長江中游城市群空間格局演變及優(yōu)化研究
——基于DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)的方法

鐘 洋, 林愛文

(1.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 武漢 430079； 2.地理信息系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢 430079)

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和綜合國力的不斷提升，我國的城市群發(fā)展建設(shè)也得到越來越多的重視。城市群是國家工業(yè)化和城鎮(zhèn)化轉(zhuǎn)型發(fā)展到高級(jí)階段的產(chǎn)物[1]。目前，城市群在中國日益受到關(guān)注，被認(rèn)為是國家參與全球競爭與國際分工的全新地域單元，是加快推進(jìn)城市化進(jìn)程和城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的主體空間形態(tài)，是中國未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展最具活力和潛力的核心增長極[2-3]。

當(dāng)前，隨著我國城市群建設(shè)的不斷推進(jìn)，作為城市群研究主要內(nèi)容之一的城市群空間格局演變研究自然引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。從研究視角來看，主要集中在可達(dá)性測(cè)度[4-5]、網(wǎng)絡(luò)化分析[6]和流空間[7]等；從研究區(qū)域來看，主要以長三角城市群[8-9]、珠三角城市群[10]和長江中游城市群[11-12]等為主；從研究方法來看，主要包括主成分分析法[2]、引力模型[13-14]和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法[15]和熵值法[16]。隨著2015年4月5日，《長江中游城市群發(fā)展規(guī)劃》得到國務(wù)院批復(fù)實(shí)施，“長江中游城市群”隨即成為了學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)區(qū)域，現(xiàn)階段學(xué)術(shù)界對(duì)長江中游城市群的研究工作主要側(cè)重于從多視角切入[17-19]、運(yùn)用多種研究方法[20-22]和包括許多內(nèi)容[23-26]等，通過比較，很明顯可以看出對(duì)長江中游城市群空間格局的研究相對(duì)較少，同時(shí)當(dāng)前國內(nèi)城市群空間格局研究面臨著日益嚴(yán)重的發(fā)展瓶頸問題，急需拓展新方法論與新數(shù)據(jù)源，尤需是形式簡潔卻內(nèi)涵豐富的評(píng)估方式。

美國國防氣象衛(wèi)星Defense Meteorological Sat-ellite Program(DMSP)搭載的Operational Linescan System(OLS)傳感器則使得夜間燈光數(shù)據(jù)的獲取成為可能[27]。該傳感器能夠在夜間工作，不僅可以利用月光進(jìn)行云監(jiān)測(cè)，而且還能夠探測(cè)到包括城市燈光甚至是小規(guī)模居民地?zé)艄?、車流等低?qiáng)度燈光[28]。夜間燈光指數(shù)作為形式簡潔卻內(nèi)涵豐富的評(píng)估指標(biāo)，其實(shí)現(xiàn)了單一統(tǒng)計(jì)指標(biāo)與綜合指標(biāo)體系的有機(jī)融合，因而夜間燈光指數(shù)理論上可高效評(píng)估城市規(guī)模并分析城市體系，此外由于該數(shù)據(jù)同時(shí)具有空間信息和強(qiáng)度變化信息，因此也比較適合用于在大尺度上監(jiān)測(cè)和識(shí)別具有不同擴(kuò)展強(qiáng)度變化軌跡的城市用地類型。目前，國內(nèi)外學(xué)者通過以夜間燈光數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行了大量研究，主要以城市化擴(kuò)展研究[29-33]、人口與經(jīng)濟(jì)估算[34-36]、電力消耗量估算[37-38]和碳排放空間分布特征[39-40]等方面為主。在城市化擴(kuò)展研究方面，吳健生等[31]基于DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)的實(shí)證開展了對(duì)中國城市體系等級(jí)結(jié)構(gòu)及其空間格局的研究，并且對(duì)中國城市體系等級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了劃分，同時(shí)也分析了中國城市體系的空間格局特征；楊洋等[32]通過以1992—2012年夜間燈光數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)環(huán)渤海地區(qū)三大城市群的城市規(guī)模分布動(dòng)態(tài)比較進(jìn)行了分析和透視，進(jìn)而總結(jié)出了環(huán)渤海三大城市群城市規(guī)模動(dòng)態(tài)的差異；王翠平等[33]基于DMSP/OLS影像對(duì)我國主要城市群即“京津冀、長江三角洲和珠江三角洲城市群”的空間擴(kuò)張?zhí)卣鬟M(jìn)行分析，并且發(fā)現(xiàn)三大城市群城市用地空間擴(kuò)張?jiān)诔鞘腥褐g以及城市群內(nèi)部具有明顯的不均衡性。因此，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)術(shù)界關(guān)于長江中游城市群空間格局演變的研究較少，迫切需要基于DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)對(duì)長江中游城市群空間格局演變進(jìn)行研究，這對(duì)于豐富相關(guān)研究的深度和廣度以及促進(jìn)長江中游城市群空間格局優(yōu)化發(fā)展都有著重要的意義。

