地理学

大数据时代城市时空间行为研究方法

秦萧，甄峰，熊丽芳，等

摘要：目的：信息技术的进步加速了知识、技术、人才、资金等的时空交换，使得城市生产与居民活动范围持续扩大、类型更加复杂，并促进了产业重构和空间重组，进而改变着区域和城市的空间格局。这一过程中，时间、空间及其相互关系都会发生新的变化，流空间将成为区域、城市以及居民活动的主要载体，并通过记录城市运营和居民活动的大规模网络或移动信息设备数据的形式表现出来。由于时空间概念被重新定义，城市时空间行为研究面临着研究范式的转型和内容与方法上的革新。加之传统研究在数据层面存在静态、滞后、成本高、样本代表性不足等诸多缺陷，需要从新背景下探讨大数据在未来研究中的应用方向，进而重构和丰富城市地理学科方法、指导城市的规划与建设。方法：本文在总结传统研究方法存在问题的基础上，通过文献梳理和综合分析的方法，对影响传统研究方法变革的数据获取与处理技术进行判断，并重点从居民时空行为、城市空间及城市等级体系3个方面综述了国内外应用大数据进行城市时空间行为研究的最新进展，构建了基于大数据应用的城市时空间行为研究方法框架。结果：通过分析可以看出，在数据获取层面，获取方式已经由传统年鉴统计、社会问卷调查、深入访谈等转变为以网络数据（特别是社交网络数据）的抓取和新空间定位技术（GPS、智能手机、LBS等）的应用为主，数据内容体现出大样本量、实时动态、微观详细等特征，且更加注重研究对象地理位置信息的提取。在数据处理技术层面，网络数据挖掘、居民行为数据分析、网络地图的集成与可视化将成为未来研究的主要支撑技术。在数据应用层面，手机信令、社交媒体、出租车轨迹、公交刷卡等大数据开始被应用到了居民日常活动模式、居民出行、城市功能区划分、城市等级体系等方面的研究，但大数据分析方法还是使用描述性统计分析、聚类分析、因子分析、重力模型、网络分析及时空棱柱等传统城市时空间行为研究方法，呈现出明显的运用“新”数据和“旧”方法来研究“更新”和“更复杂”问题的特征，其研究范围也由居民尺度扩展到了城市空间和区域范围，并且对GIS工具的依赖程度逐渐增加。结论：总体来看，未来研究方法的变革主要取决于对反映居民时空行为的网络或移动信息设备数据的挖掘、处理及应用（特别是互联网数据），并进一步推动计算机、数学、社会学、经济学、地理信息系统等相关学科间的交叉与融合，进而在城市社区规划、城市详细规划、城市总体规划、城镇体系规划等方面促进城市规划编制与管理的科学化。

