基于Landsat与DMSP影像的城市动态扩张分析研究 ——以青岛市为例

来源 :山东理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:caonisbma
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改革开放以来,我国城镇化水平不断加快的同时使得城市建设给自然资源、环境和生态平衡等带来了一定的影响。如何平衡好城市扩张与社会发展的关系,成为专家学者研究的重点。本文借助遥感与GIS技术,以1992年、1996年、2000年、2004年、2008年和2012年Landsat数据及DMSP/OLS夜间灯光数据为研究数据,采用最大似然分类、优化动态阈值二分法分别提取建成区,并将数据叠加后进一步获得精确的建成区。在此基础上,从建成区时空数量方面选取扩张面积、扩张速度、扩张动态度指标,从空间格局方面选取扩张趋势、分形维数、紧凑度指标,对青岛市城市建成区格局动态变化进行分析。同时从自然环境、人为驱动两大方面,对青岛市城市扩张背后的驱动力进行研究。其中自然环境方面选取坡度、海拔、地貌、距海距离,人为驱动因子选取人口数量、经济总量、固定资产投资、旅游人数,对青岛市扩张驱动因素进行分析。本文主要研究结论如下:(1)从时空数量变化分析来看,1992-2012年青岛市建成区面积一直处于上升趋势,其中1992年城市建成区面积为120.41km~2,2012年城市建成区面积上升到571.11km~2,接近于1992年城市建成区面积的5倍。市区建成区面积在各个时期均领先于其他县区,各县区扩张面积在不同时期大小不一。从扩张速度(V)来看,1992-2012年青岛市建成区扩张速度经历了“快速-慢速-快速-缓速-高速”的扩张过程,从扩张曲线上来看,青岛市整体上与市区建成区扩张曲线波动一致,在某种程度上说,市区的建成区扩张速度决定了青岛市的扩张速度。基于Arc GIS中natural break方法选择阈值,结合前期研究及青岛市实际情况,根据扩张动态度(K)把青岛市扩张分为5种扩张类型,高速扩张型(K>50%),快速扩张型(20%<K<50%),中速扩张型(10%<K<20%),低速扩张型(0<K<10%),负扩张型(K<0)。在同一时期,各地市扩张类型不全相同,扩张速度有差异;在不同时期,同一地市的扩张类型也不相同。从整体来看,青岛市建成区扩张经历了由快速到慢速,再由快速到慢速的发展过程,建成区扩张呈波动式发展。(2)从空间格局变化分析来看,1992-2012年青岛市建成区扩张趋势呈现出“摊大饼”模式,但是分阶段、分县区来看,扩张趋势并不统一。城市建成区分形维数(S)基本维持在1.2左右,在不同时期有所波动但是波动幅度不大,城市建成区以外部扩张与内部填充相结合的方式实现蔓延生长,但是城市轮廓依然比较简单。城市建成区紧凑度(C)普遍偏低,其中1992-1996年城市紧凑程度变化不明显,2000-2004年、2008-2012年城市紧凑度增加,说明该时期城市建成区以内部填充为主,1996-2000年、2004-2008年城市紧凑度下降,说明该阶段是以外部扩张为主。(3)对青岛市1992-2012年共计20年长序列城市扩张驱动因素分析,自然环境中坡度、海拔、地貌、距海距离对于城市建成区产生了影响,特别是城市建成区趋向于坡度较小、海拔较低、地势较为平坦的近海区域扩张,说明坡度、海拔、地貌、距海距离是影响城市建成区扩张的重要因素。人为驱动因素方面,通过人口数量、经济总量、固定资产投资、旅游人数与城市建成区面积的相关性分析,可以发现其关系都可以用线性表示,并且相关性很高,判定系数R~2基本都大于0.8,只有少数几个县区小于0.8,因此判定人口数量、经济总量、固定资产投资、旅游人数在青岛市1992-2012年城市扩张中发挥了重要作用。
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