張掖市甘州區(qū)城市空間擴(kuò)展研究

冉祺祺 范拴喜 董麗娟 崔佳茜

[提要] 城市化作為當(dāng)今社會(huì)發(fā)展最顯著的特征之一，最首要的表現(xiàn)就是城市的空間擴(kuò)展。張掖市甘州區(qū)在1992～2010年期間城市擴(kuò)展迅速。基于1992年、2002年和2010年遙感影像，利用GIS和RS提取甘州區(qū)城市建成區(qū)輪廓，并在此基礎(chǔ)上對(duì)甘州區(qū)城市空間擴(kuò)展特征及驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行分析。結(jié)果表明：1992～2010年期間甘州區(qū)建成區(qū)面積逐年增長(zhǎng)，城市擴(kuò)展速度在10%以上;1992～2010年甘州區(qū)城市空間擴(kuò)展在各方向上存在較大差異性，正東、東北和東南方向的拓展速度明顯高于平均水平1.28，說(shuō)明這三個(gè)方向是城市拓展的主要方向;利用線性回歸模型對(duì)城市空間擴(kuò)張人文影響因素進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，甘州區(qū)城市空間擴(kuò)展主要受經(jīng)濟(jì)、人口、交通、政府政策等因素影響，其中經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是最主要的影響因素。并結(jié)合時(shí)間序列分析預(yù)測(cè)到2020年底甘州區(qū)主城區(qū)的面積將達(dá)到4，373.63hm2。

關(guān)鍵詞：甘州區(qū);城市拓展;GIS;RS;影響因素

基金項(xiàng)目：陜西省科技廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2020SF-438）;寶雞文理學(xué)院重點(diǎn)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：YJSCX19ZD03）;通訊作者：范拴喜

中圖分類號(hào)：TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

收錄日期：2020年8月6日

隨著社會(huì)的發(fā)展，城市化成為了不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，它深深地改變著人類的聚居狀態(tài)、生活方式和生存方式。城市空間拓展是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特征之一，以城市空間拓展為主要特征的城市化及帶來(lái)的許多問(wèn)題，是中國(guó)現(xiàn)在和未來(lái)將要面臨的主要挑戰(zhàn)之一。

20世紀(jì)，遙感和地理信息系統(tǒng)的快速發(fā)展給城市空間擴(kuò)展的研究提供了技術(shù)支持。國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始借助于多源遙感數(shù)據(jù)對(duì)城市擴(kuò)展的形式及規(guī)律、城市空間擴(kuò)展的驅(qū)動(dòng)力、城市空間擴(kuò)展的對(duì)應(yīng)措施等方面進(jìn)行了大量研究。Lopez等利用航空影像分析莫雷利亞地區(qū)城市擴(kuò)展過(guò)程中的土地利用結(jié)構(gòu)變化，結(jié)合回歸分析的方法分析了城市擴(kuò)展和農(nóng)業(yè)景觀及人口的變化。趙元洪等利用影像、影像和航空相片數(shù)據(jù)，對(duì)岳陽(yáng)市地區(qū)的城市擴(kuò)展?fàn)顩r進(jìn)行研究，得到了岳陽(yáng)市區(qū)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展圖。夏敘、李云梅、李尉尉以無(wú)錫市1991年、1996年、2001年和2005年的影像為數(shù)據(jù)源，采用改進(jìn)后的波段組合閾值提取法對(duì)無(wú)錫市城市建成區(qū)空間信息進(jìn)行提取，認(rèn)為無(wú)錫市城市總體擴(kuò)張呈現(xiàn)出不斷增加的態(tài)勢(shì)，同時(shí)其城市空間擴(kuò)張呈現(xiàn)集中連片發(fā)展和軸向擴(kuò)展兩種典型的擴(kuò)展模式。陳順清認(rèn)為，城市增長(zhǎng)的動(dòng)力可分成向心力、離心力和摩擦力三種力量的相互作用。但是，我國(guó)對(duì)城市空間擴(kuò)展的研究多集中于大城市，對(duì)于西北地區(qū)小城市的研究較少，小城市的空間擴(kuò)展問(wèn)題還需得到進(jìn)一步的研究。