鑒于此，本文以DMSP/OLS夜間燈光時(shí)間序列數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以Landsat TM數(shù)據(jù)、空間分辨率為1 km的中國土地利用/覆蓋格網(wǎng)數(shù)據(jù)集以及研究區(qū)域內(nèi)部各省地縣市的土地利用數(shù)據(jù)為輔助，獲取長江中游城市群從1992—2013年總共22 a的城鎮(zhèn)用地信息，同時(shí)運(yùn)用多種研究方法，對(duì)長江中游城市群1992—2013年的空間格局演變展開研究，目的在于揭示長江中游城市群的空間格局動(dòng)態(tài)演變特征和規(guī)律，具有較高的可信度和科學(xué)性，繼而在此基礎(chǔ)之上針對(duì)長江中游城市群空間格局演變所存在的問題和不合理之處提出相應(yīng)地解決對(duì)策與建議，可以為長江中游城市群內(nèi)部各級(jí)政府制定區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略和城市群空間規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)，也具有一定的實(shí)踐價(jià)值。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域

長江中游城市群是以武漢城市圈、環(huán)長株潭城市群和環(huán)鄱陽湖城市群為主體形成的特大型城市群，武漢城市圈包括湖北省武漢市、黃石市、鄂州市、黃岡市、孝感市、咸寧市、仙桃市、潛江市、天門市、襄陽市、宜昌市、荊州市、荊門市；環(huán)長株潭城市群包括湖南省長沙市、株洲市、湘潭市、岳陽市、益陽市、常德市、衡陽市、婁底市；環(huán)鄱陽湖城市群包括江西省南昌市、九江市、景德鎮(zhèn)市、鷹潭市、新余市、宜春市、萍鄉(xiāng)市、上饒市及撫州市、吉安市的部分縣(區(qū))，總國土面積約31.7萬km2，2014年實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值6萬億元，年末總?cè)丝?.21億人，分別約占全國的3.3%，8.8%，8.8%，長江中游城市群承東啟西、連南接北，其不僅是長江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分，而且也是實(shí)施促進(jìn)中部地區(qū)崛起戰(zhàn)略、全方位深化改革開放和推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化的重點(diǎn)區(qū)域，因而其在我國區(qū)域發(fā)展格局中占有重要地位。

2015年4月5日，伴隨《長江中游城市群發(fā)展規(guī)劃》國務(wù)院批復(fù)實(shí)施。這是《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014—2020年)》出臺(tái)后，國家批復(fù)的首個(gè)跨區(qū)域城市群規(guī)劃。長江中游城市群正式定位為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展新增長極、中西部新型城鎮(zhèn)化先行區(qū)、內(nèi)陸開放合作示范區(qū)和“兩型”社會(huì)建設(shè)引領(lǐng)區(qū)，旨在推動(dòng)中國經(jīng)濟(jì)朝著健康穩(wěn)定的方向發(fā)展，推動(dòng)長江中游城市群發(fā)展，對(duì)于依托黃金水道推動(dòng)長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展、加快中部地區(qū)全面崛起、探索新型城鎮(zhèn)化道路、促進(jìn)區(qū)域一體化發(fā)展具有重大意義。

