大數(shù)據(jù)時代城市時空間行為研究方法

秦蕭，甄峰，熊麗芳，等

摘要：目的：信息技術的進步加速了知識、技術、人才、資金等的時空交換，使得城市生產(chǎn)與居民活動范圍持續(xù)擴大、類型更加復雜，并促進了產(chǎn)業(yè)重構和空間重組，進而改變著區(qū)域和城市的空間格局。這一過程中，時間、空間及其相互關系都會發(fā)生新的變化，流空間將成為區(qū)域、城市以及居民活動的主要載體，并通過記錄城市運營和居民活動的大規(guī)模網(wǎng)絡或移動信息設備數(shù)據(jù)的形式表現(xiàn)出來。由于時空間概念被重新定義，城市時空間行為研究面臨著研究范式的轉型和內容與方法上的革新。加之傳統(tǒng)研究在數(shù)據(jù)層面存在靜態(tài)、滯后、成本高、樣本代表性不足等諸多缺陷，需要從新背景下探討大數(shù)據(jù)在未來研究中的應用方向，進而重構和豐富城市地理學科方法、指導城市的規(guī)劃與建設。方法：本文在總結傳統(tǒng)研究方法存在問題的基礎上，通過文獻梳理和綜合分析的方法，對影響傳統(tǒng)研究方法變革的數(shù)據(jù)獲取與處理技術進行判斷，并重點從居民時空行為、城市空間及城市等級體系3個方面綜述了國內外應用大數(shù)據(jù)進行城市時空間行為研究的最新進展，構建了基于大數(shù)據(jù)應用的城市時空間行為研究方法框架。結果：通過分析可以看出，在數(shù)據(jù)獲取層面，獲取方式已經(jīng)由傳統(tǒng)年鑒統(tǒng)計、社會問卷調查、深入訪談等轉變?yōu)橐跃W(wǎng)絡數(shù)據(jù)（特別是社交網(wǎng)絡數(shù)據(jù)）的抓取和新空間定位技術（GPS、智能手機、LBS等）的應用為主，數(shù)據(jù)內容體現(xiàn)出大樣本量、實時動態(tài)、微觀詳細等特征，且更加注重研究對象地理位置信息的提取。在數(shù)據(jù)處理技術層面，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)挖掘、居民行為數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡地圖的集成與可視化將成為未來研究的主要支撐技術。在數(shù)據(jù)應用層面，手機信令、社交媒體、出租車軌跡、公交刷卡等大數(shù)據(jù)開始被應用到了居民日?；顒幽Ｊ?、居民出行、城市功能區(qū)劃分、城市等級體系等方面的研究，但大數(shù)據(jù)分析方法還是使用描述性統(tǒng)計分析、聚類分析、因子分析、重力模型、網(wǎng)絡分析及時空棱柱等傳統(tǒng)城市時空間行為研究方法，呈現(xiàn)出明顯的運用“新”數(shù)據(jù)和“舊”方法來研究“更新”和“更復雜”問題的特征，其研究范圍也由居民尺度擴展到了城市空間和區(qū)域范圍，并且對GIS工具的依賴程度逐漸增加。結論：總體來看，未來研究方法的變革主要取決于對反映居民時空行為的網(wǎng)絡或移動信息設備數(shù)據(jù)的挖掘、處理及應用（特別是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)），并進一步推動計算機、數(shù)學、社會學、經(jīng)濟學、地理信息系統(tǒng)等相關學科間的交叉與融合，進而在城市社區(qū)規(guī)劃、城市詳細規(guī)劃、城市總體規(guī)劃、城鎮(zhèn)體系規(guī)劃等方面促進城市規(guī)劃編制與管理的科學化。

