石家莊市城市邊緣區(qū)擴(kuò)展遙感分析研究

賀佳惠李團(tuán)勝李名松張建永王永軍

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，湖北 武漢 430074;2.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054; 3.核工業(yè)航測(cè)遙感中心，河北 石家莊 050002)

石家莊市城市邊緣區(qū)擴(kuò)展遙感分析研究

賀佳惠1李團(tuán)勝2李名松3張建永3王永軍3

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，湖北 武漢 430074;2.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054; 3.核工業(yè)航測(cè)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(shù)據(jù)源，通過(guò)分析不同時(shí)期土地利用類型的變化過(guò)程，重點(diǎn)是城市邊緣區(qū)的變化，進(jìn)行城市邊緣區(qū)擴(kuò)展研究。研究?jī)?nèi)容主要為城市邊緣區(qū)擴(kuò)展中不同土地利用類型的動(dòng)態(tài)變化，包括空間分布、類型、數(shù)量。研究表明，城市擴(kuò)展的變化主要發(fā)生在城市邊緣區(qū)，2002至2007年間，城市邊緣區(qū)各種土地利用類型的數(shù)量有明顯變化。主要是農(nóng)業(yè)用地的減少，從61.94%減少到了53.07%，減少比例接近9%，轉(zhuǎn)換為水域和其他用地、工業(yè)用地、居住用地。研究成果為石家莊城市規(guī)劃建設(shè)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

城市邊緣區(qū);土地利用;遙感分析;石家莊

城市邊緣區(qū)作為城市地域空間結(jié)構(gòu)的新興基本單元，像一面鏡子，能夠反映出一個(gè)城市在其自身近域推進(jìn)和廣域擴(kuò)展的過(guò)程中錯(cuò)綜復(fù)雜的城市化進(jìn)程。同時(shí)，城市邊緣區(qū)作為城市化加速推進(jìn)過(guò)程中，出現(xiàn)在大城市周邊的一個(gè)特殊區(qū)域，是城市建設(shè)中最復(fù)雜和最富有變化的地區(qū)，是我國(guó)城鄉(xiāng)規(guī)劃的薄弱地帶，也是實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)一體化發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)和切入點(diǎn)。城市擴(kuò)展過(guò)程實(shí)質(zhì)上是城市邊緣區(qū)土地利用變化的過(guò)程，城市邊緣區(qū)也是土地利用變化最迅速、最明顯的區(qū)域，因而城市邊緣區(qū)土地利用變化研究頗受關(guān)注，如近年來(lái)對(duì)北京［1～4］、南京［5、6］、南寧［7］、武漢［8］等城市邊緣區(qū)土地利用變化的研究。本文基于IKONOS、Quick-Bird、CBERS－02B遙感數(shù)據(jù)，通過(guò)研究石家莊市城市邊緣區(qū)土地利用/覆蓋變化來(lái)研究石家莊市城市邊緣區(qū)的擴(kuò)展。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

石家莊市是河北省省會(huì)，全省的政治、經(jīng)濟(jì)、科技、金融、文化和信息中心，是國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)實(shí)行沿海開放政策和金融對(duì)外開放的城市。全市行政轄區(qū)面積為1.4萬(wàn)余km2。石家莊行政區(qū)內(nèi)發(fā)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(jīng)石家莊市的最大河流，位于石家莊市區(qū)北部。石家莊市地跨山地和平原兩大地貌單位，地勢(shì)由西北向東南傾斜，坡降約為千分之一，海拔為67－78m，市區(qū)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(qū)范圍示意圖

在此次研究中，考慮到人口、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等統(tǒng)計(jì)要素的數(shù)據(jù)來(lái)源，同時(shí)體現(xiàn)客觀和利于操作的原則，筆者將石家莊市建成區(qū)以外行政區(qū)以內(nèi)的區(qū)域劃分為城市邊緣區(qū)(圖1)。受建成區(qū)輻射的影響，這部分區(qū)域都有明顯的城市化趨勢(shì)，而且該區(qū)域也在城市總體發(fā)展規(guī)劃的控制之中。其面積與建成區(qū)面積之比大約為1.9:1［9－10］。

