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城市三维景观格局时空分异特征研究——以大连市中山区为例

本站小编 Free考研考试/2021-12-29

1. 辽宁师范大学自然地理与空间信息科学辽宁省重点实验室,大连 116029

2. 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室,北京 100101

Spatial-temporal differentiation of three-dimensional urban landscape pattern: A case study of Zhongshan District in Dalian

YANGJun¹^,²^,, GUOAndong¹, XIJianchao², GEQuansheng², LIXueming¹

1. Liaoning Key Laboratory of Physical Geography and Geomatics, Liaoning Normal University, Dalian 116029, Liaoning, China

2. Key Laboratory of Land Surface Pattern and Simulation, Institute ofGeographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China

收稿日期:2016-09-12
修回日期:2016-12-5
网络出版日期:2017-04-20
版权声明:2017《地理学报》编辑部本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
基金资助:

国家自然科学基金项目(41471140)

辽宁省高等学校********成长计划(LJQ2015058)

作者简介:
-->作者简介：杨俊(1978-), 男, 湖北孝昌人, 博士后, 副教授, 中国地理学会会员(S110003954M), 主要从事城市化、城市人居环境与地理信息系统应用。E-mail: yangjun@lnnu.edu.cn

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摘要
以大连市中山区2003年、2013年城市三维建筑数据为基础,选取三维景观指标,运用ArcGIS空间分析方法从多个角度来研究城市10年间建筑景观格局时空分异特征。结果表明：① 大连市中山区建筑加权平均高度和体积分别增加7.87 m、277.25×10⁴ m³;地块覆盖率减少了16.27%,容积率增加了20.67%,反映出城市水平和垂直空间分别呈收缩、扩展的态势。② 中山区城市天际线起伏差异明显,东—西方向呈逐渐增高的趋势,南—北方向呈“北部高峰,中部和南部平缓”格局。城市高层建筑主要集中于城市的西北部,且2013年建筑最高点中心裕景比2003年宏进大厦高140 m。③ 建筑覆盖率和容积率在空间分布上差异明显,低和极低覆盖率与容积率地块所占比例大,分别增加了8.3%、-4.33%;高和极高覆盖率与容积率地块所占比例少,且集中分布在青泥洼桥和人民路街道。④ 2003年超高层建筑在空间分布上呈“聚集—离散”状态,即在距离660 m尺度范围内呈聚集状态,大于660 m时呈离散分布,其他三种建筑类型在空间上都呈一定的聚集分布状态;2013年4种不同类型建筑在空间分布上都呈现一定的聚集分布状态,聚集程度为：超高层建筑>低层建筑>多层建筑>高层建筑。

关键词：三维景观指标;容积率;多距离空间聚类分析;空间格局;中山区
Abstract
Based on three-dimensional urban building data of 2003 and 2013 in Zhongshan District of Dalian, this paper selects the three-dimensional landscape index, and uses ArcGIS spatial analysis method to study the spatial and temporal differentiation of urban architectural landscape pattern in 10 years. The results showed that: (1) The weighted average height and volume of buildings in Zhongshan District increased by 7.87 m and 277.25×10⁴ m³, respectively. The block coverage ratio decreased by 16.27% and the floor area ratio increased by 20.67%, reflecting the contraction and expansion of urban horizontal and vertical space respectively. (2) The fluctuation of urban skyline in Zhongshan District is obvious. The east-west direction is gradually increasing, and the south-north direction is "A peak in the north, while a gentle pattern in the middle and the south". Urban high-rise buildings are mainly concentrated in the northwest of the city, and Zhongxinyujing Building, the highest point in 2013, is 140 m higher than Hongjin Building in 2003. (3) There exist significant spatial differences of building coverage and floor area ratio. Low and very low land coverage rate and floor area ratio of large proportion increased by 8.3% and -4.33%; high and very high coverage and floor area ratio accounted for a small proportion, which was concentrated in the Qingniwaqiao Street and Renminlu Street. (4) The spatial distribution of the ultra-tall buildings was in an aggregated-discrete state in 2003, that is, aggregated in the range of 660 m, and discrete distributed over 660 m, and the other three types of buildings have a certain aggregation in space. In terms of spatial distribution, the four types of buildings was in a certain aggregation state in 2013, and the degree of aggregation was ultra-tall buildings > low-rise buildings > multistory buildings > high-rise buildings.

Keywords：three-dimensional landscape index;floor area ratio;multi-distance spatial cluster analysis;spatial pattern;Zhongshan District of Dalian

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杨俊, 国安东, 席建超, 葛全胜, 李雪铭. 城市三维景观格局时空分异特征研究——以大连市中山区为例[J]. , 2017, 72(4): 646-656 https://doi.org/10.11821/dlxb201704007
YANG Jun, GUO Andong, XI Jianchao, GE Quansheng, LI Xueming. Spatial-temporal differentiation of three-dimensional urban landscape pattern: A case study of Zhongshan District in Dalian[J]. 地理学报, 2017, 72(4): 646-656 https://doi.org/10.11821/dlxb201704007

1 引言

随着城市化的推进,城市人口增长,居民对土地资源的需求量不断上升,从而导致地价暴涨、人口高度密集、交通拥堵、生态环境恶化等一系列城市问题^[1-2]。因此,为合理利用城市土地资源及公共设施,城市空间形态扩张已逐渐成为热点研究问题^[3-5]。
城市空间扩展是复杂的动态演变过程,受自然环境、社会经济、交通建设及城市土地总体规划等众多因素的影响。当前城市空间扩展主要集中于二维水平面上,如借助RS和GIS等技术^[6-7]、空间扩展弹性指数^[8]、扩展强度^[9]、不同尺度^[10-11]、CA空间模拟^[12-13]等多个方面来揭示城市扩展形态、地类间的扩展强度及演变规律。然而,随着现代都市化高层建筑大厦的迅速崛起,城市二维水平空间形态已不足以反映其三维真实空间特征,因此如何利用城市建筑来反映三维景观空间格局是****们高度关注的问题^[14-16]。
城市三维景观特征主要是指城市楼房建筑在空间上的直观表达,受三维建筑信息获取途径少、数据不全、精度不高等因素的影响,国内外对城市三维景观空间格局的研究还存在着众多不足^[17-18]。目前,****们逐渐基于高分辨率遥感影像IKONOS、QuickBird、WorldView、GeoEye等数据,利用建筑物阴影来获取建筑轮廓及高度信息已取得了一定的成效,为城市三维景观可视化分析中数据的收集提供了新的方法^[19-21]。当前,国外对城市三维景观研究主要侧重于可视化、三维交互仿真技术以及生态环境等几个方面^[22-23]。如Magarotto以巴西沿海城市累西腓为例,研究其50年间城市垂直景观变化给区域环境的影响^[24];Cherisse通过改进粗糙度指数来描述三维景观结构的复杂性^[25]。国内多基于构建景观指数对城市三维景观空间格局及驱动因子进行定量描述^[26]。Qin等和Shi等分别以扬州和上海两个城市为例,分析其三维空间形态;同时从城市三维空间扩展特征及驱动要素的角度出发,分析城市三维空间形态扩展机制,但缺少对建筑景观在空间上的分布规律进行把握^[27-28];乔伟峰等和秦静等分别利用城市三维重心的偏移和形态分维等计算方法对城市三维空间形态扩展进行定量描述^[29-30];随后张乐珊和秦静等通过构建三维元胞自动机来模拟城市三维空间扩展特征,为城市三维景观空间格局的深入研究提供了新的方法^[31-32]。
综上所述,当前国内对城市三维建筑景观空间格局分析不足,缺少基于定性与定量方法结合,从多个角度来深入分析城市建筑景观时空分异特征。鉴于此,本文以大连市中山区为研究区域,以三维建筑信息为数据基础,基于ArcGIS空间分析方法来探讨中山区10年间城市建筑景观格局的时空分异特征,以期为未来城市空间的合理规划提供一定的价值参考。

2 研究区域、数据来源与方法

2.1 研究区域概况

中山区作为大连市主要的中心城区之一,尤其自2000年以来经济发展迅速,城市内部建筑景观差异显著,具有一定的代表性。因此,选取中山区作为研究大连城市三维景观格局时空分异特征具有重要的现实意义。中山区由青泥洼桥、人民路、东港、海军广场、昆明、葵英、桂林、老虎滩、桃源9个街道组成,总面积约为48.2 km²（图1）。

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图1研究区位置图
-->Fig. 1The location map of the study area
-->

2.2 数据来源

2003-2013年是中山区城市三维景观特征变化迅速的10年,楼房建筑空间分布差异明显。对于这两期建筑轮廓和高度数据的收集,本文是借助高分辨率影像、Google Earth等数据并结合地形图（1:10000）、地籍数据（1:500）、网络与实地调查等数据获取而来。具体流程：将第二次全国土地调查数据中的1:500城镇地籍调查数据作为已有建筑基础,数据含当时中山区绝大数楼房建筑信息（轮廓、高度）。基于2003年地形图并结合已有建筑数据来获取2003年建筑物轮廓及楼层数;利用Erdas软件中面向对象的屋顶信息提取方法获得建筑物轮廓^[33],并进行人工判读,最后与已有数据进行叠加提取出2013年新增楼房数据并结合百度全景、GoogleEarth影像赋予楼层和高度信息。考虑到研究区建筑物数量众多,工作量巨大,本文对没有高度信息的建筑物,对每层建筑高度赋以3m进行高度求取。同时为便于分析中山区大量建筑物在空间上的分布情况,本文参考2010年《民用建筑设计通则》将建筑高度划分为4种类型：低层建筑、多层建筑、高层建筑、超高层建筑^[34]。分类结果如表1所示。
Tab. 1
表1
表12003-2013年中山区建筑统计
Tab. 1Construction statistics of Zhongshan District from 2003 to 2013

年份	统计	低层建筑 (<10 m)	多层建筑 (10~24 m)	高层建筑 (24~90 m)	超高层建筑 (>90 m)	建筑总量 (栋)
2003年	建筑数量所占比例(%)	6807 67.07	2773 27.32	518 5.10	51 0.51	10149
2013年	建筑数量所占比例(%)	14467 67.79	5309 24.88	1351 6.33	214 1.00	21341

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2.3 研究方法

2.3.1 三维景观空间统计分析城市空间扩展不仅是指城市建设用地的增减即水平空间的扩展,同时也体现在城市三维景观在空间格局的分异。本文借助建筑加权平均高度、建筑体积、覆盖率、容积率4个三维景观指标,基于ArcGIS空间统计分析对中山区9个街道10年间的三维景观格局进行对比分析^[35]。
2.3.2 城市天际线天际线是描述城市三维空间的总体轮廓,能够对城市三维空间形态进行直接的展现^[36]。城市天际线即观测者在不同时期内沿城市某一方向观测三维建筑所观察到的全景,因此每个城市都具有其所特有的轮廓。本文中的天际线是利用ArcScene对城市建筑物的高度进行一定拉伸,分别从东—西和南—北两个方向对中山区楼房建筑高度轮廓得到的结果。
2.3.3 建筑点格局分析本文运用多距离空间聚类分析方法（Ripley's K函数法）研究中山区4种不同类型的建筑点群在空间上的分布特征和规律^[37-38]。

\begin{matrix} K (d) = \sqrt{\frac{A \overset{n}{\sum_{i = 1}} \overset{n}{\sum_{j = 1}} k (i, j)}{πn (n - 1)}} \end{matrix}