1.2 數(shù)據(jù)來源

1.2.1 DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù) 本研究采用1992—2013年總共22年的DMSP-OLS非輻射定標(biāo)的夜間穩(wěn)定燈光數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)下載自美國國家地球物理數(shù)據(jù)中心，DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)投影是WGS-84，該數(shù)據(jù)的灰度值范圍是0～63，0值表示無燈光區(qū)域，相反灰度值越大則表示該處燈光亮度值越高，該數(shù)據(jù)包含城鎮(zhèn)以及其他類型的穩(wěn)定燈光，并已經(jīng)過嚴(yán)格的處理，去除火災(zāi)、太陽光、月光、云和極光等因素的影響，因此在本文的研究中采用此種數(shù)據(jù)，根據(jù)研究時(shí)段選取F101992，F(xiàn)141999，F(xiàn)162006和F182013總共4期影像，長江中游城市群逐年數(shù)據(jù)灰度值分布頻率統(tǒng)計(jì)見圖1。同時(shí)為了驗(yàn)證模型結(jié)果的精確性，研究使用Landsat TM系列衛(wèi)星同期數(shù)據(jù)對(duì)夜間燈光數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正，數(shù)據(jù)源自中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心國際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，此外為了滿足研究工作的需要，本文還運(yùn)用二次回歸函數(shù)方法對(duì)原始DMSP/OLS 夜間燈光數(shù)據(jù)進(jìn)行相互校正，繼而提高其在時(shí)間序列上的可比性。

圖1 長江中游城市群1992年、1999年、2006年、2013年夜間燈光數(shù)據(jù)

1.2.2 土地利用數(shù)據(jù) 該數(shù)據(jù)下載自在“地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)”上發(fā)布的中國1995年、2000年、2005年3期空間分辨率為1 km的土地利用/覆蓋格網(wǎng)數(shù)據(jù)集(National Land Cover Data，NLCD)。具體的，在該數(shù)據(jù)的土地利用/覆蓋分類系統(tǒng)中包括“耕地”、“林地”、“草地”、“水域”、“城鄉(xiāng)、工礦、居民用地”和“未利用土地”總共6個(gè)一級(jí)類型，其中，在“城鄉(xiāng)、工礦、居民用地”中包括了“城鎮(zhèn)用地”、“農(nóng)村居民點(diǎn)”和“其他建設(shè)用地”這3個(gè)二級(jí)類型[21]。因此，從該數(shù)據(jù)集中分別獲取1995年、2000年和2005年的二級(jí)類型數(shù)據(jù)“城鎮(zhèn)用地”，進(jìn)而作為確定基于夜間燈光數(shù)據(jù)提取長江中游城市群1992—2013年總共22年逐年城鎮(zhèn)建成區(qū)面積的最佳閾值的輔助數(shù)據(jù)。

2 研究方法

2.1 對(duì)原始燈光數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析

針對(duì)DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)的灰度值范圍為0～63，0值表示無燈光區(qū)域，隨著灰度值越大則表示該處燈光亮度值越高，同時(shí)由于在后續(xù)的研究中是采用基于輔助數(shù)據(jù)的比較法確定提取城鎮(zhèn)建成區(qū)面積的最佳閾值，此外作為輔助數(shù)據(jù)的是從“地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)”下載其發(fā)布的3期中國1995年、2000年、2005年這3個(gè)年份的空間分辨率為1 km的土地利用/覆蓋格網(wǎng)數(shù)據(jù)集(NLCD)數(shù)據(jù)，因此，為了能夠保證接下來城市建成區(qū)閾值的提取更為精準(zhǔn)，繼而對(duì)1995年、2000年、2005年這3個(gè)年份的DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，從而對(duì)夜間燈光數(shù)據(jù)灰度值的分布進(jìn)行分類，了解夜間燈光數(shù)據(jù)本身亮度值的分布特征，繼而對(duì)接來下基于輔助數(shù)據(jù)的比較法確定提取城鎮(zhèn)建成區(qū)面積的最佳閾值起到鋪墊作用。聚類分析結(jié)果見表1，1995年、2000年、2005年這3年的夜間燈光亮度值所占比重較大的分別是8.83，9.97，11.81，由此可見，長江中游城市群在1995年、2000年、2005年這3年的夜間燈光亮度值數(shù)值較低，城鎮(zhèn)建成群范圍較小，此外，1995年、2000年、2005年這3年的夜間燈光亮度值和總數(shù)大小在年份上也是逐漸增大，可以看出，長江中游城市群處于發(fā)展擴(kuò)張之中，城鎮(zhèn)建成區(qū)面積不斷擴(kuò)大。

