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基于GIS的城市人居环境适宜性评价—以长春市为例开题报告

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1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

一、研究意义

1.1研究背景

1.1.1政策制度背景

  1. 国家层面

    从 1978 年改革开放至今,我国的城镇化迅猛增长,很大程度地促进了经济的快速发展。但是在发展过程中一些不可调和以及不容忽视的问题日益严峻,迫切需要一条适宜的城镇化道路。党的十六大、十七大和十八大都提出小城镇建设相关的政策倾斜,皆为国家在探索适宜性城镇化发展道路上所作出的努力,概括起来可以得出,以人为本,大中小城市和小城镇协调发展为核心要务。

    从国家新型城镇化规划(2014-2020 年)中可以得出新型城镇化和传统城镇化不同之处,即“四个新”:一是本质要求“以人为本”;二是基础支撑“生态保护”;三是核心价值“文化传承”的;四是根本保障“制度完善”。这“四个新”落实到《规划》中明确提到的要重点发展的小城镇中,就是要优化和积极建设适宜的人居环境。

  2. 吉林省层面

    在全国大范围的城镇化发展背景下,吉林省省委十届二次全会提出努力走出一条具有吉林特色的城镇化发展道路,强调城镇化是吉林省经济社会发展的持久动力。扎实推进具有吉林特色的新型城镇化建设,对加快产业结构转型升级、解决“三农”问题、加快振兴发展、促进社会全面进步意义重大。

    从吉林省新型城镇化规划(2014-2020年)中可以得出吉林省的城镇化发展经历了建国后快速发展期,大跃进、三年自然灾害和文化大革命的波动下降期,改革开放后的较快发展期,以及近十余年来的缓慢发展期四个阶段。近年来,省委、省政府把推进城镇化作为调整结构、扩大内需和改善民生的重要举措,城镇化发展取得明显成效。在城镇化进程中,吉林省也存在着一些必须高度重视并着力解决的突出矛盾和问题。城镇化发展质量不高。基础设施欠账较多,交通拥堵、环境恶化等“城市病”已经显现。

    因此,吉林省新型城镇化规划中提到推进新型城镇化建设,必须吸取经验教训,有针对性地解决好这些已经积累的突出矛盾和问题,在解决问题中释放城镇化的潜力和效应,积极探索改善城市人居环境的道路,推动城镇化走上健康发展的轨道。

    1.1.2长春市自身背景

    长春是吉林省省会,东北地区中心城市之一,国家历史文化名城和我国重要的工业基地。根据长春市城市总体规划(2011-2020),坚持“以人为本”,统筹安排关系人民群众切身利益的教育、医疗、市政等公共服务设施的规划布局和建设,是长春市今后创造优良的人居环境、建设资源节约型和环境友好型城市的重要原则,要按照促进生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀的总体要求,形成合理的城市空间结构,促进经济建设、城乡建设和环境建设同步发展,要不断完善城市管理和服务,提高城市发展的宜居性,努力把城市建设成为人与人、人与自然和谐共处的美丽家园。

    目前,随着大气污染严重、温室效应增强等导致了全球环境逐渐变差、资源短缺、人口急剧增长等问题,在我国东北部地区环境问题尤其严重。本文基于适宜性人居环境的基本概念以及人居环境评价,贯穿“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念,以吉林省省会长春市为研究对象,从影响人居环境适宜性的自然因素(如气候适宜度、地形起伏度、植被、水文等)和人文因素出发,进一步探索适合人们良好生活居住的环境,引导城市创新、协调、健康、持续发展。

    1.2研究意义

    1.2.1理论意义

    自20 世纪 50年代希腊学者道萨迪亚斯提出“人居环境科学”的概念以来,因其涉及内容的多层次性与广泛性,人居环境已成为建筑、规划、地理、环境等学科关注的热点。但是,到目前为止,没有提出一个确切的标准用来衡量什么样的人居环境条件才是适合人们生活的人居环境。并且大批专家学者对于人居环境研究的对象集中在经济发达的沿海城市,对于我国东北部城市例如长春这样的省会城市的研究寥寥无几,面对新型城镇化的大环境,长春市需要提高自身城镇化质量和水平,逐步建设成为经济繁荣、和谐宜居、生态良好、富有活力、特色鲜明的现代化城市。本文聚焦于长春市,研究其密切关乎城镇化质量的人居环境水平。

