（地图学与地理信息系统专业论文）珠江三角洲地区城市建成区扩展时空过程及影响因素.pdf

摘要 城市建成区扩展的实质是人类为满足社会经济的发展需要，不断地调整、配 置壤枣边缘区嚣类逡疑霜熬过程。辕枣建成隧豹空翊变纯分掇，是城镇发袋憝 势分析的基础，对城镇远景规划有十分重要的指导作用。 珠江三角洲位于广东省，是最早设立经济特区的地区，是我国改革开放的前 沿阵地。1 9 7 8 年以来，珠江三角洲城市化得蓟了快速的发展，成为我图城市化承 乎最高的地区之，快速的城枣扩张引发了大片耪地的减少。对珠江三角洲地区 进行城市化研究，可以为政策、经济对城市化的影响提供参考价值。 本研究选取广东省的广州、深圳、中山及东莞4 个城市，它们位于伶仃洋两 罄l 广臻一香港和广娟一澳门之闽豹发震走溱，是珠江三角溯发震簸筷酶主要城索。 利用1 9 7 9 年、1 9 8 9 年、1 9 9 9 年、2 0 0 4 年四期的遥感影像数据，从改革开放后到2 0 0 4 年，在2 5 年时间壁对圈个城市建成区的扩展进行遥感簸测。 利用遥感数据分析得到的研究区域的土地利用变化数据，总结了研究区域城 赘建成凝扩震懿瓣空转缝：在1 9 7 9 1 9 8 9 年闽，强个城泰建成毯扩展速凌均较小： 在1 9 8 9 1 9 9 9 年间，研究地区的四个城市建成区扩展速度较1 9 7 9 - 1 9 8 9 年间的扩 震速度蠢了较大箍毒；在1 9 9 9 2 0 0 4 年愆，除深绸扩襞速发有掰减，l 、癸，广列、 中山和东莞的城市建成区扩展速度均较时一观测时期继续增加。而在同观测时 瓣，广势l 、深堋和东莞的城市建成区的扩展速度始终高予孛由肃建成区的扩展速 度，反映了该区域城市扩展的不平衡现象，主要受到社会经济发展水平的影响。 城市建成区的扩展在空间上主磺表现为豳层外扩和沿交通沿线扩展。在城市建成 嚣扩展_ ；遘程中，除了不麟地将周边的农树居民点、独立城镇和葵它建设建她连戚 一体外，最主要的影响是对于周边耕地的占用。 关键词：珠江三角洲城市建成区遥感动态般测 s p a t i o - t e m p o r a la n a l y s i so fu r b a nb u i l t m u pa r e ae x p a n s i o n i nt h ep e a r l 歉i v e rd e l t a w a n gj i a o ( m a j o r ：c a r t o g r a p h ya n dg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m n d i r e c t e db yp r o f z h a n gz e n g x i a n g a b s t r a c t t h ee s s e n t i a lo fu r b a nb u i l t - u pa r e ae x p a n s i o ni st h ep r o c e s st h a th u m a nb e i n g c o n s t a n t l ya d j u s ta n da r r a n g el a n du s e i nt h eu r b a ne d g et os a r i s f yt h ed e v e l o p m e n t r e q u i r e m e n t so fs o c i a le c o n o m y 。t h es p a t i a la n a l y s i so fu r b a nb u i l t - u pa r e ai st h e b a s i so f u r b a nd e v e l o p m e n tt r e n da n a l y s i s , a n di si m p o r t a n tf o rf u t u r eu r b a np l a n n i n g t h ep e a r lr i v e rd e l t ai sl o c a t e di ng u a n g d o n gp r o v i n c e ，c h i n a i ti st h ef i n - s ta r e at h a t s e tu pt h ee c o n o m ys p e c i a lz o n e ，a n di st h ef r o n to ft h eo p e n - r e f o r mp o l i c y s i n c e 1 9 7 8 ，u r b a n i z a t i o ni sf a s td e v e l o p e di nt h ep e a r lr i v e rd e l t a a sar e s u l t ，al a r g e a m o u n to fc r o p l a n dr e d u c e d 。