上海城市形態(tài)變化的空間分析及成因探索

蔡雯婷, 季民河

(華東師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 上海　200241)

上海城市形態(tài)變化的空間分析及成因探索

蔡雯婷, 季民河

(華東師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 上海200241)

摘要:特定的城市空間形態(tài)是各種內(nèi)外因素長期相互作用的結(jié)果．研究對比不同時期的城市形態(tài)結(jié)構(gòu)變化,是探索社會經(jīng)濟動因的一個重要方面．以上海城市空間形態(tài)作為研究對象,利用5幅具有代表性的不同歷史時期地圖,采用ARCGIS軟件進行空間分析,分別計算了上海在100年期間城市空間的擴展速度與擴展方位,以及城市空間形狀的緊湊度指數(shù)與分形維數(shù),綜合研究上海城市空間形態(tài)的歷史演變過程,并分析其中的社會變革等因素的影響．研究發(fā)現(xiàn)上海建成區(qū)的發(fā)展分為兩個階段:1884～1978年為上海城市的低速擴展階段,戰(zhàn)亂動蕩時期城市發(fā)展相對緩慢;1978～1987年為高速擴展階段,改革開放讓上海的經(jīng)濟發(fā)展和城市建設(shè)有了很大的提升．因此,城市的空間形態(tài)演變過程與城市的社會變革因素是密切相關(guān)的．

關(guān)鍵詞:城市形態(tài); 建成區(qū); 空間擴展; 上海

0引言

城市形態(tài)研究是城市地理學(xué)的重要組成．城市形態(tài)有廣義和狹義之分．廣義的城市形態(tài)包括社會形態(tài)和物質(zhì)環(huán)境形態(tài)兩個主要方面;狹義的城市形態(tài)是指城市實體所表現(xiàn)出來的具體空間物質(zhì)形態(tài),是由結(jié)構(gòu)(要素的空間位置)、形狀(城市外部的空間輪廓)和相互關(guān)系(要素之間的相互作用和組織)所組成的一個空間系統(tǒng),是城市空間的深層結(jié)構(gòu)和發(fā)展規(guī)律的顯像特征．

城市空間形態(tài)是一個跨學(xué)科的概念,地理學(xué)家和人文學(xué)家最先將形態(tài)學(xué)引入城市研究領(lǐng)域．1930代德國地理學(xué)家對中世紀(jì)的城鎮(zhèn)開展了大量研究．Conzen開創(chuàng)了城市形態(tài)學(xué)研究的康澤恩學(xué)派[1],于1960年對小鎮(zhèn)Alnwick進行城市平面分析,初步建立了城市形態(tài)學(xué)研究的基本方法與研究框架．20世紀(jì)90年代美國人Whitehand在著作中分析了城市規(guī)劃管理和政策法規(guī)對城市形態(tài)的影響[2]．我國的城市形態(tài)研究雖然起步較早,但長期處于停滯狀態(tài),研究也僅圍繞個別城市展開．1990年以后,國內(nèi)的城市形態(tài)研究開始興起,成果和報告相繼涌現(xiàn)．相關(guān)研究主要集中在中國城市形態(tài)的結(jié)構(gòu)、形狀和相互關(guān)系[3];城市歷史發(fā)展和空間形態(tài)演變過程[4-6];并將城市形態(tài)與城市規(guī)劃相聯(lián)系,認為城市規(guī)劃的根本目的之一是培育一個“好的城市形態(tài)”,城市規(guī)劃中總體規(guī)劃階段對城市形態(tài)的把握是引導(dǎo)性的[7]．

幾個世紀(jì)以來,地圖已經(jīng)成功展示了抽象圖形如何科學(xué)地表征現(xiàn)實世界[8]．一個城市的形態(tài)結(jié)構(gòu)變遷可從地圖中最直觀進行獲?。S著科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新,使得地理信息科學(xué)家能將地理信息科學(xué)(GIS)的量化工具和方法應(yīng)用到區(qū)域歷史變化的研究中去．空間分析工具在描繪地物的精確性和歷史地圖的不確定性方面極為有效,既可對地物定位的精確性進行評估,對空間模式進行研究,還可對跨時間的地圖進行比對．這些都能幫助我們對現(xiàn)象本身以及它的生成環(huán)境有更好的理解．

