基于GIS的北京城市土地利用扩展模式
基于GIS与ANN的土地转化模型在城市空间扩展研究中的应用_以北京市为例
北京大学学报(自然科学版),第44卷,第2期,2008年3月Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis ,V ol.44,N o.2(Mar.2008)基于GIS 与ANN 的土地转化模型在城市空间扩展研究中的应用———以北京市为例徐颖1,2 吕斌1,1北京大学城市与环境学院,城市与区域规划系,北京100871;2中国城市规划设计研究院,北京100044;通讯作者,E 2mail :lubin @摘要 结合GIS 强大的空间分析功能与人工神经网络(ANN )处理非线性适应性信息的独特能力建立一种土地转化模型(land trans formation m odel ,LT M ),用以定量分析城市土地扩展与社会、政策、环境等因子之间关系,并基于此对城市空间扩展的动态进行模拟与预测。
LT M 模型的运行主要分为3步:因子选取与数据预处理;建立人工神经网络并输入数据对其进行训练与仿真;应用PI D 法对人工神经网络的输出进行分析,同时在GIS 平台上模拟出城市扩展的动态分布。
选取相应的影响因子并运用该模型对北京市的城市扩展进行实证模拟检验与预测,结果表明此LT M 模型确实提供了一种定量分析和预测城市空间扩展的方法,能够为城市规划与城市发展政策的制定提供重要的科学参考。
关键词 城市空间扩展;土地转化模型(LT M );GIS;人工神经网络(ANN )中图分类号 X 321Application of Land Transformation Model B ased on GIS and ANN :A C ase Study of Beijing ,ChinaX U Y ing1,2,L ΒBin1,1Department of Urban and Regional Planning ,C ollege of Urban and Environmental Sciences ,Peking University ,Beijing 100871;2China Academy of Urban Planning and Design ,Beijing 100044;C orresponding Author ,E 2mail :lubin @Abstract The land trans formation m odel (LT M ),which couples geographic systems (GIS )with artificial neural netw orks (ANN )to simulate and forecast urban spatial growth is ing ANN with its highly intelligent function ,LT M can make a quantitative analysis on the relationship between s ocial ,political ,environmental factors and urban growth ,and then give a prediction of urban spatial expanding.The main approach of LT M includes three steps :first ,select s ome appropriate im pact factors and pretreat them ;second ,set up Artificial Neural Netw ork and train ;third ,input all factors data and gain the prediction result.A map of urban growth probability was calculated and used to predict future urban patterns.Then ,Beijing which underwent a rapid urbanization in