——以廈門市為例"/>
占 昕,潘文斌,蔡芫鑌,鄭 鵬
(福州大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,福建 福州 350116)
?
基于多源遙感數(shù)據(jù)的城市擴(kuò)張測度研究
——以廈門市為例
占 昕,潘文斌,蔡芫鑌,鄭 鵬
(福州大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,福建 福州 350116)
以2000、 2005、 2009、 2013年的Landsat遙感影像數(shù)據(jù)和相應(yīng)年份的DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合廈門市的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),運(yùn)用GIS和RS分析手段,通過引入緊湊度、 城市重心、 城市擴(kuò)張速度、 城市擴(kuò)張強(qiáng)度、 全域空間自相關(guān)系數(shù)、 彈性系數(shù)等指標(biāo),對城市擴(kuò)展過程中的時空特征、 形態(tài)演變及其與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的協(xié)調(diào)性進(jìn)行測度. 結(jié)果表明, 廈門城市擴(kuò)展空間形態(tài)變化呈現(xiàn)明顯的階段性,城市擴(kuò)張過程中空間形態(tài)趨向穩(wěn)定,土地開發(fā)利用和城市功能配置還處于較低水平.
夜間燈光數(shù)據(jù); 城市擴(kuò)張; 遙感; 廈門市
我國城市化進(jìn)程從改革開放以后開始加速[1],中國城市建成區(qū)從1981年的7 438 km2增長到了2005年的32 520.7 km2[2]. 2014年,中國的城市化率為 54.77%,2015年,這一數(shù)字達(dá)到56.1%,與世界平均水平相當(dāng),預(yù)計到2030年,中國的城市化率將達(dá)到60%[3]. 城市化進(jìn)程的推進(jìn)引發(fā)了人口膨脹、 生態(tài)失衡、 環(huán)境惡化、 資源短缺等城市問題[4]. 由于我國地域幅員遼闊,不同地區(qū)的城市化進(jìn)程差異較大,建立的城市擴(kuò)張模型較難具有普遍使用性. 因此,我國學(xué)者多用指標(biāo)來定量評估特定區(qū)域的城市化水平,而不是像國外學(xué)者使用模型來模擬城市化進(jìn)程[5-6]. 隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長,早期的研究中以傳統(tǒng)行政區(qū)劃為基準(zhǔn)統(tǒng)計的GDP相較真實城市區(qū)域的GDP偏高,不宜作為統(tǒng)計口徑. 目前美國國防氣象衛(wèi)星計劃提供一種探測夜間微弱燈光象元的燈光數(shù)據(jù),能夠探測地面上的小型聚居地,車輛燈光,火災(zāi)等,反映城市空間擴(kuò)張、 人口遷移以及經(jīng)濟(jì)活動情況[7-8]. 因此,可以通過DMSP/OLS數(shù)據(jù)來獲取城市社會數(shù)據(jù),從而在普查數(shù)據(jù)有缺漏和遺失的情況下完成城市測度分析.
對廈門市建成區(qū)擴(kuò)張監(jiān)測時間為2000-2013年,分2000-2005年、 2005-2009年、 2009-2013年三個時間段. 至2013年末,廈門市土地面積為1 573.16 km2,常住人口達(dá)373萬,地區(qū)生產(chǎn)總值為3 018億元.
1.1 遙感數(shù)據(jù)
1) DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù). 數(shù)據(jù)采用美國國家地理數(shù)據(jù)中心發(fā)布的非輻射定標(biāo)的夜間穩(wěn)定燈光數(shù)據(jù)[9],排除了偶然火光干擾和噪聲. 目前,DMSP衛(wèi)星上搭載的OLI傳感器已從1976年的F1更新至2010年的F18[10]. 由劉志峰等[11]對中國區(qū)DMSP/OLS數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析可知,不同DMSP衛(wèi)星所得數(shù)據(jù)間存在明顯差異,因此選擇突變數(shù)據(jù)較少的年份作為研究對象.
2) Landsat遙感影像數(shù)據(jù). 本次研究統(tǒng)一采用Landsat系列的遙感影像以減小不同遙感數(shù)據(jù)源影像帶來的誤差. 所選影像級別為L1T,空間分辨率為30 m×30 m,經(jīng)過系統(tǒng)輻射校正,幾何精校正和地形校正,數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站[12].
