沙坪坝三峡广场好耍的【基于RS的三峡库区城市扩展及驱动力研究】

　　摘要：以重庆市涪陵区为例，选取１９８８年、２０００年、２００７年３个时相遥感（ＲＳ）影像，进行解译处理，结合其他相关统计数据对该区域城市扩展及其驱动力进行研究。结果表明，２００７年主城区面积达２８．０７ ｋｍ２，是１９８８年城区面积的６．６４倍；从增长速率来看，２０００～２００７年涪陵区的城市发展较迅速，面积年增长率达１７．９％。涪陵城市扩展规模、方向及方式受涪陵地形地貌、交通区位、经济发展、人口增长、政策扶持等综合因子影响，其中自然地理环境为涪陵西向飞地式发展的主要制约因素。
　　关键词：遥感；城市扩展；驱动力；涪陵区
　　中图分类号：Ｆ２９１；ＴＰ７９文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）11－2225-05
　　
　　Study on Urban Sprawl and Its Driving Forces in Three Gorges Area Based on RS
　　――Taking Ｆｕｌｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｉｎ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ City ａｓ ｔｈｅ Ｅｘａｍｐｌｅ
　　
　　ＹＡＮＧ Ｂｅｎ－ｊｕｎ１，ＹＥ Ｓｏｎｇ－ｌｉｎｇ２，ＫＵＡＮＧ Ｍｉｎｇ－ｓｈｅｎｇ３，HE Dong-xiao4，ＨＵＡＮＧ Ｘｉｎ－ｎａｎ１，ZHANG Chang-jun5
　　（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Rｅｓｏｕｒｃｅ Eｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Tｏｕｒｉｓｔ Mａｎａｇｅｍｅｎｔ， Ｗｅｓｔｅｒｎ Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｌiuａｎ ２３７０１２，Ａｎｈｕｉ，China；
　　２． Ａｎｈｕｉ Ｈｏｕｓｉｎｇ ａｎｄ Ｕｒｂａｎ－Ｒｕｒａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ， Ｈｅｆｅｉ ２３０００１，China； ３． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ｇｅｏｇｒａｐｈｙ ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｘｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｂｅｉ ４００７１５， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ，China； 4. Rizhao Fishery Institute of Shandong Province， Rizhao 276826，Shandong，China；
　　5. Department of Political， PLA Zhengjinag boats College， Zhenjiang 212003，Jiangsu，China）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔａｋｉｎｇ Ｆｕｌｉｎｇ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｉｎ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ａｓ an ｅｘａｍｐｌｅ， ｔｈｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅｓ ａｎｄ ｕｒｂａｎ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｗｅｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ １９８８， ２０００ ａｎｄ ２００７ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｇｉｏｎ． Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｕｒｂａｎ ａｒｅａ ｉｎ ２００７ ｗａｓ ２８．０７ｋｍ２， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ６．６4 ｔｉｍｅｓ of ｔｈａｔ ｉｎ １９８８． Ｆｒｏｍ ２０００ ｔｏ ２００７， ｔｈｅ ｕｒｂａｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ Ｆｕｌｉｎｇ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｗａｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｒａｐｉｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎｎｕａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ of area ｗａｓ １７．