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資源型城鎮(zhèn)空間擴展遙感監(jiān)測分析

2012-04-29 03:38:14遲文峰郝潤梅蘇根成匡文慧王宏亮
西部資源 2012年1期
關(guān)鍵詞:鄂爾多斯市

遲文峰 郝潤梅 蘇根成 匡文慧 王宏亮

摘要:以RS和GIS作為技術(shù)支撐,基于多期Landsat TM期遙感影像數(shù)據(jù),采用全數(shù)字化人機交互式解譯方法提取鄂爾多斯市城鎮(zhèn)空間信息特征,結(jié)合GIS空間分析功能,以地學(xué)統(tǒng)計方法定量研究了城鎮(zhèn)擴展的強度和緊湊度,同時以評價指標(biāo)與社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)相結(jié)合方式,對鄂爾多斯市城鎮(zhèn)擴展驅(qū)動力進行分析,結(jié)果表明資源的開發(fā)導(dǎo)致經(jīng)濟發(fā)展和人口增長是城鎮(zhèn)擴展的重要驅(qū)動因子,政府政策性要素在宏觀上及區(qū)域地理環(huán)境作用著城鎮(zhèn)的擴展。

關(guān)鍵詞:城鎮(zhèn)擴展 GIS 鄂爾多斯市

土地利用/覆蓋變化(LUCC)是全球變化研究的熱點問題之一。1993年,國際地圈與生物圈計劃(IGBP)和全球變化人類影響計劃(IHDP)兩大國際組織共同制定的土地利用/覆蓋變化(LUCC)科學(xué)研究計劃,并將其作為全球變化研究的核心計劃[1,2]。土地利用變化是人類影響自然環(huán)境的重要過程和表現(xiàn)形式[3], 特別是近些年社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,城鎮(zhèn)化水平的進程加快,城鎮(zhèn)用地的空間擴展成為了LUCC的主要研究方向。

城鎮(zhèn)化水平是一個地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展水平的重要表征。本文以近些年社會經(jīng)濟迅速崛起的內(nèi)蒙古鄂爾多斯市為研究對象,以GIS為平臺研究其城鎮(zhèn)空間格局演變,定量分析城鎮(zhèn)不同時段的擴展過程、特點及成因,為保護土地資源,提高城鎮(zhèn)土地集約化程度,促進城鎮(zhèn)土地資源的規(guī)劃與可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1. 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)源與處理

1.1 研究區(qū)概況

鄂爾多斯市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西南部,地處鄂爾多斯高原腹地。東部、南部、西部與晉、陜、寧接壤,北部及東北部與包頭以及自治區(qū)首府呼和浩特隔黃河相望。地理坐標(biāo)為北緯37°35′24″-40°51′40〞,東經(jīng)106°42′40〞-111°27′20〞。東西長約400km,南北寬約340km??偯娣e86752km2。本區(qū)處于溫帶干旱、半干旱地區(qū),主要由鄂托克高平原、庫布齊沙漠、毛烏素沙地、和林格爾——準(zhǔn)格爾丘陵組成。鄂爾多斯,漢語意為“眾多宮殿”,全市轄東勝區(qū)、準(zhǔn)格爾旗、達拉特旗、伊金霍洛旗、烏審旗、杭錦旗、鄂托克旗、鄂托克前旗8個旗縣區(qū),總?cè)丝?49.5萬,其中蒙古族16.8 萬,是以蒙古族為主體,漢族占多數(shù)的地級市[4]。

鄂爾多斯市是內(nèi)蒙古最為重要的能源基地和內(nèi)蒙古呼包鄂金三角的重要組成部分,是內(nèi)蒙古第三大城市,僅次于包頭和呼和浩特。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,全市人均GDP超過香港,位居全國第一,在如此快速的發(fā)展背景下研究鄂爾多斯市城鎮(zhèn)擴展的空間過程有其重要的意義。

1.2 數(shù)據(jù)源與處理

本文選取1990年、2000年Landsat TM影像及2010年Landsat ETM+影像,輔助數(shù)據(jù)包括國產(chǎn)環(huán)境衛(wèi)星影像、Google earth影像及社會經(jīng)濟方面的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。通過3期數(shù)據(jù)的解譯工作,研究以2000年為基準(zhǔn)年,恰好處于鄂爾多斯發(fā)展的轉(zhuǎn)型期,對比前后10年的城鎮(zhèn)擴張過程。

