北京昌平区城镇化过程与空间特征研究

1 引
言
刻的社会和生态效应 [ 5, 25] . 然而 , 这种自然景观或 者是农业景观向高度人工化都市景观的转化一直持 续着 , 并且已经城市化的区域依然在继续发生着改 变
[ 18] [ 1, 16, 20, 21]
城市生态学的主要目标之一是研究城市化的空 间格局与生态学过程之间的关系 . 城市结 构显著地影响城市内部及其外围局部的环境、 生态 和社会经济 过程[ 17] . 由人类 活动引起 的土地利 用 / 覆被的变化是人类对自然系统所施加的最主要的 影响 [ 22] , 而且与城市化有关的土地利用 / 覆被变化 是深 刻 影响 生 物多 样 性和 人类 生 活 的最 主 要 形 式[ 4] . 城市化作为一种巨大而又毫无计划的蔓延过 程, 强烈地影响着全球的大面积土地, 而且产生了深
、 宗跃光等
[ 28]
、 何春阳等
[ 5]
对北京城市化问题
从城市化模式、 城市化过程等方面进行了深入研究 . 可以肯定的是关于北京地区的研究已有很好的研究 积累 . 然而 , 无论是北京地区的土地利用 / 覆被变化 , 还是城市化方面的研究均是基于数量特征的研究 . 因此 , 从景观生态学的角度, 基于景观生态学的空间 概念, 格局与生态学过程关系以及景观动态的模拟 研究等理论与方法来定量化探讨城镇化扩展模式、 过 程 以 及 城 镇 化 空 间 特 征, 具 有 重 要 意 义 的[ 2, 8, 11, 12, 23] . 北京的城郊化有 3 个圈层、 8 个扇面和 6 条廊 道的发展模式[ 28] , 其中昌平区的京昌高速路 , 昌平 区的昌平卫星城、 沙河卫星城 , 以及都市北缘的城乡 交错带为北京城郊化的重点区域 , 而且这些区域也 是昌平区城镇化发展的核心区域. 因此 , 本研究以北 京昌平区为例, 详尽探讨北京都市边缘带、 京昌高速 路主轴线周围以及昌平区卫星城周边 3 个主要区域 的城镇化过程与城镇化的空间特征 , 并分析城镇化 所带来的生态学问题 . 2 研究地区与研究方法
6期
张
峰等 : 北京昌 平区城镇化过程与空间特征研究
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农业景观格局变化产生显著的影响[ 3, 10, 26] . 城镇用 地的不断增加是由城镇斑块的独立扩展、 城镇斑块 的合并和新城镇斑块的不断产生共同构成的一个复 杂过程, 该过程不但受制于城市自身的发展需求, 还 受到 地 形、 区 位、 交通 等诸多 内外部 条件的 约 束
应用生态学报
2005 年 6 月
第 16 卷
第6期
CHIN ESE JO UR NAL OF A PPL IED ECOLO GY, Jun. 2005, 16 ( 6) 1128~ 1132
北京昌平区城镇化过程与空间特征研究*
张 峰 张新时
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( 中国科学院植物研究所植被数量生态学重点 实验室 , 北京 100093) 摘要 城市化作为一种巨大而又毫无计划的蔓 延过程 , 强烈地影响着全球的大面积土地 , 而且产生了深 刻的社会和生态效应 , 因此全面了解城市化的生态学效应的研究已成为国际城市生态学研究的前沿领 域 . 基于昌平区 1989、 1996 和 2001 年 3 期土地利用景观数据提取城镇用地信息 , 采用城镇扩展强度 指数和景 观格局指数对昌平平原区城镇化过程与 空间特征进行了深入研究 . 结果表明 , 昌平平原区有 3 种主要的城 镇化模式 , 即都市边缘带状城镇扩展模式、 交通主 轴线状城镇扩 展模式和卫 星城面状 城镇扩展 模式 . 昌平 区城镇化过程主要集中在研究时段的前期 ( 1989~ 1996 年 ) . 都 市边缘带 状城镇 扩展区 内 , 前期以 城镇斑 块面积独立扩展和新的城镇斑块不断产 生 2 种方 式为主 , 而后期以城镇斑块面积的合并扩展为主 ; 交通主 轴线状城镇扩展区则为城镇斑块面积独 立扩展、 合并扩 展 , 以及 新城镇斑块 的产生 3 种 方式同 步进行 ; 最 后 , 在卫星城面状城镇扩展区 , 前期以城镇用地的 合并扩张为主 , 后期 则表现为卫 星城周边 新的城 镇用地 不断涌现 . 城镇扩展强度指数和城镇景观格局指数结合使用 , 能较好地揭示昌平城镇化过程与空间特征 . 关键词 城镇化 城镇扩展强度指数 景观格局指数 北京昌平区 文章编号 1001- 9332( 2005) 06- 1128- 05 中图分类号 Q149 文献标识码 A
[ 9, 10, 15]
polygon 做 4 km 缓冲作为本研究的第 3 个研究区域 ( 图 1) .
