基于地學(xué)信息圖譜的西安城市空間擴(kuò)展研究.pdf

1、地學(xué)信息圖譜是圖譜在地學(xué)研究中的應(yīng)用與發(fā)展，它通過遙感、計(jì)算機(jī)制圖、地理信息系統(tǒng)、數(shù)字地球的大量數(shù)字信息，經(jīng)過圖形思維與抽象概括，并以計(jì)算機(jī)多維與動(dòng)態(tài)可視化技術(shù)，顯示地球系統(tǒng)及各要素和現(xiàn)象空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與時(shí)空變化規(guī)律的一種手段與方法。同時(shí)這種空間圖形譜系經(jīng)過空間模型與地學(xué)認(rèn)知的深入分析，可進(jìn)行推理、反演與預(yù)測(cè)，形成對(duì)事物和現(xiàn)象更深層次的認(rèn)識(shí)，從而總結(jié)出科學(xué)規(guī)律。城市空間擴(kuò)展研究是目前城市研究的熱點(diǎn)之一，城市擴(kuò)展最直接的表現(xiàn)為城市規(guī)模不斷擴(kuò)

2、大，通過對(duì)城市擴(kuò)展機(jī)制的探索，可以直觀地分析、追蹤城市擴(kuò)展的空間動(dòng)態(tài)特征，掌握城市擴(kuò)展的規(guī)律。 以多源遙感影像為主要信息源、地理信息系統(tǒng)為技術(shù)支持，運(yùn)用地學(xué)信息圖譜的若干理論與方法，建立一系列多維可視化的城市空間擴(kuò)展圖譜，是城市擴(kuò)展研究中非常重要的手段。通過這些圖譜能夠在不同的空間尺度上研究城市的時(shí)空分布特征，動(dòng)態(tài)分析城市的生長(zhǎng)、集聚與擴(kuò)散的過程，對(duì)城市的時(shí)空演變過程進(jìn)行分析和研究，揭示城市擴(kuò)展的規(guī)律，為城市規(guī)劃、城市發(fā)展提供決

3、策依據(jù)。 本文在剖析了地學(xué)信息圖譜的概念與分析方法的基礎(chǔ)上，以西安市的城市建成區(qū)為研究對(duì)象，使用西安多時(shí)相遙感影像以及歷史圖件、各個(gè)時(shí)期統(tǒng)計(jì)資料等若干相關(guān)專題數(shù)據(jù)，以地理信息系統(tǒng)為技術(shù)支持，運(yùn)用地學(xué)信息圖譜的若干理論與方法，建立了反映西安市建成區(qū)近70年來城市擴(kuò)展變化的一系列地學(xué)信息圖譜。并利用這一系列地學(xué)信息圖譜，研究了城市建成區(qū)在不同階段、不同方向、不同空間單元上的空間格局和擴(kuò)展規(guī)律。具體是從地理信息系統(tǒng)的空間分析方面入手，

4、運(yùn)用空間擴(kuò)展速率、擴(kuò)展貢獻(xiàn)率、擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)等指標(biāo)，建立城市發(fā)展過程中的一系列擴(kuò)展圖譜。并運(yùn)用這些圖譜來展示城市發(fā)展過程中，城市在空間上、方向上演變規(guī)律，以及城市擴(kuò)展方向、擴(kuò)展速度、擴(kuò)展距離、擴(kuò)展強(qiáng)度，以此來認(rèn)識(shí)和理解一個(gè)城市擴(kuò)展和發(fā)展的歷程。最后分析了西安市1930年至2002年的近70年的時(shí)段內(nèi)城市的空間擴(kuò)展?fàn)顩r、特點(diǎn)，及其驅(qū)動(dòng)力因素。 研究表明： 1、遙感影像和數(shù)據(jù)是現(xiàn)代地理信息的重要來源之一，它已經(jīng)越來越多的用于城

5、市研究。本文探索了NDBI法、監(jiān)督分類法、人機(jī)交互目視解譯法三種方法來分析和提取城市建成區(qū)的時(shí)空信息；在探索NDBI法時(shí)構(gòu)建了空間模型，并用這個(gè)模型對(duì)各個(gè)波段的遙感影像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和波段間的計(jì)算；而監(jiān)督分類法和人機(jī)交互目視解譯法都是傳統(tǒng)的方法。這里綜合運(yùn)用這三種方法，力求準(zhǔn)確地提取目標(biāo)區(qū)的建成區(qū)信息。 2、地理信息系統(tǒng)的一個(gè)重要部分就是數(shù)據(jù)，整個(gè)地理信息系統(tǒng)都是圍繞空間數(shù)據(jù)的采集、加工、存儲(chǔ)、分析和表現(xiàn)來展開的。本文的地理空間數(shù)

6、據(jù)格式采用文件方式存儲(chǔ)，即使用第二代空間數(shù)據(jù)格式，統(tǒng)一存儲(chǔ)為SHP格式的文件；其它數(shù)據(jù)如統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，則存儲(chǔ)為XLS格式；掃描圖件存儲(chǔ)為GeoTiff格式。實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)在多種軟件中的共享和使用。 3、地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的空間分析功能，因此可將由遙感提取出來的建成區(qū)信息和各個(gè)時(shí)期的歷史數(shù)據(jù)，集成到地理信息系統(tǒng)中進(jìn)行圖譜研究。根據(jù)城市建成區(qū)的時(shí)空數(shù)據(jù)，在地理信息系統(tǒng)中利用時(shí)空數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式，以及運(yùn)用疊加分析、緩沖區(qū)分析等方法，制成了

7、一系列的地學(xué)信息圖譜。這樣就為西安城市擴(kuò)展的時(shí)空特征分析提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。 4、本文建立了：西安建成區(qū)擴(kuò)展?fàn)顩r圖譜、西安城市擴(kuò)展貢獻(xiàn)率圖譜、城市擴(kuò)展強(qiáng)度分級(jí)圖譜、擴(kuò)展強(qiáng)度分布狀況圖譜、最大擴(kuò)展強(qiáng)度距離圖譜。并以這些圖譜來展示、揭示在城市發(fā)展過程中城市建成區(qū)在空間上、方向上演變規(guī)律和擴(kuò)展方向、擴(kuò)展速度、擴(kuò)展距離、擴(kuò)展強(qiáng)度等指標(biāo)，以此來認(rèn)識(shí)和理解一個(gè)城市擴(kuò)展和發(fā)展的歷程。由此分析了西安市1930年至2002年的近七十年的城市空