新疆天山北坡城市群土地覆被数据产品精度评价

土地覆被产品为全球各种地球系统科学应用提供了重要的地表覆被信息,如CLCD30(30 m)、GlobeLand30(30 m,简称Globe30)、GLC_FCS30(30 m)、FROM-GLC10(10 m)、Esri_Land_Cover_2020(10 m,简称Esri10),以及ESAWorldCover2020(10 m,简称ESA10),然而其在局地的精度和适用性如何尚不明确。基于Sentinel-2影像,通过样本精度评价和类别混淆评价对上述6套土地覆被数据产品在天山北坡城市群的精度及误差情况进行了研究和分析,并探讨了误差成因和不同数据产品的适用性。结果表明:(1)6套数据产品中,除Esri10外,其余5套数据产品的类型构成、面积占比相对一致。(2)GLC-FCS30、Globe30、CLCD30、FROM-GLC10、ESA10、Esri10的总体精度分别为0.8080、0.8147、0.7880、0.8531、0.8047、0.4725。(3)从产品适用性来看,GLC_FCS30适用于对耕地、裸地的分析,CLCD30适用于对林地、裸地的分析,FROM-GLC10适用于对草地、水体、冰/雪以及建筑的分析,ESA10适用于对耕地和草地的分析,Esri10适用于对林地、冰/雪以及建筑的分析,Globe30在各类别精度评价结果上更均衡。(4)类别混淆主要是耕地、林地以及草地之间及与其他类别的相互混淆,尤其是在土地覆被复杂的地区,如城市边缘区域。

天山北坡城市群国土空间格局识别与时空变化分析

气候变化和人类活动大环境下,探索国土空间格局演化特征及其规律对进一步缓和绿洲地区人地矛盾有着重要的意义。以天山北坡城市群为例,选取2000、2010年和2020年3期土地利用数据及DEM数据,基于“三生”空间理论对天山北坡城市群国土空间结构数量与空间分布进行分析。结果表明:(1)20 a间天山北坡城市群“三生”空间类型面积呈不同程度的增减,其中水域和林地生态空间的转出量最多,牧草和其他生态空间两者间相互的转换数量最大;(2)研究区除阜康市、木垒哈萨克自治县、奇台县、石河子市及乌鲁木齐市的国土空间利用程度综合指数呈小幅度增加和递减外,其他县域呈逐年提高趋势;(3)生产空间的核密度高值区呈东南-西北条带状,连片分布于研究区的中部,而生态空间的核密度高值区则分布于研究区外围;生活空间的核密度高值区以乌鲁木齐市为中心呈点状分布,周围衍生出许多零碎的中值点,总体分布较为破碎,空间连接性较低。

天山北坡城市群人居环境适宜性评价

基于人居环境自然和人文综合要素,构建了人居环境综合适宜性指数(HSCI),以天山北坡城市群为研究区,分析其2022年的空间分异规律。结果表明:(1)天山北坡城市群自然环境的空间适宜性受地形起伏度和温湿指数影响显著,整体为一般适宜区集中连片分布、高度适宜区零星分布在天山北坡山麓地带的绿洲。其中胡杨河市和乌鲁木齐县的自然环境适宜性最好;(2)人文环境的空间适宜性受夜间灯光指数和基础服务指数的影响较大,整体形成以乌鲁木齐市和石河子市为中心的“双核”空间特征,并有向周围递减的趋势;(3)天山北坡城市群人居环境综合适宜性指数最好的地方人口分布最多,充分体现了乌鲁木齐市作为区域极核的地位;(4)人居环境适宜性指数与天山北坡城市群的人口、经济和土地匹配程度不足。高质量和较高质量区土地面积仅占总量的2.62%,经济则占总量的54.69%,人口高达总量的59.06%。说明天山北坡城市群地区人口与经济在适宜性方面具有高度匹配性,但人居适宜性指数较高的土地存在过度集中和利用的情况。

天山北坡城市群高质量测度与障碍因子诊断研究

通过熵权TOPSIS方法,测度2020年天山北坡城市群高质量发展水平,并采用障碍因子模型和耦合协调模型,判定影响高质量发展的障碍因子和城市内部协调度。结果表明:高质量综合得分排名为乌鲁木齐市>克拉玛依市>石河子市>吐鲁番市>五家渠市>昌吉市>阜康市;影响乌鲁木齐市主要障碍因子是建成区绿化覆盖率、每万人图书馆数量、人均城市道路面积、建成区排水管道密度;其余城市的主要障碍因子是进出口贸易额、城市GDP、每万人专利授予量、参加基本养老保险的人数;乌鲁木齐市属于轻度失调,石河子市、克拉玛依市和昌吉市属于严重失调,吐鲁番市、五家渠市和阜康市属于极度失调。天山北坡城市群高质量发展水平与内部耦合协调水平低且呈非均衡的空间分布格局,未来应充分发挥各市的区位、资源和产业优势,着力补齐短板,注重全方位协调发展,提升发展质量。

