基于多源數(shù)據(jù)的廣佛跨界城市實(shí)體地域劃分*

占 瑋，班鵬飛，袁奇峰

引言

中國(guó)學(xué)者周一星教授曾指出城市研究的第一科學(xué)問題是基本概念的正確性[1]，而城市研究的普遍難題是如何界定城市[2，3]。各個(gè)國(guó)家甚至是一個(gè)國(guó)家內(nèi)部不同地區(qū)之間具體的人口分布情況不同、城市功能各異、自然地理?xiàng)l件千差萬(wàn)別，這對(duì)于城市的科學(xué)界定，并能夠用于不同地區(qū)和國(guó)家之間進(jìn)行比較提出了巨大的挑戰(zhàn)。對(duì)于城市的界定通常主要包括三個(gè)維度：景觀維度、功能維度和行政維度。城市實(shí)體地域就是從景觀維度定義的典型概念城市的實(shí)體地域，它是指集中了各種城市設(shè)施,以非農(nóng)業(yè)用地和非農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)為主體的城市型景觀分布范圍,相當(dāng)于城市建成區(qū)（現(xiàn)實(shí)中往往也不完全一致）。城市的功能地域代表城市功能區(qū)域范圍，反映的是核心與外圍的社會(huì)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系的密切程度；行政區(qū)域是指政府劃定的行政區(qū)劃規(guī)定的邊界范圍[4]，三者從不同維度劃分城市具有不同的目標(biāo)和內(nèi)涵，代表城市發(fā)展內(nèi)涵的不同?？茖W(xué)界定城市地域特別是城市實(shí)體地域的范圍，是促使城市各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)適應(yīng)城市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的重要前提，也是城市研究科學(xué)性的重要保障。

國(guó)外關(guān)于城市實(shí)體地域邊界劃分的實(shí)踐從早期的關(guān)于城市空間結(jié)構(gòu)討論到城市邊界的精細(xì)化確定，經(jīng)歷了從定性層面到定量層面再到定量定性結(jié)合的方式的轉(zhuǎn)變。關(guān)于城鄉(xiāng)空間邊界的劃分采用的指標(biāo)類型主要有人口規(guī)模及密度、區(qū)域基礎(chǔ)和設(shè)施完備程度、建成區(qū)的建筑密度以及就業(yè)類型[5]。美國(guó)的城市實(shí)體地域劃分的標(biāo)準(zhǔn)和方法從19 世紀(jì)80 年代到如今經(jīng)歷了一系列的演變，從起初的單一人口密度的閾值劃分方法到如今利用復(fù)合的因素綜合去分析精細(xì)的城市實(shí)體地域邊界。其中劃分指標(biāo)包括人口數(shù)量、道路基礎(chǔ)設(shè)施、土地利用以及居住單元數(shù)，通過指標(biāo)的綜合標(biāo)準(zhǔn)劃分出了城市化地區(qū)（Urbanized Area，簡(jiǎn)稱UA）和城市組團(tuán)（Urban Cluster，簡(jiǎn)稱UC）的范圍[6]。日本將人口密度大于4000 人/km2以上、人口規(guī)模達(dá)到5000 人以上的地域單元?jiǎng)澐譃槌鞘械摹叭丝诿芗瘏^(qū)”（densely inhabited districts，DID）。歐盟基于單元的人口網(wǎng)格數(shù)據(jù)將人口密度達(dá)到300 人/km2、人口規(guī)模達(dá)到5000 人以上的地區(qū)劃分為城市組團(tuán)，其外圍地區(qū)為鄉(xiāng)村組團(tuán)，由于歐盟不同城市的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)環(huán)境的不同對(duì)于城市的劃分標(biāo)準(zhǔn)也存在一定的偏差，丹麥、瑞典等城市的實(shí)體地域人口規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)為200 人，而到荷蘭人口規(guī)模需要達(dá)到2000 人才能劃分為城市，不同城市之間橫跨的幅度較大[7]。