r e s e a r c ho nt h ep e a r lr i v e rd e l t aw i l lb eu s e f u lf o r t h e e f f e c tr e s e a r c ho fp o l i c y ，e c o n o m yo nu r b a n i z a t i o n i nt h i ss t u d y ，f o u rc i t 至e si n c l u d i n gg u a n g z h o u ，s h e n z h e n ，z h o n g s h a na n dd o n g g u a n ， w h i c ha r el o c a t e do nt h ed e v e l o p m e n tc o r r i d o ro ft h ep e a r lr i v e rd e l t a , a r et a k e ni n t o r e s e a r c h 。r e m o t es e n s i n gi m a g e sa r eu s e dt om o n i t o rt h eu r b a nb u i l t - u pa r e a e x p a n s i o nf r o m1 9 7 9 2 0 0 4 t h es p a t i a l t e m p o r a lp a t t e r n so ft h e s ec i t i e sa r e ：d u r i n g1 9 7 9 - 1 9 8 9 , t h ee x p a n s i o n r a t e sa l ea l ll o w ；d u r i n g1 9 8 9 * 1 9 9 9 , t h er a t e sr o s e ；d u r i n g1 9 9 9 - 2 0 0 4 , e x c e p t s h e n z h e n ，t h er a t e so ft h eo t h e rt h r e ec i t i e sw e n to nr i s i n g i nt h es a l n eo b s e r v a t i o n p e r i o d ，t h ee x p a n s i o nr a t e so fg u a n g z h o u ，s h e n z h e na n dd o n g g t m na l eh i g h e rt h a n t h a to fz h o n s h a na l lt h et i m e i tr e f l e c t st h ei m b a l a n c ed e v e l o p m e n ti nt h i sa r e a ， w h i c hi si n f l u e n c e db yt h ed i f f e r e n ts o c i a le c o n o m yl e v e l s 。t h ee x p a n s i o np a t t e r n sa l e m a i n l yc i r c l ee x p a n s i o na n de x p a n s i o na l o n gt h et r a f f i cl i n e s d u r i n gt h ee x p a n s i o n p r o c e s s ，t h ep r i m a r ye f f e c ti s t h ec r o p l a n dl o s s , a sw e l la sl a n do fo t h e ru s et y p e s t r a n s f e rt ou r b a na r e a k e yw o r d s ：t h ep e a r lr i v e rd e l t a ，u r b a nb u i l t - u pa r e a ，r e m o t es e n s i n g , d y n a m i c m o n i t o r i n g h 中国科学院遥感应用研究所 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 声明的法律结果由本人承担。 ( 注：此声明请放在学位论文第一页。) 论文作者签名：王3 灸 日期：洲年土月如日 第一章引言 箔一章写i 言 城市化是指社会人口不断向城市聚集，城市数量和规模不断膨胀的王见象。其 含义和特点鸯三：( 1 ) 城镇人翻跑倒上_ 升，城镇数爨增多，规模扩大，大城市 迅速发展；( 2 ) 城市功能不断向典有动态性、综合j 陡的特点发展；( 3 ) 城市的 空蚓组织、城市形态和分布，以及人们的生瀵方式均发生了明照的变化( 陈述彭， 1 9 9 0 ) 。城市化是社会经济发展的必然结果，也是社会经济发麟的有机缀成部分 和肖力的推动器。城市化除了表现在城市人口：增长，城市非农业人口比莺增加以 外，城市空闯送域的扩藤也是一个重要静衡麓指标。城枣空闻麓指城市占有的逮 域空间，更多地属于地理概念而j e 行政概念，是以非农业用地和非农业经济活动 为主 奉豹建成区( 藩本瀵等，2 0 0 5 ) 。 城市建成区是确定城市建设攮及空间范围的重要指标，反映了城市武禁一发 展阶段静实舔规模和用地界线。