城市生态位测度研究——以天山北坡城市群为例

依据生态位理论,界定了城市生态位等相关概念。以天山北坡城市群为研究对象,选取1980-2010年人口、产业和投资等数据,根据城市生态位宽度模型、分异指数模型和重叠指数模型,分析了该城市群中各城市生态位空间宽度、生态位结构变化及其相互作用关系,为实现城市群的持续发展提供了新视角。结果表明:天山北坡城市群中,乌鲁木齐和石河子的人口生态位较大,而在经济生态位及资源生态位方面乌鲁木齐和克拉玛依位居前两位,说明城市生态位具有不连续性特征。天山北坡城市群中经济生态位宽度最大值的城市是最小值城市的32倍,说明天山北坡城市群中城市生态位宽度的差异悬殊。同时,天山北坡城市群的人口、经济及资源生态位分异指数均呈现下降趋势,人口与经济要素在空间上的不平衡得以改善,城市之间人口、经济发展的差距在逐渐缩小。天山北坡城市群正逐渐由"单中心"城市群向"多中心"城市群演进。在城市生态位重叠指数方面,城市之间的重叠指数呈现不断增大趋势,说明天山北坡城市之间的产业结构趋同性增强,同质竞争日趋激烈。针对天山北坡城市群城市生态位特征,按照专业化分工协作的要求,提出了城镇组团错位发展的设想。

天山北坡城市群城市多维生态位研究

以新疆天山北坡城市群中10个城市为研究对象,选取16个指标,采用主成分分析方法、城市生态位宽度模型和分异指数模型,测度分析该城市群的生态位宽度和生态位分异特征.研究表明,天山北坡城市群中首位城市生态位宽度较大,多数城市综合生态位宽度偏小,两极分化明显.综合生态位分异指数呈现先降后升的态势,区域发展要素向区域中心城市集聚,且集聚效应不断增强.因子生态位宽度测度中,经济和公共服务因子生态位宽度差异最大,城市基础设施因子生态位宽度差异较小.经济和公共服务因子、公平发展与人口增长因子生态位分异指数呈上升趋势,城市基础设施因子反之.提出了天山北坡城市群协同发展的建议.

天山北坡城市群空间组织形态的识别研究

正确认识天山北坡城市群的空间组织结构以及空间发展形态,对于完善绿洲城市群的发展理论和规划具有重要意义。以天山北坡城市群为研究对象,通过资源环境承载力的分析,总结出未来城市群发展面临的客观制约因素;通过中心性分析、断裂点理论修正的Voronoi多边形等方法识别出城市群的中心城市及各自的辐射范围城市;通过引力模型识别出城市之间的社会经济联系强度。据此,利用多维尺度分析的方法,可视化地展现了天山北坡城市群发展的空间组织形态。经调查了解:(1)乌鲁木齐市与克拉玛依市是未来城市群发展的两个中心城市,五家渠市、阜康市、昌吉市、石河子市周边目前属于乌鲁木齐市的辐射范围城市,奎屯市,乌苏市属于克拉玛依市的辐射范围城市;(2)城市群内部的城市之间的联系比较松散,特别是两个中心城市之间联系较弱;(3)城市群的空间发展形态为串珠式,是一种特殊的走廊式空间形态。

基于分形理论的天山北坡城市群等级规模和空间结构研究

等级规模和空间结构研究是现阶段城市地理研究的热点问题。本文借鉴国内外研究成果,运用分形理论,分析天山北坡城市群的等级规模结构和空间结构。结果表明天山北坡城市群等级结构分布属于首位型,城市体系规模结构仍相对松散,首位城市仍具一定垄断性但不是绝对垄断地位;城市体系内各城市空间分布都呈集聚态,城市群具有典型的轴线分布特征,交通网络通达性优良,各城市间联系较为紧密。最后,有针对性的提出培育城市群内中小城市、城镇"组团"发展、城市"点轴"开发模式等建议对策。