2.2 提取城鎮(zhèn)建成區(qū)面積

通過對(duì)國內(nèi)外基于DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)的長時(shí)間序列城鎮(zhèn)建成區(qū)面積提取方法進(jìn)行綜合比較，繼而選取閾值法作為提取城鎮(zhèn)建成區(qū)的方法，而在閾值提取法中包括的基于輔助數(shù)據(jù)的比較法更能滿足本研究中進(jìn)行長時(shí)間序列長江中游城市群空間格局演變的需要，因此，選取基于輔助數(shù)據(jù)的比較法來確定提取城鎮(zhèn)建成區(qū)面積的最佳閾值，繼而提取出長江中游城市群在各個(gè)年份的城鎮(zhèn)建成區(qū)面積。

以從“地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)”下載其發(fā)布的中國1995年、2000年、2005年3期空間分辨率為1 km的土地利用/覆蓋格網(wǎng)數(shù)據(jù)集(NLCD)數(shù)據(jù)中獲取的城鎮(zhèn)用地信息為基礎(chǔ)，采用基于輔助數(shù)據(jù)的比較法來確定提取長江中游城市群城鎮(zhèn)建成區(qū)的最佳閾值，即找出在kappa系數(shù)最大時(shí)對(duì)應(yīng)的最佳閾值，基于此方法，本文選定燈光閾值≥25的區(qū)域作為城鎮(zhèn)建成區(qū)范圍，然后從1992—2013年逐年DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)中提取長江中游城市群從1992—2013年總共22年間各年份的城鎮(zhèn)建成區(qū)面積，繼而為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)。

2.3 使用空間格局變化分析方法

本文運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)中的景觀指數(shù)方法[26]對(duì)提取的長江中游城市群在1992年、1999年、2006年、2013年4個(gè)年份的城鎮(zhèn)空間信息進(jìn)行分析。考慮到由DMSP-OLS燈光數(shù)據(jù)提取得到的長江中游城市群建成區(qū)數(shù)據(jù)的景觀類型較為復(fù)雜的特點(diǎn)，繼而選取景觀總面積(TA)、總斑塊數(shù)量(NP)、斑塊密度(PDh)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、總邊界長度(TE)、平均邊界密度(ED)、景觀形狀指數(shù)(LSI)和聚集度指數(shù)(AI)總共8個(gè)典型景觀格局指標(biāo)，各景觀格局指數(shù)的含義見表2,進(jìn)而運(yùn)用FRAG-STATS 4.2軟件對(duì)選取的8個(gè)典型景觀格局指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。

表1 1995年、2000年、2005年夜間燈光數(shù)據(jù)聚類分析統(tǒng)計(jì)

表2 景觀格局指數(shù)

3 結(jié)果與分析

FRAG-STATS 4.2軟件計(jì)算結(jié)果如表3所示，為了使得該計(jì)算結(jié)果顯現(xiàn)得更為直觀明了，因此，對(duì)表3中的各項(xiàng)景觀格局指標(biāo)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行回歸分析，得到圖2中的各項(xiàng)指標(biāo)在1992—2013年共22年間的變化趨勢(shì)。

