劉艷芳， 湯碩華， 譚榮輝， 孔雪松

(1.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079；2.武漢大學(xué) 地理信息系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430079)

?

武漢市1999-2012年城市擴(kuò)張的時空分異

劉艷芳1，2， 湯碩華1， 譚榮輝1， 孔雪松1，2

(1.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079；2.武漢大學(xué) 地理信息系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430079)

以1999-2012年14期LandsatTM影像為數(shù)據(jù)源，選取武漢市為研究區(qū)，采用GIS與景觀指數(shù)分析相結(jié)合的方法，從時間序列和空間發(fā)展角度分析了城市建設(shè)用地的分布特征及變化規(guī)律，探討了武漢市建設(shè)用地擴(kuò)張的時空分異特征.結(jié)果表明：1999-2012年，武漢市的建設(shè)用地從161.78km2增長到712.17km2，年均增長面積為42.34km2，擴(kuò)張速度達(dá)到26.17%/a，擴(kuò)張強(qiáng)度則為0.5%/a；城市主體是沿著長江和漢江呈斜十字形不斷向外擴(kuò)張的，擴(kuò)張方向主要是W、SW和SE三個方向，擴(kuò)張模式以邊緣式和填充式為主；從建設(shè)用地的景觀特征來看，破碎度先減小后增大，優(yōu)勢度先增大后減小，景觀形狀一直趨于簡單化，景觀分布則緩慢聚集.究其原因，主要包括四點(diǎn)：國家政策的宏觀調(diào)控、城市規(guī)劃的引導(dǎo)作用、河流湖泊的地形限制和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)烈需求.

武漢市；城市擴(kuò)張；時空特征；景觀格局

城市化是當(dāng)今世界上最重要的社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象之一[1]，城市用地急劇擴(kuò)張成為城市和社會經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展的重要特征[2].城市擴(kuò)張侵占城市周圍的生態(tài)用地(主要是耕地)，使其面積逐年減少，分析城市擴(kuò)張的時空特征，對科學(xué)合理地指導(dǎo)城市規(guī)劃、保護(hù)有限的耕地資源和生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義[3].

時空特征作為城市擴(kuò)張的六大研究領(lǐng)域[4]之一，國內(nèi)外學(xué)者對其研究已經(jīng)頗為完善.其中，國外對建設(shè)用地增長的時空特征的研究相對較少，雖然對建設(shè)用地擴(kuò)張研究較早，但主要集中于建設(shè)用地變化驅(qū)動力的研究.而國內(nèi)對建設(shè)用地時空特征的研究研究成果十分顯著.從研究對象上看，有單個城市的[5]，也有城市圈或城市群的[6]，還有區(qū)域尺度的[7]，更有全國尺度的[8]；從研究方法上看，由單一的GIS空間分析[9]到RS與GIS結(jié)合分析[10,11]，再到RS、GIS與景觀指數(shù)綜合分析[12,13]，技術(shù)手段逐漸多元化；從研究內(nèi)容上看，主要包括數(shù)量特征分析[14]、擴(kuò)張模式分析[15]、變化檢測分析[16]、社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析[17]和景觀格局分析[18,19]；從研究領(lǐng)域上看，有純粹的時空特征分析[20]，也有時空特征與其他領(lǐng)域的綜合分析如影響因素與驅(qū)動力[21,22]、耕地占用[23]、模擬預(yù)測[24]等.但是，研究對象多以東部大城市為主，而且研究時序以階段性時間變化為主，缺少連續(xù)性的時序研究，同時，在研究方法上，對建設(shè)用地的增長方向研究均是四方向或八方向上的規(guī)模統(tǒng)計(jì)，甚至于簡單的定性描述，沒有明確對各個方向上城市擴(kuò)張的空間特征進(jìn)行定量分析.

武漢市作為典型的中部城市，隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，城市建設(shè)用地擴(kuò)張加速，歷年的城市擴(kuò)張比較明顯.因此，本文以遙感為主要信息源，以GIS空間分析和景觀指數(shù)分析為手段，研究武漢市1999-2012年城市擴(kuò)張的時空特征，提出了一種改進(jìn)的研究城市擴(kuò)張方向的方法，在學(xué)術(shù)上是對相關(guān)研究的補(bǔ)充，在實(shí)際應(yīng)用上對土地合理規(guī)劃具有指導(dǎo)意義，可為城市規(guī)劃和相關(guān)政策的制定提供支撐.