（1）
式中：A代表研究区面积;n代表建筑点数量;k(i, j)代表d范围内的建筑i与j之间的实际距离;K(d )为K观测值;此时距离d为K预期值。当K观测值大于K预期值的时候,代表该建筑点群在空间分布上呈聚集分布状态;当K观测值小于K预期值时,代表该建筑点群呈离散分布。

3 结果与分析

3.1 城市三维景观统计分析

采用表2中三维景观指标计算公式,得到2003年和2013年中山区建筑景观指标信息统计结果（表3）。2003-2013年整个中山区建筑加权平均高度和建筑体积分别增加了7.87 m、277.25×10⁴ m³,其中东港街道建筑加权平均高度增长最大,增加了30.68 m,青泥洼桥次之。同时,东港街道建筑体积增加了669.70×10⁴ m³位居首位,青泥洼桥、人民路、老虎滩以及海军广场基本增加基本一致,分别增加了336.67×10⁴ m³、312.77×10⁴ m³、420.1×10⁴ m³、354.57×10⁴ m³;而葵英街道则由于区域规划改造建筑体积减少了53.33× 10⁴ m³;建筑平均覆盖率降低了16.27%,容积率增加了20.67%。因此,中山区各街道10年间城市空间在垂直和水平方向分别呈扩张、收缩的趋势,其中变化最大的区域主要集中于青泥洼桥、人民路、海军广场及东港街道。
Tab. 2
表2
表2景观指标与描述
Tab. 2Landscape indices and description

指标	计算公式	描述
建筑加权平均高度( $\begin{matrix} \overset{?}{H} \end{matrix}$ )	$\begin{matrix} \overset{?}{H} = \frac{\overset{n}{\sum_{i = 1}} H_{i} A_{i}}{\overset{n}{\sum_{i = 1}} A_{i}} \end{matrix}$	反映城市楼房高度信息。H_i代表区域内第i个建筑体的高度,A_i代表建筑物i的基地面积,n代表区域内建筑物的存在个数。
建筑体积(V )	$\begin{matrix} V = \overset{n}{\sum_{i = 1}} A_{i} H_{i} \end{matrix}$	城市建筑的三维形态描述。A_i代表第i个建筑物的筑基面积,H_i代表第i个建筑物的楼房高度。
建筑覆盖率(A_v)	$\begin{matrix} A_{v} = \overset{n}{\sum_{i = 1}} F_{i} / A \times 100 % \end{matrix}$	反映城市在水平方向建筑的密集程度。F_i代表第i个建筑物的基地面积,A代表地块面积。
容积率(FAR)	$\begin{matrix} FAR = \frac{\overset{n}{\sum_{i = 1}} A_{i} F_{i}}{P_{a}} \end{matrix}$	反映一定用地内的开发强度和人居舒适度。A_i代表建筑物的基地面积,F_i代表建筑物的楼层数,P_a代表地块占地面积。

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Tab. 3
表3
表32003年和2013年中山区三维景观指标统计
Tab. 3Three-dimensional landscape statistics in Zhongshan District in 2003 and 2013

街道	建筑加权平均高度(m)			建筑体积(10⁴ m³)		建筑覆盖率(%)			容积率
街道	2003年		2013年		2003年	2013年	2003年	2013年	2003年	2013年
青泥洼桥	28.20	40.14		1300.95	1637.62	33.96	29.5		3.08	3.63
人民路	13.81	23.46		822.13	1134.90	28.96	23.49		1.37	1.78
昆明	16.57	20.23		409.07	485.17	14.88	13.81		0.78	0.89
桂林	13.01	14.80		567.92	653.67	29.27	19.36		1.01	0.94
葵英街道	13.14	14.29		609.72	556.39	13.80	11.57		0.60	0.55
桃源	10.79	12.67		667.15	960.11	5.63	6.90		0.20	0.30
老虎滩	10.44	14.10		636.38	1056.48	3.75	4.60		0.13	0.22
海军广场	13.12	19.55		884.87	1239.44	19.58	18.40		0.86	1.19
东港	5.30	35.98		244.91	914.61	7.17	3.83		0.15	0.37
综合统计	13.82	21.69		682.57	959.82	17.44	14.61		0.91	1.10

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3.2 天际线分析

根据2.3.2方法生成中山区城市天际线,同时为突显其效果,本文将研究区内的所有建筑物高度均拉伸,图2即建筑高度拉伸4倍后所呈现的效果。

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图2中山区城市天际线变化图
-->Fig. 2Urban skyline change of Zhongshan District, Dalian
-->

由图2可以看出,东—西方向：2003年,城市建筑最高点位于人民路街道中的宏进世界国际贸易大厦,其建筑高度为248 m。中山区中部、东南及西南地区以丘陵为主,地势较高,北部及西部地区地势平坦。因此,城市天际线高峰区域集中于西北部的青泥洼桥街道和人民路街道附近,主要建筑有宏进世贸大厦、金座大厦、希望大厦。到2013年,城市天际线呈现出“西部高峰,中部平缓,东部低峰”的格局,城市最高点位于青泥洼桥火车站附近的大连中心裕景,高度为388 m。东港街道受城市规划影响程度大,建筑物数量和高度增长显著;而中部地区建筑物数量虽有所增加,但受旅游景区、地形的限制,仍以低层和多层建筑物为主。
南—北方向：从2003年城市天际线上可以看出天际线高峰依旧是位于北部的青泥洼桥街道,此时东西向的中山路和人民路的高层建筑出现重叠或被掩埋;而中北部的大连广播电视塔坐落于劳动公园南侧绿山之巅城市天际线非常突出;中部与南部地区受土地规划的限制,多以低层和多层建筑为主。到2013年,中山区高层建筑高度重叠部分集中于北部的人民路、青泥洼桥街道及海军广场附近,同时南部渔人码头附近高层建筑数量有所增加。城市天际线的合理构建能够满足居民对城市三维空间的认知,带给人视觉美感享受,反之。因此,在未来城市规划过程中需考虑地貌、建筑限高、建筑景观是否协调等众多因素的影响。

3.3 覆盖率与容积率分析

本文基于中山区主要交通干道和街道边界,将研究区划分成879个地块,通过表2中的公式来统计每个斑块覆盖率与容积率的情况。同时,为便于分析其在空间上的分布状态,将斑块覆盖率和容积率都划分为极低、低、中、高及极高五个等级状态。
从地块覆盖率空间分布（图3）可以看出：中山区城市地块覆盖率主要以极低和低覆盖率地块为主,高和极高覆盖率地块所占比重低且集中分布在青泥洼桥、人民路和桂林街道等地势平坦、商业繁荣地带。2003年到2013年中山区极低覆盖率地块减少了6.37%,低覆盖率地块增加了14.68%,高和极高覆盖率地块减少了6.83%,中覆盖率地块基本保持稳定状态。

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图32003年和2013年中山区建筑覆盖率分布
-->Fig. 3Distribution of building coverage in 2003 and 2013
-->

从地块容积率空间分布（图4）可以看：中山区地块容积率主要以低等级和极低等级地块为主,高和极高容积率地块所占比例低。地块容积率整体上呈西北高、东南和西南低的状态。其中,极高和高等级容积率地块主要聚集在青泥洼桥的中山路和人民路街道的人民路附近;低级和中级容积率地块主要分布在西部的解放路和中部的中南路沿线;极低容积率地块集中分布在南部的滨海中路、东部的滨海东路和迎宾路等丘陵地带。10年间,中山区低和极低容积率地块减少了3.71%,高和极高容积率地块增加了44.68%,中容积率地块增加了11.59%。

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图42003年和2013年中山区建筑容积率空间布局
-->Fig. 4Floor area ratio of building space layout in Zhongshan District in 2003 and 2013
-->

3.4 建筑类型点空间格局分析

城市楼房建筑点群在空间上聚集状态会随着尺度的变化也随之发生一定的变化。在小尺度下建筑呈密集分布,而当尺度扩大时,建筑物在空间上的分布状态会随程度的增加呈随机或离散状态。为更精确了解建筑在空间上的聚集性,本文运用多距离空间聚类分析方法研究不同类型建筑在空间尺度上的分布情况^[26]。
利用多距离空间聚类分析方法,研究中山区4种不同类型建筑点在空间上的聚集分布情况。当K观察值大于K预测值的时候,表明建筑在这距离内呈现出聚集分布的,反之。因此,依据图5和图6不同建筑类型多距离空间聚类图可以看出：2003年4种不同类型的建筑在空间分布上呈现一定的聚集状态,聚集状态程度为低层建筑>高层建筑>多层建筑>超高层建筑;超高层建筑在距离小于660 m时,在空间分布上呈聚集状态,而距离大于660 m时,在空间分布上表现出离散状态。随着城市化进程的不断推进,城市建筑在空间上布局更趋向于合理化。到2013年,4种建筑物在空间分布上都呈现一定的聚集分布状态。其中,超高层建筑在空间分布聚集状态最高,其他3种类型建筑物在空间上的聚集程度基本保持一定的线性关系,而高层建筑则随着尺度的增加,空间聚集程度逐渐降低。

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图52003年中山区建筑空间分布与多距离空间聚类图
-->Fig. 5Spatial distribution and multi-distance spatial cluster of building in Zhongshan District in 2003
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图62013年中山区建筑空间分布与多距离空间聚类图
-->Fig. 6Spatial distribution and multi-distance spatial cluster of building in Zhongshan District in 2013
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3.5 城市三维景观演变的驱动因素分析

（1）自然地理因素。自然环境主要指的是地形、地貌、水文以及生态环境等要素对城市建筑景观空间扩展的影响。中山区三面环海,而中部和东南部地区又以丘陵为主,在一定程度上限制其空间扩展方向;北部和西北地区地势平坦,适宜居民居住,因此,中山区高层及超高层建筑集中分布在西北部地势较平坦的青泥洼桥和人民路街道附近,城市三维景观空间格局特征显著。
（2）交通因素。交通作为区域内外进行社会经济交流的重要方式,在城市空间扩展模式中占有重要地位。中山区西北部的火车站附近及中山路和人民路沿线附近,城市交通网分布密集,高层建筑沿交通轴线呈聚集状态。同时各街道建筑物多分布在交通网沿线附近,充分说明交通网的便捷度对城市空间扩展方向有着重要的推动作用。
（3）社会经济因素。城市空间扩展是经济发展的充分体现,经济发展速度及产业的集聚程度在一定程度上影响着城市空间的扩展速率。青泥洼桥街道、人民路街道以及昆明街道是大连市的商业中心,经济繁荣,企业众多,因此高层和超高层建筑聚集分布于此;同时,近些年随着东港街道商务区的快速建设,推动了东港地区城市三维空间扩展。
（4）政策规划因素。城市规划对城市空间扩展起到导向性和控制性作用,如城市发展战略、行政区划调整以及城市土地政策。“十五”期间中山区实施以建设具有港航服务业特色中央商务中心区为核心的发展战略,时代广场、希望大厦、中心裕景等项目重新启动,使得中山区高层和超高层建筑数量增加;而解放路沿线的青云街旧区大规模的改造,引起葵英街道建筑体积的负增长;大连港搬迁改造、东港街道的填海,增加了中山区的行政区划范围。因此,政策规划因素对于城市空间扩展尤为显著。

