樊相寧 ， 孫 晶 ， 楊新軍

(1.西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，西安 710127； 2.密西根州立大學(xué) 系統(tǒng)綜合與可持續(xù)發(fā)展研究中心， 美國(guó) 東蘭辛市 48823)

0 引言

近些年，城市化成為我國(guó)發(fā)展的主要戰(zhàn)略決策，快速城市化帶來(lái)了一系列亟待解決的問(wèn)題。城市可理解為一個(gè)典型的區(qū)域社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)。社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)是人類社會(huì)與自然環(huán)境相互聯(lián)系作用的復(fù)雜系統(tǒng)，受系統(tǒng)自身和外部的干擾與控制[1-2]。城市社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)中自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)各部分相互作用，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性強(qiáng)且其發(fā)展軌跡受人類影響和控制[3]。城市的生產(chǎn)生活活動(dòng)需要消耗大量的能源與資源，這些能源與資源多由周邊地區(qū)供給[4]，同時(shí)，城市作為區(qū)域的經(jīng)濟(jì)文化中心，為整個(gè)區(qū)域提供商品和服務(wù)[5]，它的發(fā)展也影響著廣大腹地的環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。因此，城市社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)和外界的物質(zhì)能量與信息交流十分頻繁，與周邊地區(qū)具有復(fù)雜的互動(dòng)關(guān)系，而基于GIS技術(shù)的土地利用科學(xué)為該研究提供了新的視角。

城市是典型的人工景觀[6]，其景觀是人類深刻塑造自然景觀的結(jié)果[7]。城市化進(jìn)程中，城市向周邊地區(qū)擴(kuò)張，城鎮(zhèn)建設(shè)用地侵占大量農(nóng)牧用地，改變?cè)械耐恋乩煤屯恋馗脖籟8-10]。城市化過(guò)程改變了區(qū)域的景觀格局。已有研究表明，城市發(fā)展對(duì)土地利用和土地覆被的影響符合空間自相關(guān)性，即地理學(xué)第一定律(Tobler, 1970)，在空間上相距越近的事物或現(xiàn)象越相似[11]。城市化進(jìn)程中，城市和周圍地區(qū)的聯(lián)系日益緊密，城市和鄉(xiāng)村的界限日趨模糊[12]，導(dǎo)致城市的實(shí)際影響范圍往往超出其實(shí)體地域范圍，且呈現(xiàn)出空間異質(zhì)性的特征，單純的城市建設(shè)用地范圍難以反映城市對(duì)區(qū)域的影響。因此，必須在土地利用科學(xué)的框架下尋求新的方法去表征這一問(wèn)題，從而促進(jìn)對(duì)城市化的空間格局及城鄉(xiāng)相互影響在復(fù)合空間尺度下的理解。

對(duì)在復(fù)合空間尺度下社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)(包括城市社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng))的研究與分析，景觀生態(tài)學(xué)提供了較為完善的理論、方法和技術(shù)支持。一般而言，一個(gè)社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)是由多個(gè)相互作用的不同層級(jí)的子系統(tǒng)嵌套組成[13]，系統(tǒng)中的任何一個(gè)子系統(tǒng)都受到不同層級(jí)的影響[1,13-14]，這種嵌套結(jié)構(gòu)決定了在研究時(shí)必須采用多尺度的方法才能反映系統(tǒng)的復(fù)雜性。