本文基于RS和GIS對(duì)張掖市甘州區(qū)城市空間擴(kuò)展情況及影響因素進(jìn)行分析，可以正確地把握甘州區(qū)城市空間擴(kuò)展規(guī)律和趨勢(shì)，有效把控和引導(dǎo)甘州區(qū)城市空間合理有序的發(fā)展，提高城鄉(xiāng)建設(shè)用地布局的合理性，對(duì)于促進(jìn)甘州區(qū)城市進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義。

一、研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

（一）研究區(qū)概況。甘州區(qū)，是張掖市主要的轄區(qū)之一，地處河西走廊中段，南靠祁連山，北臨內(nèi)蒙古，屬于溫帶大陸性氣候。甘州區(qū)主要河流有4條，季節(jié)性河流有26條，河水徑流量16.6億立方米。截至2010年，甘州區(qū)面積為4，240 hm2，城市面積2，730.29hm2，人口50.7萬(wàn)人，全年實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)總值1，153，474萬(wàn)元，比上年增長(zhǎng)13.4%。其中，第一產(chǎn)業(yè)增加值293，586萬(wàn)元，增長(zhǎng)6%;第二產(chǎn)業(yè)增加值397，316萬(wàn)元，增長(zhǎng)19.9%;第三產(chǎn)業(yè)增加值462，572萬(wàn)元，增長(zhǎng)13.5%。甘州區(qū)不僅是華夏直達(dá)西域的唯一要道，世界貿(mào)易極其重要中轉(zhuǎn)站，也是我國(guó)東西縱橫鐵路、公路的戰(zhàn)略要道，國(guó)家四大西能東輸工程的能源通道。

本文研究時(shí)間選取1992～2010年，該時(shí)間段內(nèi)研究區(qū)城市擴(kuò)展特征較為明顯。研究范圍以甘州區(qū)主城區(qū)為中心點(diǎn)，東至李家灣二社，西至西關(guān)村，最北到達(dá)張家樹(shù)灣，最南到達(dá)二閘廟。該區(qū)域是近年城市化進(jìn)程最快的區(qū)域。城市用地的規(guī)模越來(lái)越大，區(qū)域集中代表了城市化的速度與進(jìn)程，也代表了城市化的總體特征。

（二）數(shù)據(jù)來(lái)源。在進(jìn)行城市擴(kuò)展研究時(shí)只需要掌握城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的總體特性，對(duì)遙感影像的精度要求并不是太高，因此遙感影像數(shù)據(jù)使用空間分辨率30m以上的。本文用到的地圖數(shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀圖等來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云。社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人口等數(shù)據(jù)以及城市建成區(qū)面積數(shù)據(jù)主要來(lái)源于1996～2010年甘州區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒。（表1）

（三）研究方法

1、城市范圍的提取。本文將甘州區(qū)城市規(guī)劃圖、城市現(xiàn)狀圖進(jìn)行電子掃描，再幾何精校正。然后，用非監(jiān)督分類和人工目視解譯相結(jié)合的方法，使用 ENVI5.1軟件對(duì)遙感影像解譯，總體精度在 75% 以上，之后與谷歌地球進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，在總體誤差不超過(guò)10%的前提下在ArcGIS10.3中建立屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，利用軟件中的矢量疊加分析功能對(duì)不同時(shí)期的城市空間擴(kuò)展數(shù)據(jù)進(jìn)行提取。

2、城市擴(kuò)展速度指數(shù)與強(qiáng)度指數(shù)。本文在研究城市空間擴(kuò)展數(shù)量時(shí)選取了城市擴(kuò)展速度指數(shù)（M）和強(qiáng)度指數(shù)（I）兩個(gè)指標(biāo)，這兩個(gè)指標(biāo)是衡量城市空間擴(kuò)展進(jìn)程的重要指標(biāo)。城市空間擴(kuò)展速度表示了城市在整個(gè)研究時(shí)間段內(nèi)不同時(shí)期的年均增長(zhǎng)速度，可以直觀反映出城市空間擴(kuò)展的總趨勢(shì);而城市擴(kuò)展強(qiáng)度事實(shí)上是對(duì)各個(gè)方向的年均擴(kuò)展速度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程，使不同階段的擴(kuò)展速度更具可比性。

其計(jì)算公式分別為：

M=×100%

I=

式中：△Uij為時(shí)刻i到j(luò)城市建成區(qū)面積的變化數(shù)量，△tij時(shí)刻為i到j(luò) 的時(shí)間跨度，ULAi為i時(shí)刻的建成區(qū)面積，TLA為初始時(shí)的建城區(qū)面積。