4 结论与讨论

本文以大连市中山区2003年、2013年城市三维建筑数据为基础,基于空间分析方法研究城市10年间三维景观空间格局分异特征。结论如下：
（1）运用城市三维景观指标,从多角度分析中山区各街道三维景观特征的演变差异。2003年到2013年东港街道建筑加权平均高度和体积变化最大,分别增加了85.27%,73.22%,青泥洼桥街道景观指标一直处于领先地位,同时各街道的平均覆盖率下降、容积率增加,充分说明中山区城市空间扩展由水平向垂直方向延伸。
（2）运用城市天际线、覆盖率和容积率分析城市10年三维景观空间分布特征,得出城市三维景观特征最显著的区域主要集中在青泥洼桥、人民路、海军广场及桂林街道。同时中山区地块覆盖率和容积率在空间上分别呈“西北高,东南和西南低,中部趋中”的状态,低和极低覆盖率、容积率斑块所占比例大,分别占91.01%、65.87%,高和极高覆盖率、容积率斑块所占比例少且主要分布于青泥洼桥和人民路街道。
（3）通过多距离空间聚类分析方法研究中山区城市四种类型建筑物在空间上的分布状态,得出2003年除超高层建筑在空间上的分布呈“聚集—离散”分布外,其他3种建筑类型在空间都呈聚集状态。同时,随着城市空间的不断规划,到2013年4种类型建筑物在空间分布上都呈一定的聚集分布状态,进一步说明城市空间布局更趋向合理。
本文通过构建三维景观指标,利用建筑加权平均高度、建筑体积、容积率、覆盖率、天际线从多个角度来探讨中山区10年间三维景观格局分异特征,在一定程度上把握了其三维景观演变规律,进一步说明文章在模型和方法的选择过程中具有一定的代表价值。城市三维景观由众多部分组成,如树木、建筑物等,因此其时空演变是一个复杂的系统动态过程,需综合考虑地貌、社会经济、生态、政府规划等众多因素。而本文对于城市三维景观的描述只单一侧重于建筑物,未考虑城市其他三维景观分异特征,同时只对城市全体建筑物的空间分布状态进行了分析,缺少对不同功能类型的建筑物受城市内部环境影响程度不一的研究。因此,如何快速获取城市不同类型建筑数据,研究其在空间上的分布规律及三维景观空间的模拟有待今后进一步探讨。
The authors have declared that no competing interests exist.