1.2 統(tǒng)計輔助數(shù)據(jù)
本研究使用的統(tǒng)計輔助數(shù)據(jù)主要包括來自廈門市人民政府發(fā)布的《廈門經(jīng)濟(jì)特區(qū)年鑒(2000-2014年)》[13]和廈門市統(tǒng)計局發(fā)布的《廈門市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報(2000-2013年)》[14]. 此外還參照了來自廈門市規(guī)劃局的《廈門市總體規(guī)劃說明書(1995-2010年)》[15]、 《廈門市總體規(guī)劃說明書(2004-2020年)》[16]、 《廈門市近期建設(shè)規(guī)劃(2011-2015年)說明書》[17]、 《中國統(tǒng)計年鑒》(2015年)[3]等資料.
2.1 GDP空間化
1) 計算每個區(qū)縣的CNLI指數(shù). 在卓莉等[15]研究的基礎(chǔ)上,簡化誤差閾值排除技術(shù),選取DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)中DN值大于0的像元作為有效亮度(該數(shù)據(jù)產(chǎn)品DN值為0~63, 0為無燈光數(shù)據(jù),63為飽和燈光數(shù)值),進(jìn)而計算出CNLI指數(shù). 公式如下:
式中: CNLIj表示各區(qū)縣的CNLI指數(shù); DMDMSP為區(qū)域內(nèi)像元灰度值; DNM為燈光數(shù)據(jù)最大值;N為有效燈光像元數(shù)量.
2) 將廈門市各區(qū)GDP密度分別與CNLI指數(shù)進(jìn)行回歸分析,采用對數(shù)線性模型進(jìn)行擬合. 由此得到GDP密度與CNLI指數(shù)的函數(shù)關(guān)系. 公式如下:
ln(GDPdens j)=2.645
3) 參照式(3)、 (4),對擬合結(jié)果進(jìn)行線性修正和換算,計算出廈門市不同年份各區(qū)的GDP密度.
2.2 城市范圍及社會數(shù)據(jù)獲取
城市范圍指在城市中已經(jīng)發(fā)展起來的非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域,包括城市、 城市近郊和遠(yuǎn)郊[16],即城市建成區(qū). 在遙感影像上表現(xiàn)連成一片以及與城市關(guān)系緊密的建設(shè)用地、 水體、 草地等構(gòu)成的閉合區(qū)域. 應(yīng)當(dāng)注意到城市擴(kuò)張事實本身與我國建成區(qū)劃分在時間上是不同步的,使用遙感影像獲取的城市建成區(qū)面積作為城市擴(kuò)張測度的表征時,應(yīng)當(dāng)選取研究年份年末的影像數(shù)據(jù).
城市范圍的界定是研究城市擴(kuò)張的基礎(chǔ),不同的界定方法有其自身的特點: 目視解譯直觀和簡單,但主觀性較強(qiáng),邊界不夠精確; 信息提取能更客觀和準(zhǔn)確地反映了地表的土地覆蓋類型,但其表達(dá)尺度是象元級別的,且難以判斷城市范圍的邊界[17]. 本研究結(jié)合信息提取和目視解譯兩種方法來界定城市范圍. ① 利用IBI指數(shù)法[18]從經(jīng)過大氣校正的遙感影像中提取城市建設(shè)用地,并將提取結(jié)果轉(zhuǎn)換為二值影像. ② 利用GIS軟件Boundary Clean功能,對二值影像進(jìn)行兩次的擴(kuò)展-收縮處理,去除細(xì)小毛刺和斑塊. ③ 使用GIS軟件的Delineate Built-up Areas 功能描繪城市范圍. ④ 對相關(guān)年份的地圖進(jìn)行矢量化,并結(jié)合影像判讀和目視解譯來獲得各年份城市范圍的矢量邊界圖. 獲取廈門市城市范圍后,結(jié)合廈門市GDP空間化數(shù)據(jù),可以得到城市區(qū)域的社會數(shù)據(jù).
