机助支持下，利用DTM信噪度分析，对宁波城市边缘带空间范围进行界定，进而探讨边缘带景观特点、地域扩展趋向等诸多问题． |
| [25] | [D]. [D]. |
| [26] | [D]. [D]. |
| [27] | 定量监测城市不透水表面扩展过程,是分析城市景观格局动态,深入剖析城市地区空间镶嵌体内部异质性景观相互转化的重要基础。以深圳市为例,通过定量划分城市不透水表面等级体系,计算不透水表面的转移矩阵与景观格局指数,分析不透水表面的时空动态,结果表明:1990～2005年间,高盖度及极高盖度的不透水表面持续增加,中盖度及低盖度不透水表面先增加后减少,而自然地表及极低盖度的不透水表面则为先减少后恢复,反映了城市化进程对城市地表覆被的结构性影响。景观格局变化显示景观多样性程度较高,且经历了低-高-低-高的变化;斑块在1990年以自然地表为主,1995年以后以中盖度等级为主,高盖度等级显著增加。自然地表和中等盖度的不透水表面变化分别主导着前期和中后期的变化过程。城市建设的迅速扩张,将林地、农田、水体及滩涂等自然地表快速地转变为不同功能的建设用地,主导着不透水表面等级分布的梯度性变化。 . 定量监测城市不透水表面扩展过程,是分析城市景观格局动态,深入剖析城市地区空间镶嵌体内部异质性景观相互转化的重要基础。以深圳市为例,通过定量划分城市不透水表面等级体系,计算不透水表面的转移矩阵与景观格局指数,分析不透水表面的时空动态,结果表明:1990～2005年间,高盖度及极高盖度的不透水表面持续增加,中盖度及低盖度不透水表面先增加后减少,而自然地表及极低盖度的不透水表面则为先减少后恢复,反映了城市化进程对城市地表覆被的结构性影响。景观格局变化显示景观多样性程度较高,且经历了低-高-低-高的变化;斑块在1990年以自然地表为主,1995年以后以中盖度等级为主,高盖度等级显著增加。自然地表和中等盖度的不透水表面变化分别主导着前期和中后期的变化过程。城市建设的迅速扩张,将林地、农田、水体及滩涂等自然地表快速地转变为不同功能的建设用地,主导着不透水表面等级分布的梯度性变化。 |
| [28] | Linear spectral mixture analysis (LSMA) has been used in a wide range of applications. It is generally implemented without constraints due to mathematical tractability. However, it has been shown that constrained LSMA can improve unconstrained LSMA, specifically in quantification when accurate estimates of abundance fractions are necessary. As constrained LSMA is considered, two constraints are generally imposed on abundance fractions, abundance sum-to-one constraint (ASC) and abundance nonnegativity constraint (ANC), referred to as abundance-constrained LSMA (AC-LSMA). A general and common approach to solving AC-LSMA is to estimate abundance fractions in the sense of least squares error (LSE) while satisfying the imposed constraints. Since the LSE resulting from each individual band in abundance estimation is not weighted in accordance with significance of bands, the effect caused by the LSE is then assumed to be uniform over all the bands, which is generally not necessarily true. This paper extends the commonly used AC-LSMA to three types of weighted AC-LSMA resulting from three different signal processing perspectives, parameter estimation, pattern classification, and orthogonal subspace projection. As demonstrated by experiments, the weighted AC-LSMA generally performs better than unweighted AC-LSMA which can be considered as a special case of our proposed weighted AC-LSMA with the weighting matrix chosen to be the identity matrix. |
| [29] | . |
| [30] | Abstract 1. Ecologists use statistical models for both explanation and prediction, and need techniques that are flexible enough to express typical features of their data, such as nonlinearities and interactions. 2. This study provides a working guide to boosted regression trees (BRT), an ensemble method for fitting statistical models that differs fundamentally from conventional techniques that aim to fit a single parsimonious model. Boosted regression trees combine the strengths of two algorithms: regression trees (models that relate a response to their predictors by recursive binary splits) and boosting (an adaptive method for combining many simple models to give improved predictive performance). The final BRT model can be understood as an additive regression model in which individual terms are simple trees, fitted in a forward, stagewise fashion. 