研究采用的遙感數(shù)據(jù)源主要有:CBERS－2B、IKONOS、QuickBird衛(wèi)星數(shù)據(jù)(約60km2重點(diǎn)研究區(qū)域)。其空間分辨率分別為1 m、0.61 m和2.36 m。采用監(jiān)督分類法用ENVI軟件提取不同時(shí)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(qū)土地利用類型分布圖。

2 研究方法與技術(shù)路線

以遙感、地理信息系統(tǒng)技術(shù)方法為主，采用兩期2002年和2007年遙感數(shù)據(jù):IKONOS、QuickBird及CBERS－02B等多源、多時(shí)相衛(wèi)星數(shù)據(jù)，用具有針對(duì)性的數(shù)據(jù)處理方法以提取城市邊緣區(qū)擴(kuò)展的參數(shù)因子。在GIS平臺(tái)支持下，統(tǒng)計(jì)分析城市邊緣區(qū)土地利用類型變化特點(diǎn)，研究城市邊緣區(qū)用地結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，以城市規(guī)劃建設(shè)的一般研究方法及原則為指導(dǎo)，開展城市邊緣區(qū)擴(kuò)展的分析研究。為了有效地利用GIS技術(shù)進(jìn)行城市化進(jìn)程與空間特征分析，本研究從城市擴(kuò)展強(qiáng)度方面來(lái)描述分析城市擴(kuò)展空間進(jìn)程，為城市化發(fā)展進(jìn)程對(duì)土地利用變化分析提供依據(jù)。

城市用地?cái)U(kuò)展是城市化過(guò)程在空間布局上的具體反映。城市擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)是某空間單元在研究時(shí)期內(nèi)的城市土地利用擴(kuò)展面積占其土地總面積的百分比，用以比較不同研究時(shí)期城市土地利用擴(kuò)展的強(qiáng)弱或快慢。城市用地?cái)U(kuò)展指數(shù)，公式如下:

式中，Ni為城市擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)，Na為某一空間單元區(qū)域內(nèi)新增建設(shè)用地面積，Mi為其土地總面積。

用地分類系統(tǒng)以國(guó)家建設(shè)部1991年3月頒布實(shí)施的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“GBJ－137－90”即《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)》和《城市用地分類代碼》為參考依據(jù)，制作本次研究的城市用地現(xiàn)狀分類系統(tǒng)。將土地利用類型劃分為農(nóng)業(yè)用地、綠地、特殊用地、建設(shè)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(jié)果與分析

根據(jù)前文對(duì)邊緣區(qū)范圍的界定，在ENVI和ArcGIS軟件中利用CBERS－02B、IKONOS、QuickBird數(shù)據(jù)進(jìn)行遙感解譯，得到不同時(shí)期石家莊市邊緣區(qū)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(lái)，農(nóng)業(yè)用地面積呈現(xiàn)大幅度下降.建設(shè)用地面積快速增加的趨勢(shì)。農(nóng)業(yè)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(qū)，水域和其他用地的增加主要是城中村改造過(guò)程中村鎮(zhèn)建設(shè)用地的增加;綠地面積增加是由于人民政府重視生態(tài)環(huán)境、對(duì)滹沱河的整治，提倡十大文明城市的結(jié)果。

表1 2002、2007年石家莊市邊緣區(qū)土地利用狀況

各類建設(shè)用地面積均有不同程度的增長(zhǎng)，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(shè)用地面積占全區(qū)總面積的比重由21.00%上升到27.91%，建設(shè)用地面積比重增加了32.92%，年均擴(kuò)展311 hm2，年擴(kuò)展強(qiáng)度1.32%，城市化呈不斷加強(qiáng)的趨勢(shì)。其中工業(yè)用地變化幅度最大，凈增用地面積799.23hm2，占建設(shè)用地凈增加總面積的42.78%。工業(yè)用地面積比重增加了2.96%，年均擴(kuò)展133 hm2，年擴(kuò)展強(qiáng)度0.49%，說(shuō)明石家莊城市不斷向外拓展的過(guò)程中，大量的邊緣區(qū)農(nóng)業(yè)用地被轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，邊緣區(qū)不斷被城市化，界限也不斷外推。在此過(guò)程中，邊緣區(qū)的交通可達(dá)性斷提高?；A(chǔ)沒施也不斷完善，所占的交通用地比例也持續(xù)增加，2007年交通用地及道路廣場(chǎng)用地面積已達(dá)到843.43 hm2。