2.3 空間自相關(guān)分析
以正方形網(wǎng)格空間單元作為研究基本單元,為了比較不同格網(wǎng)大小對空間自相關(guān)分析的影響,分別設(shè)計了1 km×1 km,2 km×2 km,3 km×3 km,4 km×4 km,5 km×5 km,6 km×6 km,7 km×7 km的不同格網(wǎng)(8 km×8 km格網(wǎng)數(shù)目小于30,無法進(jìn)行空間自相關(guān)分析),并將這些格網(wǎng)疊加于所要分析的要素上. 然后利用ArcGIS 10.2軟件中的空間統(tǒng)計模塊對計算GDP密度的空間自相關(guān)指數(shù),并進(jìn)行顯著性檢驗. 采用Moran’s I檢驗作為全局自相關(guān)的測度指標(biāo)來檢驗GDP密度的空間自相關(guān)性,Moran’s I指數(shù)公式如下:
式中:I代表廈門市GDP密度的Moran’s I指數(shù);是GDP密度的平均值;n為研究單元的數(shù)量;Xi和Xj表示相鄰配對空間單元的GDP密度;Wij表示空間權(quán)重矩陣,采用鄰接標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建,當(dāng)兩個空間單元有非零公共邊界時,對應(yīng)矩陣中的元素取值為1,反之為0.
2.4 城市擴(kuò)張測度指標(biāo)選定
1) 城市緊湊度. 緊湊度是反映城市空間形態(tài)和功能布局的一個重要指標(biāo),用以測度城市建成區(qū)用地的緊湊與飽滿程度.
式中:C表示城市的緊湊度指數(shù);A表示城市建成區(qū)面積;P表示建成區(qū)輪廓周長.
2) 城市重心. 城市重心是描述城市空間分布最具代表意義的量算指標(biāo),可以看作是該城市的平均位置和保持均勻分布的平衡點[19]. 本研究將城市建成區(qū)內(nèi)部視為均勻介質(zhì),運(yùn)用ArcGIS10.2平臺求出其重心位置,以2000年廈門市城市重心所在位置為原點,并在圖上標(biāo)示出廈門市中心的遷移過程.
3) 城市擴(kuò)張速度指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù). 城市擴(kuò)張速度指數(shù)[20](urbanization speed index ,USI)是指城市在不同階段的擴(kuò)張面積的絕對增量. 由于原始建成區(qū)面積不同,USI指數(shù)無法對城市擴(kuò)張的程度進(jìn)行定量化比較,引入城市擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)(urbanization intensive index, UII)來反映城市擴(kuò)張的強(qiáng)弱快慢,使得不同時期的城市擴(kuò)張速度具有可比性[21]. 計算公式如下:
式中: UAn+i和UAi分別為n+i年和n年的城市面積,n以年為單位.
4) 城市面積-GDP彈性系數(shù). 城市面積-GDP彈性系數(shù)則反映城市用地擴(kuò)張與經(jīng)濟(jì)發(fā)展二者之間的關(guān)系,用城市建成區(qū)的年均增長率和城市GDP的年均增長率之比表示[22]. 計算方法如下:
式中:G為城市面積-GDP彈性系數(shù); UAn+i和UAi和n含義同上; GDPn+i和GDPi分別為n+i年和n年的城市GDP總量.
3.1 廈門城市空間形態(tài)演變
廈門市2000-2013年城市建成區(qū)范圍如圖1所示,精度檢驗結(jié)果見表1. 2000-2013年廈門市的緊湊度指數(shù)表現(xiàn)為先降后升的態(tài)勢,從2000年的0.134持續(xù)降低到2009年的0.108,到2013年緊湊度指數(shù)回升到0.111. 城市緊湊度越低,表示城市內(nèi)部人口流動和社會經(jīng)濟(jì)活動的成本越高,資源利用效率越低,表明城市區(qū)域離散程度越大; 反之,則說明城市人、 產(chǎn)業(yè)、 交通、 資金密度越大,人口流動成本越低,資源利用效率越高,形狀越緊湊[23].