基于群落生态学视角的天山北坡城市群城市关联分析

基于群落生态学相关理论,界定了城市关联等概念。以新疆天山北坡城市群为研究对象,选取2005年和2011年城市在岗职工数的面板数据,采用城市关联度模型,测算了要素流动量、功能效率、流动倾度和城市关联度等指标,从时间维和空间维分析了该城市群内城市间的相互作用关系,探讨了影响城市关联度的因素,并提出了天山北坡城市群协调发展的对策。研究表明,天山北坡城市群各城市行业要素流动量相差大,同时随着时间的演进其数值变化较大;多数城市的城市关联度偏小,城市间的空间联系偏弱,与各城市的综合经济实力不强,城市要素流动倾度不高有关;区域总体分布格局保持稳定,天山北坡城市群在中心城市带动下的集聚效应不断强化;第二产业对城市关联度的影响大于第三产业,天山北坡城市群仍然处于以工业增长为主的初级发展阶段。

天山北坡城市群可持续发展战略思路与空间布局

城市群是国家工业化和城镇化发展到高级阶段的产物,是高度一体化和同城化的城市群体,城市群形成发育过程是一个各城市之间由竞争变为竟合的漫长自然过程,遵循自然发展规律。天山北坡城市群位于丝绸之路经济带核心区新疆的北疆地区,是国家"十三五"期间推动建设的19个城市群之一,也是重点建设的两个边疆地区城市群和丝绸之路经济带核心区建设的唯一一个城市群。通过分析天山北坡城市群可持续发展的战略基础、发展机遇及存在问题,提出了天山北坡城市群可持续发展的战略定位、发展目标和空间布局设想。按照"创新驱动、开放带动、内外联动、重点撬动、兵地互动"的发展思路,未来可将天山北坡城市群建成丝绸之路经济带重要的战略支撑点、全国重要的战略资源加工储运基地、新疆城镇化与经济发展的核心引擎、边疆民族团结和兵地融合发展示范区;按照城市群内部干旱脆弱的生态功能区、产业集聚的生产功能区、城镇集聚的生活功能区三大功能分区管控要求,做实一带(丝绸之路经济带城镇化发展带),做强一圈(乌昌五都市圈),做通两轴(乌拉斯台口岸—准东—南疆库尔勒轴线、克拉玛依—奎屯—南疆库车轴线),做精四区(包括奎独乌胡都市区、石沙玛都市区、克拉玛依都市区和吐鲁番都市区四大兵地融合型都市区),形成由"一带一圈、两轴四区"组成的"夫"字型兵地融合发展空间新格局。

天山北坡城市群点-轴结构分形与干旱区绿洲城市群发展特征

针对中国西北区域的城市群发展问题,从干旱区绿洲空间碎片化结构特征及其对城镇空间的约束性出发,论证天山北坡城市群点-轴结构"多中心组群"式发展的自然客观性特征。通过构建城镇群点-轴结构位序-规模等级维数、空间关联维数和空间聚集维数表征的分形研究模型,解析了以天山北坡城市群13个建制市为样本的点-轴结构分形特征,推证了天山北坡城市群点-轴结构"多中心组群"式发展的绿洲空间结构特征、发展基础与优势,提出了绿洲区域层级性的城镇组群发展对策与建议。

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的天山北坡城市群人口分布空间模拟

针对城市群中小尺度资源环境研究领域对空间型人口分布数据的需求,以DMSP/OLS夜间灯光卫星数据为依据,借助土地利用/覆盖矢量数据集提取居住用地信息,采用GIS与SPSS相结合的方法,分析夜间灯光像元DN值与人口统计数据的相关性,构建天山北坡城市群2002和2012年份人口分布的空间化模型,并制作1km格网尺度的人口密度专题图。采用重心模型和偏移-分享模型识别人口分布的时空变化格局及内部差异。结果表明:1.基于DMSP/OLS最佳阈值分割法提取的居住区用地,与同期NLCD数据匹配精度达93.94%、94.90%,匹配度较高;2.灯光像元DN值与人口数量存在明显的线性回归关系,根据该模型得到的人口空间化数据,经校验能较贴合反映实际分布情况;3.2002~2012年,天山北坡城市群人口分布重心呈向乌鲁木齐市靠近的变动态势,迁移直线距离约8.15km,乌鲁木齐人口增长相对快速、呈集聚趋势,其他9市/县人口增长缓慢、呈扩散趋势。分析认为,空间化模拟的人口密度能够较为贴切地反映天山北坡城市群人口分布现状,可为今后区域人地关系研究和社会发展政策制定提供一定的依据。