隨著計量地理學(xué)的發(fā)展,城市形態(tài)研究逐漸由定性分析轉(zhuǎn)向定量分析與模型模擬過渡,對城市形狀的研究也逐漸轉(zhuǎn)向以城市邊界形狀擴展的強度、方向的幾何分形特征等定量分析為主．定量分析主要是運用幾何法對外部空間形態(tài)進行定量分析,通過對特征點、特征線或特征面的比較得出不規(guī)則圖形特征的近似數(shù)據(jù)[9],主要分析方法有:特征值法、分形研究、網(wǎng)絡(luò)拓撲分析方法、數(shù)理統(tǒng)計方法、物理學(xué)方法等[10-11],另外也有結(jié)合遙感圖像進行定量研究的案例[12]．定性研究城市形態(tài)具有形象、生動等優(yōu)點,但難以抽象成參數(shù)在時間序列上做量化比較,而單獨使用某一定量方法,也很難對城市內(nèi)外部形態(tài)進行全面分析．

城市的發(fā)展是歷史的演變,也是人類文明的進步的產(chǎn)物,人們不斷探索城市形態(tài)與歷史文化之間的關(guān)系[13]．學(xué)者研究了古代杭州的演變過程[14]、明清兩代沈陽的城市形態(tài)[15]、歷史重要階段時期廣州的城市形態(tài)發(fā)展的歷史特征[16]等,通過城市形態(tài)的演變過程,分析演變軌跡,探究成因,為城市的規(guī)劃提供借鑒．針對上海的研究,主要集中在中心城區(qū),結(jié)合上海不同時期的遙感影像,獲取城市土地利用數(shù)據(jù),結(jié)合自然、人文和社會因素進行分析[17-19]．

利用多源歷史地圖資料和GIS技術(shù)的支持,定量與定性分析相結(jié)合的方法,綜合研究上海1884～1987年間城市空間形態(tài)的歷史演變過程,并探索其中的社會變革等影響因素．在此一百多年間,上海歷經(jīng)清王朝、外國租界、民國和新中國四種政權(quán)體制下的管理,這一歷史過程中的經(jīng)濟與社會結(jié)果變遷,是上海從內(nèi)向封閉的空間形態(tài)轉(zhuǎn)化為外向開放綜合性的空間形態(tài)的過程．除了計算出不同歷史時期城市形態(tài)的計量指標(biāo)進行縱向比較之外,主要試圖探索上海的重大歷史事件與城市形態(tài)變化之間否是存在必然聯(lián)系,對城市形態(tài)發(fā)展又有多大的影響.

1研究區(qū)域

研究區(qū)域為上海市(圖1)．上海是我國的金融、經(jīng)濟、貿(mào)易以及航運中心,是我國的第一大城市．從南宋設(shè)鎮(zhèn),明朝筑城,到鴉片戰(zhàn)爭后開埠,改革開放后進而發(fā)展成為20世紀(jì)東方著名的國際都市,其空間外部輪廓和內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了翻天覆地的變化．民國時期,上海的土地面積僅為494 km2;解放初期為636 km2;至2012年,面積已達6 340.5 km2,擴大了近10倍．人口和面積的迅速增長,經(jīng)濟活動的與日俱增,城市地位日益提升,皆與政治事件密不可分．通過上海城市形態(tài)歷史變遷的研究,可以了解城市形態(tài)變化與歷史政治事件的相互聯(lián)系以及影響程度,并得到合理而直觀的解釋．

圖1　上海市行政區(qū)劃圖

2數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

圖2　上海建成區(qū)輪廓圖

2.1研究數(shù)據(jù)