the past years is selected as the research area ,and it shows that this LT M has a g ood efficiency and it is a useful tool for simulating urban growth.K ey w ords urban spatial expanding ;land trans formation m odel (LT M );GIS;artificial neural netw ork (ANN ) 收稿日期:2007203231;修回日期:2007212210 伴随着人类世界迈入新的千年,城市化被认为是全球范围内已经普遍存在的重要现象[1],尤其在发展中国家和地区正普遍经历着快速城市化的过程。
基于GIS的北京城市土地利用扩展模式
规划建设国家级高新技术开发试验区昌平园区和北京经济技术开发区而获得良好的发展机
遇。
3. 2. 2 工业用地扩展的空间分异。区域工业用地的总体年均扩展强度指数为 0. 43, 是城镇
用地的 3倍 , 平均值为 0. 57, 标准方差为 0. 65。 如图 1b所示: ① 工业用地扩展的空间分
布相对比较均匀。 在区域 155个空间单元中 , 有 109个属于中速、 低速及缓慢扩展等中间
表 1 北京城市土地利用面积及扩展速度 ( 1982～ 1997) (单位: km2 ) Tab. 1 The area and growth rate of urban land use in Beijing ( 1982～ 1997)
土地利用 类 型
1982年 面积
1992年 面积
1997年 面积
(中国科学院地理科学与资源研究所 , 北京 100101)
摘要: 采用 G IS空间分析技术 , 对 1982～ 1997年期间北京城市土地 利用扩展的时空过 程进行 空间 聚类和历史形态分 析。 证实工业用地 的高速外向 扩展是北京 城市土地 利用规模 “超 常膨 胀” 的主要原因 ; 揭示城市土地利用扩展的空间分异规 律 , 阐 明城市土地利用扩展中心和扩展 轴的时空迁移模式。 关 键 词: 城市土地利用 ; 扩展强度指数 ; 空间分异 ; GI S; 北京 中图分类号: F301. 24; F293. 2; N 945. 1 文献标识码: A
20世纪 80、 90年代在我国兴起的 “开发区热”、 “房地产热” 造成了巨量的土地浪费、 资金沉淀及繁多的社会、 生态问题 , 引起了国内国际社会的注意 [ 1, 2] , 以致于国家不得不在 1997年采取全面冻结审批新增城市建设用地一年的断然措施。 历史教训警戒我们 , 必须切 实加强对城市土地利用的理论和实证研究 , 严格根据城市土地利用扩展的时空规律来制定 相关政策并指导开发活动。否则 , 任何主观臆断性的决策均可能产生极为严重的后果。 GIS 技术能够为城市研究的海量空间信息管理、 分析、 模拟等提供强有力的技术支持 [3]。本文利 用 GIS技术对北京市 1982年、 1992年和 1997年 3个时期的土地利用进行空间聚类和历史 形态分析 , 旨在探索北京城市土地利用扩展的时空分异规律与模式。
GIS技术在城市规划中的实际应用案例分析
GIS技术在城市规划中的实际应用案例分析城市规划是指在现代城市化进程中，通过科学运用规划理论和方法，对城市进行设计、建设、管理、发展的过程。
而GIS技术，即地理信息系统技术，是一种将地理空间数据与普通数据相结合，进行管理、分析和可视化的技术工具。
在城市规划中，GIS技术的应用正日益广泛，为决策制定和资源管理提供了重要的辅助支持。
本文将通过分析几个具体的案例，探讨GIS技术在城市规划中的实际应用。
1. 基于GIS的土地利用规划土地利用规划是城市规划的核心内容之一，通过科学的土地利用规划，可以实现城市资源的最优配置和空间布局的合理化。
在过去的传统土地利用规划中，规划师主要依靠纸质地图和统计数据进行分析。
然而，这种方式存在信息不全、更新不及时等问题。
借助GIS技术，规划师可以利用高精度的遥感影像和实时数据，准确地收集和分析土地利用现状，为规划决策提供科学依据。