2 研究區(qū)域與研究方法

2.1 研究區(qū)域

武漢市是湖北省省會，華中地區(qū)最大城市，占地面積8494km2，地處長江中下游，東經(jīng)113°41′-115°05′，北緯29°58′-31°22′，東西最大橫距134km，南北最大橫距155km.根據(jù)武漢市2012年統(tǒng)計(jì)年鑒，武漢市2011年戶籍總?cè)丝?27.2萬人，其中非農(nóng)人口546.59萬人，占總?cè)丝诘?5.07%，人口密度每平方千米973.91；國內(nèi)生產(chǎn)總值6756.2億元，其中第三產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值3309.48億元，占國內(nèi)生產(chǎn)總值的48.98%，人均GDP67427元.

2.2 數(shù)據(jù)來源及處理

本文采用LandsatTM遙感影像數(shù)據(jù)14期，獲取時間分別為1999-2012年，成像時間分別為7-9月間，影像質(zhì)量良好，滿足分類的需要.運(yùn)用遙感圖像處理軟件Envi4.8對遙感影像進(jìn)行配準(zhǔn)(精度控制在0.5個像元內(nèi))、坐標(biāo)變化、幾何校正、影像增強(qiáng)等數(shù)據(jù)預(yù)處理工作.采用最大似然法對遙感影像進(jìn)行監(jiān)督分類，將其劃分為建設(shè)用地、耕地、林地、水域和裸地五類，并進(jìn)行分類后處理，去除小像元.為了保證選取樣本的正確性和代表性，每期影像隨機(jī)選擇其中100個樣本與土地利用現(xiàn)狀圖比對，并進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，使得分類整體精度和kappa系數(shù)分別大于87%和0.81.然后基于建設(shè)用地面積隨時間增加而增大的原則，在ArcGIS9.3中進(jìn)行修改操作(clip、erase、eliminate等)，保證最終建設(shè)用地提取精度在90%以上.

圖1 1999-2012年武漢市建設(shè)用地擴(kuò)張變化圖Fig.1 Construction land expansion in Wuhan City from 1999 to 2012

2.3 研究方法

本文采用GIS空間分析與景觀指數(shù)分析相結(jié)合的方法.利用GIS的空間分析功能，統(tǒng)計(jì)建設(shè)用地擴(kuò)張的數(shù)量特征和面積-城市中心距離指數(shù).其中，數(shù)量特征主要包括建設(shè)用地擴(kuò)張的速度與強(qiáng)度，擴(kuò)張速度是指單位時間內(nèi)建設(shè)用地面積變化的幅度，擴(kuò)張強(qiáng)度是指單位時間內(nèi)建設(shè)用地占研究區(qū)總面積比例變化的幅度[25].

而面積-城市中心距離指數(shù)是指建設(shè)用地的面積隨離城市中心的距離遠(yuǎn)近而變化的規(guī)律.本文以研究區(qū)的建設(shè)用地重心作為城市中心，以城市中心為圓心，以2km為半徑，遞增向外畫圓環(huán)直至覆蓋整個研究區(qū)的建設(shè)用地，最終形成32個環(huán)區(qū)；同時將32個環(huán)區(qū)劃分為8個方向，計(jì)算每個方向的面積-城市中心距離指數(shù)(圖1).

同時利用景觀格局分析軟件Fragstats3.3計(jì)算建設(shè)用地的斑塊密度(PD)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、面積加權(quán)平均分形維數(shù)(AWMPFD)和聚集度指數(shù)(AI)，從而說明建設(shè)用地的景觀特征.最大斑塊指數(shù)能反應(yīng)最大斑塊對景觀的影響程度，從而反應(yīng)斑塊類型的優(yōu)勢度.最大斑塊指數(shù)越大，最大斑塊對景觀的影響程度越高，斑塊類型的優(yōu)勢度越大[26].

