地理科学 ›› 2015, Vol. 35 ›› Issue (12): 1533-1541.doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2015.012.1533
陆张维1,2(), 徐丽华1(
), 吴次芳2, 岳文泽2, 吴亚琪1
收稿日期:
2014-12-09
修回日期:
2015-07-29
出版日期:
2015-01-20
发布日期:
2015-01-20
作者简介:
作者简介:陆张维(1983-),男,浙江慈溪人,博士,讲师。主要研究方向为城市土地利用与管理。E-mail:
基金资助:
Zhang-wei LU1,2(), Li-hua XU1(
), Ci-fang WU2, Wen-ze YUE2, Ya-qi WU1
Received:
2014-12-09
Revised:
2015-07-29
Online:
2015-01-20
Published:
2015-01-20
摘要:
在城市化快速推进的背景下,探索凸壳原理在城市扩展形态识别中的应用价值,并借此分析杭州市主城区1985~2010年间城市扩展形态演化规律及其机理,以期为控制城市扩展形态,指导未来城市土地开发活动提供借鉴。研究发现,凸壳原理在城市扩展形态识别上简单而明确,通过确定已有城市建设用地的凸壳,将城市所有可开发用地明确区分为凸壳内用地和凸壳外用地2类,为采取差别化的空间管理政策提供依据。构建了基于凸壳原理的城市扩展形态计算机识别方法,有利于在城市扩展模拟中实现城市扩展形态影响因素的定量化表达。1996年之前,杭州市建设用地和凸壳面积增长缓慢,城市形态相对紧凑;1996年之后,建设用地快速增长,城市不均衡扩展加剧,凸壳面积陡增,城市形态紧凑程度下降。总体来看杭州市城市扩展类型属于外延型,随着凸壳面积的增加,城市填充潜力随之增强,为促进杭州市城市紧凑化发展,应该严格控制凸壳外的城市土地开发。沿主干道的城市开发是城市形态外延式发展的主要因素,已有建设用地周边以及城市内部次要道路沿线的城市开发,以及城市中心的集聚作用和规划对城市开发的控制是城市形态填充式发展的主要因素,而郊区化发展和“东扩西进”等城市空间发展政策促使特定时期城市外延式发展。
中图分类号:
陆张维, 徐丽华, 吴次芳, 岳文泽, 吴亚琪. 基于凸壳原理的杭州城市扩展形态演化分析[J]. 地理科学, 2015, 35(12): 1533-1541.
Zhang-wei LU, Li-hua XU, Ci-fang WU, Wen-ze YUE, Ya-qi WU. The Evolution of Urban Expansion Morphology in Hangzhou Based on Principle of Convex Hull[J]. SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA, 2015, 35(12): 1533-1541.
表1
杭州市主城区新增建设用地凸壳分析"
年份 | 1985~1991 | 1991~1996 | 1996~2000 | 2000~2005 | 2005~2010 |
---|---|---|---|---|---|
期初建设用地(km2) | 66.27 | 87.63 | 121.83 | 164.27 | 197.52 |
期初凸壳面积(km2) | 84.91 | 107.99 | 134.45 | 232.57 | 287.15 |
主城区新增建设用地(km2) | 31.81 | 34.81 | 43.96 | 36.20 | 21.05 |
凸壳内新增建设用地(km2) | 9.80 | 12.51 | 12.92 | 18.15 | 13.09 |
凸壳内可开发用地(km2) | 16.74 | 17.13 | 18.41 | 34.91 | 43.49 |
凸壳内可开发用地/主城区新增建设用地(%) | 53 | 49 | 42 | 96 | 207 |
凸壳内新增建设用地/凸壳内可开发用地(%) | 59 | 73 | 70 | 52 | 30 |
凸壳内新增建设用地/主城区新增建设用地(%) | 31 | 36 | 29 | 50 | 62 |
期初凸壳面积/期初建设用地面积 | 1.28 | 1.23 | 1.10 | 1.42 | 1.45 |
表2
不同时段内城市扩展的Logistic回归模型"
变量 | 1985~1991年 | 1991~1996年 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
β | SE | P | Exp(β) | β | SE | P | Exp(β) | |
CBD | — | — | — | — | — | — | — | — |
