大數(shù)據(jù)時(shí)代城市時(shí)空間行為研究方法

秦蕭，甄峰，熊麗芳，等

摘要：目的：信息技術(shù)的進(jìn)步加速了知識(shí)、技術(shù)、人才、資金等的時(shí)空交換，使得城市生產(chǎn)與居民活動(dòng)范圍持續(xù)擴(kuò)大、類(lèi)型更加復(fù)雜，并促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)重構(gòu)和空間重組，進(jìn)而改變著區(qū)域和城市的空間格局。這一過(guò)程中，時(shí)間、空間及其相互關(guān)系都會(huì)發(fā)生新的變化，流空間將成為區(qū)域、城市以及居民活動(dòng)的主要載體，并通過(guò)記錄城市運(yùn)營(yíng)和居民活動(dòng)的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)信息設(shè)備數(shù)據(jù)的形式表現(xiàn)出來(lái)。由于時(shí)空間概念被重新定義，城市時(shí)空間行為研究面臨著研究范式的轉(zhuǎn)型和內(nèi)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(lái)研究中的應(yīng)用方向，進(jìn)而重構(gòu)和豐富城市地理學(xué)科方法、指導(dǎo)城市的規(guī)劃與建設(shè)。方法：本文在總結(jié)傳統(tǒng)研究方法存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，通過(guò)文獻(xiàn)梳理和綜合分析的方法，對(duì)影響傳統(tǒng)研究方法變革的數(shù)據(jù)獲取與處理技術(shù)進(jìn)行判斷，并重點(diǎn)從居民時(shí)空行為、城市空間及城市等級(jí)體系3個(gè)方面綜述了國(guó)內(nèi)外應(yīng)用大數(shù)據(jù)進(jìn)行城市時(shí)空間行為研究的最新進(jìn)展，構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)應(yīng)用的城市時(shí)空間行為研究方法框架。結(jié)果：通過(guò)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(jì)、社會(huì)問(wèn)卷調(diào)查、深入訪談等轉(zhuǎn)變?yōu)橐跃W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)（特別是社交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)）的抓取和新空間定位技術(shù)（GPS、智能手機(jī)、LBS等）的應(yīng)用為主，數(shù)據(jù)內(nèi)容體現(xiàn)出大樣本量、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、微觀詳細(xì)等特征，且更加注重研究對(duì)象地理位置信息的提取。在數(shù)據(jù)處理技術(shù)層面，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)挖掘、居民行為數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡(luò)地圖的集成與可視化將成為未來(lái)研究的主要支撐技術(shù)。在數(shù)據(jù)應(yīng)用層面，手機(jī)信令、社交媒體、出租車(chē)軌跡、公交刷卡等大數(shù)據(jù)開(kāi)始被應(yīng)用到了居民日常活動(dòng)模式、居民出行、城市功能區(qū)劃分、城市等級(jí)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(jì)分析、聚類(lèi)分析、因子分析、重力模型、網(wǎng)絡(luò)分析及時(shí)空棱柱等傳統(tǒng)城市時(shí)空間行為研究方法，呈現(xiàn)出明顯的運(yùn)用“新”數(shù)據(jù)和“舊”方法來(lái)研究“更新”和“更復(fù)雜”問(wèn)題的特征，其研究范圍也由居民尺度擴(kuò)展到了城市空間和區(qū)域范圍，并且對(duì)GIS工具的依賴程度逐漸增加。結(jié)論：總體來(lái)看，未來(lái)研究方法的變革主要取決于對(duì)反映居民時(shí)空行為的網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)信息設(shè)備數(shù)據(jù)的挖掘、處理及應(yīng)用（特別是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)），并進(jìn)一步推動(dòng)計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、地理信息系統(tǒng)等相關(guān)學(xué)科間的交叉與融合，進(jìn)而在城市社區(qū)規(guī)劃、城市詳細(xì)規(guī)劃、城市總體規(guī)劃、城鎮(zhèn)體系規(guī)劃等方面促進(jìn)城市規(guī)劃編制與管理的科學(xué)化。

