基于地理國情時空數據的城市建成區動態監測

余曉敏，李 兵，詹慶明， 郭華貴，趙 晶

（1.湖北省基礎地理信息中心，湖北 武漢 430074；2.湖北省測繪成果檔案館，湖北 武漢 430074；3.武漢大學 城市設計學院，湖北 武漢 430079）

城市建成區動態監測和演變分析是城市總體規劃修編、各類專項規劃編制的重要依據，也是衡量城市化水平的重要參考[1,2]。地理國情時空數據能為城市建成區動態監測和演變分析提供必要的數據支持?；诘乩韲闀r空數據進行城市建成區動態監測和演變分析，能夠及時發現城市規劃及城市開發建設中存在的問題和突發狀況，使規劃能根據實際情況的變化作出適時和適當調整，并從宏觀角度給出未來城市拓展的方向和建議，從而更好地指導城市經濟發展[3-9]。

本文基于隨州市曾都區1999年TM影像、2002年SPOT4影像、2005年SPOT5影像、2009年土地利用調查成果以及2014年地理國情普查成果等地理國情時空數據，通過計算機分類和人工解譯等方法分別提取這5 a的建成區矢量信息，結合該地區的城市總體規劃、人口、GDP、國民經濟社會發展規劃等社會經濟資料，對曾都區建成區演變的時空特征及成因進行分析[8]，為該區域的可持續發展提供有效的空間決策依據。

1 研究區概況

隨州市曾都區位于廣水市西側、隨縣東南角，是隨州市（地級市）政府駐地，總面積約1 316 km2，總人口64.43萬，轄5個鎮、4個辦事處、城南新區管委會和經濟開發區管委會、154個村、48個居委會。曾都區地處大別山西段、漢水以東，北有桐柏山，西南有大洪山，兩山南北對峙，北部和西南部高，中部低，逐漸向西南傾斜，支脈四延，形成山地、丘陵、崗地、平原四級階梯。土壤資源豐富，以黃棕壤、黃褐色土、山地棕色森林土為主。氣候四季分明，冬干夏雨，雨熱同季，雨量適中，光照充足，無霜期長。曾都區行政區劃示意圖如圖1所示。

圖1 曾都區地理位置示意圖

2 數據來源

2.1 地理國情普查成果數據

隨州市曾都區于2014年開展了第一次全國地理國情普查工作，普查的對象主要為曾都區國土范圍內的地表自然和人文地理要素，包括與自然資源環境相關的地形地貌、植被覆蓋、水域、荒漠與裸露地等地理要素和與人類活動相關的交通網絡、居民地與設施、地理單元等地理要素的類別、位置、范圍、面積等指標，共涉及到12個一級類、58個二級類和142個三級類，能較好地滿足建成區矢量信息提取的需要。

2.2 多時相遙感影像和GIS數據

本文所用到的多時相遙感影像主要包括TM、SPOT4和SPOT5影像，GIS數據為曾都區2009年第二次土地利用調查數據。其中TM影像于1999年獲取，覆蓋曾都區全域，空間分辨率為30 m；SPOT4影像于2002年獲取，覆蓋曾都區全域，空間分辨率為10 m；SPOT5影像于2005年獲取，覆蓋曾都區全域，空間分辨率為10 m。這些地理信息數據為各時期建成區矢量信息的提取提供了較好的數據基礎。

2.3 行業專題數據

隨州市曾都區規劃、國土、民政、統計、公安、交通、發改等相關行業部門也提供了較為詳實的城市開發建設數據，這些專題數據能夠為開展城市建成區動態監測和分析工作提供有利的支撐。如規劃部門提供了城市總體規劃數據和各時期的建設用地統計數據；國土部門提供了歷年的土地出讓劃撥數據、基本農田數據；民政局提供了曾都區行政區劃圖；統計局提供了歷年的地方統計年鑒；公安局提供了智能交通建設、車流量數據；交通局提供了道路結構圖；發改局提供了國民經濟社會發展規劃等。

3 曾都區建成區動態監測

基于隨州市曾都區地理國情時空數據，通過計算機分類和人工解譯的方法可提取出1999年、2002年、2005年、2009年、2014年的隨州市曾都區城市建成區矢量圖。對各時期的曾都區建成區矢量圖進行疊加分析（如圖2～5所示）和面積統計（如表1所示），可得出隨州市曾都區城市形態演變的特征、模式和規律。

圖2 1999～2002年建成區演變圖

圖3 2002～2005年建成區演變圖

圖4 2005～2009年建成區演變圖

圖5 2009～2014年建成區演變圖

表1 曾都區城區建成區用地擴展

通過疊加、統計分析可以發現：①1999～2002年，曾都區新增建成區面積較大，總體增長趨勢以邊緣式擴張為主，新增用地類型主要為工業區和居民區，主要原因是新增建成區的水資源和交通優勢突出。②2002～2005年、2005～2009年，曾都區新增建成區面積較少，用地增長仍然以邊緣式擴張為主，說明該時期曾都區城市化建設速度較慢。③2009～2014年，曾都區新增建成區面積猛增，用地增長以邊緣式、填充式擴張為主，主要是因為該時期隨州汽車等產業大量入駐，區域內新建了若干工業園，隨著配套設施的完善，機關事業用地和居住用地也大量增加。

4 曾都區建成區演變的影響因素分析

曾都區建成區的用地擴展受多種因素的影響，其中經濟、交通、政策法規、人口等因素影響較大。

1）經濟方面。曾都區通過汽車及零部件、電子信息產品制造、生物醫藥及化工產業等工業發展帶動建成區的不斷擴張，同時工業用地的擴張會擴大居住用地、公共設施用地等用地需求量以滿足工業用地配套需求，相關配套用地的需求也帶動曾都區建成區不斷擴張。

2）交通方面。曾都區城區用地軸向拓展趨勢明顯，最主要的交通軸是國道316拓展軸，306省道也形成一定的用地軸向拓展趨勢，交通較大程度上成為承載城市空間拓展的載體，拉動了曾都區建成區軸向拓展。

3）政策法規方面。隨州市政府及曾都區政府通過制定相關產業政策、成立開發區等方式引導和協調城市發展，影響曾都區空間成長及其空間形態的塑造。

4）人口方面。隨著經濟的快速增長，曾都區城鎮人口比例不斷提高，人口的迅速增長導致居民對居住和交通、公共設施的需求增加，更多的土地被占用，城市建成區通過迅速擴張來滿足這種需求。

5 結 語

本文基于隨州市曾都區第一次全國地理國情普查成果、多時相遙感影像和GIS數據以及行業專題數據等地理國情時空數據，對曾都區建成區進行了動態監測和時空演變分析。研究表明，曾都區建成區由于涢河、府河的空間分割而形成“一河兩岸”的獨特空間格局，城市總體呈現帶狀空間拓展態勢。根據時空演變分析結果，本文建議曾都區在布局結構上以府河為界，分為東岸和西南岸兩大板塊，以府河形成的水軸和國道形成的路軸構成曾都區主要的空間拓展軸線，從而構筑“一河兩岸，軸線組團”的城市空間形態。

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