成都市城市扩张遥感监测及演变特征研究
2021-01-26
来源:星星旅游
第26卷第2期 甘肃科学学报 Vo1.26 NO.2 2014年4月 JournaI of Gansu Sciences Apr.2014 成都市城市扩张遥感监测及演变特征研究 任文利 ,江 东 ,董东林 ,黄耀欢 ,林 刚 (1.中国矿业大学地球科学与测绘工程学院,北京 100083;2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101) 摘 要: 城市扩张是城市化和经济快速发展的重要特征.以成都市中心城区及近郊区为研究区,应 用空间分析统计方法分析了该区1985年、1995年、2005年、2010年四期的土地利用数据,尤其对城 市建设用地的分布及变化规律,从空间发展角度探讨了成都市的扩张过程和特点.结果表明:1985— 2010年成都市的城镇用地从152.5 km 增加到441.1 km ,年增长速度为11.5 km .成都市城市空 间扩张方式从沿主城区呈环状向外扩张到点轴式的扩张方式,再到以新城区为主要扩张方式演变; 近25年来,成都市城市扩张主要占用的土地利用类型为耕地,占城市扩张面积的64.43 ,其次占 用较多的是农村居民点,占城市扩张面积的35 . 关键词: 土地利用;成都市;城市扩张 中图分类号: F299.27;P237 文献标志码: A 文章编号:1004-0366(2014)02—0015-07 城市化是当今世界上最重要的社会经济现象之 丘陵面积占3O.4 ,山区面积占33.2 .平原地区 一Ⅲlj.城市用地急剧扩张成为城市化和社会经济加 西北高、东南低,平均坡降0.3%.改革开放以来,成 速发展的重要特征_2].城市扩张侵占城市周围的耕 都市城市化一直保持快速稳定的发展状态,特别是 地,使耕地面积逐年减少,分析城市扩张的规律以及 近5年来,成都市实施统筹城乡、“四位一体”科学发 驱动力机制,对科学合理地指导城市规划、保护有限 展的总体战略,进一步拓展城市化的广度和深度,探 的耕地资源和生态环境具有十分重要的意义 ].国 索出一条城乡 体的新型城市化道路[1 . 外学者已经分析、揭示城市用地形成和演化的内在, 研究范围主要是成都5个中心城区以及郫县、 比较不同类型城市扩展的特征及其差异l_4。].国内许 双流县、温江区、新都区、龙泉驿区和青白江区6个 多学者采用不同的数据源,以遥感和地理信息系统 近郊区. (GIS)为手段,采用空间分析方法,对上海、广州、绵 阳、郑州等城市扩张演变模式、强度以及驱动力等进 2数据来源与研究方法 行了系统研究l_8。 .但是这些研究大多数集中在东 2.1 数据源 部和南部城市,对我国西部城市的城市扩张研究较 为达到研究目的,揭示成都市城市扩张的变化 少,需要作进一步探讨. 规律,收集了研究区域1985年、1995年、2005年和 随着我国国民经济建设的高速发展,成都市城市 2010年的卫星影像图、成都市行政区划图和成都市 化加快,城市建设用地扩张加速,了解成都市城市扩 DEM,见表l_ 张规律以及驱动力,对土地合理规划有指导意义.因 2.2研究方法 此,我们以遥感为主要信息源,以GIS空间分析功能 (1)土地利用数据提取 首先对影像进行几何 为手段,为城市规划和相关政策的制定提供支撑. 校正,对研究区域进行图像裁剪,以及对裁剪好的影 1研究区概况 像进行线性拉伸、对比度增强等处理.采用光谱直接 分类法,通过目视解译对各时期遥感影像进行监督 成都是西南地区科技、商贸、金融中心和交通、 分类,可以得到各时期的土地利用类型.土地利用分 通信枢纽,总面积12 121 km。,平原面积占36.4 , 类体系见表2. 收稿日期:2013-09—29 基金项目:国家自然科学青年基金(51309210);地震行业科研专项经费项目(201208018) 作者简介:任文利(1989一),女,河南焦作人,硕士研究生,研究方向为资源环境遥感.E—mail:renwl@lreis.ae.en *通讯作者:E—mail:jiangd@igsnrr.ac.cn 第26卷 任文利等:成都市城市扩张遥感监测及演变特征研究 17 3成都市近25年城市扩张状况 嘉 墨 曩 3.1成都市城市扩张数量分析 化率(见表3),可以了解研究区土地利用变化总的 土地利用类型面积变化是区域土地利用变化的 态势以及土地利用结构变化.从表3可以看出近25 重要方面,而土地面积的变化首先反映在不同土地 年来,土地利用变化最大的是城镇用地. 