基于RS和GIS的赤錫通地區中心城市空間擴展分析

梁海山，薩礎日拉，張 靜

（1.赤峰學院 資源與環境科學學院，內蒙古 赤峰 024000；2.蘭州交通大學 測繪與地理信息學院，甘肅 蘭州 730070）

1 引言

隨著我國城鎮化進程的不斷加快，城鎮建成區面積擴展是其最明顯的變化，導致其變化的主要驅動力因素有人口、社會經濟條件、交通運輸條件和政策等.黨安榮等人（2002）以北京市為例，在GIS的支持下，分析了北京市未來城市空間發展的方向和潛力.張麗娟等（2005）運用RS和GIS相結合的技術，分析了麗江市的城市建成區擴展狀況并解析了其驅動力因素[2].李飛雪等（2007）利用遙感信息技術，獲取了南京市的城市空間擴展信息.烏云嘎等（2015）運用GIS技術，分析了錫林浩特市四個階段的城市空間擴展特征及其經濟社會驅動力.

赤錫通地區地理位置優勢明顯，該地區作為環渤海經濟圈的重要組成部分，是我國的重要后備資源基地，有著得天獨厚的經濟發展優勢.赤錫通地區是京津冀城市群、遼東半島城市群、呼包鄂城市群相鄰的蒙東地區經濟中心.是我國國外市場與國內市場的重要結合點，是東北老工業基地和京津冀經濟圈重要能源基地.2016年國家“十三五”規劃明確指出，要建設赤錫通城市群，打造赤錫通經濟帶，抓住京津冀產業轉移的良機，進一步完善京蒙合作機制，加強蒙晉冀“長城金三角”合作區建設.因此，赤錫通城市擴展研究具有重要的理論與實踐意義.

2 研究區概況

赤錫通地區位于內蒙古自治區東部，包括赤峰市、錫林郭勒盟和通遼市（簡稱：赤錫通）.截止到2014年底，共有3個地級市、2 個縣級市和 21 旗、4 縣，東經 112.2°~123.8°，北緯41.6°~45.2°之間.行政區域土地面積35.2萬 km2，占內蒙古自治區土地總面積的29.8%.截至2014年底，地區總人口761.1萬人，是內蒙古自治區總人口的30.4%，城鎮人口占自治區城鎮人口的16.4%.赤錫通地區北與蒙古國接壤，南與河北省相鄰，東與遼寧和吉林省相接.該地區煤炭、石油、有色金屬等礦產資源豐富.錫林郭勒盟現有錫林浩特勝利煤田、西烏珠穆沁旗白音華煤田、二連盆地等數十個生油構造區，赤峰市先后建成有大井子銀銅礦、白音諾爾鉛鋅礦等有色金屬礦產企業，通遼市也擁有霍林河煤田、扎魯特旗扎哈淖爾煤田等，開發潛力巨大.赤錫通地區也是我國東部地區著名的牧區，農牧資源豐富，現已有錫林郭勒盟蒙之原牧業有限公司、赤峰市大牧場等奶食品有限公司，通遼市大通牧業科技開發有限責任公司、科爾沁左翼中旗農牧業生產基地等，形成了初具規模的農畜產品生產加工基地.2014年末，赤錫通地區生產總值4522.8億元，占內蒙古自治區生產總值的25.4%，固定資產投資占19.4%.

3 數據獲取與研究方法

本文選取了2000、2005、2010年份的TM5遙感影像和2014年TM8遙感影像共四期影像.基于已有的影像數據提取了赤錫通地中心城市已建成邊界在四個時期的基本形態.在進行赤錫通地區中心城市邊界提取時，要遵循以下原則：城市邊界實體應當保持在空間上的不間斷性，在城市內部出現的比較微小的、非城市用地的地塊或者是城市內部的水體都將其劃到城市實體內，而較大的地塊如林地、荒地則不將其劃入[5].

運用ENVI 4.7遙感軟件對赤錫通地區中心城市四期遙感影像進行多波段合成，并進行影像鑲嵌，對鑲嵌后的影像圖進行目視解譯和數字化處理.包括對2000、2005、2010年TM5影像進行543假彩色合成，2014年TM8影像進行754假彩色合成輸出，以便后期與其他相關圖件進行比對分析.其次，在ArcGIS軟件的支持下，結合赤峰市中心城市的行政區劃圖，提取赤峰市中心城市在2000、2005、2010、2014年份的建成區邊界數據，對獲取的邊界數據進行空間分析.

4 赤錫通地區中心城市空間擴展分析

4.1 赤錫通地區中心城市空間擴展過程

本文研究的赤錫通地區中心城市指赤峰市（紅山區和松山區）、錫林浩特市和通遼市（科爾沁區）.根據已有的數據，發現赤錫通地區中心城市2000年的城市建成區面積96.5km2，到2014年底達到291.3km2，15年間城市面積增長了194.9km2.增長速度最快的年份是2005年～2010年間，增長速度8.7km2/年.

