石家莊市城市邊緣區擴展遙感分析研究

賀佳惠李團勝李名松張建永王永軍

(1.中國地質大學，湖北 武漢 430074;2.長安大學地球科學與資源學院，陜西 西安 710054; 3.核工業航測遙感中心，河北 石家莊 050002)

石家莊市城市邊緣區擴展遙感分析研究

賀佳惠1李團勝2李名松3張建永3王永軍3

(1.中國地質大學，湖北 武漢 430074;2.長安大學地球科學與資源學院，陜西 西安 710054; 3.核工業航測遙感中心，河北 石家莊 050002)

利用兩期(2002年和2007年)的IKONOS、QuickBird、CBERS－02B為數據源，通過分析不同時期土地利用類型的變化過程，重點是城市邊緣區的變化，進行城市邊緣區擴展研究。研究內容主要為城市邊緣區擴展中不同土地利用類型的動態變化，包括空間分布、類型、數量。研究表明，城市擴展的變化主要發生在城市邊緣區，2002至2007年間，城市邊緣區各種土地利用類型的數量有明顯變化。主要是農業用地的減少，從61.94%減少到了53.07%，減少比例接近9%，轉換為水域和其他用地、工業用地、居住用地。研究成果為石家莊城市規劃建設提供了基礎數據。

城市邊緣區;土地利用;遙感分析;石家莊

城市邊緣區作為城市地域空間結構的新興基本單元，像一面鏡子，能夠反映出一個城市在其自身近域推進和廣域擴展的過程中錯綜復雜的城市化進程。同時，城市邊緣區作為城市化加速推進過程中，出現在大城市周邊的一個特殊區域，是城市建設中最復雜和最富有變化的地區，是我國城鄉規劃的薄弱地帶，也是實現城鄉一體化發展的關鍵點和切入點。城市擴展過程實質上是城市邊緣區土地利用變化的過程，城市邊緣區也是土地利用變化最迅速、最明顯的區域，因而城市邊緣區土地利用變化研究頗受關注，如近年來對北京［1～4］、南京［5、6］、南寧［7］、武漢［8］等城市邊緣區土地利用變化的研究。本文基于IKONOS、Quick-Bird、CBERS－02B遙感數據，通過研究石家莊市城市邊緣區土地利用/覆蓋變化來研究石家莊市城市邊緣區的擴展。

1 研究區與數據

石家莊市是河北省省會，全省的政治、經濟、科技、金融、文化和信息中心，是國務院批準實行沿海開放政策和金融對外開放的城市。全市行政轄區面積為1.4萬余km2。石家莊行政區內發育的水系有自然河道——滹沱河，是海河流域子牙河系的一大支流，也是流經石家莊市的最大河流，位于石家莊市區北部。石家莊市地跨山地和平原兩大地貌單位，地勢由西北向東南傾斜，坡降約為千分之一，海拔為67－78m，市區為滹沱河山前洪水沖積造成的傾斜平原。

圖1 石家莊市城市邊緣區范圍示意圖

在此次研究中，考慮到人口、社會、經濟等統計要素的數據來源，同時體現客觀和利于操作的原則，筆者將石家莊市建成區以外行政區以內的區域劃分為城市邊緣區(圖1)。受建成區輻射的影響，這部分區域都有明顯的城市化趨勢，而且該區域也在城市總體發展規劃的控制之中。其面積與建成區面積之比大約為1.9:1［9－10］。

研究采用的遙感數據源主要有:CBERS－2B、IKONOS、QuickBird衛星數據(約60km2重點研究區域)。其空間分辨率分別為1 m、0.61 m和2.36 m。采用監督分類法用ENVI軟件提取不同時期的各種土地利用類型的范圍，然后合并完成了用于分析的兩景城市邊緣區土地利用類型分布圖。