來(lái)源出版物：地理科學(xué)進(jìn)展，2013，32(9):1352-1361

入選年份：2017

氣候變化科學(xué)與人類(lèi)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(lèi)生存與發(fā)展，是當(dāng)今國(guó)際社會(huì)共同面臨的重大挑戰(zhàn)。氣候變化科學(xué)的最新研究結(jié)果證明，1750年人類(lèi)社會(huì)工業(yè)化以來(lái)，大量使用化石燃料排放CO2等溫室氣體和其他污染物質(zhì)，其綜合效果導(dǎo)致全球氣候系統(tǒng)變暖，20世紀(jì)中葉以來(lái)進(jìn)一步加劇，成為制約人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大問(wèn)題。對(duì)此決策者重視，社會(huì)公眾關(guān)注。本文根據(jù)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）自第五次評(píng)估報(bào)告（AR5）的主要內(nèi)容，并結(jié)合節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)，闡述氣候變化科學(xué)的新進(jìn)展，以利保護(hù)氣候，保護(hù)環(huán)境，保護(hù)人類(lèi)健康，建設(shè)生態(tài)文明，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。方法：聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）的氣候變化科學(xué)評(píng)估報(bào)告，是現(xiàn)代意義上的“氣候變化科學(xué)”，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(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)相聯(lián)系，為實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型提供服務(wù)，為國(guó)際社會(huì)正確認(rèn)識(shí)氣候變化，了解其影響，采取共同行動(dòng)應(yīng)對(duì)氣候變化，奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。2013年10月以來(lái)，IPCC先后發(fā)布了第五次評(píng)估報(bào)告（AR5）的3個(gè)工作組報(bào)告以及綜合報(bào)告。本文根據(jù)IPCC AR5的主要內(nèi)容，分析氣候變化的科學(xué)事實(shí)和原因，模擬氣候系統(tǒng)變化和溫室氣體累積排放影響，預(yù)估未來(lái)氣候變化趨勢(shì)，并進(jìn)一步分析氣候變化的影響、適應(yīng)和脆弱性以及減緩，并聯(lián)系節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)，全面闡述了氣候變化科學(xué)的新進(jìn)展。結(jié)果：2012年之前的3個(gè)連續(xù)10年的全球地表平均氣溫，都比1850年以來(lái)任何一個(gè)10年更高，且可能是過(guò)去1400年來(lái)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(zhǎng)期趨勢(shì)。1970年以來(lái)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(guò)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(dá)3.2 mm/年。全球海洋的人為碳庫(kù)很可能已增加，導(dǎo)致海洋表層水酸化。1971年以來(lái)，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(lái)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(jì)80年代初以來(lái)，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(cè)到人類(lèi)活動(dòng)影響的信號(hào)。1750年以來(lái)大氣CO2濃度的增加是人為輻射強(qiáng)迫增加的主因，導(dǎo)致20世紀(jì)50年代以來(lái)50%以上的全球氣候變暖，其信度超過(guò)95%。采用CMIP5模式和典型濃度路徑（RCPs），預(yù)估本世紀(jì)末全球地表平均氣溫將繼續(xù)升高，熱浪、強(qiáng)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(shì)。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(lèi)需要減少溫室氣體排放。如果較工業(yè)化之前的溫升達(dá)到 2℃，全球年均經(jīng)濟(jì)損失將達(dá)到收入的0.2%～2.0%，并造成大范圍不可逆的影響，導(dǎo)致死亡、疾病、食品安全、內(nèi)陸洪澇、農(nóng)村飲水和灌溉困難等問(wèn)題，影響人類(lèi)安全。如果采取積極行動(dòng)，2℃的溫升目標(biāo)仍可望達(dá)到。要實(shí)現(xiàn)21世紀(jì)末2℃溫升目標(biāo)，能源供應(yīng)等部門(mén)應(yīng)有重大變革，及早走上系統(tǒng)的、跨部門(mén)減排戰(zhàn)略下的全球長(zhǎng)期減排道路。減排可帶來(lái)許多重大的協(xié)同效應(yīng)。就中國(guó)而言，改變能源結(jié)構(gòu)、提高能源效率、減少排放溫室氣體，不僅是應(yīng)對(duì)氣候變化的迫切需要，更是治理環(huán)境污染、保護(hù)空氣質(zhì)量、保證人民群眾健康需求的迫切需要。結(jié)論：全球氣候系統(tǒng)變暖是毋庸置疑的事實(shí)，并對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生廣泛而深刻的影響。1750年以來(lái)大氣CO2濃度的增加是人為輻射強(qiáng)迫增加的主因，溫室氣體排放將使全球氣候進(jìn)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(shí)現(xiàn)人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展。

