基于空间数据挖掘的点-轴开发与生态环境协调发展研究-以哈大齐工业走廊为例

本项目以东北老工业基地振兴中点轴开发的"典型地区" 哈大齐工业走廊开发带为研究背景，以点轴开发空间结构与生态环境演变关联关系、以点轴开发与生态环境演化分析与模拟、以点轴开发与生态环境协调发展模型及协调模式选择为研究内容，以3S为数据获取与空间分析手段，以空间数据挖掘方法为技术支撑，以改进的融合遗传神经网络算法的元细胞自动机、系统动力学等数学方法为建模工具，通过定性分析与定量计算相结合，解决异构、多源、分布的数据融合，点轴开发与生态环境协调发展评价指标体系构造及未来点轴扩散情景模拟等关键问题。探究点轴开发的空间结构特征与生态环境演变的关系及贡献率，从而建立生态环境协调发展模型，模拟哈大齐工业走廊未来15-20年不同点与生态环境协调发展程度，建立点轴开发与生态环境高级别协调发展的渐进式扩散模式。本项目力图拓展空间数据挖掘技术的应用领域，对促进点轴开发带的协调发展，具有重要的理论与实践意义。

本项目基于空间数据挖掘技术研究了哈大齐工业走廊开发过程中与生态环境协调发展问题。运用空间聚类方法分析了哈大齐工业走廊开发与生态环境协调过程中的空间分布特征，哈大齐工业走廊各节点城市对生态环境作用区域分异显著。采用GeoDA发现了哈大齐工业走廊各县GDP空间集聚性特征。通过支持向量机分类、中心转移、转移矩阵等方法研究了点轴开发的土地利用变化与生态环境演变的动态耦合过程，提出了GDP产值、第二、三产业GDP产值等是点轴开发的土地利用结构渐进扩散与生态环境演变的主要驱动力。在量化点轴开发土地利用变化的基础上，采用聚类分析与方差分析相结合并借助碎石图的方法构建哈大齐工业走廊开发与生态环境协调发展的评价指标与模型，评价结果表明哈大齐工业走廊的协调度呈现出阶段性变化特征，除了哈尔滨的协调度在2006年属于濒临失调以外，其他的均属于协调类型。深入分析了产业结构的调整与升级、制度与制度创新、自然条件与资源禀赋、重化工业结构体系、地域文化、规划与基础设施建设是哈大齐工业走廊区域开发与生态环境协调发展的作用机制。采用CA模型与SD方法对哈大齐工业走廊点轴开发与生态环境协调发展的变化趋势进行了预测。通过CA模型模拟得出哈大齐工业走廊三个中心城市土地利用变化模拟预测最终设置参数和验证精度，并模拟了2015年三个中心城市的土地利用变化状况。基于SD对哈大齐工业走廊未来15-20年的开发与生态环境协调发展程度进行了情景模拟，建立了点轴开发与生态环境高级别协调发展的渐进式扩散模式。本项目拓展了空间数据挖掘技术的应用领域，在政府决策中也能取得一定的积极作用与参考价值。