研究采用的數(shù)據(jù)是5幅具有代表性的不同歷史時期地圖,反映上海建成、發(fā)展、穩(wěn)定的動態(tài)過程．地圖系列的時間跨度為100年,包括1884年、1927年、1956年、1978年和1987年版本,分別代表清末、民國初期、建國初期、改革開放前及改革開放后5個時間點．其中,1884年的上?？h城廂租界全圖,是由中國人許雨蒼1875年繪制,光緒十年(1884)點石齋在其基礎(chǔ)上更正縮印而成．1927年地圖,根據(jù)《上海特別市區(qū)域圖》(1927年版)復(fù)制而成,上海1956年地圖,根據(jù)《上海市市區(qū)圖》(1956年)復(fù)制而成,同屬中華地圖學(xué)社出版的上海老地圖系列．1978年上海市交通圖為原件,由上海市測繪處,上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版．1987上海市區(qū)交通圖為原件,由上海市測繪處編繪,中華地圖學(xué)社出版．這些來源不同的歷史地圖使用不同技術(shù)編制且用于不同目的,故具有不同的比例尺和精度,但在研究尺度上,圖間精度差別并不影響分析結(jié)果．

2.2數(shù)據(jù)預(yù)處理

將5幅紙質(zhì)版上海歷史地圖掃描成電子版,共生成5個數(shù)據(jù)層,然后利用ARCGIS軟件進行地圖預(yù)處理．首先將5幅歷史圖層與帶坐標(biāo)的上海矢量圖(GCS Beijing 1954)進行空間位置配準(zhǔn),并統(tǒng)一到相同的地圖比例尺上;然后根據(jù)地圖上的信息及人工識別,數(shù)字化各個時期城市區(qū)域輪廓線(圖2);最后計算建成區(qū)面積和周長,作為城市空間擴展和空間形狀分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)．

3研究方法與步驟

3.1分析方法

3.1.1城市空間擴展分析

通過對上海不同時期的歷史地圖的疊加運算及空間統(tǒng)計分析,定量的研究上海城市空間擴展速度和方位．疊置分析為空間分析中對多個地理現(xiàn)象做垂直方向的關(guān)聯(lián)所常用的手段,在GIS中即是將有關(guān)主題層組成的數(shù)據(jù)層面進行疊加產(chǎn)生一個新數(shù)據(jù)層面的操作,其結(jié)果綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性[20]．空間疊置的結(jié)果用于上海城市空間擴展分析．

1) 擴展速度分析

用地擴展速度可用于分析城市建設(shè)用地的擴展?fàn)顟B(tài),比較不同階段的城市建設(shè)用地擴展的速度及趨勢．其計算公式[12]如下:

(1)

式中,Mue為城市擴展率；ΔAj為時段j城市建成區(qū)擴展面積；Δti為以年為單位的時間跨度；LAj為時段j初期建成區(qū)總面積．城市擴展率的理論取值范圍是[-100,100],正值為增長趨勢,負值為收縮趨勢,絕對值越大,變化速度越快．

2) 擴展方位分析

采用十六方位等扇區(qū)分析方法對城市建成區(qū)擴展方向上的特征進行分析[21]．以城市中心為中點,將研究區(qū)域劃分為16個夾角相同的扇形區(qū)域,并與各個時期的城市建成區(qū)進行疊置分析,統(tǒng)計16個扇形區(qū)域內(nèi)建成區(qū)的面積,從而分析城市在不同方位的擴展情況．

3.1.2城市空間形狀分析

1) 緊湊度指數(shù)

城市建成區(qū)廓線的緊湊度是反映城市空間形狀和功能布局的一個重要指標(biāo),各個歷史時期不同的城市空間形狀表明不同的社會經(jīng)濟環(huán)境效率[22]．城市緊湊度用以測度城市建成區(qū)用地的緊湊與飽和程度,以防止城市蔓延、節(jié)約用地為最終目標(biāo)．城市緊湊度越高,建設(shè)用地較為集中,土地利用率高．城市緊湊度低,城市內(nèi)各功能區(qū)較為分散,不便于城市管理．城市緊湊度的計算公式[23]如下:

(2)

式中,c為城市緊湊度；A為城市面積；P為城市輪廓周長．城市緊湊度的值在0～1之間,其值越大,形狀越有緊湊型,越接近圓形,反之,形狀的緊湊型越差．

2) 分形維數(shù)

分型維數(shù)反映了圖形對于空間的填充能力和圖形邊界不規(guī)則的復(fù)雜程度．分形維數(shù)D是描述分形體的重要參數(shù)．分形維數(shù)的計算公式[24]如下:

(3)

式中,P為城市輪廓周長；A為城市面積；K為常數(shù),通?？紤]取值為4．

D值在1～2之間．隨著城市的生長,建成區(qū)輪廓變得越來越復(fù)雜,城市的分形維數(shù)一般會上升;但從外擴向內(nèi)填轉(zhuǎn)型過程中,分形維度則會逐步下降．

4結(jié)果與分析

4.1城市空間擴展分析

4.1.1擴展速度分析

利用ArcMap疊置分析得到上海各年份的城市建成區(qū)面積,繪制出1884～1987年上海建成區(qū)面積增長曲線圖(圖3),并統(tǒng)計出各時段年均擴展速度(圖4)．依據(jù)圖1和圖2可以將上海建成區(qū)的擴展劃

圖3　上海建成區(qū)面積增長曲線圖　　　　　　　圖4　上海市各時間段建成區(qū)擴展速度曲線圖

分為2個階段:1884～1978年為低速擴展階段,1978～1987年為高速擴展階段．1884～1978年,建成區(qū)面積雖然在不斷擴展,從1884年的8.04 km2,到1927年的54.10 km2,到1956年的122.69 km2,到1978年的146.55 km2,但是擴展速度一直處于15%以下．這主要是因為這一時期我國總體上處于戰(zhàn)亂之中,經(jīng)濟發(fā)展嚴(yán)重受阻,城市的擴展也在總體上受到阻礙．具體來看,1884～1927年,建成區(qū)以13%的速度擴展,這時上海主要處于租界的控制下,外國商人的涌入促進了上海的經(jīng)濟發(fā)展,租界的存在也讓上海在一定程度上避免了戰(zhàn)爭,這些促進了上海城市的擴張．1927～1956年,擴展速度僅為4%,這主要是因為辛亥革命推翻了清王朝,軍閥混戰(zhàn)接踵而至,這一時期先后發(fā)生了五卅運動、四一二事變、淞滬會戰(zhàn)等一系列重大歷史事件,上海的城市建設(shè)基本停止．1956～1978年,建成區(qū)擴展速度還不到1%,這主要是因為20世紀(jì)60年代新中國一些政策的失誤讓中國的經(jīng)濟發(fā)展基本上處于停滯狀態(tài),因此城市的擴展也相對緩慢．1978年的改革開放讓上海的經(jīng)濟發(fā)展和城市建設(shè)進入新時期,而1978～1987年僅9年期間,上海的建成區(qū)面積翻了5倍,擴展速度為45%,達到歷史最高．

4.1.2擴展方位分析

對上海建成區(qū)在擴展方向上的特征提取,采用了十六方位扇區(qū)分析方法．該方法以人民廣場作為研究區(qū)域的重心,選取適當(dāng)?shù)陌霃?能覆蓋整個建成區(qū)范圍),以22.5度為間隔,將建成區(qū)劃分為16個扇形區(qū)域．隨后利用ArcMap的UNION工具統(tǒng)計各年份上海在各個扇形區(qū)域的城市建成區(qū)面積,繪制成建成區(qū)面積方位雷達圖(圖5),直觀地展示上海建成區(qū)在不同方位的擴展情況．圖中顯示了16個方位,縱坐標(biāo)上的數(shù)值代表該方位扇形區(qū)域內(nèi)建成區(qū)面積數(shù)值．由于前4個年份建成區(qū)面積總值較小,所以和1987年數(shù)據(jù)對比差異較大,將這4個年份數(shù)據(jù)單獨再列一個雷達圖．