3 結(jié)果分析

3.1 數(shù)量特征分析

表1 1999-2012年武漢市建設(shè)用地的面積和占研究區(qū)總面積的比例

建設(shè)用地面積變化是城市擴(kuò)張最直觀的反應(yīng)，利用GIS空間分析，得到1999-2012年武漢市建設(shè)用地的面積和占研究區(qū)總面積比例的變化情況.由表1可知，武漢市2012年的建設(shè)用地面積是1999年的4.4倍，建設(shè)用地增長了550.39km2，年均增長面積為42.34km2/a；而占研究區(qū)總面積的比例由原來1999年的1.9%增加到2012年的8.38%，增長了6.48%；擴(kuò)張速度達(dá)到26.17%/a，擴(kuò)張強(qiáng)度則為0.5%/a.

圖2 1999-2012年武漢市建設(shè)用地擴(kuò)張強(qiáng)度Fig.2 The expansion intensity of construction land in WuhanCity from 1999 to 2012

本文以擴(kuò)張強(qiáng)度的0.5倍、1倍、1.5倍將城市擴(kuò)張過程劃分為四個階段(取上限值)：低擴(kuò)張階段、較低擴(kuò)張階段、較高擴(kuò)張階段和高擴(kuò)張階段.由圖2可知，武漢市在2000-2001和2002-2003處于低擴(kuò)張階段，最低達(dá)到0.12%；在1999-2000、2003-2004、2005-2008和2009-2010處于較低擴(kuò)張階段；在2001-2002、2004-2005和2008-2009處于較高擴(kuò)張階段；在2010-2012處于高擴(kuò)張階段，最高達(dá)到1.05%.其中，2010-2011的最大值1.05%是2000-2001的最小值0.12%的8.75倍，由此可見1999-2012年武漢市建設(shè)用地增長的快慢差異.

3.2 面積-城市中心距離指數(shù)分析

基于1999-2012年的建設(shè)用地分布，利用GIS空間分析，得到1999-2012年武漢市8個方向上建設(shè)用地的面積-城市中心距離指數(shù)，由于圖幅限制，將遠(yuǎn)城區(qū)外小于1km2的數(shù)據(jù)進(jìn)行了省略，如圖3所示.由于武漢市中心有長江干流穿過，因此初始2km環(huán)區(qū)內(nèi)以水域?yàn)橹?，建設(shè)用地面積比較小.隨著環(huán)區(qū)的半徑加大，主城區(qū)的建設(shè)用地急劇凸顯，圖形呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，快速達(dá)到最高峰.隨著環(huán)區(qū)向近郊移動，建設(shè)用地面積減少，圖形以相對緩慢的趨勢下降，直至建成區(qū)界線.環(huán)區(qū)繼續(xù)向遠(yuǎn)郊移動，遠(yuǎn)城區(qū)的城鎮(zhèn)用地凸顯，使圖形呈現(xiàn)小山包似的突起，直至到達(dá)行政區(qū)界線，建設(shè)用地漸漸減少后消失.

由圖3-a可知，N方向上建設(shè)用地的增長變化比較平緩，S方向上建設(shè)用地的增長變化相對明顯；兩者主城區(qū)建設(shè)用地的最大值增加了7km2左右，所在環(huán)區(qū)和邊界范圍向外推進(jìn)了2-4km；遠(yuǎn)城區(qū)建設(shè)用地的最大值則增加了3km2左右，所在環(huán)區(qū)和邊界范圍無明顯變化.同時，S方向上建設(shè)用地的規(guī)模明顯大于N方向，而且2005-2012年在22-24km范圍內(nèi)形成了一個新的極值點(diǎn)，與遠(yuǎn)城區(qū)相偎相依.

