一种面向城市群的城市中心时空关联演化识别方法

本发明涉及地理信息科学、城市地理学、空间网络分析、遥感与地理空间大数据处理及国土空间规划辅助决策等领域，更具体地说，涉及一种在城市群城市中心时空关联演化识别中，基于城市中心综合指数、改进引力模型和图结构分析的城市中心空间关联强度测算与演化识别方法。

背景技术：

1、城市群是人口、产业、交通、信息等要素高度集聚和流动的重要空间组织形式，也是推动区域协调发展和新型城镇化建设的重要载体。城市中心作为城市内部人口、经济和公共服务活动最为集中的区域，是城市参与区域联系和要素流动的重要节点。准确识别城市群内部城市中心之间的空间关联关系及其演化特征，对于揭示城市群空间结构、优化区域资源配置以及支撑国土空间规划具有重要意义。

2、现有城市群空间关联研究通常采用引力模型、可达性模型、社会经济联系模型或复杂网络分析方法，对城市之间的人口流动、经济联系、交通联系或空间相互作用进行测算。其中，引力模型因结构清晰、参数含义明确、适用范围较广，被广泛用于城市间联系强度和区域空间相互作用分析。该类方法一般以城市人口规模、经济总量或综合发展水平作为城市质量参数，以城市之间的距离作为空间阻抗参数，从而计算城市之间的相互作用强度。复杂网络分析方法则通常将城市抽象为节点，将城市之间的联系抽象为边，通过网络密度、中心度、连通性等指标揭示区域空间结构特征。

3、然而，现有研究仍存在一定局限性。一方面，多数研究以城市行政区几何质心或行政中心作为空间节点，难以准确反映城市内部人口和经济活动的真实集聚中心；另一方面，城市规模通常采用人口或gdp等单一指标进行表征，难以全面体现城市中心的综合发展水平。此外，现有方法大多侧重于城市尺度的空间联系分析，对城市中心之间的关联关系关注不足，难以精细刻画城市群内部中心体系的空间组织特征。同时，对于不同时间阶段城市中心关联强度、网络结构及节点地位变化的研究相对较少，缺乏对城市群时空演化过程的系统识别方法。

4、因此，亟需提出一种面向城市群的城市中心时空关联演化识别方法，以城市真实功能中心为研究对象，综合考虑人口与经济等多源数据特征，构建城市中心关联网络，并结合时序分析识别城市中心之间的关联强度及演化规律，从而为城市群空间结构优化和区域协同发展提供更加科学的技术支撑。

技术实现思路

1、本发明提供了一种面向城市群的城市中心时空关联演化识别方法，以解决现有城市群空间关联识别中城市空间节点表征不准确、城市中心关联关系刻画不足以及演化识别不充分等问题。该方法以城市中心空间范围为研究对象，结合城市中心综合指数、改进引力模型和图结构分析，实现城市群城市中心空间关联强度测算与时空演化识别。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种面向城市群的城市中心时空关联演化识别方法，包括：

4、1) 获取研究区域基础数据并进行预处理；其中，所述研究区域基础数据包括城市群边界数据、城市行政边界数据、夜间灯光遥感数据、兴趣点数据、道路网数据、人口栅格数据和经济栅格数据；

5、2) 基于夜间灯光遥感数据、兴趣点数据和道路网数据识别并提取城市中心空间范围；

6、3) 根据人口栅格数据和经济栅格数据计算城市中心综合指数，用于表征城市中心的人口集聚能力、经济发展水平和综合功能能级；

7、4) 根据城市中心综合指数和城市中心之间的空间距离构建改进引力模型，并计算城市群内部不同城市中心之间的关联强度；

8、5) 根据城市中心之间的关联强度构建城市群城市中心关联图结构，并计算城市中心节点的中心度指标，用于识别城市群内部核心节点、次级节点和边缘节点；

9、6) 根据多个时期的城市中心综合指数、关联强度、关联图结构和节点中心度结果，识别城市群城市中心时空关联演化特征。

10、本发明通过多源空间数据识别并提取城市中心空间范围，以城市中心综合指数和中心间距离构建改进引力模型，计算城市中心关联强度；并结合图结构和中心度指标表达城市群内部空间组织关系，从而提高城市群空间关联识别的准确性和时空演化分析的系统性，为城市群空间结构优化和区域协同发展提供技术支撑。

1.一种面向城市群的城市中心时空关联演化识别方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种面向城市群的城市中心时空关联演化识别方法，其特征在于：在步骤s4至s5中，对归一化后的夜间灯光栅格数据、兴趣点核密度栅格数据和道路网核密度栅格数据分别进行二维小波分解，并对小波系数进行融合与重构，获得多源融合栅格数据；利用莫兰指数分析和自然间断分级对所述多源融合栅格数据进行双路径识别，并通过自然间断最高等级矢量面的质心点对高值—高值聚类矢量面进行叠置筛选，获得城市中心空间范围。

3.根据权利要求 1 或 2 所述的一种面向城市群的城市中心时空关联演化识别方法，其特征在于：在步骤 s6 至 s10 中，将城市中心空间范围与人口栅格数据、经济栅格数据进行空间叠置，计算城市中心综合指数；基于城市中心综合指数和城市中心之间的空间距离构建改进引力模型，计算城市中心关联强度；按照市域内部主中心与副中心连接、城市群内部不同城市主中心之间按关联强度连接的规则构建城市群城市中心关联图结构，进而计算城市中心节点的绝对中心度和相对中心度，并根据多个时期的综合指数、关联强度、关联图结构和中心度变化识别城市群城市中心时空关联演化特征。