3、GIS空間分析法。本文在對(duì)研究區(qū)城市空間擴(kuò)展方位分析時(shí)，選取Arcmap中的空間方位分析法來(lái)分析研究區(qū)城市空間擴(kuò)展的方位差異性。

4、多元線性回歸分析法。在進(jìn)行城市擴(kuò)展人文驅(qū)動(dòng)力分析時(shí)，選取了與城市擴(kuò)展密切相關(guān)的6個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行多元線性回歸分析，分別是非農(nóng)業(yè)人口、國(guó)民生產(chǎn)總值、固定資產(chǎn)投資額、工業(yè)總產(chǎn)值、地方財(cái)政支出以及社會(huì)消費(fèi)總額，然后利用SPSS軟件建立個(gè)指標(biāo)與建成區(qū)面積之間的多元線性回歸模型。

二、城市空間拓展分析

（一）數(shù)據(jù)預(yù)處理

幾何糾正：為了得到甘州區(qū)幾何高精度的覆蓋圖，論文對(duì)每副影像選取了20～25個(gè)控制點(diǎn)，對(duì)影像使用的糾正方法為二階多項(xiàng)式幾何精校正，重釆樣用鄰近點(diǎn)插值法進(jìn)行幾何糾正。

遙感圖像增強(qiáng)：運(yùn)用ENVI5.1軟件進(jìn)行直方圖匹配、圖像色彩變換、去相關(guān)拉伸等一系列增強(qiáng)處理，有效提高了TM和ETM+影像的視覺(jué)效果和可解譯性。圖1為圖像增強(qiáng)前后的效果。（圖1）

（二）城市擴(kuò)展范圍分析。在Arcmap軟件中運(yùn)用拓?fù)涔ぞ撸謩e提取1992年、2002年和2010年三個(gè)時(shí)期的城市面積信息，得出1992～2010年甘州區(qū)主城區(qū)城市面積的動(dòng)態(tài)變化情況，如表2所示。（表2）

利用Arcmap中矢量疊加分析工具，進(jìn)行1992年、2002年和2010年甘州區(qū)城市面積矢量數(shù)據(jù)的疊加分析，獲取甘州區(qū)城市擴(kuò)展過(guò)程中城市用地變化的信息。（圖2）

從圖2可以看出，1992～2010年期間張掖市甘州區(qū)主城區(qū)城市面積整體處于擴(kuò)張狀態(tài)。2002～2010年期間主城區(qū)城市面積擴(kuò)展尤為明顯，年均擴(kuò)展面積和年均擴(kuò)展率明顯上升，呈現(xiàn)加速擴(kuò)展的趨勢(shì)。

（三）城市擴(kuò)展方位分析。為了明確甘州區(qū)主城區(qū)擴(kuò)展的方向性，本文應(yīng)用空間方位分析法，以主城區(qū)幾何中心為原點(diǎn)，將研究區(qū)分為八個(gè)方位進(jìn)行城市擴(kuò)展的空間分析，如圖3所示。對(duì)各個(gè)方位的城市建設(shè)用地分布矢量圖進(jìn)行空間疊加分析，從而得到不同時(shí)期城市建設(shè)用地在各個(gè)方位區(qū)中的面積，進(jìn)而分析出1992～2010年城市建設(shè)用地在各個(gè)方位擴(kuò)展的強(qiáng)度特征，研究城市用地?cái)U(kuò)展變化的方向差異。（圖3）

將甘州區(qū)城市面積變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到表3。（表3）

由圖3、表3可以很直觀的看出1992～2010年主城區(qū)各個(gè)方向上的拓展情況：1992～2002年正東、東北、西北方向均高出平均水平，其中正東和西北方向最為顯著，達(dá)到了272.88hm2和183.19hm2，西南和正北方向拓展面積最少，僅為34.35hm2和45.80hm2，低于平均水平;2002～2010年期間，正東和東南方向面積擴(kuò)展較多。正西、西北和正南方向拓展面積較少，其中西北拓展面積最少，僅為26.05hm2。

總體來(lái)說(shuō)，甘州區(qū)主城區(qū)在1992～2010年城市空間拓展的方位差異明顯。受到自然和人為因素的影響，正南、西南和正北方向城市空間拓展緩慢，正東、東北和東南方向是城市拓展的主要方向。