赤峰市2000年城市建成區面積是39.7km2，2005年為47.6km2，2010 年 71.6km2，2014 年為 108.8km2，15 年間擴大了4.6倍.赤峰市城市建成區面積在2010～2014年擴張最快，平均以每年7.4km2的幅度擴張，其次是2005～2010年，以每年4.8km2的幅度擴張，擴張最慢的是2000～2005年，擴張幅度為每年1.6km2.2000～2014年間赤峰市城市建成區擴張過程如（圖1）所示.

錫林浩特市2000年城市建成區面積19.8km2，2005年為 23.3km2，2010年 68.3km2，2014年城市建成區面積達78.6km2，15年間擴大了4倍.錫林浩特市城市建成區面積在2005～2010年擴展最快，平均以每年9km2的幅度擴張，其次是2010～2014年，以每年2km2的幅度擴張，擴張最慢的是2000～2005年，擴張幅度不足1km2.2000～2014年間錫林浩特市城市擴張過程如（圖2）所示.

通遼市2000年城市建成區面積是36.9km2，2005年為40.3km2，2010 年 100.6km2，2014 年為 104km2，15 年間擴大了4.5倍.通遼市城市建成區面積在2005～2010年擴張最快，平均以每年12km2的幅度擴張，擴張最慢的是2000～2005年和2010～2014年，以每年不到0.7km2的幅度擴張.2000～2014年間通遼市城市建成區擴張過程如（圖3）所示.

圖1 2000～2014年間赤峰市城市擴張過程

圖2 2000～2014年間錫林浩特市城市擴張過程

圖3 2000～2014年間通遼市城市擴張過程

圖1、圖2、圖3反映了赤峰市、錫林浩特市和通遼市15年間的城市建成區擴張變化過程，總的趨勢是逐年呈正態擴展.赤錫通地區中心城市的建成區面積變化情況是2000年，三個地區的建成區面積比較小，2000～2005年，都有增長，但漲幅不大，2005～2010年，是增長最快速的時期，三個地區增長面積平均高于2005年的兩倍多，2010～2014年，赤峰市呈直線增長態勢，錫林浩特市和通遼市增長較上一年份平緩.從赤錫通中心城市人口城市化率變化情況看，2000～2014年赤峰市城市化率提升了5.5%，錫林浩特市城市化率提升了4%，通遼市城市化率提升了0.5%，通遼市2010年將部分村鎮合并到科爾沁區，故出現了2014年城市化率驟減的結果.這反映了三個城市的人口城市化水平推動了城市空間擴展.赤錫通地區中心城區GDP是2000年1081.1億元，2014年達到了1390.8億元，漲幅明顯，尤其是赤峰市和通遼市的GDP增長速度很快.從赤錫通地區中心城市第三產業就業人口比率變化來看錫林浩特市和赤峰市均呈上升趨勢，反映了赤錫通地區中心城區第三產業的強勁發展勢頭.根據三個城市2000、2005、2010、2014年人口城市化水平的變化、GDP的上升、第三產業就業人口比率變化說明：（1）三個地區中心城市在15年間人口數量和人口城鎮化率與城市建成區面積變化同步，人口數量不斷增長，人口城市化率逐年上升.（2）三個地區中心城市的國內生產總值（GDP）、工業生產總值和固定資產投資的比重也逐年提高，與三個地區中心城市城市建成區面積變化呈正相關關系.

4.2 赤錫通地區中心城市空間擴展特征

赤錫通中心城市面積2000年為96.6km2，2005年為111.3km2，2010 年為 240.5km2，2014 年為 291.3km2.2005～2010年間擴展速度最快，這是由于與東北老工業基地經濟發展的合作和赤錫通地區在能源礦產及旅游業方面發展.

赤峰市城市建成區面積由2000年的39.7km2擴展到2014年的108.8km2，在三個城市中增漲幅最大，在2010～2014年擴張最快，在此年份間赤峰市人口、GDP、人均GDP與城市建成區面積擴張同步，增長最快.在2000～2005年間擴展方向主要是東北、西南；2005～2010年間西北、西南方向擴展最多；2010～2014年間以正北、正南和東北、西南方向擴張最多最明顯.

錫林浩特市城市建成區面積由2000年的19.8km2擴展到2014年的78.6km2.15年間，在2005～2010年間擴展最快，平均以每年9km2的幅度擴張，在此年份間錫林浩特市城市人口、GDP、人均GDP也增長最快.擴展方向主要呈東北、西南方向，其他方向上也有小幅度擴張.

通遼市城市建成區面積由2000年的36.9km2擴展到2014年的104km2，在2005年～2010年間擴張最快，在三個城市中增漲幅居第二位.此時，通遼市在2005～2010年間人口、GDP、人均GDP的增速也最明顯.在2000～2005年間，擴張方向主要是西南方向和正北偏東方向；2005～2010年間，呈西北方向的大幅擴張，其他方向上也有小幅度擴張；2010～2014年間，擴展面積最小，主要沿西北、東北方向擴張.