天山北坡城市群经济、社会与环境协调发展与对策

天山北坡城市群是新疆社会经济发展最具活力和最具发展潜力的核心区域,也是新疆实施西部大开发战略的支撑点,协调其内部各方关系对实现新疆跨越式发展和长治久安意义重大。运用变异系数法、改进熵值法、耦合协调度和协调发展趋势指数模型,对天山北坡城市群经济、社会与环境协调发展状况进行评价分析。结果表明:天山北坡城市群综合协调度较低,内部发展差异较大,综合协调发展处于平稳状态,城市综合协调发展较好的前四位城市分别是克拉玛依、石河子、乌鲁木齐和奎屯。城市群经济发展水平低、发展差异大,以及先天禀赋和后天竞争呈现出的不均衡态势,是城市群协调发展水平不高的根本原因。最后,文中提出了一系列有助于天山北坡城市群协调发展的对策和建议。

“一带一路”背景下天山北坡城市群的产业发展研究

新疆地处丝绸之路经济带核心区,应该以丝绸之路经济带建设为契机,促进新疆经济及产业的又好又快发展。文章主要探讨"一带一路"倡议下新疆主要经济中心天山北坡城市群产业发展的现状以及制约因素,并提出天山北坡城市群产业发展的对策建议。

天山北坡城市群产业协同发展分析

城市群是推动国家或地区经济增长的主要动力,对促进生产要素自由流动和资源优化配置等方面具有积极作用。新疆地区天山北坡城市在空间上形成了天然的城市群,并且在"一带一路"战略上具有独特的区位优势,是我国向西开放的重要窗口。天山北坡城市群产业的协同发展,可以更好地发挥"一带一路"倡议的凝聚力和辐射作用,对于新疆和"一带一路"具有重要意义。本文主要对天山北坡城市群产业和产业协同发展的现状进行分析,然后对城市群产业协同发展程度进行实证分析,最后通过对发展特点和现状的分析,提出相关对策和建议。

天山北坡城市群土地利用及生态服务价值时空演变

[目的]研究天山北坡城市群土地利用及生态服务价值(ESV)的时空演变特征,为该区生态服务功能改善和生态景观建设提供理论指导。[方法]基于2000,2010,2018年天山北坡城市群的土地利用数据,利用遥感、空间统计分析方法,分析天山北坡城市群土地利用动态变化和生态服务价值的时空演变特征,并采用景观指数模型研究了天山北坡城市群ESV的景观格局变化。[结果]①天山北坡城市群主要用地类型为未利用地和草地,建设用地的单一动态度变化最大,动态变化幅度达2.7%;土地利用转移变化主要发生在耕地、草地、建设用地、未利用地之间,以草地向耕地和建设用地转入最为突出。②近20 a研究区ESV总量从1410.76亿元减少到1400.17亿元,共计损失10.59亿元,整体呈下降趋势;其中支持服务的ESV减少最多。③研究区ESV呈现出西北部和中部高,北部和东南部低的空间格局;2000-2018年研究区ESV景观格局发生显著的变化,低、中、高ESV区的景观格局表现为研究前期破碎异质化,后期集聚同质化。[结论]针对不同等级的ESV区,天山北坡城市群的生态环境恶化,需要采取不同的措施改善其生态服务价值,降低城市群发展对生态环境造成的破坏,推动区域生态景观的建设。

天山北坡城市群城市景观时空扩张过程及多情景模拟

城市群是区域经济发展的重要空间载体,探究天山北坡城市群城市景观扩张变化对边疆城市群的区域经济发展、城市规划、生态安全等有重要意义。研究借助GIS、Fragstats、Dyna-CLUE等软件,基于1990、2000、2005、2010、2015年空间分辨率30 m土地利用数据,采用景观扩张指数(LEI)、扩展强度指数(UEII)、重心转移、多情景模拟等方法揭示天山北坡城市群的景观扩张模式及演变规律。主要结论为:(1)从景观指数来看,近25年来天山北坡城市群城市景观变化表现为破碎度增大、异质性增强、斑块形状趋于复杂;(2)从扩张模式来看,1990—2015年,天山北坡城市群的城市扩张模式以飞地式为主,其次为边缘式扩张,不同时期内扩张模式占比有所差异;(3)从扩张轨迹来看,城市群城市扩张重心总体由城市群的中心—乌鲁木齐的西侧向东、南移动;(4)从多情景模拟来看,Dyna-CLUE模型能够较好地模拟不同情景状态下的城市扩张与土地利用变化特征,2025年城市群扩张模式将以飞地式、边缘式为主。研究结果可为天山北坡城市群城市的未来发展和布局规划提供参考,为国土空间的管理与调控、生态环境的布局优化等提供决策依据。