3. Boosted regression trees incorporate important advantages of tree-based methods, handling different types of predictor variables and accommodating missing data. They have no need for prior data transformation or elimination of outliers, can fit complex nonlinear relationships, and automatically handle interaction effects between predictors. Fitting multiple trees in BRT overcomes the biggest drawback of single tree models: their relatively poor predictive performance. Although BRT models are complex, they can be summarized in ways that give powerful ecological insight, and their predictive performance is superior to most traditional modelling methods. 4. The unique features of BRT raise a number of practical issues in model fitting. We demonstrate the practicalities and advantages of using BRT through a distributional analysis of the short-finned eel (Anguilla australis Richardson), a native freshwater fish of New Zealand. We use a data set of over 13 000 sites to illustrate effects of several settings, and then fit and interpret a model using a subset of the data. We provide code and a tutorial to enable the wider use of BRT by ecologists. |
| [31] | 以飞播马尾松林为研究对象,通过典型样地调查和样品测定,采用简单相关分析和增强回归树分析(Boosted regression tree analysis: BRT)相结合的方法分析地形、林分、土壤以及林下植被条件对飞播马尾松林土壤有机碳的影响。结果表明:飞播马尾松林0-10cm、10-20cm土层有机碳含量的平均值分别为10.22g/kg和6.64g/kg,土壤有机碳含量随土层的加深而降低,两土层有机碳含量的变异系数分别为59.5%和60.1%,均属于中等程度变异。土壤有机碳含量主要受土壤条件的影响,其次为林分条件、地形条件和林下植被条件,土壤、林分、地形和林下植被条件对0-10cm土层有机碳含量的相对影响力分别为63.4%,19.3%,10.9%和6.4%,对10-20cm土层的相对影响力分别为60.4%,21.9%,10.6%和7.1%。全氮和全磷是影响土壤有机碳含量的主要因子,对0-10cm土层有机碳含量影响最大的因子是全氮,其相对影响力为40.2%,对10-20cm土层有机碳含量影响最大的因子是全磷,相对影响力为31.2%;全氮、全磷和平均胸径与两土层有机碳含量均呈显著正相关,林分密度和土壤容重与0-10cm土层有机碳含量呈显著负相关,坡向与0-10cm土层有机碳含量则表现为越向阳坡有机碳含量越高的规律,其他影响因子与土壤有机碳的相关性不显著。 . 以飞播马尾松林为研究对象,通过典型样地调查和样品测定,采用简单相关分析和增强回归树分析(Boosted regression tree analysis: BRT)相结合的方法分析地形、林分、土壤以及林下植被条件对飞播马尾松林土壤有机碳的影响。结果表明:飞播马尾松林0-10cm、10-20cm土层有机碳含量的平均值分别为10.22g/kg和6.64g/kg,土壤有机碳含量随土层的加深而降低,两土层有机碳含量的变异系数分别为59.5%和60.1%,均属于中等程度变异。土壤有机碳含量主要受土壤条件的影响,其次为林分条件、地形条件和林下植被条件,土壤、林分、地形和林下植被条件对0-10cm土层有机碳含量的相对影响力分别为63.4%,19.3%,10.9%和6.4%,对10-20cm土层的相对影响力分别为60.4%,21.9%,10.6%和7.1%。全氮和全磷是影响土壤有机碳含量的主要因子,对0-10cm土层有机碳含量影响最大的因子是全氮,其相对影响力为40.2%,对10-20cm土层有机碳含量影响最大的因子是全磷,相对影响力为31.2%;全氮、全磷和平均胸径与两土层有机碳含量均呈显著正相关,林分密度和土壤容重与0-10cm土层有机碳含量呈显著负相关,坡向与0-10cm土层有机碳含量则表现为越向阳坡有机碳含量越高的规律,其他影响因子与土壤有机碳的相关性不显著。 |
| [32] | <p>地表水的非点源污染在点源污染不断得到控制的前提下已经成为水环境污染的首要问题.非点源污染影响因子的复杂性及不确定性一直是流域非点源污染研究的重点和难点.本文利用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型，以辽河子流域汎河流域为例，模拟了2003—2012年的非点源污染状况,对其空间分布状况进行了分析,并应用增强回归树的方法定量分析各种影响因子(坡度、土地利用类型、高程和土壤类型)对该流域非点源污染的贡献率.结果表明: 在汎河流域,非点源污染呈现较高的空间异质性,其中总氮的空间分布差异较大,总磷的空间分布差异较小.坡度因子与载体泥沙、总氮和总磷均呈极显著正相关关系(<em>P</em><0.01),对泥沙和总磷有显著影响,其贡献率分别为46.5%、38.2%;土地利用因子对载体泥沙、总磷的负荷量有重要影响,其贡献率分别达到27.2%、35.3%;高程较低、坡度较缓的耕地地区易产生较高的总磷负荷量;褐色土壤最易流失总磷,而草甸土易流失总磷,且易受泥沙侵蚀.本研究利用增强回归树模型克服了流域非点源污染影响因子的复杂性,可加深对非点源污染产生机制的理解.</p> . <p>地表水的非点源污染在点源污染不断得到控制的前提下已经成为水环境污染的首要问题.非点源污染影响因子的复杂性及不确定性一直是流域非点源污染研究的重点和难点.本文利用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型，以辽河子流域汎河流域为例，模拟了2003—2012年的非点源污染状况,对其空间分布状况进行了分析,并应用增强回归树的方法定量分析各种影响因子(坡度、土地利用类型、高程和土壤类型)对该流域非点源污染的贡献率.结果表明: 在汎河流域,非点源污染呈现较高的空间异质性,其中总氮的空间分布差异较大,总磷的空间分布差异较小.坡度因子与载体泥沙、总氮和总磷均呈极显著正相关关系(<em>P</em><0.01),对泥沙和总磷有显著影响,其贡献率分别为46.5%、38.2%;土地利用因子对载体泥沙、总磷的负荷量有重要影响,其贡献率分别达到27.2%、35.3%;高程较低、坡度较缓的耕地地区易产生较高的总磷负荷量;褐色土壤最易流失总磷,而草甸土易流失总磷,且易受泥沙侵蚀.本研究利用增强回归树模型克服了流域非点源污染影响因子的复杂性,可加深对非点源污染产生机制的理解.</p> |