例如，广州市在编制土地利用总体规划时，利用GIS技术对不同区域的建设用地、农用地和自然保护地进行分类，从而确保土地利用的科学性和可持续性发展。
2. 基于GIS的交通规划交通规划是城市规划中的重要组成部分，关系到城市交通的流畅性和效率。
传统的交通规划主要依赖于经验和统计数据，限制了规划师对城市交通的精确分析和决策。
而利用GIS技术，规划师可以通过数据的可视化、空间分析和模拟仿真等功能，更全面、准确地评估交通系统的状况，预测未来的交通需求。
以新加坡为例，该国政府利用GIS技术开发了智能交通系统，通过实时数据监测和分析，实现了交通拥堵的智能管理，提升了城市交通的效率和便利性。
3. 基于GIS的环境规划环境规划是城市可持续发展的重要方面，涉及到自然资源保护、生态环境改善和环境污染控制等问题。
在传统的环境规划中，规划师主要依靠文字描述和统计数据进行分析。
然而，这种方式难以直观地展示环境问题的空间分布和变化趋势。
通过GIS技术，规划师可以整合并空间化各种环境数据，为环境问题的分析和决策提供科学依据。
b8城市扩展模型 — 以北京城市扩展模拟为例
本文为自本人珍藏版权所有仅供参考都市区城市扩展模型—以北京城市扩展模拟为例1 引言大都市区是指一定规模的中心城市和与中心城市具有紧密社会经济联系的外围地域。
当城市规模较小时，城市功能的对应空间主要集中在中心区和建成区；而当核心城市的焦聚超过一定的门槛规模时，核心与周围地域的空间相互作用将产生具有一体化特征的紧密联系区，即大都市区[1]。
事实上，从空间上看，中国近20多年的城市化过程主要可以概括为2大类，一是新兴城市的发展兴起，一是原有大城市在改革开放背景下的快速发展，并在部分地区形成大都市区和都市连绵区[2]。
后者与前者相比，在中国的城市化进程中也是普遍存在的，而且无论是空间形态，变化过程，驱动机制还是后果影响都比前者更为复杂[1]，同时已有的研究表明，随着中国城市化进程的进一步深入发展，大都市将成为中国城市化进程中最引人注目的地区，同时也是中国未来城市化最具有活力的地区[3]。
因此，开展大都市区城市化过程中的土地利用/覆盖变化研究，认识其格局特征和演变过程，并在此基础上进行有效的模拟、预测，从而最大限度地降低城市化过程的风险水平，促使城市化与社会经济的协调发展，已经成为了当前区域土地利用/覆盖变化研究的重要内容[4]。
CA是一种时间、空间、状态都离散， (空间上的) 相互作用和 (时间上的) 因果关系皆局部的格网动力学模型，它“自下而上”的研究思路，强大的复杂计算功能、固有的并行计算能力、高度动态特征以及具有空间概念等特征，使得它在模拟空间复杂系统的时空演变方面具有很强的能力，在地理学研究中具有天然优势[5]。
其中，CA在城市增长、扩散和土地利用演化的模拟方面研究最早，最为深入，同时也是当前CA应用的热点[5]。
Tobler在20世纪70年代认识到CA在模拟地理复杂现象方面的优势，首次正式采用CA的概念来模拟当时美国5大湖区底特律城市的迅速扩展[5]。
随后，Coucleis的工作使人们看到了应用CA进行城市模拟的巨大潜力[6,7]，引起了人们应用CA开展城市模拟的极大兴趣。
基于GIS的城市土地使用变化分析
基于GIS的城市土地使用变化分析随着城市化进程的加速，城市土地使用也面临着愈加复杂的状况，对土地使用变化进行分析显得愈发重要和紧迫。
基于GIS的城市土地使用变化分析，能够很好地对土地利用进行了解和优化，为可持续城市发展提供有益的指导。
一、GIS在土地使用变化分析中的应用地理信息系统（GIS）的应用，让城市土地的使用变化分析变得更加准确和便捷。
GIS具有数据的精度高、处理速度快等优势，可以获取大量的地理信息数据，开展多维度、多角度地观测和分析土地使用变化。
例如，GIS可以通过空间分析算法，测量出城市土地利用的变化幅度，提供土地利用变化图像和数据。
同时，GIS 还可以利用地图制作技术，进行不同时间段下土地利用变化的综合对比，评估土地变化趋势和未来发展趋势。
此外，GIS还能够具备地图可视化分析功能，使你能基于结果进行地图制作和投影。
二、基于GIS进行城市土地使用变化分析的必要性城市土地的使用变化带来了多个方面的问题，例如城市扩张过程可能对生态环境和资源保护、土地土地利用和资源配置、归属及其稳定产生负面影响。