多尺度移動(dòng)窗口法可以改進(jìn)單一尺度下研究的缺陷，從多尺度的角度體現(xiàn)土地利用的空間格局及其動(dòng)態(tài)變化，因此，本研究把城市化理解為一個(gè)動(dòng)態(tài)的、具有多尺度效應(yīng)的持續(xù)發(fā)展過(guò)程，引用多尺度移動(dòng)窗口法對(duì)城市化的空間格局進(jìn)行多尺度研究，揭示城市發(fā)展影響的實(shí)質(zhì)與特征。多尺度窗口分析通過(guò)選取不同大小的窗口來(lái)模擬不同的尺度，并在不同大小的窗口下進(jìn)行運(yùn)算，得出研究對(duì)象在不同尺度下的特征。Riitters[15-16]等通過(guò)多尺度窗口法分析不同尺度下的森林格局，研究局地、區(qū)域乃至全球的森林破碎化格局與特征。Zurlini等[13]和Wade等[17]將多尺度窗口法與聚類方法相結(jié)合，前者分析了多尺度下人類活動(dòng)對(duì)景觀的干擾格局，為社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的研究提供了新思路；后者繪制出多尺度下城市影響的分類圖，克服了傳統(tǒng)的城市—鄉(xiāng)村二分法并實(shí)現(xiàn)了不同滯后距下城市影響的研究；王俊等[18]將多尺度窗口法與歸一化植被指數(shù)(normalized difference vegetation index,NDVI)結(jié)合研究社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)的多尺度干擾特征，實(shí)現(xiàn)了不同尺度下系統(tǒng)干擾的定量化表達(dá)，為評(píng)估系統(tǒng)恢復(fù)力提供了依據(jù)。多尺度的研究體現(xiàn)了不同尺度下景觀格局的特點(diǎn)，反映了社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)中不同層級(jí)子系統(tǒng)的特征，為多尺度復(fù)雜系統(tǒng)的研究提供了技術(shù)支持和參考。西安是我國(guó)西部地區(qū)重要的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心，近年來(lái)，伴隨著西部大開(kāi)發(fā)政策的深入貫徹和實(shí)施，西安的城市發(fā)展和建設(shè)水平日益提高，城市化進(jìn)程加速明顯，2000年其建成區(qū)面積為187 km2，2010年激增至395 km2，2000年城市化水平為41.5%，2010年增至47.8%。因此，本研究采用多尺度窗口分析與迭代自組織聚類(iterative-self organization, ISO)相結(jié)合的方法，選取西安城區(qū)的6個(gè)行政轄區(qū)(雁塔區(qū)、碑林區(qū)、蓮湖區(qū)、未央?yún)^(qū)、新城區(qū)、灞橋區(qū))為研究對(duì)象，以多期土地利用為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)城市化的影響進(jìn)行多尺度分析與聚類，并繪制成圖。通過(guò)對(duì)土地利用和土地覆被時(shí)空變化的多尺度分析，體現(xiàn)不同滯后距下城市發(fā)展影響的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化特征，研究多尺度下城市化的空間格局及特征。

1 研究數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

選取西安轄區(qū)范圍內(nèi)的城區(qū)為研究對(duì)象，總面積為821.5 km2(圖1)。西安市位于關(guān)中平原偏南部，南臨秦嶺，為沖積平原，土層深厚，土壤肥沃，地勢(shì)南高北低。處于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年均溫13.2 ℃，多年平均降水量570.9 mm。西安是我國(guó)西部重要的中心城市之一，歷史悠久，人類活動(dòng)與自然環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間在多個(gè)尺度上相互作用，通過(guò)對(duì)其不同時(shí)期土地利用和土地覆被變化的研究，可以較好地再現(xiàn)城市的發(fā)展軌跡和城市擴(kuò)展的時(shí)空特征。

圖1 研究區(qū)示意圖

1.2 多尺度窗口分析

本研究數(shù)據(jù)來(lái)源于陜西省生態(tài)環(huán)境10年(2000—2010)變化遙感調(diào)查與評(píng)估項(xiàng)目，從中裁剪2000，2005，2010年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。為衡量城市化的質(zhì)量和水平，將用地類型分為城市建設(shè)用地和非建設(shè)用地兩大類，裁去水體部分不進(jìn)行計(jì)算。將該矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為空間分辨率為30 m的柵格數(shù)據(jù)，并將城市建設(shè)用地柵格值賦值為1，水體賦值為空值，非建設(shè)用地賦值為0。窗口分析時(shí)選取的窗口邊長(zhǎng)分別為5，13，27，55，107，215，325，429，537個(gè)像元，不同窗口對(duì)應(yīng)的實(shí)際距離分別為0.15，0.39，0.81，1.65，3.21，6.45，9.75，12.87，16.11 km[17]，這9個(gè)窗口的選取跨越了2個(gè)數(shù)量級(jí)，從0.15 km到16.11 km，能夠較好地描述多尺度現(xiàn)象。同時(shí)，窗口邊長(zhǎng)由0.15 km到16.11 km的變化，代表從局地至區(qū)域的一系列尺度，可以更加精確地反映城市發(fā)展影響在不同尺度下的特征。多尺度窗口分析時(shí)，計(jì)算各窗口內(nèi)柵格值的均值并將其賦予中心柵格，從而生成9個(gè)反映不同尺度下城市建設(shè)用地比例的柵格圖層，分別代表不同滯后距下城市的影響強(qiáng)度。