中國(guó)城市實(shí)體地域的劃分大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：（1）20 世紀(jì)90 年代的濫觴期，以周一星等學(xué)者為代表，最早提出了建立中國(guó)城市實(shí)體地域的概念，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒和人口普查中的人口規(guī)模和密度以及非農(nóng)化指標(biāo)來(lái)界定城市實(shí)體地域的范圍。然而由于數(shù)據(jù)來(lái)源的局限性，城市實(shí)體地域劃分的基本單元是縣/區(qū)，精度較低；（2）2000 年以來(lái)，由于GIS 技術(shù)逐漸在其他學(xué)科滲透和普及，利用航拍遙感影像數(shù)據(jù)和夜間燈光數(shù)據(jù)等劃分城市實(shí)體地域范圍的研究逐漸增加，多種不同的算法或模型相繼提出用于提高建設(shè)用地的提取精度，然而由于用于科研的數(shù)據(jù)分辨率不高，城市實(shí)體地域的精度還是有限[8]；（3）2010 年前后，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、三網(wǎng)融合等IT 與通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)的快速增長(zhǎng)成了許多行業(yè)共同面對(duì)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和寶貴機(jī)遇，許多人宣稱當(dāng)前社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)（Big Data）時(shí)代[9]。這對(duì)于城市實(shí)體地域劃分迎來(lái)了新的機(jī)遇，各種網(wǎng)絡(luò)開源大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了先前數(shù)據(jù)精度不足等問題，研究的精度和尺度都越來(lái)越細(xì)化。如，出現(xiàn)了許多利用POI（point of interest）數(shù)據(jù)[10]、微博簽到數(shù)據(jù)[11]、道路交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等劃分城鄉(xiāng)邊界的方法[12，13]。城市實(shí)體地域劃分重要理論意義是為了避免城市概念的混亂，許多關(guān)于城市的表述并沒有將城市的范圍與鄉(xiāng)村區(qū)分開來(lái)。準(zhǔn)確界定城市實(shí)體地域（Urban）邊界不僅能夠帶來(lái)“城市”概念的正確認(rèn)識(shí)，同時(shí)也給各項(xiàng)規(guī)劃政策中城區(qū)邊界劃定、增長(zhǎng)等內(nèi)容帶來(lái)實(shí)踐意義。

總體而言，國(guó)內(nèi)對(duì)于城市實(shí)體地域的研究?jī)?nèi)容較少，現(xiàn)有研究大部分集中在全國(guó)和大區(qū)域（如京津冀、長(zhǎng)三角）尺度和單個(gè)地級(jí)市行政區(qū)域的尺度進(jìn)行測(cè)度，對(duì)于跨界發(fā)展的城市則缺少考慮；廣州和佛山兩市從景觀上看，核心的建設(shè)用地已經(jīng)連綿成一體，但是行政邊界從土地競(jìng)爭(zhēng)、資源分配、人口財(cái)政配置、基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃等各個(gè)方面對(duì)城市跨界融合造成阻礙?，F(xiàn)如今中國(guó)各大都市區(qū)蓬勃發(fā)展，僅以地級(jí)市或以上級(jí)別的市域范圍討論都市區(qū)的發(fā)展顯然不夠，城市的跨界融合已經(jīng)成為既定事實(shí)。廣佛跨界融合已經(jīng)迅速發(fā)展成為整體，亟需在規(guī)劃和管理層面考慮城市邊界銜接以及土地空間整合、管理制度協(xié)調(diào)、規(guī)劃引導(dǎo)融合等問題；此外利用單一數(shù)據(jù)類型去界定城市實(shí)體地域范圍往往存在一定的局限，如通過遙感影像數(shù)據(jù)識(shí)別城市建設(shè)用地的方法往往不能代表城市實(shí)體地域范圍，這一問題在農(nóng)村工業(yè)化水平較高的珠江三角洲地區(qū)則更為明顯。夜間燈光數(shù)據(jù)確定城市地區(qū)也會(huì)因?yàn)榭臻g分辨率較低和燈光溢出效應(yīng)而造成誤差[14，15]；再者，現(xiàn)有的確定城市建設(shè)用地方法往往依據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒的數(shù)據(jù)或者經(jīng)驗(yàn)值來(lái)主觀確定劃分邊界的閾值。為盡可能彌補(bǔ)上述不足，本文將利用夜間燈光數(shù)據(jù)和POI 數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，并利用斷裂點(diǎn)公式對(duì)廣州、佛山的城市實(shí)體地域進(jìn)實(shí)證，以期探索一種新的、可推廣復(fù)制的城市實(shí)體地域界定的方法，并對(duì)廣州和佛山兩市有一個(gè)新的深入了解。

