基于DMSP/OLS数据的城市建成区扩张分析及驱动研究

摘要

伴随着国民经济的不断快速发展，中国正经历的城市化进程在人类历史上前所未有，城市数量和规模均迅速增加，城市空间不断进行着“内填充，外延伸”的增长模式，城市空间形态是城市空间演变的重要表现形式之一，城市建成区是城市空间的重要组成。如何运用现有技术，对城市化进程中城市建成区的扩张进行有效监测与分析，为城市的合理规划提供参考显得很有意义。 本文以江苏省为研究对象，以2001年、2005年、2009年、2013年夜间灯光数据、2001-2017年江苏省统计年鉴、2001-2017年中国城市建设统计年鉴为基本数据，运用景观指数、地学指标等多种分析方法，从江苏省省域和市域两个研究尺度对城市空间形态进行定性和定量研究，分析江苏省城市空间形态演变的规律与特征，对比不同区域的发展状况，分析差异形成原因；讨论自然环境、人口因素、经济因素、交通因素和政策因素对城市建成区的影响，并运用主成分分析和回归分析，确定主要驱动因素；运用往年建成区用地数据构建灰色模型实现建成区用地规模预测。 研究结果表明： （1）运用夜间灯光数据提取城市建成区结果具有一定可行性，可用于城市空间研究；省域尺度上，研究期内江苏省新增了较多建成区斑块，连通度指数和聚集度指数均呈现上升趋势，说明江苏省建成区斑块在不断的聚集，城市建成区分布趋于集中化；市域尺度上，扩张数量分析中，年均扩张速率和扩张面积显示2001-2013年是江苏省城市化发展的高速期，城市化达到较高水平，扩张幅度在空间上形成明显的梯度分布，扩张速度上具有时间上的差异性；空间形态分析中，各市在不同年际的紧凑度指数和分形维数差异较大，表明城市发展模式存在区域差异；扩张合理性分析中，城市建成区面积-人口弹性系数和异速生长模型的系数均显示江苏省建设用地扩张与人口增长不相适宜是各市发展中存在的共同问题。 （2）通过单因素分析与多因素综合分析的方法，研究城市建成区扩张的驱动因素。主成分分析和回归分析的结果说明经济发展是江苏省城市建成区扩张的主要驱动力，交通因素也是其中主要的因素。除此之外，自然因素、人口因素、政策因素等也对建成区扩张存在不同程度的影响。 （3）分别基于2001-2013年江苏省、南京市建成区用地面积数据构建灰色预测模型，预测模型在2014-2017年测试数据中表现较好，通过了多种检验方法对模型进行评价，结果显示模型较适用于中长期的预测，分别对江苏省和南京市建成区2018-2025年建成区面积进行预测。

目录

声明

致谢

变量注释表

1 绪论

1.2 研究目的

（1）理论探究

（2）现实参考

1.3.1基于遥感影像的城市空间扩张研究

1.3.2基于夜间灯光数据的城市建成区提取

1.4研究内容与技术路线

1.4.1研究内容

1.4.2技术路线

1.5论文组织结构

2 研究区概况及数据介绍

2.1.1自然环境概况

2.1.2社会经济概况

2.2相关数据

2.2.1 DMSP/OLS系列数据

2.2.2 其他数据

2.3.1景观指数法

2.3.2地学指标法

2.4本章小结

3 建成区用地提取与时空演变分析

3.2 建成区用地提取

3.2.1原始影像数据分析

3.2.2数据预处理

3.2.3提取结果

3.3省域尺度的建成区扩张分析

3.3.1省域尺度建成区扩张时空分布

3.3.2省域尺度建成区扩张指标评价

3.4市域尺度的建成区扩张分析

3.4.1市域尺度建成区扩张数量分析

3.4.2市域尺度建成区扩张的空间形态分析

3.4.3市域尺度建成区扩张合理性分析

3.5本章小结

4 建成区扩张的驱动因素分析

4.1.1相关分析

4.1.2主成分分析

4.1.3逐步回归分析

4.2.1自然因素

4.2.2人口因素

4.2.3经济发展

4.2.4交通因素

4.2.5政策因素

4.3多因素综合分析

4.3.1主成分分析

4.3.2逐步回归

4.4本章小结

5 建成区用地规模预测分析

5.1.2灰色模型构建过程

5.1.3模型精度检验

5.2江苏省建成区灰色模型的构建与检验

5.2.1模型构建

5.2.2模型检验

5.2.3预测结果分析

5.3南京市建成区灰色模型的构建与检验

5.3.1模型构建

5.3.2模型检验

5.3.3预测结果分析

5.4本章小结

6 结论与展望

6.2展望

参考文献

作者简历

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