基于GIS的合肥市瑶海区建筑景观格局

基于GIS的合肥市瑶海区建筑景观格局摘要：城市建筑景观格局有助于指导城市的合理规划及提高土地的综合利用效率％基于合肥市2007年和2017年的三维建筑矢量数据，运用ArcGIS地理空间分析法对该市瑶海区在2007—2017年间建筑格局演变情况进行研究％结果表明：瑶海建成区的规模在变大，10年间建筑物数量共增加了12401幢，整个城市规模在不断扩大；瑶海区2017年建筑物平均高度比2007年增加了3.464m,建筑物低覆盖率和低容积率地块在减少，高覆盖率和高容积率地块所占比例明显增加,城市在水平和垂直空间上分别呈现收缩、扩张态势；低层建筑在减少，高层和超高层建筑不断增加,新增区域多分布于北二环附近，极高覆盖率地块不断增加的同时极低覆盖率地块不断减少，极低和低容积率地块逐渐向高容积率转化；瑶海主城区的天际线轮廓差异显著，南北方向自左向右逐渐增高，且超高层建筑向南部中心聚拢，东西方向呈现超高层建筑向西部偏移的格局％关键词：建筑景观；容积率；时空格局；城市天际线；合肥市StudyontheArchitecturalLandscapePatternof

YaohaiDistrictmHef$iCity5&,$4o)GOA:Theurbanarchitectura1landscapepatternishelpfu1toguidetherationalplanningofthecityandimprovethecomprehensiveutilizationefficiencyofland.BasedonthethrevdimensionalbuildingvectordataofHefeiin2007and2017,thispaperusestheArcGISgeospatialanalysismethodtostudytheevolutionofthebulldingpatterninYaohaiDistrictofHefeiduringthedecadeof2007to2017.TheresultsshowthatthescaleofYaohaibullt-upareaisincreasing,thenumberofbulldingsinthetenyearshasincreasedby12401,andthescaleofthewholecityofHefeiisexpandingcontinuously.TheaverageheightofbulldingsinYaohaiDistrictin2017hasincreasedby3.464meterscomparedwththat.n2007.Theplotswthlowbuldngcoverageandplotratohavedecreased，whlethosewthhghbuldngcoverageandplotratohave.ncreasedsgnfcant-ly.Thecityshowsatrendofcontractionandexpansioninhorzontalandverticalspacerespe^tively.LowBrisebulldingsaredecreasingwhllehigh—riseandsuper—high—risebulldingsareincreasBing.MostofthenewareasaredistributedinthevicinityoftheNorthSecondRingRoad.Plotswthextremelyhghcoveragerateare.ncreas.ngwhlethosewthextremelylowcoverageratearedecreasing.ThemainurbanareaofYaohaihasasignificantdifferenceinskyiinecontour：thenorth-southdirectiongraduallyincreasesfromlefttoright,andthesupeiBtallbuildingsconvergetothesoutherncenter,whlletheeastBwestdirectionpresentsapatternofsuperBtallbulldingsshiftingtothewest.Keywords:architecturallandscape;plotratio；spatialandtemporalpattern;cityskyline;HefeiCity0引言近些年来，随着社会的加速发展，城区土地价格不断上涨，人口分布越来越集中于交通发达、生活便利的区域，城市建筑景观格局分异［1-3］'与此同时，随着城市化进程的不断推进，城市人口规模爆发性增长，人口密度分布不均匀，带来了诸如土地空间利用不合理、城区交通拥堵、生态环境恶化等一系列问题。因此，城市建筑景观格局成为学者们研究的热点话题。