豳内外对城市建成区的戴定有所不同。 繁一萤相荚凝念 1 国外建成区或相似概念 在英国，与城市建成区裙骰的概念是“城市遣蘸”，是殴建成区为蘩穑豹城 市市镇实体地域划分，“在英格兰和威尔士，城市地区被定义为一片面积超过2 0 公溪，至多纛4 令善蠢小送缢袋静璇袁矮臻。与英穗鞭在2 0 0 m 蔽瘫、努鼗鹣城市 土地也可以合并形成城市地区。”并对“城市土地”作了专门的规定，除永久建 襞携及其驻在土遗癸，逐包括“交逶线( 公路、铁路、运浮) 一侧竣嚣捌曩骞建筑 物的土地或与其相距不超过5 0 m 的建筑物所在地；交邋设施和铁路站场、商速公 路服务医和捧攀场；零阕、民用飙场；采矿场、采石场；其它宠全被建筑物包围 的嫩域。” 美国则将相当于我因城市建成区的地域称为“城市化地区”，由中心地方及 外围密集屠往区两部分组成。美翻依据入日规模对“中心墟”稀“外围密集居住 区”作了划分，将城市安体范围同人口普查单元结合，保证了蕊者统计口径的一 致。 珠江三角洲地区城市建成区扩展时空过程及影响因繁 日本采用的也是以城市入口统计单元作为城市建成区范围的办法，称为“人 口集中地区”，以人口密度作为主要的限定依据。耳的在于避免城市行效区范围 和城市建成地区范围桷差太大而带来的统计失实问髓( 华震等，2 0 0 4 ) 。 2 我国对城市建成区的规定 我国鹜蔺处于城市仡抉速笈旋阶段，城市的建设蟹大、扩张逐猛并伴随着跳 跃式发展，城市人口本身的统计范围都很难确定，因此难以采用人口密艘标准作 为城市建或酝黪翔分依据，嚣采麓禳舞建投内容进行潮分静方法院较逶合藐交交 情。统计部门用建成区来反映一个市的城市化区域的大小。具体指一个市政区范 围内经过蔹建黪主遮穰实际建设发矮趁寒麴 表壁垒产建设豹蘧莰，包懿囊区集 中避片的部分以及分散在近郊区域城市有密切联系，具有基本究善的市政公用设 蘸的城枣建设翅遣。 我国的城市规划法在对城市规划区的解释和说明中指出：“建成区是城 市建设连片，基础设施和公用设施到达的地区，它是城市规划区的核心部分，城 市烧划区远邋大于建成区范围。”城市规划基本术语中规定：“城市建成区 ( u r b a nb u l l ta r e a ) 是指城市行政区内实际已成片开发建设、市政公用设施和公 共设施基本港备的鲍醒。这是全匿各姥关予建成区磷积统计静鏊本依据。 繁二蔫研究塞义 当前的世界，尤其是发展中国家，正在经历着场前所未有的城市化过程， 撂嵇诗，虱2 0 2 5 年，戆球上8 0 鹣天日都将詹往在藏赘( 溅氍1 9 9 9 ) 。骧市纯已 经成为了人类活动改造自然环境的主要方溅之一( 陈述彭，1 9 9 9 ) 。 城枣是入翻、瓷滚、嚣凌帮稳会经济受素蹇度褰簇靛综会棼。城枣瓣这耱孛 心作用使其本身具有强大的生命力，不断向四周扩大发展。城市还是一个与外界 进行裴量、秘矮交滚静嚣放系统，爨然强境会影璃劳羧割城市最鼹戆产生及发震， 而城市的发展变化也将反作用于周围的环境，破坏原来具有的自然环境结构。就 城市本身两言，城市的备要素的数量、形态、分布、结构、功熊等不仅对城审经 济发展的意义重大，甚至影响城市整体的生态环境( 袋贵和，1 9 9 1 ) 。城市的发展 变化和城市他过程不仅表现在人羽的增加、经济的发展和功能的变化，丽且更表 瑗程城市空阀结构酶变化。 2 第一章引言 城市扩展特别是城市边缘区土地利用土地覆盏液化过程、空间特锻和社会 经济机制，成为国际上城市地理、地剥用等研究领域豹热点阅题之一。人们试 图赭此分析、解释城市用地形成和演化的内在和辨穗的驱动枫制，比较不同类型 城市扩展的特征及其茇异( 李晓文，2 0 0 3 ) 。 城市建成区扩展的实质是人类为满足被会经济的发展需要，不断缝调整、配 置城市边缘隧各类土地利用的过程。这种配置调整怒多种因素综合作用的结果， 它受建资澈本身条襻、经济发耀状况、入舀懿璜长茅曩社会经济管理俸豢l 及发震 阶段等因素的限制。土地资源本身的条件擞然是影响城区扩展的基础性因素，但 宅稳薅予萁魏嚣素来说交纯鞍戈缓慢。城枣建残区懿空 基l 交耽分援，是城镇发震 趋势分析的撼础，对城镇远景规划有十分麓要的指导作用。 珠江三角溯是我嚣鹱枣耽率簸毫地区之一。殴广髑、深圳、珠海为拨心，赶 括感卅i 、东莞、清远、肇庆、佛山、中山、江门等城市所形成的珠三角城市群， 是我国三大城市群( 其它两个是长三角城市群，京津麟环渤海湾城市群) 中经济最 有活力、城市化率最离的地区。经济的高速发展，加快了珠三角城市亿朐步伐， 这黻平均每万平方公里有1 0 6 座城镇，是全国城镇密度最大地赋之一。 了解臻三角经济和城市纯的琥状，我存在酶阏遂和不足，澍定科学静提高 城市化质量的措施和对策，对提黼广东乃鬣全国的城市化发展水平，全丽建设小 瘵事会，实聪现代位豹宏露嚣器青着重要j 蒸义。 繁兰节研究现状 利用遥感( r s ) 和地理信息系统( g i s ) 等空间信息技术进行城市对空扩展监测 嚣动态模掇分辑是蠛露遥感夔主簧应震方砖( 陈述彭，t 9 9 8 ) 。专譬多鞍露睾絮弱 用航空遥感资料进行解译。这种方法虽然较常规的方法在资料的准确性和可比性 上均大有进步，惶仍耧资巨大。鞠姥，夔羲航天遥感技寒豹发袋，筵感嚣的慰空 分辨率和光谱分辨率的不断提高。卫星遥感影像逐渐成为城市扩展和城市化研究 豹主要资料来源。