城市用地景观结构变化与机制的遥感研究——以浙江省义乌市为例

安徽农业科学，Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｎｈｕｉ　Ａｇｒｉ．Ｓｃｉ．２００７，３５（２９）：９３２９－９３３０　责任编辑张杨林责任校对王森　城市用地景观结构变化与机制的遥感研究——以浙江省义乌市为例　高松峰，马维峰，师永强　（中国地质大学地球科学学院，湖北武汉４３００７４）　、　摘要采用遥感结合号观分析方法，对义乌市城市用地号观结构变化进行研究。结果表明，义乌市人文景观快速发展的同时，景观密　度不断减小，用地集约度不够；人为强干扰作用使城市自然景观发展滞缓，景观结构合理性不足；分析其变化机制，发现人口和经济　因素与之关联密切，并构建了变化数学模型。　关键词城市景观结构；变化机制；遥感　中图分类号Ｆ３０１．２４　文献标识码Ａ　文章编号０５１７—６６１ｌ（２００７）２９—０９３２９—０２　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｃｈａｎｇｅｓ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　Ｕｒｂａｎ　Ｌａｎｄｓｃａｐｅ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｂｙ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　ＧＡＯ　Ｓｏｎｇ－ｆｅｎｇ　ｅｔ　ａｌ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅａｃｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ　４３００７４）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｗｉｔｈ　ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆ　ｕｒｂａｎ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｉｎ　Ｙｉｗｕ　ｃｉｔｙ　ｗｅｒｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｐａｔｃｈ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　ｕｒｂａｎ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｗｈｉｌｅ　ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｒａｐｉｄｌｙ．Ｌａｎｄ　ｕｓｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｖ　ｗａｓ　ｎｏｔ　ｅｎｏｕｇｈ．Ｈｕｍａｎ　ｓｔｒｏｎｇ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｃａｕｓｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｌａｙ　ｏｆ　ｕｒｂａｎ　ｎａｔｕｒａｌ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌａｃｋ　ｏｆ　ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ　ｉｎ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．