表3 成都市1985—201O年土地利用面积及年变化率 Table 3 Land use area of Chengdu and its annual change rate from 1985 to 2010 面积/kin2 年变化率/ 土地利用类型———— 1985 1995 2005 2010 1985—1995 1995—2OO5 2OO5 2O10 1985—2O10 耕地 3 003.4 2 868.8 2 446.6 2 389.5 —0.45 一1.47 —0.47 —0.82 林地 306.2 285.9 295.6 295.2 —0.66 0.34 —0.03 —0.14 城镇用地 152.5 266.9 405.8 441.1 7.5 5.2 1_74 7.57 农村居民点 165.6 199.3 442.4 456.0 2.04 12.2 0.61 7.01 城镇用地整体变化趋势见图2,在1995--2005 1985--2010年近25年间土地利用变化的专题图 年之间面积增加比较迅速,2005年之后又趋于稳 (见图3). 定.1985--1995年城镇用地从152.5 km。增加到 从图3中可以得出成都市各个时段城市扩张模 266.9 km。,以每年11.4 km。的速度扩张,年变化率 式具有以下特点: 为7.5 .1995--2005年城市面积从266.9 km2增加 (1)成都市从1985--1995年近1O年间土地利用 到405.8 km ,以每年13.9 km2的速度增加,年变化 状态发生了一系列变化,从图3中可以看出成都市在 率为5.2 9/6.2005--2010年城市面积由405.8 km2扩 此期间已经开始由中心城区呈环状向外扩张,以填充 张到441.1 km ,以每年7.06 km。的速度增加,年变化 式发展和城市更新改造为主.同时周围的卫星城市也 率为1.74 9/6.可得出1985--2010年城镇用地总变化 开始扩张.此期间是成都城市化复苏阶段,市区内长 率为189.25 ,年变化率为7.57 . 期未利用的土地被用为城镇用地,填补了原来的空 500 问;1990年,将东城、西城、金牛3个区调整为青羊、金 400 牛、锦江、武侯、成华5个城乡一体的新型城区.由图2 可以得出近10年时间成都城镇用地以每年11.4 km2 蠢3嚏 00 的速度扩张,城市范围空前扩大; 蝼 200 (2)1995--2005年是成都快速扩张时期,从图3 谣 赣 可以看出,成都市区大幅度的以圈层式和点轴式向 100 外扩张,重点向西北、西南以及向南扩张.这是由于 0 此阶段经济开始快速发展,计划经济体制转为市场 1985年 ]995年 2005年 2010年 经济体制,同时西部大开发战略的实施促进了城市 年代 扩张速度的加快,这段时期,城镇用地扩展速度较 图2 1985--2010年成都市城镇面积 快,以每年13.9 km 的速度增加,中心城区的扩张 Fig.2 Urban area of Chengdu from 1985 to 2010 主要集中在金牛区和武侯区,这是由于第三版城市 3.2成都市城市扩张模式分析 规划(2003--2020)以及成都市政府搬迁等政策的影 改革开放以来,随着人口增多以及经济的快速 响加速了城区的发展.同时卫星城市不断地扩张,卫 发展,成都市城市化不断加快,城市化会导致城市空 星城区扩展迅速并与主城区紧密连接在一起,使卫 间的扩张,并且会影响城市周边的环境,成都作为城 星城市分担中心城区的作用逐渐提高,并使成都市 市化较高的地区,分析其城市扩展模式对指导成都 形成了一种“众星拱月”和点轴式的分布方式[1",促 城市规划以及环境的可持续发展是十分重要的. 进了城市结构的改变; 运用GIS的空间分析功能对土地利用数据进 (3)图3中显示2005--2010年成都市主要向西 行叠加,提取土地利用变化信息.可以得到成都市 北和东南扩张,东北和东方向基本没有扩张.从图2 18 甘肃科学学报 2014年第2期 可得出2005--2010年城镇用地面积增长速度为 7.06 km /a,与1995—2O05年的13.9 km a相比, (4)从扩张速度来看,成都市1985--2010年经 历平缓一快速一平缓的过程;从扩张形式来看呈环 状向外扩张到点轴式的扩张方式,再到以新城区为 主要扩张方式的转变,但是成都市扩张方式整体仍 然主要呈“圈层式”扩展模式,紧邻着中心城区扩张, 并且城市西部变化比较剧烈. 城市扩张速度变缓,其原因是城市经济增长向集约 型转变,导致增速较前一阶段大为降低并增长平缓, 这将促进城市形态向集约化的趋向发展.