1 研究區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

本文的研究區(qū)域包括廣州市和佛山市的全部市域范圍，包括：廣州的越秀、海珠、荔灣、天河等十一個(gè)市轄區(qū)，佛山的禪城、順德、南海等五個(gè)市轄區(qū)，總面積為11232.12km2。廣州和佛山兩市地理位置相鄰，地處粵港澳大灣區(qū)的核心（圖1）。廣州作為粵港澳大灣區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)、政治、文化中心，佛山作為整個(gè)大灣區(qū)重要的經(jīng)貿(mào)中心和綜合交通樞紐。改革開放以來(lái)，廣州和佛山經(jīng)過了多次的行政區(qū)劃的調(diào)整，廣州經(jīng)過2014 年的撤縣設(shè)區(qū)調(diào)整之后形才成了現(xiàn)如今的十一個(gè)市轄區(qū)，佛山在2002 年年底的行政區(qū)劃調(diào)整，形成了現(xiàn)在五大市轄區(qū)的行政區(qū)劃格局。

圖1 廣佛都市區(qū)在粵港澳大灣區(qū)的位置

通過對(duì)廣州和佛山1987 年、1997 年、2007 年和2017 年四個(gè)時(shí)段的遙感影像進(jìn)行解譯可知（圖2）：1987 年時(shí)，廣州和佛山的城市形態(tài)仍是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的團(tuán)塊狀，城市建成區(qū)只是廣州和佛山老城區(qū)的范圍。然后圈層式和沿著主要交通軸線和珠江水系不斷向外拓展，周邊的縣城和一些發(fā)達(dá)的鎮(zhèn)，以及珠江沿線向東有了發(fā)展。2007 以后，廣州和佛山兩市的建設(shè)用地已經(jīng)連綿成一體。因而，許多學(xué)者稱廣州和佛山兩市為廣佛都市區(qū)[16]，為了研究的方便在后文中也使用廣佛都市區(qū)一詞來(lái)指代廣州市和佛山市。

圖2 廣州和佛山市建設(shè)用地演變

1.2 研究數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

本研究的數(shù)據(jù)來(lái)源總共包括三個(gè)部分：2018 年城市POI 數(shù)據(jù)，2018 年NPP/VIIRS 夜間燈光數(shù)據(jù)、相應(yīng)年份的城市行政區(qū)邊界數(shù)據(jù)。

POI 數(shù)據(jù)通過高德地圖官方網(wǎng)站（https://lbs.amap.com）提供的應(yīng)用程序編程接口（API）進(jìn)行爬取，采集時(shí)間為2018 年7 月份。高德地圖中對(duì)于 POI 的分類體系中將城市 POI 按照大類、中類和小類共三級(jí)進(jìn)行分類，中小類的分類細(xì)致但冗雜，因此本文選取大類進(jìn)行研究分析。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗后，廣州和佛山兩市的POI數(shù)據(jù)共計(jì)1107602 條，北京、上海的POI 數(shù)據(jù)分別為574248 條和562663 條，總共分為15 大類，主要包括餐飲、購(gòu)物、文化和生活等方面。