圖1 廈門市區(qū)位圖Fig.1 Location of the whole Xiamen municipality
圖2 廈門市建成區(qū)空間范圍變化Fig.2 Urban built-up area of Xiamen in 2000-2013
廈門市城市建成區(qū)的空間變化見圖2,從圖2可知,在2000-2009年期間,廈門市城市發(fā)展有序性較低,結(jié)構(gòu)松散,擴(kuò)張形態(tài)呈現(xiàn)不規(guī)則. 這一時期,廈門市城市擴(kuò)張已從島內(nèi)向島外轉(zhuǎn)變,城市蔓延迅速,表現(xiàn)為組團(tuán)分散式的擴(kuò)張形態(tài). 2009-2013年這一時期,緊湊度指數(shù)增大,說明在城市向外擴(kuò)張的同時,同時也向內(nèi)蔓延填充,城市擴(kuò)張趨于有序和穩(wěn)定. 但總體上來說,廈門市土地開發(fā)利用和城市功能配置還處于較低水平,還未達(dá)到緊湊城市的發(fā)展目標(biāo).
表1 建成區(qū)精度統(tǒng)計及緊湊度
廈門市三維景觀圖見圖3,可以看出,廈門市城市空間形態(tài)的演變與其多山臨海的地理環(huán)境緊密相關(guān),廈門島內(nèi)是典型的島嶼城市,廈門島外呈現(xiàn)山地城市的特征. 城市擴(kuò)張面積受海岸線制約,擴(kuò)大城市面積的方式主要依靠人工填海造陸. 這種方法造價高昂,并且對原始生境破壞較大,事實上,島內(nèi)可以獲得的土地資源極為有限. 結(jié)合圖2和3,可知廈門市的城市建成區(qū)已覆蓋島內(nèi)除了山地和陡坡的大部分地區(qū),海岸線成為島內(nèi)城市擴(kuò)張的重要制約因素. 島外城市擴(kuò)張多沿山勢蔓延,與平原城市相比,城市擴(kuò)張的方向和面積都受到山地的掣肘. 盡管廈門市受其多山環(huán)海的地理環(huán)境制約,城市緊湊水平難以達(dá)到平原城市的水準(zhǔn),但城市內(nèi)部仍有很大的挖掘潛力,可以通過高強(qiáng)度的土地開發(fā),合理的城市資源配置,優(yōu)化城市功能結(jié)構(gòu),提升城市空間飽和度來實現(xiàn)城市緊湊發(fā)展.
廈門市城市重心遷移結(jié)果如圖4所示,2000-2005年城市重心向東北方向移動,2005-2009年城市重心向正北方向移動,2009-2013年城市重心向西北方向移動. 從總體上看,在2000-2013年期間,廈門市城市重心表現(xiàn)出從島內(nèi)向島外,一直向北移動的趨勢,偏移距離為5 km. 重心移動原因如下: 廈門市主城區(qū)是位于島內(nèi)的思明區(qū)、 湖里區(qū),城市發(fā)展由島內(nèi)向島外輻射. 2010年,廈門經(jīng)濟(jì)特區(qū)范圍由島內(nèi)擴(kuò)張到全市,市政府正式啟動島內(nèi)外一體化建設(shè)戰(zhàn)略,這些政策導(dǎo)向也加快了廈門市城市重心向島外遷移的過程.
圖3 廈門市三維景觀圖Fig.3 3D perspective view of Xiamen y
圖4 廈門市城市重心遷移特征Fig.4 Barycenter migration characteristics of Xiamen
表2 廈門市2000-2013年USI和UII指數(shù)變化
3.2 廈門城市擴(kuò)張時空特征
從遙感影像解譯分析得到的USI和UII指數(shù)見表2. 由表2可知,廈門市城市面積擴(kuò)張迅速,由2000年的85.1 km2增加到2013年的294.4 km2,13年間城市面積增加了2.5倍,平均每年擴(kuò)張面積為16.1 km2,可以看到廈門市城市擴(kuò)張速度經(jīng)歷了慢速發(fā)展(<10 km2·a-1)、 高速發(fā)展(10~20 km2·a-1)、 快速發(fā)展(>20 km2·a-1)三個階段.
2000-2005年廈門市建成區(qū)面積慢速增長,城市建設(shè)主要集中在廈門島內(nèi)的主城區(qū). 廈門市城市用地擴(kuò)張強(qiáng)度較大,表明城市發(fā)展較快,但由于原始建成區(qū)面積較小,擴(kuò)張速度緩慢. 至2005年,廈門市建成區(qū)面積為126.5 km2,而城市常住人口已經(jīng)超過200萬人,使得城市越來越擁擠,居民居住環(huán)境質(zhì)量下降. 這一時期廈門城市擴(kuò)張主要受到政策、 人口、 經(jīng)濟(jì)的影響,廈門人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模較小,執(zhí)行的城市總體規(guī)劃對建設(shè)用地總量進(jìn)行嚴(yán)格控制.
