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济南市建成区城市用地布局与历史变迁研究

A Research On Urban Land Use and Historical Changes in Jinan Built-Up Areas ZHANG Jin-ying ,PAN Bao-chang, ZHAI Yan-qing (Shandong Geological Surveying and Mapping Institute,Shandong Jinan 250013,China) Abstract:The paper gets info...

作者:张金盈,潘宝昌,翟艳青来源:2014测绘学会|2014年12月28日

A Research On Urban Land Use and Historical Changes in Jinan Built-Up Areas

ZHANG Jin-ying ,PAN Bao-chang, ZHAI Yan-qing 

(Shandong Geological Surveying and Mapping InstituteShandong Jinan 250013China)

Abstract:The paper gets information about urban spatial layout and historical changes by mining,analysing, statistics and computing on the changed DLG datum in 1993,2002,2009,2012,the four time periods in Jinan city . The gotten information provide the basis for urban layout and urban development for Jinan in the future.Not only the spatial analysis and the data processing function in ARCGIS are used in this paper,but also the data editing and mathematical statistic analysis methods.

KeyWords:Geomatics Science and Technology of other disciplines;ARCGIS; Spatial Analysis; Mathematical Statistic Analysis; Urban Spatial Layout

0、引言

城市布局是城市发展的基本框架,是城市空间要素在城市地域上分布和互相交织而成的空间关系。城市布局直接影响城市系统功能的发挥和正常运营,是衡量城市发展好坏的重要指标[1]。通过对济南市建成区四个时期地理信息数据叠加分析,获取城市空间布局与历史变迁相关信息,为济南城市布局和发展趋势提供科学依据。

1、研究内容与技术路线

选取济南市建成区为研究对象,利用ARCGIS软件进行数据处理和空间分析,对建成区1993年、2002年、2009年、2012年四期DLG数据变化信息进行挖掘、统计、分析、计算。通过数据叠加、套合编辑、建立拓扑关系等工作,提取不同时期城区边界线,录入面积、周长和方向等信息,获取济南市建成区发展变化及空间布局变化信息监测等内容。

城市建成区是指城市实际建设用地所达到的范围,城区边界指的是建成区的边界。应用ARCGIS软件采用矢量化方法,遵循依据城区居民地、道路密集程度,保持城市实体空间上的连续性,将城市内部较小、非城市用地地块以及城市内部水系体划为城市实体内,排除边缘较大其它地块(如山体)等原则提取城区边界。

2、 数据处理与分析

2.1数据收集

收集四期建成区1:1万基础地理信息成果,一代图:薄膜图15幅(19914月航摄,1993年出版);三代图:DWG格式15幅(20005月航摄,2002年出版);“十一五”基础测绘39度带GDB数据库成果(20078月航摄,200912月成图);济南市辖区“十二五”基础测绘及时更新成果(GDB数据库格式数据,利用2012年卫星影像更新)。

 

四个时期济南建成区分布图

2.2数据处理与分析

通过四个时期的数据分析,1993年主城区北至山东化工厂、泺口;东至黄台发电厂、第二钢铁厂;南部包含七贤庄,西部到西外环,面积约116.44km2

2002年,在原有城区基础上,除东南部受山体阻挡外,其它方向小范围向外呈蔓延,内部填充式变迁。总体扩展速度不大,面积约155.91km2

2009年,东南扩展到奥体片区;向东扩展至王舍人镇、济南钢铁厂;东北扩展至蒋家沟;南部扩展到南苑小区-兴隆庄-山东大学南校区;西部沿经十路向大金庄组团靠拢;西北呈蔓延式外扩,面积约243.672km2

2012年,总面积330.28km2,东部扩展到彩石镇-港沟镇;东南包含旅游路、奥体片区,西部包含济南西客站-段店镇-彭庄-肿瘤医院,北部扩展至黄河南岸,南部、西南部与2009年相比零星扩展。

3、济南城区空间格局特征研究

3.1城区空间格局演变形态测定

3.1.1形态测定指标的选取

采用边界维数来衡量城市空间形态特征,选取改进后分形分维数(D)和形状指数(G)指标来描述城区空间格局的形态。

 

式中,为斑块周长长度,为斑块面积。D值表示图形的空间填充能力和不规则的复杂程度,G主要用来度量城区形状的复杂程度[2][3]