来源出版物：地理科学进展，2013，32(9):1352-1361

入选年份：2017

气候变化科学与人类可持续发展

秦大河

摘要：目的：气候变化深刻影响着人类生存与发展，是当今国际社会共同面临的重大挑战。气候变化科学的最新研究结果证明，1750年人类社会工业化以来，大量使用化石燃料排放CO2等温室气体和其他污染物质，其综合效果导致全球气候系统变暖，20世纪中叶以来进一步加剧，成为制约人类社会可持续发展的重大问题。对此决策者重视，社会公众关注。本文根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）自第五次评估报告（AR5）的主要内容，并结合节能减排和环境保护，阐述气候变化科学的新进展，以利保护气候，保护环境，保护人类健康，建设生态文明，实现人类社会的可持续发展。方法：联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的气候变化科学评估报告，是现代意义上的“气候变化科学”，它将大气圈、水圈、冰冻圈、生物圈和岩石圈表等地球五大圈层视为气候系统组成部分，将气候系统变化与人类社会经济活动相联系，为实现人类社会可持续发展转型提供服务，为国际社会正确认识气候变化，了解其影响，采取共同行动应对气候变化，奠定了科学基础。2013年10月以来，IPCC先后发布了第五次评估报告（AR5）的3个工作组报告以及综合报告。本文根据IPCC AR5的主要内容，分析气候变化的科学事实和原因，模拟气候系统变化和温室气体累积排放影响，预估未来气候变化趋势，并进一步分析气候变化的影响、适应和脆弱性以及减缓，并联系节能减排和环境保护，全面阐述了气候变化科学的新进展。结果：2012年之前的3个连续10年的全球地表平均气温，都比1850年以来任何一个10年更高，且可能是过去1400年来最热的30年。虽然1998—2012年全球地表增温速率趋缓，但还不能反映出气候变化的长期趋势。1970年以来海洋在变暖，海洋上层75 m以上的海水温度每10年升温幅度超过0.11℃；1971—2010年地球气候系统增加的净能量中，93%被海洋吸收。全球平均海平面上升速率加快，1993—2010年间高达3.2 mm/年。全球海洋的人为碳库很可能已增加，导致海洋表层水酸化。1971年以来，全球几乎所有冰川、格陵兰冰盖和南极冰盖的冰量都在损失。其中1979年以来北极海冰范围以每10年3.5%～4.1%的速率缩小，同期南极海冰范围以每10年1.2%～1.8%的速率增大。北半球积雪范围在缩小。20世纪80年代初以来，大多数地区的多年冻土温度升高。已在大气和海洋变暖、水循环变化、冰冻圈退缩、海平面上升和极端气候事件的变化中检测到人类活动影响的信号。1750年以来大气CO2浓度的增加是人为辐射强迫增加的主因，导致20世纪50年代以来50%以上的全球气候变暖，其信度超过95%。采用CMIP5模式和典型浓度路径（RCPs），预估本世纪末全球地表平均气温将继续升高，热浪、强降水等极端事件的发生频率将增加，降水将呈现“干者愈干、湿者愈湿”趋势。海洋上层的温度比1986—2005年间升高 0.6～2.0℃，热量将从海表传向深海，并影响大洋环流，2100年海平面将上升0.26～0.82 m。冰冻圈将继续变暖。为控制气候变暖，人类需要减少温室气体排放。如果较工业化之前的温升达到 2℃，全球年均经济损失将达到收入的0.2%～2.0%，并造成大范围不可逆的影响，导致死亡、疾病、食品安全、内陆洪涝、农村饮水和灌溉困难等问题，影响人类安全。如果采取积极行动，2℃的温升目标仍可望达到。要实现21世纪末2℃温升目标，能源供应等部门应有重大变革，及早走上系统的、跨部门减排战略下的全球长期减排道路。减排可带来许多重大的协同效应。就中国而言，改变能源结构、提高能源效率、减少排放温室气体，不仅是应对气候变化的迫切需要，更是治理环境污染、保护空气质量、保证人民群众健康需求的迫切需要。结论：全球气候系统变暖是毋庸置疑的事实，并对自然生态系统和人类社会产生广泛而深刻的影响。1750年以来大气CO2浓度的增加是人为辐射强迫增加的主因，温室气体排放将使全球气候进一步变暖。为遏制逐渐失控的全球变暖，需全球共同努力减排，以实现人类可持续发展。