3.1 長江中游城市群空間格局演變特征

景觀總面積(TA)、總斑塊數(shù)量(NP)、斑塊密度(PDh)這3個(gè)指標(biāo)在整體層面上呈現(xiàn)出逐年增長的特征，在整體上反映出長江中游城市群在城鎮(zhèn)化擴(kuò)張過程中城鎮(zhèn)面積和城鎮(zhèn)數(shù)量均得到不斷增加，具體的，這3個(gè)指標(biāo)的年均增幅分別達(dá)到了31.89%，10.6%和10.7%，且2003—2013年的增幅要明顯高于1992—2002年的增幅，尤其是2010—2013年的增幅最明顯，同時(shí)孤立的城鎮(zhèn)板塊增幅也較為明顯，說明在1992—2013年這22年間，長江中游城市群出現(xiàn)了較多的小城市和新興城鎮(zhèn)。但是，這3個(gè)指標(biāo)的波動(dòng)也較為明顯，尤其是1992—1998年和2003—2010年這兩個(gè)階段的起伏波動(dòng)最為明顯，此外這3個(gè)指標(biāo)也呈現(xiàn)出很明顯的相關(guān)性，繼而反映出長江中游城市群內(nèi)部在發(fā)展壯大過程中存在不穩(wěn)定性和波動(dòng)性，迫切需要按照科學(xué)規(guī)劃進(jìn)行調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展。

總邊界長度(TE)、平均邊界密度(ED)和景觀形狀指數(shù)(LSI)這3個(gè)指標(biāo)在整體層面上也保持著逐年增加的態(tài)勢(shì)，具體的，總邊界長度(TE)和平均邊界密度(ED)的年平均增長速度分別為18.86%和18.87%，同時(shí)2003—2013年的增幅要明顯高于1992—2002年的增幅，景觀形狀指數(shù)(LSI)的增幅為4.33%，體現(xiàn)了長江中游城市群城鎮(zhèn)區(qū)域的形狀復(fù)雜度不斷上升，進(jìn)一步反映了長江中游城市群城鎮(zhèn)間聚集程度越來越高，相互影響也變得越來越大，但是這3個(gè)指標(biāo)發(fā)展變化的起伏波動(dòng)也較為明顯，尤其是1992—1998年和2003—2010年這兩個(gè)階段起伏波動(dòng)較大，這不僅反映了長江中游城市群發(fā)展存在不協(xié)調(diào)性和不規(guī)范性，而且缺乏內(nèi)部各城市之間的合理分工和穩(wěn)定核心的帶動(dòng)引領(lǐng)。

最大斑塊指數(shù)(LPI)和聚集度指數(shù)(AI)這兩個(gè)指標(biāo)在整體層面體現(xiàn)出逐年下降的特征，最大斑塊指數(shù)(LPI)的起伏比較明顯，很明顯可以看出在2001—2013年最大斑塊指數(shù)(LPI)的起伏波動(dòng)最大，說明城市群的核心城市面積變化存在不確定性，呈現(xiàn)不規(guī)則和無序化的特征，因此需要進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃來調(diào)整，聚集度指數(shù)(AI)的變化呈現(xiàn)出逐年平緩下降的特點(diǎn)，反映出長江中游城市群城鎮(zhèn)之間聯(lián)系越來越緊密，破碎度逐步減小，城鎮(zhèn)化水平得到不斷提高。