城市景观格局的分布受众多因素的影响，而城市景观格局的分布特征又关系到人们生活的方方面面’目前，城市景观格局的扩展主要集中在二维平面上%F，但是随着各大城市建成区高楼大厦的拔地而起，二维形态俨然已不能反映城市的扩张规律。所以，当前从三维格局上探讨城市的变化具有重大意义，加之现如今城市形态的扩张越来越体现在垂直方向上，从三维格局去研究城市景观更能体现出其真实的分异特征。我国对建筑景观格局的研究和应用起步于20世纪90年代。首先是肖笃宁等逍对沈阳西郊景观格局变化进行了研究，紧接着便开启了对城市景观格局分异特征的研究之路。关于城市建筑三维景观格局的研究有多个切入点。比如付凤杰等［8］运用景观指数和景观连通性等方法研究深圳市福田区建筑景观和绿地景观变化间的相互影响；陈探等%9&从建筑景观三维信息提取技术进行研究，利用高分辨率遥感影像进行建筑景观三维信息的提取，并结合已有的景观指数对沈阳市建成区的建筑景观进行分析；杨俊等运用ArcGIS空间分析方法从三维角度研究了大连市中山区10年间建筑景观格局时空分异特征，为后来的城市三维景观格局时空分异研究提供了借鉴。但多数学者是侧重于从单一方向研究城市景观格局的变化，而缺少对城市景观格局变化中的整体把握，再加上2007—2017年是高速发展的10年，经济发展，城市化进程加快也导致了城区土地资源的不合理利用%11-12&因此本文从水平、垂直两个角度上选取一系列参数，对合肥市2007—2017年间城市三维景观格局时空分异特征进行研究，以期可以对未来的土地资源合理规划提供参考。研究区及数据来源1.1研究区概况合肥市位于中国东部，地处长江下游，截至2019年总面积达11445.1km2,建成区面积476.5km20随着近些年合肥市经济的迅猛发展，城市景观格局发生了巨大变化。瑶海区是位于合肥市主城区东部的一个新兴城区，位置如图1所示。地形地貌以平原为主，全区面积为64.4km2,是合肥市重要的交通枢纽，近些年来发展比较迅速，建筑景观变化大。尤其随着近些年来安徽省委对加快建设瑶海区重大战略部署的落实，瑶海区的经济发展更加迅速。而瑶海区建筑三维景观格局差异显著，选取其作为研究区具有一定的代表性。图1研究区位置图Fig.1Locationofthestudyarea

1.2数据来源对于研究所用建筑轮廓矢量数据的获取，首先是对合肥市高分辨率遥感影像进行大气校正、影像融合、图像增强、几何校正和裁剪拼接等预处理#然后基于面向对象的特征提取原理，根据地物的几何形态特点自动计算其分类体系,再结合地物的纹理特征对所选对象轮廓进行提取，最后再对其进行人工判读和纠错#最终提取到的建筑物轮廓见图2。图2建筑物轮廓提取局部图Fig.2Localpictureofbuildingcontourextraction对于相应建筑物高度属性，由于建筑物的阴影和建筑物高度、太阳高度角与太阳方位角之间存在一定的几何关系，所以利用计算建筑物的阴影来反求建筑物的高度，再结合百度地图和高德地图进行精度评定与赋值#根据规定，标准的层高为3m,然后统一赋予建筑物“层数”属性#2方法2.1城市建筑指标建筑物的平均高度(H)能够直观地展现城市建筑在垂直空间上的变化特征#建筑物覆盖率(BCR)描述城市建筑物在水平方向上的密集程度，是建筑物基底面积与地块总面积的比值#其公式为BCR='F)/AX100%, (1))-1其中F)表示所规划区域内第)个建筑物的基底面积,A表示该规划区划的总占地面积#容积率(FAR)是区域建筑总面积与地块占地面积的比值，直接涉及居住的舒适度#高容积率代表建筑楼层高，必然会带来高密度的居住人口，同时高容积率过分追求土地的使用率，导致小区绿化比例减少#其公式为'a)f)FAR- —, (2)其中A)表示第)个建筑物基底面积,F)表示第)个建筑物楼层数，巳表示该地块建筑物的占地面积#2.2主城区全景轮廓城市全景又称为城市轮廓或者天际线，主要由城市中的建筑物构成，能够从全景展现城市的建筑特点，对城市空间的总体布局、优化土地配置、协调建筑形态和引导城市健康发展有着重要作用#3结果与分析3.1城市建筑指标分析合肥市瑶海区在建筑物高度上变化较为明显#通过对瑶海区2007年和2017年的建筑物轮廓矢量数据进行属性计算、分析、汇总与分类，得到表1中的统计结果#通过分析可以得到,2007年瑶海区建筑物的平均高度为1D989m,2017年建筑物的平均高度为18.453m,10年间建筑物的平均高度增加了3.464m。根据《民用建筑设计通则》，可将瑶海区的建筑物分为低层建筑(#10m)、多层建筑(10〜#24m)、高层建筑(24〜90m)和超高层建筑(&90m),从而得到瑶海区楼层分布情况(如图3所示)。由表1可以看出,2007年瑶海区的建筑物以低层和多层建筑物为主，所占比例分别为56.28%和32.80%，而超高层建筑物很少，只有0.42%。经过10年的发展，到2017年时瑶海区建成区的建筑物仍然是以低层和多层建筑为主，但是高层建筑和超高层建筑有了明显增加：高层建筑物增加了1652幢，增长率为1.61%，超高层建筑物增加了558幢,增长率为2.32%。这表明在2007,2017年间瑶海区的建筑景观在垂直方向上呈现出扩张态势。再通过对比ArcGIS中建筑物的分类和高德地图可以发现，增加的高层和超高层建筑物大多分布在北二环内和合肥站周围，说明瑶海区的发展主要集中在中心城区和人流量较大的区域。利用$2.1%中建筑物覆盖率和容积率的计算公式，可以统计出瑶海区2007年与2017年的容积率、覆盖率情况。