1.3 迭代自組織非監(jiān)督聚類分析

多尺度窗口分析完成后，對(duì)其所生成的9個(gè)柵格圖層進(jìn)行迭代自組織聚類。迭代自組織聚類是非監(jiān)督聚類的一種，該聚類方法首先指定類別數(shù)，然后，按照一定的原則為各類指定一個(gè)初始聚類中心，計(jì)算各柵格至各初始聚類中心的歐式距離，按最近距離將其歸類。歸類完成后，重新計(jì)算確定各類別的聚類中心，再重復(fù)歸類過(guò)程，按各柵格至新的聚類中心的最近距離將其歸類，反復(fù)迭代至各類別的中心距離大于閾值，各類別內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差小于閾值。聚類的過(guò)程中可能出現(xiàn)類別的合并和分裂，通過(guò)反復(fù)迭代，可以實(shí)現(xiàn)類別間的差異顯著、類別內(nèi)的差異最小，使得聚類的結(jié)果最為合理。

2 結(jié)果分析

2.1 西安城區(qū)的土地利用變化

所選的研究區(qū)域?yàn)槲靼驳闹鞒菂^(qū)，是西安市城市發(fā)展最具代表性和城市化水平最高的區(qū)域。土地利用數(shù)據(jù)顯示，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，西安的城市化進(jìn)程明顯加快，2000—2005年間城市建設(shè)用地的面積增加16%，而2005—2010年間城市建設(shè)用地的面積增加了21%(表1)。與2000年相比，2005年西安的城市建設(shè)用地向南、向西和向北均有擴(kuò)展，其中，北部和南部擴(kuò)展較為明顯；2010年西安的城市建設(shè)用地變化更為強(qiáng)烈，向四周均有不同程度的蔓延，尤以北部未央?yún)^(qū)的增加最為顯著，該轄區(qū)新增大面積的連片城市建設(shè)用地(圖2)。西安城區(qū)水域面積在10年間基本保持穩(wěn)定。

該研究區(qū)域作為西安城市經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)和城市建設(shè)用地密度最大的地區(qū)，2000年非建設(shè)用地仍占有較大比例，城市建設(shè)用地所占比例僅為36.2%，2010年城市建設(shè)用地增至該區(qū)域總面積的50.9%。然而，城市建設(shè)用地與非建設(shè)用地相互嵌套， 城市和周圍的地區(qū)相互交織，城市與區(qū)域的發(fā)展既呈現(xiàn)出行政單元?jiǎng)澐稚系恼w性，又具有明顯的土地利用空間異質(zhì)性，傳統(tǒng)的城市—鄉(xiāng)村二分法難以反映現(xiàn)實(shí)中城市建設(shè)用地的這種空間分異特征。因此，本研究將基于此土地利用數(shù)據(jù)，克服傳統(tǒng)研究的缺陷，在多尺度下對(duì)城市影響進(jìn)行研究。

表1 2000，2005，2010年西安城區(qū)原始土地利用統(tǒng)計(jì)

2.2 西安城區(qū)的城市影響聚類分析

本研究通過(guò)迭代自組織聚類對(duì)多尺度窗口分析的結(jié)果進(jìn)行聚類，依據(jù)城市化的程度將研究區(qū)域劃分為4類：城市核心區(qū)、半城市化區(qū)、城市邊緣區(qū)和鄉(xiāng)村地區(qū)，各類別分別代表受城市影響程度不同的地區(qū)。其中,借鑒20世紀(jì)80年代末西方學(xué)者針對(duì)發(fā)展中國(guó)家尤其是東南亞國(guó)家城市化的研究，引入半城市化的概念。半城市化地區(qū)具有強(qiáng)烈的動(dòng)態(tài)性和過(guò)渡性，介于城市和鄉(xiāng)村之間，產(chǎn)業(yè)或就業(yè)結(jié)構(gòu)的非農(nóng)化水平較高，但空間集聚度較低[12]。