城市邊緣區(qū)的居住環(huán)境與城市中心區(qū)相比環(huán)境更優(yōu)美、更親近自然，但也有交通不便、社區(qū)配套設(shè)施缺乏的劣勢(shì)。應(yīng)根據(jù)不同的地區(qū)、人群需求采取不同的開發(fā)模式。城市新住宅建設(shè)、老居民區(qū)的向外擴(kuò)展以及村鎮(zhèn)建設(shè)用地的增加，大都以侵占耕地為代價(jià)，造成了不必要的耕地?fù)p失。老居民區(qū)的向外擴(kuò)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(guī)劃和建設(shè)帶來(lái)了不利的影響。

自然地理環(huán)境對(duì)城市發(fā)展具有明顯的門檻效應(yīng)。任何一個(gè)城市的形成、建設(shè)和發(fā)展都與自然地理因素有密切的關(guān)系。自然地理環(huán)境是城市空間擴(kuò)展十分重要的基礎(chǔ)條件，直接影響著城市空間擴(kuò)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(qū)西側(cè)南北向通過(guò)，地震地質(zhì)條件較差;北面為滹沱河，是城市地下水資源保護(hù)區(qū)，并且有洪水淹沒區(qū)的制約。這成為石家莊城市向西、北擴(kuò)展的天然屏障。從遙感圖像的解譯結(jié)果來(lái)看，石家莊市邊緣區(qū)的擴(kuò)展在這兩個(gè)方向基本不擴(kuò)展或擴(kuò)展很少。而東、南面均為地勢(shì)平坦的平原，解譯結(jié)果顯示該區(qū)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(qū)土地利用擴(kuò)展也受到自然環(huán)境的影響，主要向東、南方向擴(kuò)展。

4 結(jié)論

石家莊市城區(qū)的擴(kuò)展是以犧牲耕地為代價(jià)的，耕地主要轉(zhuǎn)化為公共設(shè)施用地、村鎮(zhèn)建設(shè)用地、工業(yè)用地和居住用地。隨著城市化進(jìn)程的加快，原有的農(nóng)業(yè)用地不斷轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N用途的非農(nóng)業(yè)用地，受“政府力”和“經(jīng)濟(jì)力”等因素的影響，城市中心區(qū)的工業(yè)、房地產(chǎn)開發(fā)等向城市邊緣區(qū)轉(zhuǎn)移，在提高城市邊緣區(qū)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也給其帶來(lái)了極大的負(fù)面效應(yīng)，產(chǎn)生了包括占用耕地、土地利用率低、土地利用空間結(jié)構(gòu)布局混亂、生態(tài)環(huán)境日益惡化等問(wèn)題，給這一地區(qū)的土地管理工作帶來(lái)很多的問(wèn)題和困難。因此，利用多時(shí)相遙感衛(wèi)星動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以快速的追蹤、觀測(cè)和分析城市擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)過(guò)程，加大邊緣區(qū)土地利用監(jiān)管力度，可為城市規(guī)劃建設(shè)提供有用、可靠的參考資料，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

(編輯:田紅)

［1］于伯華，呂昌河.城市邊緣區(qū)耕地面積變化時(shí)空特征及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制——以北京市順義區(qū)為例［J］，地理科學(xué)，2008，28(3):348－353.

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［10］石家莊市統(tǒng)計(jì)局.石家莊市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)(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(jí)工程師，主要研究方向?yàn)檫b感技術(shù)應(yīng)用。