基于多准则判断的城市边缘区界定及其特征分析
城市边缘区问题研究
城市边缘区是“一种在土地利用、社会和人口特征等方面发生变化的地带，它位于连片建成区和郊区以及具有几乎完全没有非农业住宅、非农业占地和非农业土地利用的纯农业腹地之间的土地利用转换地区”。
尽管城市边缘区研究已有近20年的时间，但由于我国仍处于城市化快速推进时期，受外部因素不断变化的影响，城市边缘区的功能、特征以及空间结构等都在变化之中，使城市边缘区还会有种种问题凸显，而未来还会出现地域规模更为广阔的城市边缘区，因此，继续加强这方面的研究探索十分重要。
1国内城市边缘区研究总体进展1.11980年代末期至1990年代中期城市边缘区研究进展1.1.1大城市边缘区特征研究城市边缘区具有与城市和乡村不同的社会、经济以及景观特征间。
顾朝林(1993)等对我国大城市边缘区的人口、社会、经济以及土地等多种组成要素的基本特征的深入研究表明：①过渡性和动态性是基本的人口特征；②社会空间分异明显；③从经济的角度分析，由于受级差地租及比较收益规律支配，城市边缘区的空间经济活动具有圈层分布的特征；④而城市边缘区的用地具有城乡用地犬牙交错的特点，土地利用性质和利用强度、地域空间结构及地理景观等方面都具有从城市向郊区衰减的特征，基本遵循距离衰减规律。
林炳耀在对大城市边缘区社会经济特征进行理论总结的基础上，从产权、地价以及人口等几个方面进一步分析了影响大城市边缘区社会经济特征变动的影响因素。
1.1.2城市边缘区空间结构研究空间结构是城市边缘区研究的重点内容。
顾朝林(1995)等研究发现，北京城市边缘区大致形成三个分异带：①内环带宽约5km，为城市与农村交错地区，是精细蔬菜、花卉、苗圃等园艺农业分布带；②近郊环带宽10-15km，为蔬菜、畜牧(奶蛋为主)混合农业分布为主；③远郊环带为粮、经、果、牧综合农业分布带；涂人猛(1990)认为可以将城市边缘区划分为内层边缘区、中层边缘区和外层边缘区三个层次，并以武汉市为例研究了城市边缘区的空间结构，认为内边缘区已经形成多种高层住宅区，有比较完善的服务设施和社区组织系统，已经成为城市连绵区的一部分，中层边缘区内有大型企业、经济开发区等，外层边缘区为郊县地带，以农业为主，保留有大片的农田。
海口市城市边缘区空间范围的识别研究
海口市城市边缘区空间范围的识别研究Ju Qingqing;Yin Hanyi;Li Wei;Zhou Peng【摘要】城市边缘区位于城市与乡村之间的过渡交接地带,是城市扩张的前沿,也是城乡建设中最具活力的地区.准确地识别城市边缘区,有助于从城乡对比的角度来衡量城市化程度及其对生态环境的影响,有利于推进城市规划学科的进展.以海口市遥感影像数据为基础,选用不透水面指数评价土地利用程度,然后运用最大熵阈值法进行图像分割,界定海口市城市边缘区内外边界,并对海口市城市边缘区空间范围进行具体识别.最后通过人口统计和归一化植被指数验证识别结果的准确性,并依据识别结果对海口市2009-2017年城市边缘区扩展状况及驱动因素进行分析研究.结果表明,海口城市边缘区扩展变化主要受到自然因素、交通和人口等因子的影响.将不透水面指数与最大熵阈值分割法相结合可以直接从遥感影像中识别出城市边缘区,这是后续对这一特殊区域特征进行研究的基础.对海口城市边缘区扩张研究,有助于促进海口市的城乡协调发展,其对海口市实现城市规划与管理的可持续发展和生态与环境的平衡发展具有重要意义.【期刊名称】《海南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(037)002【总页数】6页(P180-185)【关键词】城市边缘区;不透水面指数;最大熵阈值法;驱动因子【作者】Ju Qingqing;Yin Hanyi;Li Wei;Zhou Peng【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TU986城市边缘区(又称城乡结合部、城乡交错带等)是指处于市区与乡村之间的，在土地利用、社会经济、人口等方面同时受到市区和乡村的影响，土地利用性质由城市向乡村过渡，经济发展不平衡、结构复杂的带状区域[1].如今大多数城市只关心中心城区发展，忽略具有高度异质性和发展活力的边缘区的建设保护，且现有的研究对象大多都是北京、上海、西安、武汉等大型城市，对于中小型城市的研究还相对较少，在未来的研究及城乡建设管理中需要更多的关注.城市边缘区中土地利用、社会经济、人口构成及生境条件较为复杂，因此准确识别城市边缘区的空间范围是后续对这一特殊区域特征进行研究的基础，对于监测城市扩张和制定具体的发展政策以避免、缓解或解决城市化进程中的社会和环境问题至关重要.准确识别城市边缘区空间范围一直是实践和研究中的难点.到目前为止，城市与乡村边界界定的方法在国内外尚未达到共识，城市边缘区的范围识别也就不知从何而谈.关于城市边缘区划定的早期研究，主要为依靠经验、直观判断的定性方法，随着地理信息技术和数学方法的发展，研究人员的注意力逐渐转向定量研究.例如，夏普和克拉克利用一种基于阈值的分类方法，通过最大通勤距离来确定俄亥俄州的城乡边缘区[2]；塞西尔将分形几何用来确定大都市地区的形态边界[3]；陈佑启则通过构建指标体系，运用“断裂点”划分北京城市边缘区[4]；陈连生等基于信息熵原理，通过分析北京市近郊区的景观紊乱度，对北京市边缘区内外边界进行划定[5]；马晶等将连续小波变换与遥感影像数据相结合对武汉市城市边缘带进行识别.[6]经综合分析，现有划定方法的主要特征是：早期的定性识别方法经验性和主观性较强，划定方法难以复制推广，且不利于结果的纵向对比.后期定量法的综合指标法指标选取较为繁琐，且大多依赖于统计数据，以至于指标体系的构建不够灵活，限制了其运用的广度；传统阈值划定及突变检测法则需要经过多角度多方位的判定，识别效率较低.