哈尔滨市建设用地扩展变化及模拟研究

发布时间：2017-09-12 19:16

  本文关键词：哈尔滨市建设用地扩展变化及模拟研究

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【摘要】：城市发展依托于建设用地的利用,作为土地利用重要的组成部分,城市用地的扩张引起了各专家学者的广泛关注。由于建设用地的利用具有不可逆性,过度开发、盲目扩张无疑会给本就紧张的土地资源带来诸多问题,给耕地资源以及生态环境安全带去不可转变的摧毁,因此如何科学合理的研究建设用地的现有变化趋势以及模拟其将来的变化格局对土地资源的可持续发展显得至关重要。本文以黑龙江省省会城市哈尔滨市市辖区为研究区域,基于1992、2003、2014年三期遥感解译数据,并提取出各期建设用地数据,从扩展速率、扩展强度指数、扩展贡献率三方面分析了哈尔滨市的建设用地扩展时间变化情况。同时,在Arc GIS平台的支持下,运用自然断点法分析了各区建设用地变化速率的空间扩展情况,并运用重心转移模型从重心坐标、迁移距离及迁移速率三方面来分析哈尔滨市的重心分布情况。最后,通过IDRISI软件,分析建设用地变化的影响因素,制定转换规则并运用CA-Markov模型模拟哈尔滨市2025年土地利用图。得到如下结论:(1)1992-2014年间,哈尔滨市建设用地规模呈持续增长态势,共增加了396.6 km2,占研究区的土地总面积由7.62%上升到13.22%。不同时段各区的扩展面积差异显著,其中1992-2003年扩展面积比2003-2014年扩展面积大的区域有呼兰、道外、香坊,其他五区则正好相反。1992-2003年,松北区(6.55%)和香坊区(4.66%)的扩展速率较大,占到该时段八个区域速率总和的42.02%。香坊区(1.02)扩展最剧烈。呼兰和香坊对整个研究区的建设用地扩展面积贡献最大,分别占27.02%、21.46%,几乎是该时段贡献率的一半。2003-2014年,平房扩展速率远大于其他区域,达到了7.94%。南岗和平房扩展强度指数较大,均超过了1。呼兰、松北、道里、阿城、香坊的扩展贡献率较大,尤其是松北和阿城,加和占到总扩展贡献率的34.45%,作为老城区的道外建设用地扩展贡献率最低。(2)从哈尔滨市各区的扩展速率空间分布情况看,松北区是八个区中扩展最为活跃的区域,在1992-2003、2003-2014、1992-2014这三个时期的变化趋势是高速扩展—快速扩展—高速扩展。南岗区和道外区的建设用地一直处于低速扩展或者缓慢扩展,其他区域在三个时段扩展快慢不稳定。总体而言,三个时段哈尔滨市各区的建设用地变化速率的空间分布特征均呈现出“西高东低、中间高于两边”的变化态势。(3)哈尔滨市的建设用地重心转移方向是不确定的。1992-2014年建设用地重心往西北方向迁移,迁移距离为2081.63 m,迁移速度为189.24 m/a。2003-2014年,建设用地重心以218.98 m/a的迁移速度开始往西南方向迁移,迁移距离为2408.81 m。整体上看,哈尔滨市1992-2014年建设用地分布的重心迁移规律为西北—西南方向。人口增长、经济建设以及城市规划都对哈尔滨市建设用地的重心分布产生重要作用。(4)2003-2014年哈尔滨市建设用地和耕地互相转化最为活跃,今后应注重耕地的保护。本文将建设用地转变适宜性图像和其他五种地类对应的条件概率图像合并为土地利用适宜性图集,使其参与到CA-Markov模型的运算。其中,建设用地转变适宜性图像是由基本农田保护区限制因子、水域限制因子、已有建设用地限制因子和道路限制因子组成的约束条件和已有建设用地邻近度、中心城区邻近度、道路邻近度、水域邻近度及建设用地条件概率图像组成的适宜性因子通过加权线性合并得到。(5)经验证Kappa系数为0.9410,说明CA-Markov模型的可信度较高。2025年哈尔滨市建设用地总面积达到1295.35 km2,比2014年增长了358.99 km2。各个区的扩展面积差异显著,扩展面积最多的是呼兰,达到90.03 km2,阿城、松北次之,扩展最少的是南岗。哈尔滨市的建设用地主要是围绕主城区以及松北区扩展,未来松北区依然是城市用地扩展的主力。
【关键词】：哈尔滨市 扩展变化 CA-Markov模型 建设用地模拟
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：F299.23
【目录】：

• 摘要8-10
• 英文摘要10-13
• 1 引言13-22
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 研究目的和意义14-15
• 1.3 国内外研究动态15-19
• 1.3.1 国外研究动态15-16
• 1.3.2 国内研究动态16-19
• 1.3.3 当前研究存在的特点及问题19
• 1.4 研究内容19-20
• 1.5 研究方法20
• 1.6 技术路线20
• 1.7 研究的重点和难点20-22
• 2 建设用地扩展及模拟相关理论概述22-25
• 2.1 核心问题概念的界定22
• 2.1.1 建设用地扩展22
• 2.1.2 建设用地需求预测22
• 2.2 理论基础22-25
• 2.2.1 土地区位理论22-23
• 2.2.2 土地供需理论23
• 2.2.3 可持续发展理论23-24
• 2.2.4 理性增长理论24
• 2.2.5 GIS手段24-25
• 3 研究区概况及数据处理25-29
• 3.1 研究区概况25-27
• 3.1.1 自然概况25-26
• 3.1.2 社会经济概况26-27
• 3.2 数据来源与数据处理27-29
• 3.2.1 数据来源27
• 3.2.2 数据处理27-29
• 4 哈尔滨市建设用地扩展时空变化分析29-36
• 4.1 哈尔滨市建设用地利用现状29
• 4.2 建设用地扩展时间分析29-32
• 4.3 建设用地扩展空间分析32-36
• 4.3.1 建设用地扩展速率的空间差异32-33
• 4.3.2 重心测算33-36
• 5 哈尔滨市建设用地变化模拟及预测36-50
• 5.1 哈尔滨市建设用地模拟的元胞自动机的组成36-37
• 5.1.1 哈尔滨市建设用地模拟的元胞确定36
• 5.1.2 哈尔滨市建设用地模拟的元胞状态确定36
• 5.1.3 哈尔滨市建设用地模拟的元胞空间确定36
• 5.1.4 哈尔滨市建设用地模拟的元胞邻居确定36
• 5.1.5 哈尔滨市建设用地模拟的元胞规则确定36-37
• 5.1.6 哈尔滨市建设用地模拟时间的确定37
• 5.2 哈尔滨市土地利用转移矩阵的生成37-38
• 5.3 地类转变适宜性图像集的创建38-47
• 5.3.1 转换规则的确定和方法的选择38-39
• 5.3.2 建设用地扩展影响因素分析及因子标准化39-45
• 5.3.3 权重的确定45-46
• 5.3.4 加权线性合并46
• 5.3.5 合并图像集46-47
• 5.4 模型精度验证47-48
• 5.5 2025年哈尔滨市建设用地扩展预测及结果分析48-50
• 6 结论与讨论50-52
• 6.1 结论50-51
• 6.2 讨论51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-57
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文57

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本文编号：839033