基于GIS的城市空间扩展特征分析
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关键词：GIS城市空间扩展锦葫沿海地区
Analysis of Urban Spatial Expansion Based on GIS
Abstract：Supported by RS and GIS，based on the Landsat remote sensing data for phase，using artificial interpretation method to extract Jinzhou-huludao coastal four coastal cities space characteristic information，combined with geological statistics method，do quantitative analysis on the speed of urban expansion，the intensity of urban land fractal dimension，compactness.Results showed that，the urban expansion area in 1990-2010 was 8166 hectares，the expansion rate was 7.37%，and expansion intensity was 0.11.The fastest urban land expansion is the huludao city，and the largest extension strength is jinzhou city.The urbanspace of Jinzhou and Huludao is more and more scattered，and urban land boundary of Huludao city is the most complicated.The conclusion could be used as a preliminary study of urban planning，and lay the foundation for the study of the driving mechanism of urban spatial expansion and the expansion of space simulation.
信息[3]。
2研究方法
2.1扩张速度
建设用地的扩张速度表示单位时间内建设用地的变化幅度，计算公式为[4]：
式中：K为研究时段内区域建设用地的年变化率；Ua、Ub分别为研究时段开始于结束时建设用地的面积；T为研究时段，此处设为年。
2.2扩张强度
建设用地的扩张强度指数计算公式为：
式中：Iue为建设用地的扩张强度指数；ΔUi为某一时段建设用地的扩张数量；Ai为研究单元的土地总面积；Δt为某一时段的时间跨度。
1区域概况及数据处理
研究区域包括锦州、葫芦岛、兴城、凌海4市的行政范围（以下简称“锦葫沿海地区”），面积7847.6 km2，沿海岸带呈带状分布，地理坐标在北纬39°59′～41°26′，东经119°12′47″～121°45′之间，是传统的辽西走廊区位，也是沟通关内外、联结东北华北的黄金通道。锦葫沿海地区区位优势明显，属于“城市热点区域”及”生态敏感区域”，有填海造地的现象存在，不同于内陆城市的空间扩展，因此选择锦葫沿海地区作为研究区域具有典
Key Words：GIS Urban spatial expansion Jinzhou-Huludao coastal area
长期以来，由于缺乏坚实的数据基础设施和定量研究方法，我国城市空间扩展研究仍然囿于描述性研究，缺乏系统的空间与微观研究。计算机技术的发展、地理信息系统的普及和城市基础数据库的建立为解决以上问题奠定了技术基础。利用GIS进行城市空间扩展研究是GIS应用于城市规划的新兴领域[1]，该文基于GIS和RS技术，对锦葫沿海四个城市进行城市空间扩展特征的定量分析，可以作为城市规划的前期研究，并为城市空间扩展的驱动机制研究及空间扩展模拟打下基础。
城市用地分形维数可描述城市边界形状的曲折性和复杂性，它反映了土地利用形状的变化及土地利用受干扰的程度[6]，计算公式如下：
式中：St为第t年城市斑块的分形数；At、Pt分别为第t年城市斑块的面积（km2）和周长（km）。分形维数值的理论范围在1～2，维数越大表示图形形状越复杂。当维数<1.5时，说明图形趋向于简单；当维数=1.5时，表示图形处于布朗随机运动状பைடு நூலகம்，越接近于该值，稳定性越差；当维数>1.5时，则图形趋于复杂。
型性[2]。
本研究采用1990年9月2日、2000年6月19日和2010年9月28日3个时相的Landsat TM和ETM遥感影像为主要数据源（轨道号为：120-31、120-32、121-31和121-32），辅助数据源包括地形图、辽宁省地图、四个城市的相关规划图等图件。
用地分类标准依据2011年发布的《城市用地分类与规划建设用地标准》。在Erdas 2011中完成对影像的校正配准、拼接、切割、假彩色合成等步骤。利用ArcGIS 9.3软件，通过人工解译遥感影像进行地物分类，进行遥感影像的目视解译和数字化景观
2.3紧凑度
城市空间紧凑度变化是度量空间形态变化的最主要特征指标之一，倍受关注[5]，紧凑度的变化可表征城市用地扩展的空间
特征。
式中：c为紧凑度；At、Pt分别为第t年城市斑块的面积和周长。c值在0～1，其值越大，表明地物形状的紧凑性越好，反之越差。圆是形态最紧凑的图形，其紧凑度为1。
2.4城市用地分形维数
基于GIS的城市空间扩展特征分析
摘要：以RS和GIS技术为支撑，基于多时相Landsat遥感数据，采用人工解译方法提取锦葫沿海四个城市空间特征信息，结合地学统计方法，定量研究了城市扩张速度、强度、紧凑度及城市用地分维数四个指标。结果表明：1990-2010年城市扩张面积为8166hm2，扩张速度为7.37%，扩张强度为0.11；城市用地扩展速度最快的是葫芦岛市；扩展强度最大的是锦州；锦州市、葫芦岛市城市空间越来越分散；葫芦岛市的城市用地边界最为复杂。该结论可以作为城市规划的前期研究，并为城市空间扩展的驱动机制研究及空间扩展模拟打下基础。
Analysis of Urban Spatial Expansion Based on GIS
Abstract：Supported by RS and GIS，based on the Landsat remote sensing data for phase，using artificial interpretation method to extract Jinzhou-huludao coastal four coastal cities space characteristic information，combined with geological statistics method，do quantitative analysis on the speed of urban expansion，the intensity of urban land fractal dimension，compactness.Results showed that，the urban expansion area in 1990-2010 was 8166 hectares，the expansion rate was 7.37%，and expansion intensity was 0.11.The fastest urban land expansion is the huludao city，and the largest extension strength is jinzhou city.The urbanspace of Jinzhou and Huludao is more and more scattered，and urban land boundary of Huludao city is the most complicated.The conclusion could be used as a preliminary study of urban planning，and lay the foundation for the study of the driving mechanism of urban spatial expansion and the expansion of space simulation.
