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1、渭南建成区渭南建成区 22 年来的空间扩展分析年来的空间扩展分析毛南赵1，党少华1，张地权1，韩 晨1,2 ，(1.渭南渭南师师范学院范学院 化学与生命科学学院，化学与生命科学学院，陕陕西西 渭南渭南 714099； ； 2.陕陕西省多河流湿地生西省多河流湿地生态环态环境重点境重点实验实验室，室，陕陕西西 渭南渭南 714099)摘摘 要：要：遥感和GIS技术相结合是研究城市扩展的新手段，本文基于多期Landsat TM 遥感影 像数据，提取渭南市的建成区数据，结合GIS分析功能，定量分析了渭南建成区的扩展面积 和扩展速度、计算了城市重心和扩展方向。本研究运用新技术对渭南城市空间扩展进行研究，
2、 对于本区的基础研究起到积极的作用。关键词：关键词：城市扩展；渭南；遥感；GIS1 引言城市空间扩展是城市发展的必然趋势，它体现了城市发展特征和特有的阶段。遥感是 20 世纪 60 年代兴起的一种对地观测技术，它是遥感信息的获取、传输、处理以及分析判读和应用的过程。近年来，采用遥感数据结合 GIS 空间技术，获取城市建成区数据，并计算某时段内的扩展指数、分形指数、景观指数等1。从已有研究的情况看，研究的热点多集中于大城市，对于欠发达地区中小城市的关注不够 1-2。因此，本文以渭南市主城区为例，利用遥感影像提取城市建设区数据，运用 GIS 空间分析技术，对城市空间扩展的过程、特征进行探讨。 2
3、数据基础与研究方法渭南市位于陕西省东部，因城市位于渭河南岸而得名。东濒黄河与山西、河南毗邻，西与西安、咸阳相接，南接商洛，北靠桥山与延安、铜川接壤，位居新亚欧大陆桥的重要地段。2.1 数据基础本文使用的遥感影像是 Landsat 5 TM 影像，来自国际科学数据镜像网站，并选取 1988 年、2002 年、2007 年、2010 年的 4 期 Landsat TM 影像做研究（表 1） 。通过对这 4 期数据的处理、解译和空间分析工作，研究渭南主城区 22 年的城市空间扩展过程。 表 1 城市扩展遥感监测所用遥感数据遥感数据类型获取时间（a）Landsat TM 影像1988 Landsat
4、TM 影像2002 Landsat TM 影像2007 Landsat TM 影像20102.2 研究方法基金项目：渭南师范学院大学生创新项目（12XK069） ；陕西省教育厅科研计划项目资助 (12JK0485)。 作者简介：毛南赵，男，遥感和 GIS 研究方向。城市建成区一般是指实际开发建设形成的集中连片的、基本具备市政公用设施和公共基础设施的区域。使用遥感数据监测城市建成区扩展，主要包括：遥感数据制备、建成区扩展信息的获取、GIS 空间分析3。2.2.1 遥感数据的制备遥感数据的制备从国际科学数据镜像网站下载的数据，是按照传感器分类并对波段数据分别存储的，其文件格式为 GeoTIFF。由
5、于数据自带了 UTM 投影和相应的坐标信息，所以本研究选用其默认的坐标参数。通过对遥感数据的显示和处理，发现本区域选用 7-4-3 波段组合，能够很好的区分建成区、农用地、水体等信息。2.2.2 建成区扩展信息的获取建成区扩展信息的获取使用 ArcGIS 软件，经过目视解译，将建成区边界进行矢量化。依次获得1988 年、2002 年、2007 年、2010 年各期城市建成区矢量数据（见图 1） 。图 1 渭南建成区扩展图2.2.3 GIS 空间分析空间分析针对建成区信息，使用 GIS 空间分析法，定量计算各时期建成区数据的面积大小，研究各个时段内的扩展面积及扩展速度，分析建成区的重心变化、确定
6、扩展方向等。 3 渭南建成区的空间扩展变化分析3.1 扩展面积分析城市空间扩展中最显著的变化就是建成区的面积变化，它可以反映城市扩展的总态势。通过图 1 的数据，计算出从 1988 年到 2010 年四个时期的渭南建成区面积，从而研究其扩展情况（见表 2） 。 表 2 建成区面积变化情况时期（a）面积（Km2）1988 年12.12 2002 年20.00 2007 年29.24 2010 年40.17通过表 2 可以看出：1988 年至 2010 年这 22 年来渭南市建成区一直处于扩展状态，其面积由 1988 年的 12.12 Km2，增加到 2002 年的 20.00 Km2，再增加到2