随着城市的发展，人工不透水面逐渐取代了城市周边的自然景观，不透水面指数变化揭示了城市空间扩展变化.因此，本文采用不透水面指数空间分布图来表征海口土地利用空间结构，并基于城乡不同盖度的不透水面图像无序性变化原理，通过最大熵法自动识别阈值进行图像分割，得到海口市城市边缘区的内外边界线，最后将内外边界线等比例与海口市行政区划图进行叠加获得城市边缘区空间范围.此次研究首次将基于最大熵法的阈值图像分割引入城市边缘区识别，此方法对城乡边缘带的识别效率较高，且减少现有识别方法的主观性及指标选取的繁琐性.1 材料与方法1.1 研究区概况海口市是海南省的省会城市，地处海南岛最北部，北边为琼州海峡，南边与文昌市、定安县毗连，东面邻接文昌市，西边与澄迈县接壤，本文研究的海口市域范围只包括陆地部分.海口市地势平缓，具有大量特色的海岛自然景观，热带资源丰富，生态环境良好，村庄建设分布均匀，建成区西部以五源河森林公园，南部以玉龙泉森林公园为生态屏障，且从海口穿过的南渡江是海南省第一大河流，长75km，流域面积为130 km2.1.2 数据来源数据主要包括遥感图像，海口市行政区划图，主要交通道路网图，海口市统计年鉴.具体为：1)遥感影像.本文采用地理空间云数据服务平台提供的海口市2009年的Landsat5 TM多光谱影像和2017年的Landsat8 OLI 多光谱影像图作为基础数据，轨道号123-124/46，图像云覆盖率为0，空间分辨率为30米;2)从海口市政府门户网站下载的2017年更新的海口市行政区划图和主要交通路网图；3)海口市统计年鉴数据.海口市2017年各区及乡镇的人口数据.1.3 研究方法本文采用不透水面指数空间分布与最大熵阈值分割法相结合对城市边缘区进行空间识别，主要包括三个步骤.首先，利用植被-不透水面-土壤(Vegetable-Impervious-Soil Model，V-I-S)模型从Landsat影像中提取不透水面，表征研究区土地利用的程度；其次，在MATLAB里将不透水面空间分布图进行灰度化处理，并通过最大熵阈值分割法计算最佳阈值，使用最佳阈值对图像进行分割后分别得到海口市城市边缘区内外边界线；最后，通过图像处理软件将等比例的内外边界线与海口市行政区划图像进行叠加，对城市边缘区进行空间范围进行具体识别.1.3.1 基于V-I-S模型的不透水面提取不透水面主要由建设用地、沥青路面、停车场等组成，是城市主要的土地覆盖类型之一，不透水面比例的增加是一个地区城市化的明显特征.不透水面指数是指单位面积内不透水面面积比，是衡量城市土地利用强度的综合指标[7].本文基于修正的V-I-S模型对海口市不透水面进行提取，主要包括三个步骤.第一步是数据预处理，包括图像镶嵌、配准、裁剪、辐射校正和大气纠正等.第二步通过ENVI 中的线性光谱混合模型的最小噪声分离和像素纯度指数提取植被端元-高反照率端元-低反照率端元-土壤端元.由于在提取过程中，可能会对水体和植被阴影进行错误的分类，因此认为应予以消除.在提取不透水面之前需掩膜去除影像的水体信息和植被阴影，水体提取利用改进的归一化水体指数(Modified Normalized Difference Water Index，MNDWI)，植被阴影消除采用归一化植被指数(Normalized Difference VegetationIndex，NDVI).第三步将提取的高反照率和低反照率影像相加，最终得到不透水面指数空间分布图.1.3.2 最大熵阈值分割法信息熵是不稳定性的度量，不稳定性性越强越无序，熵最大意味着系统状态处于最混乱、最无序的状况.在一定条件下，对所有可能的概率分布进行选择，将存在一个使熵取极大值的分布，这就称作最大熵原理[8].一般来说，纯城区和纯农村的土地利用类型相对简单，不透水面均匀分布，信息熵值小;而城市边缘区建设用地和农林用地互相交织,土地利用类型呈现复杂化, 不透水面空间分布呈现较强的无序性，信息熵值大.因此可以通过最大熵阈值法分割不透水面图像来确定城市边缘区.图像的熵，被看作图像像素灰度变化状态不稳定的量度[9].最大熵阈值分割法将图像划分成目标及背景两大区域，当目标和背景的熵之和达到最大时的阈值为最佳分割阈值[10].最大熵阈值法的思想是假设一幅数字图像的大小是M×N，其背景图像为B，目标图像为 O，图像的灰度值用f(i，j)表示，p则为图像中每一灰度值出现的概率，灰度图最大熵阈值法的计算公式如下：①计算图像中点(i，j)灰度值出现的概率，设图像有L个灰度级，在数字图像表示：②设分割阈值为t，大于t的为目标区域，小于t的为背景区域，则目标与背景区域的信息熵分别为：其中，③定义熵函数Ψ(t) 为HO(t) 与 HB(t)之和为：Ψ(t)=HO(t)+HB(t)；④通过最大化函数来选择最佳阈值 t*，即：t*=arg max(Ψ(t))，当熵函数Ψ(t)达到最大值时，相应的灰度值就是最佳分割阈值，并依据最优分割阈值完成图像的分割.2 海口市城市边缘区识别2.1 海口市不透水面提取基于V-I-S模型提取海口市的不透水面，并对提取结果进行了精度检验，在Arcgis里面随机抽选100个样点进行验证，与高分辨率卫星影像进行人工判别是否为不透水面，计算提取的不透水面的总体精度和Kappa系数2009年分别为84.6%和0.745，2017年分别为86.2%和0.778.根据现有研究统计，提取结果是有效的，具有可接受的精度.图1 为海口市不透水面指数空间分布图.在不同的土地利用类型上，不透水面指数值越高，建筑用地面积比越大，其值越低意味着耕地、林地、草地的覆盖率比较高.