NPP/VIIRS 夜間燈光數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)國(guó)家地球物理數(shù)據(jù)中心（NGDC），研究采用Suomi NPP 衛(wèi)星搭載的可見光紅外成像輻射儀傳感器（VIIRS）的DNB 波段，該波段對(duì)于波段范圍內(nèi)的微弱光具有非常高的敏感性，在夜間人類活動(dòng)監(jiān)測(cè)中被廣泛使用。與傳統(tǒng)的DMSP/OLS 夜間燈光數(shù)據(jù)相比，VIIRS 夜間燈光數(shù)據(jù)有更加精細(xì)的空間分辨率（500m）。NPP/VIIRS 夜間燈光數(shù)據(jù)反映的是人類活動(dòng)的特征，城市建成區(qū)和大型居民點(diǎn)等城鎮(zhèn)建筑用地在NPP/VIIRS 夜間燈光圖像上具有較高的灰度值，在圖像上表現(xiàn)為較亮的特征，反之在裸土和植被等區(qū)域在圖像上的灰度值很低甚至為零[17]。

相較于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)和方法測(cè)度城市實(shí)體地域，多源大數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)的廣度、深度以及精確性層面都得到了加強(qiáng)。如傳統(tǒng)人口密度等數(shù)據(jù)指標(biāo)測(cè)度城市實(shí)體地域因統(tǒng)計(jì)口徑各異、街道尺度的人口指標(biāo)難以獲取、人口數(shù)據(jù)時(shí)間跨度大等方向的原因，難以得到精確的城市實(shí)體地域邊界，同時(shí)新型的大數(shù)據(jù)如手機(jī)信令數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度和可行度更高但難以獲取且成本高昂。城市POI 數(shù)據(jù)和城市夜間燈光數(shù)據(jù)都能夠反應(yīng)出城市建成區(qū)的邊界和城市實(shí)體地域的范圍且數(shù)據(jù)易得便于推廣，但采用單一數(shù)據(jù)都會(huì)因?yàn)楦髯詳?shù)據(jù)的缺陷導(dǎo)致界定范圍的不準(zhǔn)確。鄉(xiāng)村和城市邊緣區(qū)的POI 空間位置和數(shù)量不夠準(zhǔn)確，夜間燈光數(shù)據(jù)分析城市邊界存在燈光溢出效應(yīng)，都會(huì)導(dǎo)致界定城市邊界和實(shí)體地域范圍存在誤差，而結(jié)合兩種數(shù)據(jù)的反應(yīng)城市活動(dòng)的特性能夠較好的抵消其中單一數(shù)據(jù)帶來(lái)的偏差。綜上，本文采用綜合夜間燈光數(shù)據(jù)和POI 數(shù)據(jù)利用斷裂法定量對(duì)廣佛跨界城市實(shí)體地域的范圍進(jìn)行界定。

1.3 技術(shù)路線與研究方法

本文的總體思路可以概括為:將POI 數(shù)據(jù)與NPP/VIIRS 夜間燈光數(shù)據(jù)利用均值法合成構(gòu)建POI&NPP 指數(shù)[18]，構(gòu)建了廣佛都市區(qū)POI&NPP 指數(shù)分布圖。根據(jù)POI&NPP 指數(shù)符合從城市核心區(qū)到城市邊緣區(qū)再到鄉(xiāng)村逐級(jí)遞減的態(tài)勢(shì)，利用斷裂點(diǎn)分析法分析廣佛都市區(qū)城市建成區(qū)的邊界以及城鄉(xiāng)過渡區(qū)的范圍邊界，最后對(duì)城市邊界范圍和廣佛都市區(qū)鎮(zhèn)街尺度區(qū)劃范圍進(jìn)行疊加分析，對(duì)比得出廣佛都市區(qū)實(shí)體地域的范圍（圖3）。

圖3 技術(shù)流程圖

1.3.1 廣佛POI 數(shù)據(jù)核密度分析

POI 數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)量大、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，還能夠反映出城市的經(jīng)濟(jì)、文化分布態(tài)勢(shì)，由于其自身的優(yōu)點(diǎn)使其成為研究城市問題的數(shù)據(jù)源。城市中心、城市邊緣地帶、鄉(xiāng)村三者和POI 點(diǎn)的關(guān)系存在一定的函數(shù)關(guān)系，POI 點(diǎn)的數(shù)量在城市中心到邊緣再到鄉(xiāng)村逐級(jí)遞減[19]。核密度分析常應(yīng)用于測(cè)度要素如點(diǎn)要素及線要素鄰域的密度值，以此來(lái)模擬該測(cè)度要素的空間分布態(tài)勢(shì)，其廣泛應(yīng)用于空間分布研究中。根據(jù)與中心點(diǎn)的距離賦予權(quán)重，計(jì)算區(qū)域內(nèi)距離中心點(diǎn)近的數(shù)據(jù)點(diǎn)權(quán)重較高，反之較低，所以得到的結(jié)果都是研究區(qū)域內(nèi)所有點(diǎn)的加權(quán)平均密度。任意點(diǎn)i 的核密度O_i 的計(jì)算公式如下：

