地理探测器方法下长江经济带(江苏段)土地城镇化时空演变及驱动因子分析

定量分析土地城镇化时空演变驱动力可为城市可持续发展提供科学依据。本文将对地观测数据与人口、经济数据相结合,以长江经济带(江苏段)沿江8市为例,基于2000—2020年5期Landsat影像、夜间灯光影像、年末人口总数和GDP,采用GeDetector对其近20年间空间、人口及经济维度的演化及多尺度分化的进程进行探讨,分析土地城镇化时空演变规律及驱动因子。研究结果表明:(1)城镇化过程直接驱动地表类型的变化,且人口数量和GDP总量能够作为城镇化过程强度的定量指标;(2)夜间灯光(NTL)数据耦合人口或经济统计数据能够较好解释区域城镇化过程中的时空差异;(3)长江经济带(江苏段)沿江8市城镇化过程经历了由数量向质量的转变。研究结果为引导城镇建设用地合理配置提供科学依据,为城市可持续发展提供决策参考。

基于优化地理探测器的生态环境质量驱动力分析

[目的]克服生态环境质量(EQI)演化驱动因子在离散化过程中的随机性和主观性,优化传统地理探测器。[方法]利用相等间隔法、分位数法、自然断点法、几何间隔法和标准差法5种离散方法,对重庆市22项EQI演化驱动因子进行离散化,并结合地理探测器确定各因子的合理离散法与分类数,从而探究各驱动因子的驱动力大小和各驱动因子间交互模式。[结果](1)2005—2020年重庆市EQI处于I、Ⅲ和Ⅳ级的区县数量占比减少0.211,处于Ⅱ和V级的区县数量占比上升0.211,总体呈下降趋势,在空间上呈由西北向东南走向的梯度分布特征。(2)研究中各离散方法适用性排序为:自然断点法>几何间隔法>分位数法>相等间隔法>标准差法。不同因子适用的离散方法各异,应根据因子数据特征择优选取离散方法。(3)识别出影响重庆市EQI演化的关键驱动因子4个(0.37~0.49),主要驱动因子13个(0.14~0.33)、次要驱动因子4个(0.05~0.13)和其他因子1个(0.04),各驱动因子间交互作用均为双重增强或非线性增强。[结论]合理的离散化可以一定程度上克服连续数据离散化过程中的随机性和主观性,从而优化重庆市EQI演化驱动力探测结果。

基于地理探测器的张承地区表层土壤湿度变化的驱动因素分析

河北张家口、承德地区(以下简称“张承地区”)作为京津冀地区的生态屏障、重要的水源保护地和风沙阻隔区,近年来开展了一系列生态治理工程。土壤湿度作为综合反映气候、植被覆盖、土壤性质的重要指标,在大气水—地表水—地下水的循环中至关重要。但张承地区地处半干旱区,水资源相对匮乏,且现有研究忽视了对其土壤湿度空间变化特征及驱动因素的分析。研究以中等分辨率成像光谱仪数据、全球陆地数据同化系统数据集等为基础,基于温度-植被干旱指数模型反演并分析张承地区2001—2021年土壤湿度及时空变化特征,利用地理探测器方法分析8个驱动因子对张承地区土壤湿度时空异质性的解释力。结果表明:(1)2001—2021年张承地区的土壤湿度呈现波动上升趋势,土壤湿度分布为东部高,西部低,张家口低于承德;空间上,研究区83.09%区域的土壤湿度呈现逐年上升的趋势;(2)研究区土壤湿度的驱动因素解释力大小排序为:归一化植被指数>土壤类型>年均降水>土地利用类型>坡度>高程>年均气温>坡向,其中归一化植被指数和土壤类型的解释力均高于30%,为主导驱动因素;(3)在交互作用分析中,多因子共同作用的影响大于单因子作用,归一化植被指数与高程的交互影响作用最强。研究结果对于张承地区水资源的高效利用及生态环境保护具有重要的参考作用。

