南充市建成区扩张遥感监测与分析

南充市建成区扩张遥感监测与分析

作者：蒋琼玉 梁繁 张洁 张刚 余琳 来源：《科技创新与应用》2016年第14期

摘 要：在多时相Landsat遥感数据的支持下，采用目视解译的方法分别对五个时相的南充市遥感影像进行建成区提取；通过对各时相建成区扩张强度和城市紧凑度的计算与南充市建成区扩张空间分异的研究，进一步分析建成区扩张形态。研究结果表明：南充市建成区在1988-2002年的前14年中，城市扩张强度小，城市紧凑度减小，城市主要向东北方向扩张，城市扩张不明显；在2002-2014年的后12年中城市扩张强度大，城市紧凑度先减小再增大，城市呈摊饼式向四周大幅度蔓延，城市扩张明显；在此基础上，从地形、、人口和经济因子进行城市扩张驱动力分析。得出：地形因子和对城市扩张方向起着一定的决定性作用；人口增长与经济发展对南充市建成区的扩张起着促进的作用，其中经济增长的促进作用更大。

关键词：南充市；目视解译；城市扩张；驱动力 1 概述

城市化是引导区域土地利用覆被变化（LUCC）的主要原因，城市扩张近年来已成为地理学家们的研究热点[1]。总结前人的研究，得出：中国城市郊区化以占用周边耕地为主[2]。不适宜的规划势必会造我国大面积耕地的消失与生态环境的破坏，继而对社会、经济等造成一系列的连环负面影响。对城市扩张的分析研究，可以为决策者提供一定的依据，对科学合理地指导城市规划、控制城市用地规模，保护有限的耕地资源和生态环境，制定正确的土地保护具有十分重要的意义，从而实现城市“精明增长”[3]。目前，我国学者已利用3S技术（GIS、RS、GPS）对北京[4]，上海[5]-[7]，大连[8]-[9]等发达城市进行了大量研究，但对中西部地区的城市研究较少，偶见对成都市，昆明市城市扩张的研究，但是对西部地区二线城市，尤其是长时间段的研究鲜见。文章选择南充市，对它的城市扩张进行长达三十年时间段的遥感监测与分析。 2 研究区概况

南充市位于四川盆地东北部的嘉陵江中游，地理坐标为北纬30°35′～31°51′、东经105°27′～106°58′，是我国规划定位的成渝经济区北部中心城市。南充市处于“西通蜀都、东向鄂楚、北引三秦、南联重庆”的十分重要的地理位置，是川北最大的商品集散地，国家三峡经济区的重要组成部分，是四川省的交通、通讯枢纽，已形成公路、铁路、航空一体的密集交通网络体系[10]。 3 数据来源

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

采用美国陆地卫星Landsat4-5 TM 1988年、1996年、2009年与Landsat8 OLI_TIRS 2014年的卫星数据，数据来源于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云与美国地质调查局。数据均选取在植被较为茂盛的月份，便于将影像中的地物与裸地及建成区分开来。 4 建成区的提取

文章首先采用固定样窗法[11]，选取南充市三区，设置矩形固定样窗，矩形框所包括的范围就作为文章的研究区域。目前对建成区无标准的定义，姜世国等认为建成区包括建筑物及其中的道路和广场用地，但不包括绿地等[12]；谭文彬等认为建成区指经开发形成的集中连片、基本具有公共基础设施的区域[13]。文章在保留谭文彬对建成区定义的前提下，另外包含了建成区内小面积的绿化带，不包括批而未建或正在建设的区域。

采用TM5（OLI6），TM4（OLI5），TM3（OLI4）波段组合成黄金假彩色图像[14]，可以非常明显的区分开城市，水域，植被和裸地。目视解译被视为精确较高的一种遥感解译方法[15]-[16]，同时结合Google Eart

h软件，使建成区边界的提取更加准确。解译结果如图1所示。可以看出南充市从1988-2014年近三十年来，建成区在不断的向外呈摊饼式蔓延。前14年南充市建成区面积增长幅度较小，但在后12年中建成区面积较上一时期呈翻倍式增长。 5 城市扩张特征分析 5.1 城市扩张强度分析

城市扩张强度用于对不同研究时期，建成区面积扩展快慢的比较。建成区扩张强度指数I具体算法：Ii=△Si/（Si*△T）*100，其中△Si为某研究区某研究时间段内建成区增长面积，Si则为该研究区总面积，△T为该研究时间段的时间间隔。I值越大，城市扩张强度越大，扩张速度越快；反之则越慢。经计算南充市1988-2014年四个时间段的扩张强度指数分别为：5.53，10.44，18.32，和15.。1988-2009

年期间，南充市城市扩张强度越来越大，扩张速度越来越快；2009-2014年，扩张强度指数较前一时期有所减小。如图2所示。 5.2 空间象限方位分析

采用空间象限方位分析法，将南充市以五星花园为中心做玫瑰图。南充市建成区以五星花园为中心向四周呈摊饼式向外扩张：1988-1996年建成区扩张不明显，主要向东北方向扩张；1996-2002年建成区扩张幅度较小，在东北、西北和西南方向均有扩张，西北方向扩张最大；2002-2009年建成区扩张最明显，2009-2014年建成区扩张明显，都见东北方向扩张幅度最大。南充市东北部是主要为顺庆区，地势平坦开阔，经济人口发展快，其大规模的扩展及其带来的一系列城市基础设施的建设和集聚效应更加促使其不断的扩张。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