2005-2009年廈門市建成區(qū)擴(kuò)張速度最快,擴(kuò)張強(qiáng)度最大. 這一時期,廈門呈現(xiàn)飛躍式的發(fā)展,城市擴(kuò)張速度較2000-2005年提高了一倍多. 從國家宏觀經(jīng)濟(jì)看,這一時期國家GDP高速增長,整體經(jīng)濟(jì)態(tài)勢良好; 從廈門本地發(fā)展看,廈門市實施新的城市規(guī)劃,調(diào)整建設(shè)用地規(guī)模,推動城市建成區(qū)快速發(fā)展.
2009-2013年城市擴(kuò)張強(qiáng)度開始下降,城市擴(kuò)張年均增速為18.1 km2. 廈門市人均耕地不足,土地資源匱乏,也在制約它的擴(kuò)張[26]. 2012年廈門市人均耕地面積僅為113 m2,遠(yuǎn)低于全國人均耕地面積900 m2. 隨著廈門市城市擴(kuò)張對耕地紅線的不斷逼近,廈門市城市擴(kuò)張強(qiáng)度開始下降.
3.3 廈門城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀
圖5 GDP密度與CNLI擬合函數(shù)Fig.5 Regression function of GDP density and CNLI
廈門市GDP密度與CNLI指數(shù)的對數(shù)線性模型擬合結(jié)果如圖5所示,反演的GDP密度分布結(jié)果見圖6,結(jié)果表明,在研究期限內(nèi),城市GDP密度呈現(xiàn)上升態(tài)勢,并以廈門島為中心向島外區(qū)域輻射.
廈門市GDP密度空間分布進(jìn)行全域空間自相關(guān)系數(shù)的計算結(jié)果表明,GDP密度的空間自相關(guān)指數(shù)均為正值,標(biāo)準(zhǔn)化檢驗Z值均大于2.58,達(dá)到p=0.01的顯著水平. 不同格網(wǎng)尺度下的全域空間自相關(guān)系數(shù)如圖7所示.
圖6 廈門市2000-2013年GDP密度分布Fig.6 GDP density distribution of Xiamen from 2000 to 2013
圖7 不同格網(wǎng)尺度下的全域空間自相關(guān)系數(shù)Fig.7 Values of global spatial autocorrelation indices with different grid sizes
從空間尺度來看,隨著格網(wǎng)大小的增加,Moran’s I指數(shù)在不同的年份均呈現(xiàn)下降趨勢,表示GDP密度的空間自相關(guān)性均隨著格網(wǎng)尺寸的增大而減小. 原因是格網(wǎng)尺度較小時,密度相近的地區(qū)包含的格網(wǎng)數(shù)目較多,更容易出現(xiàn)聚集的現(xiàn)象,造成空間自相關(guān)指數(shù)升高,反之,格網(wǎng)尺度較大時,一個格網(wǎng)可能包含較多的不同密度分布范圍,和鄰近格網(wǎng)之間數(shù)值差異減小,空間自相關(guān)指數(shù)降低. 從總體上來看,在小尺度的空間格網(wǎng)中更能體現(xiàn)GDP密度的空間異質(zhì)性特征.
從時間序列上看,2000-2009年間,廈門市GDP密度Moran’s I指數(shù)相近,在時間尺度上沒有表現(xiàn)出明顯的空間聚集程度的變化,2009-2013年Moran’s I指數(shù)在不同格網(wǎng)尺度上均出現(xiàn)下降,表明2009年之后廈門GDP密度均呈現(xiàn)顯著的空間聚集性,GDP密度的空間聚集程度出現(xiàn)下降. 說明隨著廈門市經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,區(qū)域經(jīng)濟(jì)分布趨于均衡化.