ｉｔ　ｗａｓ　ｆ０ｕｎｄ　ｏｕｔ　ｔｈａｔ　ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｃｏｎｏｍｙ　ｈａｄ　ｃｌｏｓｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ　ｂｙ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ　ｍｏｄｅ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｕｒｂａｎ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｃｈａｎｇｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；Ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ　近年来，我国城市化发展迅速，城市土地利用呈现迅速　景观指数公式求算结果。　２．２景观分类及指数选取　为标准起见，参照我国城市用　地分类标准（ＧＢＪ１３７）将义乌市城市用地景观分为７类：居　住景观、商服景观、公共设施景观、丁业景观、道路景观、绿　化、多元化、复杂化的新特征川。如何及时准确地调查城市土　地利用的变化并把握其变化机制，成为当前的研究热点之　一。城市景观学从景观的空间格局出发提供了新的研究思　路［２１，而遥感信息处理技术宏观、动态、及时、节省的优势，使　地景观、水域及其他景观，并选取目前通用的景观指数＿２＿。　３结果与分析　其成为开展城市用地变化和机制研究行之有效的手段。　１研究区概况　３．１城市用地景观整体变化分析表１表明，义乌市城区　义乌市位于浙江省的中部，东邻东阳，南界永康、武义，　西连金华、兰溪，北接诸暨、浦江。城市总面积１　１０５．４８　ｋｍｚ，　总人口９１．３万。地形以低山丘陵为主，总体上由东北向西　南缓降，北、东、南三面环山。其城区地处义乌江畔缓坡平　原，地貌类型多为河漫滩、丘陵缓坡、剥蚀残丘等（图１）。　面积扩展迅速，从１９８９年的４。５７　ｋｍｚ扩展到１９９９年的２１．２４　ｋｍｚ，平均每年扩展１．６７　ｋｍ２；２００１年城区面积达￣１Ｊ３２．２６　ｋｍ２，　比１９９９年净增长１１．０２ｋｍ２，平均每年扩展５５１　ｋｍ２；后者是前　者的３．３０倍，反映义乌市城区扩展呈加速趋势。　表１　义乌市城市用地景观总体变化　就发达国家城市化规律来看，城市用地景观密度一般　应随城区扩展而逐渐增大。但义乌市在１９８９、１９９９和２００１　年分别为０．９８、０．４６和０．３６块／ｈｍｚ，呈逐渐减小趋势，且平　均斑块面积分别为１．０２、２．１９和２．７２　ｈｍｚ，逐渐增大。都表明　与发达国家规律不同，值得注意。根据不同时相航片的判读　情况来分析，主要有两个原因：一是义乌市早期主要的城市　图１研究区区位示意　２数据来源与研究方法　用地为居民地，且平均面积较小，因而１９８９年的密度较大；　二是在义乌市城区规模迅速扩展时，城市内部土地集约化　利用不够，因此导致后期城市用地景观密度呈减小趋势。　３．２城市用地景观单元变化分析（表２）　３．２．１人文景观单元迅速增加。人文景观单元有居住景观、商　２．１数据来源及处理考虑到城市用地类型多、布局密、变　化大的特点，选用１９８９年１：１００００黑白航空影像和１９９９年　１：４　０００、２００１年１：２　０００彩色航空影像，附以该区１：５０　０００　地形图、２００１年行政区划图及大量野外调查资料。首先依　野外调查资料建立影像判读标志，在Ａｒｃ／Ｉｎｆｏ８．０下以人机　交互方式进行地物解译；然后根据城市用地景观分类，形成　服景观、工业景观、公共设施景观和道路景观。３个时期内义　乌市人文景观单元斑块数和面积都呈现明显的增加趋势。　３．２．２城市功能增强。斑块数和面积方面，增幅较快的是商　服景观、工业景观和公共设施景观，而且公共景观、工业景　多时相多类别的城市景观图层；再应用ＡｒｃＭａｐ建立空间信　息库，定量提取各种景观数据信息，最后在Ｆｒａｇｓｔａｔｓ下根据　作者简介收稿日期高松峰（１９７６一），男，河南平顶山人，博士研究生，研究方向　城市遥感。　２００７．０４．１６　观、道路景观和商服景观（正增长）都远大于居住景观（负增　长）。这些景观的优势性快速发展，反映该市二、三产业建设　的加快和城市功能的增强。　维普资讯 http://www.cqvip.com