3.1.2形态测定的结果和分析

1四个时期分维值、形状指数计算结果

年份

面积(A/m2

周长(P)/m

lnA

ln(25P)

分维值(D

形状指数

1993

116.45

93402.91

18.5729

14.66355

1.579021

0.409557

2002

155.91

87343.65

18.8647

14.59648

1.547484

0.50677

2009

243.672

130020.0

19.3113

14.99432

1.558733

0.396108

2012

330.28

180209.6

19.6154

15.32075

1.57078

0.324185

对不同时期济南城区进行测评,得到其对应指标值。1993-2002年分维数值下降,2002-2012年呈上升趋势,城区分维指标数与形状指数呈自相反性,说明在1993-2002年城市形态以建成区边缘间填充为主,适量的外扩发展为辅,2002-2012年以小幅度的城市外部扩展为主与实际情况基本相符。

3.2城区格局演变扩展方向

以一代图济南城区几何中心(市政府所在地)为中心,将城区划分八个方向,结合相关扩展方位指标对城区格局演变进行扩展方向分析[4],如图2所示。

 

济南城区空间方位分析图

3.2.1方向研究指标的选取

扩展方位比重指数时段的方位比重指数,方位上时刻的面积,方位上时刻的面积。时刻的区域总面积,时刻的区域总面积。方位比重指数反映了城市用地在某一方位增长的可能性大小[5]

3.2.2方向研究结果及分析

 

3 1993200220092012年各方向面积数据统计图

通过不同时期各方向扩展方位比重结果(如图3所示)得出,城区正东、东北发展迅猛,正西稳步推进,正北、东南、西北、正南、西南发展较慢。正东奥体片区、会展片区与主城区连成一体;东北沿工业北路和小清河与王舍人镇和济钢片区连成一体。正西与主城区、槐荫区和大金庄片区衔接。正北扩展至黄河岸边,东南受山体阻挡暂无整体扩展趋势;西北受美里湖片区限制发展较慢。正南和西南绕过山体向山后峡谷空地发展,最南端到兴隆庄-分水岭。从数据分析得知,城区发展受自然环境影响较大,政策导向和社会经济发展是推动城区空间格局演变的主要动力,居民生活需求起着辅助推动作用。

3.3城区实体扩展规模

采用相对年均扩展强度指标,即某空间单元在某研究时段内的城市土地利用扩展面积占原空间单元总面积百分比的年平均值,计算公式如下:

AGR为年均扩展强度,分别代表城市某一方向或总体,第和第年的土地利用面积,为以年为单位的间。

 

不同时期年均扩展强度和面积变化图

从四个时期济南城市实体年均扩展强度趋势(如图4所示)得出,1993-2002年城市总体发展较慢,面积增长39.46km2AGR值为40m/年。2002-2009年城市面积大幅度增加,增长101.68km2,近80-90年代初济南建成区两倍,AGR值为90m/年。2009-2012年建成区继续扩展,面积增加87.81 km2AGR值为110m/年,发展速度较1993-2002年增加近三倍。

4、 结论

本文充分利用济南市建成区丰富的历史资料,应用GIS空间分析与数理统计相结合的方法,系列监测与分析同一区域不同时段的地理信息数据,对其空间格局演变的时间序列、空间格局等特征进行了较完整的研究,形象、直观的反映了城市动态监测成果,获取了城市空间布局与历史变迁相关信息。

城市的空间布局与历史变迁是地理国情研究的重要组成部分,应用本文的方法,收集同一区域更多时段的历史与更新数据成果延长成果要素序列,对地理国情进行动态地监测和统计分析,以地理信息角度研究地理国情,为政府、企业和社会提供权威的地理国情信息。

参考文献

[1]汪坚强.近现代济南城市形态的演变与发展研究[D].清华大学工学硕士学位论文,2004. 

[2]王青.城市形态空间演变定量研究初探一一以太原市为例[J].经济地理,2002,22(3):339.341.

[3]郑新奇.城市土地优化配置与集约利用评价——理论、方法、技术、实证[D].北京:科学出版社,2004.

[4]尹逸娴.近十年来济南主城区城市用地布局演变研究 [D].山东建筑大学硕士论文,2010.

[5]王伟.济南市城区土地利用空间格局演化与优化研究[D].山东师范大学硕士学位论文,2004.

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