圖5　不同方位建成區(qū)面積雷達圖

結(jié)合圖2和圖5可以看出,1884～1978年上海沿著黃浦江建埠發(fā)展,建成區(qū)面積較小,擴張強度較弱．城市建成區(qū)擴展具有明顯的方向性,形成了NNE-NE,SWW-SW兩個擴展主導(dǎo)方向,與黃浦江的流向相符．1884年上海被外國列強劃分為英租界、法租界和美租界,隨后租界開始擴張,殖民者不斷越界筑路,英美租界更名為上海國際公共租界,面積擴展為22 km2,法租界面積擴展為10 km2[25]．由于租界的開辟與擴張,帶動城市的發(fā)展與建設(shè),使外國資本迅速發(fā)展,許多外國商人在上海興辦經(jīng)貿(mào)機構(gòu),如銀行、百貨公司、旅館等．民國初,上海已成為國內(nèi)最大的商埠、國際貿(mào)易港口,但是繁華的商業(yè)貿(mào)易區(qū)集中在租界之地,處于法租界、公共租界、國民政府管轄區(qū),市政設(shè)施各成系統(tǒng),道路不暢,上海發(fā)展呈現(xiàn)畸形狀態(tài)．建國后,國務(wù)院先后批準(zhǔn)將江蘇省的嘉定、松江、奉賢、寶山等10個縣劃歸為上海市,上海規(guī)劃相繼建設(shè)閔行、吳涇、嘉定、安亭、松江、吳淞6個衛(wèi)星城[26]．但由于衛(wèi)星城距離市中心較遠,當(dāng)時對于交通、道路建設(shè)不夠重視,投資少、建設(shè)慢,衛(wèi)星城的發(fā)展受到制約．歷經(jīng)文革10年,城市發(fā)展滯后,建成區(qū)集中在浦西,浦東發(fā)展甚少．1978年之后,城市擴展形成了3個主導(dǎo)方向,分別為:N-NNW,S-SWW和W-SWW．扇翼幅度較大,說明擴展面積增加較多,為城市主要擴展翼．改革開放后,經(jīng)濟發(fā)展迅速,對土地的需求大．隨著滬寧、滬杭高速公路,機場等建成,市內(nèi)發(fā)展快速干道、主干道、一般干道、支路等道路系統(tǒng),進一步擴大了城市居民的活動半徑．上海城市規(guī)劃有步驟地開發(fā)長江口南岸和杭州灣北岸的兩翼,將浦東陸家嘴一代建成為現(xiàn)代化的新市區(qū),因此建成區(qū)逐漸向多個方向擴張．

4.2城市空間形狀分析

4.2.1緊湊度指數(shù)

城市形態(tài)發(fā)展一般都經(jīng)歷從緊湊到松散,再到更緊湊的過程．當(dāng)城市處于高速擴展期,緊湊度降低;當(dāng)城市發(fā)展放緩,轉(zhuǎn)為內(nèi)部填充階段時,緊湊度上升．

對于上海建成區(qū)緊湊度發(fā)展,從圖6中可以看出呈現(xiàn)下降趨勢,而且下降速度穩(wěn)定,總體指數(shù)保持在0.5左右,屬于較為均衡的城市發(fā)展過程．

具體時間軸來看,1884～1987年,上海建成區(qū)緊湊度持續(xù)下降,顯示了城市不斷擴大和發(fā)展的整體趨勢．其中,1978年是一個重要的拐點．1884～1978年間,緊湊度下降比較平緩．1927年上海特別市宣告成立,對城市空間利用有了規(guī)劃意識[26],是城市發(fā)展無序蔓延與有序規(guī)劃的重要轉(zhuǎn)折點;而1978～1987年緊湊度急劇下降,破了0.5的關(guān)卡．1978年,中央提出了改革開放,作出了開發(fā)浦東的戰(zhàn)略決策,并作出依托浦東開發(fā)開放帶動浦西的發(fā)展計劃,城市擴展迅速,由較為緊湊的城市格局向多元化的城市發(fā)展,其中改革開放的影響特別明顯,城市建成區(qū)擴展也不再單一的沿著黃浦江發(fā)展,而是跟隨國家的戰(zhàn)略決策,遍地開花全面發(fā)展,從而此時也奠定了上海的經(jīng)濟、金融中心地位．