目前许多城市己经零q 用遥感卫星进行城市扩展动态监测秘城市 仡进程研究。 l 凰外研究状况 c o w a r d 等( 1 9 9 7 ) 铡爝l a n d s a t 卫星良建球系统辩学的蕊点研究了城市发展中 3 豫江三角潮逢区城市建成送扩展时空遘程及影弼因素 的土地监测情况；m a s e k 等( 2 0 0 0 ) 利用l a n d s a t 卫星研究了华盛顿特区城市扩展 的动态变化；m a r t i n 等( 2 0 0 2 ) 研究了对城市扩展进行监测分析的空间和时间尺度 阕题。美国密执蜜大学i 篓r o b e r tw a l k e r ( 2 0 0 1 ) 所傲的城露嗣地豹扩矮积自然愆 逸( 农监用遣帮拳拳滤等) 静吞食懿磅究，侵雳逮理信息系缓软件将缝图数字能，稠 用遥感数据分析南部弗罗里达州的士地利用覆盖变化( i 琏一个世纪以来城市、农 业、自然地域之间的转化) 的趋势，以及这种趋势和区域经济之间的联系，阐述 当地城市用地和农妲用地地租豹高价与低价两种体系对土嫩利用方式的影响，提 鑫农鲎窝藏毒滚翻羯方式豹经菸菱羚，搽霹爵持续发鼹豹蓦景弱踅。美嚣肇瀵 顿大学的l o g s d o n 幂n b e l l ( 1 9 9 6 ) 所做的将城市土地利用的变化可视化为6 i s ( a r c i n f o ) 界面的研究，利用遥感影像的空间数据和地瑷信息系统处理的地耐数 据，以美国的c h e s a p e a k e 海岸地区为例，根据对城市扩展管理政策的调查，将疑 纯貔空闫数摆与g i s 系统褪结合，形戏个能够对土地裁搦变纯戆空闯数摄遴葶亍 分析的界露，研究液明季i 用m a r k o v 链掰戳阐明遣秘用变化，构建未来缝秘瓒 的分配方向的预测模型，把抽象的城市土地利用变化转换到g i s 系统，为城市土 地利用变化研究提供客观可靠的工具和方法。 在城市扩展机制研究上，国外对城索扩展的驱动机制磷究较多。加拿大的 p i e r c e ( 1 9 8 1 ) 骛经辩热拿大凌蠢夫瓣在2 5 0 0 0 久戳上静藏书扩震瑷象进嚣掰突， 认为城市扩展的动力包括城市人口的增长、该地区的经济发展水平、城市所猩地 区域、城市周围农f j ；j | 的肥沃程度等。持类似观点的学者谶有美国的m c c o n n e l l ( 1 9 8 9 ) ，l o p e z ( 1 9 9 4 ) 和b a r r i e r ( 1 9 9 7 ) 等人，其中l o p e z 认为城市扩展与该城市 雯薹孛心城枣懿疆褰有关。 2 国内研究状况 城市扩展研究一直都是城市研究的主要领域，我国从8 0 年代后期开始就有大 量的研究进行，其中包括城市形态分类、演变阶段、城市扩展方式和速度、城市 扩震兹主要影雅戮予，城市扩展预测秘模掇等。丑兹，溪内外慰城市扩展的磺必 主要集中在三个方蕊：一是藏帝扩震的藏律及形式；二是城市扩展翡动力瓠裁， 即推动城市地域扩展的原因是什么；三三是针对城市扩展所艨采取的措施( 顾朝林， 1 9 9 4 ) 。史培军等( 2 0 0 0 ) 采用缓冲隧的方法研究城市扩腿与交通干线的关系， 并通过逐步回归分析，解释影响城市扩展的内在因素的作用机制：用缓冲区的方 4 第一霉 l 言 法探讨城枣扩展是一秘 e 较理想的方法，但它只限于模式研究，要定量化还得借 助其他方法。刘盛和等( 2 0 0 2 ) 采用g i s 空间分析技术，对北京城市土地利用扩 装豹穗塑过程遂行空闼蒙类窝绣史影秦分撰，主要分辑了城枣形态扩燕秘露地在 速度上的分异。何春阳等( 2 0 0 3 ) 以北京为例，在分析城市扩艘特征的基础上， 褥建了个模羧和预灏大都市嚣城市发矮演交l 遣程静城市扩震摸鍪。鸿链( 2 0 0 3 ) 根据分形理论研究了杭州城市形态和土地利用结构的演化特征。朱振囤等( 2 0 0 3 ) 分析了南京城市扩展的空间动态过程及其诱导往因子。李晓文等( 2 0 0 3 ) 基予磁 遥感影像，运用缓冲分柝法对上海市区殿其周圈主要城镇与城市用地扩展的时空 特征进行了分析和比较。孙娟等( 2 0 0 5 ) 运用锻观格局指数定蹙分析城市景观格 局豹对象交让糁廷对广疆贵港豢城枣建成区景观掺局动态交像耩究。羰耪焕等 ( 2 0 0 5 ) 总结了乌鲁术齐市建成区面积的变化和空间扩展规律。徐涵秋( 2 0 0 2 ) 肇甭遥戆按本磷究了裰清枣藏镶空淹扩装懿怒律并分辑了蠛枣豹驱囊力税镧。耪 山等( 2 0 0 2 ) 利用遥感技术对无锡城市进行了形态分形的研究。顾朝林( 1 9 9 9 ) 利用 7 0 年代、8 0 年代和9 0 年代盼s p o t 卫星遥感资料，在对北京市的土逸弱掰覆盖爻 化进行分板的基础上，阐述了j b 京市避3 0 年来城市化进程的特点。何流等( 2 0 0 0 ) 利用南京市不同时期的城建图和城市规划资料以及城市土地利糟资料，论述了南 京枣熬城枣空麟扩展蛉辩空变织特 芷，并对南裘枣城枣空闽扩髅翦动力规剑和存 在的问题进行了分析。张镱锂等( 2 0 0 0 ) 以地形圈、航片为基础，根据实地调查和 蘑雯文羰裙结合瓣方法，对控萨毒不阏瓣蘩豹缓区范涸送嚣劐溺、搔羚、绘黧， 成功地研究了撤萨近5 0 年来的城市用地变化进程，以及由此产嗽的生态和环境问 题。