基于地理探测器的甘肃农牧交错带土地利用时空演化及其驱动机制

基于RS、GIS以及地理探测器,结合社会经济统计资料,对甘肃农牧交错带2000—2020年土地利用结构、动态度、利用程度和地类转移进行分析,并探究土地利用变化在不同时期的驱动因素。结果表明:(1)2000—2020年,甘肃农牧交错带以耕地、林地和草地为主要用地类型,三者占比超过95%,土地利用结构差异度均小于0.01、结构总体趋于稳定,全域土地利用动态度总体呈先增加后放缓的趋势;(2)耕地、林地和草地的转化占研究区总体变化面积的96%以上,各地类间转换活跃,LUCC较集中分布于陇中黄土丘陵区和陇东黄土高原沟壑区;(3)在长时序土地利用变化情景下,地理探测器具有较好的适用性,甘肃农牧交错带土地利用变化在不同时段驱动因子相异,其变化受社会经济因素和自然地理因素共同作用驱动(前者对土地利用变化解释度更强),各因子间交互作用均表现为双因子增强或非线性增强效应,双因子交互对土地利用变化的解释度强于单因子解释度。

基于RUSLE模型和地理探测器的鄂西南土壤侵蚀脆弱性评价

[目的]水土流失是鄂西南突出的生态问题,合理评估该区域的土壤侵蚀脆弱性,并探究其驱动机制是采取有效水土保持措施的前提。[方法]从人地耦合系统视角分析自然和社会经济因素对鄂西南土壤侵蚀的影响,从暴露度、敏感性和适应能力3个方面构建了鄂西南土壤侵蚀脆弱性评价指标体系,并采用综合赋权法确定指标权重。[结果](1)2010—2020年鄂西南土壤侵蚀脆弱性总体上呈现先降低后升高的趋势,强烈及以上强度的土壤侵蚀脆弱性呈现零星的碎片化分布格局,且主要集中在鄂西南的中南部和东部宜昌市辖区的西部地区;(2)研究区敏感性最高的区域集中在海拔800~1500 m,敏感性在坡度25°~35°最大,并呈现出向两侧递减的趋势,当坡度>15°时,较高及以上敏感性面积急剧增加;(3)较高及以上土壤侵蚀脆弱性高于土壤侵蚀强度,较低及以下土壤侵蚀脆弱性低于土壤侵蚀强度,土壤侵蚀脆弱性与土壤侵蚀强度存在协同变化趋势;(4)土壤侵蚀脆弱性的分布格局是多因素协同作用造成的,地理探测器的分析表明坡度、植被覆盖度、教育质量和城镇化率对土壤侵蚀脆弱性的解释力较强。[结论]未来需要高度重视对坡度>15°地区植被覆盖的保护,并通过提高当地的教育质量,加强水土保持的宣传力度,提升当地居民的水土保持意识。

基于统计方法耦合地理探测器的地质灾害易发性评价——以吕梁山区为例

[目的]以山西省吕梁市吕梁山区的离石、石楼、柳林三区(县)为例研究高精度地质灾害易发性评价模型,为该地区区域规划提供辅助决策支持。[方法]基于地理信息系统,以区域内525个历史灾害点及500个非灾害点为样本,选取19个地灾影响因素,应用地理探测器(geographic detectors,GD)判断各因素的相对重要性,在JupyterNotebook平台展开相关性检验并筛选指标因子,以信息量模型(information method,IM)为基础,利用灾害点计算其所提供的信息量的同时结合非灾害点提供信息量得到指标因子改进信息量模型(improved information method,IIM),并借助地理探测器空间分异性q值计算权重。利用综合确定性系数法(certainty factor,CF)分别建立GD-IIM,GD-IM,GD-CF,IM,CF,IIM共6大评价体系,采用自然断点分类法将研究区易发性依次划分为5,4,3个等级,以种子细胞面积指数(seed cell area index,SCAI)验证其分区结果准确性,采用ROC曲线对比模型结果精确度。[结果]经SCAI检验将各模型分为极低、低、高、极高4个等级,满足合理性要求,GD-IIM模型的灾易发性评价成功率、预测率分别为90.5%,85.5%,精度较高。[结论]双变量统计方法耦合地理探测器在构建研究区的易发性评价预测模型中表现出较为准确的结果。考虑非灾害点信息量进行模型构建比IM单一考虑灾害点信息量模型精度有所提升,适宜研究区的模型构建。