在这个背景下，开展基于GIS的城市土地使用变化分析是至关重要的。
基于GIS的土地使用变化分析可以从地图、宗地、设计和特定功能出发，全面观测和研究土地利用的变化情况，从而为城市土地利用规划和管理提供更加准确的支持。
通过GIS分析得到的数据也能够导出图像和图表，可直观简单地呈现出土地利用规划中的问题，帮助专业人士在线上进行实时交流，提高项目管理精度和决策效率。
三、利用GIS实现城市土地使用变化分析的主要方法基于GIS的土地使用变化分析方法常常与空间分析算法融为一体，主要包括以下几个步骤：1. 数据采集：首先需要收集城市土地利用信息，包括土地分布、面积变化、用途等。
在这个过程中，需要利用卫星影像、图纸资料、地籍档案、实地巡查等多种手段，获取尽可能多的土地利用信息。
2. 数据预处理：将采集的土地利用资料转换为GIS数据，进行数据清理、重构、转换、归一化等预处理，以利于数据可视化和存储。
基于GIS的城市空间扩张分析与规划
基于GIS的城市空间扩张分析与规划城市空间扩张是指城市范围的扩大和向外延伸的过程。
随着人口增长和经济发展的需要，城市不断向外扩张，形成新的城市区域。
而城市规划是指利用城市空间资源，通过合理布局和规划，达到提高城市生活质量和经济效益的目的。
基于地理信息系统（GIS）的城市空间扩张分析与规划具有重要意义。
GIS是一种可以将空间数据与属性数据相结合的技术，可以帮助分析和管理地理空间信息。
利用GIS技术对城市空间扩张进行分析和规划，可以更加精确地了解城市的空间特征和发展趋势，为合理布局和科学规划提供支持。
首先，基于GIS的城市空间扩张分析可以通过空间数据分析，揭示城市扩张的规律和趋势。
GIS可以将不同时间点的城市空间数据进行叠加和比较，通过空间分析工具可以计算出不同时间段内的城市扩张速度和方向，进而揭示城市扩张的趋势。
例如，可以通过分析城市人口增长速度和土地利用变化情况，来预测未来城市扩张的方向和规模。
这些分析结果可以为城市规划部门提供科学决策依据，避免不合理的城市发展。
其次，基于GIS的城市空间扩张规划可以通过空间数据分析，提供优化城市发展的方案。
利用GIS技术可以建立城市空间模型，将不同类型的空间数据进行集成和分析，从而找到最优的城市发展路径。
例如，可以通过分析交通网络的布局和人口分布情况，来优化城市各个区域的交通连接，减少交通拥堵和资源浪费。
同时，还可以通过分析土地利用的合理性和生态环境的保护程度，提供合理的城市发展方案，实现经济效益和生态环境的双赢。
此外，基于GIS的城市空间扩张分析还可以帮助评估城市发展对环境的影响。
随着城市扩张，环境问题也日益突出。
利用GIS技术可以将环境数据与空间数据进行叠加和分析，通过空间分析工具可以计算出城市扩张对环境的影响程度，并找到相应的环境保护措施。
例如，可以通过分析土地利用的变化和生态系统的破坏程度，评估城市扩张对水资源、大气污染和生物多样性的影响，为环境规划和资源保护提供依据。
基于GIS的土地利用规划优化研究
基于GIS的土地利用规划优化研究引言：随着城市化进程的不断加快，土地资源的合理利用和规划显得尤为重要。
而地理信息系统（GIS）作为一种强大的工具，为土地利用规划提供了有效的技术支持。
本文将探讨基于GIS的土地利用规划优化研究，旨在通过空间分析和模型构建，实现土地利用的合理布局，提高土地资源的利用效率。
一、GIS在土地利用规划中的应用1.1 土地利用规划的背景和意义土地利用规划是指根据城市发展的需要，合理规划和利用土地资源，以实现经济、社会和环境的协调发展。
它对于保障城市可持续发展和提高人民生活质量具有重要意义。
1.2 GIS在土地利用规划中的作用GIS可以将地理空间信息与属性信息进行整合，通过空间分析和模型构建，为土地利用规划提供科学依据和决策支持。
它可以帮助规划者更好地了解土地资源的分布情况、利用状况和潜力，为规划的制定和实施提供参考。
二、基于GIS的土地利用规划优化方法2.1 数据采集与处理在进行土地利用规划优化研究时，首先需要收集和整理相关的地理空间数据，包括土地利用现状、土地类型、土地所有权等信息。
然后，通过GIS软件对数据进行处理和分析，提取有用的信息和特征。
2.2 土地利用评价土地利用评价是指对土地资源进行综合评价，确定其适宜的利用方式和强度。