2 研究方法與技術路線

以遙感、地理信息系統技術方法為主，采用兩期2002年和2007年遙感數據:IKONOS、QuickBird及CBERS－02B等多源、多時相衛星數據，用具有針對性的數據處理方法以提取城市邊緣區擴展的參數因子。在GIS平臺支持下，統計分析城市邊緣區土地利用類型變化特點，研究城市邊緣區用地結構的變化規律，以城市規劃建設的一般研究方法及原則為指導，開展城市邊緣區擴展的分析研究。為了有效地利用GIS技術進行城市化進程與空間特征分析，本研究從城市擴展強度方面來描述分析城市擴展空間進程，為城市化發展進程對土地利用變化分析提供依據。

城市用地擴展是城市化過程在空間布局上的具體反映。城市擴展強度指數是某空間單元在研究時期內的城市土地利用擴展面積占其土地總面積的百分比，用以比較不同研究時期城市土地利用擴展的強弱或快慢。城市用地擴展指數，公式如下:

式中，Ni為城市擴展強度指數，Na為某一空間單元區域內新增建設用地面積，Mi為其土地總面積。

用地分類系統以國家建設部1991年3月頒布實施的國家行業標準“GBJ－137－90”即《城市用地分類與規劃建設用地標準》和《城市用地分類代碼》為參考依據，制作本次研究的城市用地現狀分類系統。將土地利用類型劃分為農業用地、綠地、特殊用地、建設用地、水域和其他用地5大類。得出各土地利用類型的用地面積。

3 結果與分析

根據前文對邊緣區范圍的界定，在ENVI和ArcGIS軟件中利用CBERS－02B、IKONOS、QuickBird數據進行遙感解譯，得到不同時期石家莊市邊緣區的空間分布特征及其土地利用面積(見表1)。

由表1可知，石家莊自2002年以來，農業用地面積呈現大幅度下降.建設用地面積快速增加的趨勢。農業用地面積比例由2002年的61.94%下降到2007年的53.07%，減少比例接近9%。水域和其他用地增加了1.85%;綠地面積增加了103 hm2;特殊用地沒用改變。在城市邊緣區，水域和其他用地的增加主要是城中村改造過程中村鎮建設用地的增加;綠地面積增加是由于人民政府重視生態環境、對滹沱河的整治，提倡十大文明城市的結果。

表1 2002、2007年石家莊市邊緣區土地利用狀況

各類建設用地面積均有不同程度的增長，2002年總面積為5 675.81 hm2;2007年增加到7 544.2 hm2，凈增面積近2 000hm hm2。2002－2007年六年間建設用地面積占全區總面積的比重由21.00%上升到27.91%，建設用地面積比重增加了32.92%，年均擴展311 hm2，年擴展強度1.32%，城市化呈不斷加強的趨勢。其中工業用地變化幅度最大，凈增用地面積799.23hm2，占建設用地凈增加總面積的42.78%。工業用地面積比重增加了2.96%，年均擴展133 hm2，年擴展強度0.49%，說明石家莊城市不斷向外拓展的過程中，大量的邊緣區農業用地被轉化為建設用地，邊緣區不斷被城市化，界限也不斷外推。在此過程中，邊緣區的交通可達性斷提高?；A沒施也不斷完善，所占的交通用地比例也持續增加，2007年交通用地及道路廣場用地面積已達到843.43 hm2。

城市邊緣區的居住環境與城市中心區相比環境更優美、更親近自然，但也有交通不便、社區配套設施缺乏的劣勢。應根據不同的地區、人群需求采取不同的開發模式。城市新住宅建設、老居民區的向外擴展以及村鎮建設用地的增加，大都以侵占耕地為代價，造成了不必要的耕地損失。老居民區的向外擴展不僅降低了土地使用效率，還造成了剩余土地零碎，可建率下降，給城市規劃和建設帶來了不利的影響。

自然地理環境對城市發展具有明顯的門檻效應。任何一個城市的形成、建設和發展都與自然地理因素有密切的關系。自然地理環境是城市空間擴展十分重要的基礎條件，直接影響著城市空間擴展的方向和速度等。石家莊市由于西近太行山，太行山山前斷裂帶在城區西側南北向通過，地震地質條件較差;北面為滹沱河，是城市地下水資源保護區，并且有洪水淹沒區的制約。這成為石家莊城市向西、北擴展的天然屏障。從遙感圖像的解譯結果來看，石家莊市邊緣區的擴展在這兩個方向基本不擴展或擴展很少。而東、南面均為地勢平坦的平原，解譯結果顯示該區域土地利用類型的變化較大。因此，總體上石家莊城市邊緣區土地利用擴展也受到自然環境的影響，主要向東、南方向擴展。