新城成为 城市扩张的主要形式,中心城区空间基本保持不变; (a)1985--1995年 (b)1995--2005年 _1995年城镇用地圆1995--2005年城市扩张口主要研究区域 ●1985年城镇用地圆日198s—l995年城市扩张口主要研究区域 (c)2005--2010年 (d)1985--2010年 一2005年城镇用地圆2005--2010年城市扩张口主要研究区域 啊198,5年城镇用地圜西1985一l995年城市扩张_1995--2005 ̄I 2005--2010年城市扩张口主要研究区域 扩张 图3 1985--2010年成都市不同时段城镇扩张 Fig.3 Urban expansion of Chengdu in different periods from 1985 to 2010 4 近25年土地利用类型转化分析 基于1985年、1995年、2005年、2010年土地利 用数据,将两期矢量图进行空间叠加运算,可以得到 研究区两组不同年度间的土地利用类型之间的转化 关系以及转化量,并确定土地类型转移矩阵. 4.1 1985--1995年成都市转移矩阵分析 地类型变化比较复杂,土地类型间很多都发生转化, 其中除了耕地和林地减少外,城镇用地、农村居民 点、其他建设用地等都是增加的.转出面积大小排序 依次是:耕地>林地>农村居民点>城镇用地>其 他建设用地>水域>草地;转入面积大小排序依次 是:城镇用地>农村居民点>耕地>林地>草地> 水域>其他建设用地.其中耕地面积减少的去向中, 城镇用地占用率比较大,达到3.7 ,农村居民点为 1.35 9/6,还可以得出1995年城镇用地面积 266.9 km 中41.83 是由耕地转化而来,其次 1.56 由农村居民点转化. 根据1985年和1995年两期土地利用类型面积 变化计算得出土地利用类型之间变化关系,1985— 1995年成都市土地利用转移矩阵见表4. 从表4中可以得出在10年土地类型变化中,土 第26卷 任文利等:成都市城市扩张遥感监测及演变特征研究 19 表4成都市1985--1995年土地利用转移矩阵 Table 4 Land use transition matrix of Chengdu from 1985 to 1995 km。 4.2 1995--2005年成都市转移矩阵分析 地转林地,耕地转其他建设用地,耕地转水域,林地 转耕地.面积变化依次为243.1 km 、147.7 km。、 24.9 krn2、12.0 km2、11.5 km。.耕地减少的面积中, 1995--2005年成都市土地利用转移矩阵见表5, 从表5中可以得出在1O年土地类型变化中,多种土 地类型之间发生转化,城镇用地和农村居民点的面 农村居民点占用率最高,为8.47 ,其次是城镇用地, 占用率为5.15 .2005年城镇用地面积405.8 km。中 积变化比较显著,根据计算可得,其中面积变化较大 的有6种:耕地转农村居民点,耕地转城镇用地,耕 有36.39 来自耕地. 表5成都市1995--2005年土地利用转移矩阵 Table 5 Land use transition matrix of Chengdu from 1995 to 2005 km。 4.3 2005--2010年成都市转移矩阵分析 成都市2005--2010年土地利用转移矩阵分析 见表6. 的有3种:耕地转城镇用地、耕地转农村居民点、耕 地转其他建设用地.面积变化依次为:35.4 km。、 13.6 km 、8.2 km。.耕地面积减少中,城镇用地占 用率最大,为i.45 ,2010年城镇用地面积 从表6中可以看出土地类型变化相对简单,只 有7种土地类型之间发生了转化,面积变化比较大 441.1 km 当中有8.03 来自耕地. 表6成都市2005--2010年土地利用转移矩阵 Table 6 Land use transition matrix of Chengdu from 2005 to 2010 km。 2010年总计 2 389.5 295.2 14.1 54.4 2O 甘肃科学学报 2O14年第2期 4.4 1985m2010年成都市转移矩阵分析 面积大小排序依次是:农村居民点>城镇用地>耕 地>其他建设用地>林地>水域>草地.其中耕地 面积减少的去向中,城镇用地占用率比较大,达到 9.46 .还可得出近25年来,在2010年城镇用地面 1985--2010年成都市土地利用转移矩阵见表7, 在近25年期间,土地利用状况发生了巨大的变化, 从表7中可以看出土地类型之间的转化关系.其中 转出面积大小排序依次是:耕地>林地>农村居民 点>城镇用地>草地>水域>其他建设用地;转入 积441.1 km 中,有64.43 由耕地转化而来,35 由农村居民点转化. 