对于研究资料院较少的遣隧不失为一稃畜敲静尝试。囊盛和等( 2 0 0 0 ) 壤蕹髓 京市1 9 8 2 、1 9 9 2 、1 9 9 7 年三个时期的1 ：1 0 万土地利用现状图，利用g i s 技术，按 照耕地、园地、林地、草地、城市用地、农村膳民点、水域和采利用蛾8 个类型， 进行了不同时期的用地变健分叛，并撮坦年均扩展强度指数，对城市用她豹扩展 强度进行分级，分析了北京城市边缘区土地利厢扩展的时空分辩规律，并对j b 京 豢臻零l 溺戆扩淀模式圣挈了慧缑。霹予疆枣避稳爱分类帮交纯萋舅究方嚣，史壤 军等( 2 0 0 0 ) 在对深圳市土地利用变化机制进行分析的时候，曾参照a n d e r s e n 的分 类体系，将深潮市的缝藉蕊炎壅划分为高密度城市瘸逮、中密度赣露雳遗、农 田、灌草地、水体、裸地、果园、枯地、湿地9 类，对不同时期的土地刹用变化 5 珠江三囊渊遗敝藏索建戒扩矮薅空过程投影确露索 的转移矩阵进行分析，褥出其变化特征，然后选取人酗、国民生产总值、麓本建 设投赛、外资利用额、第一、二、三产渡产德占醐内生产总值的吾分滗等作为驱 动力指标辩建成区的交傀送行逐步目j 酲，分柝了深绸主逮髓蘑交忧辩驱动力橇 潮。戴昌达等( 1 9 9 5 ) 裁羯硼遥感数据对j t 裘隶采用遥感强像分类移强视粼读稳 结合技术提取不同瓣絮熬城露边界，然蓐遴行叠合嵌套褥爨 城泰扩展信息。 对予城枣建成送扩展研究，虽然己礴许多学纛在地利翅动态变化和扩展模 式等方耍傲了大量的、比较全面的研究，但仍然存在一些不足，主要表现在多用 统计资料，不能很准确的表示城市建成区的实际范围和扩展状况。而利用遥感手 段进行检测时，在动态监测的时间序列上，又没有足够长的时间段形成对研究区 的动态监测，并且时间较旱，对近期的状况没有做出熙新，将会在很大程度上限 制城市发展规划的制定和对今后发展趋势的预测。 3 国内外对珠江三角洲地区的研究 黎夏等( 1 9 9 7 ) 利甭卫星遥感技术寄教遣盗测了珠江三角澜静城市扩张道程， 并适过熵静计弹定蹩建臻述了城市扩张沟空闻蕊律和扩散j 遘程。张文忿等( 2 0 0 3 ) 在分耩珠江三螽溺1 9 9 0 2 0 0 0 年懿城镇耀遗扩震现状静基磷上，采用城镇煺建戆 综会扩震系数熔珠浇三恁溯划分为强扩展型，弱扩展型和糖对稳定型，揭示。了城 镇用地扩展强发与城市化发展水平的关系。黎夏( 2 0 0 4 ) 利用遥感积g i s 对珠江 三角洲发展走廊的土地利用空间格局及演变进行了分析。 但是尚未开展从较早时间，如上个世纪7 0 年代末期开始的对该地区城市扩展 的监测研究。而且对进入2 1 世纪厩该区域的城市扩展的研究也没有跟上。 繁翻劳蟒突内容毒论文结棱 本研究选取珠江三角洲定义中的广州、深圳、中山及东莞4 个城市，它们位 于伶仃洋两侧广州一香港和广州一澳门之间的发展走廊，包括了珠江三角洲发展鬣 快的主要城市。利用1 9 7 9 年、1 9 8 9 年、1 9 9 9 年、2 0 0 4 年四潮的遥感影像数据，从 改革开放后至f j 2 0 0 4 年，在较长时间里对城市建成区静扩展进行了遥感益瓣。 对国个城市分潮提敬霞个时闰年度酶城市建成区范围，薅魄鼹一城市不同辩 麓城市建成区兹扩矮速凌，怼昆嗣一辩麓不弱城市懿建成嚣扩震速覆；疆究不溺 薅期舄一城市建戒送扩羰中瓣辫撼、农越羼疑点程其它建设用城占用豹蛰点，分 6 蘑一牵；| 肓 时间段研究不踊城市对辫地、农村屠民点和其它建设用地占用的特点的占用特 点，分析影响因索，从而解城市用地发展情况，掌握城市的发展进程、发展动态。 舞农部门豹葶季硬王终长蘩激建剽翅、土壤接 塞等遥感应搦为棱心，在广大 区域的土地资源过程研究方面有雄厚的敫据基础，对于开展资源环境长期过程的 遥感益溺与研究宥魄较成熟貔技术方法，对论文静完成獾供了傈漳。 论文章节的安排与研究内容相对应。第一章对当前豳内外研究进展及研究方 法进行了总结；第二章介绍了研究思路和研究区概况；豁三章分割分析了四个城 市建成隧扩展的时空特征并对阉一时期不同城市的扩展速度进行了比较，并初步 分析了其影响因索；第四章分别分析了隧个城市建成区扩展过稷中的土地利用变 纯并遴行? 毙较。 珠汪三角溯琵区螓市建袋区扩展辩空过程及影晌舞素 第二章研究思路和研究区概况 第一节研究思路 中浑静泼革开放缓策开始予1 9 7 8 年，改革开放带来大量资金懿注入，对缓枣 扩展起到基大夔推动作爱。到了8 0 年钱，出于泼革开放政策豹实旗中晷逐激出计 划经济转交袋枣场经济。裁粒地政策对挞测用格局秘越利用变化产生了明 最的影响。在发展较捷的地区袭现为耕地资源的迅速减少。1 9 8 8 年国家通过的宪 法修正案盟确规定：“土地的使用权可以依照法律的规定转让”，同年国务院颁 布了中华人民抉和豳城镇国有土地使用权出让和转让暂行条例，开始了城镇 翻有土地使用制度改革进程。1 9 9 0 年国务院公布了外商投资开发经营成片土地 暂行管理办法等条例后，外商和台商、港商可以进入房地产开发市场，各地政 府给外商、台港商采用了优惠让希j 的政策，用城市郊区的成片土地出让的办法吸 弓l 外商，由此造成了城市莲延( 巯士谋，1 9 9 7 ) 。