    1.2.2实践意义

    中央和省下达新型城镇化战略部署后,长春市将坚持经济、社会、人口、环境和资源相协调的可持续发展战略,深入实施新一轮东北振兴战略,努力提高新型城镇化质量和水平。本文对长春市人居环境建设水平进行研究,研究影响人居环境适宜性的自然因素和人文因素,为长春市环境规划、城市绿化、环境保护等提供参考依据,对城市人居环境进行普适性的空间分布规律分析,进一步探索城市人居环境变化规律和影响因素,为其他城市规划建设和解决城市人居环境问题提供借鉴范例。

    二、基于GIS的人居环境国内外研究进展

    Y Nohara 等人分析了 Tochigi 当地的 Nasushiobara 城市的特点,利用 GIS 和物理环境的计算,定量地阐明了局部地区的情况。分析结果确定了当地城市地区、农业区和山区的可达性分布。可达性最高的设施为公共汽车站,派出所及邮政局的可达性较低,可达性最低的设施是医疗机构[12]

  1. Halik 等利用地理信息技术和人居模式的理论相结合的方法,提出了适用于塔里木盆地的人居环境适宜性指数,并对塔里木盆地的空间格网进行划分,结果表明,人居环境和社会经济发展的最佳适宜面积仅占总面积的 3.1%,一般适宜面积为 7.2%,边缘适宜面积为 8.4%。一般不适当和极不合适的类别占总面积的 81.2%[13]

    BT Mokoena 等人认为传统的审计方法在进行住宅选择时具有较大的弊端,作者以南非地区为例,利用基于 Web 的移动 GIS 技术,记录 GPS 坐标、社会经济信息和照片等智能信息,从而为住宅选择提供较为便捷与全面的服务(BT Mokoena 等,2016)[14]。T Uchiyama 等人利用 GIS 技术模拟了日本茶树海、日本古海洋的古环境,从而对海洋环境进行评价分析,认为利用 GIS 技术进行海平面模拟可以在初中和高中的课堂上实现,教师只需在现有的计算机和软件环境中付出最少的努力[15]

    李伯华等人借助GIS软件平台,以1km*1km栅格为基本单元,选取8个主要影响因子,定量评估湖南省人居环境适宜性并进行区域划分,并得出结论,认为湖南省人居环境总体适宜性较好、人居环境适宜性指数具有明显的空间差异,并且认为湖南省人居环境适宜性与人口分布之间具有很强的相关性,不同发展水平区域人居环境适宜性指数与人口密度相关性有较大差异[16]

    郭晓娜等人借助GIS和RS平台,从地形条件、气候条件、水文条件、植被条件出发,构建了黔南区人居环境自然适宜性空间格局,研究表明黔南喀斯特地区人居环境以临界适宜和一般适宜为主要特征,人居环境自然条件中气候对人口分布的限制性最强[17]

    沈非等人运用GIS技术,以250m*250m栅格为基本单元,定量测评安徽省人居环境自然适宜程度,认为地形起伏度和水文指数是造成安徽省人居环境自然适宜性分异的主要因子,并且绝大部分地区适宜人类居住[18]

    卿凤等人基于ENVI和ArcGIS软件,以1km*1km栅格为基本单元,选取水文、植被、交通等影响因子,建立人居环境适宜性评价模型,将成都市新都区人居环境适宜性等级划分为 5级[19]

    周致远等人运用GIS技术,以30m*30m为栅格尺度,基于温湿指数,采用反距离权重法、普通克里金插值法进行空间内插,系统分析温湿指数在湖北省的空间分布规律,依据湖北省自然地理特征、各地气温变化状况,将湖北省人居环境气候适宜性分为5类[20]

    李威等人基于GIS 技术,选取地形起伏度指数、地被指数、温湿指数、水文指数以及石漠化适宜性等 5 个评价因子,以黔中地区为研究对象,从自然生态环境角度构建人居环境评价模型指数,定量评价黔中地区人居自然环境的适宜性与限制性,评价结果较好地反映了黔中地区人居环境适宜性的特征与空间分异差异性[21]

