基于地理國情時空數(shù)據(jù)的城市建成區(qū)動態(tài)監(jiān)測

余曉敏，李 兵，詹慶明， 郭華貴，趙 晶

（1.湖北省基礎(chǔ)地理信息中心，湖北 武漢 430074；2.湖北省測繪成果檔案館，湖北 武漢 430074；3.武漢大學(xué) 城市設(shè)計學(xué)院，湖北 武漢 430079）

城市建成區(qū)動態(tài)監(jiān)測和演變分析是城市總體規(guī)劃修編、各類專項規(guī)劃編制的重要依據(jù)，也是衡量城市化水平的重要參考[1,2]。地理國情時空數(shù)據(jù)能為城市建成區(qū)動態(tài)監(jiān)測和演變分析提供必要的數(shù)據(jù)支持。基于地理國情時空數(shù)據(jù)進(jìn)行城市建成區(qū)動態(tài)監(jiān)測和演變分析，能夠及時發(fā)現(xiàn)城市規(guī)劃及城市開發(fā)建設(shè)中存在的問題和突發(fā)狀況，使規(guī)劃能根據(jù)實際情況的變化作出適時和適當(dāng)調(diào)整，并從宏觀角度給出未來城市拓展的方向和建議，從而更好地指導(dǎo)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展[3-9]。

本文基于隨州市曾都區(qū)1999年TM影像、2002年SPOT4影像、2005年SPOT5影像、2009年土地利用調(diào)查成果以及2014年地理國情普查成果等地理國情時空數(shù)據(jù)，通過計算機(jī)分類和人工解譯等方法分別提取這5 a的建成區(qū)矢量信息，結(jié)合該地區(qū)的城市總體規(guī)劃、人口、GDP、國民經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展規(guī)劃等社會經(jīng)濟(jì)資料，對曾都區(qū)建成區(qū)演變的時空特征及成因進(jìn)行分析[8]，為該區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展提供有效的空間決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

隨州市曾都區(qū)位于廣水市西側(cè)、隨縣東南角，是隨州市（地級市）政府駐地，總面積約1 316 km2，總?cè)丝?4.43萬，轄5個鎮(zhèn)、4個辦事處、城南新區(qū)管委會和經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)管委會、154個村、48個居委會。曾都區(qū)地處大別山西段、漢水以東，北有桐柏山，西南有大洪山，兩山南北對峙，北部和西南部高，中部低，逐漸向西南傾斜，支脈四延，形成山地、丘陵、崗地、平原四級階梯。土壤資源豐富，以黃棕壤、黃褐色土、山地棕色森林土為主。氣候四季分明，冬干夏雨，雨熱同季，雨量適中，光照充足，無霜期長。曾都區(qū)行政區(qū)劃示意圖如圖1所示。

圖1 曾都區(qū)地理位置示意圖

2 數(shù)據(jù)來源

2.1 地理國情普查成果數(shù)據(jù)

隨州市曾都區(qū)于2014年開展了第一次全國地理國情普查工作，普查的對象主要為曾都區(qū)國土范圍內(nèi)的地表自然和人文地理要素，包括與自然資源環(huán)境相關(guān)的地形地貌、植被覆蓋、水域、荒漠與裸露地等地理要素和與人類活動相關(guān)的交通網(wǎng)絡(luò)、居民地與設(shè)施、地理單元等地理要素的類別、位置、范圍、面積等指標(biāo)，共涉及到12個一級類、58個二級類和142個三級類，能較好地滿足建成區(qū)矢量信息提取的需要。

2.2 多時相遙感影像和GIS數(shù)據(jù)

本文所用到的多時相遙感影像主要包括TM、SPOT4和SPOT5影像，GIS數(shù)據(jù)為曾都區(qū)2009年第二次土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)。其中TM影像于1999年獲取，覆蓋曾都區(qū)全域，空間分辨率為30 m；SPOT4影像于2002年獲取，覆蓋曾都區(qū)全域，空間分辨率為10 m；SPOT5影像于2005年獲取，覆蓋曾都區(qū)全域，空間分辨率為10 m。這些地理信息數(shù)據(jù)為各時期建成區(qū)矢量信息的提取提供了較好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.3 行業(yè)專題數(shù)據(jù)

隨州市曾都區(qū)規(guī)劃、國土、民政、統(tǒng)計、公安、交通、發(fā)改等相關(guān)行業(yè)部門也提供了較為詳實的城市開發(fā)建設(shè)數(shù)據(jù)，這些專題數(shù)據(jù)能夠為開展城市建成區(qū)動態(tài)監(jiān)測和分析工作提供有利的支撐。如規(guī)劃部門提供了城市總體規(guī)劃數(shù)據(jù)和各時期的建設(shè)用地統(tǒng)計數(shù)據(jù)；國土部門提供了歷年的土地出讓劃撥數(shù)據(jù)、基本農(nóng)田數(shù)據(jù)；民政局提供了曾都區(qū)行政區(qū)劃圖；統(tǒng)計局提供了歷年的地方統(tǒng)計年鑒；公安局提供了智能交通建設(shè)、車流量數(shù)據(jù)；交通局提供了道路結(jié)構(gòu)圖；發(fā)改局提供了國民經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展規(guī)劃等。

3 曾都區(qū)建成區(qū)動態(tài)監(jiān)測

基于隨州市曾都區(qū)地理國情時空數(shù)據(jù)，通過計算機(jī)分類和人工解譯的方法可提取出1999年、2002年、2005年、2009年、2014年的隨州市曾都區(qū)城市建成區(qū)矢量圖。對各時期的曾都區(qū)建成區(qū)矢量圖進(jìn)行疊加分析（如圖2～5所示）和面積統(tǒng)計（如表1所示），可得出隨州市曾都區(qū)城市形態(tài)演變的特征、模式和規(guī)律。