图32007年和2017年瑶海主城区建筑楼层分布Fig.3BuiidingfioordistributionofthemainurbanareaofYaohaiin2007and2017年份低层建筑（#10m） 多层建筑（10〜#24m） 高层建筑（24〜90m） 超高层建筑（＞90m） 建筑总建筑数 所占比 建筑数 所占比 建筑数 所占比 建筑数 所占比 量/幢量/幢 例/% 量/幢 例/% 量/幢 例/% 量/幢 例/%200720175256 56.28 3063 32.80 981 10.50 39 0.42 933910975 50.48 7535 34.66 2633 12.11 597 年份低层建筑（#10m） 多层建筑（10〜#24m） 高层建筑（24〜90m） 超高层建筑（＞90m） 建筑总建筑数 所占比 建筑数 所占比 建筑数 所占比 建筑数 所占比 量/幢量/幢 例/% 量/幢 例/% 量/幢 例/% 量/幢 例/%200720175256 56.28 3063 32.80 981 10.50 39 0.42 933910975 50.48 7535 34.66 2633 12.11 597 2.74 21740表12007—2017年瑶海区建筑物统计Table1BuildingstatisticsofYaohaiDistrictfrom2007to2017同样地，为了方便对容积率的分布情况进行统计,将容积率划分成同样5个等级：极低（#0.25）、低（0.25〜#2.00）、中（2.00〜#3.75）、高（3.75"5.50）和极高（＞5.50）。从瑶海区地块容积率分布和各等级所占比例情况（见图6和图7）来看:瑶海区的建筑物容积率主要以极低和低为主且低容积率地块所占比例最大，高和极高容积率的地块所占比例较低。地块容积率呈现中间高、四周低的分布状态。其中极低容积率的地块主要分布在交通相对落后的郊区，说明郊区的人口密度小，地段相对于开发商来说开发价值不大，但是土地利用空间很大；高和极高容积率的地块主要分布在人口密度大、商业繁荣和交通便利的中心城区等平坦地段。在2007—2017年间，瑶海区的极低和低容积率的地块所占比例大大减小，而中、高和极高容积率的地块所占比例明显增大，说明瑶海区10间在飞速发展，容积率不断增大，高楼大厦不断拔地而起，楼层也越来越高，土地利用效益在不断增大。图42007年和2017年瑶海主城区建筑物覆盖率分布情况Fig.4DistributionofbuiidingcoveragerateinthemainurbanareaofYaohaiin2007and2017图52007年和2017年瑶海主城区建筑物覆盖率所占比例Fig.5 ProportionofbuiidingcoverageinthemainurbanareaofYaoha(n2007and2017图62007年和2017年瑶海主城区容积率分布情况Fig.6Distributionofplotratioi)mai)urbanareaofYaohaiin2007and2017图72007年和2017年瑶海主城区容积率所占比例Fig.7ProportionofplotratioofthemainurbanareaofYaohaiin2007and20173.2主城区全景分析分别从东西方向和南北方向获取瑶海区的建筑全景图！首先从南北方向（见图C）来看：瑶海区建筑物分布越来越集中于南部地区，并且超高层建筑物的分布也集中于此，这是因为在地势和地貌上，瑶海区北部相对较为崎岖，南部则比较平坦，更加适合商业圈的发展；在交通上，合肥火车站和汽车站都位于南部地区，且两个站都是安徽省内较大的中转站，带来了较大的人流量，为局部区域的经济发展提供了机会！从东西方向（见图9）来看：2007年瑶海主城区建筑物分布比较均匀，高层建筑物分布也符合随机分布的特点，但是到了2017年，超高层建筑物明显增多，并且分布偏向于西部区域，集中在合肥火车站商圈，仍与交通发达程度有直接关系，游客大多是抵达合肥站。瑶海主城区全景图直观地展现出了城市建筑物分布特点，也不难从中间接发现其分布的驱动因素。因此，在未来的城市规划过程中相关部门要协调各驱动因素，更加合理地规划城市布局，从而促进城市的发展！图8瑶海主城区南北方向全景Fig.8North-southpanoramaofthemainurbanareaofYaohai图9瑶海主城区东西方向全景Fig.9East—westpanorama