圖3 1999-2012年武漢市建設(shè)用地的面積-城市中心距離指數(shù)變化曲線Fig.3 The area-city center distance index of construction land in Wuhan City from 1999 to 2012

由圖3-b可知，W方向上建設(shè)用地的增長變化比較明顯；主城區(qū)建設(shè)用地的最大值增加了10km2左右，所在環(huán)區(qū)和邊界范圍向外推進(jìn)了6-8km；由于東西湖的城區(qū)與中心城區(qū)相連，1999-2004年可以看到一個小山包緊隨主峰出現(xiàn)，后來隨著城市擴(kuò)張而逐漸被主峰所包容；蔡甸的城區(qū)則離中心城區(qū)較遠(yuǎn)，建設(shè)用地的最大值增加了5km2左右，所在環(huán)區(qū)和邊界范圍無明顯變化.而E方向上建設(shè)用地的增長變化則比較平緩；主城區(qū)建設(shè)用地的最大值增加了7km2左右，所在環(huán)區(qū)和邊界范圍向外推進(jìn)了2-4km.由于東湖的阻擋作用，E方向上建設(shè)用地的增長速度明顯慢于W方向，導(dǎo)致2012年建設(shè)用地的規(guī)模明顯小于W方向.

由圖3-c可知，NW方向上建設(shè)用地的增長變化比較平緩；主城區(qū)建設(shè)用地的最大值增加了6km2，所在環(huán)區(qū)和邊界范圍向外推進(jìn)了4km.而SE方向上建設(shè)用地的增長變化非常明顯；主城區(qū)建設(shè)用地的最大值增加了12km2，所在環(huán)區(qū)和邊界范圍向外推進(jìn)了10km；建設(shè)用地規(guī)模在2005年明顯超過了NW方向.

由圖3-d可知，SW方向上建設(shè)用地的增長變化非常明顯；主城區(qū)建設(shè)用地的最大值增加了9km2，所在環(huán)區(qū)和邊界范圍分別向外推進(jìn)了10km和20km，并在2005-2010年將邊界范圍延伸到了漢南城區(qū)所在環(huán)內(nèi)；遠(yuǎn)城區(qū)建設(shè)用地的最大值則增加了1.5km2左右，所在環(huán)區(qū)和邊界范圍無明顯變化.而NE方向上建設(shè)用地的增長變化比較平緩；主城區(qū)建設(shè)用地的最大值僅增加了4km2，所在環(huán)區(qū)和邊界范圍向外推進(jìn)了2-4km；遠(yuǎn)城區(qū)建設(shè)用地的最大值則增加了2km2，所在環(huán)區(qū)和邊界范圍無明顯變化；建設(shè)用地規(guī)模在2005年明顯小于SW方向.

3.3 景觀指數(shù)分析

利用景觀格局分析軟件Fragstats3.3計(jì)算景觀指數(shù)結(jié)果如表2.總體來看，PD變化非常明顯，最大值4.57是最小值2.02的2.26倍；LPI則變化比較明顯，最大值與最小值之比是1.41；而AWMPFD和AI變化不大，最大值與最小值之比分別是1.08和1.06.

表2 1999-2012年武漢市建設(shè)用地的景觀指數(shù)

由表2和圖4可知，1999-2012年武漢市建設(shè)用地的景觀指數(shù)變化大致可以分為三個階段.1999-2004年，PD和AWMPFD減小，LPI和AI增大，建設(shè)用地斑塊的破碎度顯著降低，聚集程度升高，最大斑塊對景觀的影響程度顯著升高，建設(shè)用地的優(yōu)勢度明顯上升，整體形狀趨于規(guī)則化和簡單化.這個時期主要受城市總體規(guī)劃的影響，主城區(qū)建設(shè)以四城(漢口商業(yè)金融城、東湖科技城、青山鋼鐵城、沌口汽車城)為重點(diǎn)，注重新區(qū)開發(fā)與舊城改建的結(jié)合，初步形成核心區(qū)、中心區(qū)片和綜合組團(tuán)的布局結(jié)構(gòu).

圖4 1999-2012年武漢市建設(shè)用地的景觀指數(shù)變化Fig.4 Landscape Index of construction land in WuhanCity from 1999 to 2012

2004-2008年，景觀指數(shù)有微小的起伏，但總體來說，AWMPFD增大，PD、LPI和AI相對減小，建設(shè)用地斑塊的破碎度降低，聚集程度降低，最大斑塊對景觀的影響程度降低，建設(shè)用地的優(yōu)勢度下降，整體形狀趨于復(fù)雜化.這個時期主要受國家政策的影響，宏觀經(jīng)濟(jì)政策和資金技術(shù)的大量支持，使得武漢市的發(fā)展上了一個新臺階，建設(shè)用地的擴(kuò)張強(qiáng)度明顯提升.