为了解决开发蘸热与房施产燕 静致酌薪蘸流失等闻遥，掬9 8 年底鬻家基本农强保护条铡出台并予1 9 9 9 a 藏 行，蕊强了对基本农疆鹃绦护，在一定稔渡上遏制了不合理靛城镶翔撼萝。震避基 本农田懿侵占势头。 球江三是测位于广东省是最早设立经济特区的地区，是我国改革开放的前沿 阵地。1 9 7 8 年以来，珠江三角洲城市化褥至4 了快速的发展，成为我国城市化水平 最高的地区之一，快速的城市扩张引发了大片耕地的减少。城市化进程已进入快 速发展时期。对珠江三角洲地区进行城市化研究，可以为政策、缀济对城市化的 影响提供参考价值。 从珠江三角洲的城镇发展的实际情况来看，立足区域角度的城镇发展分析一 般时间间隔在5 年以上较为合理。我国的城镇近颠蕊划、国家社会经济发展畿划、 各级政府领导任期等一般为5 年，区域城镇发震酌研究应当扶较长的辩阉阉隔来 分桥城镇发展的宏鬣格局( 胡伟平等，2 0 0 3 ) 。 为了憨结改革开放屠，礴究区域城市建成嚣瓣扩展特点，越次颈究选撂浸早 获取予1 9 7 9 年的遥感影像，其蓐豹1 9 8 9 年积1 9 9 9 年以及2 0 0 4 年豹遥感影像数据。 以遥感数摄终为地资源蠢毋究的主要信息源，正是基于遥感僚息所具有灼反 第二章研究思路和研究区概况 应嫩理对象的空间分异和发展过程等两方面特征的能力。遥感信息提高了人类研 究较大空闻尺发现象的对能性翻熊力，也帮助我们通过将遥感傣息的时间分辨率 和时间序列住与研究对象的规律性认识结合起来进行过程分析( 陈述彭，1 9 9 8 ) ， 数据更新才能反映现状，满足实际需要。只有形成时间序列比较完整的土地资源 数据才可敷炱诿为区域自然资源利用与生态环境保护傲出实鞲受献。动态监灏与 数据更新的根本是通过比较更新后的遥感信息所反废的现状和过去本底数据之 阔鹃差舅，簸缆并挺取动态交诧海客，了解凌态交纯静过程、数量及萁察翊区蠛 和不同时段的差异( 刘纪远等，2 0 0 5 ) 。 本疆究穰羯遥感数据分板鞣褒送蠛豹遣剩鬟变纯鼗豢，德爨疆令城市霸个 时间年度的城市建成区范围，总结不同时期四个城市建成区扩腥速度、扩展中对 于不溺土遗是建静趣律牲特点，对比同一对期不弱城市扩展速发及对不澍撼占 用的差异，并分析造成差异的经济社会因索。 繁：苇鼙 窕送溉猛 l 珠江三角溯概况 珠江三角洲位子广东省中南部，南临中国南海。狭义的珠三角包括广州、深 圳、东莞、惠州、佛山、江门、珠海、中o j 8 市及清迸、肇庆部分地区，共4 2 万 多平方公鬃，3 0 0 0 多万人日。入翻和主遣分鄹只占全省的3 1 2 和2 3 4 。健经 过2 0 多年的发展，这片区域己积累了整个广东经济总量的8 0 ，国内生产总值、 稀救帮逮方一般经济凳孝黢菠入占全省靛跪倒超遘了8 0 。广义瀚大珠三霸还包耩 港澳两市，它是行政概念与地理、经济概念在空间上的融合，怒目前粤港澳一体 纯缀其活力涎象征。 经济的迅猛发展使以农业为主的珠三角城市化加速形成。踩三角目前城市化 水警为7 2 7 ，毫出全省乎均承壤1 7 个百分点，是广东省城枣纯承平最意豹地区。 这艇已初步形成了连片的城市群，沿珠江系西两岸崛起了两条产业带，尤其是广 媸、深圳、珠海、佛山、东莞、中山以及番港、澳门，已形成了一个巨大的都市 经济圈，人口和产业商度聚集，辐射能力较强。目前区域内初步形成特大城市、 中等城市和小城市及卫星城镇组成的城镇网络体系，基础设施建设初具规模；城 外与港澳裙邻，有天然的海运良港，对外发展贸易方便；具有独特酶农簸自然资 9 珠江三角洲地区城市建成区扩展时空过程及影响因素 源和旅游资源优势。 经过改革开放2 6 年的强劲发展，陆地面积只占全国1 8 5 的广东，贡献了占 全国1 9 的经济总量、1 7 的财税收入、1 4 的外资总额、1 3 的对外贸易金额。至 2 0 0 4 年底，珠三角人均g d p 已经超过5 2 0 0 美元，接近中等发达国家水平。 2 本研究区域介绍 本研究区包括珠江三角洲珠江口两岸的深圳、东莞、广州、中山四个城市。 从经济梯度来看，广州、深圳属于中心城市，东莞、中山属于腹地城市。从地理 位置来看，深圳、东莞位于广州香港发展走廊，中山位于广州澳门发展走廊( 图 2 1 ) 。 图2 1 研究区域在广东省的位置 本次研究选取的这四个城市分别属于省会城市、经济特区、普通沿海城市、 是土地高度集约化利用地区。从遥感影像上可以看到，广东省近年来大规模的土 地利用变化主要发生在这几个城市。随着改革开放以来的经济高速增长，这几个 城市建成区的扩展有着极好的典型性和代表性，在该地区研究揭示城市建成区的 扩展过程和影响因素，对其他地区的城市发展和规划有一定的借鉴和帮助作用。 1 数据源 第三节数据准备 第二章研究思路和研究区概况 应用遥感图像分析城市动态变化，主要利用城市建设用地的光谱反射特性进 行，通过多时相的对比分析获取城市的动态变化数据( 周成虎等，2 0 0 1 ) 。 由于城市建成区范围反映城市的宏观特性，因此它的分析并不需要很高空间 分辨率的遥感图像。相反，空间分辨率过高，在轮廓界线的提取时就需要较多的 制图综合。一般来说，t m 或s p o t 图像用来分析城市建成区范围比较合适。一方 面，它能比较精确地反映建成区的范围。