日博 > 新闻中心 >

「新·案例」基于遥感影像分类方法的城镇建设用地变化趋势研究——以惠州市为例

作者:日博; 来源:日博官网; 更新时间:2019-11-01 点击:

  要实现经济增长,精确判断城镇建设用地时空变化是关键。当前城镇发展日新月异,传统的方法难以适用。文章基于遥感影像分类方法,结合ArcGIS空间分析方法,以惠州市为例,对城镇建设用地时空变化趋势进行精准识别,得出城乡建设用地总量、形态、地类的时空变化特征,为优化城镇发展格局、提高建设用地投放效益作支撑。

  在多个时间节点上选取六景LandsatTM遥感影像分类结果,提取出建设用地信息。结果显示,惠州市建设用地在25年间面积增幅非常显著,由1990年的185.27km增加到2015年的483.3km,其扩张过程呈现出明显的阶段性,大致可划分为1990~2000年的扩张初期、2000~2010年的高速扩张期、2010~2015 年的扩张成熟期。

  而对于改革开放以来城乡规划思潮发展的认识,学界则存在着较大的差异,主要是因为研究者所基于的观察视角差异所致,概括而言主要存在三种不同的视角。

  1、整体形态演变历程如图1所示,对25年遥感影像进行分类,城市扩张特点如下:

  (1)种子辐射型扩张。早期的城市扩张呈现出以中心城区为“种子”向外呈“辐射式”扩张的分散发展格局。

  (2)交通导向型扩张。城市用地沿交通干线扩张的趋势十分显 著,国道、省道以及环城快速干线的建设有力地带动了城市向道路两侧的扩张。那些交通条件优越、可达性高的区域,发展成为城市用地的概率就越高。

  (3)近郊填充型扩张。用地的扩张经历了一个由单一的外部空间扩展向外部空间扩展与内部填充相结合的转变,由以“辐射式”、“圈层式”为主的扩展形态向“圈层式”和“跳跃式”复合型转变。

  到2000~2010年期间内,向外辐射发展城市的强度在缩小,增加向四周呈现圈层式的近环状增长,且持续到2000~2015年这一 时期,增长形式以稳定为跳跃式的星罗棋布向四周扩散。

  2、城市形态紧凑性变化 引入用地紧凑性指数(CI)分析不同时期建设用地形态紧凑性的演变

  用地紧凑性水平越高,表示地块破碎程度越低,地块完整性更好,也相对更有利于开发;相反,用地紧凑性水平越低,表示地块破碎程度越高,相对开发也更加粗放。

  当CI越大时,土地利用的空间 格局就越紧凑。城市用地的紧凑度整体上变化明显,1990~2000年城市用地紧凑性指数基本保持不变,数值在 0.0098上下浮动。

  从用地增长情况来看,2000年以前,建设用地增量并不大,开发地块较为紧凑完整。2000~2015年,城市用地紧 凑性下降十分明显,紧凑度指数呈递减趋势。

  这一时期郊区地带及各镇建设用地增长较为迅速,大量新增城市建设用地向周边区域蔓延,且紧凑度未得到明显改善,导致城市形态的破碎化趋势加剧。

  从土地的功能出发,将土地资源分为建设用地、水域、耕地、林地和草地。以遥感分类图为基础,通过遥感和GIS方法提取土地资源信息,得到各年份研究区域土地利用类型分布图。为反映各土地类型的变化幅度与速度,使用土地利用变化率指数,可计算出研究区域各年份各种土地利用类型面积变化的变化率指数。

  城市用地的扩张是一个具有阶段性、多样性和复杂性的动态过程,任一阶段城市的扩张都是多重驱动力共同作用的结果。

  提取城市发展过程中各种影响因素,利用一定的数学模型对这些因素 进行筛选,保留主要因素,剔除次要因素,在此基础上对城市的未来的扩张趋势进行预测,才能够制定科学合理的城市规划方案。

  地形是决定某区域土地利用类型的关键因素,其中,坡度是决定地形条件的主要因素。近25年80%的新增建设用地的坡度小于5,随着坡度的增加,新增建设用地迅速减少。当坡度大于10时,增长率几乎为0。

  城市中心是人口和经济活动最密集的区域,是城镇化动力的发源点。在城镇化进程中,中心的辐射作用对城市扩张的影响是显而易见的。利用ArcGIS软件的栅格计算功能分别提取得到各年份的新增建设用地,进而利用缓冲区环产生工具,分别按3000m的间隔生成缓冲区环。

  利用Zonal Statistic功能统计出每个缓冲区环内新增建设用地的面积以及该缓冲区环内的新增建设用地到镇中心的平均距离,并计算出各缓冲区内新增建设用地所占比例。

  1990~1995年和2005~2010年内,新增建设用地所占比例与到城区中心的距离只有一个峰值。在峰值范围内,新增建设用地所占比例随着到城区中心距离的增大而近似线性增长,距城区中心越近,城市用地越饱满,即可转化为城市用地的可利用土地越少。

  在峰值范围以外,新增建设用地所占比例随着到城区中心的距离增大而减小,在18km以外,新增建设用地所占比例接近为0。

  在2010~2015年这个时间段内,新增建设用地所占比例与到城 区中心的距离有两个峰值,这是因为在一定范围内,越靠近城区中心,可转化为城市用地的可利用土地就越少,而随着城市发展到一定的程度,城区中心的辐射强度在一定距离范围内几乎不会有变化,同时,城市扩张还受到地形,路网等的影响,导致新增建设用地所占比例的波动。

  城镇的扩张往往沿着轨道交通要道和公路交通要道而产生。铁路对加强区域间的交流起着主要的作用,而公路的作用 范围主要体现在区域内部。建立以主要公路为轴的一系列缓冲区,分析在离主要公路一定距离的带状区域内新增建设用地占全部新增建设用地的比例,研究城市扩张与路网的关系。

  从图2可以看出新增建设用地所占比率与该缓冲区环内的新 增建设用地离交通干线平均距离两者间均呈衰减趋势,离交通干线越远,缓冲区环内新增建设用地所占比率越小。

  由此说明城市用 地沿交通干线向两侧扩张的特点非常显著。由于出行度、通达性的增加,政府及开发商更加青睐在这些交通便利的区域投资建设。

  基于遥感影像分类方法对城镇建设用地的时空变化趋势分 析起到了比较好的作用。在城市土地资源有限的大背景下,合理运用上述方法,有利于准确配置建设用地资源。

日博