INDC | — | — | — | — | — | — | — | — |
MROAD | — | — | — | — | -0.074 | 0.010 | 0.000 | 0.929 |
OROAD | -0.136 | 0.016 | 0.000 | 0.873 | -0.040 | 0.019 | 0.037 | 0.961 |
QTR | — | — | — | — | — | — | — | — |
AVAIL | — | — | — | — | — | — | — | — |
CLAND | 0.074 | 0.005 | 0.000 | 1.077 | 0.061 | 0.004 | 0.000 | 1.063 |
WATER | — | — | — | — | — | — | — | — |
Constant | -0.101 | 0.087 | 0.242 | -0.287 | 0.101 | 0.004 | ||
LR chi2 | 812.662 | 631.249 | ||||||
ROC | 0.787 | 0.768 | ||||||
正确率 | 71.4% | 68.9% | ||||||
样本数 | 3000 | 3000 | ||||||
变量 | 1996~2000年 | 2000~2005年 | ||||||
β | SE | P | Exp(β) | β | SE | P | Exp(β) | |
CBD | -0.031 | 0.009 | 0.001 | 0.970 | 0.057 | 0.010 | 0.000 | 1.059 |
INDC | -0.073 | 0.019 | 0.000 | 0.930 | 0.052 | 0.019 | 0.007 | 1.054 |
MROAD | -0.067 | 0.023 | 0.003 | 0.935 | -0.137 | 0.051 | 0.007 | 0.872 |
OROAD | -0.044 | 0.025 | 0.082 | 0.957 | -0.111 | 0.029 | 0.000 | 0.895 |
QTR | -0.064 | 0.008 | 0.000 | 0.938 | 0.035 | 0.007 | 0.000 | 1.036 |
AVAIL | -0.008 | 0.002 | 0.001 | 0.992 | -0.010 | 0.002 | 0.000 | 0.990 |
CLAND | 0.023 | 0.003 | 0.000 | 1.023 | 0.016 | 0.003 | 0.000 | 1.017 |
WATER | — | — | — | — | 0.008 | 0.002 | 0.000 | 1.008 |
PLAN | / | / | / | / | 0.618 | 0.086 | 0.000 | 1.856 |
Constant | 1.369 | 0.254 | 0.000 | -0.812 | 0.270 | 0.003 | ||
LR chi2 | 384.863 | 411.662 | ||||||
ROC | 0.717 | 0.715 | ||||||
正确率 | 63.9% | 63.1% | ||||||
样本数 | 4000 | 4000 |
表3
城市主干道对城市扩展形态的影响"
时间(年) | 主城区新增建设用地(km2) | 主干道缓冲区内新增建设用地(km2) | 主干道缓冲区内新增建设用地比率(%) | |||
---|---|---|---|---|---|---|
500 m缓冲区 | 1000 m缓冲区 | 500 m缓冲区 | 1000 m缓冲区 | |||
1985~1991 | 31.81 | 8.27 | 13.21 | 26.00 | 41.53 | |
1991~1996 | 34.81 | 9.39 | 16.85 | 26.98 | 48.41 | |
1996~2000 | 43.96 | 18.17 | 29.48 | 41.33 | 67.06 | |
2000~2005 | 36.20 | 12.4 | 24.63 | 34.25 | 68.04 | |
2005~2010 | 21.05 | 11.18 | 17.84 | 53.11 | 84.75 |
[1] | 姚玉龙, 刘普幸, 陈丽丽, 等. 近30年来合肥市城市扩展遥感分析[J]. 经济地理, 2013, 33(9): 65~72. |
[2] | 渠爱雪,仇方道.徐州城市建设用地扩展过程与格局研究[J].地理科学,2013,33(1):61~68. |
[3] |
王新生, 刘纪远, 庄大方, 等. 中国特大城市空间形态变化的时空特征[J]. 地理学报, 2005, 60(3): 392~400.
doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2005.03.005 |
[4] | 周春山, 叶昌东. 中国特大城市空间增长特征及其原因分析[J]. 地理学报, 2013, 68(6): 728~738. |
[5] |
Boyce R R, Clark W A V. The concept of shape in geography[J]. The Geographical Review, 1964, 54(4): 561-572.
doi: 10.2307/212982 |
[6] | Medda F, Nijkamp P, Rietveld P.Recognition and classification of urban shapes[J]. Geographical Analysis, 1998, 30(4): 304-314. |
[7] | 林炳耀. 城市空间形态的计量方法及其评价[J]. 城市规划汇刊, 1998,(3): 42~45. |
[8] |
张治清, 贾敦新, 邓仕虎, 等. 城市空间形态与特征的定量分析——以重庆市主城区为例[J]. 地球信息科学学报, 2013, 15(2): 297~306.
doi: 10.3724/SP.J.1047.2013.00297 |
[9] |
Schwarz N.Urban form revisited—Selecting indicators for characterising European cities[J]. Landscape and Urban Planning, 2010, 96(1): 29-47.
doi: 10.1016/j.landurbplan.2010.01.007 |
[10] |
吕斌, 孙婷. 低碳视角下城市空间形态紧凑度研究[J]. 地理研究, 2013, 32(6): 1057~1067.
doi: 10.11821/yj2013060009 |
[11] |
李平星, 樊杰. 城市扩张情景模拟及对城市形态与体系的影响——以广西西江经济带为例[J]. 地理研究, 2014, 33(3): 509~519.
doi: 10.11821/dlyj201403010 |
[12] |
Marquez L O, Smith N C.A framework for linking urban form and air quality[J]. Environmental Modelling and Software, 1999, 14(6): 541-548.
doi: 10.1016/S1364-8152(99)00018-3 |
[13] |
Camagni R, Gibelli M C, Rigamonti P.Urban mobility and urban form: the social and environmental costs of different patterns of urban expansion[J]. Ecological Economics, 2002, 40(2): 199-216.
doi: 10.1016/S0921-8009(01)00254-3 |
[14] |
丁成日. 城市“摊大饼”式空间扩张的经济学动力机制[J]. 城市规划, 2005, 29(4): 56~60.
doi: 10.3321/j.issn:1002-1329.2005.04.011 |
[15] |
刘盛和, 吴传钧. 基于GIS的北京城市土地利用扩展模式[J]. 地理学报, 2000, 55(4): 407~416.
doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2000.04.003 |
[16] |
许彦曦, 陈凤, 濮励杰. 城市空间扩展与城市土地利用扩展的研究进展[J]. 经济地理, 2007, 27(2): 296~301.
doi: 10.3969/j.issn.1000-8462.2007.02.026 |
[17] |
Xu C, Liu M, Zhang C, et al.The spatiotemporal dynamics of rapid urban growth in the Nanjing metropolitan region of China[J]. Landscape Ecology, 2007, 22(6): 925-937.
doi: 10.1007/s10980-007-9079-5 |
[18] |
刘纪远, 王新生, 庄大方, 等. 凸壳原理用于城市用地空间扩展类型识别[J]. 地理学报, 2003, 58(6): 885~892.
doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2003.06.012 |
[19] | 朱波. 杭州城市空间拓展浅析[J]. 城市规划, 2003, 27(5): 89~92. |
[20] | 冯健. 转型期中国城市内部空间重构[M]. 北京: 科学出版社, 2004. |
[21] | 冯科. 城市用地蔓延的定量表达、机理分析及其调控策略研究——以杭州市为例[D]. 杭州: 浙江大学博士学位论文, 2010. |
[22] |
王伟武, 金建伟, 肖作鹏, 等. 近18年来杭州城市用地扩展特征及其驱动机制[J]. 地理研究, 2009, 28(3): 685~695.
doi: 10.1016/S1874-8651(10)60080-4 |
[23] |
岳文泽, 汪锐良, 范蓓蕾. 城市扩张的空间模式研究——以杭州市为例[J]. 浙江大学学报(理学版), 2013, 40(5): 596~605.