信息[3]。
2研究方法
2.1扩张速度
建设用地的扩张速度表示单位时间内建设用地的变化幅度，计算公式为[4]：
式中：K为研究时段内区域建设用地的年变化率；Ua、Ub分别为研究时段开始于结束时建设用地的面积；T为研究时段，此处设为年。
2.2扩张强度
建设用地的扩张强度指数计算公式为：
式中：Iue为建设用地的扩张强度指数；ΔUi为某一时段建设用地的扩张数量；Ai为研究单元的土地总面积；Δt为某一时段的时间跨度。
1区域概况及数据处理
研究区域包括锦州、葫芦岛、兴城、凌海4市的行政范围（以下简称“锦葫沿海地区”），面积7847.6 km2，沿海岸带呈带状分布，地理坐标在北纬39°59′～41°26′，东经119°12′47″～121°45′之间，是传统的辽西走廊区位，也是沟通关内外、联结东北华北的黄金通道。锦葫沿海地区区位优势明显，属于“城市热点区域”及”生态敏感区域”，有填海造地的现象存在，不同于内陆城市的空间扩展，因此选择锦葫沿海地区作为研究区域具有典
Key Words：GIS Urban spatial expansion Jinzhou-Huludao coastal area
长期以来，由于缺乏坚实的数据基础设施和定量研究方法，我国城市空间扩展研究仍然囿于描述性研究，缺乏系统的空间与微观研究。计算机技术的发展、地理信息系统的普及和城市基础数据库的建立为解决以上问题奠定了技术基础。利用GIS进行城市空间扩展研究是GIS应用于城市规划的新兴领域[1]，该文基于GIS和RS技术，对锦葫沿海四个城市进行城市空间扩展特征的定量分析，可以作为城市规划的前期研究，并为城市空间扩展的驱动机制研究及空间扩展模拟打下基础。
城市用地分形维数可描述城市边界形状的曲折性和复杂性，它反映了土地利用形状的变化及土地利用受干扰的程度[6]，计算公式如下：
式中：St为第t年城市斑块的分形数；At、Pt分别为第t年城市斑块的面积（km2）和周长（km）。分形维数值的理论范围在1～2，维数越大表示图形形状越复杂。当维数<1.5时，说明图形趋向于简单；当维数=1.5时，表示图形处于布朗随机运动状பைடு நூலகம்，越接近于该值，稳定性越差；当维数>1.5时，则图形趋于复杂。
型性[2]。
本研究采用1990年9月2日、2000年6月19日和2010年9月28日3个时相的Landsat TM和ETM遥感影像为主要数据源（轨道号为：120-31、120-32、121-31和121-32），辅助数据源包括地形图、辽宁省地图、四个城市的相关规划图等图件。
用地分类标准依据2011年发布的《城市用地分类与规划建设用地标准》。在Erdas 2011中完成对影像的校正配准、拼接、切割、假彩色合成等步骤。利用ArcGIS 9.3软件，通过人工解译遥感影像进行地物分类，进行遥感影像的目视解译和数字化景观
2.3紧凑度
城市空间紧凑度变化是度量空间形态变化的最主要特征指标之一，倍受关注[5]，紧凑度的变化可表征城市用地扩展的空间
特征。
式中：c为紧凑度；At、Pt分别为第t年城市斑块的面积和周长。c值在0～1，其值越大，表明地物形状的紧凑性越好，反之越差。圆是形态最紧凑的图形，其紧凑度为1。
2.4城市用地分形维数
基于GIS的城市空间扩展特征分析
摘要：以RS和GIS技术为支撑，基于多时相Landsat遥感数据，采用人工解译方法提取锦葫沿海四个城市空间特征信息，结合地学统计方法，定量研究了城市扩张速度、强度、紧凑度及城市用地分维数四个指标。结果表明：1990-2010年城市扩张面积为8166hm2，扩张速度为7.37%，扩张强度为0.11；城市用地扩展速度最快的是葫芦岛市；扩展强度最大的是锦州；锦州市、葫芦岛市城市空间越来越分散；葫芦岛市的城市用地边界最为复杂。该结论可以作为城市规划的前期研究，并为城市空间扩展的驱动机制研究及空间扩展模拟打下基础。