９％． Ｔｈｅ ｓｃａｌｅ， ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｐｅｅｄ ｏｆ Ｆｕｌｉｎｇ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ was ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ ｂｙ ｉｔｓ ｎａｔｕｒａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｓｏｃｉａｌ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ， ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ， ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｆａｃｔｏｒｓ． Ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｔｈｅ ｗｅｓｔｗａｒｄ ｅｎｃｌａｖｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｕｌｉｎｇ ｄｉｓｔｒｉｃｔ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＲＳ， ｕｒｂａｎ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ； ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅ； Ｆｕｌｉｎｇ ｄｉｓｔｒｉｃｔ
　　
　　西部大开发政策的实施和三峡工程的建设大大推进了西南山区城镇化进程，但在开发建设过程中，一些地方落实科学发展的理念和能力不够，一方面，没有有效结合当地资源环境条件，选择适合的城市空间结构形态和空间发展方向，盲目开山造地，破坏生态环境，造成潜在地质灾害隐患；另一方面，存在城市建设用地结构不合理、土地利用不充分，造成土地资源浪费。因此，研究三峡库区城镇扩展的特征，对科学开展城市规划、合理进行城市功能布局、充分利用土地资源优势具有一定的启示作用。
　　随着地理信息技术、卫星遥感技术、空间定位技术、测绘和数据处理技术等一系列技术的不断发展，有关土地利用变化动态监测的基础数据来源多样化趋势越来越明显，所获得的数据的分辨率、精确度和可靠性不断增强，处理和管理手段日渐先进。遥感技术作为一种快速获取城市现状基础资料的重要手段，已经在城市调查与监测、城市规划与管理中占有重要的位置［１］。因而有效地获取城镇用地信息，动态监测城镇扩展过程，分析城镇扩展的驱动力机制，可利用不同时相的卫星遥感影像数据通过数字图像处理方法获取城镇信息，从而揭示城镇动态变化，这与传统的政府部门统计数据相比更具有实时、可靠性。
　　目前国内外许多学者已经利用遥感卫星进行城市扩展动态监测和城市土地利用的研究。例如，Ａｌｐｈａｎ［２］利用ＩＫＯＮＯＳ和ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ影像对土耳其的卡赫拉曼马拉什地区进行城市扩展及土地评价研究；Ｄｏｙｇｕｎ等［３］利用ＳＰＯＴ影像对奥克兰进行了土地利用分类研究。吴宏安等［４］在研究西安城市扩张及其驱动力时，提出了监督分类法和归一化裸露指数法提取西安市的城市边界信息；潘卫华等［５］也通过对泉州１９８９年和２０００年ＴＭ／ＥＴＭ＋影像的遥感监测，利用仿归一化植被指数和计算机监督分类提取了泉州在１１年中的城区空间扩展信息，并分析出泉州市的扩展方式是低密度蔓延和沿条带状扩展相结合的；盛辉等［６］对不同时相的ＴＭ图像进行非监督的变化检测，得到二值化变化专题图，然后利用原始资料和调查数据对第二个时相的图像作监督分类，最后利用变化专题图与分类专题图叠加分析获取城市扩展情况；牟凤云等［７］、李天华等［８］、陈本清等［９］、冯晓刚等［１０］利用遥感影像分别对北京、南京、厦门、西安等城市扩展进行研究，均取得较好的成果。
　　本文以重庆市涪陵区为研究对象，以遥感分类提取为主要的获取数据的手段，结合涪陵区的专题图件以及人口、经济等统计信息，定量地分析涪陵区自２０世纪９０年代以来的城市用地变化情况和城市扩展规律及其驱动机制。
　　１研究区概况及数据来源
　　涪陵区地处四川盆地和盆边山地过渡地带，境内地势以低山丘陵为主。海拔最高１ ９７７ ｍ，最低１３８ ｍ，多在２００～８００ ｍ。位于北纬２９°２１′、东经１０６°５６′－１０７°４３′。全境东西宽７４．５ ｋｍ，南北长７０．８ ｋｍ，面积２ ９４１．４６ ｋｍ２。涪陵区居重庆市及三峡库区腹地，扼长江、乌江交汇要冲，历来有“川东南门户”之称，经济上处于长江经济带、乌江干流开发区、武陵山扶贫开发区的结合部，有承东启西和沿长江、乌江辐射的战略地位。属于中亚热带湿润季风气候，常年平均气温１８．１ ℃，年均降水量为１ ０７２ ｍｍ，无霜期３１７ ｄ，日照１ ２４８ ｈ。