通过GIS的空间分析功能，可以对土地资源进行定量评价，如基于土地适宜性评价模型，计算出各个土地单元的适宜度指数，从而为土地利用规划提供科学依据。
2.3 土地利用模拟与优化基于现有的土地利用现状和规划要求，可以使用GIS的模型构建功能，建立土地利用模拟模型，模拟不同规划方案下的土地利用变化过程。
通过对比不同方案的优劣，选择最优的土地利用规划方案，实现土地利用的优化。
三、基于GIS的土地利用规划优化案例研究3.1 城市土地利用规划优化案例以某城市为例，通过GIS技术对城市土地利用进行优化规划。
首先，收集城市土地利用现状数据和规划要求，建立土地利用评价模型，评估各个土地单元的适宜度。
基于 GIS 的北京市土地一级开发规模及模式研究
１ ０ ０ ０ ８ ３ ）
（ 北 京城 市 学院 北 京
摘
要 ：土地一级开发是整合城 乡土地市场 的首要环节 。本文 利用 Ｇ Ｉ Ｓ的空间分析功能 ，根据北京城市 总体规
划划定的建成区范 围 ，分析 了规划期 内北京市 土地一 级开 发总量 及分 布情况 。结 合一 级开 发范围 内的土地 利用 现
管制前提下 ，允许农村集体 经营性建设用地 出
约６ ４ ０ 平方公里 ，其余 为独立开发 区及镇 区用
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３年 １ ０月 ２ 日
作者简介 ：孟
媛 （ １ ９ ８ ２一） ，女 ，北京人 ，北京城 市学 院副教 授 ，博士 ，研 究 方 向：土地资 源管 理 ，土
地利用规划 。
引 言
长期 以来 ，我 国所 实行 的 土 地 社 会 主 义 公 有 制包 括 国家 所 有 和 农 民集 体 所 有 两 个 形 式 。 土 地一 级 开 发 ，是 指 在 土 地 出 让 前 ，对 土 地 进
让 、租 赁 、入 股 ，实 行 与 国 有 土 地 同 等 人 市 、
骆社周 （ １ ９ ７ ９一） ，男 ，河南人 ，北 京城 市学 院副教 授 ，博 士后 ，研 究方 向 ：遥 感与地 理信 息
系统的应用 。
王丽明 （ １ ９ ７ ３一） ，女 ，河北人 ，北京城市学 院讲 师 ，博士 ，研究方 向： 自然地理 ，人文地理 。 资助项 目：北京市教委 ２ ０ １ ３年 民办教 育发展促进项 目 “ 北京城市学 院校 内创 新实践基 地建设 ” ；北京 市青
年英才计划资助 。
基 于 ＧＩ Ｓ 的 北 京 市 土 地 一 级 开 发 规 模 及 模 式 研 究
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64. 91
24. 90 120. 38
80. 67
24. 08
城市土地利用总计 467. 11 850. 62 999. 84 383. 51
100
38. 35 149. 22
100
29. 84
扩展贡献率系指某类城市土地利用扩展面积占同期城市土地利用扩展总面积的百分比。
4期 刘盛和 等: 基于 GI S的北京城市土地利用扩展 模式
2 北京城市土地利用扩展速度的历史变化
1949年解放时 , 北京城呈规则的城市建成空间和分化的城市社会空间 [ 6]。发展至 1982 年 , 北京城市土地利用的总面积已达 467 km2 , 大致呈 “分散集团式” 空间格局。
如表 1所示 , 北京城市土地利用扩展速度的历史变化具有如下特点: ① 与全国一样出 现了超常增长的 “开发区热” 和 “房地产热”。 特别是在 1982～ 1992年期间 , 北京的城市 土地利用以史无前例的超常高速外向扩展 , 其年均扩展速度约为历史上高速扩展期 ( 1952 ～ 1959年 ) 的 3倍 [7]。 ② 工业用地是北京城市土地利用扩展的主力军 , 且其贡献率在不断 增加。这与西方国家城市以居住用地为主导的扩展方式极为不同 [5]。北京工业用地的持续超 高速扩展 , 主要是由于乡镇企业用地的迅速增长、 工业开发区的大规模兴建及城区工业的 调整搬迁等因素的综合作用 , 在总体上是合理的。但由于乡镇企业的分散布局和随意用地、 开发区设置得过多过大等原因 , 也造成了大规模的土地闲置与浪费现象。 