表7成都市1985--2010年土地利用转移矩阵 Table 7 Land USe transition matrix of Chengdu from 1985 to 2010 km 名称 耕地 林地 草地耕地 2 356.8 29.3 0 林地 草地 水域 城镇用地 农村居民点 其他建设用地 1985年总计 水域城镇用地 农村居民点 0.1 1.9 1.3 其他建设用地2010年总计 0 2 389.5 295.2 14.1 根据四个时段的土地类型转移分析可以发现, 成都市在城市化进程中,城镇用地面积扩张速度过 快,耕地面积大量减少,耕地减少的面积中,主要转 化为城镇用地,城镇用地的增加,有64.43 由耕地转 化.1985--1995年间,耕地减少速度为13.5 krn2/a; 土地利用类型之间的转化关系,1985--2010年期间, 土地利用类型之间发生了复杂的变化,其中转出面积 最大的是耕地,从1985年的3 003.4 km 减少到 2010年的2 389.5 km .转入面积较大的是农村居民 点和城镇用地,2010年城镇用地面积为441.1 km , 1995--2005年间,耕地减少速度为42.2 km2/a; 2005--2010年耕地减少速度为5.7 km2/a.在近25 年间,耕地呈现一种从缓慢到锐减再到缓慢的状态, 这与成都市扩张速度是一致的.对快速发展的成都 市来说,处理好各种建设用地快速增长与严格保护 耕地、保障粮食安全之间的关系问题,是确保城市化 健康发展的关键性之一¨1 . 其中64.43 由耕地转化而来; (4)成都市周边耕地众多,随着城市的扩张,大 量的耕地转换为城镇用地,耕地快速减少,1995— 2005年耕地变化最大,变化率为一14.7 .城市中 心人口大量增加以及耕地的大幅度减少对城市可持 续发展产生了严重威胁. 参考文献 陆砒,汤茂林,刘茂松.基于RS和GIS的江阴城市扩张研究 5 结论 研究通过对不同时期土地利用数据进行空间分 析统计,得到如下结论: [J].南京师大学报:自然科学版,2010,33(2);132—137. 徐梦洁.近年我国城市土地扩张研究进展[J].国土资源科技 管理,2008,25(1):47—52. (1)根据统计计算,成都市城镇用地由1985年 的152.5 km 扩张到2010年441.1 km ,扩张率为 189.25 ,扩张速度为11.5 km /a; (2)通过四个时期成都市土地利用数据叠加分 析,可以得出1985--2010年城市扩张演变的特点, 1985--1995年城市主要呈环状向外扩张,1995--2005 年是城市快速发展时期,城市扩张剧烈,形成了“众星 吴宏安,蒋建军,周杰,等.西安城市扩张及其驱动力分析[J]. 地理学报,2005,60(1):143—150. Ewing R.Is Los Angeles—style Sprawl Desirable[J].Journal of the American Planning Association.1997,63(1):107—126. Forsyth A.Five Images of a Suburb l Perspectives on a New Urban Development[J].Journal of the American Planning Association,1997,63(1):45-60. Gulinck H,Mflgica M,de Lucio J V,et a1.A Framework for Comparative Landscape Analysis and Evaluation Based on Land Cover Data,with an Application in the Madrid region 拱月”和点轴式的分布方式.2005年以后城市扩张速 度变缓,新城区的发展成为主要的扩张方式; (Spain)[J].Landscape and Urban Planning,2001,55(4): 257—270. (3)根据两期土地利用类型面积变化计算可得出 第26卷 任文利等:成都市城市扩张遥感监测及演变特征研究 [7] LOpez E,Bocco G,Mendoza M,et a1.Predicting Land—cover 贺振,赵文亮,贺俊平.郑州市城市扩张遥感动态监测及驱动 and Land—use Change in the Urban Fringe:A Case in Morelia 力分析[J].