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国土资源遥感  2018, Vol. 30 Issue (4): 193-199    DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.04.29
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开封市城市扩张动态监测及驱动因子分析
刘昭华, 张春艳
江西理工大学建筑与测绘工程学院,赣州 341000
Dynamic monitoring and driving factors analysis of urban expansion in Kaifeng
Zhaohua LIU, Chunyan ZHANG
College of Architecture and Surveying and Mapping Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China
全文: PDF(1832 KB)   HTML  
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摘要 

近年来随着城市化进程的不断加深,城市扩张问题日益突出,土地资源浪费及生态环境污染问题也随之而来。采用支持向量机监督分类方法和人机交互解译方式对开封市土地利用进行分类,提取城市建成区范围,采用扩张速度指数(expansion speed index,ESI)、扩张强度指数(expansion intensity index,EII)、平均中心(mean centre,MC)和标准差椭圆(standard deviational ellipse,SDE)等指标分析开封市1990—2015年25 a间的城市建设用地扩张及其空间分布,并基于社会统计数据对城市扩张驱动因子进行分析。结果表明,开封市区建设用地呈扩张趋势,由1990年的38.08 km 2增加到2015年的125.86 km 2,扩张速度达3.51 km 2/a; MC和SDE分析得出,25 a间开封市城市平均中心位置变化不大,整体向西北方向移动; 1990—2009年建成区空间扩张呈均衡化; 2009—2015年建成区持续西扩,空间分布存在明显方向性; 利用SPSS软件对社会统计数据进行分析得出,城市人口数量及经济发展等是开封市城市扩张的主要驱动力。

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刘昭华
张春艳
关键词 监督分类城市扩张扩张强度SDE驱动因子    
Abstract

With the deepening of urbanization, the problem of urban expansion has become more and more prominent, and the problem of land resource waste and eco-environment pollution has also occurred with urban expansion. Based on the support vector machine (SVM) classification method and the way of man-computer interactive interpretation, the authors classified the land of Kaifeng and extracted the city proper, analyzed the urban construction land expansion and spatial distribution in the past 25 years by using the indexes such as expansion speed index (ESI), expansion intensity index (EII), mean center (MC) and standard deviational ellipse (SDE), and analyzed the drive factor of urban expansion based on the social statistics. The results reveal that, firstly, the urban construction land of Kaifeng expands from 38.08 km 2 in 1990 to 125.86 km 2 in 2015, with the expansion speed reaching 3.51 km 2/a. Secondly, MC and SDE show that the average central position of Kaifeng City has changed a little in the past 25 years, it has moved northwest entirety, and the spatial distribution of construction land tended to expand evenly from 1990 to 2009, the construction area continued to expand and the spatial distribution was directional obviously from 2009 to 2015. Finally, it is concluded that the quantity of urban population and the economic development are the main driving forces of urban expansion in Kaifeng City.

Key wordssupervised classification    urban expansion    expansion intensity    SDE    driving factors
收稿日期: 2017-06-23      出版日期: 2018-12-07
:  TP79  
基金资助:国家自然科学基金项目“面向特征语义单元的地理空间表达机制及特征语义GIS研究”资助(41361077)
作者简介: 刘昭华(1977-),男,副教授,主要从事测量数据处理、资源环境遥感、数字摄影测量和遥感图像处理等方面的研究。Email: lhzhufang@163.com
引用本文:   
刘昭华, 张春艳. 开封市城市扩张动态监测及驱动因子分析[J]. 国土资源遥感, 2018, 30(4): 193-199.