doi: 10.3785/j.issn.1008-9497.2013.05.023 |
[24] |
Yue W Z, Liu Y, Fan P L.Polycentric urban development: the case of Hangzhou[J]. Environment and Planning A, 2010, 42(3): 563~577.
doi: 10.1068/a42116 |
[25] |
Braimoh A K, Onishi T.Spatial determinants of urban land use change in Lagos, Nigeria[J]. Land Use Policy, 2007, 24(2): 502-515.
doi: 10.1016/j.landusepol.2006.09.001 |
[26] |
Verburg P H, van Eck J R R, de Nijs T C M, et al. Determinants of land use change patterns in the Netherlands[J]. Environment and Planning B, 2004, 31(1): 125-150.
doi: 10.1068/b307 |
[27] |
Cheng H Q, Masser I.Urban growth pattern modeling: a case study of Wuhan city, P R China[J]. Landscape and Urban Planning, 2003, 62(4): 199-217.
doi: 10.1016/S0169-2046(02)00150-0 |
[1] | 黄亚平, 郑有旭. 江汉平原乡村聚落形态类型及空间体系特征[J]. 地理科学, 2021, 41(1): 121-128. |
[2] | 阮一晨, 刘声, 李王鸣, 章明宇. 城市社区中心空间特征及其影响要素研究——以杭州市西湖区为例[J]. 地理科学, 2021, 41(1): 74-82. |
[3] | 刘慰, 王随继, 王彦君. 黄河下游河道断面形态参数变化及其水沙过程响应[J]. 地理科学, 2020, 40(9): 1563-1572. |
[4] | 丁亮, 钮心毅, 施澄. 基于一致性标准的大城市多中心体系规划实施评估——以杭州为例[J]. 地理科学, 2020, 40(2): 211-219. |
[5] | 焦利民,杨璐迪,刘稼丰,张博恩,许刚. 顾及城市空间结构信息的元胞自动机模型构建及其应用[J]. 地理科学, 2019, 39(8): 1276-1283. |
[6] | 黄忠华, 徐卫丽, 杜雪君. 城市更新对房地产市场的时空影响效应: 基于杭州市的实证研究[J]. 地理科学, 2019, 39(11): 1757-1762. |
[7] | 曹小曙,梁斐雯,陈慧灵. 特大城市空间形态差异对交通网络效率的影响[J]. 地理科学, 2019, 39(1): 41-51. |
[8] | 张童, 姚士谋, 胡伟平, 崔锋艳. 基于交通可达性的广佛都市区城市扩展的模拟与分析[J]. 地理科学, 2018, 38(5): 737-746. |
[9] | 李俊峰, 陶世杰, 高凌宇. 跨江发展下杭州市企业迁移空间模式及影响机制[J]. 地理科学, 2018, 38(1): 87-96. |
[10] | 杨林, 董玉祥, 黄德全, 张雪琴, 杜建会. 海岸沙席形态及近表层沉积物粒度对台风的响应[J]. 地理科学, 2017, 37(8): 1243-1250. |
[11] | 韩娟, 金晓斌, 张志宏, 孙伟, 徐心茹, 周寅康. 中国住宅出让地价发育特征及其影响因素分析[J]. 地理科学, 2017, 37(4): 573-584. |
[12] | 邓辉, 法念真. 基于城市形态发生学的商丘归德府古城空间特征分析[J]. 地理科学, 2016, 36(7): 1008-1016. |
[13] | 师长兴. 黄河上游内蒙古段河床演变及其与水沙变化的关系[J]. 地理科学, 2016, 36(6): 895-901. |
[14] | 谌丽, 张文忠, 李业锦, 党云晓, 余建辉. 北京城市居住空间形态对居民通勤方式的影响[J]. 地理科学, 2016, 36(5): 697-704. |
[15] | 王辉, 刘小宇, 张佳琛, 王亮. 经济形态演变对海洋海岛生态环境的影响——以美国海峡群岛为例[J]. 地理科学, 2016, 36(4): 540-547. |
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