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被引期刊影响因子

[1]	Fang C, Lin X.The eco-environmental guarantee for China's urbanization process . Journal of Geographical Sciences, 2009, 19(1): 95-106.https://doi.org/10.1007/s11442-009-0095-z URL Magsci [本文引用: 1]
[2]	Gao Jinlong, Chen Jianglong,Yang Diehan.Spatial distribution of urban land prices in Nanjing . Progress in Geography, 2013, 32(3): 361-371.https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2013.03.005 URL Magsci [本文引用: 1]摘要城市土地供给是城市扩张的重要支撑,分析城市不同类型的土地价格空间分布特征对于城市土地的合理开发具有重要意义,并已成为**们研究城市扩张过程的重要视角.采用传统统计学与地统计学方法,以住宅、工业、商服三种不同土地利用类型的出让价格为样本,分析了南京市2001-2010年土地交易价格的统计特征及空间分布特征.结果表明,土地用途不同,其出让价格的空间分布特征也不同.商服用地对商服繁华度要求较高,价格高值区集聚在市中心,以新街口、夫子庙等商贸商务区为中心,向外围价格逐渐降低,为典型的单中心布局模式；住宅用地对环境质量要求较高,价格高值区相对商服用地集聚度有所下降,并呈现出由市中心向外迁移的趋势,圈层布局态势明显；工业用地由于有较高的对外交通条件要求,以及环境成本约束和政策导向,除部分对研发及基础设施等条件要求较高的高新技术等工业外,大多布局在远离市中心,区位条件良好的沿江产业园区及工业区内,呈现多中心发展格局. [高金龙, 陈江龙, 杨叠涵. 南京市城市土地价格空间分布特征 . 地理科学进展, 2013, 32(3): 361-371.]https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2013.03.005 URL Magsci [本文引用: 1]摘要城市土地供给是城市扩张的重要支撑,分析城市不同类型的土地价格空间分布特征对于城市土地的合理开发具有重要意义,并已成为**们研究城市扩张过程的重要视角.采用传统统计学与地统计学方法,以住宅、工业、商服三种不同土地利用类型的出让价格为样本,分析了南京市2001-2010年土地交易价格的统计特征及空间分布特征.结果表明,土地用途不同,其出让价格的空间分布特征也不同.商服用地对商服繁华度要求较高,价格高值区集聚在市中心,以新街口、夫子庙等商贸商务区为中心,向外围价格逐渐降低,为典型的单中心布局模式；住宅用地对环境质量要求较高,价格高值区相对商服用地集聚度有所下降,并呈现出由市中心向外迁移的趋势,圈层布局态势明显；工业用地由于有较高的对外交通条件要求,以及环境成本约束和政策导向,除部分对研发及基础设施等条件要求较高的高新技术等工业外,大多布局在远离市中心,区位条件良好的沿江产业园区及工业区内,呈现多中心发展格局.
[3]	Liu Shenghe, Wu Chuanjun, Shen Hongquan.A GIS based model of urban land use growth in Beijing . Acta Geographica Sinica, 2000, 55(4): 407-416.https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2000.04.003 URL [本文引用: 1]摘要采用 GIS空间分析技术 ,对 1 982～ 1 997年期间北京城市土地利用扩展的时空过程进行空间聚类和历史形态分析。证实工业用地的高速外向扩展是北京城市土地利用规模“超常膨胀”的主要原因 ;揭示城市土地利用扩展的空间分异规律 ,阐明城市土地利用扩展中心和扩展轴的时空迁移模式 [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 . 地理学报, 2000, 55(4): 407-416.]https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2000.04.003 URL [本文引用: 1]摘要采用 GIS空间分析技术 ,对 1 982～ 1 997年期间北京城市土地利用扩展的时空过程进行空间聚类和历史形态分析。证实工业用地的高速外向扩展是北京城市土地利用规模“超常膨胀”的主要原因 ;揭示城市土地利用扩展的空间分异规律 ,阐明城市土地利用扩展中心和扩展轴的时空迁移模式
[4]	Bu Xinguo, Wang Yanglin, Wu Jiansheng.The effect of landform on landscape pattern vertical differentiation in rapidly urbanized Shenzhen City . Acta Geographica Sinica, 2008, 63(1): 75-82.https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2008.01.008 URL Magsci摘要基于RS和GIS的支持,以深圳市为案例研究地形对景观格局及其垂直分布的影响,进行景观格局时空动态分析。文章指出,人类活动对土地的干扰程度表现为从低平地区向高峻地区递减,从而导致在以山地占主体的盐田等区在城市化前期低于地势平坦的福田等区;随着城市的进一步加深,福田等区多样性指数则快速降低,盐田等区相对降低很少,或还处于上升状态。多样性指数在高程带和坡度带上多时段变化表明:在垂直空间上,土地利用结构的垂直分异是景观格局垂直分异内在原因,多样性指数的空间曲线和时间曲线具有反"U"形库兹涅茨曲线特征,但是这种曲线变化特征需要到一定的城市化阶段才能形成,并且曲线特征随城市化的加深而更加明显;在时间上,低海拔和低坡度地区的多样性指数的动态特征也有类似库兹涅茨曲线的反"U"形,而且随城市化的加深,具有这种特征的高程带和坡度带均在上移。 [卜心国, 王仰麟, 吴健生. 深圳快速城市化中地形对景观垂直格局的影响 . 地理学报, 2008, 63(1): 75-82.]https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2008.01.008 URL Magsci摘要基于RS和GIS的支持,以深圳市为案例研究地形对景观格局及其垂直分布的影响,进行景观格局时空动态分析。文章指出,人类活动对土地的干扰程度表现为从低平地区向高峻地区递减,从而导致在以山地占主体的盐田等区在城市化前期低于地势平坦的福田等区;随着城市的进一步加深,福田等区多样性指数则快速降低,盐田等区相对降低很少,或还处于上升状态。多样性指数在高程带和坡度带上多时段变化表明:在垂直空间上,土地利用结构的垂直分异是景观格局垂直分异内在原因,多样性指数的空间曲线和时间曲线具有反"U"形库兹涅茨曲线特征,但是这种曲线变化特征需要到一定的城市化阶段才能形成,并且曲线特征随城市化的加深而更加明显;在时间上,低海拔和低坡度地区的多样性指数的动态特征也有类似库兹涅茨曲线的反"U"形,而且随城市化的加深,具有这种特征的高程带和坡度带均在上移。
[5]	Zhang Yufang, Yang Degang, Zhang Xiaolei, et al.Spatial-temporal changes of urban spatial morphology at the northern slope of the Tianshan Mountains . Progress in Geography, 2006, 25(6): 138-147.https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-6301.2006.06.016 URL Magsci [本文引用: 1]摘要借助GIS软件支持，综合遥感影像、地形图和其它空间数据，提取天山北坡8个绿洲城市 1990年和2000年建设用地图形信息．计算1990年和2000年天山北坡8个绿洲城市的平面轮廓形状的分维数、紧凑度以及城市用地扩展类型。讨论紧凑度与分维数的关系。研究结果表明，天山北坡绿洲城市形态总体特征表现为形状规则，结构紧凑。1990-2000年，城市扩展类型主要为外延型，城市形态分维数增加。紧凑度降低，城市外部形态趋于复杂化和不规则化，而内部结构趋于松散化．与同时期我国大部分城市的用地扩展方式有所不同。同时，天山北坡绿洲城市形态特征描述参数间存在着明显的幂函数关系，并且是一种线性负相关关系，即随着分维数的增加，紧凑度呈递减的趋势。 [张豫芳, 杨德刚, 张小雷, 等. 天山北坡绿洲城市空间形态时空特征分析 . 地理科学进展, 2006, 25(6): 138-147.]https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-6301.2006.06.016 URL Magsci [本文引用: 1]摘要借助GIS软件支持，综合遥感影像、地形图和其它空间数据，提取天山北坡8个绿洲城市 1990年和2000年建设用地图形信息．计算1990年和2000年天山北坡8个绿洲城市的平面轮廓形状的分维数、紧凑度以及城市用地扩展类型。讨论紧凑度与分维数的关系。研究结果表明，天山北坡绿洲城市形态总体特征表现为形状规则，结构紧凑。1990-2000年，城市扩展类型主要为外延型，城市形态分维数增加。紧凑度降低，城市外部形态趋于复杂化和不规则化，而内部结构趋于松散化．与同时期我国大部分城市的用地扩展方式有所不同。同时，天山北坡绿洲城市形态特征描述参数间存在着明显的幂函数关系，并且是一种线性负相关关系，即随着分维数的增加，紧凑度呈递减的趋势。
[6]	Geertman S, Toppen F, Stillwell J, et al.Application of Land Use Model Combined with GIS and RS Technology in Supporting Urban Spatial Planning . Berlin and Heidelberg: Springer, 2013: 107-125.https://doi.org/10.1007/978-3-642-37533-0_7 URL [本文引用: 1]摘要 Abstract This chapter illustrates an application of the Conversion of Land Use and Its Effects at Small regional extent (CLUE-S) model, combined with Geographic Information System (GIS) and Remote Sensing (RS) technology, in simulating future land use and landscape pattern change under different land use scenarios in Xinzhuang town, Jiangsu province, China. It is based on multi-temporal high-resolution remotely sensed images. Three different scenarios are designed to simulate the future patterns of the study area. Kappa coefficients are applied to evaluate the feasibility of CLUE-S model for supporting spatial planning. The results showed that the increase of construction land and decrease of paddy fields would be the dominant trend of future land use change. Plenty of farmlands and ecological land will be encroached by construction land in the next 20 years. The landscape pattern will be more fragmented, disaggregated and disconnected, and the landscape will become more diversified and homogenous. The prediction accuracy of CLUE-S is satisfactory; it means that this model can provide scientific support for land use planning and policy making.
[7]	Peng Wenfu, Zhou Jieming, Luo Huailiang, et al.Analysis of urban expansion and its driving forces in Chengdu City based on RS and GIS . Science of Surveying and Mapping, 2011, 36(5): 79-81.URL [本文引用: 1]摘要本文利用多时相TM影像,基于GIS空间分析技术,运用缓冲区分析方法和因子分析方法,对成都市城市扩张及其驱动力进行了定量分析.结果表明:城市扩张在各缓冲带空间分异显著,城市扩张呈明显的“圈层式”扩展模式,总体上紧邻城市中心区域,具有较强的空间集中性,随城市中心到周边区域,空间集聚性减弱.城市扩张呈现不同的空间分异性；区域经济发展、人口增长与城市化等因素是城市扩张的主要驱动力.基于遥感与GIS技术,能够有效地实现城市扩张的动态监测,为有关部门决策提供了科学依据. [彭文甫, 周介铭, 罗怀良, 等. 利用RS和GIS进行成都市扩张及驱动力分析 . 测绘科学, 2011, 36(5): 79-81.]URL [本文引用: 1]摘要本文利用多时相TM影像,基于GIS空间分析技术,运用缓冲区分析方法和因子分析方法,对成都市城市扩张及其驱动力进行了定量分析.结果表明:城市扩张在各缓冲带空间分异显著,城市扩张呈明显的“圈层式”扩展模式,总体上紧邻城市中心区域,具有较强的空间集中性,随城市中心到周边区域,空间集聚性减弱.城市扩张呈现不同的空间分异性；区域经济发展、人口增长与城市化等因素是城市扩张的主要驱动力.基于遥感与GIS技术,能够有效地实现城市扩张的动态监测,为有关部门决策提供了科学依据.
[8]	Camagni R, Gibelli M C, Rigamonti P.Urban mobility and urban form: The social and environmental costs of different patterns of urban expansion . Ecological Economics, 2002, 40(2): 199-216.https://doi.org/10.1016/S0921-8009(01)00254-3 URL Magsci [本文引用: 1]摘要 This study aims at establishing, in the metropolitan area of Milan, whether different patterns of urban expansion could be associated with specific environmental costs - in particular, for land use and mobility generation. Different typologies of urban expansion were defined, and an impact weighting differently journey-to-work trips with reference to mode and length of time was built at the municipality level. The statistical analysis confirmed the expected "wasteful" character of sprawling development patterns in terms of land use, though suggesting that recent urban development is becoming relatively 'virtuous' with respect to the past. With reference to the mobility generated, higher environmental impacts were proved to be associated with low densities, sprawling development, more recent urbanization processes and residential specialization of the single municipalities. Public transit seems to be strongly influenced, both in terms of efficiency and competitiveness, by the structural organization of an urban area: the more dispersed and less structured the development, the lower its level of efficiency and competitiveness and consequently its share of the mobility market.
[9]	Wang Weiwu, Jian Jianwei, Xiao Zuopeng.Urban expansion and its driving forces based on remote sensed data and GIS: A case study of Hangzhou City from 1991 to 2008 . Geographical Research, 2009, 28(3): 685-695.https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0585.2009.03.013 URL Magsci [本文引用: 1]摘要基于多时相Landsat TM/ETM＋数据和GIS技术,采用人机交互的遥感图像监督分类和空间叠加方法提取了1991,1999,2008三个年份杭州市辖区建设用地专题信息,分时段重点分析了从1991-2008年各市辖区城市扩展强度指数、方向及其侵占其他用地情况,揭示了杭州城市扩展的社会经济等多方面的驱动力因子与作用机制。结果表明：18年来,杭州城市用地快速扩展,各市辖区扩展速度和扩展强度表现出明显的阶段性和空间差异性。与1991年相比,2008年城市建设用地规模增加到近3倍,被侵占用地的主要类型是农用地,其次为水域和林地,其中农用地占66.98%,水域占17.71%,林地占15.31%。分析表明：城市人口、经济总量的快速增长、社会和外商投资额大幅增加、快速增加,以及快速的旧城更新和郊区房地产开发、高教园区和科技开发园区的用地组团式开发、跨江大桥和内外绕城公路的建设等因素是近18年杭州城市空间扩展的主要驱动力。政府应该反思在不同城市扩展阶段的得失,思考如何实现未来城市的理性扩展。 [王伟武, 金建伟, 肖作鹏, 等. 近18年来杭州城市用地扩展特征及其驱动机制 . 地理研究, 2009, 28(3): 685-695.]https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0585.2009.03.013 URL Magsci [本文引用: 1]摘要基于多时相Landsat TM/ETM＋数据和GIS技术,采用人机交互的遥感图像监督分类和空间叠加方法提取了1991,1999,2008三个年份杭州市辖区建设用地专题信息,分时段重点分析了从1991-2008年各市辖区城市扩展强度指数、方向及其侵占其他用地情况,揭示了杭州城市扩展的社会经济等多方面的驱动力因子与作用机制。结果表明：18年来,杭州城市用地快速扩展,各市辖区扩展速度和扩展强度表现出明显的阶段性和空间差异性。与1991年相比,2008年城市建设用地规模增加到近3倍,被侵占用地的主要类型是农用地,其次为水域和林地,其中农用地占66.98%,水域占17.71%,林地占15.31%。分析表明：城市人口、经济总量的快速增长、社会和外商投资额大幅增加、快速增加,以及快速的旧城更新和郊区房地产开发、高教园区和科技开发园区的用地组团式开发、跨江大桥和内外绕城公路的建设等因素是近18年杭州城市空间扩展的主要驱动力。政府应该反思在不同城市扩展阶段的得失,思考如何实现未来城市的理性扩展。