Zhaohua LIU, Chunyan ZHANG. Dynamic monitoring and driving factors analysis of urban expansion in Kaifeng. Remote Sensing for Land & Resources, 2018, 30(4): 193-199.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/gtzyyg.2018.04.29      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2018/V30/I4/193
时期 面积变化
量/km2
面积相对
变化率/%
扩张速度/
(km2·a-1)
扩张强度/
a-1%
1990—1994年 4.46 11.72 1.12 2.93
1994—2001年 19.44 45.70 2.78 6.53
2001—2004年 11.00 17.75 3.67 3.67
2004—2009年 19.53 26.76 3.91 3.91
2009—2015年 33.35 36.04 5.56 5.56
1990—2015年 87.78 230.52 3.51 1.02
Tab.1  1990—2015年开封市建成区扩张情况分析
Fig.1  1990—2015年开封市城市建成区变化示意图

参数
1990年 1994年 2001年 2004年 2009年 2015年
X Y X Y X Y X Y X Y X Y
坐标/km 257.47 3 853.26 257.09 3 853.41 255.74 3 853.12 256.58 3 854.64 256.30 3 854.26 254.72 3 853.82
变化/km -0.38 0.15 -1.73 -0.14 -0.89 1.38 -1.17 1.00 -2.75 0.56
变化方向 西 西 西 西 西
Tab.2  开封市25 a间城市平均中心坐标位置变化
Fig.2  1990—2015年城市中心及标准差椭圆方向分布
年份 地类 1990年
林地 草地/园地 裸地 建设用地 耕地 水域 总计
2015年 林地 0.65 0.76 0 0.56 0.35 1.16 3.48
草地/园地 4.97 6.19 3.13 3.31 2.59 1.39 21.58
裸地 2.14 1.49 0.10 1.83 0.93 0.38 6.87
建设用地 22.69 11.48 2.87 31.92 14.94 3.88 87.78
耕地 0.47 0.21 1.08 0.13 0.43 0.05 2.37
水域 1.16 1.24 1.92 0.33 2.63 1.23 8.51
总计 32.08 21.37 9.10 38.08 21.87 8.09 130.59
Tab.3  开封市1990—2015年地类转换矩阵
年份 年末全市总
人口/万人
全市生产总
值/亿元
全年全社会固定
资产投资/亿元
社会消费品零
售总额/亿元
第一产业
增长/%
第二产业
增长/%
第三产业
增长/%
1990年 -1.439 -0.807 -0.598 -0.719 -1.756 0.841 1.704
1994年 -0.795 -0.702 -0.568 -0.676 1.313 1.641 -0.534
2001年 0.088 -0.467 -0.519 -0.469 0.244 -0.653 -0.814
2004年 0.211 -0.292 -0.438 -0.340 0.347 -0.500 -0.610
2009年 0.535 0.434 0.165 0.310 -0.085 -0.525 0.737
2015年 1.400 1.834 1.957 1.896 -0.063 -0.805 -0.483
Tab.4  开封市城市扩张驱动力标准化数据
指标 F1 F2
年末全市总人口/万人 0.968 -0.146
全市生产总值/亿元 0.965 0.186
全年全社会固定资产投资/亿元 0.923 0.228
社会消费品零售总额/亿元 0.954 0.206
第一产业增长/% 0.164 -0.946
第二产业增长/% -0.744 -0.086
第三产业增长/% -0.404 0.875
Tab.5  成分矩阵
指标 F1 F2
年末全市总人口/万人 0.221 -0.080
全市生产总值/亿元 0.221 0.102
全年全社会固定资产投资/亿元 0.211 0.125
社会消费品零售总额/亿元 0.218 0.113
第一产业增长/% 0.037 -0.520
第二产业增长/% -0.170 -0.047
第三产业增长/% -0.092 0.481
Tab.6  成分得分系数
[1] 常变蓉, 李仁东 . 武汉市建设用地扩张遥感监测及空间分异分析[J]. 国土资源遥感, 2017,29(3):118-123.doi: 10.6046/gtzyyg.2017.03.17.
doi: 10.6046/gtzyyg.2017.03.17
Chang B R, Li R D . A study of remote sensing monitoring and spatial variation of construction land expansion in Wuhan City[J]. Remote Sensing for Land and Resources, 2017,29(3):118-123.doi: 10.6046/gtzyyg.2017.03.17.
[2] Masek J G, Undsay F E, Gowarf S N . Dynamics of urban growth in the Washingto DC metropolitan area,1973—1996,from Landsat observation[J]. International Journal of Remote sensing, 2000,21(18):3473-3486.
doi: 10.1080/014311600750037507
[3] Braimoh A K, Onishi T . Spatial determinants of urban land use change in Lagos Nigeria[J]. Land Use Policy, 2007,24(2):502-515.
doi: 10.1016/j.landusepol.2006.09.001
[4] 何春阳, 史培军, 陈晋 , 等. 北京地区城市化过程与机制研究[J]. 地理学报, 2002,57(3):363-371.
doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2002.03.013
He C Y, Shi P J, Chen J , et al. Study on urbanization process and mechanism in Beijing[J]. Acta Geographica Sinica, 2002,57(3):363-371.
[5] 曾永年, 张璎璎, 张鸿辉 , 等. 城市扩展强度及其地表热特性遥感定量分析[J] 测绘学报, 2010,39(1):65-71.
Zeng Y N, Zhang Y Y, Zhang H H , et al. A quantitative analysis of urban growth and associated thermal characteristics using remote sensing data[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2010,39(1):65-71.