（四）城市擴(kuò)展強(qiáng)度與速度分析。對(duì)甘州區(qū)城市擴(kuò)展的速度和強(qiáng)度計(jì)算如表4所示。（表4）

由表4可以看出，正東和西北方向的拓展指數(shù)分別為2.82和1.90，明顯高于平均水平1.10，這是由于在城市規(guī)劃和交通方面的影響，使得城市在這兩個(gè)方向快速發(fā)展，該方向的城市建設(shè)用地的比重在逐年增加。但是在2002～2010年之間，正東和西北方向的拓展指數(shù)下降，說(shuō)明該方向的土地利用已經(jīng)達(dá)到了最大的極限。在東南方向的拓展面積不是很大，但拓展指數(shù)達(dá)到了1.24，明顯高于平均水平0.80，說(shuō)明在2002～2010年期間，該區(qū)域的城市建設(shè)面積比重不斷增加。

總體來(lái)看，1992～2010年期間，正東、東北和東南3個(gè)方向城市的拓展速度指數(shù)明顯高于平均水平1.28，說(shuō)明城市總體空間拓展沿著這三個(gè)方向進(jìn)行快速的擴(kuò)展。

三、城市空間拓展人文驅(qū)動(dòng)因子分析

（一）人文驅(qū)動(dòng)因子分析。進(jìn)行城市空間拓展方面的研究，不僅可以有效直觀的觀察出一個(gè)城市在不同時(shí)期空間規(guī)模和結(jié)構(gòu)的差異，對(duì)不同城市的城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的特征和驅(qū)動(dòng)因素的認(rèn)識(shí)，而且還可以預(yù)測(cè)出城市未來(lái)的發(fā)展布局及其產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境影響。城市空間擴(kuò)展過(guò)程受到自然、經(jīng)濟(jì)、人口、國(guó)家政策等多方面因素的影響，自然因素是城市空間擴(kuò)展的重要限制因素，對(duì)于城市空間擴(kuò)展方向具有約束性，但城市規(guī)模的擴(kuò)張則主要取決于城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，本文對(duì)于甘州區(qū)城市擴(kuò)展的驅(qū)動(dòng)因素分析研究主要集中在人文因素方面，選取1996～2010年經(jīng)濟(jì)、人口、交通以及政策等指標(biāo)進(jìn)行分析，并建立甘州區(qū)城市建成區(qū)面積與人文驅(qū)動(dòng)力因素之間的多元線性回歸模型。

1、經(jīng)濟(jì)因素。GDP（國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值）：是指一個(gè)國(guó)家（或地區(qū)）所有常住單位在一定時(shí)期內(nèi)生產(chǎn)的全部最終產(chǎn)品和服務(wù)價(jià)值的總和，是衡量一個(gè)國(guó)家（或地區(qū)）經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r的指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)城市擴(kuò)張的影響也是十分巨大的，從圖4可以看出，甘州區(qū)1996～2010年期間GDP增長(zhǎng)十分迅猛。（圖4）

對(duì)甘州區(qū)1996～2010年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值與城市建成區(qū)面積進(jìn)行一元線性回歸分析，如圖可以發(fā)現(xiàn)二者之間相關(guān)度很高，見(jiàn)圖5。（圖5）

其一元線性回歸方程：

M=0.990Z-4.911 （2）

式中，M為建成區(qū)面積，Z為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值。進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)可知，相關(guān)系數(shù)為0.990，判定系數(shù)R2為0.979，回歸系數(shù)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量t=24.845，相伴概率值P<0.001，該回歸方程有意義。由此可見(jiàn)，甘州區(qū)建成區(qū)面積的增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)存在顯著的相關(guān)關(guān)系，經(jīng)濟(jì)發(fā)展是城市空間擴(kuò)展的重要驅(qū)動(dòng)因素。

2、人口因素。房屋住宅一直以來(lái)都是人類生存和生活的基礎(chǔ)，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，大批農(nóng)村人口轉(zhuǎn)入城市，城市擴(kuò)張成為一種必然的趨向，這使得城市用地急劇增加。利用SPSS對(duì)1996～2010年甘州區(qū)市區(qū)非農(nóng)業(yè)人口數(shù)與建成區(qū)面積進(jìn)行一元線性回歸分析，發(fā)現(xiàn)非農(nóng)業(yè)人口與建成區(qū)面積之間存在較好的線性關(guān)系，見(jiàn)圖6。（圖6）