表達(dá)式中Oi表示研究點(diǎn)i 的核密度，Kj為研究點(diǎn)j 的權(quán)重值，dij為空間點(diǎn)i 與研究對(duì)象j 的距離，r 為帶寬，n為帶寬r 范圍內(nèi)研究對(duì)象J 的個(gè)數(shù)；在帶寬r 范圍內(nèi)研究點(diǎn)j 的權(quán)重值Kj相同。本次研究通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，設(shè)定帶寬為4000m 進(jìn)行分析，此時(shí)的城市POI 密度具有較好的穩(wěn)定性，能夠滿足對(duì)城市建成區(qū)邊界的研究。

1.3.2 構(gòu)建廣佛POI&NPP 綜合指數(shù)

夜間燈光數(shù)據(jù)具有獨(dú)特的夜間低光探測(cè)能力和反映城市當(dāng)中人們的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)信息的特點(diǎn)，常被應(yīng)用于區(qū)域或全球尺度的城市范圍提取和變化分析研究[20，21]以及城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的預(yù)測(cè)研究當(dāng)中[22，23]。雖然NPP/VIIRS 夜間燈光數(shù)據(jù)相較于DMSP/OLS 夜間燈光數(shù)據(jù)精度已經(jīng)明顯提高，但是受傳感器本身分辨率的限制，僅僅只依靠夜間燈光數(shù)據(jù)，較難提取城市尺度更高精度的建成區(qū)邊界?，F(xiàn)研究多以Landsat TM 遙感數(shù)據(jù)和燈光數(shù)據(jù)結(jié)合提取城市邊界，但由于城市邊緣區(qū)存在大量建成區(qū)和裸露土地交界的部分，此時(shí)遙感數(shù)據(jù)的識(shí)別精度存在一定的識(shí)別問題，雖然較單一數(shù)據(jù)來(lái)看，得出的結(jié)果要精度提高不少，但是仍然不夠準(zhǔn)確。有學(xué)者提出利用POI 數(shù)據(jù)結(jié)合燈光數(shù)據(jù)方法得出精度較高的城市建成區(qū)邊界，充分利用夜間燈光數(shù)據(jù)的亮度信息、紋理信息以及POI 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的位置信息，數(shù)據(jù)優(yōu)劣勢(shì)互補(bǔ)，彌補(bǔ)夜間燈光數(shù)據(jù)識(shí)別用地存在燈光溢出，識(shí)別精度較低的問題。二者結(jié)合利數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法融合、均值法合成最終提取城市建成區(qū)邊界。本文采用均值法合成POI&NPP 綜合指數(shù)，反應(yīng)較為準(zhǔn)確的城市建成區(qū)邊界范圍。POI&NPP 綜合指數(shù)公式如下：