2008-2012年，PD和AI增大，LPI和AWMPFD減小，建設(shè)用地的破碎度顯著升高，聚集程度有所升高，最大斑塊對景觀的影響程度降低，建設(shè)用地的優(yōu)勢度下降，整體形狀再次趨于規(guī)則化和簡單化.由于國家政策和城市總體規(guī)劃的共同影響，武漢市的建設(shè)用地急劇蔓延.由于河流湖泊的地形導(dǎo)向與限制，主城區(qū)與吳家山、豹遚、紙坊和常福距離較近，建設(shè)用地進(jìn)行填充式擴(kuò)張，使得武漢市的整體擴(kuò)張方向表現(xiàn)為明顯的W、SW和SE三個方向.

3.4 影響因素分析

綜上所述，1999-2012年，武漢市是以長江和漢江為兩條基本軸線不斷向外蔓延的，后期建設(shè)用地一方面填充前期的發(fā)展空隙，另一方面在此基礎(chǔ)上逐步向外擴(kuò)張；與此同時，遠(yuǎn)城區(qū)形成6個次級核心，與城市主體之間的大片土地又逐漸被侵蝕，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大.

究其原因主要有四點(diǎn)：一是國家政策的宏觀調(diào)控.2004年3月，中共中央提出中部崛起戰(zhàn)略和“兩橫兩縱”經(jīng)濟(jì)帶.2007年，國家又批準(zhǔn)武漢城市圈進(jìn)行“兩型社會”的試點(diǎn)建設(shè).2010年，國務(wù)院明確武漢市為中部地區(qū)的中心城市.武漢作為中國內(nèi)陸最大的城市之一，獲得了國家在宏觀經(jīng)濟(jì)政策和資金技術(shù)投入等多方面的大力支持，促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展.同時，武漢市作為湖北省的省會城市和1+8城市圈的中心，社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展只有始終與周邊城市保持相當(dāng)大的差距，才能夠穩(wěn)固龍頭老大的位置，而這勢必要求武漢市加速城市發(fā)展.

二是城市規(guī)劃的引導(dǎo)作用.《武漢市城市總體規(guī)劃(1996-2020年)》的近期建設(shè)規(guī)劃明確指出：加快主城用地調(diào)整和舊城改建，推進(jìn)新區(qū)的整體開發(fā)，促進(jìn)主城功能布局趨于合理.因此，1999-2004年，建設(shè)用地的土地利用結(jié)構(gòu)變得緊湊，空間布局逐步優(yōu)化，景觀指數(shù)特征表現(xiàn)出明顯的變化.同時，規(guī)劃修編以后，武漢市按照城市總體規(guī)劃的要求，建設(shè)以主城區(qū)為核心的多軸、多中心、開放式的城市空間布局；主城區(qū)依托“兩江交匯、三鎮(zhèn)鼎立”的自然格局，采用“多中心組團(tuán)式”的城市空間結(jié)構(gòu)，由內(nèi)到外分別布局了10多個中心組團(tuán)，同時建設(shè)11個新城和13個新城組團(tuán)，帶動郊區(qū)工業(yè)化和城市化水平的提高.因此，2008-2012年，建設(shè)用地雖然在聚集和規(guī)則程度有所提升，但是景觀卻變得比較破碎.

三是河流湖泊的地形限制.武漢市水資源豐富，形成了“以長江和漢江為引線，以東湖、湯遜湖等大大小小160多個湖泊為點(diǎn)綴”的水域景觀.其中，長江和漢江形成了武漢市的兩條軸線，引導(dǎo)著武漢市的土地利用方向與發(fā)展趨勢，形成了“三鎮(zhèn)鼎立”的空間格局；而眾多湖泊則對建設(shè)用地景觀進(jìn)行了明顯的地域分割，導(dǎo)致建設(shè)用地只能朝著特定的方向增長，如W、SW和SE，使武漢市主體呈現(xiàn)為一只翩翩起舞的“蝴蝶”.