如图所示，海口市2009年与2017年空间分布格局基本一致，不透水面空间主要是以市中心为中心的半圆环状分布，不透水面指数的高值区主要分布在商业、居住和交通用地，低值区分布在农田和林地区域.2009年至2017年海口市不透水面积明显增加，建成区为主要不透水面扩散区域，扩散方向从北向南、由东向西，其次为北部的沿海地区.图1 海口市不透水面指数空间分布图(左：2009年，右：2017年)2.2 图像阈值分割不透水面空间分布图进行阈值分割时在高分辨率下会产生大量的噪声，会对检测结果带来很大干扰.但是，如果分辨率太低，原始的不透水面特征将会丢失.因此，在利用利用阈值进行图像分割时，要通过综合分析选择合适的图像分辨率来检测边界线，以达到最显著的效果.图1不透水面指数空间格局图的空间分辨率为30 米，为了消除由高分辨率图像引起的噪声但又能保留原始信息，经过多次试验，决议选取600米分辨率的重采样不透水面图像.本文选择基于最大熵阈值法的图像二值化对海口市城市边缘区进行识别,主要包括四个步骤.第一步，在MATLAB中将提取的不透水面空间分布图像进行灰度化等图像预处理.第二步，利用最大熵法计算用于分割灰度图像的最佳阈值，得出2017、2009年分别为64、60，并依据最佳阈值对灰度图像进行分割，然后将分割后的图像进行腐蚀，并对腐蚀后的图像进行边缘特征提取，得到海口市城市边缘区的外边界限，如图2.第三步，将海口市不透水面空间图对乡村腹地进行掩膜处理后得到非乡村区域的不透水面空间分布图，然后重复步骤二得到海口市城市边缘区内边界，如图3.第四步，在图像处理软件中将内外边界等比例与海口市行政区划图进行叠加，最终得到海口市城市边缘区具体空间范围，如图4.图2 海口市城市边缘区外边界线图(左:2009年,右:2017年)图3 海口市城市边缘区内边界线图(左:2009年,右:2017年)图4 海口市城市边缘区空间范围图(左：2009年，右：2017年)2.3 识别结果结果显示2009年海口市的市区主要包括龙华、美兰城区以及琼山东北部城区等地区.城市边缘区包括秀英城区、琼山东南部城区、城西镇、西秀镇，石山镇西部，海秀镇，长流镇大部分地区、城西镇中北部，灵山镇，演丰镇西北部，甲子镇少部分地区.2017年市区及城市边缘区面积都明显增加，市区扩展部分为秀英区东北城区、美兰区新埠岛、城西镇北部、琼山西北部城区等地区，市区范围与建成区基本一致.2017年海口市城市边缘区包括西秀镇，石山镇，永心镇，长流镇，海秀镇，龙泉镇西北角，遵潭镇少部分地区，城西镇南部，龙桥镇，龙塘镇北部，灵山镇，演丰镇大部分地区，甲子镇东北部，东山镇东南部，新坡镇南部，旧州镇南部，三门坡东部等地区.3 结果验证及分析3.1 结果验证通过对市区、城市边缘区和乡村腹地的人口数据进行比较来验证识别结果.据2017年海口市统计年鉴得出市区常住人口约144.8万，占海口市总人口的64.47%.由于农村地区地广人稀，耕地及植被较多，据统计乡村腹地常住人口仅占海口市的14.62%.城乡边缘地区土地利用相对复杂，统计得出人口相对高于农村但低于市区，占海口市总人口的20.91%.通过海口市区、城市边缘区与乡村地区的人口数据对比表明，识别结果基本符合海口市的实际情况.此外，还引入了归一化植被指数来验证识别的可靠性.与传统的人口统计数据相比，归一化植被指数能够更直观地表征城市发展的空间格局，为城市区域结构的识别提供有效的支持.自然植被受城市化影响较大，从市区到乡村腹地呈现出不同的空间特征.在ENVI中对海口市植被指数进行计算得出从市区到乡村腹地呈现出上升趋势(表1).城市边缘区的植被指数标准差大于市区和乡村腹地，植被指数在乡村腹地与城市边缘区之间的差距相对较小.在城市边缘区，建设用地与耕地的混杂导致了较高的植被指数标准差.而作为生态环境良好的的城市，海口市城市边缘区绿化植被较为丰富，与乡村区域比较接近.归一化植被指数的空间分布特征验证了城市边缘区识别的可靠性.表1 2009—2017年海口市各识别区域植被覆盖指数情况识别区域2009年植被覆盖指数2009年标准差2017年植被覆盖指数2017年标准差市区0.550.07150.520.0734城市边缘区0.780.08390.750.0851城市边缘区外围0.870.06880.850.06933.2 结果分析3.2.1 城市边缘区扩展分析城市边缘区内边界是建设用地和农用地比例变化的转折点，也是景观破碎化和多样性指数逐步增加的起点.2009年城市边缘区的内边界与市区中心位置的距离大约为3.8 km，到2017年约为5.4 km.城市边缘区外边界农业用地比重及植被覆盖率较高，建设用地比重值明显少于内边界处，北部的外边界离市区中心点最远处在2009年位于距离市区中心约23.8 km的地方，到2017年增加到26.5 km左右，在海口市域范围内西南角出现的城市边缘区其范围也有明显扩展.2009年，海口市城市边缘区面积为494.57 km2，占总面积的21.46 %；2017年海口市城市边缘区面积为807.64 km2，占总面积的35.04 %.2009年至2017年，海口市城市边缘区扩建速度为37.61 km2 /a-1，扩展强度为4.32 %. 3.2.2 驱动力分析城市扩展和变化与城市的自然条件、社会、人口等因素息息相关，经研究分析，海口城市边缘区扩展变化的驱动力因子主要包括自然因素、交通和人口.海口市市区北部大多为沿海平原，东部邻江，南部和西部的地形平缓，大部分为台地和平原，在海口发展早期，除中心区外沿海地区发展较其他区域城市化水平较高.因此，在某种程度上，决定了后期城市扩张方向为西、南.海口市西南边与定安县相邻，定安县城靠近海口西南市域边界线，西南部分区域受到定安县城影响，城市边缘区明显向中部区域扩张.将海口市城市边缘区空间分布图等比例与交通图叠加比较发现，海口市城市边缘区主要沿着224国道向西南方向扩展，以及沿G98国道两边的地区城市边缘区也明显增加.