來源出版物：地理科學進展，2013，32(9):1352-1361

入選年份：2017

氣候變化科學與人類可持續(xù)發(fā)展

秦大河

摘要：目的：氣候變化深刻影響著人類生存與發(fā)展，是當今國際社會共同面臨的重大挑戰(zhàn)。氣候變化科學的最新研究結果證明，1750年人類社會工業(yè)化以來，大量使用化石燃料排放CO2等溫室氣體和其他污染物質，其綜合效果導致全球氣候系統(tǒng)變暖，20世紀中葉以來進一步加劇，成為制約人類社會可持續(xù)發(fā)展的重大問題。對此決策者重視，社會公眾關注。本文根據(jù)政府間氣候變化專門委員會（IPCC）自第五次評估報告（AR5）的主要內容，并結合節(jié)能減排和環(huán)境保護，闡述氣候變化科學的新進展，以利保護氣候，保護環(huán)境，保護人類健康，建設生態(tài)文明，實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展。方法：聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的氣候變化科學評估報告，是現(xiàn)代意義上的“氣候變化科學”，它將大氣圈、水圈、冰凍圈、生物圈和巖石圈表等地球五大圈層視為氣候系統(tǒng)組成部分，將氣候系統(tǒng)變化與人類社會經(jīng)濟活動相聯(lián)系，為實現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展轉型提供服務，為國際社會正確認識氣候變化，了解其影響，采取共同行動應對氣候變化，奠定了科學基礎。2013年10月以來，IPCC先后發(fā)布了第五次評估報告（AR5）的3個工作組報告以及綜合報告。本文根據(jù)IPCC AR5的主要內容，分析氣候變化的科學事實和原因，模擬氣候系統(tǒng)變化和溫室氣體累積排放影響，預估未來氣候變化趨勢，并進一步分析氣候變化的影響、適應和脆弱性以及減緩，并聯(lián)系節(jié)能減排和環(huán)境保護，全面闡述了氣候變化科學的新進展。結果：2012年之前的3個連續(xù)10年的全球地表平均氣溫，都比1850年以來任何一個10年更高，且可能是過去1400年來最熱的30年。雖然1998—2012年全球地表增溫速率趨緩，但還不能反映出氣候變化的長期趨勢。1970年以來海洋在變暖，海洋上層75 m以上的海水溫度每10年升溫幅度超過0.11℃；1971—2010年地球氣候系統(tǒng)增加的凈能量中，93%被海洋吸收。全球平均海平面上升速率加快，1993—2010年間高達3.2 mm/年。全球海洋的人為碳庫很可能已增加，導致海洋表層水酸化。1971年以來，全球幾乎所有冰川、格陵蘭冰蓋和南極冰蓋的冰量都在損失。其中1979年以來北極海冰范圍以每10年3.5%～4.1%的速率縮小，同期南極海冰范圍以每10年1.2%～1.8%的速率增大。北半球積雪范圍在縮小。20世紀80年代初以來，大多數(shù)地區(qū)的多年凍土溫度升高。已在大氣和海洋變暖、水循環(huán)變化、冰凍圈退縮、海平面上升和極端氣候事件的變化中檢測到人類活動影響的信號。1750年以來大氣CO2濃度的增加是人為輻射強迫增加的主因，導致20世紀50年代以來50%以上的全球氣候變暖，其信度超過95%。采用CMIP5模式和典型濃度路徑（RCPs），預估本世紀末全球地表平均氣溫將繼續(xù)升高，熱浪、強降水等極端事件的發(fā)生頻率將增加，降水將呈現(xiàn)“干者愈干、濕者愈濕”趨勢。海洋上層的溫度比1986—2005年間升高 0.6～2.0℃，熱量將從海表傳向深海，并影響大洋環(huán)流，2100年海平面將上升0.26～0.82 m。冰凍圈將繼續(xù)變暖。為控制氣候變暖，人類需要減少溫室氣體排放。如果較工業(yè)化之前的溫升達到 2℃，全球年均經(jīng)濟損失將達到收入的0.2%～2.0%，并造成大范圍不可逆的影響，導致死亡、疾病、食品安全、內陸洪澇、農村飲水和灌溉困難等問題，影響人類安全。如果采取積極行動，2℃的溫升目標仍可望達到。要實現(xiàn)21世紀末2℃溫升目標，能源供應等部門應有重大變革，及早走上系統(tǒng)的、跨部門減排戰(zhàn)略下的全球長期減排道路。減排可帶來許多重大的協(xié)同效應。就中國而言，改變能源結構、提高能源效率、減少排放溫室氣體，不僅是應對氣候變化的迫切需要，更是治理環(huán)境污染、保護空氣質量、保證人民群眾健康需求的迫切需要。結論：全球氣候系統(tǒng)變暖是毋庸置疑的事實，并對自然生態(tài)系統(tǒng)和人類社會產(chǎn)生廣泛而深刻的影響。1750年以來大氣CO2濃度的增加是人為輻射強迫增加的主因，溫室氣體排放將使全球氣候進一步變暖。為遏制逐漸失控的全球變暖，需全球共同努力減排，以實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展。