來(lái)源出版物：地理科學(xué)進(jìn)展，2014，33(7):874-883

入選年份：2017

長(zhǎng)江三角洲城市化效率與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的耦合關(guān)系

孫東琪，張京祥，張明斗，等

摘要：目的：自20世紀(jì)70年代末以來(lái)，中國(guó)城市化進(jìn)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(gè)階段的城市化效率如何？城市化效率的變化是否能夠促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的和諧健康發(fā)展，這是一個(gè)關(guān)鍵的科學(xué)問(wèn)題。因此，如何在對(duì)城市化效率進(jìn)行測(cè)度的基礎(chǔ)之上，研究其與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的耦合關(guān)系，成為本文的基本出發(fā)點(diǎn)。本文以長(zhǎng)三角地區(qū)16個(gè)城市為研究區(qū)域，對(duì)其1980—2010年的城市化效率與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平耦合關(guān)系進(jìn)行實(shí)證研究，厘清兩者之間的內(nèi)在規(guī)律，為其他區(qū)域的城市化進(jìn)程和區(qū)域經(jīng)濟(jì)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(píng)價(jià)指標(biāo)，利用DEA模型計(jì)算了1980—2010年長(zhǎng)三角地區(qū)的城市化效率。參照權(quán)威文獻(xiàn)選取了14個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用層次分析法計(jì)算了1980—2010年長(zhǎng)三角地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平綜合指數(shù)。利用耦合度模型計(jì)算了 1980—2010年長(zhǎng)三角地區(qū)城市化效率與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的耦合關(guān)系，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了理論上的探索。結(jié)果：1980—2010年長(zhǎng)三角城市化綜合效率為1的城市個(gè)數(shù)經(jīng)歷了平穩(wěn)—增加—緩慢減少—平穩(wěn)—急劇減少的過(guò)程，總體呈減少趨勢(shì)；規(guī)模報(bào)酬遞減的城市個(gè)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(guò)程，總體呈增加趨勢(shì)；規(guī)模報(bào)酬遞增的城市個(gè)數(shù)經(jīng)歷了急劇減少—增加—減少的過(guò)程，總體呈減少趨勢(shì)。1980—2010年長(zhǎng)三角16個(gè)市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平主要呈現(xiàn)以下特征：從時(shí)間演變來(lái)看，30年間長(zhǎng)三角各市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平呈上升趨勢(shì)。從空間分布格局來(lái)看，經(jīng)過(guò) 30年演變，長(zhǎng)三角各市由區(qū)域非均衡階段進(jìn)一步走向了區(qū)域均衡發(fā)展階段。1980—2010年長(zhǎng)三角總體城市化效率與經(jīng)濟(jì)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(guò)程，總體呈現(xiàn)倒“U”型趨勢(shì)，各市的城市化效率與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平耦合度基本也經(jīng)歷了這樣一個(gè)過(guò)程。1980—2010年長(zhǎng)三角城市化效率與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平耦合度空間分布主要呈現(xiàn)以下幾點(diǎn)特征：①1980—2000年，高度和較高度耦合型城市主要集中在長(zhǎng)三角中部區(qū)域，2000—2010年，擴(kuò)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(zhǎng)三角北部和南部的外圍地區(qū)向中部地帶推進(jìn)；高度、較高度耦合型城市經(jīng)歷了由內(nèi)至外的擴(kuò)散過(guò)程，而中度、低度耦合型則經(jīng)歷了由外至內(nèi)的集聚過(guò)程。②1980—2000年，高度和較高度耦合型主要集中在經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jì)發(fā)展水平較好的城市逐步轉(zhuǎn)為中度、低度耦合型城市，而原屬于中度、低度耦合型經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較差的城市逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨群洼^高度耦合型城市。結(jié)論：①30年間，長(zhǎng)三角城市化效率與經(jīng)濟(jì)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(guò)程，呈倒“U”型發(fā)展。②不同發(fā)展階段的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城市化效率耦合關(guān)系不同，在一定時(shí)期，提高城市化效率可以提升區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展也可提高城市化效率；但當(dāng)城市化效率和經(jīng)濟(jì)發(fā)展達(dá)到一定的水平時(shí)，城市化效率的提高不再成為提升區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要因素，而區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升也不會(huì)過(guò)多地影響城市化效率。③城市化效率與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平存在動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的城市會(huì)首先擺脫城市化效率帶來(lái)的促進(jìn)作用。