本文使用的主要軟件是ENVI4.5、ArcGIS9.3。以ENVI4.5平臺開展遙感影像處理;利用ArcGIS9.3進行影像解譯,獲取城鎮(zhèn)建成區(qū)范圍。技術(shù)方法如下:(1)對3個時相的遙感圖像進行影像波段融合,利用收集的1:10萬地形圖對融合后的影像做幾何精校正處理,為了為消除遙感圖像的輻射失真或畸變進行輻射校正處理,便于解譯工作防止分幅解譯帶來街邊等問題對影像做拼接處理;(2)收集與辨析鄂爾多斯市行政區(qū)劃建制鎮(zhèn)空間位置,以ArcGIS9.3平臺對不同時相影像開展人機交互識別,建立城鎮(zhèn)地物解譯標(biāo)識,通過動態(tài)解譯方法最終獲取鄂爾多斯市不同時期城鎮(zhèn)邊界;(3)對全數(shù)字化人機交互解譯的城市邊界進行拓撲化處理,對處理后的不同城市面狀數(shù)據(jù)賦以屬性編碼,統(tǒng)計出不同時段的城市用地面積;(4)收集鄂爾多斯市人口、經(jīng)濟等時段統(tǒng)計數(shù)據(jù),結(jié)合城市數(shù)據(jù)分析相互關(guān)系與機理問題。

2. 城鎮(zhèn)空間動態(tài)特征分析

通過解譯成果與數(shù)理統(tǒng)計的實現(xiàn),以城鎮(zhèn)擴展強度與緊湊度為城鎮(zhèn)變化評價指標(biāo),從城鎮(zhèn)擴展的數(shù)量特征、空間分異特征及擴張形態(tài)趨勢特征表征城鎮(zhèn)變化的進程。

2.1城鎮(zhèn)擴展數(shù)量與強度分析

基于全數(shù)字化人工解譯,提取了3個時相的城鎮(zhèn)建成區(qū)邊界。本文以每個時間段內(nèi)城鎮(zhèn)的擴展面積來反映其數(shù)量上的擴展。城鎮(zhèn)擴展強度可以評價不同時期城市擴張的強弱和快慢,既城鎮(zhèn)年均增加面積和基年面積之比,其公式為:

AGR=(UAn+i- UAi)/n UAi×100%

其中,AGR 為城市年均擴張強度指數(shù),UAn + i和UA i分別代表n + i和i年的城區(qū)面積。

經(jīng)統(tǒng)計鄂爾多斯市1990年城鎮(zhèn)建成區(qū)面積為56.16km2;2000年城鎮(zhèn)建成區(qū)面積為56.57km2,同比1990年凈增加0.41km2;2010年城鎮(zhèn)面積為98.28km2,同比2000年凈增加41.71。1990~2000年十年間城鎮(zhèn)擴展非常緩慢,擴展強度指數(shù)僅為0.07%,擴展模式主要以內(nèi)部填充為主;2000~2010年十年間城鎮(zhèn)擴展強度較大,擴展強度指數(shù)為7.37%,擴展特征以外延為主。

2.2城鎮(zhèn)擴展空間分異特征

本文以鄂爾多斯市20年以來為時間尺度,研究1990~2000年及2000~2010年兩個時間階段城鎮(zhèn)面積擴展過程。鄂爾多斯市1990~2000年城鎮(zhèn)擴展強度不大,城鎮(zhèn)面積變化最大的地區(qū)是鄂托克前旗,從1990年的6.27km2增加到6.68km2,其他區(qū)域變化不明顯;2000~2010年鄂爾多斯市城鎮(zhèn)擴展強度指數(shù)達7.37%(表1);從圖1可以看出東勝市擴張程度最大,2000~2010年10年間建成區(qū)面積從17.63km2增加到39.33km2,增長率達到55.18%,城鎮(zhèn)結(jié)構(gòu)呈冒進式增長。受經(jīng)濟條件及政策因素的重要影響,2000年至2010年期間,城鎮(zhèn)建成區(qū)在原有基礎(chǔ)上進一步增長,建設(shè)用地連續(xù)性加強,特別是2004年對鄂爾多斯市康巴什新區(qū)的建立,使鄂爾多斯市建成區(qū)面積大幅度增加。

2.3城市空間形態(tài)分析

為了定量說明鄂爾多斯市空間形態(tài)演變的特征,本文引入緊湊度指標(biāo)[5],進而反映城市空間形態(tài)特征[6],其公式為:

式中:c指城市形態(tài)的緊湊度,A 指城市面積,p指城市輪廓周長。緊湊度值越大, 其形狀越緊湊;反之,形狀的緊湊性越差[7]。

分別計算1990年、2000年、2010年鄂爾多斯市緊湊度指標(biāo)分別為0.16、0.15、0.12。由此可以看出,鄂爾多斯市1990年至2010年20年間城鎮(zhèn)緊湊度指標(biāo)的變化經(jīng)歷由大到小。緊湊度指標(biāo)的變化表征了:鄂爾多斯市逐漸向緊湊度較差的方向發(fā)展,同時也說明了隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,以東勝市為發(fā)展中心,其他旗縣區(qū)域發(fā)展進程也隨之加快,城鎮(zhèn)面積整體向外延式發(fā)展。結(jié)合鄂爾多斯市經(jīng)濟、社會、政治發(fā)展,各區(qū)域的發(fā)展主要以能源帶動經(jīng)濟,在大力拓展經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)等相關(guān)背景下,建制鎮(zhèn)面積逐步擴大。

目前,我國土地資源緊缺,提高土地利用的集約化是國家的重大戰(zhàn)略,在鄂爾多斯市城鎮(zhèn)化的增長過程中,需要不斷調(diào)整、提高城鎮(zhèn)緊湊度,促進土地資源的高效利用。