圖6　上海建成區(qū)緊湊度變化曲線　　　　　　　　圖7　上海建成區(qū)面積和周長相關(guān)性分析

緊湊度與城市空間擴展密切相關(guān),1884年建成區(qū)面積較小,城市建設(shè)相對集中,緊湊度相對較高;隨著城市擴展速度越快,緊湊度越低.可見,在幾個重要時期,上海的建成區(qū)形態(tài)有著不同程度和維度的變化,城市形態(tài)開始會在地理自然優(yōu)勢發(fā)展下,隨著城市的不斷擴大,也會受到人為和政治歷史事件的影響．

4.2.2分形維數(shù)

圖8　上海不同年份的分維數(shù)

分形維數(shù)值越大表明圖形越復(fù)雜．對城市形態(tài)而言,假定一個區(qū)域的面積在不斷增加,如果城市空間形態(tài)不規(guī)則程度也增加,說明城市以外部擴展為主;如果城市空間形態(tài)不規(guī)則程度降低,說明城市以內(nèi)部填充為主;如果不規(guī)則程度幾乎不變,說明城市進入穩(wěn)定發(fā)展階段．

計算分形維數(shù),首先判斷上海建成區(qū)是否具有分形特征(自相似性)．通過計算各個歷史時期建成區(qū)的面積及周長的自然對數(shù),建立兩者之間的相關(guān)關(guān)系,得出其線性相關(guān)系數(shù)為：R2=0.9914(圖7),表明上海擴展過程中空間形態(tài)具有很強的分形特征．

根據(jù)式(3)計算不同年份上海建成區(qū)的分維數(shù)(圖8)．整體來看,上海建成區(qū)的分維數(shù)在1.16～1.27之間,數(shù)值較小,說明城市邊界復(fù)雜程度不高．早期的分維數(shù)最高(大于1.26),似乎表明缺乏城市規(guī)劃的發(fā)展模式所產(chǎn)生的零亂無序的城市形態(tài)．1884～1978年,分維數(shù)在不斷下降,說明城市空間擴展以內(nèi)向填充型為主;1978～1987年,分維數(shù)急劇上升,表明城市空間擴展以外向擴展型為主．

1840年鴉片戰(zhàn)爭后,西方列強開始殖民中國,先后在上海沿黃浦江,吳淞口建立租界．這個時期的建成區(qū)以租界為主．在當(dāng)時的清政府治理無能及不平等條約下,租界不斷向外擴張,面積逐步增加．由于各自為政,缺乏統(tǒng)一管理,租界擴張的隨意性很強,導(dǎo)致城市擴張方向上的無序,形成相對較復(fù)雜城市邊界,分維數(shù)較大．

從晚清到民國,城市范圍有所擴大,但發(fā)展速度較為緩慢,似以內(nèi)部建設(shè)為主．1911年爆發(fā)的辛亥革命,推翻了清王朝．軍閥混戰(zhàn)后帶來了長時期的社會動蕩,之后一系列重大歷史事件使上海向外擴張受阻,并且?guī)砭薮蟮膿p失,各種基礎(chǔ)建筑設(shè)施被毀于戰(zhàn)火之中．期間城市發(fā)展主要集中于建成區(qū)內(nèi)部建設(shè),城市邊界較簡單,分維數(shù)下降．