來源出版物：地理科學進展，2014，33(7):874-883

入選年份：2017

長江三角洲城市化效率與經(jīng)濟發(fā)展水平的耦合關系

孫東琪，張京祥，張明斗，等

摘要：目的：自20世紀70年代末以來，中國城市化進程加快，特別是近十幾年間城市化水平更是飛速提升。但這個階段的城市化效率如何？城市化效率的變化是否能夠促進區(qū)域經(jīng)濟的和諧健康發(fā)展，這是一個關鍵的科學問題。因此，如何在對城市化效率進行測度的基礎之上，研究其與經(jīng)濟發(fā)展水平的耦合關系，成為本文的基本出發(fā)點。本文以長三角地區(qū)16個城市為研究區(qū)域，對其1980—2010年的城市化效率與經(jīng)濟發(fā)展水平耦合關系進行實證研究，厘清兩者之間的內在規(guī)律，為其他區(qū)域的城市化進程和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展提供參照。方法：本文從投入系統(tǒng)和產(chǎn)出系統(tǒng)選取了城市化效率的評價指標，利用DEA模型計算了1980—2010年長三角地區(qū)的城市化效率。參照權威文獻選取了14個經(jīng)濟發(fā)展水平的評價指標，利用層次分析法計算了1980—2010年長三角地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平綜合指數(shù)。利用耦合度模型計算了 1980—2010年長三角地區(qū)城市化效率與經(jīng)濟發(fā)展水平的耦合關系，并根據(jù)計算結果進行了理論上的探索。結果：1980—2010年長三角城市化綜合效率為1的城市個數(shù)經(jīng)歷了平穩(wěn)—增加—緩慢減少—平穩(wěn)—急劇減少的過程，總體呈減少趨勢；規(guī)模報酬遞減的城市個數(shù)發(fā)展經(jīng)歷了急劇增加—急劇減少—緩慢減少—緩慢增加—急劇增加的過程，總體呈增加趨勢；規(guī)模報酬遞增的城市個數(shù)經(jīng)歷了急劇減少—增加—減少的過程，總體呈減少趨勢。1980—2010年長三角16個市經(jīng)濟發(fā)展水平主要呈現(xiàn)以下特征：從時間演變來看，30年間長三角各市經(jīng)濟發(fā)展水平呈上升趨勢。從空間分布格局來看，經(jīng)過 30年演變，長三角各市由區(qū)域非均衡階段進一步走向了區(qū)域均衡發(fā)展階段。1980—2010年長三角總體城市化效率與經(jīng)濟發(fā)展水平耦合度指數(shù)的平均值經(jīng)歷了上升（1980—1990年）—迅猛上升（1990—1995年）—平穩(wěn)發(fā)展（1995—2005年）—急劇下降（2005—2010年）的過程，總體呈現(xiàn)倒“U”型趨勢，各市的城市化效率與經(jīng)濟發(fā)展水平耦合度基本也經(jīng)歷了這樣一個過程。1980—2010年長三角城市化效率與經(jīng)濟發(fā)展水平耦合度空間分布主要呈現(xiàn)以下幾點特征：①1980—2000年，高度和較高度耦合型城市主要集中在長三角中部區(qū)域，2000—2010年，擴散至北部和南部外圍區(qū)域；1980—2010年，中度和低度耦合型城市主要由長三角北部和南部的外圍地區(qū)向中部地帶推進；高度、較高度耦合型城市經(jīng)歷了由內至外的擴散過程，而中度、低度耦合型則經(jīng)歷了由外至內的集聚過程。②1980—2000年，高度和較高度耦合型主要集中在經(jīng)濟發(fā)展水平較好的城市。中度和低度耦合型城市主要集中在經(jīng)濟發(fā)展水平較低的城市，原屬于高度和較高度耦合型的經(jīng)濟發(fā)展水平較好的城市逐步轉為中度、低度耦合型城市，而原屬于中度、低度耦合型經(jīng)濟發(fā)展水平較差的城市逐步轉變?yōu)楦叨群洼^高度耦合型城市。結論：①30年間，長三角城市化效率與經(jīng)濟發(fā)展水平的耦合度總體經(jīng)歷了緩慢上升—急劇上升—緩慢下降—急劇下降的過程，呈倒“U”型發(fā)展。②不同發(fā)展階段的經(jīng)濟發(fā)展水平和城市化效率耦合關系不同，在一定時期，提高城市化效率可以提升區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平，區(qū)域經(jīng)濟水平的發(fā)展也可提高城市化效率；但當城市化效率和經(jīng)濟發(fā)展達到一定的水平時，城市化效率的提高不再成為提升區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平的重要因素，而區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平的提升也不會過多地影響城市化效率。③城市化效率與經(jīng)濟發(fā)展水平存在動態(tài)耦合關系，經(jīng)濟發(fā)展水平較高的城市會首先擺脫城市化效率帶來的促進作用。