因此 , 要有效地 控制北京城市土地利用的扩展 , 必须严格地控制工业用地的扩展 , 特别是要加强对乡镇企 业用地的规划与管理。③ 以居住用地为主的城镇用地扩展具有较强的自我调节能力和政策 敏感性 , 而工业用地扩展则具有较强的刚性。自 1993年以来 , 随着商品房空置率的不断升 高和政府调控 “房地产开发热” 系列政策的逐步出台 , 北京城镇用地扩展速度显著减缓。这 直接反映出 , 以居住用地开发为主体的城镇用地扩展具有较高的市场化程度 , 在市场供求 规律和政府的宏观调控政策的综合作用下 , 已得到了有效的控制。 而北京市在工业用地的
3. 2. 3 城市土地利用扩展的空间分异。城市土地利用总体年均扩展强度指数为 0. 67, 平均 值为 0. 78, 标准方差为 0. 61。 如图 1c、 表 2所示: ① 城市土地利用扩展类型的空间分布呈 明显的圈层式空间形态。 由中心城区向外 , 城市土地利用扩展类型的等级随之下降。 并且 , 由东升乡、 朝阳城区、 南苑、 玉渊潭所组成的高速扩展型城近郊圈 , 以城镇用地扩展为主 ; 而其它区域则普遍以工业用地扩展为主。② 城市土地利用扩展具有较强的空间集中性和中 心邻近性。 高达 57% 的城市土地利用扩展面积集中分布在仅占区域土地总面积 21% 的 44 个高速或快速扩展型乡镇 , 并且这些扩展活跃区又大多位于距中心城区以外 0～ 20 km的 近郊圈层 , 其年均扩展强度指数为 1. 75, 是区域总体水平的 2. 6倍。③ 扩展活跃中心相对 集中分布 , 并形成了京通、 京深、 京昌、 京怀 4条城市扩展轴。 其中 , 京通、 京深、 京昌 城市扩展轴的年均扩展强度指数分别为 1. 63、 1. 58和 1. 38, 是总体扩展水平的 2. 4、 2. 3 和 2. 1倍 , 均属于快速扩展型 , 而京怀城市扩展的年均扩展强度指数为 0. 9, 属于中速扩展 型。 它在这一时期的活跃扩展区主要集中在将台— 孙河的近郊段 , 城市扩展轴仅具雏形。
采用 Arc /i nfo、 Arcv iew 等 GIS软件包中的空间统计分析技术 , 来处理空间属性数据。 主要技术过程如下: 首先编制研究所需的各种北京大地坐标系统 1∶ 10万数字化地图 ; 其 次 , 通过对各时期的土地利用图进行叠合等空间分析运算 , 获得 1982～ 1992年及 1992～ 1997年的两个变化时期的土地利用变化图和城市土地利用扩展图 ; 其三 , 将两个变化时期 的城市土地利用扩展图分别与乡镇行政区划图 ( 155个空间单元 ) 进行叠合 , 并根据自然断 裂 ( nat ural break) 法进行聚类分析 , 获得各时期北京城市土地利用扩展的空间分异图。
(中国科学院地理科学与资源研究所 , 北京 100101)
摘要: 采用 G IS空间分析技术 , 对 1982～ 1997年期间北京城市土地 利用扩展的时空过 程进行 空间 聚类和历史形态分 析。 证实工业用地 的高速外向 扩展是北京 城市土地 利用规模 “超 常膨 胀” 的主要原因 ; 揭示城市土地利用扩展的空间分异规 律 , 阐 明城市土地利用扩展中心和扩展 轴的时空迁移模式。 关 键 词: 城市土地利用 ; 扩展强度指数 ; 空间分异 ; GI S; 北京 中图分类号: F301. 24; F293. 2; N 945. 1 文献标识码: A
规划建设国家级高新技术开发试验区昌平园区和北京经济技术开发区而获得良好的发展机
遇。
3. 2. 2 工业用地扩展的空间分异。区域工业用地的总体年均扩展强度指数为 0. 43, 是城镇
用地的 3倍 , 平均值为 0. 57, 标准方差为 0. 65。 如图 1b所示: ① 工业用地扩展的空间分
布相对比较均匀。 在区域 155个空间单元中 , 有 109个属于中速、 低速及缓慢扩展等中间
20世纪 80、 90年代在我国兴起的 “开发区热”、 “房地产热” 造成了巨量的土地浪费、 资金沉淀及繁多的社会不在 1997年采取全面冻结审批新增城市建设用地一年的断然措施。 历史教训警戒我们 , 必须切 实加强对城市土地利用的理论和实证研究 , 严格根据城市土地利用扩展的时空规律来制定 相关政策并指导开发活动。否则 , 任何主观臆断性的决策均可能产生极为严重的后果。 GIS 技术能够为城市研究的海量空间信息管理、 分析、 模拟等提供强有力的技术支持 [3]。本文利 用 GIS技术对北京市 1982年、 1992年和 1997年 3个时期的土地利用进行空间聚类和历史 形态分析 , 旨在探索北京城市土地利用扩展的时空分异规律与模式。
