西北地区城市空间扩展及动因分析——以宁夏固原市为例
任晓娟;陈晓键;马泉
【摘 要】城市空间扩展及动因分析是认识城市发展阶段、揭示城市空间扩展规律和机制的重要内容.针对当前西北地区中小城市空间扩展地域性特点鲜明但关注度不足的困境,研究分析了固原市的空间扩展特征及驱动因素,以期为西部地区中小城市空间扩展研究提供一定的案例价值.首先以固原市1987-2014年间的30 m分辨率影像为基础数据源,在GIS和RS操作平台的支持下,判读出固原市在2000年以后进入了城市空间快速扩展期.在此基础上,利用固原市快速扩展期内3个典型阶段的高分辨率卫星影像为数据源,应用空间叠加分析法和定量分析法对2003 2014年间城市空间扩展特征进行研究,并分析其驱动力因素.研究表明,近11年来固原市城市建成区快速扩展,扩展过程表现出显著的周期性、方向性,以及形态结构趋于复杂化和扩展弹性失调等特征;产生这些特征的重要原因在于,城市自然环境和人文背景限制着城市的规模和方向,快速经济发展是城市空间快速扩展的根本动力,城市基础设施建设有着显著的指向性作用,而城市规划和政府角色起到了重要的政策支持作用.%Urban spatial expansion and motivation analysis is an effective means to understand the urban development stage,and t
o reveal the regularity and mechanism of urban spatial expansion.In view of the difficulties on development of small and medium-sized cities in northwestern China,it is regionalism for space expansion but lack of public attention.After investigation on space expansion features and contributing factors,the rearch hopes to provide some valuable experiences for space expansion of small and medium-sized cities in northwestern China.Bad on 30 m resolution images of Guyuan during 1987-2014,the investigation shows that Guyuan expands more rapidly after 2000.Detailed information has been acquired by the authors using three typical periods in the development of high resolution satellite imagery as the information sources.The technique applied is referred to as the GIS and RS operating platform,supervid classification and manual interpretation of the combination of technical methods to obtain the land u data.Furthermore,the spatial overlay analysis method and quantitative analysis method are ud to analyze the spatial expansion characteristics and reasons.The study demonstrates that in recent 11 years,the spatial structure of built-up areas in Guyuan has changed quickly,and the process of urban spatial extension shows the significant characters of periodicity and dire
ction,as well as the form of complicated structure.In this ca,the elastic extension process is riously beyond reasonable spatial expansion flexibility index.It is concluded that the urban natural and cultural environment is the basis of its space reconstruction,and the rapid economic development is the important constitution of urban spatial reconstruction.Meanwhile,urban infrastructure construction and city planning as well as the government organizations play different driving role.互联网管理
【期刊名称】《遥感信息》
鼻尖痒
【年(卷),期】2017(032)003
【总页数】7页(P155-161)
【关键词】建成区;演变轨迹;扩展特征;驱动力;西北地区
【作 者】任晓娟;陈晓键;马泉血常规检查项目
【作者单位】西安建筑科技大学建筑学院,西安710055;西安建筑科技大学建筑学院,西安710055;国家测绘地理信息局第一航测遥感院,西安710054
【正文语种】中 文
【中图分类】TU984
城市空间扩展是城市中心的经济、社会、政治和文化等人文因素和土地利用、地貌形态等自然因素在地域上的外向推进与扩散[1], 是城市发展的必然趋势[2]。国内对城市空间扩展及其驱动力的研究成果较多，早期的研究多集中于东部大中城市[3-5]，近年来的关注点有向西北地区中小城市转移的迹象[6-9]。对于城市空间扩展的研究，国内外学者越来越多地应用到了RS和GIS手段。与传统的监测手段相比，遥感数据具有实时性、高效性[10]和客观性。
当前，在各方力量和机遇的推动下，西部城市城镇化进程不断加快，占西北地区城市总数90%的中小城市形态结构扩展呈现出鲜明的地域性特点[7,11],是当前国内快速城镇化过程中特殊的地域实体。本文以宁夏固原市为例，利用城市发展历程中3个典型时期的高分辨率遥感影像为基础数据源，研究固原城市快速空间扩展过程中的演变特征其驱动力机制，以期为西部地区中小城市空间扩展研究提供一定的案例价值，并为地方发展提供一定的指导和决策依据。
1.1 研究区概况
固原市是宁夏南部区域中心城市，全国最大的回族聚居地。2002年7月撤地建市，总面积约14 422.1 km2。固原市经济发展滞后，经济总量和城镇化水平长期居宁夏末位；根据近年中国社科院全国294个城市综合竞争力排名显示，固原市落后于国内其他地级市[12]。行政改制后的固原市产业结构不断调整升级，由原来的“一三二”优化为“三一二”，并升级为“三二一”的结构模式，经济增速较快，2003—2009年间GDP增长实现翻番，近5年来平均增速超过18%，是典型的“速度快、总量小的经济发展”[7]模式。仙独
撤地建市后的固原市经济提速较快，城镇化率亦有所提升但水平较低，城市空间从单中心、团聚状向多组团、外延式扩展演变,形态结构不断复杂化，加之“五山两河”的独特自然本底格局，使得固原城市空间扩展表现出“蛙跳式”的扩展趋势，同时存在着扩展弹性失调的问题，故研究固原市设市以来的建成区空间扩展特征及驱动力机制具有一定的典型性。
1.2 数据来源和研究方法
1) 数据来源。研究选用自固原设市以来城市发展历程中3个典型时期的遥感影像(即2003年
0.61 m分辨率的QuickBird 4波段捆绑预备正射卫星影像，2009年0.61 m分辨率的QuickBird 4波段捆绑预备正射卫星影像和2014年的高分一号2 m彩色卫星影像)和《中国城市统计年鉴》有关数据[13]为数据源，以2014年城市建成区并适度外扩的区域为研究范围，总面积约52.68 km2。该范围覆盖了其他2个研究期的城市建成区，便于真实客观地反映城市建设过程中的扩展动态。
2)技术路线。研究以宁夏南部区域中心城市——固原市为例，借助GIS操作平台进行人工交互解译和数字化。结合现场调研确定属性信息，在已经确定好的数字环境基础上，利用ArcMap 10.0和ENVI 4.3软件分别生成2003年、2009年和2014年3期矢量化的用地专题分类图(图1)，对分类图进行统计分析得到各时期的土地利用面积变量。根据遥感影像提取的建成区图谱信息，结合扩展强度指数[14]、建成区扩展速率[15]、紧凑度[16]、分维数[17]、扩展弹性系数[18]等指标的定量化测算和城市空间扩展重心研究，分析城市建成区空间扩展特征，进一步分析其动因。
2.1 城市建成区空间阶段性发展演变轨迹
1)稳定扩展期(2000年以前)。固原历来是军事要塞，具有1 000多年的建城史，虽然几经战
火，反复兴衰，但城市空间形态主体未发生太大改变。建国之后，在固原古城之上，城市依托清水河、公路和铁路等水陆交通设施的不断完善，逐步沿河沿路拓展。除了必要的铁路及其场站等区域性交通设施建设外，90年代以前的固原市基本上保持着以古城为中心的团聚状，这从清宣统古城图和1987年的城市影像对比中可以清晰看出，城市空间扩展处于相对稳定期(图2)。福禄寿星
2)快速扩展期(2000年以后)。99版《固原市城市总体规划》编制实施以后城市形态发生了较大的改变，六盘山路—南城路—东关北街环路的出现使得城市框架被整体拉大，道路网向北、向南、向西扩展。也正是这一时期的道路网快速扩展，对固原市以后的城市形态结构产生了重大影响，并从此进入了城市的快速扩展期。
囫囵吞枣的近义词2003年时，城市建成区面积为14.3 km2，城市规模和形态基本继承了上一时期的发展现状；之后，在“优先发展新区、保护改造老城、拉开城市框架、扩大城市规模、强化城市管理”的发展思路指导下，城市道路网在2007年出现“突变”，城市出现更大一级环路(北京路—萧关东路)，显著地将城市扩展空间引向新区，但由于古雁岭的阻碍，城市空间扩展并未出现圈层式蔓延，而是呈明显的组团式结构和“蛙跳式”生长；城市建成区面积增至26 km2，4
年间面积近乎翻倍，这一阶段的城市扩展强度也达到研究期最大值。至2011年，由于城市道路网的建设对城市骨架的拉伸，城市空间扩展突破老城范围，城市用地出现空心化-填充空心的增长过程。至2014年，城市建成区规模达到44.4 km2，城市新区基本填充建设完成。城市西南组团和西部新区的道路建设再次打破城市原有形态结构，城市路网向西、向南继续扩展，城市第3个环路出现(北环路—萧关路)，城市框架再扩大，城市新增2个组团用地，“四区、五园、多中心”的城市空间形态已现雏形(图2、图3)。
2.2 城市快速扩展期空间扩展特征分析
研究根据遥感影像的建成区图谱信息，结合扩展强度指数、建成区扩展速率、紧凑度、分维数、扩展弹性系数等指标和GIS支持下的城市空间扩展重心分析，计算分析固原市建成区在快速扩展期具有如下空间扩展特征：
1)显著的周期性。依据城市建成区面积、扩展强度和扩展速率可以看出，固原市城市空间扩展经历了扩展与缓冲交替的峰-谷型周期性变化过程(表1)。
夫妻最不合的属相
2)形态结构的复杂化。受制于五山两河的自然地形条件和区域道路交通设施，城市空间扩
展呈“蛙跳式”发展，城市从最初的单中心集中团块型发展成多组团模式。与城市空间扩展过程的周期性相对应，城市空间形态结构也出现了一定的波动。从城市空间紧凑度和分维数变化曲线来看，紧凑度水平较低且整体下降，分维数整体升高，说明城市空间扩展过程中土地利用集约化程度在降低，以外延式为主的空间扩展模式突显，城市形态结构趋于复杂化(表2)。