城市是一个与外界不断交换物资的开放系统，交通基础设施的建设可以加快物资交换，提高资源配置效率，并提供良好的硬件环境.由此可见，区域主要交通干线在城市的发展和扩张中有至关重要重要的引导作用.人口增长对城市扩展也有显著的刺激作用，海口市自2010年国际旅游岛建设以来，优越的生态环境和就业机会及其适宜的人居环境使得人口逐年增加.据海口市统计年鉴统计得出，2009年至2017 年海口市总人口增加了36.8万人，市区常住人口增长了24.89万人，城市边缘区人口增加了11.91万人.城市边缘区扩展其中绝大部分原因就是其建设用地增加，利用提取的城市边缘区不透水面面积指代城市边缘区的建设用地面积，依据提取结果及2017年海口市统计年鉴进行统计得出2017年海口市城市边缘区各乡镇人口及不透水面面积如图5所示，且通过相关分析( 如图6) 得出，城市边缘区建设用地面积与地区人口总数相关系数为0.878.由此可知，城市的人口数量和城市边缘区扩展存在高度相关性.10.008.006.004.002.000.00人口总数(万人)y=0.172x+0.6978R2=0.87830.010.020.030.040.050.0面积(km2)50.040.030.020.010.00.0长流西秀石山永兴城西龙桥灵山演丰新坡海秀旧州甲子三门坡东山不透水面面积(km2)人口总数(万人)图5 2017年海口市城市边缘区各乡镇人口及不透水面面积统计图6 2017年海口市城市边缘区各乡镇小建设用地与人口散点分布图4 结论城市边缘区反映了城市功能的空间划分，其准确的识别对于认识城市化的社会和环境影响具有重要意义.本文基于遥感信息，通过提取不透水面来表征海口市城市土地利用强度，并结合图像分割法快速有效的界定了海口市城乡边缘区的内、外边界.将最大熵分割法与不透水面指数的空间分布格局结合，极大地提高了城市边缘区的识别效率，避免了指标选取的繁琐性和复杂性，并且拓宽了识别城市边缘区空间范围的研究方向.通过人口数据统计和归一化植被指数对识别结果进行验证，证实了该方法的客观性和准确性.该方法可以快速从遥感图像中识别出海口市城乡边缘区，这不仅有助于有效地管理城市，而且有利于后续关于海口市城市边缘区的研究及探讨.自2010年海南国际旅游岛开始建设以来，海口市不透水面面积增长显著，城市主要由北向南进行扩散，主要的驱动因素包括现有的自然条件、快速发展的经济、人口和交通.在今后的发展中，海口市应该协调好城市的扩张范围和速度，避免无序的城市扩张带来严重的生态环境问题，积极引导城市经济转型升级，依靠人才和科技带动经济发展.应该继续维护城市发展的稳定状态，更加注重协调城市合理发展与生态环境的保护的关系.在未来城市发展中，海口市应当积极寻求经济发展、城市化扩张与环境保护三者之间的平衡点，把海口市真正建设成为世界级国际旅游城市及国际自由贸易港口.此研究中将最大熵分割法与不透水面指数相结合对城市边缘区进行识别时，提出的程序中仍有一些有待改进之处.其次，在研究中运用人口统计数据和归一化植被指数初步验证了识别结果，但仍缺乏更详细的准确性评估，在进一步的研究中应该加强不确定性评估.在今后研究中可考虑选取更多的城乡边缘区指示要素，如土地利用综合指数、植被覆盖指数、夜间灯光指数等，通过对指数的对比试验，选取识别城乡边缘区最佳的指示要素，来增强识别结果的准确度和可信度.【相关文献】[1] 宋国凯.城乡结合部研究综述[J].社会学研究,2004(2):104-108.[2] Jeff Sharp, Jill K Clark. Between the country and the concrete: Rediscovering the rural-urban fringe [J]. City & Community, 2008,7(1):61-79.[3] Cécile Tannier,Isabelle Th omas,Gilles Vuidel, et al.A fractal approach to identifying urban boundaries [J]. Geographical Analysis.2011,43 (2): 211- 227.[4] 陈佑启.试论城乡交错带及其特征与功能[J].经济地理,1996,16(3):27-31.[5] 程连生,赵红英.北京城市边缘带探讨[J].北京师范大学学报,1995,31(1):128-129.[6] 马晶,李全,应玮.基于小波变换的武汉市城乡边缘带识别[J].武汉大学学报(信息科学版)，2016,41(2):235-241.[7] 崔秋洋，潘云，杨雪.基于Landsat8遥感影像的北京市平原区不透水层盖度估算[J].首都师范大学学报(自然科学版),2015,36(2):89-92.[8] 冯尚友.信息熵与最大熵原理[J].水利电力科技,1995,22(3):24-29.[9] 许四祥，侍海东，郭宏晨．基于局部熵和分形理论的镁熔液第一气泡图像检测[J].热加工工艺，2015(11)：85-87．[10]袁小翠，吴禄慎，陈华伟．钢轨表面缺陷检测的图像预处理改进算法[J]．计算机辅助设计与图形学学报，2014,26(5)：800-805．。
边缘现象_西安城乡边缘区的特征与发展前景分析
边缘现象_西安城乡边缘区的特征与发展前景分析西安作为中国古代文明的发源地之一，具有悠久的历史和丰富的文化底蕴。
然而，在城市发展的进程中，城乡边缘区也逐渐成为西安面临的一个重要问题。
本文将分析西安城乡边缘区的特征以及未来的发展前景。
一、西安城乡边缘区的特征1.城市与农村交界处：西安城市的发展使得城市边界向外扩张，形成了城乡交界地带。
这些地区常常被较为落后的农村环境所包围，城市化进程相对滞后。
