丘陵地區城市空間形態變化研究

(成都理工大學旅游與城鄉規劃學院 四川 成都 610059)

一、研究區概況

達州市位于四川省東部，E106°39′-108°32′、N30°19′-32°20′，東西綿延177.5km，南北長223.8km，幅員面積16591km2，人口102.5萬人。研究區屬于亞熱帶濕潤季風氣候，雨熱同季，冬季溫暖干燥，夏季炎熱多雨。區域內地勢東北高西南低，地形復雜，海拔高差懸殊大，是典型的丘陵型城市。

二、因子提取

(一)人類活動因子。以土地利用變化率代表人類活動因子。研究中土地利用變化的速度主要是通過土地利用類型的時空變化進行度量，它既可表征單一土地利用類型的時序變化，也可對區域土地利用動態的總體狀況及其區域分異進行分析[1]。表達式如下：

(1)

式中 Ua、Ub分別為研究期初及研究期末某一土地利用類型的數量；T為研究時段長。當T設定為年時,K為某一土地利用類型的變化率。[2]

在ArcGis軟件中，計算各類型土地利用面積及土地利用變化率，結果如下表所示。

表1 研究區域土地利用類型面積及其變化

(二)自然因子。選取坡度、坡向、相對高程、地表粗糙度代表自然因子。

人類活動受坡度限制，坡度影響城市的建設與發展，在交通、經濟及人類聚居方面影響很大，基于DEM數據，生成研究區坡度數據。數據顯示，研究區坡度最高為78.42°，最低為0°。

由于光照、溫度、雨量、風速、土壤質地等因子的綜合作用，坡向能夠對植物發生影響，從而引起植物和環境的生態關系發生變化。根據坡向的劃分，將地理坡向進行重分類合并為四類，南為陽坡、西、西南、東南為半陽坡、東、東北、西北陰坡、北為半陰坡。結果顯示，研究區大部分地區屬于半陰坡和陽坡。

在DEM數據基礎上，采用相對高程計算公式Rel=E-Emin，其中Rel表示第i個格網的相對高差；E表示第i個格網單元的高程值；Emin 表示第i個格網單元所在的區域范圍內的高程最低值。結果顯示，研究區相對高程最低為0m,最高為2276m。

地表粗糙度是特定區域內地表表面積與其平面投影面積之比，同時地表粗糙度也是用于定義山地地表形態特征的一個重要指標。根據地表粗糙度的定義，在DEM數據中可以轉換為每一個柵格單元的表面積與其投影面積(取值為1)的比值來提取研究區的地表粗糙度。按照國家對全國粗糙度等級、分為A、B、C、D四類。研究區地表粗糙度屬于B類，即指空曠田野、鄉村、叢林、丘陵及房屋比較稀疏的中小城鎮。

三、空間形態變化

(一)權重賦值。權重反映了不同影響因子對城市形態的重要程度。參考相關文獻，賦予不同因子權重。土地利用變化率、坡度、坡向、相對高程、地表粗糙度的權重分別為0.1189、0.1924、0.0973、0.1097、0.1189。

(二)城市空間形態變化圖。在 ArcGis 軟件中進行加權運算，得到達州市空間動態變化圖。運用自然烈點法將運算結果分為五類，由小到大分別表示無變化、較低變化、低變化、高變化、較高變化。結果根據空間形態變化圖可以看出，城市的空間形態變化活躍的地方主要集在萬源市、宣漢縣、通川區及城鎮化邊緣。達川區、開江縣、渠縣、大竹縣空間形態變化不顯著。城市的空間形態變化呈“北部高，南部低”的格局。

圖1 研究區城市空間形態變化

四、結論

(一)土地面積變化。研究區 1995-2015 年土地利用類型面積有較大變化。其中林地增加較大，共增加了23200hm2；面積顯著減少，共減少了25300hm2，這與1998 年以后國家實施天然林保護工程和退耕還林政策；耕地面積減少，共減少1600 hm2，與各級政府經濟政策、土地政策、農業政策等宏觀調控有密切關系；城鎮建設用地增加，共增加3900 hm2，其原因主要是20年間快速城鎮化及城市的經濟發展帶來的城市人口、用地規模的擴張。水域和未利用地分別減少了2900 hm2和300 hm2。

(二)城市形態變化。由研究區城市空間形態變化圖(圖1)可以看出，萬源市和宣漢縣空間形態變化最明顯。萬源市和宣漢縣是國家級貧困縣，在國家扶貧政策下，土地利用類型變化引起了區域的形態變化。例如，在一系列土地利用的政策和措施下，逐步明確區域土地資源的主要用途；二三產業發展，引起土地利用類型變化。通川區空間形態變化僅次于宣漢縣。通川區是達州市的中心城區，隨著城市經濟的發展，城市產業的轉換和城市用地不斷擴張空間形態變化較顯著。達川區、開江縣、渠縣、大竹縣空間形態變化不顯著。