通過統計數據可發現，在三個時期中，錫林浩特市和通遼市在2005～2010年期間城市擴張面積最大，擴張速度再快，擴張方向主要呈西南、東北和西北方向；赤峰市雖然擴張面積最大、擴張速度最快的時期是2010～2014年間，但其在2005～2010年間的擴張面積和擴張速度僅次于2010～2014年間.這是由于國家西部大開發戰略和振興東北老工業基地戰略的實施，以及聯通赤錫通地區與東北、京津冀、外蒙古的鐵路、高速公路、國道的建成通車對該地區經濟發展、城鎮化等方面的積極影響.

5 赤錫通地區城市空間擴展的驅動力分析

5.1 人口因素

在我國城鎮化的進程中，城鎮人口增長是必然趨勢.一方面，城鎮相對完備的教育、醫療衛生、交通運輸等設施吸引農村人口向城鎮集中；另一方面，城鎮人口增加，會增長對住房、交通等公共基礎設施的需求，進而需要擴大城鎮規模，滿足需要.當城鎮的各種基礎設施近趨完備時，將再次吸引更多人口往城鎮遷移.此時，城鎮人口密度變大，住房、交通擁擠，其他相關基礎設施跟不上增長過快的節奏，由此產生了一系列城市問題，城鎮擴展速度在一些城鎮將變慢.就當前本論文研究的三個中心城市，尚處于城鎮人口數量增長與城鎮建成區面積擴展呈正相關關系階段.

5.2 交通運輸條件

完善的交通運輸網絡對城鎮擴展具有指向作用，城鎮擴展往往會沿交通主干道延伸.集通鐵路連接了赤峰市、錫林郭勒盟和通遼市的交通主干線，有利于三個地區間的礦產資源運輸和其他經濟貿易聯系.丹東-錫林浩特高速公路，連接了丹東-海城-盤錦-錦州-朝陽-赤峰-錫林浩特，有利于赤錫通地區與遼西地區的經貿往來；新民-魯北縱向聯絡線溝通了赤錫通地區與東北地區的經貿往來.公路方面：306國道、111國道、303國道、304國道等連通了赤峰市、錫林郭勒盟和通遼市間的地級市、鎮（旗、縣）；也溝通了赤錫通地區與東北地區、京津冀經濟圈的往來.

5.3 社會經濟條件

赤錫通地區擁有豐富的礦產資源，且開發潛力巨大，是目前東北三省探明總儲量的1.8倍.同時，赤錫通地區農牧業資源得天獨厚，有中國著名的錫林郭勒、科爾沁草原，三地都具有實力雄厚的綠色農畜產品加工基地.赤錫通地區資源條件上的共性，有利于各方擴大經營、合作開發、擴大市場、吸引外資.

5.4 政策因素

近年來，利用國家西部大開發戰略和振興東北老工業基地的政策機遇，發揮了該地區的資源優勢，與東北地區的能源合作日益頻繁，經濟社會發展取得了很顯著的進步；國家對少數民族地區經濟發展方面的政策照顧，有利于其自身發展；應京津冀經濟圈的響應和國家“十三五”規劃打造蒙東新經濟帶的指導意見，赤錫通地區經濟發展前景廣闊.

6 結論

該論文利用ENVI和ArcGIS軟件平臺對獲取的2000、2005、2010、2014年四期赤錫通地區中心城市的遙感影像進行處理，提取了這四個時期赤錫通地區主要城鎮的建成區邊界，并結合《內蒙古統計年鑒》數據對該地區三個中心城市——赤峰市、錫林浩特市和通遼市在2000～2005年、2005～2010年、2010～2014年三個時間段城市空間擴展過程和擴展特征進行了分析.結果表明，15年間赤錫通地區中心城市面積由 2000年的 96.5km2擴展為 2014年的291.3km2，15年間擴展了194.9km2.其中，三個城市建成區面積分別空間擴展69.1km2、58.8km2、67km2.最后定性分析了造成城市空間擴展的人口、交通、社會經濟條件、政策因素等驅動力影響.表明赤錫通地區人口和經濟社會條件是城市擴展的主要內部原因，交通運輸條件決定了城市空間擴展的主要方向，政策因素等是其主要外部原因.

〔1〕黨安榮,毛其智,王曉棟.基于GIS空間分析的北京城市空間發展[J].清華大學學報（自然科學版）,2002,42(6)：814-817.

〔2〕張麗娟,李冬寧.基于遙感影像的城市建成區擴展現狀及驅動力分析——以云南麗江為例[J].安徽農業科學,2005,43(34)：64-266.

〔3〕李飛雪,李滿春,劉永學,等.建國以來南京城市擴展研究[J].自然資源學報,2007,22(4)：525-535.

〔4〕汪瀟,王培鑫.基于GIS的城市擴展特征及驅動力分析——以河南省鞏義市為例[J].安徽農業科學.2005,43(36)：330-333,350.

〔5〕烏云嘎,冬梅.錫林浩特市城市擴展特征及驅動力分析[J].陰山學刊,2015,29(1)：37-40.

〔6〕邊振興,王曉良.利用RS和GIS技術對沈陽市城市邊緣區擴展的研究[J].沈陽農業大學學報,2015,46(3)：316-321.