2.社会经济差异大：西安城乡边缘区的居民多为农民工及其家人，他们在城市从事务工等低收入职业。
与城市相比，这些农民工家庭的经济收入和生活条件普遍较为困难。
3.基础设施不完善：由于城市发展的滞后性，西安城乡边缘区的基础设施建设相对较为薄弱。
例如，交通、供水、供电等方面的设施常常无法满足居民的需求。
4.城市与农村文化碰撞：西安城乡边缘区的居民既接受了城市的一些文化影响，又保留了农村的一些传统习俗和价值观念。
这种文化碰撞使他们在融入城市生活的过程中面临着诸多困难。
二、西安城乡边缘区的发展前景1.政策扶持：西安市政府将城乡边缘区作为发展重点，加大了政策扶持力度。
通过对基础设施、公共服务、教育等方面的投资，努力提升城乡边缘区居民的生活条件。
2.产业转移：随着城市发展进程的推进，西安城乡边缘区的地理位置优势日益凸显。
政府可以通过产业转移的方式，吸引更多的企业和产业项目进驻边缘区，促进当地产业的发展，提升居民的就业机会和收入水平。
3.城市农业发展：西安城乡边缘区地域广阔，土地资源丰富，可用于发展城市农业。
政府可以鼓励农户发展特色农业和农村旅游，提升城乡边缘区的农业产业水平，增加农民收入。
4.教育医疗资源优化配置：加大对边缘区教育和医疗资源的投入，提高边缘区居民的受教育和就医条件。
同时，建立健全农民工子女教育和农民工健康保险体系，解决居民在教育和医疗方面的难题。
5.城乡统筹规划：西安市政府需要加强对城乡边缘区发展的规划和管理，统筹城乡资源，促进城乡经济社会协调发展。
第九章 城市边缘区
第九章城市边缘区教学目的：通过对城乡边缘区的形成、发展及特征的学习，认识城市边缘区在城乡结合中的地位与作用。
教学重点：城乡边缘区的特征和作用。
教学难点：理解城乡边缘区在缩小城乡差异，联系城乡发展过程中所起的作用。
课、学时：3课时教学内容：第一节城乡边缘区概述一、概念的界定（一）对城乡边缘区范畴的不同认识史密斯最早使用城市边缘区这一概念，并将其界定为“毗邻整个城市界限外的建设区域”。
威尔文定义城市边缘区为：工业用地和农业用地的转换地区，是一个很难快速准确定义的概念。
安格鲁将城市边缘区与城乡边缘区相区别，认为“城乡边缘区在面积上要更大些，是从经济中心向毗连城市边缘区的农业用地和城市土地利用方式相混杂的地带”。
科曾从城市开发的复杂性——有序性角度，提出了周期性因素对边缘区空间结构变化有很大影响，认为边缘区是城市地域扩展的前沿。
普利沃（1968）在总结前人研究的基础上给出新的表述：城乡边缘区是一种土地利用、社会和人口特征发生变化时的过渡地区，位于连片的中心城区与外围的几乎没有城市居民住宅及非农土地利用的纯农业腹地之间，兼具城市和乡村的特征。
（二）概念的界定城乡边缘区，指位于城市和乡村之间，以城市和乡村土地的利用方式相混合为典型特征，人口和社会特征具有城乡过渡性质的一个独特地域。
城乡边缘区的出现形式：一种是与大城市邻近的农业地区，由于受城市化的影响而在城市外缘形成一个准城市化地带；另一种是多个城市在聚集发展过程中，城市之间沿主要交通干线形成的发展走廊，这一地带也属于城乡边缘区的范围。
二、城乡边缘区的范围城乡边缘区难以界定的原因：首先，边缘区的范围随城市的发展而发生变化；其次，作为城市和乡村之间的过度地区，城乡边缘区的许多要素如人口密度、非农就业者的比例等等，是随距离由城市到乡村逐渐变化的，没有明显的突变出，这就给界定发内带来了困难；最后，城乡边缘区通常是城市和乡村两种景观混合之处，城乡之间的要素往往相互渗透、相互影响。
浅谈城市边缘区土地利用问题及对策
浅谈城市边缘区土地利用问题及对策1 引言近年来，随着我国城市化进程的不断加快，城市和城市边缘带在社会、经济和自然环境上相互影响，形成了一个城乡交错带。
由于城市边缘带地理位置的特殊性，城市边缘带的土地利用既受城市化建设进程的影响，又受农业用地的制约，土地类型复杂，动态性、过渡性强，土地利用问题尖锐和集中。
因而，加强城市边缘带土地利用问题的研究具有重要的意义。
本文主要就城市边缘区土地利用中存在的问题及对策进行了论述。
2 城市边缘区的概念及特点城市边缘区是指城市边缘环境向农村环境转变的过渡地带，是城乡建设中最复杂、最富有变化的地区。
可以从3个方面来解释和理解。
从空间位置上来解释，城市边缘区是城市的外围地带，一般指城市建成区的外围地带，是城市与郊区交错分布的地带。
从社会经济特征而言，城市边缘区可称之为城乡结合部，即城市经济、城市社会和乡村经济、乡村社会的结合部或交错地带，即所谓的二元结构交错区。
从城市的扩散作用或城市的影响力而言，可以称之为城市直接影响区（阴影区）或城市化侵入地区，城市核心区对边缘区产生极化效应和扩散效应，核心区和边缘区共同组成了一个相互作用、相互影响的社会经济大系统。
3 城市边缘区土地利用中存在的问题3.1 城市用地与农业用地存在供求矛盾近年来，随着我国城市经济的迅速发展，城市中心区与外围区进入同步发展的旺盛建设阶段。
由于城市的外向延伸导致大量的农业用地被占用。
城市建设用地的粗放型外延扩张、工业园与各类开发区占地规模失控、小城镇的快速发展、农村住宅建设分散等多种因素的影响，农用土地被过度使用已成为城市边缘区土地利用的重点问题。
城市边缘区人口数量的增加，加剧了土地的压力。
耕地面积的不断减少，使得农业人均拥有土地的数量急剧减少。
建设用地与农业用地在边缘带形成犬牙交错的布局，用地供求矛盾突出，形成恶性循环。
3.2 土地压力过大，资源浪费严重我国城市的空间扩张形式主要表现为圈层式的无序蔓延以及沿交通路线的扇形辐射，城市的快速扩张必然引起人口的加速流动。
基于多尺度窗口分析的西安城市化空间格局及其特征