其線性回歸方程：

M=0.945Z-4.044 （3）

式中，M為城市建成區(qū)面積，Z為非農(nóng)業(yè)人口。進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)可知，相關(guān)系數(shù)為0.945，判定系數(shù)R2為0.893，回歸系數(shù)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量t=10.412，相伴概率值P<0.001，該回歸方程有意義。對(duì)城市建成區(qū)面積與非農(nóng)人口顯著性檢驗(yàn)可知建成區(qū)面積與人口變化關(guān)系密切，二者之間存在極顯著正相關(guān)性。

3、交通因素。城市空間的規(guī)模很大程度也取決于城市交通的發(fā)展，便捷的交通擴(kuò)大了城市半徑，使得城市人口集聚、產(chǎn)業(yè)集聚、也促使城市規(guī)模擴(kuò)大。甘州區(qū)境內(nèi)有國(guó)道有6條，共計(jì)828.518公里，省道有13條，共計(jì)1，267.4公里，縣道有74條，共計(jì)2，053.9公里。蘭新高鐵開(kāi)通后，新增高速鐵路達(dá)到262公里，全市鐵路營(yíng)運(yùn)里程達(dá)到496公里。同時(shí)，張掖軍用機(jī)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)軍民合用，民航基礎(chǔ)條件得到改善。全市鐵路、公路、航空運(yùn)輸三位一體，甘州區(qū)交通樞紐的地位日益凸顯。立體化交通的發(fā)展不僅改變著城市的發(fā)展速度，而且還影響著城市空間拓展的形態(tài)。

4、政策因素。城市離不開(kāi)政府，政府是一個(gè)城市的核心。政府的一些活動(dòng)都會(huì)影響到城市的規(guī)劃和未來(lái)的發(fā)展，其中最重要的就是政府制定的政策。另外，城市的土地空間利用類型很大程度上取決于政策和制度因素。所以，政策與制度因素會(huì)影響城市的集聚規(guī)模和布局。

綜上所述，城市空間拓展最主要的影響因素有人口因素、經(jīng)濟(jì)因素、交通因素和政策因素，這些人文驅(qū)動(dòng)直接影響到主城區(qū)的拓展速度、方向和空間結(jié)構(gòu)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人文驅(qū)動(dòng)因素將成為影響主城區(qū)拓展的最關(guān)鍵因素。

（二）多元線性回歸模型。在研究城市規(guī)模擴(kuò)展的人文驅(qū)動(dòng)因素時(shí)，主要從人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、交通因素等方面進(jìn)行研究，但是這些驅(qū)動(dòng)力因素較為宏觀，在建立多元線性回歸模型時(shí)需要利用具體的指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)和衡量。結(jié)合甘州區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒（1996～2010年）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，選取了與城市擴(kuò)展密切相關(guān)的6個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與甘州區(qū)主城區(qū)建成區(qū)面積進(jìn)行多元線性回歸分析。分別是非農(nóng)人口Z1、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值Z2、全社會(huì)固定資產(chǎn)投資額Z3、工業(yè)總產(chǎn)值Z4、地方財(cái)政支出Z5、社會(huì)消費(fèi)品零售總額Z6。

對(duì)各人文驅(qū)動(dòng)因子與建成區(qū)面積進(jìn)行相關(guān)性分析。由表（5）可知各因子與建成區(qū)面積存在極顯著相關(guān)性。（表5）

建立建成區(qū)面積與自變量驅(qū)動(dòng)因子的多元線性回歸方程：

M=0.241Z1+0.844Z2+0.048Z3+0.022Z4-0.017Z5-0.120Z6-4.376 （4）

式中：M為建成區(qū)面積，Z1為非農(nóng)業(yè)人口，Z2為國(guó)民生產(chǎn)總值，Z3為固定生產(chǎn)投資，Z4為工業(yè)總產(chǎn)值，Z5為地方財(cái)政支出，Z6為社會(huì)消費(fèi)總額。

檢驗(yàn)可知，回歸方程的相關(guān)系數(shù)R為0.998，判定系數(shù)R2為0.997，回歸系數(shù)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量t=6.206，相伴概率P<0.001，說(shuō)明該方程有意義，各因子與建成區(qū)面積存在顯著相關(guān)性。