城市面積-GDP彈性系數(shù)G值越大,表明單位城市面積上產(chǎn)出的GDP越少,單位經(jīng)濟(jì)增長帶動的城市用地增量越多(見表3). 由表3可知,在2000-2005年、 2005-2009年、 2009-2013年三個時期,G值從0.33增長到0.89又減少到0.44,表明廈門市城市用地的經(jīng)濟(jì)效益大幅下降后又開始回升,城市土地利用趨于集約化,單位經(jīng)濟(jì)增長對城市面積擴(kuò)張的帶動作用開始減緩. 從總體上看,各階段G值始終小于1,表明廈門經(jīng)濟(jì)發(fā)展增速均在城市面積增速之上,這也和廈門市自2000年之后的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展趨勢符合,說明城市面積擴(kuò)張與經(jīng)濟(jì)發(fā)展總體是協(xié)調(diào)合理的.
表3 建成區(qū)面積和GDP的關(guān)系
1) 2000-2013年間,廈門城市擴(kuò)張空間形態(tài)變化呈現(xiàn)明顯的階段性, 2000-2005年廈門城市面積慢速增長,2005-2009年城市面積高速擴(kuò)張,2009-2013年城市面積快速擴(kuò)張.
2) 廈門市GDP密度均呈現(xiàn)顯著的空間聚集性,2009年之后GDP密度的空間聚集程度出現(xiàn)下降,說明隨著廈門市經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,區(qū)域經(jīng)濟(jì)分布趨于均衡化.
3) 廈門市城市擴(kuò)張過程中緊湊度數(shù)值先降低后稍有增加, 空間形態(tài)由向著趨于不穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)展而趨向穩(wěn)定,土地開發(fā)利用和城市功能配置還處于較低水平. 城市重心在近十年間向北移動,由島內(nèi)移向島外.
4) 總體上看,廈門市城市擴(kuò)張與經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)系是協(xié)調(diào)合理的,但近年來經(jīng)濟(jì)增速對城市擴(kuò)張的促進(jìn)作用開始減緩,城市土地利用趨于集約,城市用地經(jīng)濟(jì)效益提升.
[1] 王雷, 李叢叢, 應(yīng)清, 等. 中國1990-2010年城市擴(kuò)張衛(wèi)星遙感制圖[J]. 科學(xué)通報, 2012(16): 1 388-1 403.
[2] 方創(chuàng)琳. 改革開放30年來中國的城市化與城鎮(zhèn)發(fā)展[J]. 經(jīng)濟(jì)地理, 2009, 29(1): 19-25.
[3] 國家統(tǒng)計局. 中國統(tǒng)計年鑒[M]. 北京: 中國統(tǒng)計出版社, 2015.
[4] IMHOFF M L, BOUNOUA L, DEFRIES R,etal. The consequences of urban land transformation on net primary productivity in the United States[J]. Remote Sensing of Environment, 2004, 89(4): 434-443.
[5] XU X, MIN X. Quantifying spatiotemporal patterns of urban expansion in China using remote sensing data[J]. Cities, 2013, 35(4): 104-113.
[6] SCHNEIDER A, CHANG C, PAULSEN K. The changing spatial form of cities in Western China[J]. Landscape and Urban Planning, 2015, 135: 40-61.
[7] HE C, SHI P, LI J,etal. Restoring urbanization process in China in the 1990s by using non-radiance-calibrated DMSP/OLS nighttime light imagery and statistical data[J]. Chinese Science Bulletin, 2006, 51(13): 1 614-1 620.
[8] 王鶴饒, 鄭新奇, 袁濤. DMSP/OLS 數(shù)據(jù)應(yīng)用研究綜述[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展, 2012, 31(1): 11-19.
[9] National Oceanic and Atmospheric Administration, National Geophysical Data Center. DMSP-OLS stable lights product,version 4(2013) [EB/OL].[2015-5-15]. http://ngdc.noaa.gov/eog/dmsp/downloadV4composites.html.
[10] 郝蕊芳, 于德永, 劉宇鵬, 等. DMSP/OLS 燈光數(shù)據(jù)在城市化監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 北京師范大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版), 2014, 50(4): 407-413.
[11] LIU Z, HE C, ZHANG Q,etal. Extracting the dynamics of urban expansion in China using DMSP-OLS nighttime light data from 1992 to 2008[J]. Landscape and Urban Planning, 2012, 106(1): 62-72.
[12] 中國科學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心. Landsat數(shù)據(jù)集[EB/OL].[2015-05-15]. http://www.gscloud.cn/sources/?cdataid=263&pdataid=10.