.
对于北京这一大都市 , 土地利用/ 覆被变化的研 究从 20 世纪 90 年代末以来, 一直是研究的热点和 焦点问题. 其研究的蓬勃发展一方面与从改革开放 以来近 20 年内, 北京市的土地利用 / 覆被发生巨大 变化 , 提供了很好的研究素材有关 ; 而另一方面更重 要的是遥感、 地理信息技术的广泛应用 , 对宏观生态 学的研究起到了巨大的推动作用[ 24] . 顾朝林 [ 6] 、 刘 盛和等[ 13] 曾对北京地区土地利用/ 覆被变化空间特 征、 驱动因素等进行了系统的研究. 究其原因, 都市 化问题是北京土地利用变化的主要驱动, 也是土地 利用 / 覆 被 变 化 的 主 要 内 容. 关 于 城 镇 化 , 周 一 星
[ 27]
图 1 北京昌平研究区位置 Fi g. 1 St udy area of Changping D ist rict , Beijing.
Байду номын сангаас
2 2
研究方法 本文的城镇化是指空间上非城镇土地利用 / 覆被单元 向
城镇土地利用 / 覆被单元的 转化 . 为了有 效地利 用 G IS 技 术 进行城市化过程与空 间特征 分析 , 本研究 采用以 下指 标 : 1) 城镇化的净变化量 . 为区域 城镇化 过程中 非城 镇土地 利用 / 覆被单元向城镇土地 利用 / 覆被单 元面积 转移的 总数 . 2) 城 镇化的扩展强度指数 . 为城镇化的净变化量占区域总面积 的 百分比 . 3) 城镇化的年扩 展强度 指数 . 为扩展 强度指 数与 时 间 ( 年 ) 之比 . 它便于不同 研究时 期、 不 同研究 区域城 镇化 速 度以及强 度 的 比较 . 4) 城 镇化 空 间 特 征 . 城镇 面 积 ( urban area, U A) 、 城 镇 面积 占 研究 区 面 积的 百 分比 ( percentage of urban landscape, P UL ) 、 城镇斑块数 ( number of urban patches, N U P) 、 城镇平均斑块 大小 ( mean urban patch size, M U PS) 以 及城镇斑块密 度 ( urban patch density, U PD) . 计 算软 件采 用 国际流行的景观结构数量化软件包 FRAGST AT S 3 3[ 19] .
Urbanization expanding process and its spatial characteristics in Changping District of Beijing, China. ZHAN G Feng, ZHA NG X inshi ( L aborator y of Quantitative V egetation Ecology , I nstitute of Botany , Chinese A cademy of Sciences , Beij ing 100093, China) .- Chin. J . A p p l . Ecol . , 2005, 16 ( 6) : 1128~ 1132. U rbanization is a massive and unplanned ex periment that already affects lar ge acreages w orldwide, and has pro found social and ecolog ical consequences for both urban and rur al r esidents. T herefore, to comprehensively quanti fy the urbanization process and to inv est igate its ecolog ical consequences become the central issues in urban eco logical studies. Combining ur banization ex panding index w ith landscape metr ics, this paper quantified the urban ization expanding pr ocess and the urbanization spat ial characterist ics in Chang ping Distr ict of Beijing . T he results showed that there were three main urbanization models, i. e . , urban fr ing e belt - ex pending model, main trans portation routes line - ex pending model, and satellite city panel ex pending model. T he ur banization expansion index showed that ur banization mainly too k place during t he per iod fr om 1989 to 1996, and t he urban landscape metrics indicated that there were urban patches iso lated ex panding and new urban patches emerged from 1989 to 1996, mainly amalgamated expanding from 1996 to 2001 in ur ban fringe belt-ex panding r eg ion. In transpor tatio n routes line -ex panding region, the ur ban patches isolated ex panding, amalgamated expanding and new urban patches e merg ing took place simultaneously, and mainly urban patches amalg amated ex panding during the former period, and new urban patches co nstantly tur ning up around satellite city during the latter in satellite cit y panel expand ing region. T his study show ed that urbanization expansion integ rating landscape metrics mig ht reveal the urban ization expanding process and its spatial character istics, and would be a good ex ample for the application of land scape metrics. Key words U rbanization, U rbanization expanding index , L andscape metrics, Changping District.
. 因此, 全面了解城市化的生态学效应, 已成为
国际城市生态学研究的前沿领域 . 城镇用地不断增加是快速城镇化地区景观结构 变化的最显著标志. 这一动态过程不但迅速改变了 城市地区的景观整体格局 , 还对城市周边的自然和
* 国家重点基础研究发展规划资助项目 ( G 2000018607) . * * 通讯联系人 . 2004- 07- 20 收稿 , 2004- 11- 29 接受 .