（三）時(shí)間序列分析。時(shí)間序列分析就是研究社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的各個(gè)指標(biāo)隨時(shí)間不斷變化而出現(xiàn)一定規(guī)律性的統(tǒng)計(jì)方法。為了研究事物在不同階段的發(fā)展?fàn)顟B(tài)和趨勢(shì)，就要分析其隨時(shí)間延伸的發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)事物在未來(lái)時(shí)間的數(shù)量及其在空間上的變化。本文采用指數(shù)平滑法來(lái)預(yù)測(cè)2020年甘州區(qū)的建成區(qū)面積。

其計(jì)算公式：

（1）一次指數(shù)平滑：

yt+1'=ayt+（1-a）yt'

其中，yt+1'為t+1期的預(yù)測(cè)值，即本期（t期）的平滑值S（t）;yt為t期的實(shí)際值;yt'為t期的預(yù)測(cè)值，即上期的平滑值S（t-1）。

（2）二次指數(shù)平滑：

F1+T=at+btT

式中，F(xiàn)1+t為t+T的預(yù)測(cè)值，T為t期到預(yù)測(cè)期的間隔期數(shù)，at、bt為參數(shù)。

at=2St（1）-St（2）

bt=（St（1）-St（2））

St（1）和St（2）分別為一次指數(shù)平滑和二次指數(shù)平滑值。

St（1）= axt+（1-a）St-1（1）

St（2）= aSt（1）+（1-a）St-1（2）

采用時(shí)間序列分析法對(duì)甘州區(qū)2011～2019年各指標(biāo)預(yù)測(cè)，并將2011～2019年的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值對(duì)比發(fā)現(xiàn)，各指標(biāo)的誤差小于10%，所以可以進(jìn)行后期預(yù)測(cè)。經(jīng)預(yù)測(cè)，到2020年底，甘州區(qū)非農(nóng)業(yè)人口可達(dá)到262，428人、國(guó)民生產(chǎn)總值達(dá)到183.37億元、固定資產(chǎn)投資達(dá)到1，649，492萬(wàn)元、工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到63.92億元、地方財(cái)政支出達(dá)到438，189萬(wàn)元、社會(huì)消費(fèi)總額達(dá)到1，089，581萬(wàn)元。將這六個(gè)指標(biāo)帶入（4）中，計(jì)算得出2020年底甘州區(qū)主城區(qū)的建成區(qū)面積可達(dá)到4，373.63hm2。（表6）

四、結(jié)論

本文基于landsat遙感影像，以張掖市甘州區(qū)為研究區(qū)，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)方法進(jìn)行城市擴(kuò)展研究，并采用多元線性回歸分析法對(duì)城市空間擴(kuò)展人文驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：

（一）1992～2010年甘州區(qū)主城區(qū)面積擴(kuò)展趨勢(shì)顯著，幾乎呈現(xiàn)倍數(shù)增長(zhǎng)。從1992年的966.44hm2到 2010年的2，730.29hm2。其中，2002～2010年期間甘州區(qū)城市擴(kuò)展最為明顯，城市擴(kuò)展面積為916.61hm2，年擴(kuò)展速率達(dá)到了12.5%。

（二）1992～2010年甘州區(qū)城市空間擴(kuò)展在各個(gè)方向上存在著較大差異性，主城區(qū)面積在正東和東北方向擴(kuò)展最為明顯，達(dá)到了613.94 hm2和267.52 hm2，西南、正南和正北方向擴(kuò)展相對(duì)比較少，僅有84.09hm2、106.06hm2和119.22hm2;正東、東北和東南方向的城市擴(kuò)展速度指數(shù)明顯高于平均水平1.28，城市總體空間在這三個(gè)方向擴(kuò)張速度較快，擴(kuò)展強(qiáng)度較大，說(shuō)明城市在這三個(gè)方向的拓展?jié)摿ψ畲螅俏磥?lái)甘州區(qū)城市拓展的主要方向。

（三）對(duì)各驅(qū)動(dòng)因子分析表明經(jīng)濟(jì)因素、人口因素、交通因素及政策因素是張掖市甘州區(qū)最主要的驅(qū)動(dòng)因素，對(duì)主城區(qū)的空間拓展產(chǎn)生了巨大影響。其中，國(guó)民生產(chǎn)總值和工業(yè)總產(chǎn)值與建成區(qū)面積相關(guān)系數(shù)最高，說(shuō)明經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是城市擴(kuò)展的決定性因素。

