城市增長與景觀變化的多尺度研究——以杭州市為例.pdf

1、改革開放以來,城市以空前的速度增長,中國的城市化已成為影響經濟社會發(fā)展的主題之一。對城市增長的時空特征、演變過程、驅動因素的探討以及對未來城市增長的預測一直以來都是城市相關領域的研究熱點。在快速城市化地區(qū),如何有效引導和調控城市增長,控制城市外延擴張帶來的負面影響,就成為現(xiàn)階段亟待研究的現(xiàn)實問題。根據(jù)等級理論,尺度被認為是描述現(xiàn)實世界層次結構的核心概念。城市可看作是具有等級結構的復雜系統(tǒng),在研究城市增長與景觀格局時必須充分考慮尺度問題。

2、一般認為,尺度包括時間尺度、空間尺度和決策尺度,其中,空間尺度又可分為粒度和幅度。在城市景觀格局分析和景觀動態(tài)變化模型中,尺度問題對分析結果影響顯著。近期研究十分強調模型的多尺度分析能力,以解決尺度依賴性問題。已有城市景觀的粒度和幅度分析方面的研究成果頗豐,而元胞自動機等城市增長模型的尺度研究相對較少,尤其缺乏規(guī)劃和管理角度的尺度問題研究。因此,在以往研究的基礎上,本文具體探討城市增長空間驅動因素的尺度依賴性、城市景觀格局的多尺度分析、

3、城市增長模型的尺度敏感性；同時,充分利用遙感數(shù)據(jù)和經濟社會數(shù)據(jù),對杭州市的城市增長過程進行實證研究。本文所作的主要研究工作如下： 第1章為緒論,闡述研究背景和意義。 第2章較為全面地概括城市增長與景觀變化的尺度問題,指出城市景觀分析和模擬中應進一步探討尺度問題。 第3章提出研究的總體設計,將等級理論和擴散-凝聚理論作為理論基礎,并介紹數(shù)據(jù)收集過程和主要的研究方法。 第4章為城市增長空間驅動因素的尺度依賴性

4、分析,在變化概率、變化密度、變化強度的多尺度分析框架中,引入變化時序的研究。選取經濟社會因素、生物物理因素和政策規(guī)劃因素等作為解釋變量,利用探索性空間數(shù)據(jù)分析和空間logistic回歸模型,建立不同尺度上城市增長格局與空間驅動因素的定量關系。對杭州市的研究表明,次要道路、城市建成區(qū)和空間政策尺度依賴性較弱,而主要道路、可開發(fā)用地規(guī)模和人口變化尺度依賴性較強。到主要道路和工業(yè)中心的距離、可開發(fā)用地數(shù)量和人口增長區(qū)域是影響大規(guī)模城市開發(fā)的重

5、要因素,而與次要道路和建成區(qū)的鄰近度是影響開發(fā)概率和開發(fā)時序的主要因素。 第5章為城市景觀格局變化的多尺度分析,從城市區(qū)域和城市土地利用兩個層次出發(fā),采用景觀梯度分析與景觀填充分析發(fā)現(xiàn)城市開發(fā)概率、探測其變化密度。將景觀格局分析應用于城市區(qū)域和城市土地利用兩個層次時,前者應側重選取破碎化程度指數(shù),而后者應側重選取城市斑塊形態(tài)和連通度指數(shù)。本章沿杭州市擴散廊道設置5個景觀梯度,結果表明各個梯度帶的城市平均斑塊面積沿中心往外逐漸降低

6、,經過開發(fā)區(qū)的梯度帶表現(xiàn)為多峰值變化,而城市景觀形狀指數(shù)在城市郊區(qū)未出現(xiàn)顯著下降。對大規(guī)模城市斑塊的分析發(fā)現(xiàn),杭州市建成區(qū)的分維數(shù)為1.76,具有理想的填充能力；自發(fā)增長較少和邊緣增長占主導,決定其填充增長規(guī)模較小。杭州市城市增長在1996年后逐漸由擴散走向集聚,但還未達到成熟階段。 第6章為SLEUTH模型的尺度敏感性分析及城市增長多方案預測與評估。探討SLEUTH模型的尺度敏感性時發(fā)現(xiàn),當空間幅度增大時,不可預見性因素增多,

7、從而使自發(fā)增長較多,加之低密度開發(fā)導致模型校正結果出現(xiàn)偏差。因此,適當降低模型的蔓延系數(shù)、合理設置排除層有助于防止過度增長。利用SLEUTH模型對杭州市城市增長進行多方案預測,生成現(xiàn)有發(fā)展趨勢、交通導向、農田適度保護和緊湊城市4種方案,并從增長數(shù)量、空間分布、規(guī)劃表現(xiàn)力3個不同方面評估上述4種方案的優(yōu)劣。結果表明,若維持現(xiàn)有趨勢增長,可能會突破規(guī)劃確定的用地規(guī)模,加劇耕地的破碎化程度；通過交通引導城市向熱點地區(qū)集中,有助于防止城市過于分