來(lái)源出版物：地理科學(xué)進(jìn)展，2013，32(7):1060-1071

入選年份：2017

基于遙感技術(shù)的中國(guó)濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)

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(dú)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(hù)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(lái)越多的濕地轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)和城市用地，濕地的質(zhì)量退化和數(shù)量減少引起人們廣泛關(guān)注。了解濕地的分布和面積變化意義重大，為此，世界各國(guó)都建立了大量的濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。我國(guó)濕地資源分布廣泛，面積居世界第4位。然而，我國(guó)的濕地科學(xué)起步較晚，了解國(guó)內(nèi)外濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的現(xiàn)狀和發(fā)展，對(duì)我國(guó)濕地的研究有重要意義。論文在介紹濕地遙感調(diào)查相關(guān)背景的基礎(chǔ)上，比較了遙感在不同類(lèi)型的濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用，并總結(jié)了我國(guó)濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)狀、問(wèn)題及未來(lái)發(fā)展方向。論文通過(guò)文獻(xiàn)綜述的方法，回顧了基于遙感技術(shù)的中國(guó)濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)與發(fā)展。一個(gè)關(guān)鍵的結(jié)論是，盡管我國(guó)的濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)種類(lèi)持續(xù)增加、精度不斷提升，但其尚不能滿足目前我國(guó)濕地的保護(hù)和管理需求。具體而言，光學(xué)遙感數(shù)據(jù)仍是濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)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(yīng)用相對(duì)較少；目視解譯與野外調(diào)查相結(jié)合仍然是全國(guó)濕地調(diào)查的主要方法，自動(dòng)/半自動(dòng)分類(lèi)方法的應(yīng)用有待于進(jìn)一步加強(qiáng)；目前的濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)主要集中于濕地的位置和面積，缺少生物物理特征的調(diào)查；我國(guó)不同濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)之間存在很大的不一致性，濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的精度有待于進(jìn)一步加強(qiáng)；1950s以來(lái)我國(guó)濕地大面積減少，但目前我國(guó)濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)主要集中在1980s之前，缺少之前的濕地?cái)?shù)據(jù)濕地調(diào)查。綜合目前濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的現(xiàn)狀和問(wèn)題，論文提出未來(lái)我國(guó)濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的幾點(diǎn)建議。首先，未來(lái)濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)應(yīng)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(diào)查的精度和效率。其次，未來(lái)濕地調(diào)查不僅要關(guān)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(diào)查，并應(yīng)該通過(guò)數(shù)字重建等方法建立在1980s之前的濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。再次，應(yīng)特別注意未來(lái)濕地庫(kù)建設(shè)一致性及精度問(wèn)題。研究人員可以通過(guò)結(jié)合多源和多季相遙感影像等方法以獲得更準(zhǔn)確的濕地信息。此外，考慮到遙感技術(shù)在濕地調(diào)查中的重要作用，需要進(jìn)一步開(kāi)展?jié)竦乜茖W(xué)家和遙感科學(xué)家之間的合作與交流，以促進(jìn)遙感技術(shù)在濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中的應(yīng)用以提高濕地調(diào)查的效率和精度。

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

入選年份：2017