信息熵与分形理论在城市土地利用结构合理性分析中的应用

借助信息熵可对复杂的土地利用系统进行深入的定量分析,由于土地利用系统的无标度性,在信息熵无法测得的时候,可用分维代替信息熵进行分析。信息熵和分维的指示特征是一致的:信息熵反映的是地理系统要素的多少及其均衡性,分维反映的是地理系统控制变量的多少及其均衡性。本文基于系统思想,借助信息论和分形理论提出反映城市土地利用结构的均衡度概念及其空间形态的信息维。并将其应用到城市土地利用结构合理性分析中。     

嘉鱼县土地利用结构与效益变化的耦合效应分析

土地利用结构优化配置是实现土地利用效益增长的核心内容之一,研究两者之间的时空变化关系对于解决我国城市化快速发展中面临的一系列问题具有重要的现实意义。本文借助信息论原理,分析1997年～2007年湖北省嘉鱼县土地利用结构信息熵与均衡度动态演变特征;运用层次分析法原理构建简明化的指标体系,探讨其研究期间土地利用效益的变化特点;同时利用灰色关联分析法比较研究土地利用结构与效益变化的定量关系。研究表明：①1997年～2007年嘉鱼县土地利用结构信息熵与均衡度呈上升趋势,土地利用综合效益在此基础上出现较快增长,土地利用结构信息熵与土地利用综合效益变化之间呈现出较明显的相关性,关联度为0.7679;②不同土地类型的结构变化与土地利用综合效益变化之间分为强、较强、中等3种关联性,强关联的是居民点及工矿用地、园地,关联度均在0.8以上,较强关联的是林地、未利用地与耕地,关联度都高于0.7,中等关联的是交通用地与水域,关联度分别为0.6714与0.6672;③合理的土地利用结构是土地利用效益有效发挥的前提,土地利用效益变化是土地利用结构时空变化的即时效应与累积效应的共同结果。     

长春百年城市土地利用空间结构演变的信息熵与分形机制研究

在RS与GIS的支持下，综合集成SPOT5、大比例尺地形图及城市规划图等空间数据对长春市1900、1930、1954、1976、1990及2004年城市用地进行分类，引入信息熵、分形指数及空间插值模型研究长春百年城市土地利用空间结构演变过程中的信息熵与分形特征，进一步研究其演变过程的作用机制。研究结果表明：长春市百年城市土地利用结构的信息熵逐渐升高（除1990年），各类城市用地复杂程度逐渐提高，向着均衡化的方向发展。城市土地利用信息熵空间变异函数符合指数模型，块金方差（Nugget）与基台值(Sill)的比例有逐渐增加的趋势，表明信息熵空间自相关减弱，城市土地利用均质性空间差异变大。长春百年城市土地利用分形特征表明商业用地在城市中心集聚，而工业用地向城市边缘分散,1954年后城市土地利用表现出很强的分形性，表明城市发展过程的自组织特征。社会制度、城市交通、城市地价及城市规划是影响城市土地利用演变过程中信息熵与分形变化的主要作用机制。     

多主体系统理论在鄱阳湖区土地利用时空变化过程研究中的应用

本研究选取鄱阳湖区为典型区,在多主体系统理论(multi-agent system theory)的基础上建立了一个包含两个子模块的土地利用变化模拟系统,其中城市土地扩张子模块采用有限扩散聚合模型模拟城市主体的定居过程,农村土地利用变化子模块则通过模拟主体之间以及主体与环境之间的相互作用来研究土地利用变化的过程.鉴于土地利用变化的复杂性,农村土地利用变化子模块包括多种类型的主体和环境层.农户主体作为土地利用决策的直接制定者,是模块中最重要的主体,其决策行为主要有两种: 耕地扩张决策和耕地位置选择决策.在整个系统中,国家政策对土地利用的影响由一个政府主体来反映.通过对模型的校准,发现本研究建立的土地利用变化模拟系统的模拟结果与实际观测数据相符较好,模拟精度符合要求,其中城市扩张子模块的模拟效果最佳,模拟出的城市发展规模和方向都与实际情况较为一致.同时,模拟结果也表明国家政策对鄱阳湖区土地利用变化的影响十分显著.     

北京市农村居民点用地内部结构特征的区位分析

农村居民点作为一个具有复合功能的用地载体，对其内部结构的深入分析有助于更好的了解农村居民点用地结构与功能的演变规律。本文结合GIS技术使用景观生态学的研究方法，对不同区位条件下农村居民点用地内部结构特征演变的区位特点进行分析，进而揭示农村居民点用地内部结构的地域分异规律。分析发现，农村居民点用地内部结构特征具有区域差异性。在众多区位要素中，农村居民点与城市之间的距离是刻画这种分异规律最为突出的，而由于北京市乡镇层次上交通道路完备程度分异性不强，因此距交通道路的距离的影响则并不太显著。随着区位条件逐渐外推，农村居民点用地结构的多样性指数逐渐降低，集中性指数则在增加；生产力水平的不同使农村居民点用地内部结构形成不同的地域特点。同时，随着区位条件的改变，农村居民点内部不同用地类型的区位意义指数也在发生规律性变化。文章认为在新农村建设过程中，应将农村居民点用地结构的调整纳入到城市空间结构调整内容之中。要从社会经济发展的实际情况出发统筹城乡发展，着力于合理安排城乡产业用地布局，并体现土地集约利用的方向；同时，还应根据区域特点的不同采取不同村镇规模控制标准，提出各自农村居民点用地的调整模式与途径。     

