成都城市空間形態動態特征分析

冀婷婷

摘 要：運用1992、2002、2009、2014年四期Landsat成都市區遙感影像進行成都市建筑區提取，基于4期Lanndsat影像的成都市主城區提取結果，運用形狀特征、空間緊湊度、空間破碎度等相關空間形態特征評價因子，分析成都市主城區1992-2014年間的空間形態動態特征，結合成都市發展狀況，統計成都市主城區空間形態特征變化，分析主城區擴張的趨勢特征和原因，為成都市未來規劃發展和人居環境的改善提供相關依據和支持。

關鍵詞：主城區；Landsat；空間特征分析；格網化

1 概述

本文通過1992、2002、2009、2014年四期Landsat成都市區遙感影像進行成都城市空間形態動態特征分析，并對影像進行預處理。

2 數據預處理

從USGS研究區云覆蓋度較少的四期影像進行下載，進行了波段疊加，并對影像輻射定標、大氣校正等影像預處理。

3 研究區建筑物提取

3.1 選取樣本

運用ENVI軟件，進行建筑區樣本選取。圖1為TM影像在RGB為321時選取建筑區樣本。通過訓練樣本，為分類做準備。

3.2 建筑區提取

運用監督分類經典方法——最大似然分類法提取建筑區。基于象元的分類會出現大量的碎圖斑，為了后期成都市城區空間形態分析圖斑的客觀性和可比性，對分類結果進行去除噪聲處理。圖2紅色區域為提取建筑區去噪前后對比圖。

3.3 提取結果

通過去噪處理，得到成都市1992年、2002年、2009年、2014年的成都市影像分類圖（圖3），圖中黃色區域為疊加影像后的城市建筑區提取結果。

4 成都市城市空間形態分析

空間形態是城市總體布局形式和分布密度的綜合反映。由影像上可以看出成都市的空間形態特點呈同心圓向外擴展，地形平坦。通過形態特征、空間緊湊度、空間破碎度等評價指標對成都市主城區最大斑塊面積做分析。

4.1 成都市空間形態評價指標1：形狀特征

形態特征采用形狀率反映，由于成都市呈圓形狀，所以用圓形率表述形狀特征。圓形率是以圓形為標準形狀，用區域面積與區域周長平方的比值表示，越小帶狀特征越明顯。表1為成都市主體城區形狀特征統計，由表1可以看出，成都市主城區板塊的周長和面積在1992-2014年間呈增長趨勢，形狀特征指數逐年減小，帶狀特征越來越明顯。

4.2 成都市空間形態評價指標2：空間緊湊度

城市外圍輪廓形態的緊湊度被認為是反映城市空間形態的一個十分重要的概念。城市外圍緊湊度面積周長緊湊度來反映。面積周長緊湊度是以區域面積和周長的比例關系表示，越小離散程度越高。

成都市主城區最大斑塊面積和周長比例計算空間緊湊度，結果如表2所示，1992-214年間，成都市主城區空間緊湊度指數值越來越小，主城區空間緊湊度在減小。

4.3 成都市空間形態評價指標3：空間破碎度

景觀破碎度是指景觀被分割的破碎程度，景觀破碎程度與自然資源保護密切相關，許多生物種要求有一定面積的環境才能生存下去。同時，景觀破碎度指數在一定程度上可以反映人類活動對景觀格局的影響。空間破碎度采用分形維數反映。具體方法為根據分形理論，采用網格法計算覆蓋有城市輪廓邊界線的格網數目與覆蓋圖形區域的格網數目之間的關系獲得，越大破碎成都越高。根據研究區面積和形狀，在整個研究區域生成5km×5km的網格。

為了更客觀分析成都市區空間形態，生成網格的同時生成每個網格的中心點（點文件），在統計覆蓋有城市圖形區域的格網數目時，城市圖形覆蓋半格的網格，該輪廓邊界線覆蓋了該網格中心點，則計入網格數，否則舍去。如圖4所示為成都市區格網化及中心點效果圖。

采用網格法計算覆蓋有城市輪廓邊界線的格網數目與覆蓋圖形區域的格網數目之間的關系獲得。

表3為成都市主城區空間破碎度變化分析，空間破碎度數值越大，破碎度越高。1992-2014年空間破碎度值升高說明成都市主城區空間破碎度在加深。

5 成都市空間形態變化原因及發展建議

分析1992-2014年引起成都市空間形態和景觀格局變化的原因有許多，主要為：

（1）研究區城鎮化加速：城鎮化發展和人類活動的頻繁增加了城市的景觀破碎化。

（2）自然地理因素：成都市地處平原，市區呈圓形向外擴展，布局較為緊湊，隨著社會和經濟的發展導致城市的緊湊度增加。

（3）城市規劃起導向作用：城市規劃是城市發展的導向，政府部門城市規劃發展也是導致空間形態變化的原因之一。

成都市空間形態發展建議：控制城市規模，合理規劃，建設衛星城，開發新區，可有效改善成都市空間形態分布。在實際規劃方面，以路網規劃為引導，拓展成都市主城區與衛星城的聯系，統籌兼顧優化城市格局和土地利用布局，設定長遠規劃，使成都市空間形態健康科學發展。

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