圖2 1999～2002年建成區(qū)演變圖

圖3 2002～2005年建成區(qū)演變圖

圖4 2005～2009年建成區(qū)演變圖

圖5 2009～2014年建成區(qū)演變圖

表1 曾都區(qū)城區(qū)建成區(qū)用地擴(kuò)展

通過疊加、統(tǒng)計分析可以發(fā)現(xiàn)：①1999～2002年，曾都區(qū)新增建成區(qū)面積較大，總體增長趨勢以邊緣式擴(kuò)張為主，新增用地類型主要為工業(yè)區(qū)和居民區(qū)，主要原因是新增建成區(qū)的水資源和交通優(yōu)勢突出。②2002～2005年、2005～2009年，曾都區(qū)新增建成區(qū)面積較少，用地增長仍然以邊緣式擴(kuò)張為主，說明該時期曾都區(qū)城市化建設(shè)速度較慢。③2009～2014年，曾都區(qū)新增建成區(qū)面積猛增，用地增長以邊緣式、填充式擴(kuò)張為主，主要是因為該時期隨州汽車等產(chǎn)業(yè)大量入駐，區(qū)域內(nèi)新建了若干工業(yè)園，隨著配套設(shè)施的完善，機(jī)關(guān)事業(yè)用地和居住用地也大量增加。

4 曾都區(qū)建成區(qū)演變的影響因素分析

曾都區(qū)建成區(qū)的用地擴(kuò)展受多種因素的影響，其中經(jīng)濟(jì)、交通、政策法規(guī)、人口等因素影響較大。

1）經(jīng)濟(jì)方面。曾都區(qū)通過汽車及零部件、電子信息產(chǎn)品制造、生物醫(yī)藥及化工產(chǎn)業(yè)等工業(yè)發(fā)展帶動建成區(qū)的不斷擴(kuò)張，同時工業(yè)用地的擴(kuò)張會擴(kuò)大居住用地、公共設(shè)施用地等用地需求量以滿足工業(yè)用地配套需求，相關(guān)配套用地的需求也帶動曾都區(qū)建成區(qū)不斷擴(kuò)張。

2）交通方面。曾都區(qū)城區(qū)用地軸向拓展趨勢明顯，最主要的交通軸是國道316拓展軸，306省道也形成一定的用地軸向拓展趨勢，交通較大程度上成為承載城市空間拓展的載體，拉動了曾都區(qū)建成區(qū)軸向拓展。

3）政策法規(guī)方面。隨州市政府及曾都區(qū)政府通過制定相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策、成立開發(fā)區(qū)等方式引導(dǎo)和協(xié)調(diào)城市發(fā)展，影響曾都區(qū)空間成長及其空間形態(tài)的塑造。

4）人口方面。隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，曾都區(qū)城鎮(zhèn)人口比例不斷提高，人口的迅速增長導(dǎo)致居民對居住和交通、公共設(shè)施的需求增加，更多的土地被占用，城市建成區(qū)通過迅速擴(kuò)張來滿足這種需求。

5 結(jié) 語

本文基于隨州市曾都區(qū)第一次全國地理國情普查成果、多時相遙感影像和GIS數(shù)據(jù)以及行業(yè)專題數(shù)據(jù)等地理國情時空數(shù)據(jù)，對曾都區(qū)建成區(qū)進(jìn)行了動態(tài)監(jiān)測和時空演變分析。研究表明，曾都區(qū)建成區(qū)由于涢河、府河的空間分割而形成“一河兩岸”的獨特空間格局，城市總體呈現(xiàn)帶狀空間拓展態(tài)勢。根據(jù)時空演變分析結(jié)果，本文建議曾都區(qū)在布局結(jié)構(gòu)上以府河為界，分為東岸和西南岸兩大板塊，以府河形成的水軸和國道形成的路軸構(gòu)成曾都區(qū)主要的空間拓展軸線，從而構(gòu)筑“一河兩岸，軸線組團(tuán)”的城市空間形態(tài)。

[1]牟風(fēng)云,張增祥,遲耀斌,等.基于多源遙感數(shù)據(jù)的北京1973～2005年間城市建成區(qū)的動態(tài)監(jiān)測與驅(qū)動力分析[J].遙感學(xué)報,2007,11(2):257-268

[2]Olayiwola A M,Lgbavboa O E.Land Use Dynamics and Expansion of the Built-up Area in Benin City [J].Mediterranean Journal of Social Sciences,2014,5(20):2 506-2 516

[3]Sudhira H S,Ramachandra T V,Jagadish K S.Urban Sprawl:Metrics,Dynamics and Modeling Using GIS[J].International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation,2004(5):29-39

[4]曾磊,宗勇,魯奇.保定市城市用地擴(kuò)展的時空演變分析[J].資源科學(xué),2004,26(4):96-103

[5]Jar M K,Garg P K,Khare D.Monitoring and Modeling of Urban Sprawl Using Remote Sensing and GIS Techniques[J].International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation,2008(10):26-43

[6]林目軒,師迎春,陳秧分,等.長沙市區(qū)建設(shè)用地擴(kuò)張的時空特征[J].地理研究,2007,26(2):265-274

[7]Fazal S.Urban Expansion and Loss of Agricultural Land——a GIS Based Study of Saharanpur City[J].Environment &Urbanization,2000,12(2):133-149

[8]姜曉麗,張平宇.大連市建成區(qū)土地利用時空演變與動力機(jī)制分析[J].人文地理,2013,28(4):77-82

[9]李建松,洪亮,史曉明,等.對地理國情監(jiān)測若干問題的認(rèn)識[J].地理空間信息,2013,11(5):1-3