[10]	Zeng C, Zhang M, Cui J, et al.Monitoring and modeling urban expansion: A spatially explicit and multi-scale perspective . Cities, 2015, 43: 92-103.https://doi.org/10.1016/j.cities.2014.11.009 URL [本文引用: 1]摘要 Abstract In the context of promoting new urbanization in China, urban expansion has been the subject of a consolidated line of research in the past two decades. In this study, we integrate remote sensing, a geographical information system, and spatial analysis techniques to monitor and model urban expansion with a spatially explicit and multi-scale perspective in Wuhan, the megacity in central China. We first extract urban built-up land from medium to high resolution images from 1995 to 2010 and analyze the expansion dynamics at the parcel level. For the exploration of the driving mechanisms underlying urban expansion, 20 explanatory variables are then categorized into three groups: characteristics, density, and proximity. A kernel window is then utilized to filter the extracted urban built-up land map at multiple scales. Moran I is later used to test the spatial autocorrelation in the percentage of urban built-up land area and the residuals. Finally, a spatial lag model and a spatial error model are applied to explore the causal factors of urban built-up land. It is revealed that the area of transportation land in Wuhan has increased tremendously, and urban built-up land is less scattered at the micro-scales. Regardless of the scale or model, housing density and gross domestic product (GDP) are positively correlated with the urban built-up land area, whereas the influence of other factors is shown to vary along with the scale or model. The results also confirm the superiority of the spatial regression models, and better fitting is produced with the increase in the scale. In the future, it is anticipated that the interpretation of remote sensing images and spatial analysis techniques will be optimized for better manifestation of intra-urban spatial interaction. In this process, the scale effect is an issue that should not be neglected in future studies of urban expansion.
[11]	D'Alisa G, Nola M F D, Giampietro M. A multi-scale analysis of urban waste metabolism: Density of waste disposed in Campania . Journal of Cleaner Production, 2012, 35(17): 59-70.https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2012.05.017 URL [本文引用: 1]摘要 The waste crisis in Campania has inspired a vast amount of studies. Nevertheless, very little research has been done to explain the figures of waste generation and disposal in the region. The analyses carried out so far according to the indicators used by official statistics – i.e. Waste Generated, Waste Generated per capita and Separate Collection – fail to represent this hot spot case. This paper attempts to bridge this gap. Adopting the rationale of a new accounting system, the Multi-Scale Integrated Analysis of Societal and Ecosystem Metabolism (MuSIASEM), two waste indicators are proposed to complement the conventional ones: the Metabolic Rate of Waste and the Density of Waste. Then a multi-scale analysis of the Density of Waste Disposed (DWD) tests its suitability to characterise Campania’s waste patterns. The data cover the period from 1999 to 2007. The results show that the DWD complements available indicators and further helps to explain the biophysical pressure and ecological unsustainability of the waste management in the region. The multi-scale analysis shows that regional data hide a relevant territorial diversity, emergent in the provincial analysis and even more so in the municipal one. These results have implications for governance and for the debate about mono-scale versus multi-scale solutions to waste management problems. Finally, the analysis allows some analytical generalisations on the suitability of the DWD to detect situations of potential waste crisis in other study-contexts.
[12]	long Ying, Han Haoying, Mao Qizhi. Establishing urban growth boundaries using constrained CA . Acta Geographica Sinica, 2009, 64(8): 999-1008.https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2009.08.010 URL Magsci [本文引用: 1]摘要 <p>作为控制城市蔓延的重要工具之一,城市增长边界(UGBs)已经在国际学术界得到了广泛的关注和研究。从控制机制来看,由于规划城镇建设用地边界具有控制城市增长的法律地位,与西方国家的UGBs较为相似,因而可以被视为中国特有的一种UGBs。该边界的制定在我国经过了长期的实践,然而以往的方法往往缺乏充分的科学依据。因此,本文提出一种基于约束性元胞自动机来制定城市增长边界的方法,该方法考虑了城市发展的综合因素,能够较为客观、全面地反映城市增长的时空动态变化过程,并能体现众多城市发展政策的影响效果。利用约束性元胞自动机模型,以北京市域为研究区域,制定了中心城、新城和乡镇三个层次的UGBs。实证分析表明,利用该方法与传统方法所制定的UGBs存在一定的差异,因此在拟定新的UGBs或改进现有的UGBs过程中,应当充分考虑这一情况,参考该方法的模拟结果建立更为科学合理的UGBs。</p> [龙瀛, 韩昊英, 毛其智. 利用约束性CA制定城市增长边界 . 地理学报, 2009, 64(8): 999-1008.]https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2009.08.010 URL Magsci [本文引用: 1]摘要 <p>作为控制城市蔓延的重要工具之一,城市增长边界(UGBs)已经在国际学术界得到了广泛的关注和研究。从控制机制来看,由于规划城镇建设用地边界具有控制城市增长的法律地位,与西方国家的UGBs较为相似,因而可以被视为中国特有的一种UGBs。该边界的制定在我国经过了长期的实践,然而以往的方法往往缺乏充分的科学依据。因此,本文提出一种基于约束性元胞自动机来制定城市增长边界的方法,该方法考虑了城市发展的综合因素,能够较为客观、全面地反映城市增长的时空动态变化过程,并能体现众多城市发展政策的影响效果。利用约束性元胞自动机模型,以北京市域为研究区域,制定了中心城、新城和乡镇三个层次的UGBs。实证分析表明,利用该方法与传统方法所制定的UGBs存在一定的差异,因此在拟定新的UGBs或改进现有的UGBs过程中,应当充分考虑这一情况,参考该方法的模拟结果建立更为科学合理的UGBs。</p>
[13]	Zhao G W, Gong J Z, Xie J H, et al.Simulation of the land use evolution in urban fringe based on CA model: A Case Study of Huadu District , Guangzhou City. China Land Science. 2009, 23(12): 56-62.https://doi.org/10.1007/978-3-642-02298-2_32 URL [本文引用: 1]摘要 The purpose of this paper is to explore the methods of CA simulation regards to multi-land types and to grasp the essential rules of the land use change in urban fringe.As the typical urban fringe area,the land use structure evolution in Huadu District in Guangzhou city was simulated via CA model based on the integrated programming of C# Language and ArcEngine GIS platform.The steps of simulation included:(1)to compare the quantities and directions between each type of land use change in order to assess the priority among various land changes and to set the probability threshold based on the current land use map of the Huadu District in different periods;(2)then that to simulate the cellular state,i.e.,changed or not,can be determined via the judgment based on Monte Carlo method combined with related factors controlling.The results indicate that the stimulation of the land use change from 2000 to 2005 showed that the newly built-up construction areas were distributed in most areas except the northern mountain area;furthermore,they were gradually aggregated in the central area of the city.The agricultural lands were mainly distributed in northwest and northeast areas,and the degree of farmland fragmentation became even higher.In terms of the direction of land use change there were still some conversions from agricultural use to construction use,which mainly are cultivated land and forest land.Comparing with the reality,the accuracies of the stimulation are 84.8% in terms of amount and 71.3% in terms of location.Thus,it is concluded that the proposed method in the paper is easy to be understood and feasible to be implemented,meanwhile,the accuracies of simulation are relatively higher.
[14]	Gong Jiping, Hu Yuanman, Liu Miao, et al.Review on three-dimensional expansion and its atmosphere environmental effects of urban landscape . Chinese Journal of Ecology, 2015(2): 562-570.URL [本文引用: 1]摘要当前，中国正处于快速城镇化阶段，在城市边界迅速扩展同时，城市内部改造使建筑高度也不断增加，从而使得城市与周边生态环境的相互作用影响变得更为复杂。在三维空间上研究格局变化与过程关系对于城市生态安全持续和健康发展具有重要意义。本文综述了景观生态格局研究在三维空间上的进展和城市大气环境效应；总结了不同尺度上大气数值模式在城市下垫面大气模拟中的应用，以及城市景观组分和三维格局演变对局地气候和大气污染的影响；分析了当前城市景观三维格局研究和城市大气数值模式应用中存在的不足。三维格局定量分析及其环境效应是未来城市景观生态学研究新的方向，包括构建综合反映景观格局与大气环境关系的格局指数，建立融合城市景观格局演变动力机制和大气环境因子于一体的多尺度模型，以及加强城市三维景观格局优化研究。 [宫继萍, 胡远满, 刘淼, 等. 城市景观三维扩展及其大气环境效应综述 . 生态学杂志, 2015(2): 562-570.]URL [本文引用: 1]摘要当前，中国正处于快速城镇化阶段，在城市边界迅速扩展同时，城市内部改造使建筑高度也不断增加，从而使得城市与周边生态环境的相互作用影响变得更为复杂。在三维空间上研究格局变化与过程关系对于城市生态安全持续和健康发展具有重要意义。本文综述了景观生态格局研究在三维空间上的进展和城市大气环境效应；总结了不同尺度上大气数值模式在城市下垫面大气模拟中的应用，以及城市景观组分和三维格局演变对局地气候和大气污染的影响；分析了当前城市景观三维格局研究和城市大气数值模式应用中存在的不足。三维格局定量分析及其环境效应是未来城市景观生态学研究新的方向，包括构建综合反映景观格局与大气环境关系的格局指数，建立融合城市景观格局演变动力机制和大气环境因子于一体的多尺度模型，以及加强城市三维景观格局优化研究。
