蘭州城市在不同地形條件下擴展的時空過程分析.pdf

1、蘭州市是甘肅省省會城市，在西北地區(qū)處于“座中四連”的重要位置。它是華東、華北地區(qū)通往西部地區(qū)的橋梁和紐帶，也是國家向西開放的戰(zhàn)略平臺，更是新時期“一帶一路”戰(zhàn)略背景下的重要節(jié)點城市，自古以來就有著重要的交通、經濟、軍事等戰(zhàn)略地位。改革開放以后，在西部大開發(fā)背景下，蘭州市城市化速度不斷加快。不同于平原城市，蘭州市建成區(qū)處于河谷盆地范圍之內，城市的擴展受河谷地形的限制。研究城市擴展在不同地形條件下的時空特征，可以量化城市擴展對不同地形條件的

2、的占用情況，以合理利用城市地形條件。
　　本文選擇蘭州市主城區(qū)所處的河谷盆地以及盆地周圍的部分山地作為研究范圍，首先結合多源高清影像提取建成區(qū)實體范圍和城市土地利用變化信息；利用高精度數(shù)字線劃數(shù)據(jù)得到DEM，以此為基礎得到地形綜合指數(shù)和城市地貌單元；之后分析了近60年建成區(qū)時空變化特征、不同地形綜合指數(shù)下的景觀格局變化和城市土地利用擴展情況、城市各地貌單元的地形復雜度、單一地形因子和地形綜合指數(shù)與建成區(qū)擴展間的關系。所得的結論如下

3、：
　?。?）將研究區(qū)劃分為不同地貌類型，并分析了各地貌類型的地形復雜程度。
　　通過結合高程和坡度得到研究區(qū)的25種地貌類型：最廣泛的地貌類型為平灘地，面積為49.31km2，占總面積的22.5％。陡坡灘地面積最小，僅有0.33km2。平坦臺地、微斜臺地、緩坡灘地、緩坡二級階地、緩坡臺地、中坡灘地、中坡二級階地、中坡臺地、陡坡二級階地、陡坡臺地等10類地貌單元總面積和不到研究區(qū)的11%。通過計算不同地貌單元內的地形復雜度，

4、發(fā)現(xiàn)隨著高程和坡度的增大，從平灘地到陡坡臺地區(qū)域地形條件復雜面積增加。平灘地、平坦二級階地、平坦三級階地和微斜灘地內地形條件為“優(yōu)”“良”的面積占“優(yōu)”“良”區(qū)域總面積的96%以上，是城市建設理想?yún)^(qū)域。
　　（2）分析了近60年土地利用變化情況。
　　對城市土地利用變化的分析表明，“三荒”地和耕地是城市用地的主要來源，兩者一共轉出了73.8km2，對城市化面積的貢獻率超過了75%。在城市化后的土地類型中，居住用地和工業(yè)用地分

5、別占城市化面積的48.94%和17.25%，轉入面積為47.53km2和16.76km2。
　　（3）分析了景觀格局在不同地形條件下的時空變化特征。
　　從景觀格局的分析看出，1961-2015年建成區(qū)整體形狀變化不大、聚集度和連通性上升、破碎度降低。從不同地形條件區(qū)域看，地形條件從“優(yōu)”（高程、坡度和起伏度都較低）到“復雜”區(qū)域（高程、坡度和起伏度都較高）聚集度和連通性指數(shù)逐漸下降，破碎度指數(shù)逐漸升高。周長面積分維數(shù)也逐漸

6、升高，表示形狀越來越復雜，其中在地形復雜區(qū)域內景觀形狀指數(shù)接近1.5，景觀形狀最不穩(wěn)定。
　?。?）分析了土地利用擴展斑塊在不同地形條件下的時空變化特征。
　　1961-2015年間擴展斑塊類型以外部延展型斑塊為主，內部填充型斑塊次之，新生型斑塊最少。外部延展斑塊在各個地形條件下分布均多于其他兩種類型；內部填充型斑塊在地形條件復雜區(qū)域僅有0.2km2，不足總面積的2%，容易受到地形的影響；新生型斑塊卻突破地形條件，在地形條件

7、較復雜和復雜區(qū)域面積為3.54km2，占總面積的60%。
　　（5）分析了城市擴展在不同高程、坡度、地形起伏度下的時空變化特征。
　　從城市擴展在各高程內的情況看，2015年一級到三級階地內建成區(qū)面積已達到130.45km2，占階地總面積的70%以上。建成區(qū)在2000年以后四級和五級階地內呈現(xiàn)較快發(fā)展，年均擴展速度從0.12km2/a增加到了0.42km2/a；從城市擴展在各坡度內的情況看，2015年建成區(qū)在平地、微斜平地和

8、緩坡三個區(qū)域的面積分別為97.84km2、15.75km2、15.73km2，占這三個區(qū)域總面積的70%以上。中坡和陡坡在2009-2015年共增加面積3.23km2，占此區(qū)域內54年總增加面積的30%；從城市擴展在各起伏度內的情況看，較低起伏度區(qū)域內建成區(qū)面積增加最多，為41.55km2。較高和高起伏度區(qū)域增加面積分別為28.08km2和18.86km2，不超過研究區(qū)總面積的20%，并不是城市擴展的主要區(qū)域。
　?。?）分析了不

9、同等級地形綜合指數(shù)下城市擴展的時空變化特征。
　　從城市擴展在各地形綜合指數(shù)內的情況看，地形條件為良和較復雜區(qū)域是建成區(qū)主要所在地，年均擴展速度也高于其他區(qū)域，分別為0.52km2/a、0.55km2/a。地形條件為優(yōu)區(qū)域內擴展速度在2000年以前持續(xù)上升，之后再波動下降。地形條件一般區(qū)域年均擴展強度為0.25km2/a，僅高于地形復雜區(qū)域。54年間地形復雜區(qū)域內建成區(qū)年均擴展強度為0.08km2/a，面積從0.83km2增加到5