安徽农业科学　２００７盎　３．２．３景观集约度不够。城市用地扩展系数（　，为城区扩展　速度与城区人口增长速度之比）是表征城市用地规模扩展　合理与否的一个重要指标，一般Ｋ＝１，１２时城市用地扩展较　合理。计算可知，义乌市的　值为１．７１，远大于合理系数。反　映该市城区扩展速度过快，城市用地景观集约度不足。　３．２．４自然景观受到人为强干扰作用。１９８９～１９９９年，绿地　景观的平均斑块面积迅速减小，而同期的城区面积扩大４．６　他景观变化较单一，１９８９～２００１年，由于大量土地被开发利　用和原有水域（如湖泊、水塘等）面积缩减，导致该类景观的　斑块数和面积均减少，形状指数下降迅速，反映在人为强干　扰作用下其分布愈加零散。　４变化机制探析　４．１　人口增长对城市用地景观变化的影响城市非农业　人口的急速增长是城市化快速推进并导致城市景观变化的　重要因素。基于此，分析１９８９、１９９９和２００１年义乌市城市　非农业人口和城市景观面积的关系，可以发现它们之间存　在很强的线性相关性，变化模型可表达为：ｙ＝０．８５６　５　Ｘ一　倍，同期景观形状指数由１．７３１降至１．４８５，反映绿地景观斑　块趋于规整，受人为干扰作用较强。１９９９～２００１年，绿地景　观斑块数增多，其景观面积及面积比例也开始增加，反映该　期的绿地建设得到重视，人为绿化工作开始加强。水域及其　表２　１．７６１　４，相关系数高达０．９９４。说明人口增长是义乌市城市　义乌市城市用地景观单元指标　用地景观变化的重要影响因素。　４．２经济发展对城市用地景观变化的影响城市用地景　观变化是城市经济发展的体现。考察各时期城市ＧＤＰ与城　市景观的关系，发现它们之间的相关性较高，相关系数为　０．９３１，变化模型为ｖ：３．２４６　９　ｅ　ｆＣＯｌ　。说明经济的增长必然会　带动城市景观发生变化，因而经济增长是城市用地景观变　发展与人文景观发展不协调，其景观结构合理性有待提高；　与城市用地景观变化关联性强的因素主要是人口增长和经　济发展，可分别用线性和指数模型表达。利用遥感技术的优　势并结合城市景观学的研究视角，对城市用地景观结构变　化进行研究并深入探析其变化机制，可以为城市规划和管　理提供更为及时和准确的决策依据，应用前景广阔Ｉ３Ｊ。　参考文献・　【１］吴新纪，张伟．快速城市化地区县级城市总体规划方法研究【Ｊ］，城市　规划，２００５（１２）：５８—６３．　化的又一重要影响因素。　５结语　研究结果表明，义乌市城市用地景观结构变化表现出　如下问题：景观密度减小、人文景观快速发展的同时，城市　用地景观集约度不足；在人为强干扰作用下，城市自然景观　・【２］邬建国．景观生态学——格局、尺度、过程与等级【Ｍ］．北京：高等教育　出版社，２０００：９９—１０９．　【３］孙娟，蓝崇玉．基于ＱｕｉｅｋＢｉｒｄ卫星影像的贵港市景观格局分析【ＪＪ．　生态学杂志，２００６，２５（１）：５０—５４．　＋－＋。＋一＋‘・—。　—。　＋　＋”＋　＋－＋－＋－＋・・十－＋－十－十－十－＋－十一十一十－十－十＊十一十－十。：。’一。＋－十。十　—。Ｃ’十　十。—。　—。　：十　—。　—。’　。—。ｆ　（上接第９３２３页）　（４）该研究以巢湖水为试验对象，整个试验过程完全在　’　浮作用强烈等因素影响了光的透射效果，尤其在夏季蓝藻　大量繁殖时，湖面盛行的东南风将蓝藻吹向沉水植物集中　生长的岸边湿地，蓝藻在岸边湖湾厚厚地堆积，严重阻碍了　光线的透射，不能为沉水植物提供光合作用所需的充足阳　自然条件下进行，与室内进行的一些研究相比，试验结果对　今后巢湖进行生态恢复与重建工作具有更大的参考价值和　现实意义。　参考文献　【１］桑伟莲，孔繁翔．植物修复研究进展【Ｊ］．环境科学进展，１９９９，７（３）：　４０—４３．　光，致使沉水植物无法正常生长。风大浪高和汛期水位落差　大对沉水植物和漂浮植物造成的影响也要高于挺水植物。　据调查，目前巢湖挺水植物的生物量和净生产力均远高于　沉水植物和漂浮植物阁。所以，综合中试试验经验和巢湖水　生植物的生长现状等因素，笔者认为巢湖目前的生态环境　较适合挺水植物的栽种和生长，在对巢湖进行生态恢复重　建或生物修复的初期阶段应以种植挺水植物为主。　【２］张兰，汪德耀．水生植物廊道净化污水的试验研究【Ｊｊ＿水电站设计，　２００５．２１（４）：４４—４６．　【３１彭江燕，刘忠翰．不同水生植物影响污水处理效果的主要参数比较　【Ｊ１．云南环境科学，１９９８，１７（２）：４７—５１．　【４］童昌华，杨肖娥，濮培民．富营养化水体的水生植物净化试验研究　『Ｊ１＿应用生态学报，２００４，１５（８）：１４７—１４５０．　【５］屠清瑛，顾Ｔ锡，尹澄清，等．巢湖富营养化研究【Ｍ］．北京：中国科学　技术大学出版社，１９９０：２０９．