新中國成立后,上海城市發(fā)展開始提速,但是文化大革命導(dǎo)致城市基本建設(shè)受阻,前期發(fā)展較為緩慢．直到改革開放,提出以經(jīng)濟建設(shè)為中心,發(fā)展浦東,加強道路港口建設(shè),人口急劇增加,配合交通干線的鋪設(shè)和其他基礎(chǔ)設(shè)施的改善,建成區(qū)不斷向外擴張,上海的城市面積與形態(tài)發(fā)生巨大改變,城市邊界更加復(fù)雜,分維數(shù)上升．

5結(jié)論

以上海城市空間形態(tài)作為研究對象,利用5幅具有代表性的不同歷史時期地圖,采用不同指標(biāo)進行空間擴展分析和空間形狀分析．定量分析結(jié)果表明,上海建成區(qū)在近100年以來的發(fā)展可以大致分為兩個階段:1884～1978年為低速擴展階段,1978～1987年為高速擴展階段．第一個階段是歷經(jīng)了殖民者入侵、軍閥混戰(zhàn)、文化大革命等一系列歷史事件,我國總體上處于戰(zhàn)亂之中,經(jīng)濟發(fā)展嚴(yán)重受阻,城市的擴展也在總體上受到阻礙,上海處于一種動蕩的發(fā)展中,城市空間擴展以內(nèi)向填充型為主．而后一個階段我國確立了改革開放的政策,讓上海的經(jīng)濟發(fā)展和城市建設(shè)進入新時期,城市擴展保持較高的速度,并且以外向擴展型為主．總體而言,城市的空間形態(tài)演變過程與城市的社會變革等因素是密切相關(guān)的．

在定量計算的過程中存在一些不足,如: 研究數(shù)據(jù)所選取的5張地圖來源不同,有3張屬于歷史地圖,不具有精準(zhǔn)的比例尺和坐標(biāo)系,地圖配準(zhǔn)過程會產(chǎn)生一定的偏差；提取出的建成區(qū)范圍,其準(zhǔn)確程度也是受到該地圖本身的正確性影響的,人為識別建成區(qū)時會帶有主觀性,也會產(chǎn)生誤差；僅僅選取了5張地圖,且每兩張地圖間隔的年份都是不同的,并不具備等間距性．

參考文獻：

[1]Conzen M R G. Alnwick Northumberland: a study in town-plan analysis[M]. //(Transactions and Papers, Institute of British Geographers, No.27. London: George Philip, 1960.

[2]Whitehand J W R. The making of the urban landscape[M]. //Institute of British Geographers Special Publication 26. Oxford: Blackwell, 1991.

[3]武進.中國城市形態(tài):結(jié)構(gòu)、特征及其演變[M].南京: 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,1990.

[4]寧森.連云港城市用地形態(tài)的歷史發(fā)展[J].城市規(guī)劃匯刊, 1992(1): 39-46.

[5]疏良仁.城市形態(tài)構(gòu)成與特征塑造: 以北海市為例[J].城市規(guī)劃匯刊, 1997(6): 57-62.

[6]王建國.城市空間形態(tài)的分析方法[J]. 新建筑, 1994(1):29-34.

[7]李亞明.上海城市形態(tài)持續(xù)發(fā)展的規(guī)劃實施機制[J].城市發(fā)展研究, 1999(3):15-18.

[8]Machren A M, Kraak M J. Exploratory Cartographic Visualization: Advancing the Agenda[J]. Computers and Geosciences,1997,23:335-343.

[9]劉瑩,王祥,孟泉毅.基于GIS的城市空間形態(tài)實證研究: 以武漢市為例[J].測繪與空間地理信息,2011(4):74-77.

[10]熊寬.基于GIS和歷史地形圖的青島城市空間形態(tài)演變研究[D]. 青島:青島大學(xué),2008.

[11]詹慶明,徐濤,周俊.基于分形理論和空間句法的城市形態(tài)演變研究:以福州市為例[J].華中建筑,2010(4):7-10.

[12]爾德尼其其格.基于GIS的呼和浩特市區(qū)近百年城市形態(tài)演化特征分析[D]. 呼和浩特:內(nèi)蒙古師范大學(xué),2012.