另一方面，由于成像过程中存在的制图 综合，能较容易地提取出轮廓界线( 吴健平等，2 0 0 3 ) 。 美国陆地资源卫星l a n d s a t 影像主要用于城市扩展研究、土地资源动态监测、 灾害监测等，所以此次研究所采用遥感影像数据为四个时相的l a n d s a t m s s t m 、e t m 数据，编号为1 3 1 4 4 和1 2 2 4 4 ，覆盖了研究区域的四个城市的全 部范围，成像日期分别为1 9 7 9 年1 0 月1 9 日，1 9 8 9 年1 2 月1 3 日，1 9 9 9 年8 月1 9 日，2 0 0 4 年6 月1 3 日。此外还有获取于1 9 7 7 年2 0 0 0 年间8 景e t m + 厂i m 影像作为辅助参考数据。 辅助数据是4 个城市1 ：1 0 万比例尺地形图，广东省行政区划矢量文件和国家 统计局发布的相关统计信息组成的社会经济统计数据。 2 数据处理 采用遥感与g i s 一体化的信息提取方法提取城市建成区动态信息。遥感与 g i s 一体化的信息提取方法是针对遥感、地理信息系统发展的基于人工解译的综 合分类方法。其特点是，借助专家知识和实地考察资料直接在精纠正后的影像上 进行解译和判读，图像与图形相结合的作业环境，减少了同一地物由于季相不同 或同一土地利用土地覆盖类型由于不均一性而错判的概率等。 由于遥感图像和城市建成区信息实行分层管理，可以很方便地将原有的遥感 图像替换为更新后的遥感信息，实现不同时期城市建成区范围的对比( 图2 2 ) ， 掌握动态变化，并依靠更新后的遥感信息修订原有的图形结果，包括空间与属性 特征，实现城市建成区信息的更新。 珠江三角洲地区城市建成区扩展时空过程及影响因素 图2 2 不同时相的城市建成区对比( 左图为1 9 8 9 年影像，右图为2 0 0 4 年影像) 遥感与g i s 一体化的信息提取方法提取城市建成区动态信息流程具体如下： 首先利用地形图对遥感影像进行精校正。然后在w i n d o w 2 0 0 0 平台下，利用 m g e 软件，参考地形图和社会经济数据，人工目视判读实现城市建成区动态变 化信息的提取。信息提取后的图形编辑及数据生成，包括对不同土地根据利用类 型赋值，主要依靠a r c i n f o 软件实现( 图2 3 ) 。 多时相遥感影像 几何精校正 对不同土地根据利用类型赋值 城市建成区信息提取，矢量化 叠加，分析空间扩展特征 1 ：1 0 万地形图 图2 3 技术路线流程 3 土地利用分类 研究区域的土地利用类型多样，根据土地资源和利用属性，主要分成六类： ( 1 ) 耕地：指种植农作物的土地，包括熟耕地、新开荒地、休闲地、轮歇地、 草田轮作地；以种植农作物为主的农果、农桑、农林用地；耕种三年以上 第二章研究思路和研究区概况 的滩地和海涂。 ( 2 ) 林地：指生长乔木、灌木、竹类以及沿海红树林等林业用地。 ( 3 ) 草地：指以生长草本植物为主、覆盖度在5 以上的各类草地，包括以牧 为主的灌丛草地和郁闭度在1 0 以下的疏林草地。 ( 4 ) 水域：指天然陆地水域和水利设施用地 ( 5 ) 城乡、工矿、居民用地：指城乡居民点及其以外的工矿、交通等用地。 ( 6 ) 未利用土地：目前还未利用的土地，包括难利用的土地。 4 动态信息提取标准与表示方法 ( 1 ) 定位精度。信息提取时，图斑界线勾绘的定位不超过1 2 个像元。 ( 2 ) 上图标准。图斑最小短边宽2 个像元。 ( 3 ) 注记方式。采用动态编码，在一个编码中兼顾原来的土地利用类型、现在 的土地利用类型和相互转变关系。 习卫 其中，前面三位代表原属土地利用类型编码，例子中所表示原来属于水田； 后面三位表示目前应该属于的土地利用类型，即在新的信息源支持下应该化分为 的类型，例子所示表示后期该图斑所在区域属于城镇用地。 第四节本章小结 本章介绍了研究思路，研究区域概况和数据准备过程。针对研究目的和要求， 研究思路是选取一定时相的遥感数据，经过前期处理后，采用采用遥感与g i s 一 体化的信息提取方法提取城市建成区动态信息，对比不同时期的动态变化，并分 析其影响因素。 1 9 7 8 年以来，珠江三角洲城市化得到了快速的发展，成为我国城市化水平最 高的地区之一。选择最早获取于1 9 7 9 年的遥感影像，其后的1 9 8 9 年和1 9 9 9 年以及 2 0 0 4 年的遥感影像数据对位于珠江三角洲珠江口两岸的深圳、东莞、广州、中山 四个城市进行城市化研究，这四个城市分别属于省会城市、经济特区、普通沿海 城市、是土地高度集约化利用地区。从遥感影像上可以看到，广东省近年来大规 模的土地利用变化主要发生在这几个城市，城市建成区的扩展有着极好的典型性 和代表性，在该地区研究揭示城市建成区的扩展过程和影响因素，对其他地区的 珠江三角洲地区城市建成区扩展时空过程及影响因素 城市发展和规划有一定的借鉴和帮助作用。利用遥感数据分析研究区域的土地利 用变化数据，得到四个城市四个时间年度的城市建成区范围，总结不同时期四个 城市建成区扩展速度、扩展中对于不同土地占用的规律性特点，对比同一时期不 同城市扩展速度及对不同土地占用的差异，并分析造成差异的经济社会因素，可 以为政策、经济对城市化的影响提供参考价值。 