圖2 2000，2005，2010年西安城區(qū)土地利用

由聚類結(jié)果可知，2000年鄉(xiāng)村地區(qū)的面積僅占37.5%，城市邊緣區(qū)、半城市化區(qū)和城市核心區(qū)的總面積達(dá)60.6%(表2)，這3類地區(qū)可視作已經(jīng)實(shí)現(xiàn)城市化的地區(qū)，其分別處于城市化進(jìn)程的不同階段，是城市影響的主要地區(qū)，而依據(jù)傳統(tǒng)的城市—鄉(xiāng)村二分法統(tǒng)計(jì)所得2000年城市建設(shè)用地面積僅占36.2%，前者為后者的1.7倍，這表明單純依賴統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出的城市建設(shè)用地比例難以真實(shí)反映城市化的進(jìn)程和實(shí)際影響范圍。聚類結(jié)果顯示，城市核心區(qū)的面積在10年間增加66%，2005—2010年間增加尤為迅速。受城市影響較強(qiáng)的半城市化區(qū)在10年間的面積變化不大，僅減少7%。作為受城市影響較小的地區(qū)，城市邊緣區(qū)的面積在10年間逐年下降，由2000年的22.3%降至2010年的16.1%。鄉(xiāng)村地區(qū)的面積在2000—2005年間呈現(xiàn)出小幅增長(zhǎng)，而2010年較2000年減少13%。

由各類別用地的空間分布可知，城市核心區(qū)主要集中在蓮湖區(qū)、碑林區(qū)與雁塔區(qū)，10年間城市核心區(qū)的擴(kuò)展十分明顯(圖3)。其中，雁塔區(qū)的城市核心區(qū)向南擴(kuò)展較為明顯，其西南部也新增較大面積的城市核心區(qū)，未央?yún)^(qū)的變化最為強(qiáng)烈，其城市核心區(qū)沿城市中軸線向北大幅蔓延。動(dòng)態(tài)性較強(qiáng)的半城市化區(qū)多呈斑塊狀環(huán)繞城市核心區(qū)分布。伴隨城市的發(fā)展，部分半城市化區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘泻诵膮^(qū)，同時(shí)，核心區(qū)外圍新增部分較為破碎的半城市化用地斑塊，且未央?yún)^(qū)、灞橋區(qū)的一些斑塊向外擴(kuò)展面積增大，部分破碎的小斑塊融合為較大的斑塊。城市邊緣區(qū)在城市核心區(qū)周圍連片分布，伴隨城市核心區(qū)的擴(kuò)展而向外蔓延，其中，未央?yún)^(qū)西北部增加較為明顯。鄉(xiāng)村地區(qū)在最外圍環(huán)繞城市邊緣區(qū)分布，且有部分半城市化區(qū)嵌于其中。

表2 2000，2005，2010年西安城區(qū)聚類所得各類別用地結(jié)果統(tǒng)計(jì)

2.3 西安城區(qū)城市影響的多尺度分析

繪制出聚類所得的各類別在不同大小窗口下各柵格值的均值(城市建設(shè)用地用1表示，非建設(shè)用地用0表示)的折線圖(圖4)，該均值代表不同窗口下城市建設(shè)用地所占比例，即在不同空間滯后距下所受的城市影響程度。依據(jù)土地利用特征來(lái)表征城市化水平，在小尺度下具有較大均值而在大尺度下具有較小均值即表明在局地尺度下該地區(qū)城市化水平較高，而在區(qū)域尺度下整個(gè)地區(qū)城市化水平較低。