表3 1992-2013年長江中游城市群景觀格局指標(biāo)計(jì)算結(jié)果

3.2 長江中游城市群空間格局優(yōu)化發(fā)展的對(duì)策與建議

3.2.1 貫徹落實(shí)《長江中游城市群發(fā)展規(guī)劃》，同時(shí)高規(guī)格制定其他相關(guān)規(guī)劃 2015年4月國務(wù)院批復(fù)同意《長江中游城市群發(fā)展規(guī)劃》，標(biāo)志著長江中游城市群發(fā)展已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略，同時(shí)由于長江中游城市群包括武漢城市圈、環(huán)長株潭城市群和環(huán)鄱陽湖城市群三大子城市群，跨越了湖北省、湖南省和江西省3個(gè)省份的行政管轄范圍，必定存在一定的避雷阻礙，因此，長江中游城市群發(fā)展要貫徹落實(shí)《長江中游城市群發(fā)展規(guī)劃》，積極開展和推動(dòng)長江中游城市群三大核心城市武漢市、長沙市和南昌市以及其他地市在經(jīng)貿(mào)、旅游和文化等各個(gè)領(lǐng)域的協(xié)調(diào)、往來和互動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)長江中游城市群合理的區(qū)域分工和協(xié)調(diào)發(fā)展。同時(shí)，對(duì)于長江中游城市群內(nèi)部其他相關(guān)規(guī)劃，也需要高規(guī)格高標(biāo)準(zhǔn)的完成，堅(jiān)持生態(tài)與效率并重，最終實(shí)現(xiàn)長江中游城市群快速和科學(xué)發(fā)展。

3.2.2 集中力量推動(dòng)武漢市、長沙市和南昌市的發(fā)展，提升這三大核心城市的核心作用和輻射作用 長江中游城市群擁有武漢市、長沙市和南昌市三大核心城市，他們分別是武漢城市圈、環(huán)長株潭城市群和環(huán)鄱陽湖城市群的核心增長極，在各自城市群內(nèi)部具有明顯優(yōu)勢(shì)，是帶動(dòng)各自子城市群和整個(gè)環(huán)長江中游城市群發(fā)展的龍頭和關(guān)鍵所在，但是在武漢城市圈、環(huán)長株潭城市群和環(huán)鄱陽湖城市群內(nèi)部，這三大核心城市的核心帶動(dòng)作用卻是有差距的，當(dāng)前，武漢市的城市實(shí)力和影響力對(duì)武漢城市圈的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，其更是整個(gè)長江中游城市群的核心龍頭，需要進(jìn)一步強(qiáng)化武漢市的核心龍頭作用；長沙市的城市實(shí)力和影響力在長江中游城市群內(nèi)部僅次于武漢市，在環(huán)長株潭城市群內(nèi)部也是處于核心地位，需要進(jìn)一步加快長沙市的發(fā)展壯大；相比之下，南昌市的城市實(shí)力和影響力明顯弱于武漢市和長沙市，由于南昌市自身的實(shí)力所限，導(dǎo)致環(huán)鄱陽湖城市群整體實(shí)力在各方面也跟武漢城市圈和長株潭城市群存在一定的差距，需要集中力量推動(dòng)南昌市的發(fā)展，提升南昌市的競爭力。因此，需要進(jìn)一步強(qiáng)化三大核心城市的首位城市作用，從而最終實(shí)現(xiàn)以點(diǎn)帶面的發(fā)展格局。

圖2 1992-2013年長江中游城市群景觀格局各指標(biāo)變化趨勢(shì)

3.2.3 積極發(fā)展大中城市和穩(wěn)步擴(kuò)大小城鎮(zhèn)的發(fā)展規(guī)模，從而構(gòu)建科學(xué)合理的城鎮(zhèn)等級(jí)結(jié)構(gòu) 長江中游城市群除了武漢市、長沙市和南昌市為特大城市之外，其余的28個(gè)城市均為大中城市，同時(shí)伴隨長江中游城市群的不斷發(fā)展，中小城市進(jìn)一步壯大，同時(shí)也產(chǎn)生了許多新興小城鎮(zhèn)，但是現(xiàn)今長江中游城市群的城鎮(zhèn)發(fā)展呈現(xiàn)出不規(guī)則和無序化的特征，反映出長江中游城市群城鎮(zhèn)結(jié)構(gòu)不合理的現(xiàn)狀，尤其是黃石、株洲、岳陽和九江等大中城市作為長江中游城市群重要的組成部分，不僅是各自地級(jí)區(qū)域發(fā)展的核心龍頭，而且對(duì)于完善長江中游城市群城鎮(zhèn)結(jié)構(gòu)也有著重要的意義，因此，需要積極發(fā)展大中型城市，支持培育地方增長極，從而促使大中城市能有效地分擔(dān)首位城市的部分職能，推動(dòng)它們快速成長，成為聯(lián)系首位城市和中小城市的重要橋梁，同時(shí)穩(wěn)步擴(kuò)大小城鎮(zhèn)的發(fā)展規(guī)模，堅(jiān)持走新型城鎮(zhèn)化的道路，提高城鎮(zhèn)發(fā)展的質(zhì)量，選擇并培育一部分具有發(fā)展前途的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，逐步將其發(fā)展升級(jí)為小城市，從而最終構(gòu)建科學(xué)合理的城鎮(zhèn)結(jié)構(gòu)。