（四）利用多元線性回歸的分析方法，建立了數(shù)學(xué)模型，并預(yù)測(cè)2020年底甘州區(qū)主城區(qū)面積將達(dá)到4，373.63hm2。但與政府規(guī)劃的2020年城市建成區(qū)面積5，032hm2有較大的出入，這可能與指標(biāo)的選取、采用的方法以及具體城市規(guī)劃中的限制因素有很大的關(guān)系，這也是日后研究的側(cè)重點(diǎn)。后期研究時(shí)應(yīng)該多與政府規(guī)劃部門(mén)接觸，了解城市規(guī)劃時(shí)涉及的因素，以便在研究中更好地選取指標(biāo)，預(yù)測(cè)未來(lái)城市空間發(fā)展趨勢(shì)。

主要參考文獻(xiàn)：

[1]許彥曦，陳鳳，濮勵(lì)杰.城市空間擴(kuò)展與城市土地利用擴(kuò)展的研究進(jìn)展[J].經(jīng)濟(jì)地理，2007.27（2）.

[2]Lopez，E.，Boeeo，G.，Mendoza，M.，Duhau，E.Predicting land-cover and land-use change in the urban fringe.A case in Morelia city，Mexico，landscape and Urban Planning，2001.

[3]趙元洪，田良虎，何侃.利用多平臺(tái)遙感數(shù)據(jù)復(fù)合研究城市擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[J].環(huán)境遙感，1992（2）.

[4]夏敘，李云梅，李尉尉.無(wú)錫市城市擴(kuò)張的空間特征及驅(qū)動(dòng)力分析[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2009.18（12）.

[5]陳順清.城市增長(zhǎng)與土地增值[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

[6]楊波.基于GIS&RS的寶雞市城市擴(kuò)展研究[D].湖北大學(xué)，2011.

[7]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(bào)，2000.55（4）.

[8]王躍，程丹.蘇州建成區(qū)范圍界定及形態(tài)分析[J].蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011.28（3）.

[9]王艷.城市空間數(shù)據(jù)挖掘方法與應(yīng)用研究[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2004.

[10]張君棟，戴洪磊.基于GIS的空間拓展預(yù)測(cè)[J].測(cè)繪與空間地理息，2016（39）.

[11]湯國(guó)安，張友順，劉詠梅，等.遙感數(shù)字圖像處理[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[12]張法，劉慧娟，代永發(fā)，等.成都市城市空間擴(kuò)展變化監(jiān)測(cè)及動(dòng)態(tài)分析[J].測(cè)繪，2015（6）.

[13]譚雪蘭，歐陽(yáng)巧玲，江喆，等.基于RS/GIS的長(zhǎng)沙市城市空間擴(kuò)展及影響因素[J].經(jīng)濟(jì)地理，2017.37（3）.

[14]談明洪，李秀彬，呂昌河.我國(guó)城市用地?cái)U(kuò)張的驅(qū)動(dòng)力分析[J].經(jīng)濟(jì)地理，2003（5）.

[15]趙旭東，楊昆.基于多時(shí)相TM/ETM+數(shù)據(jù)的昆明市呈貢區(qū)城市擴(kuò)張及其驅(qū)動(dòng)力分析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013.34（1）.

[16]黃煥春，運(yùn)迎霞.基于RS和GIS的天津市核心區(qū)城市空間擴(kuò)展研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2012（26）.

[17]余長(zhǎng)坤.交通運(yùn)輸對(duì)城市空間擴(kuò)展的影響機(jī)理和實(shí)證研究——以鄭州市為例[D].浙江大學(xué)，2015.

[18]楊旭熠.綿陽(yáng)市城市擴(kuò)展時(shí)空分析及驅(qū)動(dòng)力研究[D].西南科技大學(xué)，2017.

[19]楊濟(jì)瑞，趙海濤，劉南杰.改進(jìn)的三次指數(shù)平滑法及其在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2016（11）.

[20]雒占福，白永平.蘭州市區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展研究[J].城市問(wèn)題，2008（156）.

[21]李永.城市空間動(dòng)態(tài)方法研究[D].山東師范大學(xué)，2010.