[15]	[Peng Guojun, Chi Tianhe, Tang Liyu.Discussion on the technique of constructing three-dimensional graphics in digital city . Journal of Geo-Information Science, 2003, 5(1): 84-89.https://doi.org/10.1016/S0955-2219(02)00073-0 URL摘要 As a multiplex system of man and nature, city is also a complex geographical entity with a high concentration of population, resources, environmental, social and economic elements. Digital City is an important application of Digital Earth. Constructing three-dimensional graphics in Digital City is one of the essential components of constructing Digital City. This thesis, starting from the aspect of technical application, synthesizes achievements in various scientific researches and briefly illustrates the technique of constructing three-dimensional graphics in Digital City. Furthermore,it puts forward some of the authors' own ideas.
[16]	H?fle B.Radiometric correction of terrestrial LiDAR point cloud data for individual maize plant detection . IEEE Geoscience & Remote Sensing Letters. 2014, 11(1): 94-98. [本文引用: 1]
[17]	Zhang Xiaofei, Wang Yanglin, Li Zhengguo, et al.Prelimiary theory of three-dim ensional urban landscape ecology . Acta Ecologica Sinica, 2007, 27(7): 2972-2982.URL Magsci [本文引用: 1]摘要城市景观元素的三维分析是城市景观研究发展的重要趋势之一。城市形态的结构特征与功能的空间作用不仅体现在二维空间中，同时在三维向度上表现出城市社会经济发展态势与空间演变的相互作用，因此在城市空间格局、过程与功能的讨论中，不能局限于二维平面。首先由三维视角提出城市景观格局及功能网络特征，并结合对航空摄影测量、卫星遥测、机载激光扫描等三维信息获取方法的认识，介绍目前城市景观三维信息提取的相关方法；其次，在三维城市景观生态研究内容方面，重点介绍城市景观要素提取、格局特征及其动态变化、生态环境效应和城市景观功能等相关研究，探讨城市内部的三维建成景观以及绿地景观要素提取与应用，并在传统景观格局分析方法基础上，提出了三维城市景观格局特征测量方法、动态变化监测方法以及动态模拟等相关内容，进一步对三维城市景观在生物多样性、局部气候变化等生态环境效应方面的研究进行了归纳总结；最后借助构建三维景观功能网络的思路，以作为三维城市景观功能优化研究的切入点。 [张小飞, 王仰麟, 李正国, 等. 三维城市景观生态研究 . 生态学报, 2007, 27(7): 2972-2982.]URL Magsci [本文引用: 1]摘要城市景观元素的三维分析是城市景观研究发展的重要趋势之一。城市形态的结构特征与功能的空间作用不仅体现在二维空间中，同时在三维向度上表现出城市社会经济发展态势与空间演变的相互作用，因此在城市空间格局、过程与功能的讨论中，不能局限于二维平面。首先由三维视角提出城市景观格局及功能网络特征，并结合对航空摄影测量、卫星遥测、机载激光扫描等三维信息获取方法的认识，介绍目前城市景观三维信息提取的相关方法；其次，在三维城市景观生态研究内容方面，重点介绍城市景观要素提取、格局特征及其动态变化、生态环境效应和城市景观功能等相关研究，探讨城市内部的三维建成景观以及绿地景观要素提取与应用，并在传统景观格局分析方法基础上，提出了三维城市景观格局特征测量方法、动态变化监测方法以及动态模拟等相关内容，进一步对三维城市景观在生物多样性、局部气候变化等生态环境效应方面的研究进行了归纳总结；最后借助构建三维景观功能网络的思路，以作为三维城市景观功能优化研究的切入点。
[18]	Xu Jianhua, Yue Wenze, Tan Wenqi.A statistical study on spatial scaling effects of urban landscape pattern: A case study of the central area of the External Circle Highway in Shanghai . Acta Geographica Sinica, 2004, 59(6): 32-34.https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2004.06.030 URL [本文引用: 1]摘要以上海市外环以内的中心城区为区域背景,基于SPOT全色波段遥感影像数据和GIS技术,运用空间统计分析方法,研究城市景观格局的空间尺度效应.研究结果表明:(1)城市景观格局的空间自相关性具有显著的尺度依赖性.Moran指数I与Geary系数c对粒度变化的敏感点相同,均为50 m.(2)城市景观形态具有分形特征,各类景观斑块的分维数对粒度变化的响应不同,它们随着粒度的变化呈非线性变化趋势;在粒度较小时,各类景观斑块之间的分维数差异较大,而随着粒度的增大,其分维数之间的差异逐渐缩小.(3)城市景观多样性格局,与空间区位及人类活动的空间格局息息相关.在城市中心,主导型景观是经济效益较高的商业文化景观,并且景观斑块聚集度、破碎度大;经济效益较低的农业景观分布在城市边缘区,而且景观类型单一,斑块面积较大,破碎度较小;在由城市中心向边缘过渡的中间地带,景观类型多样,空间格局复杂.(4)景观多样性具有尺度依赖性.随着幅度的增加,景观多样性指数逐渐增大,多样性的空间格局也显著变化.在0.5 km幅度下,多样性指数的最大值出现在市中心,从市中心向外呈现高低起伏的环状模式扩展,随着幅度增加,多样性指数的高值区向景观类型变化最剧烈的城乡过渡地带转移.(5)景观多样性的空间变异也具有明显的尺度依赖性.在较小幅度下,总体空间变异主要来自空间自相关的贡献,随机因素贡献较小;而较大幅度掩盖了更小尺度上的变异,导致块金效应增强,总体空间变异中自相关部分的贡献明显下降. [徐建华, 岳文泽, 谈文琦. 城市景观格局尺度效应的空间统计规律: 以上海中心城区为例 . 地理学报, 2004, 59(6): 32-34.]https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2004.06.030 URL [本文引用: 1]摘要以上海市外环以内的中心城区为区域背景,基于SPOT全色波段遥感影像数据和GIS技术,运用空间统计分析方法,研究城市景观格局的空间尺度效应.研究结果表明:(1)城市景观格局的空间自相关性具有显著的尺度依赖性.Moran指数I与Geary系数c对粒度变化的敏感点相同,均为50 m.(2)城市景观形态具有分形特征,各类景观斑块的分维数对粒度变化的响应不同,它们随着粒度的变化呈非线性变化趋势;在粒度较小时,各类景观斑块之间的分维数差异较大,而随着粒度的增大,其分维数之间的差异逐渐缩小.(3)城市景观多样性格局,与空间区位及人类活动的空间格局息息相关.在城市中心,主导型景观是经济效益较高的商业文化景观,并且景观斑块聚集度、破碎度大;经济效益较低的农业景观分布在城市边缘区,而且景观类型单一,斑块面积较大,破碎度较小;在由城市中心向边缘过渡的中间地带,景观类型多样,空间格局复杂.(4)景观多样性具有尺度依赖性.随着幅度的增加,景观多样性指数逐渐增大,多样性的空间格局也显著变化.在0.5 km幅度下,多样性指数的最大值出现在市中心,从市中心向外呈现高低起伏的环状模式扩展,随着幅度增加,多样性指数的高值区向景观类型变化最剧烈的城乡过渡地带转移.(5)景观多样性的空间变异也具有明显的尺度依赖性.在较小幅度下,总体空间变异主要来自空间自相关的贡献,随机因素贡献较小;而较大幅度掩盖了更小尺度上的变异,导致块金效应增强,总体空间变异中自相关部分的贡献明显下降.
[19]	Zhang P, Hu Y, Xiong Z.Extraction of three-dimensional architectural data from QuickBird images . Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 2014, 42(2): 409-416.https://doi.org/10.1007/s12524-013-0315-y URL Magsci [本文引用: 1]摘要 ABSTRACT Extraction of accurate spatial information from high-resolution satellite imagery is becoming increasingly important for a variety of tasks. In this study, three-dimensional architectural data were extracted from QuickBird images using Barista鈥檚 monoplotting function. We evaluated the accuracy of the Rational Polynomial Coefficients bundle adjustment and extracted building heights. We obtained accuracies of one-pixel in geo-positioning and 2.66 m in building height. The height accuracy is 0.16 m greater than the estimated error for a one-pixel image measurement. The presence of roof overhangs is one primary factors affecting height accuracy. The application of three-dimensional architectural data represents well the vertical extension of urban growth in Tiexi District from 2002 to 2008.
[20]	Qiao Weifeng, Liu Yansui, Xiang Lingzhi, et al.Research on extracting building height rapidly based on high-resolution remote sensing images without parameters . Journal of Geo-Information Science, 2015, 17(8): 995-1000.https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2015.00995 URL Magsci摘要无参数高分辨率遥感影像快速提取建筑高度,在城市建设和土地管理中有重要的现实意义。当前的研究多以已知参数的遥感影像获取,但其提取方法受限制条件多。本文提出以无参数高分辨率遥感影像,综合利用单张影像上的特征点所构成的4类特征线换算建筑高度的方法。4类特征线包括屋顶位移点与其阴影点的连线、建筑高差引起的屋顶像点位移、阴影全长和建筑遮挡后的阴影长。通过已知的少量建筑的实际高度和推导出的4类特征线换算建筑高度的计算模型,可对大量建筑进行快速、精确地高度量算。结合南京市的Google Earth影像进行了验证,结果表明,该方法采用的影像易于获得,综合量算方法大大增加了单张影像上提取建筑高度的可操作性,并解决了量算建筑高度时无相关参数的问题。该方法精度较高,可大面积、快速提取建筑高度,在生产实践中有较大的实用价值。 [乔伟峰, 刘彦随, 项灵志, 等. 无参数高分辨率遥感影像的建筑高度快速提取方法 . 地球信息科学学报, 2015, 17(8): 995-1000.]https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2015.00995 URL Magsci摘要无参数高分辨率遥感影像快速提取建筑高度,在城市建设和土地管理中有重要的现实意义。当前的研究多以已知参数的遥感影像获取,但其提取方法受限制条件多。本文提出以无参数高分辨率遥感影像,综合利用单张影像上的特征点所构成的4类特征线换算建筑高度的方法。4类特征线包括屋顶位移点与其阴影点的连线、建筑高差引起的屋顶像点位移、阴影全长和建筑遮挡后的阴影长。通过已知的少量建筑的实际高度和推导出的4类特征线换算建筑高度的计算模型,可对大量建筑进行快速、精确地高度量算。结合南京市的Google Earth影像进行了验证,结果表明,该方法采用的影像易于获得,综合量算方法大大增加了单张影像上提取建筑高度的可操作性,并解决了量算建筑高度时无相关参数的问题。该方法精度较高,可大面积、快速提取建筑高度,在生产实践中有较大的实用价值。
[21]	Zhuo Li, Huang Xinrui, Wang Fang.A 3D building reconstruction method based on stereo images and high spatial resolution images . Remote Sensing Technology and Application, 2013(6): 1062-1068.URL [本文引用: 1]摘要准确获取建筑的三维分布信息对于城市规划与管理、灾害风险评估与防范以及灾后救助等都具有非常重要的意义。针对目前建筑物信息提取研究集中于二维平面信息提取,三维信息提取研究较少,且方法自动化程度较低,实用性和和推广性不足,提出了综合立体像对和高空间分辨率两种遥感数据进行建筑物三维信息提取的方法。首先,基于小波变换融合方法对GeoEye-1高空间分辨率全色和多光谱影像进行融合,然后运用面向对象方法对融合后的高空间分辨率遥感影像进行建筑物基底轮廓提取,再利用IRS-P5立体像对反演地物高度,最后通过数据整合获得研究区建筑物的三维空间分布。研究结果表明:该方法可以充分利用不同遥感数据的优势,获得较高的提取精度;研究所需数据容易获取,方法具有较好的可操作性和推广性。 [卓莉, 黄信锐, 王芳, 等. 基于高空间分辨率与立体像对遥感数据的建筑物三维信息提取 . 遥感技术与应用, 2013(6): 1062-1068.]URL [本文引用: 1]摘要准确获取建筑的三维分布信息对于城市规划与管理、灾害风险评估与防范以及灾后救助等都具有非常重要的意义。针对目前建筑物信息提取研究集中于二维平面信息提取,三维信息提取研究较少,且方法自动化程度较低,实用性和和推广性不足,提出了综合立体像对和高空间分辨率两种遥感数据进行建筑物三维信息提取的方法。首先,基于小波变换融合方法对GeoEye-1高空间分辨率全色和多光谱影像进行融合,然后运用面向对象方法对融合后的高空间分辨率遥感影像进行建筑物基底轮廓提取,再利用IRS-P5立体像对反演地物高度,最后通过数据整合获得研究区建筑物的三维空间分布。研究结果表明:该方法可以充分利用不同遥感数据的优势,获得较高的提取精度;研究所需数据容易获取,方法具有较好的可操作性和推广性。
[22]	Santosa H, Ikaruga S, Kobayashi T.3D Interactive Simulation System (3DISS) using multimedia application authoring platform for landscape planning support system . Procedia - Social and Behavioral Sciences, 2016, 227: 247-254.https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2016.06.068 URL [本文引用: 1]摘要 Recently, 3D simulation technology has been used as a communication tool in public meetings to facilitate public participation in planning and design development review. The development of 3D visualization that performs an interactive simulation in the Virtual Environment (VE) has grown rapidly and practiced for landscape visualization. VE technology is aimed to create a VE of urban landscape and presenting various alternatives of the landscape changes. The simulation of landscape changes is intended to perform a decision-making system in public participation. A multimedia application authoring platform has an advantage in the design of the graphical user interfaces and supported by a scripting language that can interact with external files. Through the integrated development of an interactive visualization and user interface, this application can be utilized to develop a Landscape Planning Support System. Eventually, the system is expected to attract public interest and elicit more contributions and input into urban planning.