基于空间统计分析和地理探测器的中国海洋文化遗产空间区划

海洋文化遗产是海洋文明的重要载体,也是海洋资源的重要组成部分,然而目前中国海洋空间规划中存在对海洋文化遗产资源认识不足的问题。文章借助ArcGIS空间统计和分析工具探析沿海11省市海洋文化遗产时空格局;并在此基础上构建影响因素指标体系,利用地理探测器对各指标因子权重进行量化。结果表明:1)山东半岛、长三角、海峡西岸地区海洋文化遗产分布的集聚特征显著。2)不同历史时期,海洋文化遗产分布具有明显的空间异质性。3)整体上,自然环境是影响海洋文遗产时空分布的主要因素;以秦岭-淮河一线为界,南部沿海地区遗产分布仍以自然环境影响最大,北部沿海地区遗产分布以经济因素影响最大。通过地理相关分析和综合指数聚类最终确定环渤海、长三角、海峡西岸、岭南海洋文化遗产区4个一级区和12个二级区。该区划方案与中国海洋文化的地域分异特征基本吻合,表明空间统计分析和地理探测器可为海洋文化遗产空间区划提供技术支撑。

基于地理探测器和GIS的云南省传统村落空间分布格局及其影响因素研究

以云南省777个传统村落为研究对象,使用Arc GIS10.7工具,综合采用空间自相关、最邻近指数、标准差椭圆、核密度分析和地理探测器等多种方法,从自然、社会和文化三大维度探析云南省传统村落的空间分布特征及其影响因素.结果表明:(1)云南省传统村落空间分布上整体呈现出“滇西密、滇东疏、西北密、东北疏、东南密、西南疏”的分布格局.(2)云南省传统村落空间分布具有显著的指向性和集聚性,全省整体呈现出“三核状”分布格局,表现为集聚与分散相结合的分布形态.其中整体及局部指向性均为“西北至东南指向”.空间分布集聚性上,高密度区主要分布于红河哈尼族彝族自治州(滇南)、保山市(滇西)、大理白族自治州和丽江市(滇西北).(3)自然、人文、社会和政策导向等因素的相互耦合作用形成了云南省传统村落的空间分布特征.水资源储量、人均GDP、道路通车里程、少数民族占比与文化多样性指数等是主要的影响因素.

贵州省A级旅游景区空间分异及影响因素——基于地理探测器模型研究

本文基于Arc GIS 10.2软件,采用空间分析方法如最近邻指数、地理集中指数、核密度分析、热点分析以及地理探测器等,深入探究贵州省570个A级旅游景区的空间分异及影响因素。研究表明,(1)贵州省A级旅游景区在各市(州)之间呈现出集聚型分布状态,空间分布不均衡。(2)贵州省A级旅游景区在不同区域核密度值差异显著,热点区域只分布在遵义市,冷点区分布在贵阳市和铜仁市,次热点区和次冷点区较热点区和冷点区面积占比较大。(3)地理探测器解释了贵州省A级旅游景区空间分异受自然环境影响最强,接待能力影响最弱。交互探测器表明贵州省A级旅游景区空间分异是多种影响因素共同作用的结果,这些影响因素起到了协同增强的作用。

粤港澳大湾区金融服务业POI空间格局及其形成机制研究——基于地理探测器的方法

作为高级生产性服务业,金融服务业往往趋向高等级城市CBD集聚分布,是强化中心城市经济职能与推动城市经济高质量发展的战略性产业。基于粤港澳大湾区金融服务业机构POI数据及各城市统计年鉴,运用区位熵、核密度、标准差椭圆和空间自相关等分析方法,多角度研究大湾区金融服务业集聚空间格局,并借助地理探测器模型探索其形成机制,结果发现:粤港澳大湾区金融服务业历年集聚态势趋于平稳,城市间集聚水平存在明显差异;金融服务业呈现高度集聚于城市CBD的微观空间结构以及由广州、深圳、香港地区三地向外扩散的多中心、多层级的宏观布局特征,且四类细分行业空间集聚特征显著;金融服务业集聚空间格局的形成受多种因素的影响,科技创新能力、信息流动水平以及人力资源数量是影响粤港澳大湾区金融服务业空间聚集的主要因素。