來源出版物：地理科學進展，2013，32(7):1060-1071

入選年份：2017

基于遙感技術的中國濕地數(shù)據(jù)庫

顏鳳芹，劉興土，陳靜，等

摘要：濕地是一種重要的資源，是水陸相互作用形成的獨特生態(tài)系統(tǒng)，是重要的生存環(huán)境和自然界最富有生物多樣性的生態(tài)景觀之一，有穩(wěn)定環(huán)境、物種基因保護及資源利用等重要功能。由于各種自然及人為因素的影響，目前越來越多的濕地轉化為農業(yè)和城市用地，濕地的質量退化和數(shù)量減少引起人們廣泛關注。了解濕地的分布和面積變化意義重大，為此，世界各國都建立了大量的濕地數(shù)據(jù)庫。我國濕地資源分布廣泛，面積居世界第4位。然而，我國的濕地科學起步較晚，了解國內外濕地數(shù)據(jù)庫建設的現(xiàn)狀和發(fā)展，對我國濕地的研究有重要意義。論文在介紹濕地遙感調查相關背景的基礎上，比較了遙感在不同類型的濕地數(shù)據(jù)庫中的應用，并總結了我國濕地數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)狀、問題及未來發(fā)展方向。論文通過文獻綜述的方法，回顧了基于遙感技術的中國濕地數(shù)據(jù)庫的建設與發(fā)展。一個關鍵的結論是，盡管我國的濕地數(shù)據(jù)庫建設種類持續(xù)增加、精度不斷提升，但其尚不能滿足目前我國濕地的保護和管理需求。具體而言，光學遙感數(shù)據(jù)仍是濕地數(shù)據(jù)庫建設的主要數(shù)據(jù)源，高光譜遙感數(shù)據(jù)及微波遙感數(shù)據(jù)應用相對較少；目視解譯與野外調查相結合仍然是全國濕地調查的主要方法，自動/半自動分類方法的應用有待于進一步加強；目前的濕地數(shù)據(jù)庫建設主要集中于濕地的位置和面積，缺少生物物理特征的調查；我國不同濕地數(shù)據(jù)庫之間存在很大的不一致性，濕地數(shù)據(jù)庫建設的精度有待于進一步加強；1950s以來我國濕地大面積減少，但目前我國濕地數(shù)據(jù)庫主要集中在1980s之前，缺少之前的濕地數(shù)據(jù)濕地調查。綜合目前濕地數(shù)據(jù)庫建設的現(xiàn)狀和問題，論文提出未來我國濕地數(shù)據(jù)庫建設的幾點建議。首先，未來濕地數(shù)據(jù)庫建設應注重使用高光譜遙感數(shù)據(jù)及微波遙感數(shù)據(jù)以提高濕地遙感調查的精度和效率。其次，未來濕地調查不僅要關注濕地的基本位置和大小，還要注意主要的生物物理特征（土壤水分及植被狀況等）的調查，并應該通過數(shù)字重建等方法建立在1980s之前的濕地數(shù)據(jù)庫。再次，應特別注意未來濕地庫建設一致性及精度問題。研究人員可以通過結合多源和多季相遙感影像等方法以獲得更準確的濕地信息。此外，考慮到遙感技術在濕地調查中的重要作用，需要進一步開展?jié)竦乜茖W家和遙感科學家之間的合作與交流，以促進遙感技術在濕地數(shù)據(jù)庫建設中的應用以提高濕地調查的效率和精度。

來源出版物：Chinese Geographical Science，2017，27(3):374-388

入選年份：2017