圖4表明4種類別的城市建設(shè)用地比例具有嚴(yán)格的尺度依賴特性。雖然不同年份的均值不同， 但其尺度依賴特征大致相似。城市核心區(qū)在較小的尺度上擁有極高的均值，伴隨著尺度增大，其均值也逐漸減小。半城市化區(qū)同城市核心區(qū)類似，以2000年數(shù)據(jù)為例，在局地尺度(0.15 km)上，其建設(shè)用地百分比較高，為77.69%，伴隨尺度的增大，其值迅速減小，但在大于1.65 km的尺度下，其值較為穩(wěn)定，約為40%。城市邊緣區(qū)在較小的尺度下表現(xiàn)出較低的建設(shè)用地比例，伴隨尺度的增大，其值也相應(yīng)增大，在較小尺度下(小于3.21 km)，其值增加較為迅速，在更大的尺度下，增加相應(yīng)平緩。鄉(xiāng)村地區(qū)在較小的尺度下，建設(shè)用地比例極低，伴隨尺度增大，其均值緩慢增加，但增幅小于城市邊緣區(qū)。

圖3 2000，2005,2010年西安城區(qū)城市影響分類

圖4 2000，2005,2010年西安城區(qū)各類別各窗口下城市建設(shè)用地比例

3 討論

基于二元制的土地利用數(shù)據(jù)，通過(guò)多尺度窗口分析和迭代自組織聚類的結(jié)合，繪制出西安城區(qū)在多尺度下的城市影響分類圖，直觀呈現(xiàn)其城市化的格局與特征。研究表明，城市是一個(gè)復(fù)雜的社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)，城市化進(jìn)程具有空間尺度依賴的特性，城市化程度不同的地區(qū)，其土地利用特征在不同尺度上也具有差異性。本研究引用移動(dòng)窗口法來(lái)實(shí)現(xiàn)多尺度的研究，通過(guò)多尺度窗口分析，可以較好地揭示不同尺度下的土地利用和土地覆被特征，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)城市發(fā)展影響的多尺度分析。多尺度的選擇也為實(shí)際研究提供了參考和指導(dǎo)。本研究中，最小的尺度為0.15 km，較小的尺度具有較高的分辨率，適于局地研究，可揭示局地的土地利用和土地覆被特點(diǎn)，指導(dǎo)具體的土地利用規(guī)劃和管理；最大的尺度為16.11 km，可為區(qū)域尺度的研究提供參考，揭示區(qū)域的空間格局及發(fā)展動(dòng)態(tài)。不同的研究依其需要對(duì)尺度有不同的解釋[19]，然而，在描述一個(gè)系統(tǒng)或土地利用特征時(shí)，并不存在唯一正確的尺度，也并非所有的尺度都能較好地反映系統(tǒng)的特征[20]，而迭代自組織聚類能夠綜合多尺度的信息，揭示多尺度所反映的現(xiàn)象與規(guī)律，因此，本研究通過(guò)迭代自組織聚類綜合各尺度的信息對(duì)城市發(fā)展影響進(jìn)行分類，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法揭示多尺度分析的結(jié)果。