基于地理探测器的元阳梯田地质灾害影响因素及滑坡成因分析

元阳梯田受其特殊的地理位置、地表植被和农耕文化影响,表生地质灾害频发,对其生态价值和文化价值造成极大损害,梯田区域的地质灾害防治显得尤为关键。在详细野外调查基础上,结合元阳梯田区15 m分辨率遥感影像数据,利用空间叠加分析和地理探测器模型对研究区地质灾害影响因素开展了详细研究。结果表明:元阳梯田区地质灾害(隐患)点中滑坡灾害(隐患)点数量占比为93.39%,小型规模灾害(隐患)点数量占比为87.69%,总体表现为以滑坡性质的小型灾害为主;地质灾害分布的影响因素主要为地形坡度,其次为地质构造,受地貌单元影响最弱;滑坡灾害形成的影响因素具有复合性特点,其中强烈的河流侵蚀作用、地壳抬升作用和活跃的断裂构造活动是其成灾的主要地质环境背景,丰富的降雨量和人类工程活动是其成灾的主要触发因素。通过研究可进一步认识元阳梯田地质灾害影响因素及形成条件,可更好地助力于地方防灾减灾体系提升,也可为区域地质灾害风险分析提供一定的参考。

基于地理探测器的河南省碳排放时空演变及影响因素分析

本文采用中国城市温室气体工作组发布的二氧化碳排放数据集中的数据,借助核密度估计、地理探测器模型,对2005—2020年河南省碳排放的时空演变特征和影响因素进行探讨。结果表明:河南省人均碳排放由高水平下降为低水平,地市间差距不断减少,但发展速度缓慢并出现了极化现象;河南省人均碳排放总体趋于稳定且呈现西北高东南低的分布格局;影响河南省人均碳排放的主要因素是产业结构、城镇化水平和经济发展,次要因素是人口规模、财政投入和对外开放,不同因素交互作用对河南省人均碳排放空间分异的影响力均大于各因素单独作用的影响力。

基于地理探测器的甘肃省A级旅游景区空间分布与影响因素

利用空间分析技术与地理探测器模型,以甘肃省443个A级旅游景区为研究对象,采用平均最近邻指数、核密度估计等方法,研究甘肃省A级旅游景区的空间分布特征。在此基础上,运用地理探测器模型识别和分析影响甘肃A级旅游景区空间分布特征的因素。研究表明,甘肃省A级旅游景区空间聚集效果显著,但空间分布均衡度较低。不同等级类型景区集聚程度存在差异,景区在以嘉峪关、张掖等市州形成分布较为密集的中心旅游圈,甘肃A级旅游景区空间分布格局的形成受自然资源、社会环境、经济活力的共同影响,三者相比而言,经济活力指标对景区空间分布作用强度更大。

基于地理探测器的传统村落空间分异及影响因素研究——以重庆市为例

为探究重庆市传统村落空间分异及影响因素,运用多种空间方法,结合GIS软件探讨其空间分异,利用最优参数的地理探测器分析其空间分异的影响因素。研究发现,重庆市传统村落空间分布呈现显著集聚分布特征,主要集中在渝东南的酉阳、秀山与石柱等区县,形成主城九区低密度区与渝东南显著密集区。传统村落空间分布密度在空间上表现为高值区县相邻、低值区县相连的“大集聚、小分散”空间格局。重庆市传统村落空间分异主要受非物质文化遗产规模、地形起伏度、高程、农业化率与城镇化率等因素影响,其中单因子探测存在明显的差异,因子间的交互作用存在明显协同增强效应,说明重庆市传统村落空间分异是自然地理与经济、社会、文化等多因素共同作用的结果。

基于地理探测器和污染物实测的城市功能区PM2.5影响机制探究

为了探析不同用地的大气污染情况,文章选取了沈阳市和大连市的5种用地类型地块作为研究区,基于移动监测法对地面大气颗粒物浓度进行水平分布的实地监测,采用地理探测器模型探究PM2.5浓度与城市环境因子之间的影响机制。结果表明,在不同功能的区域中,土地利用性质不同,影响大气污染物空间分异的主要因素根据实际情况也有所不同。居住、工业、文教、旅游、商业区内影响大气污染物浓度的最主要因子分别是街道走向、天空开阔度、近水距离、贴线率和交通量,最主要因子与其他因子的交互增强作用也相对明显。