[6] 刘庆, 陈利根, 何长元 , 等. 长株潭城市群耕地动态变化及驱动力实证研究[J]. 地域研究与开发, 2010,29(4):123-126.
Liu Q, Chen L G, He C Y , et al. Empirical study on trendand driving forces of cultivated land dynamic change in Changsha-Zhuzhou-Xiangtan urban agglomerations[J]. Areal Research and Development, 2010,29(4):123-126.
[7] 杨晓楠, 徐韵, 田玉刚 . 一种用于城市信息提取的改进居民地指数[J]. 国土资源遥感, 2016,28(4):127-134.doi: 10.6046/gtzyyg.2016.04.20.
doi: 10.6046/gtzyyg.2016.04.20
Yang X N, Xu Y, Tian Y G . An improved residential land index for urban information extraction[J]. Remote Sensing for Land and Resources, 2016,28(4):127-134.doi: 10.6046/gtzyyg.2016.04.20.
[8] 刘盛和, 吴传钧, 沈洪泉 . 基于GIS的北京城市土地利用扩展模式[J]. 地理学报, 2000,67(4):407-416.
Liu S H, Wu C J, Shen H Q . A GIS based model of urban land use growth in Beijing[J]. Acta Geographica Sinica, 2000,67(4):407-416.
[9] 华伟, 赵芳 . 都市扩张与土地资源利用集约化——关于上海市城市发展模式的研究[J]. 长江流域资源与环境, 1998,7(3):2-6.
Hua W, Zhao F . Urban sprawl and intensive use of land resources:A study on the urban development model of Shanghai City[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 1998,7(3):2-6.
[10] 吴次芳, 陆张维, 杨志荣 , 等. 中国城市化与建设用地增长动态关系的计量研究[J]. 中国土地科学, 2009,23(2):18-23.
doi: 10.3969/j.issn.1001-8158.2009.02.003
Wu C F, Lu Z W, Yang Z R , et al. A quantitative study of the dynamic relationship between urbanization and construction land growth in China[J]. China Land Science, 2009,3(2):18-23.
[11] 《开封市城市总体规划(2011—2020)》[R]. 国务院办公厅,2017-1-26.
“The Overall Planning of Kaifeng City(2011—2020)”[R]. General Office of the State Council,2017-1-26.
[12] 陆玭, 汤茂林, 刘茂松 . 基于RS和GIS的江阴城市扩张研究[J]. 南京师大学报(自然科学版), 2010,33(2):132-137.
Lu P, Tang M L, Liu M S . Research of Jiangyin City expansion based on RS and GIS[J]. Journal of Nanjing Normal University (Natural Science Edition), 2010,33(2):132-137.
[13] 李军, 谢宗孝 . 武汉市产业结构与城市用地及空间形态的变化[J]. 武汉大学学报(工学版), 2002,35(5):29-32.
doi: 10.3969/j.issn.1671-8844.2002.05.006
Li J, Xie Z X . Wuhan municipal industrial structure and urban land use and adjustment of their spatial form[J]. Engineering Journal of Wuhan University, 2002,35(5):29-32.
[14] 陈阳, 李伟芳, 任丽燕 , 等. 空间统计视角下的农村居民点分布变化及驱动因素分析——以滨海平原为例[J]. 资源科学, 2014,36(11):2273-2281.
Chen Y, Li W F, Ren L Y , et al. Changes in the distribution of rural residential land on a coastal plain[J]. Resources Science, 2014,36(11):2273-2281.
[15] 邓羽, 司月芳 . 北京市城区扩展的空间格局与影响因素[J]. 地理研究, 2015,34(12):2247-2256.
doi: 10.11821/dlyj201512004
Deng Y, Si Y F . The spatial pattern and influence factors of urban expansion:A case study of Beijing[J]. Geographical Research, 2015,34(12):2247-2256.
[16] 胡长慧 . 开封城市用地扩张时空特征及驱动力分析[D]. 开封:河南大学, 2014.
Hu C H . Analysis of Spatial and Temporal Characteristics and Driving Forces of Urban Land Expansion in Kaifeng[D]. Kaifeng:Henan University, 2014.
[17] 徐小明, 杜自强, 张红 , 等. 晋北地区1986—2010年土地利用/覆盖变化的驱动力[J]. 中国环境科学, 2016,36(7):2154-2161.
Xu X M, Du Z Q, Zhang H , et al. Quantitative analysis on driving forces of land use/cover chang in north Shanxi Province during 1986—2010[J]. China Environmental Science, 2016,36(7):2154-2161.