城市對(duì)區(qū)域的影響并非均勻分布，而是存在一定的梯度。聚類分析所得的各個(gè)類別分別代表受城市影響程度不同的地區(qū)，也可將其理解為處于城市化進(jìn)程不同階段的地區(qū)。城市核心區(qū)可理解為城市化質(zhì)量最高、人口最為集中且城市經(jīng)濟(jì)與文明最為繁榮發(fā)達(dá)的地區(qū)，是城市影響向外輻射的核心地區(qū)。該地區(qū)的擴(kuò)張意味著城市的進(jìn)一步發(fā)展與城市人口的增加，并將影響其他地區(qū)的動(dòng)態(tài)變化，同時(shí)，由于城市地區(qū)在農(nóng)產(chǎn)品供給等方面對(duì)周邊鄉(xiāng)村地區(qū)的依賴，其擴(kuò)張也意味著對(duì)鄉(xiāng)村地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品需求的增加和對(duì)鄉(xiāng)村地區(qū)的依賴性增強(qiáng)。半城市化區(qū)可理解為受城市影響較強(qiáng)的地區(qū)，其動(dòng)態(tài)性強(qiáng)、過(guò)渡性明顯，該地區(qū)對(duì)城市核心區(qū)的擴(kuò)張起到了一定的緩沖調(diào)節(jié)作用，其轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘泻诵膮^(qū)的潛在可能較大。在局地尺度上，半城市化區(qū)的城市建設(shè)用地比例較高，表明其受城市影響強(qiáng)烈，但伴隨尺度增大，城市建設(shè)用地的比例迅速降低，表明其建設(shè)用地較為分散破碎，在快速城市化階段，該類地區(qū)是需要重點(diǎn)規(guī)劃與管理的熱點(diǎn)地區(qū)。城市邊緣區(qū)受到城市的一定影響，在空間上多圍繞城市核心區(qū)分布，該地區(qū)可視為鄉(xiāng)村地區(qū)向城市地區(qū)轉(zhuǎn)變的初級(jí)階段，其面積的增加預(yù)示著城市對(duì)周邊地區(qū)的影響擴(kuò)散并加深。鄉(xiāng)村地區(qū)分布在區(qū)域最外圍，擔(dān)負(fù)著為城市提供農(nóng)產(chǎn)品的功能，也對(duì)整個(gè)地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提供與維持起著重要作用，鄉(xiāng)村地區(qū)面積的減少意味著城市影響在區(qū)域的擴(kuò)散。

3個(gè)時(shí)段的分析結(jié)果可反映西安城區(qū)城市發(fā)展影響的時(shí)空格局及動(dòng)態(tài)變化，直觀地呈現(xiàn)其城市化的空間格局與過(guò)程。2000—2010年間，西安城區(qū)的城市核心區(qū)在南北軸線上擴(kuò)展迅速，且尤以2005—2010年間的擴(kuò)展最為強(qiáng)烈。其向北部、南部有較大擴(kuò)展，這兩個(gè)地區(qū)分別有經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)和高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)的帶動(dòng)，園區(qū)的發(fā)展對(duì)該地區(qū)城市化水平的提高有一定的推動(dòng)作用。西北部的大明宮遺址保護(hù)區(qū)在一定程度上制約了城市的擴(kuò)張方向，10年間該地區(qū)的土地利用格局基本保持不變，呈現(xiàn)出以城市邊緣區(qū)為主、部分半城市化區(qū)嵌于其中的特征。研究區(qū)的半城市化用地多呈破碎斑塊狀，其分布有兩種傾向，一種鑲嵌于城市邊緣區(qū)，較為密集地分布在城市核心區(qū)周圍，這是由于其距城市核心區(qū)近，受到城市的強(qiáng)烈影響，工業(yè)園區(qū)如西南部高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)的興建和外來(lái)人口的聚集，使得該地區(qū)有變?yōu)槌鞘械臐撛诳赡埽涣硪环N則鑲嵌于鄉(xiāng)村地區(qū)，多由城市周邊的村落構(gòu)成，這些村落距離城市較近，受到城市的影響，有一定比例的非農(nóng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和非農(nóng)人口，隨著“城中村”的改造，這些地區(qū)的農(nóng)業(yè)用地逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘薪ㄔO(shè)用地，當(dāng)?shù)厝丝谝仓鸩綄?shí)現(xiàn)非農(nóng)化，轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘腥丝?。伴隨城市的發(fā)展及其影響的加深，臨潼區(qū)和未央?yún)^(qū)在2010年出現(xiàn)面積較大的半城市化用地斑塊，表明這兩個(gè)傳統(tǒng)的城市外圍地區(qū)的城市化進(jìn)程加快。城市邊緣區(qū)圍繞城市核心區(qū)分布，該地區(qū)處于城市周圍，受到城市的一定影響，以2010年數(shù)據(jù)為例，在局地尺度(1.65 km)下，城市建設(shè)用地已占了一定比例(40%)。在城市核心區(qū)面積逐年增加的情況下，城市邊緣區(qū)的面積呈現(xiàn)出逐年遞減的趨勢(shì)，二者之間并不矛盾，在研究面積一定的前提下，各類用地相互轉(zhuǎn)化，呈現(xiàn)出此消彼長(zhǎng)的特征。由圖3可知，10年間大面積的城市邊緣用地轉(zhuǎn)換為城市核心用地或半城市化用地，城市邊緣區(qū)也呈現(xiàn)出向外擴(kuò)張的趨勢(shì)，鄉(xiāng)村地區(qū)面積減少了13%，表明研究區(qū)整體的城市化水平逐步提高。鄉(xiāng)村地區(qū)多分布在灞橋區(qū)和未央?yún)^(qū)，其中，未央?yún)^(qū)北部的部分鄉(xiāng)村用地被日益蔓延的半城市化區(qū)和城市邊緣區(qū)用地侵占，而灞橋區(qū)的鄉(xiāng)村地區(qū)未發(fā)生明顯變化。在城市核心地區(qū)用地面積增加的情況下，2005年鄉(xiāng)村地區(qū)的面積也呈現(xiàn)出輕微的增幅(3%)。由圖3可知，城市核心區(qū)和邊緣區(qū)呈現(xiàn)出向外擴(kuò)張的趨勢(shì)，因此，存在用地動(dòng)態(tài)性強(qiáng)的半城市化地區(qū)或城市邊緣地區(qū)轉(zhuǎn)換為鄉(xiāng)村地區(qū)的可能，這兩類用地處于城市化進(jìn)程的過(guò)渡階段，這進(jìn)一步表明城市化是一個(gè)動(dòng)態(tài)性明顯的過(guò)程。依據(jù)2010年的分析結(jié)果，在1.65 km的尺度下，城市建設(shè)用地占鄉(xiāng)村地區(qū)面積的10.5%，這表明在考慮空間滯后距的情況下，鄉(xiāng)村地區(qū)已經(jīng)受到城市發(fā)展的輻射和影響。對(duì)比3個(gè)時(shí)段的數(shù)據(jù)，在最大尺度(16.11 km)下，各類別的城市建設(shè)用地百分比均有所增加，表明在區(qū)域尺度上，城市對(duì)其周邊地區(qū)的影響日益加深，區(qū)域城市化質(zhì)量和水平在持續(xù)提高。