长三角41个城市文旅产业发展新格局演化及影响因素研究——基于地理探测器的统计研究

基于时间截面数据,通过熵值法、空间自相关等方法尝试探讨长三角地区41个城市文旅产业发展的时空格局演化特征,并利用地理探测器对其影响因素进行深入探究。研究发现:1长三角地区城市文旅产业发展水平整体呈现上升态势,空间分异显著,表现为“东南高、中部平衡、西北低”的空间分布格局;2长三角地区城市文旅产业发展的空间集聚趋势明显,东南区域的“高-高”集聚、西北区域的“低-低”集聚特征显现;3影响长三角地区城市文旅产业发展格局的因素作用不同,核心因素是经济条件和收入水平;4各项影响因子对文旅产业发展格局演化的解释力呈双因子增强作用,且因子解释力统计具有显著差异。基于此,从推进文旅产业的协同发展、增强文旅产业发展的韧性、夯实文旅产业的发展基石等方面提出长三角地区文旅产业高质量发展的对策和建议。

基于地理探测器的山东省人口空间格局演变及影响因素研究

以山东省县域为研究尺度,基于山东省136区县人口普查数据,利用空间自相关方法和地理探测器模型,探讨山东省人口空间分布格局演变与影响因素之间的关系。结果表明:(1)2000—2020年,山东省人口空间格局基本保持不变,呈现西南高东北低的格局;人口重心始终位于潍坊市临朐县,并向东北方向缓慢移动。(2)山东省人口分布集中指数与不均衡指数均呈上升趋势,人口分布总体向集中与不均衡分布发展。(3)山东省人口密度莫兰指数>0,呈现出显著空间正相关;人口分布在空间上呈显著的高-高集聚、低-低集聚特征,且有增强趋势。(4)不同影响因素对山东省人口空间分布的影响力不同,其由大到小依次为平均房价、城镇化率、人均可支配收入、人均GDP、气温、降水、高程、地形起伏度。人口空间格局是多因子综合作用的结果,任意两因子交互作用的影响力均大于单因子单独作用的影响力。

“中四角”绿色水资源利用效率时空分异及其影响因素——基于非期望产出SBM-DEA和地理探测器模型

利用非期望产出SBM-DEA模型测度了2010-2019年“中四角”绿色水资源利用效率(GWUE),采用空间自相关及冷热点分析方法探索GWUE的时空分异特征,并运用地理探测器模型深入探寻GWUE空间分异的关键影响因素。结果表明:(1)“中四角”GWUE高效区主要来源武汉城市群,低效区主要来源于环鄱阳湖城市群;各城市的GWUE具有明显的时空差异性,空间自相关性不显著,但空间分布格局由随机分布逐渐向集聚分布演变。(2)2010年经济发展水平和人口密度是影响“中四角”GWUE空间分异的主要因素,2015年经济发展水平和医疗资源占用情况成为GWUE空间分异的主要推动因子,2019年医疗资源占用情况和政府重视程度对GWUE空间分异起决定作用。

基于地理探测器的流域水污染影响因子分析

流域水污染影响因子分析是开展水污染防治的基础工作,研究提出了一种基于地理探测器的流域水污染影响因素定量分析方法,并在滏阳河流域进行了应用。文章利用地理探测器定量探测水污染的重点影响因子,采用标准差椭圆揭示了流域水污染的时空演变特征与重点影响因子的空间分布特征。结果表明:滏阳河流域的工业与环保类因素对水污染空间分布的影响最显著,其中环境治理投资、工业废水排放量、工业企业数影响较大;各个因子对水污染空间分布的影响存在交互增强作用;同类影响因子间对水污染空间分布不存在显著性差异;滏阳河流域水污染空间分布随工业发展,呈现出范围有所扩大,分布重心向西南方向偏移,在地理空间上呈扩张分散化的趋势;同时,流域水污染与影响因子在空间分布上具有相似性。

基于地理探测器的城市广场活力测度及其影响因子分析——以南京市为例

基于多源数据建构了城市广场活力测度模型,设计了“供给-可达-需求”3个维度识别广场活力影响因子的分析指标及方法,并以南京主城区为实证对象进行分析。结果表明:南京主城区城市广场活力呈现“高聚集-低稳定-多峰值”的活力态势,城市中心城区内占地面积小的市民广场是最具吸引力的空间。其他旅游景点、商业服务设施、居民点密度、公共交通站点、人口密度、广场面积对城市广场的活力聚集度呈显著影响。广场“需求”和“可达”维度因子是活力的核心作用力;“供给”维度因子多表现为广场活力聚集度的协同作用力,对广场活力稳定度的影响作用更显著。研究提供了一种从量化的角度对城市广场的使用现状进行“自下而上”的认知方法。其分析结果可为广场的规划、建设及更新提供决策层面的依据。