成都城市空间形态动态特征分析

成都城市空间形态动态特征分析

运用1992、2002、2009、2014年四期Landsat成都市区遥感影像进行成都市建筑区提取，基于4期Lanndsat影像的成都市主城区提取结果，运用形状特征、空间紧凑度、空间破碎度等相关空间形态特征评价因子，分析成都市主城区1992-2014年间的空间形态动态特征，结合成都市发展状况，统计成都市主城区空间形态特征变化，分析主城区扩张的趋势特征和原因，为成都市未来规划发展和人居环境的改善提供相关依据和支持。

标签：主城区；Landsat；空间特征分析；格网化

1 概述

本文通过1992、2002、2009、2014年四期Landsat成都市区遥感影像进行成都城市空间形态动态特征分析，并对影像进行预处理。

2 数据预处理

从USGS研究区云覆盖度较少的四期影像进行下载，进行了波段叠加，并对影像辐射定标、大气校正等影像预处理。

3 研究区建筑物提取

3.1 选取样本

运用ENVI软件，进行建筑区样本选取。图1为TM影像在RGB为321时选取建筑区样本。通过训练样本，为分类做准备。

3.2 建筑区提取

运用监督分类经典方法——最大似然分类法提取建筑区。基于象元的分类会出现大量的碎图斑，为了后期成都市城区空间形态分析图斑的客观性和可比性，对分类结果进行去除噪声处理。图2红色区域为提取建筑区去噪前后对比图。

3.3 提取结果

通过去噪处理，得到成都市1992年、2002年、2009年、2014年的成都市影像分类图（图3），图中黄色区域为叠加影像后的城市建筑区提取结果。

4 成都市城市空间形态分析

空间形态是城市总体布局形式和分布密度的综合反映。由影像上可以看出成都市的空间形态特点呈同心圆向外扩展，地形平坦。通过形态特征、空间紧凑度、

空间破碎度等评价指标对成都市主城区最大斑块面积做分析。

4.1 成都市空间形态评价指标1：形状特征

形态特征采用形状率反映，由于成都市呈圆形状，所以用圆形率表述形状特征。圆形率是以圆形为标准形状，用区域面积与区域周长平方的比值表示，越小带状特征越明显。表1为成都市主体城区形状特征统计，由表1可以看出，成都市主城区板块的周长和面积在1992-2014年间呈增长趋势，形状特征指数逐年减小，带状特征越来越明显。

4.2 成都市空间形态评价指标2：空间紧凑度

城市外围轮廓形态的紧凑度被认为是反映城市空间形态的一个十分重要的概念。城市外围紧凑度面积周长紧凑度来反映。面积周长紧凑度是以区域面积和周长的比例关系表示，越小离散程度越高。

成都市主城区最大斑块面积和周长比例计算空间紧凑度，结果如表2所示，1992-214年间，成都市主城区空间紧凑度指数值越来越小，主城区空间紧凑度在减小。

4.3 成都市空间形态评价指标3：空间破碎度

景觀破碎度是指景观被分割的破碎程度，景观破碎程度与自然资源保护密切相关，许多生物种要求有一定面积的环境才能生存下去。同时，景观破碎度指数在一定程度上可以反映人类活动对景观格局的影响。空间破碎度采用分形维数反映。具体方法为根据分形理论，采用网格法计算覆盖有城市轮廓边界线的格网数目与覆盖图形区域的格网数目之间的关系获得，越大破碎成都越高。根据研究区面积和形状，在整个研究区域生成5km×5km的网格。

为了更客观分析成都市区空间形态，生成网格的同时生成每个网格的中心点（点文件），在统计覆盖有城市图形区域的格网数目时，城市图形覆盖半格的网格，该轮廓边界线覆盖了该网格中心点，则计入网格数，否则舍去。如图4所示为成都市区格网化及中心点效果图。

采用网格法计算覆盖有城市轮廓边界线的格网数目与覆盖图形区域的格网数目之间的关系获得。

表3为成都市主城区空间破碎度变化分析，空间破碎度数值越大，破碎度越高。1992-2014年空间破碎度值升高说明成都市主城区空间破碎度在加深。

5 成都市空间形态变化原因及发展建议

分析1992-2014年引起成都市空间形态和景观格局变化的原因有许多，主要为：

（1）研究区城镇化加速：城镇化发展和人类活动的频繁增加了城市的景观破碎化。

（2）自然地理因素：成都市地处平原，市区呈圆形向外扩展，布局较为紧凑，随着社会和经济的发展导致城市的紧凑度增加。

（3）城市规划起导向作用：城市规划是城市发展的导向，政府部门城市规划发展也是导致空间形态变化的原因之一。

成都市空间形态发展建议：控制城市规模，合理规划，建设卫星城，开发新区，可有效改善成都市空间形态分布。在实际规划方面，以路网规划为引导，拓展成都市主城区与卫星城的联系，统筹兼顾优化城市格局和土地利用布局，设定长远规划，使成都市空间形态健康科学发展。

参考文献

[1]张治清，贾敦新，邓仕虎，等.城市空间形态与特征的定量分析-以重庆市主城区为例[J].地球信息科学学报，2013，15（2）：297-306.

[2]薛丽芳，梦瑶瑶，江燕，等.徐州市空间扩展特征分析[J].地理空间信息，2015，13（6）：26-29.

[3]王婧，方创琳.城市建设用地增长研究进展与展望[J].地球科学进展，2011，30（11）：1440-1448.

[4]阳文锐.北京城市景观格局时空变化及驱动力[J].生态学报，2015，35（13）：4357-4366.

[5]陈利顶，孙然好，刘海莲.城市景观格局演变的生态环境效应研究进展[J].生态学报，2013，33（4）：1042-1050.

[6]邢容容，刘乐军，马安青.青岛市1990--2011年土地利用/覆被变化研究[J].水土保持通报，2013，33（3）：220-225.

[7]李莹莹，黄成林，张玉.快速城市化背景下上海绿色空间景观格局梯度及其多样性时空动态特征分析[J].生态环境学报，2016，25（7）：1115-1124.

[8]赵晶.上海城市土地利用与景观格局的空间演变研究[D].华东师范大学，2004.

[9]牟凤云，张增祥，谭文彬，等.广州城市空间形态特征与时空演化分析[J].地球信息科学，2007（05）：94-98.