[23]	Lovett A, Appleton K, Warren-Kretzschmar B, et al.Using 3D visualization methods in landscape planning: An evaluation of options and practical issues . Landscape & Urban Planning, 2015, 142: 85-94.https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2015.02.021 URL [本文引用: 1]摘要 Technical advances in landscape visualization have tended to, and still do, outstrip the understanding of how best to use them in practical planning contexts. This paper draws upon recent literature and experience gained during a number of projects to address three key questions regarding the most effective use of 3D landscape visualizations for communication purposes. In essence these are “when?” (to use them), “what?” (to include) and “how?” (to display them). Three main visualization options (rendered still images, animations and real-time models) are compared and particular constraints and strengths are discussed. In addition, an evaluation is made of the ability of the information presented in landscape visualizations to meet criteria of credibility, salience and legitimacy when communicating with stakeholders. Closing guidance is given on the use of visualizations in landscape planning and suggestions regarding future research needs are made. These focus on the need for applications of 3D visualization techniques to be more systematically evaluated, ideally as part of landscape planning exercises where the benefits of particular approaches for different purposes and audiences are examined across all stages of the decision-making process.
[24]	Magarotto M G,Costa M F D, Tenedório J A, et al. Vertical growth in a coastal city: an analysis of Boa Viagem (Recife, Brazil) . Journal of Coastal Conservation. 2016, 20(1): 1-12.https://doi.org/10.1007/s11852-015-0415-7 URL [本文引用: 1]摘要 Abstract Coastal zones around the world have experienced urban growth in the last 50 years. This landscape change brings new aspects for those zones and the environment. Real estate speculation is a decisive factor that changes landscape, with urban growth that occurs both in the extent and volume of construction. Boa Viagem (BV) beach at Recife, Northeast Brazil was just a sand bar covered by an Atlantic Forest until middle of the 1800s. Today, it has turned into a busy area of the city where residences, services and commerce co-exist in a densely packed arrangement. This work demonstrates and analyses vertical growth in BV and urban changes from 1961 to 2011. It was developed using digital image processing and visual analysis of satellite imagery and aerial photos. A GIS was created using SPRING and ArcScene, to calculate variations in area and volume creating a Volumetric Index (VI). The Minimal Mapping Area was used in sixteen census tract as samples of the area. Occupation and vertical growth were especially accentuated from 1981 to 1996 with the peak at 2011. Increases in vertical growth from shore to inland are evident in all parts of the district. This finding was confirmed by three-dimensional GIS representations of the study area and the VI during the period of this work, showing the potential of 3D GIS models for studying dense urbanization areas in coastal zones.
[25]	Preez C D.A new arc-chord ratio (ACR) rugosity index for quantifying three-dimensional landscape structural complexity . Landscape Ecology, 2015, 30(1): 181-192.https://doi.org/10.1007/s10980-014-0118-8 URL [本文引用: 1]摘要 ABSTRACT Rugosity is an index of surface roughness that is widely used as a measure of landscape structural complexity in studies investigating spatially explicit ecological patterns and processes. This paper identifies and demonstrates significant issues with how we presently measure rugosity and, by building on recent advances, proposes a novel rugosity index that overcomes these issues. The new arc-chord ratio (ACR) rugosity index is defined as the contoured area of the surface divided by the area of the surface orthogonally projected onto a plane of best fit (POBF), where the POBF is a function (interpolation) of the boundary data only. The ACR method is described in general, so that it may be applied to a range of rugosity analyses, and its application is detailed for three common analyses: (a) measuring the rugosity of a two-dimensional profile, (b) generating a rugosity raster from an elevation raster (a three-dimensional analysis), and (c) measuring the rugosity of a three-dimensional surface. Two case studies are used to compare the ACR rugosity index with the rugosity index most commonly used (i.e. surface ratio rugosity), demonstrating the advantages of the ACR index. The ACR method for quantifying rugosity is simple, accurate, extremely versatile, and consistent in its principles independent of data dimensionality (2-D or 3-D), scale and analysis software used. It overcomes significant issues presented by traditional rugosity indices (e.g. decouples rugosity from slope) and is a promising new landscape metric. To further increase ease of use I provide multiple ArcGIS resources in the electronic supplementary materials (e.g. Online Appendix 1: a downloadable ArcToolbox containing two ACR rugosity geoprocessing model tools).
[26]	Zhang Peifeng, Hu Yuanman.Variations of three-dimensional architecture landscape at different spatial scales . Chinese Journal of Ecology, 2013, 32(5): 1319-1325.URL Magsci [本文引用: 2]摘要以沈阳市铁西区建筑物三维信息为基础数据,从建筑高度、密度、体积与体形、分布均匀度与空间拥挤度等方面构建了三维建筑景观评价指标,分别从区域、功能分区和梯度带3个角度分析了三维建筑景观的变化特征.结果表明:从 1997年到2008年,铁西区建筑向垂直方向扩张,建筑空间分布越来越不均匀,空间拥挤度、建筑平均体积与容积率逐渐增大；居住区平均高度、平均体积、覆盖率、容积率、空间拥挤程度最小,建筑分布最均匀；商业区除建筑高度变异系数和平均体形系数最小外,其余指标值最大；工业区高度变异系数和平均体形系数最大,空间分布最不均匀；从梯度带上看,建筑使用类型的差异决定了三维建筑景观的变化特征. [张培峰, 胡远满. 不同空间尺度三维建筑景观变化 . 生态学杂志, 2013, 32(5): 1319-1325.]URL Magsci [本文引用: 2]摘要以沈阳市铁西区建筑物三维信息为基础数据,从建筑高度、密度、体积与体形、分布均匀度与空间拥挤度等方面构建了三维建筑景观评价指标,分别从区域、功能分区和梯度带3个角度分析了三维建筑景观的变化特征.结果表明:从 1997年到2008年,铁西区建筑向垂直方向扩张,建筑空间分布越来越不均匀,空间拥挤度、建筑平均体积与容积率逐渐增大；居住区平均高度、平均体积、覆盖率、容积率、空间拥挤程度最小,建筑分布最均匀；商业区除建筑高度变异系数和平均体形系数最小外,其余指标值最大；工业区高度变异系数和平均体形系数最大,空间分布最不均匀；从梯度带上看,建筑使用类型的差异决定了三维建筑景观的变化特征.
[27]	Qin J, Fang C, Wang Y, et al.Evaluation of three-dimensional urban expansion: A case study of Yangzhou City, Jiangsu Province, China . Chinese Geographical Science, 2015, 25(2): 224-236.https://doi.org/10.1007/s11769-014-0728-8 URL [本文引用: 1]摘要 With rapid urban development in China in the last two decades, the three-dimensional (3D) characteristic has been the main feature of urban morphology. However, the vast majority of researches of urban growth have focused on the planar area (two-dimensional (2D)) expansion. Few studies have been conducted from a 3D perspective. In this paper, the 3D urban expansion of the Yangzhou City, Jiangsu Province, China from 2003 to 2012 was evaluated based on Geographical Information System (GIS) tools and high-resolution remote sensing images. Four indices, namely weighted average height of buildings, volume of buildings, 3D expansion intensity and 3D fractal dimension are used to quantify the 3D urban expansion. The weighted average height of buildings and the volume of buildings are used to illustrate the temporal change of the 3D urban morphology, while the other two indices are used to calculate the expansion intensity and the fractal dimension of the 3D urban morphology. The results show that the spatial distribution of the high-rise buildings in Yangzhou has significantly spread and the utilization of the 3D space of Yangzhou has become more efficient and intensive. The methods proposed in this paper laid a foundation for a wide range of study of 3D urban morphology changes.
[28]	Shi L, Shao G, Cui S, et al.Urban three-dimensional expansion and its driving forces: A case study of Shanghai, China . Chinese Geographical Science, 2009, 19(4): 291-298.https://doi.org/10.1007/s11769-009-0291-x URL Magsci [本文引用: 1]摘要 Urban expansion is a phenomenon of urban space increase, and an important measuring index of the process of urbanization. Taking Shanghai as an example, the changes of urban average height and built-u
[29]	Qiao Weifeng, Liu Yansui, Wang Yahua, et al.Gravity center calculation method and empirical research: A case study of Nanjing. Journal of Geo-Information Science, 2015, 17(3): 268-273.https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2015.00268 URL Magsci [本文引用: 1]摘要 <p>当前对城市重心的研究多以城市平面形态的二维重心进行求解,在城市垂向伸展日益显著的背景下,有必要对城市的三维重心进行变化分析。针对二维平面重心求取方法的深入分析,本文推导了一种由城市建筑高度等值线计算城市实体三维重心的方法,将城市三维实体看作由一层层“薄板”搭建成的组合体,利用组合体的重心计算公式求取城市三维重心。以南京市为例进行了验证,将所求得的城市二维重心和三维重心的转移结果进行了比较分析。结果表明,该计算方法可方便地计算城市实体的三维重心,南京城市三维重心的投影虽然和二维重心有相似的变化特点和规律,但存在一定程度的偏移,偏移方向与高层建筑密集区域相对应。城市三维重心充分考虑到城市垂直方向上的伸展,可有效更全面地反映城市空间变化的规律和特点。</p> [乔伟峰, 刘彦随, 王亚华, 等. 城市三维重心算法与实验分析: 以南京市为例 . 地球信息科学学报, 2015, 17(3): 268-273.]https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2015.00268 URL Magsci [本文引用: 1]摘要 <p>当前对城市重心的研究多以城市平面形态的二维重心进行求解,在城市垂向伸展日益显著的背景下,有必要对城市的三维重心进行变化分析。针对二维平面重心求取方法的深入分析,本文推导了一种由城市建筑高度等值线计算城市实体三维重心的方法,将城市三维实体看作由一层层“薄板”搭建成的组合体,利用组合体的重心计算公式求取城市三维重心。以南京市为例进行了验证,将所求得的城市二维重心和三维重心的转移结果进行了比较分析。结果表明,该计算方法可方便地计算城市实体的三维重心,南京城市三维重心的投影虽然和二维重心有相似的变化特点和规律,但存在一定程度的偏移,偏移方向与高层建筑密集区域相对应。城市三维重心充分考虑到城市垂直方向上的伸展,可有效更全面地反映城市空间变化的规律和特点。</p>