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　　２城市用地信息的提取
　　２．１数据预处理
　　遥感图像在成像时，由于成像投影方式、传感器外方位元素变化、传感介质的不均匀、地球曲率、地形起伏、地球旋转、大气辐射等因素的影响，使得遥感影像存在误差，需要对影像数据进行预处理。本文使用的纠正方法为二次多项式法，重采样用双线性法进行几何纠正。
　　此外为保证多时相的遥感结果具有可比性，运用图像分幅裁剪技术对图像进行切割，进行兴趣区遥感影像裁剪。同时采用自适应滤波对兴趣区域进行增强，使该区域内的各种地类边缘更加明显，更容易判别。
　　２．２研究区遥感影像分类
　　图像分类过程实际上是将图像中的每个像元点或区域归属于若干个类别中的一类，或若干个专题要素中的一种，它完成将图像数据从二维灰度空间转换到目标模式空间的工作。本文分别进行了常规的最大似然法（Ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｈｏｏｄ）监督分类和仿归一化植被指数法（ＮＤＢＩ法）分类。
　　最大似然法监督分类算法即选择图像中未知类别的样本的观测值与已知类别的样本（即训练区）的观测值之间的相似度最大，则将其归为一类。仿归一化植被指数法是依据各地物在各个波段上不同的波谱特性进行分类，类似于归一化植被指数（ＮＤＶＩ）法，它是ＮＤＶＩ的一个应用，主要用来判别城镇用地。而通过采样对比分析，发现ＮＤＢＩ指数法较准确，比较适用于城镇建设用地的提取，本文即依据此方法获得了城市用地范围图。
　　２．３城区扩展图处理
　　受地物光谱特征变化不稳定性因素和遥感图像本身的时相影响，目前由计算机自动提取地物信息尚不能满足精度要求，必须进行分类后处理。本文根据上述方法提取城市用地信息后，根据土地利用图以及现场定位验证，采用人工目视技术进行分析，检验其提取精度。发现三期遥感影像处理结果平均相对误差为７９．４％，因此后期采用了目视修正，基本满足研究需要。根据遥感影像处理３个不同时期涪陵城区范围扩展情况，如图１所示。
　　３涪陵区城市扩展分析
　　城市扩展的实质是人类为满足社会经济的发展需要，不断地调整、重新配置城市边缘区和内部的各种土地利用类型，以及通过飞地或城市搬迁等措施增加新的城市组团，最终都是使得城市用地逐渐增加扩大，而占有其他类型的土地。所以，研究城市扩展的时空强度变化和规律，实质上就是研究城市用地的时空变化强度和变化规律。
　　３．１涪陵区城市扩展面积和速率
　　根据图１中３个时期的主城区范围，经遥感影像进行处理后获得的面积数据可知，１９８８年主城区面积为４．２３ ｋｍ２（为增加可比性，１９８８年和２０００年主城区面积均包括了原李渡镇建设用地），２０００年主城区面积为１２．４５ ｋｍ２，１２年来城市面积扩大了1．９４倍，年均增加面积0.685 ｋｍ２，年均增长率达１６．２％。２００７年主城区面积达２８．０７ ｋｍ２，是２０００年面积的２．２５倍，7年来城市面积年均增加2.231 ｋｍ２，年均增长率达１７．９％。2007年主城区面积比１９８８年增加了２３．８４ ｋｍ２，是１９８８年的６．６４倍。
　　３．２涪陵区城市用地空间格局的动态演进
　　将获得的城市扩展过程图与涪陵区行政区划界限进行叠合分析，从而可以进一步进行研究。由图２可知，１９８８～２０００年涪陵主城区的扩展主要集中在主城南部的江南片区和乌江东岸的江东片区，其中尤以位于江南片区较为突出，而江北片区则不明显，这是由于主城区一系列基础设施的配套建设和集聚效应使得城镇化进程加快，城市用地得以扩展。
　　２０００～２００７年城区扩展主要在于涪陵新城区李渡镇的建设，而老城区的发展变化则相对较慢，受自然条件限制的涪陵老城区用地的扩展多沿老城区外延发展。而李渡开发区的大规模建设带来相应的配套设施，同时也产生巨大的城市集聚效应，从而带动了涪陵新城区的城镇化进程。涪陵新老城区虽然在其行政界线上相连，但两城区建成区受到地形阻隔而在地域上未能连接成片（图２）。
　　３．３涪陵区城市用地扩展的时空演化规律
　　在这１９年间涪陵城市扩展速度变化呈现的规律主要是：２０００年以前城市扩展的速度相对较小，年均增加面积仅０．６８５ ｋｍ２，２０００年以后扩展速度相对较大，每年扩展２．２３１ ｋｍ２，充分显示了西部大开发、重庆直辖以及三峡工程实施后涪陵城镇化进程迅猛加速的态势。
　　涪陵城市扩展在空间上的变化规律是：城市用地的扩张明显，显示城市先期发展沿河流两岸扩展，但受自然条件的制约，老城区空间扩展在２０００年后处于扩展速度相对减缓，转而出现以新城区李渡镇为新的扩展中心，城市出现了西向飞地式扩展。
　　４涪陵区城市扩展的驱动力分析
　　城市扩展使得城市用地逐渐增加扩大，城镇化进程加速，城市人口集中，非农人口数增大。而这种不断调整、重新配置是多种因素综合作用的结果，它受到自然条件、经济发展状况、人口增长、社会经济管理体制和所处的发展阶段的影响，还受土地资源本身条件的限制。土地资源本身的条件虽然是影响城市扩展的基本因素，但相对于其他因素来说对所引起的城市扩展变化较小。