来源出版物：地理科学进展，2014，33(7):874-883

入选年份：2017

长江三角洲城市化效率与经济发展水平的耦合关系

孙东琪，张京祥，张明斗，等

摘要：目的：自20世纪70年代末以来，中国城市化进程加快，特别是近十几年间城市化水平更是飞速提升。但这个阶段的城市化效率如何？城市化效率的变化是否能够促进区域经济的和谐健康发展，这是一个关键的科学问题。因此，如何在对城市化效率进行测度的基础之上，研究其与经济发展水平的耦合关系，成为本文的基本出发点。本文以长三角地区16个城市为研究区域，对其1980—2010年的城市化效率与经济发展水平耦合关系进行实证研究，厘清两者之间的内在规律，为其他区域的城市化进程和区域经济发展提供参照。方法：本文从投入系统和产出系统选取了城市化效率的评价指标，利用DEA模型计算了1980—2010年长三角地区的城市化效率。参照权威文献选取了14个经济发展水平的评价指标，利用层次分析法计算了1980—2010年长三角地区的经济发展水平综合指数。利用耦合度模型计算了 1980—2010年长三角地区城市化效率与经济发展水平的耦合关系，并根据计算结果进行了理论上的探索。结果：1980—2010年长三角城市化综合效率为1的城市个数经历了平稳—增加—缓慢减少—平稳—急剧减少的过程，总体呈减少趋势；规模报酬递减的城市个数发展经历了急剧增加—急剧减少—缓慢减少—缓慢增加—急剧增加的过程，总体呈增加趋势；规模报酬递增的城市个数经历了急剧减少—增加—减少的过程，总体呈减少趋势。1980—2010年长三角16个市经济发展水平主要呈现以下特征：从时间演变来看，30年间长三角各市经济发展水平呈上升趋势。从空间分布格局来看，经过 30年演变，长三角各市由区域非均衡阶段进一步走向了区域均衡发展阶段。1980—2010年长三角总体城市化效率与经济发展水平耦合度指数的平均值经历了上升（1980—1990年）—迅猛上升（1990—1995年）—平稳发展（1995—2005年）—急剧下降（2005—2010年）的过程，总体呈现倒“U”型趋势，各市的城市化效率与经济发展水平耦合度基本也经历了这样一个过程。1980—2010年长三角城市化效率与经济发展水平耦合度空间分布主要呈现以下几点特征：①1980—2000年，高度和较高度耦合型城市主要集中在长三角中部区域，2000—2010年，扩散至北部和南部外围区域；1980—2010年，中度和低度耦合型城市主要由长三角北部和南部的外围地区向中部地带推进；高度、较高度耦合型城市经历了由内至外的扩散过程，而中度、低度耦合型则经历了由外至内的集聚过程。②1980—2000年，高度和较高度耦合型主要集中在经济发展水平较好的城市。中度和低度耦合型城市主要集中在经济发展水平较低的城市，原属于高度和较高度耦合型的经济发展水平较好的城市逐步转为中度、低度耦合型城市，而原属于中度、低度耦合型经济发展水平较差的城市逐步转变为高度和较高度耦合型城市。结论：①30年间，长三角城市化效率与经济发展水平的耦合度总体经历了缓慢上升—急剧上升—缓慢下降—急剧下降的过程，呈倒“U”型发展。②不同发展阶段的经济发展水平和城市化效率耦合关系不同，在一定时期，提高城市化效率可以提升区域经济发展水平，区域经济水平的发展也可提高城市化效率；但当城市化效率和经济发展达到一定的水平时，城市化效率的提高不再成为提升区域经济发展水平的重要因素，而区域经济发展水平的提升也不会过多地影响城市化效率。③城市化效率与经济发展水平存在动态耦合关系，经济发展水平较高的城市会首先摆脱城市化效率带来的促进作用。

来源出版物：地理科学进展，2013，32(7):1060-1071

入选年份：2017

基于遥感技术的中国湿地数据库

颜凤芹，刘兴土，陈静，等

摘要：湿地是一种重要的资源，是水陆相互作用形成的独特生态系统，是重要的生存环境和自然界最富有生物多样性的生态景观之一，有稳定环境、物种基因保护及资源利用等重要功能。由于各种自然及人为因素的影响，目前越来越多的湿地转化为农业和城市用地，湿地的质量退化和数量减少引起人们广泛关注。了解湿地的分布和面积变化意义重大，为此，世界各国都建立了大量的湿地数据库。我国湿地资源分布广泛，面积居世界第4位。然而，我国的湿地科学起步较晚，了解国内外湿地数据库建设的现状和发展，对我国湿地的研究有重要意义。论文在介绍湿地遥感调查相关背景的基础上，比较了遥感在不同类型的湿地数据库中的应用，并总结了我国湿地数据库的现状、问题及未来发展方向。论文通过文献综述的方法，回顾了基于遥感技术的中国湿地数据库的建设与发展。一个关键的结论是，尽管我国的湿地数据库建设种类持续增加、精度不断提升，但其尚不能满足目前我国湿地的保护和管理需求。具体而言，光学遥感数据仍是湿地数据库建设的主要数据源，高光谱遥感数据及微波遥感数据应用相对较少；目视解译与野外调查相结合仍然是全国湿地调查的主要方法，自动/半自动分类方法的应用有待于进一步加强；目前的湿地数据库建设主要集中于湿地的位置和面积，缺少生物物理特征的调查；我国不同湿地数据库之间存在很大的不一致性，湿地数据库建设的精度有待于进一步加强；1950s以来我国湿地大面积减少，但目前我国湿地数据库主要集中在1980s之前，缺少之前的湿地数据湿地调查。综合目前湿地数据库建设的现状和问题，论文提出未来我国湿地数据库建设的几点建议。首先，未来湿地数据库建设应注重使用高光谱遥感数据及微波遥感数据以提高湿地遥感调查的精度和效率。其次，未来湿地调查不仅要关注湿地的基本位置和大小，还要注意主要的生物物理特征（土壤水分及植被状况等）的调查，并应该通过数字重建等方法建立在1980s之前的湿地数据库。再次，应特别注意未来湿地库建设一致性及精度问题。研究人员可以通过结合多源和多季相遥感影像等方法以获得更准确的湿地信息。此外，考虑到遥感技术在湿地调查中的重要作用，需要进一步开展湿地科学家和遥感科学家之间的合作与交流，以促进遥感技术在湿地数据库建设中的应用以提高湿地调查的效率和精度。

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

入选年份：2017