3.城鎮(zhèn)擴展驅(qū)動因素分析

城鎮(zhèn)的形成和發(fā)展受自然、社會、經(jīng)濟等多因素影響,本文基于鄂爾多斯市城鎮(zhèn)時空數(shù)據(jù)的分析,結(jié)合統(tǒng)計資料及文獻的查詢開展城鎮(zhèn)擴展驅(qū)動力分析,分別從人口增長因子、社會經(jīng)濟因子及政策導(dǎo)向因子等方面進行剖析。

3.1社會經(jīng)濟因子與城鎮(zhèn)擴展

鄂爾多斯市獨特的區(qū)域地理環(huán)境,以資源帶動經(jīng)濟發(fā)展的主要戰(zhàn)略,促使鄂爾多斯市近20年城鎮(zhèn)面積呈膨脹式擴展。根據(jù)內(nèi)蒙古統(tǒng)計年鑒1990~2010年20年間的國內(nèi)生產(chǎn)總值統(tǒng)計[8-12],國內(nèi)生產(chǎn)總值從1990年的285682萬元增加到2010的26851879萬元,增長幅度是9299.22%,第一、二、三產(chǎn)業(yè)分別增加了原來的7、139、157倍。同時,GDP總量由1990年的14.9億元增長到2500多億元,人均年工資額也大幅度上漲,據(jù)鄂爾多斯勞資年報數(shù)據(jù)顯示,2010年全市城鎮(zhèn)單位在崗職工年平均工資為53015元,隨著鄂爾多斯市地區(qū)生產(chǎn)總值和職工工資增加等要素制約,居民購買力增強,帶動了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、房地產(chǎn)業(yè)、商業(yè)、餐飲及娛樂服務(wù)業(yè)等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,使得城區(qū)面積冒進式擴張。

3.2人口因子與城鎮(zhèn)擴展

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,特別是建立呼包鄂“金三角”經(jīng)濟發(fā)展模式,使得鄂爾多斯市城鎮(zhèn)人口數(shù)逐年增加,鄂爾多斯市城鎮(zhèn)人口從1990年23.19萬人增加到2010年的98.49萬人[8-12], 主要原因是隨著鄂爾多斯市第二、三產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展和人均GDP提高所引發(fā)的人口急劇膨脹,人口數(shù)量劇增的同時又導(dǎo)致住房、工業(yè)占地等用地面積的不斷增加,致使城鎮(zhèn)不斷向周邊的郊區(qū)擴張,使得城區(qū)邊界不斷擴大。

3.3政策因子與城鎮(zhèn)擴展

政府決策在宏觀上影響和制約著城鎮(zhèn)擴展的速度。1990年以來,“羊煤土氣”等資源的開發(fā)帶動鄂爾多斯市經(jīng)濟迅速發(fā)展,同時政府積極推進經(jīng)濟體制改革和經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變,促進科技進步,實行經(jīng)濟建設(shè)、城鎮(zhèn)建設(shè)和環(huán)境建設(shè)同步規(guī)劃、同步實施、同步發(fā)展等一系列戰(zhàn)略方針和措施,特別是在固定資產(chǎn)投資方面力度的加大,固定資產(chǎn)投資包括全民所有制單位固定資產(chǎn)投資總額和生產(chǎn)性建設(shè)投資,投資額從1990年的23554萬元增長到2010年的18983957萬元,同比增長了約806倍,政策導(dǎo)向作用對城鎮(zhèn)面積的擴展有重大的推進作用。

4.結(jié)論與討論

(1) RS和GIS的有機結(jié)合已廣泛應(yīng)用于社會各個領(lǐng)域,特別是對土地利用的監(jiān)測?;赗S和GIS獲取及分析不同時期城鎮(zhèn)信息,研究城鎮(zhèn)化時空進程,同時針對城鎮(zhèn)擴張了解城鎮(zhèn)規(guī)劃實施情況的重要方法。

(2) 從城鎮(zhèn)化影響因子的多元角度出發(fā),著重分析了影響鄂爾多斯市城鎮(zhèn)冒進式增長的影響因子-社會經(jīng)濟因子、人口因子、政策導(dǎo)向性因子。得出影響鄂爾多斯市城鎮(zhèn)建成區(qū)不斷擴張的關(guān)鍵因素是在政策導(dǎo)向性的前提下社會經(jīng)濟(GDP) 增長和人口數(shù)量增加是其核心影響因子的結(jié)論。

(3) 在城鎮(zhèn)擴張進程方面,經(jīng)濟和社會的發(fā)展,資金的大力投入以及城市規(guī)劃都發(fā)揮著重要作用。未來城鎮(zhèn)的發(fā)展可在合理規(guī)劃的框架下更多地發(fā)揮市場經(jīng)濟的作用,使城鎮(zhèn)空間擴展強度與緊湊度結(jié)構(gòu)趨于合理。

參考文獻:

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[12] 內(nèi)蒙古統(tǒng)計年鑒[Z].2011.

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