开放数据支持下的城市建设用地利用效率评价方法研究

发布时间：2017-03-22 14:00

  本文关键词：开放数据支持下的城市建设用地利用效率评价方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济的快速发展,大都市土地资源紧约束的矛盾越来越凸显,这倒逼着城市发展方式由外延扩张向存量挖潜转变,也对国土资源节约集约利用提出了更高的要求。目前诸多对建设用地利用效率的研究,多依赖于测绘数据、统计资料以及政府的行业主管部门的官方数据,其囿于空间尺度的有限性,无法更加细致地判别土地利用的实际状态以及空间特征。随着互联网+时代的到来,“人-地-时”关系融为一体的开放数据也逐步进入城市研究的领域,为精细尺度的建设用地利用效率研究提供了新视角。城市精细尺度的建设用地利用效率评价方法研究为制定针对性的地块改造方案以及用地挖潜政策提供理论支撑,对推动城市的集约型可持续发展具有重要的现势意义。论文以上海市为研究区,首先融合夜间灯光数据以及土地利用数据,构建空间回归模型将乡镇级的常住人口统计数据进行250m×250m格网尺度的拟合和修正。以此得到的居住人口分布密度将作为建设用地利用效率评价的重要因子之一其次,构建了利用效率评价的指标体系,包含人口承载强度、经济产出效益和城市空间结构三方面,提出了格网尺度的城市建设用地利用效率评价方法。再次,对利用效率的空间格局进行了不同角度的剖析。最后,设计了一套基于差值偏离度的相对低效建设用地提取方法,用于识别不同管辖尺度下的建设用地利用效率“洼地”。主要研究内容和结论如下：(1)城市常住人口分布格网化：通过空间自相关性检验,发现乡镇级常住人口分布存在一定的空间集聚特征,表明构建合理的空间回归模型比线性回归模型更具意义。再对比DMSP/OLS和NPP/VIIRS两种夜间灯光数据所构建的不同类型空间回归模型得到,基于提取的居住区VIIRS灯光强度所建立的空间误差模型(SEM),各项诊断指标的结果较好,拟合优度R2达到0.75。然后,按照空间误差模型所得参数,实现常住人口的250m×250m格网尺度拟合,分乡镇人口初始拟合结果与实际统计人口数的相关系数为0.94。最后,以各乡镇为单元进行分区修正,计算各乡镇实际统计人口数与人口初始拟合总数的比例系数,以此系数修正各乡镇内格网单元的居住人口拟合值。(2)城市建设用地利用效率评价：首先界定建设用地利用效率的内涵,依此构建利用效率评价指标体系,包含人口承载强度、经济产出效益和城市空间结构三方面。再以250m×250m的格网为评价单元,采用格网统计、点插值、面积权重分配、核密度分析、距离衰减分析等一系列空间分析手段度量相关评价因子。随后采用基于遗传算法的投影寻踪模型,客观确定各评价因子的权重,并最终求得各格网单元的利用效率综合评价值。结果表明,人口活动规模以及城市建设规模是建设用地利用效率的内在驱动力；上海市建设用地利用效率整体上表现出由中心向郊区的环状梯度式降低的空间分异特征,且在郊区新城中心出现了相对高效集约利用区。(3)城市建设用地利用效率“洼地”识别：首先,以建设用地利用效率综合评价结果为基础,从水平分异特征、方向分布特征及空间集聚特征三个角度分析利用效率的空间格局。从各分量来看,上海市中心城区对各区(县)的人口活动以及城市建设的拉动吸引作用较为显著；而各区(县)的内部经济发展则表现出相对均衡的特征。此外,提出了一套基于差值偏离度的相对低效用地提取方法,分别进行了区(县)级行政单元约束、街道(乡、镇)级行政单元约束、以及集建区内邻域约束下的建设用地利用效率“洼地”识别,并选取了位于中心城区内的共同“洼地”区,叠加卫星影像和街景图进行判别。
【关键词】：建设用地利用效率 开放数据 夜间灯光 利用效率洼地 上海市
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：F299.23;P208
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-16
• 第一章 引言16-24
• 1.1 研究背景16-18
• 1.1.1 选题背景16-17
• 1.1.2 研究意义17
• 1.1.3 课题支撑17-18
• 1.2 国内外研究进展18-22
• 1.2.1 城市建设用地利用效率研究18-19
• 1.2.2 开放数据在城市研究中的应用19-21
• 1.2.3 研究现状述评21-22
• 1.3 研究内容和技术路线22-24
• 1.3.1 研究内容22-23
• 1.3.2 技术路线23-24
• 第二章 研究区概况与数据预处理24-37
• 2.1 研究区概况24-27
• 2.1.1 地理环境与社会经济发展概况24-25
• 2.1.2 建设用地利用现状与特点25-27
• 2.2 研究准备与数据预处理27-37
• 2.2.1 矢量数据27-28
• 2.2.2 夜间灯光影像数据28-29
• 2.2.3 互联网开放数据29-35
• 2.2.4 统计数据35-37
• 第三章 城市常住人口分布格网化37-49
• 3.1 常住人口分布空间自相关检验37-40
• 3.1.1 常住人口分布空间自相关检验37-39
• 3.1.2 常住人曰分布与居住区夜间灯光强度的相关性分析39-40
• 3.2 常住人口与居住区灯光强度空间回归分析40-45
• 3.2.1 空间权重矩阵40
• 3.2.2 空间回归模型40-43
• 3.2.3 最优空间回归模型选取43-45
• 3.3 常住人口格网化拟合与修正45-48
• 3.3.1 人口格网化初始拟合45
• 3.3.2 初始拟合结果精度验证45-47
• 3.3.3 人口格网化结果修正47-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 城市建设用地利用效率评价49-72
• 4.1 建设用地利用效率评价指标体系49-51
• 4.1.1 建设用地利用效率内涵49-50
• 4.1.2 评价指标体系构建50-51
• 4.2 建设用地利用效率评价因子量化51-66
• 4.2.1 人口承载强度评价因子量化51-55
• 4.2.2 经济产出效益评价因子量化55-60
• 4.2.3 城市空间结构评价因子量化60-66
• 4.3 建设用地利用效率评价模型构建66-71
• 4.3.1 基于遗传算法的投影寻踪综合评价模型66-69
• 4.3.2 综合评价模型应用69-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第五章 城市建设用地利用效率“洼地”识别72-94
• 5.1 建设用地利用效率空间格局分析72-81
• 5.1.1 水平分异特征72-75
• 5.1.2 方向分布特征75-78
• 5.1.3 空间集聚特征78-81
• 5.2 建设用地利用效率“洼地”识别方法81-84
• 5.2.1 建设用地利用效率“洼地”概念界定81
• 5.2.2 基于差值法的偏离度计算81-82
• 5.2.3 基于最大类间方差的相对低效单元提取82-83
• 5.2.4 基于形态学滤波的提取结果优化83-84
• 5.3 不同管辖尺度下的建设用地利用效率“洼地”识别84-93
• 5.3.1 区(县)级行政单元约束下的“洼地”识别84-87
• 5.3.2 街道(乡、镇)级行政单元约束下的“洼地”识别87-88
• 5.3.3 集建区内邻域约束下的“洼地”识别88-90
• 5.3.4 结果验证90-93
• 5.4 本章小结93-94
• 第六章 结论与展望94-98
• 6.1 研究结论94-96
• 6.2 创新点96
• 6.3 研究展望96-98
• 参考文献98-104
• 攻读硕士期间科研情况104-106
• 致谢106-107

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