其中，POI&NPP 為POI&NPP 綜合指數(shù)；POIi為i點(diǎn)POI 核密度值；NPPi為i 點(diǎn)夜間燈光亮度值（圖4）。

圖4 廣佛都市區(qū)POI&NPP 綜合指數(shù)構(gòu)建圖

1.3.3 利用斷裂點(diǎn)分析廣佛都市區(qū)城鄉(xiāng)邊界范圍

斷裂點(diǎn)分析法最早由康維斯（P.D.Cinverse）于1949 年提出，其原理是通過計(jì)算得出指標(biāo)要素?cái)?shù)據(jù)的距離衰減突變值，得出城市吸引力的范圍以及強(qiáng)[24]。POI&NPP 值在城市空間分布符合斷裂點(diǎn)分析法的特征和規(guī)律，通過對(duì)廣佛都市區(qū)POI&NPP 指數(shù)圖分析得出，分布特點(diǎn)從廣佛都市區(qū)的城市實(shí)體地域中心向外圍擴(kuò)散，POI&NPP 指數(shù)由“高—低”遞減的特點(diǎn)，廣州和佛山的城市核心實(shí)體地域連片發(fā)展、四周分布有城市副中心，而城市副中心和鄉(xiāng)村地區(qū)同樣符合PON&NPP 由“高—低”的特點(diǎn)，城市核心地域到城市邊緣地域再到鄉(xiāng)村地區(qū)POI&NPP 值變化存在逐漸遞減的特征（圖5）。

基于上述變化特征，借鑒斷裂點(diǎn)分析法對(duì)廣佛都市區(qū)的城市建成區(qū)的邊界進(jìn)行分析，選取廣州市人民政府作為城市中心點(diǎn)，以1°的間隔從中心點(diǎn)出發(fā)創(chuàng)造360條城市范圍分析樣帶，在樣帶上選取以500m為間隔的點(diǎn)，每500m 的間隔點(diǎn)提取該點(diǎn)的POI&NPP 值，共得到360組分析數(shù)據(jù)（圖6）。根據(jù)圖5 分析城市和鄉(xiāng)村以及城鄉(xiāng)結(jié)合部之間存在突變點(diǎn)，每個(gè)方向突變點(diǎn)相連接就能得出城市主城區(qū)的范圍以及城鄉(xiāng)結(jié)合部的范圍。利用斷裂點(diǎn)公式得出每組數(shù)據(jù)的突變點(diǎn)，斷裂點(diǎn)公式如下：

圖5 城市-鄉(xiāng)村POI&NPP 值變化示意圖

圖6 廣佛360 組城市樣帶部分?jǐn)?shù)據(jù)示意圖

xij為某一樣帶的密度值，DDVi為該研究樣點(diǎn)的密度衰減突變值。然后通過比較每一樣帶衰減突變值DDVi，排除異常值并求取其最大值求出突變點(diǎn)，將突變點(diǎn)串聯(lián)得出城市主城區(qū)范圍以及城鄉(xiāng)結(jié)合部范圍。通過對(duì)360組數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選分析，排除部分?jǐn)?shù)據(jù)的異常值，分析出城市區(qū)域和鄉(xiāng)村區(qū)域以及城鄉(xiāng)結(jié)合部區(qū)域存在不同的特征。將每組數(shù)據(jù)的不同區(qū)域DDVi值變化量的最大值進(jìn)行篩選得到廣佛城市邊緣區(qū)的邊界范圍。

2 廣佛城市實(shí)體地域特征分析

2.1 廣佛城市實(shí)體地域范圍

根據(jù)斷裂點(diǎn)分析法得出廣佛實(shí)體地域的建成區(qū)內(nèi)邊界范圍，以越秀區(qū)政府為中心向外拓展，整個(gè)廣佛市域范圍共由1 個(gè)核心城市和6 郊縣城市構(gòu)成(圖7)，城市實(shí)體地域的總面積為2320.75km2,其中核心城市的面積為579.25km2。除掉6 個(gè)郊縣城市保留核心城區(qū)，計(jì)算得出城市核心區(qū)的面積為499.75km2，邊緣區(qū)的面積為1929.25km2（表1）。廣佛城市實(shí)體地域的內(nèi)邊界主要范圍包括：廣州的越秀區(qū)、荔灣區(qū)、海珠區(qū)、天河區(qū)北部、白云區(qū)南部、黃浦區(qū)西部，佛山的禪城區(qū)、南海區(qū)、順德區(qū)的部分區(qū)域，另外存在不同的城市副中心的分布在從化、番禺、增城、花都、南沙、高明、三水和順德等區(qū)域。外邊界除了主城區(qū)所涵蓋的范圍以外，從中心城區(qū)向外延展，包括花都區(qū)、番禺區(qū)、黃浦區(qū)、白云區(qū)、禪城區(qū)、南海區(qū)、順德區(qū)的大部分地域，其余少部分覆蓋在花都、從化、增城、三水、高明、南沙等區(qū)域。