基于多尺度窗口分析的西安城市化空间格局及其特征樊相宁;孙晶;杨新军【摘要】以西安城区2000,2005和2010年的土地利用图为基础,结合移动窗口法和迭代自组织聚类法,实现城市发展对其周边地区影响的多尺度分析与聚类并绘制成图,按照城市化水平的高低,将其分为:城市核心区、半城市化区、城市边缘区和乡村地区.结果表明,在局地尺度(0.81 km)上,2010年城市核心区、半城市化区、城市边缘区和乡村地区的城市建设用地比例分别为96％,59％,38％和8％.城市核心区集中在碑林区、莲湖区和雁塔区,是西安城市化水平和质量最高的地区,半城市化区多呈斑块状镶嵌在城市核心区周围,城市边缘区连片环绕城市核心区分布,乡村地区分布在区域最外围.在区域尺度(16.11 km)上,各类地区的城市建设用地比例逐年增加,西安城区整体的城市化质量和水平逐步提高.【期刊名称】《地域研究与开发》【年(卷),期】2014(033)003【总页数】6页(P73-78)【关键词】城市化;空间格局;土地利用;多尺度窗口分析;西安市【作者】樊相宁;孙晶;杨新军【作者单位】西北大学城市与环境学院,西安710127;密西根州立大学系统综合与可持续发展研究中心,美国东兰辛市48823;西北大学城市与环境学院,西安710127【正文语种】中文【中图分类】K901.80 引言近些年，城市化成为我国发展的主要战略决策，快速城市化带来了一系列亟待解决的问题。
城市可理解为一个典型的区域社会—生态系统。
社会—生态系统是人类社会与自然环境相互联系作用的复杂系统，受系统自身和外部的干扰与控制[1-2]。
城市社会—生态系统中自然、经济和社会各部分相互作用，系统的动态性强且其发展轨迹受人类影响和控制[3]。
城市的生产生活活动需要消耗大量的能源与资源，这些能源与资源多由周边地区供给[4]，同时，城市作为区域的经济文化中心，为整个区域提供商品和服务[5]，它的发展也影响着广大腹地的环境质量和生态系统服务。
基于多准则判断的城市边缘区界定及其特征分析
基于多准则判断的城市边缘区界定及其特征分析
王海鹰，张新长，康停军，赵元 （中山大学 地理科学与规划学院 中国广州 510275） 摘要：本文在总结前人研究的基础上提出城市特征属性概念，构建了一套基于多准则判断的评价指标体 系和城市边缘区界定方法。利用累积频率图和 K_Means 空间聚类法确定了城市边缘区界定标准，对广州 市城市边缘区进行划分。实验结果表明：城市边缘区主要分布于主城区和若干中心镇周围，随城市交通 轴线发散分布，平均城市特征属性为 0.292。边缘区总面积占广州总面积的 46.73%，主要分布于番禺、 白云、花都三个区，共占城市边缘区总面积的 76.511%。海珠、荔湾的城市边缘区形状较为紧凑，紧凑 度指数分别为 4.127、3.473；番禺、白云、花都的城市边缘区形态较为破碎，紧凑度指数分别为 7.847、 7.199、7.526。 关键字：城市边缘区;城市特征属性;多准则判断;K_Means 聚类;广州
1、引言
我国自改革开放三十多年以来，城市化进程明显加快，已经进入城市化的快速推进时期。城市的发 展使得城乡的界限逐渐变得模糊，出现了兼具城市和农村双重特征的城市边缘区，成为城市化最活跃、 土地利用结构变化最大、景观变化最为迅速的地区 。传统的城郊二元划分模式已经不能准确反映现代 [2-6] 城市的地域结构，开始向城区-城市边缘区-影响区三分法的现代城市地域结构模式转变 。国内学者 [6-10] 以顾朝林、陈佑启等为代表适时提出了“郊区” 、 “城乡结合部” 、 “城乡交错带” 、 “城市边缘区” 等 多个概念,其研究成果极大地推动了国内城市地理学的发展，对促进我国城市化发展、优化城市功能分 区布局、实现城乡一体化土地资源的可持续利用和管理起到了积极的指导意义。 城市边缘区是指位于城市和乡村之间，以土地的城乡混合利用方式为典型特征，人口和社会特征具 有城乡过渡性质的一个独特地域，具有过渡性（位于城市与乡村的区域空间范围） 、模糊性（兼具城市 与农村的特征） 、动态性（城市的向外扩张与农村的城市化是不断变化的过程） 、复杂性（受人为、自然 因素的干扰，是一个非线性复杂系统） 等特点。国内外学者从城市边缘区的不同角度提出了划分 指标与界定方法，其中具有代表性的有：人口密度法、断裂点法、景观紊乱度法、突变检测分析法、综 合指数划分、五项判定标准划分、居住价格变化判定、城市地域属性界定法等 。以上Байду номын сангаас些方法具 基金项目：国家自然科学基金项目“城市边缘区土地利用时空结构变化分析与模拟”(40971216)。作者 简介:王海鹰 (1980- )，男，博士研究生，河南洛阳人，主要从事土地利用时空结构变化模拟研 究,E-mail:whyhdgis@。通讯作者:张新长(1957-)，男，工学博士，教授，博士生导 师,E-mail:eeszxc@。
城市边缘区的空间划分、演化及特征——基于2000年以来西安的实证研究
城市边缘区的空间划分、演化及特征——基于2000年以来西安的实证研究付凯; 王卓琳; 韩添【期刊名称】《《华中建筑》》【年(卷),期】2019(037)011【总页数】5页(P61-65)【关键词】城市边缘区; 空间划分; 空间演化; 空间特征; 西安【作者】付凯; 王卓琳; 韩添【作者单位】西安建筑科技大学建筑学院; 中国城市规划设计研究院深圳分院; 安徽省城乡规划设计研究院【正文语种】中文【中图分类】TU984.11城市边缘区又称“城乡结合部”、“城乡交错区”，是“城”、“乡”过渡的重要地带，也是城市空间增长的主要区域，呈现出过渡性、动态性、交错性的特征。