    三、人居环境适宜性评价指标体系

    人居环境是一个复杂且包含多种要素的系统。目前,国内外学者研究人居环境方面的有很多,评价方法和选取的指标也各不相同,学者们都从本科特称出发进行研究分析,尚未形成一套完整成熟的评价指标体系。本文通过借鉴前人的研究成果,将评价指标体系分为目标层、准则层和指标层三部分。

    本文设立的目标层就是人居环境适宜性评价,是最高级别的层次,也是本文的主要研究方向。地形、气候、水文、土地覆被、经济、居住、服务、生态和文化等环境是本文的准则层,主要体现的是九个指标条件对人居环境适宜性评价的影响。通过这些指标,可以看出我国人居环境适宜性评价准则包括资源配置、经济环境等物化层面,同时也包括社会文化这样的人居软环境以及气候、水文等自然环境条件。为本文以后评价指标体系的构建提供了选择依据和方向。(评价指标体系见下表1)

    表1人居环境适宜性评价指标体系总结

目标层 准则层 指标层

地形环境 地形起伏度

气候环境 月、年均气温,月、年相对湿度、年均降

水量

水文环境 水域面积比重

土地覆被环境 植被指数

经济环境 人均GDP、城镇居民人均可支配收入

人居环境

适宜性评价 居住环境 人口密度、人均公共绿地面积、人均住房

建筑面积

服务环境 每万人拥有公交车辆数、每万人拥有出租

车辆数、每万人医院病床数

生态环境 城市生活污水处理率、生活垃圾清运量、

空气质量优良天数比例

文化环境 每万人在校大学生人数、教育支出占地方

财政比重

  1. 应用前景

    GIS即地理信息系统,在人居环境评价中多用于气候、高程、坡度、坡向、水资源、土地利用、空间分布等自然因素方面的研究评价。地理信息系统的发展和普及应用,为认识和理解地学信息提供了一种新的方式,目前已广泛应用于国土资源调查、环境质量评估、区域规划设计等方面。经过了多年的发展,以其强大的地理信息空间分析功能,在及路径优化中发挥着越来越重要的作用。而在人居环境研究领域,GIS的应用也从最初的数据管理、多源数据采集、数字化输入和绘图输出,发展到数字高程模型、数字地面模型的使用、结合人居环境评估模型的扩展分析、的决策支持系统的集成、虚拟现实技术的应用等,并逐步发展与深入。GIS软件在人居环境适宜性评价研究中应用广泛,也显示出广泛的应用前景。

2. 研究的基本内容和问题

研究的目标、内容和拟解决的关键问题

  1. 研究目标

    人居环境评价很难通过单一而笼统的评价指标体系来表达特定区域人居环境的优劣,本文引入gis技术,基于人居环境适宜性内涵,以吉林省省会长春市为研究对象,从影响人居环境适宜性的自然因素(如气候适宜度、地形起伏度、植被、水文等)和人文因素出发,建立一套具有可实施性和有价值的分析评价体系和方法,分析城市人居环境适宜性。探索城市人居环境适宜性的空间分布特征、影响因素和发展过程,归纳总结城市人居环境恶化问题原因,对城市人居环境问题提出发展建议,促进生态文明建设,引导城市创新、协调、健康、持续发展。

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    3. 研究的方法与方案

    研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

    一、研究方法

    1.1文献综述法

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    4. 研究创新点

    1.本文针对城市人居环境时空演变规律进行了研究,选取了跨度为12年的人居环境评价指标,不同于以往针对城市人居环境适宜性的单一年份数据评价研究,能够更好的对城市人居环境变化趋势进行判断分析,可供其他地区的人居环境适宜性评价研究参考。

    2.运用GIS空间分析方法,大大提高了评价结果的精度,研究结果可为解决人居环境问题提供参考和建议,还可以引起人们对人居环境问题的关注,为其未来更好的选择居住地提供参考依据。

    5. 研究计划与进展

    时间

    进展计划

    2019.11-2019.12

    确定选题

    2020.03-2020.04

    收集资料,完成初稿

    2020.04-2020.05

    修改并定稿

    2020.05-2020.06

    毕业论文答辩

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