[30]	Qin Jing, Fang Chuanglin, Wang Yang, et al.A three dimensional box-counting method for estimating fractal dimension of urban form . Geographical Research, 2015, 34(1): 85-96.https://doi.org/10.11821/dlyj201501008 URL Magsci [本文引用: 1]摘要将城市形态分形维数的二维盒维数方法扩展到三维空间,提出了一种三维盒维数计算方法;并且针对以往城市分形研究中人工判定无尺度区不精确的问题,借鉴了二阶导数的方法进行分形无尺度区的自动识别;以扬州市中心城区2003年与2012年两期数据为例,详细介绍了城市三维空间形态分维计盒法的计算过程。实验结果显示,通过二阶导数方法能够有效的自动识别无尺度区;2003年与2012年数据无尺度区线性拟合确定系数R2均在0.996以上,扬州市三维空间形态具有明确的分形特征;2012年较2003年三维分维值的增加表明扬州市城市三维空间利用总体上趋于有效与紧凑。 [秦静, 方创琳, 王洋, 等. 基于三维计盒法的城市空间形态分维计算和分析 . 地理研究, 2015, 34(1): 85-96.]https://doi.org/10.11821/dlyj201501008 URL Magsci [本文引用: 1]摘要将城市形态分形维数的二维盒维数方法扩展到三维空间,提出了一种三维盒维数计算方法;并且针对以往城市分形研究中人工判定无尺度区不精确的问题,借鉴了二阶导数的方法进行分形无尺度区的自动识别;以扬州市中心城区2003年与2012年两期数据为例,详细介绍了城市三维空间形态分维计盒法的计算过程。实验结果显示,通过二阶导数方法能够有效的自动识别无尺度区;2003年与2012年数据无尺度区线性拟合确定系数R2均在0.996以上,扬州市三维空间形态具有明确的分形特征;2012年较2003年三维分维值的增加表明扬州市城市三维空间利用总体上趋于有效与紧凑。
[31]	Zhang Leshan.Cellular automation and VR-GIS technology based three dimensional dyanmic simulation and application study of urban space growth [D]. Qingdao: Ocean University of China, 2010. [本文引用: 1] [张乐珊. 基于元细胞自动机和VR-GIS技术的城市空间增长三维动态模拟及应用研究 [D]. 青岛: 中国海洋大学, 2010.] [本文引用: 1]
[32]	Qin Jing, Fang Chuanglin, Wang Yang.The three-dimensional urban growth simulating based on cellular automata. Journal of Geo-Information Science, 2013, 15(5): 662-671.https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2013.00662 URL Magsci [本文引用: 1]摘要目前,二维的方法不能正确描述现代城市立体空间的发展变化,因此,城市三维空间增长的研究对现代城市的发展具有重要意义。本文基于自组织理论及城市发展的自组织性,改进了Bengguigui等的城市空间模拟三维元胞自动机(3DCA)模型,在模型中添加了中心距离及交通距离评价因子,建立了城市三维空间增长的中心距离模型和交通距离模型。重点介绍了模型中评价因子的计算方法及其隐含的经济学含义、评价函数的构成和元胞空间状态的转换规则。最后使用NetLogo 3D建模工具,进行城市三维空间增长仿真模拟实验,结果表明:添加中心距离与交通距离因子后,城市三维空间增长模型更符合现实中城市三维空间扩展过程;进一步证明了城市发展的自组织性,以及他组织力量对城市向高级别发展的促进作用。 [秦静, 方创琳, 王洋. 基于元胞自动机的城市三维空间增长仿真模拟 . 地球信息科学学报, 2013, 15(5): 662-671.]https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2013.00662 URL Magsci [本文引用: 1]摘要目前,二维的方法不能正确描述现代城市立体空间的发展变化,因此,城市三维空间增长的研究对现代城市的发展具有重要意义。本文基于自组织理论及城市发展的自组织性,改进了Bengguigui等的城市空间模拟三维元胞自动机(3DCA)模型,在模型中添加了中心距离及交通距离评价因子,建立了城市三维空间增长的中心距离模型和交通距离模型。重点介绍了模型中评价因子的计算方法及其隐含的经济学含义、评价函数的构成和元胞空间状态的转换规则。最后使用NetLogo 3D建模工具,进行城市三维空间增长仿真模拟实验,结果表明:添加中心距离与交通距离因子后,城市三维空间增长模型更符合现实中城市三维空间扩展过程;进一步证明了城市发展的自组织性,以及他组织力量对城市向高级别发展的促进作用。
[33]	Qiao Weifeng.Study on urban spatial multidimensional expansion of Nanjing based on land use perspective [D]. Nanjing: Nanjing Normal University, 2013. [本文引用: 1] [乔伟峰. 土地利用视角下的南京城市空间多维扩展研究 [D]. 南京: 南京师范大学, 2013.] [本文引用: 1]
[34]	Lin J, Huang B, Chen M, et al.Modeling urban vertical growth using cellular automata: Guangzhou as a case study . Applied Geography, 2014, 53: 172-186.https://doi.org/10.1016/j.apgeog.2014.06.007 URL [本文引用: 1]摘要 Urban development is a complex spatio-temporal process that involves both horizontal and vertical growth. Despite growing recognition of the significance of horizontal development, models of urban vertical growth remain limited. This study aims to develop a GIS-based cellular automata model for exploring the vertical complexities of urban growth. Taking into account a series of variables, including accessibility, population density and building density and height, an “IF-THEN” rule base is designed and employed to simulate different height states of building growth. The model is validated through application to a case study of Guangzhou city for the period of 2001–2010. The results of the proposed model are compared with Guangzhou Urban Planning Bureau reference data for newly authorized construction buildings and then tested using an error matrix for 2001–2005 (overall accuracy 81.2% and Kappa coefficient 74.2%) and a fractal dimension for 2006–2010. Several conclusions are made based on the fractal analysis: (1) low-rise buildings tend to “spread outward,” while high-rise buildings exhibit a trend of “compact development”; (2) a “hot zone” of vertical growth in Guangzhou demonstrates that the city is now undergoing a “phase transition” from a mono-center to a bi-center; and (3) low-, moderate-, and high-state buildings are being co-developed and are thus beginning to constitute an important feature of the urban and smart growth landscape.
[35]	Liu Xiaoping, Li Xia, Chen Yimin, et al.Landscape expansion index and its applications to quantitative of urban expansion . Acta Geographica Sinica, 2009, 64(12): 1430-1438.https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2009.12.003 URL Magsci [本文引用: 1]摘要景观指数是定量分析景观格局的一种常用手段,但目前大部分景观指数,往往只侧重于对景观斑块或格局的几何特征进行简单分析和描述.忽略了景观格局动态变化过程的信息.缺乏将景观空间分布格局与其变化过程相结合的深入研究.作者提出了一种新的景观指数一景观扩张指数(Landscape Expansion Index,LEI),与传统的景观指数相比,LEI包涵了景观格局的过程信息,可用来分析两个或多个时相景观格局的动态变化.而传统景观指数则只能反映某一时相景观格局的信息.将景观扩张指数应用于东莞市1988-2006年期间的城市景观扩张过程中,研究结果表明.LEI能够很好的识别城市扩张的三种类型一填充式、边缘式以及飞地式.此外,通过对东莞市城市扩张过程LEI的变化分析,发现东莞市城市扩张规律与城市增长相位理论是相符合的. [刘小平, 黎夏, 陈逸敏, 等. 景观扩张指数及其在城市扩展分析中的应用 . 地理学报, 2009, 64(12): 1430-1438.]https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2009.12.003 URL Magsci [本文引用: 1]摘要景观指数是定量分析景观格局的一种常用手段,但目前大部分景观指数,往往只侧重于对景观斑块或格局的几何特征进行简单分析和描述.忽略了景观格局动态变化过程的信息.缺乏将景观空间分布格局与其变化过程相结合的深入研究.作者提出了一种新的景观指数一景观扩张指数(Landscape Expansion Index,LEI),与传统的景观指数相比,LEI包涵了景观格局的过程信息,可用来分析两个或多个时相景观格局的动态变化.而传统景观指数则只能反映某一时相景观格局的信息.将景观扩张指数应用于东莞市1988-2006年期间的城市景观扩张过程中,研究结果表明.LEI能够很好的识别城市扩张的三种类型一填充式、边缘式以及飞地式.此外,通过对东莞市城市扩张过程LEI的变化分析,发现东莞市城市扩张规律与城市增长相位理论是相符合的.
[36]	Qiao Weifeng, Liu Yansui, Wang Yahua, et al.Analysis on the characteristics of three-dimensional urban space expansion in Nanjing since 2000 . Geographical Research, 2015, 34(4): 666-676.https://doi.org/10.11821/dlyj201504006 URL Magsci [本文引用: 1]摘要以南京市建成区为例,基于四期城市三维模型,运用城市天际线、城市体积及分维数、城市三维重心、高层建筑的数量与占地面积的关系等方法从多角度分析2000年以来南京城市三维空间增长特征。研究表明:南京城市天际线起伏明显,西—东方向的形态由2000年的"一高两低三峰"演化为2012年的"中部、西部双峰耸立,东部较为平缓"的格局;城市体积处于持续增长的态势,其中2000-2004年是体积增长最快的时期,增长率为51%,体积分维数在不断变大,表明城市扩展在不断从二维向三维形态发展演变;三维重心平面投影的移动方向从东南转向西,反映了三维城市的发展方向主要为城市南部和西部地区;2000年城市立体形态发展为弱金字塔阶段,至2012年,在高楼密集的中心城区已经发展至均衡金字塔阶段甚至在向穹隆顶阶段过渡。 [乔伟峰, 刘彦随, 王亚华, 等. 2000年以来南京城市三维空间扩展特征 . 地理研究, 2015, 34(4): 666-676.]https://doi.org/10.11821/dlyj201504006 URL Magsci [本文引用: 1]摘要以南京市建成区为例,基于四期城市三维模型,运用城市天际线、城市体积及分维数、城市三维重心、高层建筑的数量与占地面积的关系等方法从多角度分析2000年以来南京城市三维空间增长特征。研究表明:南京城市天际线起伏明显,西—东方向的形态由2000年的"一高两低三峰"演化为2012年的"中部、西部双峰耸立,东部较为平缓"的格局;城市体积处于持续增长的态势,其中2000-2004年是体积增长最快的时期,增长率为51%,体积分维数在不断变大,表明城市扩展在不断从二维向三维形态发展演变;三维重心平面投影的移动方向从东南转向西,反映了三维城市的发展方向主要为城市南部和西部地区;2000年城市立体形态发展为弱金字塔阶段,至2012年,在高楼密集的中心城区已经发展至均衡金字塔阶段甚至在向穹隆顶阶段过渡。
[37]	Feng Yuting, Chang Yu, Hu Yuanman, et al.Spatial point pattern analysis on forest landscapes in Huzhong of Great Xing'an Mountains, Northeast China . Chinese Journal of Ecology, 2012, 31(4): 1016-1021.URL Magsci [本文引用: 1]摘要基于呼中林业局林相图,采用点格局方法,分析了森林景观的空间格局及各景观间的关联性。结果表明:针叶林在0～25km尺度范围内呈聚集分布;阔叶林在0～14km为聚集分布,在14～25km为随机分布;灌木林在0～10km为聚集分布,在10～25km为随机分布;草甸在0～15km为聚集分布,在15～25km为随机分布。针叶林与灌木林在4.5～25km、阔叶林与草甸在12～24km尺度范围内无关联性;针叶林与阔叶林、针叶林与草甸、阔叶林与灌木林、灌木林与草甸在0～25km尺度范围内均存在空间关联性。这种分布格局对大兴安岭林区森林的可持续经营具有重要的指导意义,小范围内的植被恢复可以采用集中连片的造林方式,而大范围内则可以根据立地条件类型采取随机造林模式。 [冯玉婷, 常禹, 胡远满, 等. 大兴安岭呼中森林景观的空间点格局分析 . 生态学杂志, 2012, 31(4): 1016-1021.]URL Magsci [本文引用: 1]摘要基于呼中林业局林相图,采用点格局方法,分析了森林景观的空间格局及各景观间的关联性。结果表明:针叶林在0～25km尺度范围内呈聚集分布;阔叶林在0～14km为聚集分布,在14～25km为随机分布;灌木林在0～10km为聚集分布,在10～25km为随机分布;草甸在0～15km为聚集分布,在15～25km为随机分布。针叶林与灌木林在4.5～25km、阔叶林与草甸在12～24km尺度范围内无关联性;针叶林与阔叶林、针叶林与草甸、阔叶林与灌木林、灌木林与草甸在0～25km尺度范围内均存在空间关联性。这种分布格局对大兴安岭林区森林的可持续经营具有重要的指导意义,小范围内的植被恢复可以采用集中连片的造林方式,而大范围内则可以根据立地条件类型采取随机造林模式。
[38]	Ye Juanjuan, Yang Xin, Xiong Liyang, et al.Point pattern analysis of urban buildings in Nanjing old town. Journal of Geo-Information Science, 2015, 17(11): 1404-1411.https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2015.01404 URL Magsci [本文引用: 1]摘要城市建筑是城市形态的重要组成部分,而建筑高度对城市三维空间形态有重要的影响。目前,对城市二维形态的研究较为丰富,而对城市三维起伏形态特征及其空间分布格局方面研究较少,对城市上空利用程度及发展规律认识仍相对缺乏。本文以南京市老城区为例,基于城市数字高程模型数据,将城市建筑抽象为三维点要素,运用点格局分析法研究城市建筑三维宏观特征及建筑类型的空间分布规律。结果显示:(1)南京老城区建筑呈集聚分布,聚集性顺序是低层建筑高层建筑多层建筑超高层建筑。除超高层建筑外,低层、多层和高层建筑的聚集程度,随着空间尺度先增后减,均在1.5 km尺度聚集性最大;显示1.5 km的街区单元应是城市规划管理的最适宜单元。(2)南京老城区建筑高度空间分布表现为"三高一低",即3个高值区(新模范马路、新街口和珠江路区域)和1个低值区(集庆门区域),它们与不同时期城市中心具有较好的对应关系;不同类型建筑与城市基准地价的相关分析显示,建筑高度的分布与城市基准地价呈现一定相关性。结果表明,点格局分析方法能有效地分析城市建筑在平面及三维的空间格局特征,进一步深化对城市形态特征的认识。 [叶娟娟, 杨昕, 熊礼阳, 等. 南京市老城区城市建筑点格局研究 . 地球信息科学学报, 2015, 17(11): 1404-1411.]https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2015.01404 URL Magsci [本文引用: 1]摘要城市建筑是城市形态的重要组成部分,而建筑高度对城市三维空间形态有重要的影响。目前,对城市二维形态的研究较为丰富,而对城市三维起伏形态特征及其空间分布格局方面研究较少,对城市上空利用程度及发展规律认识仍相对缺乏。本文以南京市老城区为例,基于城市数字高程模型数据,将城市建筑抽象为三维点要素,运用点格局分析法研究城市建筑三维宏观特征及建筑类型的空间分布规律。结果显示:(1)南京老城区建筑呈集聚分布,聚集性顺序是低层建筑高层建筑多层建筑超高层建筑。除超高层建筑外,低层、多层和高层建筑的聚集程度,随着空间尺度先增后减,均在1.5 km尺度聚集性最大;显示1.5 km的街区单元应是城市规划管理的最适宜单元。(2)南京老城区建筑高度空间分布表现为"三高一低",即3个高值区(新模范马路、新街口和珠江路区域)和1个低值区(集庆门区域),它们与不同时期城市中心具有较好的对应关系;不同类型建筑与城市基准地价的相关分析显示,建筑高度的分布与城市基准地价呈现一定相关性。结果表明,点格局分析方法能有效地分析城市建筑在平面及三维的空间格局特征,进一步深化对城市形态特征的认识。

城市三维景观格局时空分异特征研究——以大连市中山区为例

本站小编 Free考研考试/2021-12-29

Spatial-temporal differentiation of three-dimensional urban landscape pattern: A case study of Zhongshan District in Dalian

1 引言