本研究使用DMSP-OLS夜間穩(wěn)定燈光數(shù)據(jù)，采用基于輔助數(shù)據(jù)的比較法提取得到1992年、1999年、2006年、2013年長江中游城市群，以及武漢市、長沙市和南昌市三市市域范圍的城鎮(zhèn)建成區(qū)范圍，見圖3。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，整個(gè)長江中游城市群的城鎮(zhèn)化速率不斷加快，三大核心城市武漢市、長沙市和南昌市的城鎮(zhèn)建成區(qū)面積均得到很大的擴(kuò)展，其中武漢市市域的城鎮(zhèn)建成區(qū)面積從1992年的501.37 km2增加到2013年2 516.35 km2，在這22 年的時(shí)間里增加了4.12倍；長沙市市域的城鎮(zhèn)建成區(qū)面積從1992年的158.02 km2增加到2013年的1 716.83 km2，在這22 年的時(shí)間里增加了9.86倍，增幅在長江中游城市群三大核心城市當(dāng)中最高；南昌市市域的城鎮(zhèn)建成區(qū)面積從1992年的135.32 km2增加到2013年915.78 km2，在這22 年的時(shí)間里增加了5.77倍，增幅也較為明顯。由此可以看出長江中游城市群三大核心城市城鎮(zhèn)建成區(qū)面積不斷擴(kuò)展，城市整體實(shí)力也不斷得到提升，從而保證三大核心城市在長江中游城市群的發(fā)展崛起中更好地發(fā)揮核心增長極的龍頭作用。

圖3 城鎮(zhèn)建成區(qū)面積演變

4 結(jié) 論

在1992—2013年總共22年間，長江中游城市群城鎮(zhèn)化快速擴(kuò)展，城鎮(zhèn)建成區(qū)面積增幅達(dá)到7.02倍，斑塊數(shù)量增幅為2.35倍，斑塊密度也不斷增加，同時(shí)景觀斑塊形狀復(fù)雜度不斷上升，中小城市不斷發(fā)展壯大，同時(shí)出現(xiàn)了較多的新興小城鎮(zhèn)，總邊界長度和平均邊界密度的年均增長速度分別為18.86%和18.87%，最大斑塊指數(shù)和聚集度指數(shù)兩個(gè)指標(biāo)呈現(xiàn)出逐年下降的態(tài)勢(shì)。但是在整體上所有的景觀總面積、總斑塊數(shù)量和斑塊密度等8個(gè)指標(biāo)的演變過程均存在著一定的波動(dòng)和無序化。

DMSP/OLS夜間燈光衛(wèi)星數(shù)據(jù)在監(jiān)測(cè)城市化和分析城市空間格局演變等方面有無可比擬的優(yōu)勢(shì)，但實(shí)際應(yīng)用中存在DMSP/OLS夜間燈光衛(wèi)星數(shù)據(jù)分辨率過低等問題，導(dǎo)致小城市、縣城以及小城鎮(zhèn)等面積較小城區(qū)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不高，通過較高分辨率的數(shù)據(jù)開展更加精細(xì)的定量化研究可以改善這一情況，這是以后的研究需要拓展的地方。