　　４．１经济快速增长
　　涪陵区全区国民经济逐年持续、快速、健康发展，２００５年全年实现生产总值１３５．０８亿元。由图３可知，涪陵区经济在过去的十几年间持续快速发展，经济效益不断提高，直接促使了该区域城市面积的增加。２０００年以后，重庆市政府批准在境内设立重庆高新技术产业开发区涪陵科技园，成为涪陵区规划建设的新兴工业基地和城市发展中心；李渡新城开始建设，这在促进经济发展的同时，也占用了周边的大量土地，加速了城市的扩展。经济的发展是城市空间扩展的直接动力，经济的快速发展推动了城镇化的进程，当经济处于高速发展阶段时，有更多的资金用于城市的改造与扩展，城市建设资金增加，促使城市的加速扩展。
　　４．２城镇人口的增加
　　人口因素是人类社会经济因素中最主要的因素，是推动城镇用地面积扩展变化的内在动因。涪陵区总人口平稳增加，但由于经济的快速发展导致大量流动人口的增加，同时人类也以占有一定面积的土地作为其生存、生活的场所，这也使城市用地面积有了很大地扩展。由图４可知，涪陵区人口平稳增加，１９９７～２００５年的８年时间内，总人口增加了３．０７万人，增幅达２．８２％；非农业人口增速较大，８年内增长了９．６６万人，增幅达４３．７３％，远远大于总人口的增速。较高的非农业人口增长造成居住、交通等用地的需求和城镇的扩张，大量农用地转化为建设用地，从而加快了城市扩展的速度。
　　４．３固定资产投资额的大幅增加
　　１９８８年以来，由于国有单位基本建设资金的增加以及其他各种资金的流入，涪陵区的总投资额增长率较快，涪陵区的全社会固定资产投资额从１９８８年的１．６２亿元增至２００５年的４９．９２亿元（图５）。固定资产投资额直接影响城市的经济发展，快速的固定资产投资额增长率使得该地区的城镇发展速度加快。
　　４．４交通基础设施的持续发展
　　交通建设对城市空间扩展方向具有指导性的作用。城市作为区域文化和经济中心，其与区域及区域外的物质联系主要靠交通来实现。因此，交通的发展促进了城市空间扩展并改变城市外部形态，是城市空间扩展的牵动力，对城市空间扩展具有指向性的作用。
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　　４．５制度及政策行为因素
　　任何一种自然资源开发活动都是在一定的文化背景和制度条件下进行的，土地资源自然也不例外。区域土地利用类型都是在特定的经济系统和政策水平下形成的，政策及制度因素中与土地利用相关政策对城市用地有很重要的影响。
　　涪陵城属三峡库区部分受淹城市。城区内淹没涉及工厂８４户，企事业单位４５８个，街道５个，开发区１个，居委会２８个，直接受淹人口３８ ５０２人。受淹房屋８１．３３万ｍ２，其中单位房屋６２．２６万ｍ２，居民房屋１９．０７万ｍ２。除人口和房屋指标外，还涉及相应的道路、供水、供气、通讯、广播电视线路、城市公用设施及港口码头等。涪陵城区移民迁建规划人口规模为６２ ３２９人，移民迁建区基础设施用地规模为４．９８ ｋｍ２，移民迁建区采用分片组团式布局结构，分为江南、江东、江北３个片区，长防大堤、董家湾、桥南、顺江、凉塘、点易６个小区。同时集移民安置、城市防洪、滑坡治理、港口复建、城市功能恢复、环境改善于一体的移民迁建防护工程也早已开工建设。
　　由于移民迁建区主要位于城区西南以及乌江西岸地区，从而在建设迁建区基础设施的同时，促进了城市用地的增加；并且老城区长江沿岸的防护工程建成后，也将增加城市建筑用地面积。这些都将使得涪陵城区城市用地面积不但不会减少，反而会因三峡工程而增加。
　　５结论
　　本研究基于１９８８年、２０００年、２００７年３期涪陵地区遥感影像，分析了该区的城市扩展情况。得出如下结论：
　　ｌ）通过最大似然法监督分类和仿归一化植被指数法，提取了涪陵区３期城市信息，以此获得了该地区的城市扩展信息。结果表明，２０００年以前城市扩展的速度相对较小，年均增加面积仅０．６８５ ｋｍ２，
　　２０００年以后扩展速度相对较大，年扩展２．２３１ ｋｍ２。２００７年主城区面积达到２８．０７ ｋｍ２，是２０００年的２．２５倍，是１９８８年的６．６４倍。
　　２）涪陵城市扩展及其方向、速度等受到涪陵自然条件、社会经济条件、人口、交通等因素的制约，其自然地理环境决定了涪陵的西向飞地式发展，而具体的社会经济状况又进一步对涪陵城市建设起到了重要推动作用。
　　３）山地城市即将进入城镇化加速发展阶段，城市空间扩展的速度必将大大超过以往的发展阶段。而涪陵不仅是山地城市，还是三峡库区城市，因而在涪陵城区发展中协调城市建设与生态环境之间的关系以及新城建设的特色化以避免城区功能重叠，充分发挥城市土地利用效率，促进城市稳步协调发展将是今后涪陵城市发展的重点。
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　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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