[13] 廈門市統(tǒng)計局國家統(tǒng)計局廈門調(diào)查隊,《廈門經(jīng)濟(jì)特區(qū)年鑒》編委會. 廈門經(jīng)濟(jì)特區(qū)年鑒(2000-2014年)[EB/OL]. [2015-07-15]. http://www.xm.gov.cn/zwgk/tqjj/xmjjtqnj/.
[14] 廈門市統(tǒng)計局國家統(tǒng)計局廈門調(diào)查隊. 廈門市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報(2000-2013年)[EB/OL]. [2015-07-15]. http://www.stats-xm.gov.cn/tjzl/tjgb/ndgb/.
[15] 卓莉, 史培軍, 陳晉, 等. 20世紀(jì)90年代中國城市時空變化特征: 基于燈光指數(shù)CNLI方法的探討[J]. 地理學(xué)報, 2003, 58(6): 893-902.
[16] SMALL C, POZZI F, ELVIDGE C D. Spatial analysis of global urban extent from DMSP-OLS night lights[J]. Remote Sensing of Environment, 2005, 96(3): 277-291.
[17] 穆曉東, 劉慧平, 薛曉娟. 基于遙感監(jiān)測的北京1984-2007年城市擴(kuò)展研究[J]. 北京師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2012, 48(1) : 81-85.
[18] 徐涵秋, 杜麗萍, 孫小丹. 基于遙感指數(shù)的城市建城區(qū)界定與自動提取[J]. 福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2011, 39(5): 707-712.
[19] 吳健生, 赫勝彬, 彭建, 等. 基于DMSP-OLS數(shù)據(jù)的城市發(fā)展空間特征研究[J]. 地理與地理信息科學(xué), 2014, 30(2): 20-25.
[20] 阿斯耶姆·圖爾迪, 阿里木江·卡斯木. 基于多源遙感數(shù)據(jù)的奎屯市城市擴(kuò)展分析[J]. 水土保持研究, 2013, 20(2): 233-237.
[21] 劉盛和, 吳傳鈞, 沈洪泉. 基于GIS的北京城市土地利用擴(kuò)展模式[J]. 地理學(xué)報, 2000, 55(4): 407-416.
[22] 李一曼, 修春亮, 魏冶, 等. 長春城市蔓延時空特征及其機(jī)理分析[J]. 經(jīng)濟(jì)地理, 2012, 32(5): 59-64.
[23] 趙景柱, 宋瑜, 石龍宇, 等. 城市空間形態(tài)緊湊度模型構(gòu)建方法研究[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2011, 31(21): 6 338-6 343.
(責(zé)任編輯: 蔣培玉)
Research of urban expansion measures based on multi-source remote sensing data——a case study of Xiamen City
ZHAN Xin, PAN Wenbin, CAI Yuanbin, ZHENG Peng
(College of Environment and Resources,F(xiàn)uzhou University,F(xiàn)uzhou,F(xiàn)ujian 350116,China)
In order to quantitatively measure the spatio-temporal characteristics and morphological evolution of urban expansion in Xiamen City, some indexes such as compact ratio, center coordinate, urbanization speed index, urbanization intensive index, global spatial autocorrelation indices and elasticity coefficient were calculated by GIS and RS analysis methods. The relationship of urban built-up area and GDP in different periods was studied based on the remote sensing interpretation of Landsat images and the DMSP/OLS nighttime light images in 2000, 2005, 2009 and 2013. The results revealed that the rate of urban expansion in Xiamen City obviously changed from 2000 to 2013. In other words, the area of the existing districts had a slow growth rate from 2000 to 2005, a high-speed growth rate from 2005 to 2009, a rapid growth rate from 2009 to 2013. Generally, spatial patterns of urban expansion in Xiamen City tends to be stable, and land development and utilization of urban function allocation is still in a low level.
nighttime lighting data; urban spatial expansion; remote sensing; Xiamen City
10.7631/issn.1000-2243.2017.03.0355
1000-2243(2017)03-0355-07
2016-01-16
潘文斌(1973-),副教授,主要從事流域環(huán)境管理與規(guī)劃以及流域生態(tài)學(xué)研究,WenbinPan@fzu.edu.cn
福建省自然科學(xué)基金資助項目(2012J011719); 福州大學(xué)科技發(fā)展基金資助項目(2013-XY-10); 福州大學(xué)科研啟動項目(0060510028)
F293.2
A