4 結論

石家莊市城區的擴展是以犧牲耕地為代價的，耕地主要轉化為公共設施用地、村鎮建設用地、工業用地和居住用地。隨著城市化進程的加快，原有的農業用地不斷轉變為各種用途的非農業用地，受“政府力”和“經濟力”等因素的影響，城市中心區的工業、房地產開發等向城市邊緣區轉移，在提高城市邊緣區社會、經濟效益的同時也給其帶來了極大的負面效應，產生了包括占用耕地、土地利用率低、土地利用空間結構布局混亂、生態環境日益惡化等問題，給這一地區的土地管理工作帶來很多的問題和困難。因此，利用多時相遙感衛星動態監測技術可以快速的追蹤、觀測和分析城市擴展的動態過程，加大邊緣區土地利用監管力度，可為城市規劃建設提供有用、可靠的參考資料，促進城市的可持續發展。

(編輯:田紅)

［1］于伯華，呂昌河.城市邊緣區耕地面積變化時空特征及其驅動機制——以北京市順義區為例［J］，地理科學，2008，28(3):348－353.

［2］趙西君，宋金平，王倩.城市邊緣區土地利用時空變化過程及預測研究——以北京豐臺區為例［J］，水土保持研究，2008，15 (5):11－14.

［3］陳曉軍，等.北京城市邊緣區土地用途轉換宏觀動因機制研究［J］.地理科學進展，2003，22(2):149－157.

［4］吳錚爭，宋金平，王曉霞等.北京城市邊緣區城市化過程與空間擴展——以大興區為例［J］.地理研究，2008，27(2):285－294.

［5］朱振國，許剛，姚士謀.大城市邊緣區城市化進程的實證分析:以南京江寧區為例［J］.地理與地理信息科學，2003，19(3):76－79.

［6］吳運金，張甘霖，趙玉國，等.城市化過程中土地利用變化對區域滯洪庫容量的影響研究——以南京市河西地區為例［J］.地理科學，2008，28(1):29－33.

［7］黃秋燕，林堅福，鄒勇.城市邊緣區農用地轉換特征遙感監測及其驅動因素分析——以南寧市西鄉塘片區為例［J］，云南地理研究，2008，20(6):35－40.

［8］基于時空分析的城市邊緣區耕地演變機理研究——以武漢市黃陂區為例［J］，華中師范大學學報，2006，40(3):437－412.

［9］河北省統計局.河北省經濟年鑒(2002－2007).

［10］石家莊市統計局.石家莊市國民經濟和社會發展統計公報(2002－2007).

AbstractThe remote sensing data source(2002 and 2007)used in this research is IKONOS、QuickBird and CBERS－02B data.On the base of dynamic investigation on land use，analyzed the changing of different land use type in different period，especially on urban fringe changing.We focus on the dynamic change of different type land use in urban fringe expansion，including distribution，type and quantity.Result shows that the main change of city expansion is occurred in urban fringe，from2002 to 2007，while changing is dominant by agricultural land whose decrease in area was almost 9%.It converted to water，industrial land，residential land or other land (mainly rural construction use land).The result can be taken as the basic data for urban planning and construction in Shijiazhuang city.

Key wordsurban fringe area;land use;remote sensing analysis;ShiJiazhuang

Remote Sensing Research on Urban Fringe Expansion in Shijiazhuang City

HE Jia-hui1LI Tuan-sheng2LI Ming-song3ZHANG Jian-yong3WANG Yong-jun3
(1.China University of Geosciences，Wuhan Hubei 430074，China; 2.College of Earth Science and Resources，Chang’an University，Xi’an Shaanxi 710054，China，3.Airborne survey and remote sensing center of nuclear industry，Shijiazhuang Hebei 050002，China)

F129.9

A

1002－2104(2010)05專－0140－03

2010-06-27

賀佳惠，博士生，高級工程師，主要研究方向為遙感技術應用。