7、007 年的 29.24 Km2，到 2010 年时已增加到 40.17 Km2。其中，2010 年的建成区面积是 2007 年的 1.4 倍，是 2002 年的 2 倍，是 1988 年的 3.3 倍。总体上看渭南市建成区的扩展呈现出：从小到大的扩展特征，建成区面积显著增加。3.2 扩展速度分析这里的扩展速度，表达的是研究区一定时间范围内的建成区面积的数量变化情况，反应的是年平均增长率4-5。其公式为：（公式 1 ）式中：K 为研究时期内年均空间扩展速度，Ub 为研究期末城市建成区的面积，Ua 为研究期初城市建成区的面积，T 为研究时段长。当 T 的时段设定为年时，K的值就是该研究区年均空间
8、扩展速度。通过公式 1 计算得到表 3 的数据。 表 3 1988-2010 年各时段建成区扩展情况时段（a）增加总面积（Km2）年均增加面积 （Km2）年均扩展速度（%）1988-20027.880.564.64 2002-20079.241.859.24 2007-201010.933.6412.46表 3 可以看出：1988-2002 时段的 14 年中，建成区的面积只增加了 7.88 Km2，年均面积增加 0.56 Km2，年均扩展速度为 4.64%；2002-2007 时段的 5 年中，则面积增加了 9.24 Km2，年均面积增加 1.85 Km2，年均扩展速度为 9.24%，这与1
9、988-2002 时段相比，年均增加面积和年均扩展速度提高幅度很大，年均增加面积是上一时段的 3.3 倍，年均扩展速度是 2.0 倍；在 2007-2010 时段中，短短的 3年内其面积猛然增加了 10.93 Km2，年均面积增加 3.64 Km2，年均扩展速度提高到 12.46%，年均增加面积是 1988-2002 时段的 6.5 倍，年均扩展速度是 2.7 倍。这说明，近年来渭南市建成区不仅仅扩展面积是显著提高，而且年均扩展速度成倍提高，并有加速扩展的趋势。3.3 城市重心分析城市重心的迁移，能够反映城市扩展的方向。通过图 1 的数据，计算出从1988-2010 年各个时期的城市重心数据（
10、见表 4） 。表 4 1988-2010 年各时期城市重心数据时期（a）X 坐标（m）Y 坐标（m）1988 年3621533818311 2002 年3606063818559 2007 年3603263818440 2010 年3599943818595通过对表 3 中城市重心数据的分析，可以看出：1988-2002 时段中，建成区重心的横坐标向西移动了 1547m，同时纵坐标向北移动了 248m；2002-2007 时段中，横坐标继续向西移动了 280m，但纵坐标向南移动了 119m；2007-2010 时段中，横坐标又向西移动了 332m，纵坐标向北移动了 155m。建成区重心的横坐标
11、一直向西移动，其向西的总移动距离达到 2159m；而纵坐标却在南北徘徊，总移动距离仅为 284m。可以看出，渭南建成区的扩展方向为从东向西的扩展，而且基本上以老城区为中心一直向西扩展。 4 结论基于遥感影像和 GIS 技术对渭南建成区进行了四个时期、跨度为 22 年的历史状况重建和三个时段的扩展变化监测。研究结果表明：一、渭南市建成区的扩展呈现出：从小到大的扩展特征，建成区面积显著增加。二、近年来渭南市建成区不仅仅扩展面积是显著提高，而且年均扩展速度成倍提高，并有加速扩展的趋势。三、渭南建成区的扩展方向基本上以老城区为中心一直向西扩展。遥感影像是现代地理信息的重要来源之一,它已经越来越多的用于
12、城市研究，这不仅可以及时评估建成区的扩展，还可以为政府决策提供科学的依据，有利于渭南的可持续发展。参考文献：1 张荣天,张小林.国内外城市空间扩展的研究进展及其述评J.中国科技论坛. 2012(08): 151-155.2 牟凤云,张增祥.城市扩展与空间形态演化动力机制的研究进展J.重庆交通大学学报(自然科学版). 2008(05): 826-830.3 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(01): 117-124.4 尚正永,张小林,周晓钟.基于 RS/GIS 的城市空间扩展与外部形态演变研究以江苏省淮安市为例J.经济地理. 2012(08): 64-70.5 迟文峰,郝润梅,苏根成,等.资源型城镇空间扩展遥感监测分析以鄂尔多斯市为例J.西部资源. 2012(01): 72-74.