国内研究始于20世纪80年代末期，至20世纪90年代中后期逐渐成为研究焦点[1-2]，涂人猛（1991）[3]、顾朝林（1999）[4]、周婕等（2008）[5]等对城市边缘区的理论内涵进行了深入研究，从空间位置、行政地域、社会经济景观、城市的扩散作用或城市的影响力四个方面定义了城市边缘区，李世峰（2005）[6]从动态性的区域空间演变、多样化的人口构成、复合型的经济发展、多样性的土地利用完善了城市边缘区的内涵。
周大鸣、高崇（2001）[7]、张慧芳（2004）[8]、钱紫华（2006）[9]、范凌云（2009）[10]、杨晓东（2014）[11]等以“城乡结合部”视角认知“城市边缘区”，认为其是在共同地域基础上由市民、农民和外来流动人口构成的社会生活共同体，是典型的城市与传统乡村之间的城乡相互作用、相互渗透，兼具有城乡双重特征的特殊区域。
因此，研究立足于已有研究成果之上，借助ArcMap10.2软件划分2000年以来四个时期西安城市边缘区空间演化的形态、数量特征，并进一步揭示西安城市边缘区空间演化特点，对于理顺西安城市区城乡空间关系，促进西咸协调发展具有重要意义。
1 2000年以来西安城市边缘区空间范围划分1.1 城市边缘区断裂点提取“建设用地比率”由城市中心区向边缘区过度呈现出一定的变化规律，其表达式为：；式中，R为建设用地比率；m为在一定的空间单元范围内，建设用地的面积（m2）；n为基本空间单元的正方形边长（m）。
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有划分原理简单和计算方便等优点，但也存在指标单一、权重确定主观、划分结果不够精确等不足。 针对以上问题，本文提出城市特征属性概念用于表示城市-乡村之间的模糊、过渡的空间状态和特 征。构建了基于多准则的城市特征属性评价指标体系，确定地形、人口、公共管理、服务设施、交通路 线作为影响因素，并建立了城市特征属性的逻辑回归模型。利用累积频率法和 K_Means 空间聚类法确定 了城市边缘区界定标准，得到广州市城市边缘区分布范围。
[24,25]
，
z a k k a 1 dem 2 population 3 manage 4 service 5trafic
k
（1）
,...5 是 待 定 的 自 变 量 的 回 归 系 数 ； 式中， z 表示城市特征属性； a 表示常量； 1 dem , population , service , manage , trafic 分别是城市高程数据、人口密度数据、公共服务设施距离数据、公
1、引言
我国自改革开放三十多年以来，城市化进程明显加快，已经进入城市化的快速推进时期。城市的发 展使得城乡的界限逐渐变得模糊，出现了兼具城市和农村双重特征的城市边缘区，成为城市化最活跃、 土地利用结构变化最大、景观变化最为迅速的地区 。传统的城郊二元划分模式已经不能准确反映现代 [2-6] 城市的地域结构，开始向城区-城市边缘区-影响区三分法的现代城市地域结构模式转变 。国内学者 [6-10] 以顾朝林、陈佑启等为代表适时提出了“郊区” 、 “城乡结合部” 、 “城乡交错带” 、 “城市边缘区” 等 多个概念,其研究成果极大地推动了国内城市地理学的发展，对促进我国城市化发展、优化城市功能分 区布局、实现城乡一体化土地资源的可持续利用和管理起到了积极的指导意义。 城市边缘区是指位于城市和乡村之间，以土地的城乡混合利用方式为典型特征，人口和社会特征具 有城乡过渡性质的一个独特地域，具有过渡性（位于城市与乡村的区域空间范围） 、模糊性（兼具城市 与农村的特征） 、动态性（城市的向外扩张与农村的城市化是不断变化的过程） 、复杂性（受人为、自然 因素的干扰，是一个非线性复杂系统） 等特点。国内外学者从城市边缘区的不同角度提出了划分 指标与界定方法，其中具有代表性的有：人口密度法、断裂点法、景观紊乱度法、突变检测分析法、综 合指数划分、五项判定标准划分、居住价格变化判定、城市地域属性界定法等 。以上这些方法具 基金项目：国家自然科学基金项目“城市边缘区土地利用时空结构变化分析与模拟”(40971216)。作者 简介:王海鹰 (1980- )，男，博士研究生，河南洛阳人，主要从事土地利用时空结构变化模拟研 究,E-mail:whyhdgis@。通讯作者:张新长(1957-)，男，工学博士，教授，博士生导 师,E-mail:eeszxc@。
1
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范围。 2）城市边缘区（Urban Fringe） 。位于城市核心区外围，其土地利用已处于农村转变为城市的高级 阶段，是城市发展指向性因素集中渗透的地带，也是郊区城市化和农村城市化地区。 3）城市影响区（Urban Shadow） 。位于城市边缘区的外部，是城市对周围地区的投资区位选择、市 场分配、产品流通、技术转让、产业扩散等多种经济因素共同作用所涉及的最大范围。由于广州市是一 个城市化水平较高，纯粹的乡村腹地（Rural Hinterland）已经几乎不存在因此，本文将乡村腹地纳入 城市影响区中进行研究。 表2 城市特征属性分类等级 Tab.2 Grade class of urban characteristic attribute
3、城市边缘区界定方法
首先，利用逻辑回归模型计算城市特征属性。然后，再利用累积频率法和K_Means空间聚类法相结 合，确定城市边缘区界定标准。最后，划分得到城市特征属性得到城市边缘区分布范围。
3.1 城市特征属性逻辑(Logistic)回归模型
城市特征属性是由一系列因子变量来度量的，可以采用多准则(MCE)方法来获得城市特征属性 其函数形式为：
2、城市特征属性概念及其指标体系
2.1 城市特征属性概念
城市特征属性是指反映某块土地单元城市特征的一个综合性指标，用于表示该土地单元隶属于城市 的程度。
2.2 城市特征属性概念及其指标选取原则
在获取城市特征属性并对城市进行边缘区界定的过程中，指标的选取和标准化是研究的关键。研究 在区域城市模式以及大都市结构模式理论指导下，确定以下指标选取原则： 1)综合性原则，城市的空间结构由城市核心建成区、城市边缘区、城市影响区及乡村腹地组成，要 选取能体现城市空间结构特征的综合性指标。 2）特殊性原则，城市边缘区是一个具有城乡过渡性质的独特地域，要充分考虑研究对象的特殊性， 选取能突出其特殊性的指标。 3）可获取原则，所选因素应与研究区域的资料、可以实现的技术水平相协调，应采用最接近研究 区现状、现实性较好的数据进行评价。
影响因素 自然因素 指标因子 城市高程数据 人口密度 公共管理机构距离 社会经济因素 公共服务设施距离 交通线路距离 因变量 城市用地分布 土地利用分类、栅格计算 计算欧氏距离 指标计算 等高线生成 统计年鉴、乡镇边界矢0米栅格数据，对数据进行归一化处理，以消除量纲影响。
2.4 城市特征属性评价等级
确定城市特征属性评价等级是科学地界定城市边缘区的前提，借鉴洛斯乌姆区域城市模式，按照城 市特征属性程度将城市分为城市核心区、城市边缘区以及城市影响区三个区域等级 （见表2） 。 1）城市核心区（Core Built-up Area） 。这一地区大致包括了相当于城市建成区和城市新区地带的
The Urban Fringe Division and Feature Analysis based on the Multi-criterion Judgment
Wang Haiying, Zhang Xingchang, Kang Tingjun, Zhao Yuan (Institute of Geography Science and Plan, Sun Yat-sen University, Guangzhou, China, 510275) Abstract: In the foundation of summarizing the predecessor ’s research， This article propose the urban characteristic attribute concept， construct a set of evaluation index system and the urban fringe division method which are based on the multi-criterion judgment. Use the accumulation frequency histogram and the K_Means space cluster method to confirm the urban fringe division standard, finally we get the urban fringe division result of the Guangzhou city. The result show that, the urban fringe area mainly distributes around the main city zone and some center town zones, radiate distribution along with the city transportation line, the average urban characteristic attribute is 0.292. The urban fringe area is the 46.73% of the Guangzhou total area, mainly distributes in Panyu, Baiyun and Huadu district, and is the 76.511% of the urban fringe total area. The Haizhu and Liwan’s urban fringe shape is compact; the compact index is 4.127 and 3.473 respectively. The Panyu, Baiyun and Huadu’s urban fringe shape is fragmentized; the compact index is 7.847, 7.199 and 7.526 respectively. Keywords: urban fringe; urban characteristic attribute; multi-criterion judgment; K_Means space cluster; Guangzhou
基于多准则判断的城市边缘区界定及其特征分析
王海鹰，张新长，康停军，赵元 （中山大学 地理科学与规划学院 中国广州 510275） 摘要：本文在总结前人研究的基础上提出城市特征属性概念，构建了一套基于多准则判断的评价指标体 系和城市边缘区界定方法。利用累积频率图和 K_Means 空间聚类法确定了城市边缘区界定标准，对广州 市城市边缘区进行划分。实验结果表明：城市边缘区主要分布于主城区和若干中心镇周围，随城市交通 轴线发散分布，平均城市特征属性为 0.292。边缘区总面积占广州总面积的 46.73%，主要分布于番禺、 白云、花都三个区，共占城市边缘区总面积的 76.511%。海珠、荔湾的城市边缘区形状较为紧凑，紧凑 度指数分别为 4.127、3.473；番禺、白云、花都的城市边缘区形态较为破碎，紧凑度指数分别为 7.847、 7.199、7.526。 关键字：城市边缘区;城市特征属性;多准则判断;K_Means 聚类;广州
2.3 评价指标体系和影响因子获取