| [33] | In the first part of the paper we consider the problem of dynamically apportioning resources among a set of options in a worst-case on-line framework. The model we study can be interpreted as a broad, abstract extension of the well-studied on-line prediction model to a general decision-theoretic setting. We show that the multiplicative weight-update Littlestone-Warmuth rule can be adapted to this model, yielding bounds that are slightly weaker in some cases, but applicable to a considerably more general class of learning problems. We show how the resulting learning algorithm can be applied to a variety of problems, including gambling, multiple-outcome prediction, repeated games, and prediction of points in ℝ n . In the second part of the paper we apply the multiplicative weight-update technique to derive a new boosting algorithm. This boosting algorithm does not require any prior knowledge about the performance of the weak learning algorithm. We also study generalizations of the new boosting algorithm to the problem of learning functions whose range, rather than being binary, is an arbitrary finite set or a bounded segment of the real line. |
| [34] | . ：本文以延河流域的1:250000和1:500000土地利用图为对象,以景观格局分析程序Fragstats3.3为分析工具,探讨了不同比例尺条件下景观指数随粒度增加的变化特征.研究结果表明,随着粒度值由25m到400m的逐渐增加,除斑块丰富度外的景观指数均具有明显的尺度效应,其中聚集度和集合度没有尺度转折点,其他指数具有明显或不明显的尺度转折点.对比分析1:250000和1:500000土地利用格局指数的计算结果可以发现:1)尺度转折点不是一个值,而是一个相对较小的区间;2)尺度转折点与研究图件的比例尺有关,比例尺越大,所发生的第一次尺度转折点的粒度就越小;3)第一尺度域是选择适宜粒度的较好取值范围.对延河流域1:250000土地利用图进行景观指数计算的适宜粒度范围是70～90m,1:500000土地利用图的适宜粒度范围是90～120m. . ：本文以延河流域的1:250000和1:500000土地利用图为对象,以景观格局分析程序Fragstats3.3为分析工具,探讨了不同比例尺条件下景观指数随粒度增加的变化特征.研究结果表明,随着粒度值由25m到400m的逐渐增加,除斑块丰富度外的景观指数均具有明显的尺度效应,其中聚集度和集合度没有尺度转折点,其他指数具有明显或不明显的尺度转折点.对比分析1:250000和1:500000土地利用格局指数的计算结果可以发现:1)尺度转折点不是一个值,而是一个相对较小的区间;2)尺度转折点与研究图件的比例尺有关,比例尺越大,所发生的第一次尺度转折点的粒度就越小;3)第一尺度域是选择适宜粒度的较好取值范围.对延河流域1:250000土地利用图进行景观指数计算的适宜粒度范围是70～90m,1:500000土地利用图的适宜粒度范围是90～120m. |
| [35] | 利用1980、1988、1994年的遥感影像,通过应用最大似然法和概率松弛法对深圳市土地利用进行了测量。在此基础上,运用分类结果比较法求得研究区土地利用变化的转移矩阵,据此分析了深圳市15年来土地利用变化的空间过程。结果表明深圳市土地利用变化主要表现为原有农田、果园用地显著减少,城镇用地沿海岸和主要公路干线迅速增加。 . 利用1980、1988、1994年的遥感影像,通过应用最大似然法和概率松弛法对深圳市土地利用进行了测量。在此基础上,运用分类结果比较法求得研究区土地利用变化的转移矩阵,据此分析了深圳市15年来土地利用变化的空间过程。结果表明深圳市土地利用变化主要表现为原有农田、果园用地显著减少,城镇用地沿海岸和主要公路干线迅速增加。 |
| [36] | Abstract This article argues that urban spatial expansion results mainly from three powerful forces: a growing population, rising incomes, and falling commuting costs. Urban growth occurring purely in response to these fundamental forces cannot be faulted as socially undesirable, but three market failures may distort their operation, upsetting the allocation of land between agricultural and urban uses and justifying criticism of urban sprawl. These are the failure to account for the benefits of open space, excessive commuting because of a failure to account for the social costs of congestion, and failure to make new development pay for the infrastructure costs it generates. Precise remedies for these market failures are two types of development taxes and congestion tolls levied on commuters. Each of these remedies leads to a reduction in the spatial size of the city. |
| [37] | . 对哈尔滨“十五”期间的城市规划工作实践和成效进行了系统总结,并对“十一五”期间的城市规划工作进行了展望。 . 对哈尔滨“十五”期间的城市规划工作实践和成效进行了系统总结,并对“十一五”期间的城市规划工作进行了展望。 |
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