圖7 廣佛都市區(qū)城市邊緣范圍界定及城市實(shí)體地域范圍

表1 廣佛都市區(qū)城市核心區(qū)和邊緣區(qū)面積

廣州市和佛山市兩市的城市實(shí)體地域已經(jīng)突破行政區(qū)的界限實(shí)現(xiàn)了區(qū)域之間發(fā)展一體化，廣佛都市區(qū)城市實(shí)體地域內(nèi)邊界從中心向外呈圈層式趨勢(shì)拓展：主城區(qū)向南連接番禺區(qū)與順德區(qū)城市副中心方向明顯，向東連接黃浦區(qū)與增城區(qū)的外邊界城市實(shí)體地域，向北拓展與花都區(qū)城市實(shí)體地域外邊界相連接，向西連接到禪城區(qū)、南海區(qū)局部。從廣佛都市區(qū)內(nèi)外邊界圖中得出，順德城市副中心有別于其他片區(qū)副中心，存在兩個(gè)中心的現(xiàn)象，兩個(gè)中心位于順德行政區(qū)劃的東南側(cè)，也就是大良街道和容桂街道，這與《佛山市城市總體規(guī)劃（2011-2020年）》提出的“大良—容桂”城市副中心的概念相符，除了主要容桂街道作為城市核心片區(qū)以外，大良街道也在塑造“順德新城”，所以會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)中心現(xiàn)象。從以上分析來(lái)看，廣佛地域協(xié)同發(fā)展已經(jīng)不再是同城化發(fā)展，而是一體化發(fā)展的趨勢(shì)。廣佛都市區(qū)城市的實(shí)體地域逐漸連片發(fā)展，代表了廣佛兩地的交通基礎(chǔ)設(shè)施互通建設(shè)以及城市共同發(fā)展建設(shè)方向已經(jīng)取得了明顯的成效，同時(shí)也說(shuō)明廣佛都市區(qū)城市地域的發(fā)展已經(jīng)是形成了一個(gè)共同體，城市的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系、社會(huì)聯(lián)系、交通聯(lián)系等已經(jīng)非常緊密。

2.2 廣佛與京滬城市實(shí)體地域差異對(duì)比

采用同樣的方法，計(jì)算出北京和上海兩地的城市實(shí)體地域范圍。對(duì)比結(jié)果反映出：盡管在官方的統(tǒng)計(jì)年鑒中以廣州市行政區(qū)作為統(tǒng)計(jì)單元相比北京市和上海市在城市人口規(guī)模及經(jīng)濟(jì)規(guī)模上要小，但實(shí)際上廣州、佛山實(shí)體上已經(jīng)是一個(gè)城市，從實(shí)體地域面積來(lái)看廣佛最大，其次為北京實(shí)體地域面積1923km2，上海最小1589.56km2。去掉周圍郊縣保留核心城市，分析三個(gè)都市區(qū)的半徑發(fā)現(xiàn)廣佛都市區(qū)平均半徑最大為24.76km，接著是北京都市區(qū)實(shí)體地域平均半徑22.96km，再其次是上海都市區(qū)平均半徑為19.23km，其中核心區(qū)半徑大小為廣佛＞北京＞上海，而城市邊緣區(qū)的半徑大小為廣佛＞上海＞北京（表2）。