百年沈阳城市土地利用空间扩展及其驱动力分析

在GIS技术支持下,综合集成多时期、多来源、多尺度城市土地利用数据,通过面向对象信息提取方法,建立百年来沈阳城市土地利用空间扩展数据库。在此基础上,利用城市土地利用扩展速度模型、土地利用动态度模型和空间分析方法,研究百年来沈阳城市土地利用空间扩展的幅度、速度、强度和形态等演变特征。结果表明：不同时间段内沈阳城市土地利用扩展的速度和方向不均衡。1996年-2010年城区扩展最为迅速,为年均扩展15．61km2,1910年-1931年城区扩展最慢,为年均扩展0．88km2;建国以前沈阳城市空间主要向东西扩展,城区形态呈东西带状,建国后尤其是改革开放以来,城区以“跳跃式”扩展模式向南、向北扩展,城区形态呈掌状,有饼状发展的趋势。另外,从社会变迁视角,并运用因子分析方法定量分析其驱动力因素,结果表明：社会制度变迁、经济发展、产业结构调整和人口增长因素是影响沈阳城市土地利用空间扩展主要动因。     

杭州市城市土地利用对河流水质的影响

以杭州城区五条典型河流为研究对象,利用与水质监测数据相同年份的SPOT-5高分辨率卫星遥感影像,采用非监督分类与监督分类相结合的方法获取河流两岸土地利用信息;运用GIS的空间分析功能和帚观生态学的原理,计算了河道两岸不同距离缓冲范围区内的土地利用结构和景观格局指数;从小尺度上研究和分析城市内部土地利用结构和景观格局与河道水质的关系,及其空间变化对水质的影响。结果表明,河道两岸土地利用结构中典型城市用地（商业及工矿用地和居民住宅用地）占主导地位,而耕地数量极少;河流两岸的土地利用类型与河流水质污染指标有强烈的相关性。当缓冲区距离为100m时,土地利用结构和格局与水质呈现出显著的相关性,其中典型城市用地与水质表现显著正相关,它是造成城市河流污染的最主要的因素,绿化用地与CODMn、BOD5,优势度指数与DO都有着显著的负相关;而随着缓冲区距离增大至200m和300m时,土地利用结构和格局与河流水质的相关性明显下降,甚至消失。     

数字地价模型在城市地价时空分析中的应用

该文的研究界定了数字地价模型的相关概念,利用加权平均内插法和搜索圆对离散地价样点进行空间插值处理,创建格网文件(grid),借助Arcview平台和自编程序建立了济南市1998年和2001年的数字地价模型.分析数字地价模型得出结论:①地价从中心基点向城市边缘总趋势是降低,但不同方向表现出不同的特点;②在贯穿市区的地价剖面中,一般表现为从一个边缘到另一个边缘的地价由低到高再到低的变化规律,由于地价剖面经过不同的市区区位,呈现出正态和偏正态的分布特点;③在时间演化上,凹性地价阶地变小或变平缓,凹性地价阶地转变为凸性地价阶地,凸性地价阶地变小或转化为非地价阶地,凸性地价阶地变大或平缓;④利用地价增值率和地价增值速度分析了地价的增值潜力.     

经济快速增长区土地利用信息图谱构建

基于1980年~2005年江苏省环太湖地区4期土地利用遥感数据,在地学信息图谱理论和GIS技术支持下,构建了4个时序单元的土地利用格局信息图谱、土地利用分类信息图谱和土地利用转移信息图谱。图谱构建结果表明,25年来江苏省环太湖地区土地利用变化既具有明显的时空分异特征,又具有相似的转移图谱。复合应用CLUE-S和Markov模型对江苏省环太湖地区2015年的土地利用进行模拟,弥补原有土地利用信息图谱研究缺乏未来模拟的不足。从模拟结果得知,由于规划指标的控制且随着土地集约利用的深化,江苏省环太湖地区在2015年建设用地增加和耕地减少的幅度将降低。苏锡常都市连绵区仍是江苏省环太湖地区土地利用变化的“热点”区域。     

基于系统协调度的武汉城市土地集约利用评价

本文利用1998年～2008年武汉市的城市土地利用统计资料,从状态、时间两个层面开展了武汉市城市土地集约总体评价,结果表明近10年来该市城市土地集约利用程度稳步上升,其中1997年～2002年处于初等集约利用水平,2003年～2007年处于中等集约利用水平,2007年接近高等集约利用状态,综合指数和5个子系统都朝有序方向发展.对城市土地集约利用程度影响较大的为土地利用结构集约和土地利用强度集约两个子系统.2001年、2002年武汉市城市土地复合环境系统协调度为负.系统出现无序化发展的征兆;1997年～2007年,Moran's 1值表明武汉城市土地利用集约度具有较明显的空间聚集特征,其中2007年的值最高,空间集聚特征最明显,而2001年的值最低.该结果对指导武汉市实现城市土地资源的可持续发展、促进利用方式由低效益、粗放式向高效益、集约化转变具有一定的指导意义.     

产业结构对城镇土地集约利用的影响研究

本文以STIRPAT模型为基础,采用可行的广义最小二乘法(FGLS)就产业结构对土地利用的影响进行实证分析.结果表明,从全国层面看,伴随产业结构构成效应和竞争效应的提高,城镇土地利用的集约化水平分别表现出显著的U型和倒U型曲线关系,且产业结构构成效应和竞争效应的提高均有利于土地集约利用.从地区层面看,现阶段东部地区产业结构优化水平仍未达到促进土地集约利用的有效区间;中部地区产业结构优化升级有利于土地的集约利用;西部地区产业结构优化对土地利用影响不显著.各地区产业结构竞争效应有利于城镇土地集约利用,其中西部地区多数省份的产业结构竞争效应指数最接近最优阀值,而中部地区偏离最优阀值最远.