[18] 赵岑, 冯长春 . 我国城市化进程中国城市人口与城市用地相互关系研究[J]. 城市发展研究, 2010,17(10):113-118.
Zhao C, Feng C C . Research on the interrelation between urban land use and population in urbanization process of China[J]. Urban Studies, 2010,17(10):113-118.
[19] 张琦, 金继红, 张坤 , 等. 日本和韩国土地利用与经济发展关系实证分析及启示[J]. 资源科学, 2007,29(2):149-155.
doi: 10.3321/j.issn:1007-7588.2007.02.023
Zhang Q, Jin J H, Zhang K , et al. Empirical analysis and enlightenment of land use and economic development in Japan and South Korea[J]. Resources Science, 2007,29(2):149-155.
[20] 王寅龙 .郑汴地区总体规划评审会召开[N].开封日报, 2009 -11-20(001).
Wang Y L . Zhangzhou-Kaifeng district general planning review meeting[N].Kaifeng Daily, 2009 -11-20(001).
[21] 开封城市总体规划(2008—2020)[R]. 开封市人民政府, 2009.
Master Plan of Kaifeng City (2008—2020) [R]. The People’s Government of Kaifeng City, 2009.
[22] 杨牡丹 . 交通基础设施建设与城市群一体化发展研究[D]. 上海:华东师范大学, 2013.
Yang M D . Study on the Influence of Transportation Infrastructure and Urban Agglomeration Integration[D]. Shanghai:East China Normal University, 2013.
[1] 宋奇, 冯春晖, 马自强, 王楠, 纪文君, 彭杰. 基于1990—2019年Landsat影像的干旱区绿洲土地利用变化与模拟[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(1): 198-209.
[2] 宋奇, 冯春晖, 高琪, 王明玥, 吴家林, 彭杰. 阿拉尔垦区近30年耕地变化及其驱动因子分析[J]. 国土资源遥感, 2021, 33(2): 202-212.
[3] 钱志友, 符海月, 王妍, 张祎婷. 2004—2016年南京市城市扩张及形态演变特征[J]. 国土资源遥感, 2019, 31(2): 149-156.
[4] 王婷, 潘军, 蒋立军, 邢立新, 于一凡, 王鹏举. 基于DEM的地形因子分析与岩性分类[J]. 国土资源遥感, 2018, 30(2): 231-237.
[5] 刘佳, 辛鑫, 刘斌, 邸凯昌, 岳宗玉, 王承安. 基于DMSP/OLS夜间灯光影像的2000—2013年鄂尔多斯市城市扩张遥感制图与驱动因子分析[J]. 国土资源遥感, 2018, 30(1): 166-172.
[6] 常变蓉, 李仁东. 武汉市建设用地扩张遥感监测及空间分异分析[J]. 国土资源遥感, 2017, 29(3): 118-123.
[7] 何浩, 沈永林, 刘修国, 马丽. 空间-光谱约束的图半监督高光谱影像分类算法[J]. 国土资源遥感, 2016, 28(3): 31-36.
[8] 陈征, 胡德勇, 曾文华, 邓磊. 基于TM图像和夜间灯光数据的区域城镇扩张监测——以浙江省为例[J]. 国土资源遥感, 2014, 26(1): 83-89.
[9] 刁明光, 薛涛, 李建存, 许彩, 邹森忠, 赵鹏飞. 基于地质信息元数据标准的多源空间数据管理系统[J]. 国土资源遥感, 2013, 25(1): 165-170.
[10] 李玮娜, 杨建生, 李晓, 张记龙, 李世伟. 基于TM图像的城市不透水面信息提取[J]. 国土资源遥感, 2013, 25(1): 66-70.
[11] 宋启帆, 王少军, 张志, 王鹏, 安萍. 基于WorldView II图像的钨矿区水体信息提取方法研究——以江西大余县为例[J]. 国土资源遥感, 2011, 23(2): 33-37.
[12] 李娜, 赵慧洁. 高光谱数据非监督分类的改进独立成分分析方法[J]. 国土资源遥感, 2011, 23(2): 70-74.
[13] 刘兴权, 吴涛, 甘喜庆. 基于可控邻域作用CA的城市扩张研究[J]. 国土资源遥感, 2011, 23(2): 110-114.
[14] 漆小英, 晏明星. 多时相遥感数据在矿山扩展动态监测中的应用[J]. 国土资源遥感, 2007, 19(3): 85-88.
[15] 于海洋, 甘甫平, 党福星. 高分辨率遥感影像波段配准误差试验分析[J]. 国土资源遥感, 2007, 19(3): 39-42.
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