表2 廣佛與京、滬城市實(shí)體地域的對(duì)比

廣佛能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)體地域融合首先是其地理原因，廣州的城市中心偏西，與佛山的城市地域直接接壤。而與北京、上海對(duì)比，城市實(shí)體地域平均半徑和城市核心區(qū)半徑都位居首列，造成該現(xiàn)象的原因是：城市之間跨界融合、互聯(lián)互通能夠強(qiáng)化城市凝聚力、帶動(dòng)城市基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)共享、提升城市間產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)合作。所以像上海都市區(qū)極化效應(yīng)比較明顯，而廣佛都市區(qū)波峰較緩，表明廣佛跨界城市實(shí)體地域之間的帶動(dòng)作用較強(qiáng)，中心城市與周邊城市副中心聯(lián)系緊密；北京都市區(qū)的城市核心區(qū)大小接近于廣佛都市區(qū)，但城市邊緣區(qū)的面積遠(yuǎn)小于廣佛都市區(qū)，廣佛跨界融合導(dǎo)致城市邊緣區(qū)面積增大。進(jìn)一步也表明廣佛跨越行政區(qū)融合發(fā)展已經(jīng)發(fā)展到一定階段，城市的空間、制度、規(guī)劃需要進(jìn)一步完善融合配合廣佛都市區(qū)的發(fā)展。進(jìn)一步剖析城市實(shí)體地域的特征密度剖面，對(duì)三個(gè)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行90°～270°樣帶（即東西向）剖面分析發(fā)現(xiàn)：上海的剖面最陡、其次廣佛、北京的最為平緩。廣佛的POI&NPP 值的剖面呈現(xiàn)雙峰型且POI&NPP 值由“高—低”下降的較為平緩，廣佛的城市邊緣區(qū)的范圍要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于北京和上海。這可能是因?yàn)橄啾缺本┖蜕虾?，廣佛（珠江三角洲）自下而上的農(nóng)村工業(yè)化較為發(fā)達(dá)，半城市化現(xiàn)象較為突出。原先的小城鎮(zhèn)經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)和核心城市連綿成一體，如順德和南海則最為典型[25]（圖8、9）。

3 結(jié)論與討論

本次研究以廣州和佛山跨界城市區(qū)域作為研究對(duì)象，嘗試性將城市POI 和夜間燈光數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合以克服兩者本身的缺點(diǎn)，并根據(jù)城市密度變化的自然特征利用斷裂點(diǎn)公式劃分城市實(shí)體地域，得出以下結(jié)論：（1）整個(gè)廣佛市域范圍共由1 個(gè)核心城市和6 郊縣城市構(gòu)成，其中核心城市已經(jīng)打破了廣州、佛山的行政邊界，除了廣州傳統(tǒng)的老市區(qū)外還攘括了南海、番禺、白云、黃埔等區(qū)的地域范圍。廣佛都市區(qū)城市核心區(qū)范圍面積為579.25km2，城郊地區(qū)的范圍面積1741.50km2，廣佛都市區(qū)鎮(zhèn)街尺度城市實(shí)體地域的總面積為1882.24km2；（2）廣佛跨界融合能夠強(qiáng)化城市凝聚力，帶動(dòng)城市空間、服務(wù)、產(chǎn)業(yè)合作共享。對(duì)比北京和上海，廣佛城市實(shí)體地域的面積及城市平均半徑均大于北京和上海。從POI&NPP密度值的東西剖面來(lái)看，上海的剖面最陡、其次廣佛、北京的最為平緩，且廣佛剖面線呈雙峰形態(tài)。

圖9 廣佛與京、滬東西向剖面對(duì)比分析圖

相比用單一的遙感影像數(shù)據(jù)或者POI 數(shù)據(jù)以及夜間燈光數(shù)據(jù)分析城市實(shí)體地域的范圍，本文的方法在一定程度上能夠避免上述數(shù)據(jù)單獨(dú)使用的缺陷，而利用斷裂點(diǎn)分析法也避免的確定城市密度閾值的客觀性。但是，數(shù)據(jù)的處理和分析相對(duì)比較復(fù)雜，工作量較大，難以推廣到全國(guó)尺度層面的運(yùn)用，未來(lái)仍需繼續(xù)探索更加客觀的、便捷的和可復(fù)制的方法。再者，由于鎮(zhèn)/街尺度相應(yīng)的人口普查數(shù)據(jù)和經(jīng)濟(jì)普查數(shù)據(jù)的局限，未能疊合鎮(zhèn)/街尺度區(qū)劃因素更深入和細(xì)致地分析廣州、佛山跨界城市實(shí)體地域的特征，這些都將留待后續(xù)的跟蹤研究[26，27]。

圖、表來(lái)源

文中圖、表均為作者繪制。