地理研究,2011,30(12):2 272—2 280. City,Mexico[J].Landscape and Urban Planning,2001,55 戴宾.改革开放3O年成都城市化进程的回顾与展望[N].成 (4):27l-285. 都日报,2009—04—09(B03). [8] 李晓文,方精云,朴世龙.上海城市用地扩展强度、模式及其 李晓兵,史培军,江源.土地利用/覆盖变化与生态安全响应机 空间分异特征[J].自然资源学报,2003,18(4):413-422. 制[M].北京:科学出版社,2004. [9] 高建燕,江东,黄耀欢,等.HJ—l卫星数据在上海城市扩张动 任志远,李晶,王晓峰.城郊土地利用变化与区域生态安全动 态监测中的应用EJ].甘肃科学学报,2010,22(3):62—67. 态I-M].北京:科学出版社,2006. [1o] Ma Y,Xu R.Remote Sensing Monitoring and Driving Force 彭文甫.成都市土地利用变化及驱动力分析[D].成都:四川 Analysis of Urban Expansion in Guangzhou City,China[J]. 师范大学,2005. Habitat International,2010,34(2):228-235. 曹娟.成都卫星城发展研究ED].成都:西南交通大学,2005. [11] 董廷旭,秦其明,王建华.近3O年来绵阳市城市用地扩展模式 侯力.中国城市化过程中的耕地资源保护研究[D].吉林:吉 研究EJ].地理研究,2011,30(4):667—675. 林大学,2008. A Study on Remote Sensing Monitoring and Evolution Characteristics 口 口 口 口 口 口口 幻 阳 of Urban Expansion of Chengdu City 阳 力 REN Wen—li ~。JIANG Dong ,DONG Dong—lin ,HUANG Yao—huan。,LIN Gang ’ (1.School ofEnvironmental Science and Spatial Informatics,China University ofMining Technology,Beijing 100083,China; 2.Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research,CAS,Beijing 100101,China) Abstract: Urban expansion is the important feature of urbanization and rapid economic development.With central Chengdu and the suburbs as the research obj ect,the method of spatial analysis statistics is adopted to analyze land use data of 1985,1995,2005 and 2010,especially the distribution and variation of urban con— struction land use,and discuss the spatial expansion of Chengdu.The result shows that from 1985 to 2010 the urban area of Chengdu was expanding from 152.5 km to 441.1 km。,with an annual increase of 11.5 km .The city went chronologica1ly through three stages:the annular expansion around the main urban are— a,the point—axis expansion,the new urban district.In recent 2 5 years,land occupied by the sprawl is mainly cultivated land(64.43)and rura1 residential settlements(35 ). Key words:Land use;Chengdu;Urban expansion