[13]王農(nóng).城市形態(tài)與城市文化初探[J].西北建筑工程學(xué)院學(xué)報,1999(2):25-29.

[14]孫昌盛,張春英.古代杭州城市空間形態(tài)演變研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報:理學(xué)版,2009,36(3):346-351.

[15]王鶴,董衛(wèi).沈陽城市形態(tài)歷史變遷研究:從明衛(wèi)城到清盛京時期[J].城市規(guī)劃學(xué)刊,2011(1):112-118.

[16]王媛,王柬罡,崔海鷹. 廣州城市空間形態(tài)發(fā)展演變的歷史特征[J]. 青島建筑工程學(xué)院學(xué)報, 2002, 23(3):32-37.

[17]趙晶,徐建華,梅安新.城市土地利用結(jié)構(gòu)與形態(tài)的分形研究:以上海市中心城區(qū)為例[J].華東師范大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2005(1):78-84.

[18]胡瀚文,魏本勝,沈興華,等. 上海市中心城區(qū)城市用地擴展的時空特征[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2013, 24(12):3439-3445.

[19]尹昌應(yīng),石憶邵,王賀封. 晚晴以來上海市建成區(qū)邊界擴張過程與特征[J]. 地理科學(xué)進展, 2013, 32(12):1793-1803.

[20]吳秀芹,張洪巖,李瑞改,等. ArcGIS9地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與實踐[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009:240-260.

[21]黎之瑋.城市時空特征演化及擴展模擬[D]. 上海:上海師范大學(xué),2012.

[22]王新生,劉紀(jì)遠,莊大方,等. 中國特大城市空間形態(tài)變化的時空特征[J]. 地理學(xué)報,2005(3):392-400.

[23]Liu J Y, Wang X S, Zhuang D F, et al. Application of convex hull in identifying the types of urban landexpansion[J]. Acta Geographica Science, 2003, 28(6): 882-892.

[24]Boyce R R, Clark W A V. The concept of shape in geography[J]. The Geographical Review, 1964, 54: 561-572.

[25]馬學(xué)新,陳江嵐.當(dāng)代上海城市發(fā)展研究[M].上海:上海人民出版社,2008:5-10.

[26]上海城市規(guī)劃志編篡委員會.上海城市規(guī)劃志[M].上海:上海社會科學(xué)院出版社,1999:66-89.

[責(zé)任編輯：蔣海龍]

Shanghai Urban Morphology Changes: a GIS-based Spatial Analysis and Influential Factor Exploration

CAI Wen-ting, JI Min-he

(School of Geographic Science, East China Normal University, Shanghai, 200241)

Abstract:A specific urban morphological structure reflects the dynamic equilibrium of all forces at the point of time. These socioeconomic forces may be explored through the analysis of urban morphological changes over time. Taking the city of Shanghai as a case study, five urban spatial morphology as the research object, based on five representative maps of the different historical periods and supported by ARCGIS software for spatial analysis, the paper calculated the Shanghai urban spatial expansion speed and expansion, the compactness and fractal dimension, analyzed the historical evolution of urban morphological structure in Shanghai and the socioeconomic forces. The study found: from 1884 to 1987, the development of Shanghai built-up areas can be divided into two stages: One stage was low speed expansion period from 1884 to 1978. The city developed slowly because of the wars. The other stage was rapid expansion period from 1978 to 1987.The reform and opening up improved economic development and urban construction. Therefore, urban morphological structure is related with socioeconomic forces.

Key words:urban morphology; built-up area; spatial expansion; Shanghai

收稿日期:2016-03-08

基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(40771138)

通訊作者:季民河(1955-),男,廣西南寧人,教授,博士,博士生導(dǎo)師,主要從事遙感、空間統(tǒng)計分析等研究．

中圖分類號:K928.5

文獻標(biāo)識碼:A

文章編號:1671-6876(2016)02-0141-08

E-mail: mhji@geo.ecnu.edu.cn