5.3 城市紧凑度 D=2■/C

式中：D为城市紧凑度，S为建成区面积，C为建成区的周长。其中0 6 城市扩张驱动力分析

城市扩张的驱动力因子是多样的，文章将之分为自然影响因子和社会影响因子。城市经济增长吸引外来人员，同时人口又带动了经济增长，这也说明经济的增长是对城市扩张是起着十分重要的作用。根据前人的相关经验及结合南充市实际情况，选取影响南充市建成区扩张的几个主要驱动力因子进行分析。

（1）地形因子：南充市地处丘陵地区，三面环山（西山、凤垭山、凌云山），直接影响了其扩张的方向。高坪区东北方向和顺庆区北边的地势相对较平缓，城市可扩展性强，建成区扩展面积大。

（2）社会因子：选取城市人口、社会经济和因子进行分析。

的影响：2006～2010年，南充市的几个经济技术开发区开始发展。南充市市以新型城市化理念抉择城市发展战略和发展举措。市政新区、江东新区、北部新城，“一河两坝”重点工程，清泉坝、望天坝片区的开发，拥江主城、江东新区、产业新城和北部新城的建设，都在此期间高效率地进行着，城市规模得到了迅速的扩张，城镇化率达37.7%，是南充城市建设力度较大、速度较快的时期。 7 结论与讨论

（1）文章利用目视解译，选择TM5（OLI6），TM4（OLI5），TM3

（OLI4）黄金假彩色波段组合，能够有效区分城市边界，较准确的提取出城市边界信息。同时结合GIS软件专题制图功能，能够清晰地区别出南充市建成区得变化情况。 （2）研究结果显示，南充市在不断扩张，其中1988-1996年城市扩张强度小，城市紧凑度减小，城市主要向东北方扩张；1996-2002年城市扩张扩强度较小，城市紧凑度增加，城市主要向西北和东北方向扩张；2002-2009年城市扩张强度最大，城市紧凑度增加，城市大幅度向四周扩张，东北方向扩张最大；2009-2014年城市扩张强度较大，紧凑度减小，城市扩张方向与上一时期一致。

（3）自然因子对城市的扩张起着一定的制约作用，决定着城市扩张方向；对城市扩张地区的先后顺序起着决定性的作用；人口与经济都促进了城市的扩张，尤其是经济对城市扩张的促进更加显著，是南充市建成区扩张的主要社会驱动力因子。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

（4）存在的问题及不足：a.在驱动力因子的统计方面，由于资料有限，做的还不够详尽；b.建成区监测的年份有限，难以进行统计学意义上的显著性检验。进一步研究则需要弥补这方面的不足。 参考文献

[1]黄勇.城市空间形态的分形研究[D].兰州大学，2006.

[2]彭文甫.基于RS&GIS的城市土地利用变化及其生态环境效应研究[D].成都理工大学，2009.

[3]刘海红.遥感监测城市扩张与“精明增长”策略分析研究[D].昆明理工大学，2012. [4]匡文慧，邵全琴，刘纪远，等.1932年以来北京主城区土地利用空间扩张特征与机制分析[J].地球信息科学学报，2009.

[5]高建燕，江东，黄耀欢.HJ-1卫星数据在上海城市扩张动态监测中的应用[J].甘肃科学学报，2010.

[6]尹昌应，石忆邵，王贺封.晚晴以来上海市建成区边界扩张过程与特征[J].地理科学进展，2013.

[7]夏南凯，陈晶莹.土地对城市空间的影响分析[C].多元与包容-2012中国城市规划年会论文集（01.城市化与区域规划研究），2012.

[8]付帼.大连城市建设用地扩展的时空动态变化和增长研究[D].辽宁师范大学，2012. [9]丁蒙，王璐.大连市城市规模扩张现状分析[J].科技信息（科学教研），2007. [10]冯姗姗.综合交通二级枢纽规划布局方法与实践研究[D].西南交通大学，2009. [11]李晓文，方精云，朴世龙.上海城市用地扩展强度、模式及其空间分异特征[Z]. [12]姜世国，周一星.北京城市形态的分形集聚特征及其实践意义[J].地理研究，2006. [13]谭文彬，刘斌，张增祥，等.近三十年来昆明市建成区扩展遥感监测与分析[J].地球信息科学学报，2009.

[14]陈世莉，蒲星辰.基于RS的成都市城市扩张监测与分析[J].实验与技术，2012，9（3）：780.

[15]杨军义.遥感影像目视解译在第二次全国土地调查中的应用[J].甘肃科技，2011.

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

[16]柴利全.城市规划中遥感图像目视解译方法及影响因素分析[J].中外建筑，2013. 作者简介：蒋琼玉（1991-），女，汉族，在读硕士。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn