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基于遥感与GIS的90年代中国城乡居民点用地时空特征研究

田光进  
【摘要】: 土地利用/土地覆盖变化研究是“全球环境变化人文因素计划(IHDP)”的重要内容,也是“国际地圈与生物圈计划(IGBP)”的重要组成部分。随着对土地利用变化研究的深入,人文因素的影响引起人们的普遍重视。农业化、工业化、城市化是人类活动影响区域环境的主要方式,城镇扩展是工业化、城市化发展的主要表现形式。城镇扩展不仅对中国土地利用/土地覆盖产生巨大影响,而且占用大量耕地资源。城镇扩展是人类活动对土地利用/土地覆盖的动态演变模式的重要方面。本文利用中国土地利用/土地覆盖的动态变化数据库,分析了中国城镇、农村居民点的空间格局,城镇用地扩展、农村居民点用地动态变化的空间格局,快速城镇化过程中的景观动态变化模式。并对90年代3期2个阶段城镇及农村居民点用地时空特征及驱动力进行了分析。 本文取得的主要成果有: 1.利用地理信息系统软件ARC/INFO中的功能产生覆盖全国的1KM矢量格网数据,将其与90年代全国城镇与农村居民点3期2个阶段的矢量数据迭加,得到中国城镇与农村居民点的空间数据库。利用单元自动机CA与神经网络模型ANN建立全国城镇区划模型,该模型直接从格网数据的成分数据与地貌、坡度、邻近性指数4个变量得到每个单元的区划值。利用该模型对全国进行了二级城镇区划,对区划进行适当归并产生了一级区划。对城镇动态数据利用CA模型进行了分级,按照其灰度值得到全国90年代前5年及90年代后5年城镇用地时空异质性规律。利用CA模型、ANN模型所建立的缄镇区划、农村居民点区划是一种全新的尝试,是一种自下而上的区划模式,对研究土地利用动态规律具有很好的效果。 2.利用CA与ANN建立的区划模型对90年代末的全国城镇用地进行了分区,然后利用90年代初至90年代中期的城镇用地动态变化数据、90年代中至90年代末的城镇用地动态变化数据迭加,得到各分区的城镇用地动态变化数据。利用90年代初至90年代中的动态变化数据产生1KM格网的城镇用地动态变化格局,利用90年代中至90年代末的动态变化数据产生1KM格网的城镇用地动态变化格局。 研究表明,90年代前后2个阶段,中国城镇动态变化格局出现较大的差异性。前5年,城镇用地扩展主要集中在京津唐、长江三角洲、珠江三角洲3个蜮镇群及海南、广西沿海地区,这些地区受到外资引入、经济技术开发区迅速建立及房地产开发的影响,城镇用地迅速扩展,占用大量耕地资源。90年代后5年,沿海地区在国家宏观调控政策的影响及保护耕地资源措施的实施下,城镇用地增长大幅减缓。四川盆地、汉中盆地、云贵高原等地区城镇用地扩展加快。中西部地区成为城镇扩展的主体,城镇用地增长在全国所占比重提高。中西部地区经济发展速度加快及在西部大开发政策的影响下,西部地区城镇扩展加快。 3.北京市和海口市是全国城镇扩展最快的地区之一,也是具有典型意义的地区。利用景观生态学与土地利用动态度、土地利用转移矩阵等模型相结合以北京市与海口市为例分析了城镇化过程中景观结构的动态变化。北京市是中国的首都及政治、经济和文化中心,城市化速度较快。随着中国加入世界贸易组织和申办奥运会的成功,北京市城镇扩展速度将进一步加快。研究表明,地形条件对北京市景观类型的形成及景观动态变化具有重要影响。北京市景观格局的动态变化表现了城市化、工业化高速发展与退耕还林等生态建设政策实施对景观格局产生的影响。自然景观增加,景观多样性增加。在自然景观中,林地面 积增加,破碎度减小,斑块边界趋于平滑:草地面积减少,趋于破碎。在人文景观中,城 镇、衣村居民点斑块增大,趋于紧凑,有利于用地节约。农田受到城镇扩展与退耕还林政 策的影响,面积大量减少,斑块平均面积减小,破碎度增加。 海口市是中国城市化过程中快速发展的典型地区,尤其是房地产的开发对城市扩展具 有较大影响。研究结果表明,在快速城市化过程中,城市建成区面积不断扩大,建成区及 郊区景观结构发生了较大变化。突出表现为农田、林地、水体等自然景观向城市、农村居 民点和独立工矿建设用地等人文景观的变化。由于人类活动对景观要素的作用方式、作用 程度不同,在不同阶段出现空问格局的异质性。景观异质性具有强烈的尺度效应,利用孔 隙度指数对景观组分及不同时间的进行不同尺度的分析,较好地反映了景观组分的空间动 态变化过程。对城市景观组成的研究表明,海日币在90年代3期2个阶段城市用地出现从 集中到分散、再到集中的过程,体现了国家宏观政策、经济发展及当地政府对城市发展调 控措施对景观格局演化的影响。 4.利用 CA与 AN-N建立的时空模型和 90年代末全国农村居比点矢量数据将全国进行 划分。研究表明,90年代前5年农村居民点叫地增K$2快,后5年增K速度放慢。90年代 前5 年长江三角洲、珠江三角洲农村居民点用地增长最快,其次是四川盆地


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