1 4 第三章建成区扩展时空特征及影响因素初步分析 第三章建成区扩展时空特征及影响因素初步分析 城市的扩展受到许多因素，例如地理位置、人口、经济发展、国家政策的影 响，因此深圳、东莞、广州、中山四个城市建成区扩展有各自的特点。以下利用 遥感影像分别对四个城市的建成区进行监测。 第一节同一城市不同时期建成区扩展时空特征 3 1 1 深圳市建成区扩展时空特征 1 ) 深圳市的自然状况 深圳是中国南部海滨城市。位于北回归线以南，东经1 1 3 。4 6 一1 1 4 。3 7 ， 北纬2 2 。2 7 一2 2 。5 2 。地处广东省南部，珠江口东岸，东临大亚湾和大鹏湾； 西濒珠江口和伶仃洋；南边深圳河与香港相联，市区距香港港岛仅4 5 分钟车程； 北部与东莞、惠州两城市接壤。深圳下辖6 个行政区。罗湖区、福田区、南山区、 盐田区位于经济特区内，宝安区、龙岗区地处经济特区外。 全境地势东南高，西北低。土地形态大部分为低山、平缓台地和阶地丘陵。 东南部的大鹏、葵涌主要为低山；中部和西北部主要为丘陵，也有5 0 0 米以上的 低山突起，山间有较大片冲击平原：西南部的沙井、福永、西乡等地主要为较大 片的滨海冲击平原，平原占陆地面积的2 2 1 。 2 ) 深圳市城市变迁 “深圳”地名始见史籍于1 4 1 0 年( 明永乐八年) ，于清朝初年建墟。当地的 方言俗称田野间的水沟为“圳”或“涌”。深圳正因其水泽密布，村落边有一条 深水沟而得名。 深圳原名宝安县，属惠阳地区管辖。改革开放后宝安县易名为深圳市，逐步 升级为副省级市，并于靠近香港新界的地段设立经济特区。 1 9 7 9 年3 月，中央和广东省决定把宝安县改为深圳市，受广东省和惠阳地 区双重领导；1 1 月，中共广东省委决定将深圳市改为地区一级的省辖市。1 9 8 0 珠江三角洲地区城市建成区扩展时空过程及影响因素 年5 月，中共中央和国务院正式将深圳定为“经济特区”；8 月，全国人大常委 会批准在深圳设置经济特区。1 9 8 1 年3 月，深圳市升格为副省级市。1 9 8 8 年1 1 月，国务院批准深圳市在国家计划中实行单列，并赋予其相当于省一级的经济管 理权限。1 9 9 2 年2 月，全国人大常委会授予深圳市人民代表大会及其常委会、 市政府制定地方法律和法规的权力。 建市之初辖深圳、南头、松岗、龙华、葵涌、龙岗6 个区。1 9 7 9 年1 0 月， 设立罗湖区。1 9 8 0 年7 月，分罗湖区，成立沙头角区。1 9 8 1 年1 0 月，恢复宝安 县建制，辖特区外的1 5 7 7 平方公里。1 9 8 3 年9 月至1 9 8 4 年8 月，特区内设立 罗湖、上步、南头、沙头角、蛇口5 个管理区。1 9 9 0 年1 月，撤销特区内管理 区，设立福田、罗湖和南山3 个区。1 9 9 3 年1 月，撤销宝安县，设立宝安、龙 岗两区。1 9 9 7 年1 0 月，从罗湖区分出盐田区。2 0 0 4 年成为无农村的城市。 3 ) 深圳市建成区变化 深圳市主要建成区在2 0 世纪7 0 年代末期约8 1 5k m 2 ，截至2 0 0 4 年，已扩 展到5 7 8 5 4k m 2 ，增加了7 0 倍，净增加面积约5 7 0k m 2 ，平均每年扩展2 2 8 2k m 2 ( 表3 1 ) 。 表3 1 深圳市不同时期的建成区面积 年度 1 9 7 91 9 8 91 9 9 9 2 0 0 4 面积( k m 2 )8 1 55 9 5 64 3 6 5 9 5 7 8 5 4 1 9 7 9 2 0 0 4 年间，深圳市建成区的扩展如图3 1 所示： 第三章建成区扩展时空特征及影响因素初步分析 图3 1 深圳市建成区1 9 7 9 2 0 0 4 年扩展过程图 1 9 7 9 1 9 8 9 年，深圳市的城市建成区面积扩展了5 1 4 1k m 2 ，年均扩展5 1 4 k m 2 。主要表现为向北扩展，集中在罗湖区、福田区、龙岗区。 1 9 8 9 1 9 9 9 年，深圳市的城市建成区面积扩展了3 7 7 0 3k m 2 ，年均扩展3 7 7 0 k m 2 。主要表现为向西和向北扩展，扩展集中发生在南山区、宝安区和龙岗区。 1 9 9 9 2 0 0 4 年，城市建成区面积扩展了1 4 1 9 5k m 2 ，年均扩展2 8 2 9k m 2 。主 要表现在南山区、宝安区靠珠江口沿岸扩展。 在这2 5 年期间扩展速度变化呈现的特点是：1 9 8 9 年以前深圳市城市建成区 的扩展速度相对较低，1 9 8 9 1 9 9 9 年的1 0 年间，扩展速度最大，是1 9 7 9 1 9 8 9 年 问扩展速度的7 倍多，接近4 0k m 2 每年，显示了改革开放深化后深圳城市化进 程迅猛加速的态势。1 9 9 9 2 0 0 4 年，城市建成区的扩展速度相对于上一阶段有所 下降，但是仍然较高，接近3 0k m 2 每年。 深圳市建成区扩展在空间上的特点是： 珠江三角洲地区城市建成区扩展时空过程及影响因素 城镇用地的扩张十分明显，受地形限制，以特区为中心，向西、北两个方向 发展。西部发展轴由特区出发沿珠江v i 向广州伸展，土地沿深圳河和广深高速公 路大面积的转化为城市建成区；北部发展轴向龙岗区西部方向扩展，并和布吉、 平湖地区