4 結(jié)論

將多尺度分析與統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法相結(jié)合，直觀呈現(xiàn)了多尺度下城市化的空間格局，表明城市發(fā)展的影響具有不同時(shí)空尺度上復(fù)雜動(dòng)態(tài)的特征，體現(xiàn)了不局限于城市建設(shè)用地范圍內(nèi)的城市影響及其空間分異。傳統(tǒng)的城市化測(cè)度多依靠人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或城市建設(shè)用地的比例，難以反映城市化的質(zhì)量及城市發(fā)展對(duì)其周邊地區(qū)的時(shí)空影響，而本研究依據(jù)多尺度土地利用的特征，刻畫出處于城市化進(jìn)程不同階段地區(qū)的空間動(dòng)態(tài)變化，有效地實(shí)現(xiàn)了多尺度下城市影響的圖形化表達(dá)。研究中不同尺度下建設(shè)用地的比例從空間角度體現(xiàn)了城市化的質(zhì)量和水平，實(shí)現(xiàn)了城市化水平及質(zhì)量的空間分異測(cè)度，可以直觀地體現(xiàn)城市化的空間異質(zhì)性格局及動(dòng)態(tài)變化，揭示城市影響的時(shí)空間擴(kuò)散過(guò)程。本研究提供的方法可操作性強(qiáng)，可依據(jù)研究需要定義不同的滯后距來(lái)分析城市化的空間格局及城市的形態(tài)變化。該方法也可為城市影響研究劃定不同的影響梯度，從而在不同地區(qū)展開(kāi)相應(yīng)研究，為城市規(guī)劃與管理提供依據(jù)；分析結(jié)果可實(shí)現(xiàn)城市化質(zhì)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，有助于依據(jù)地區(qū)所處發(fā)展階段及特征制定相應(yīng)的城市和經(jīng)濟(jì)規(guī)劃及管理政策，促進(jìn)各個(gè)地區(qū)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展；同時(shí)，也可為土地利用規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供相關(guān)依據(jù)，促進(jìn)城市社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)健康發(fā)展。

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