基于InVEST模型的天山北坡城市群生境质量时空演化研究

生境质量与土地利用/土地覆被类型为生物多样性所提供栖息地的适宜性有密切关系。探究天山北坡城市群土地利用引发的生境质量变化特征,揭示区域生态系统脆弱性,可为生态服务功能改善及区域生态环境保护提供一定参考。基于2000—2020年天山北坡城市群土地利用数据,采用InVEST模型从时空维度进行生境质量测算,再采用莫兰指数对生境质量空间特征进行分析。结果表明:(1)2000—2020年天山北坡城市群生境质量指数值整体在0.8以上,虽然生境质量为差和较差等级区域面积占研究区总面积的比例较高,但整体向良好和优等级方向发展;(2)天山北坡城市群生境质量由优和良好等级转为差和较差等级区域面积占比为3.75%,而由较差向差等级持续恶化的区域面积占比高达10%;(3)天山北坡城市群生境质量高值区与低值区在空间上均存在较高的正相关特征,即生境质量在空间上呈现高-高集聚和低-低集聚的两极特征,且随着时间推移,这种趋势愈发明显。总体上,研究期间天山北坡城市群生境质量空间变化幅度不大,上升区域上升的主要原因是生态工程的实施改变了区域土地利用/覆被类型,使得生境适宜性增强,而下降区域下降的主要原因是建设用地扩张。因此,建议进一步加大研究区生态保护和生态恢复措施。

天山北坡城市群碳储量时空变化及预测研究

为了有效评估城市群碳储量变化,以天山北坡城市群为研究对象,运用PLUS模型和InVEST模型,动态评估2000~2020年及2030年不同情景下土地利用变化及碳储量变化特征.结果表明,2000~2020年天山北坡城市群碳储量呈现持续增加趋势,且碳储量变化与土地利用变化密切相关,主要表现为2000~2010年林地面积的减少导致其碳储量减少约266×10^(6)t,2010~2020年草地面积的增加使其碳储量增加约69.14×10^(6)t.2030年自然发展情景、生态保护情景和经济快速发展情景下碳储量预测值分别为8875.88×10^(6)t、8895.58×10^(6)t和8841.58×10^(6)t;经济快速发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.土地利用是影响碳储量空间变化分布的第一主导因素,贡献率接近于90%,土地利用强度与碳储量协调性分析与两者双变量空间自相关分析进一步验证了这一结论.土地利用变化在一定程度上能够对碳储量产生积极影响,对于本研究区而言,生态保护发展情景可能更符合未来城市发展模式,研究结果能够为土地利用规划提供参考.

天山北坡城市群生态承载力演变与生态敏感性分析

经济的快速发展及人类活动的不断加剧,造成了各种生态环境问题,对可持续发展构成了严重威胁。探讨城市群土地利用变化、生态承载力演变特征及生态敏感性分析,是推动城市群生态环境优化,提升城市群土地利用管理方式的重要理论依据。以天山北坡城市群为研究区,基于土地利用数据对天山北坡城市群2000—2020年土地利用变化进行分析,采用生态足迹模型对研究区的生态足迹及生态承载力进行推算,并结合植被覆盖度、坡度、人口密度、土地利用类型、高程5个生态敏感性因子,对天山北坡城市群进行多因子综合生态敏感性评价。结果表明:2000—2020年天山北坡城市群内建设用地和耕地转入量较大,分别增长107.79%和46.45%,林地和水域面积逐步减少,反映了天山北坡城市群在研究期内处于快速城镇化阶段,城市建成区的不断扩大对部分生态生产用地构成一定的威胁。在快速城镇化的背景下,天山北坡城市群人均生态足迹总体呈现上升的趋势,生物资源生态赤字问题仍然存在,能源为主的其他资源的生态盈余呈现缩小趋势。生态敏感性高值区域主要分布在天山北坡城市群各城市的周边地区,中度敏感地区环绕在敏感高值区周围,分别占研究区面积的11.21%和35.18%。在未来发展中天山北坡城市群需要进行区域生态敏感性的评价,针对不同的生态敏感性分区提出不同的保护和利用策略,同时需要发挥区域内各个城市的生产优势,扬长避短,实现天山北坡城市群土地资源合理利用及生态与社会及经济的高质量发展。