为 0. 15, 标准方差为 0. 42。如图 1a所示 , ① 城镇用地扩展具有很强的空间集中性。约 70%
的新增城镇用地集中分布在仅占区域土地总面积 7. 65% 的 11个空间单元中 ; 而占区域土 地总面积约 58% 的空间单元内没有发生城镇用地扩展。② 城镇用地的扩展中心 (高速或快
速扩展型乡镇 ) 大多分布在紧邻中心城区的近郊圈层。 只有昌平与亦庄相对偏远 , 它们因
( 3-1)
式中 Ui ,t～ t+ n、 UL Ai ,t+ n、 UL Ai, t分别为空间单元 i 的年均扩展强度指数、 在 t+ n 及 t 年时 的城市土地利用面积 ; TL Ai 为其土地总面积。
3. 2 1982～ 1992年期间城市土地利用扩展的空间分异 3. 2. 1 城镇用地扩展的空间分异。区域城镇用地的总体年均扩展强度指数为 0. 14, 平均值
China, N o. 49731040 ] 作者简介: 刘盛和 ( 1967-) , 男 , 湖南衡阳人 , 副研究员 , 在职博士生。 E-mail: s liu@ dl s. iog. ac. cn
40 8
地 理 学 报 55卷
较分析城市土地利用的动态变化 , 统一调整归并为: 耕地、 园地、 林地、 牧草地、 城市土 地利用、 农村居民点、 水域、 及未利用土地等 8个一级类。 其中城市土地利用又分为: 城 镇用地、 工矿用地、 交通用地和特殊用地等 4个二级类。 中心城区除少量面积较大的地类 外 , 主要被综合为城镇用地。 1. 3 研究方法
1 研究区域与研究方法
1. 1 研究区概况 城市边缘区是观察和研究城市土地利用变化的天然实验室 [4, 5 ]。本文选择北京城市边缘
区作为研究对象 , 范围为 39°40′N～ 40°20′N、 116°00′E～ 117°00′E, 行政区域包括朝阳区、 海淀区、 丰台区、 石景山区、 顺义县的全部、 昌平县、 通州区、 大兴县的大部分乡镇及怀 柔县、 密云县、 平谷县、 房山区、 门头沟区的小部分区域。 该区域的地貌类型以平原为主 , 从而成为北京城市土地利用扩展的主要目标区。 在 1982～ 1992的 10年期间 , 北京全市城 市土地利用扩展的总面积为 415. 4 km2, 其中的 92% 即集中在该研究区内。 1. 2 土地利用图件、 数据的来源与分类
性类型 , 占区域土地总面积 89. 61% , 占区域工业用地扩展总面积的 71. 2% 。 ② 工业用地 扩展中心呈明显的轴向分布 , 且南部多于北部。 沿京通公路延伸的工业用地扩展轴 , 东西
长约 20 km, 年均扩展强度指数为 1. 62, 为区域总体水平的 3. 8倍 , 是这一时期北京市工
第 55卷第 4期 2000年 7月
地 理 学 报
ACT A G EOG RAP HICA SIN ICA
文章编号: 0375-5444 ( 2000) 04-0407-10
V o l. 55, N o. 4 July , 2000
基于 GIS的北京城市土地利用扩展模式
刘盛和 , 吴传钧 , 沈洪泉
4 09
市场化改革进程中的步伐则相对迟缓 , 市场信号微弱 ; 且各区县政府的经济扩张热情持续 不减 , 从而导致北京市工业用地逆势而动 , 呈现出极强的扩展刚性。
3 北京城市土地利用扩展的空间分异
3. 1 空间分异的衡量指标
目前描述城市扩展空间分异最常用的方法 , 是比较分析城市扩展速度在不同空间方位 上的差异 [7～ 9 ]。 这种方法能够在总体上勾画出城市扩展的空间形态 , 具有直观简明的优点。
表 1 北京城市土地利用面积及扩展速度 ( 1982～ 1997) (单位: km2 ) Tab. 1 The area and growth rate of urban land use in Beijing ( 1982～ 1997)