四是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)烈需求.社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展必然需求大量的建設(shè)用地.1999-2012年，武漢市GDP總量以年均約16.8%的速度增長，同期建設(shè)用地則以年均26.17%的速度增長.“十一五” 和 “十二五”期間，東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)、武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)和吳家山海峽兩岸科技產(chǎn)業(yè)園發(fā)揮其核心增長極的作用，組團(tuán)式推進(jìn)產(chǎn)業(yè)的集聚升級和空間的輻射擴(kuò)散，成為全市經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快、活力最強(qiáng)、規(guī)模最大的新的經(jīng)濟(jì)增長帶；與此同時，武漢新區(qū)、北湖化工新區(qū)、王家墩商務(wù)區(qū)、陽邏開發(fā)區(qū)等均不斷向周邊地區(qū)延伸產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間.因此，2005年以后，建設(shè)用地擴(kuò)張強(qiáng)度明顯加快.

4 結(jié)論和討論

綜合運(yùn)用RS、GIS和景觀指數(shù)，對武漢市1999-2012年城市擴(kuò)張的時空特征進(jìn)行了定量研究，研究結(jié)果表明：1)1999-2012年武漢市的建設(shè)用地從161.78km2增長到712.17km2，年均增長面積為42.34km2，擴(kuò)張速度達(dá)到26.17%/a，擴(kuò)張強(qiáng)度則為0.5%/a.從歷年擴(kuò)張強(qiáng)度來看，武漢市在2000-2003基本處于低-較低擴(kuò)張階段，只是在2001-2002存在一個極大值點(diǎn)，達(dá)到較高擴(kuò)張階段；在2003-2010處于較低-較高擴(kuò)張階段；在2010-2012處于高擴(kuò)張階段.2)從面積-城市中心距離指數(shù)變化曲線來看，武漢市主體是沿著長江和漢江呈斜十字形不斷向外擴(kuò)張的，擴(kuò)張方向主要是W、SW和SE三個方向，朝著東西湖區(qū)、蔡甸區(qū)和江夏區(qū)逐漸蔓延.3)1999-2012年武漢市建設(shè)用地的景觀特征有明顯的變化規(guī)律.PD和LPI、AWMPFD和AI剛好呈現(xiàn)相反的變化趨勢；景觀破碎度先減小后增大，景觀優(yōu)勢度先增大后減小，景觀形狀一直趨于簡單化，景觀分布則緩慢聚集.總之，武漢市建設(shè)用地景觀逐漸變得簡單、緊湊，但是又被生態(tài)用地景觀分割而變得相對破碎.

由此可見，GIS空間分析與景觀指數(shù)分析相結(jié)合的方法具有明顯的優(yōu)勢，不僅直觀反映了城市擴(kuò)張的數(shù)量特征，而且還充分體現(xiàn)了建設(shè)用地增長的空間特征.同時，連續(xù)性的時序研究更能準(zhǔn)確反映城市擴(kuò)張的狀態(tài)和程度；而面積-城市中心距離指數(shù)變化曲線更能夠定量描述城市的擴(kuò)張方向，直觀反映城市建設(shè)用地以及新增建設(shè)用地的空間分布.武漢市地理位置獨(dú)特，作為中部地區(qū)的核心城市之一，快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市擴(kuò)張是不可避免的.但是，建設(shè)用地擴(kuò)張強(qiáng)度不斷加大，城市周圍的生態(tài)用地不斷減少，將嚴(yán)重影響社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展.有研究表明：1995-2010年，湖泊水域有16.73km2轉(zhuǎn)變成了建設(shè)用地，轉(zhuǎn)移比率達(dá)到18.89%[27].土地資源是有限的，無節(jié)制的城市擴(kuò)張是不可行的，我們需要從數(shù)量和空間分布上對城市建設(shè)用地的增長進(jìn)行合理規(guī)劃，提高土地的集約利用率，保證合理的擴(kuò)張強(qiáng)度和擴(kuò)張模式，實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展.

[1] 陸笿,湯茂林,劉茂松.基于RS和GIS的江陰城市擴(kuò)張研究[J].南京師大學(xué)報：自然科學(xué)版,2010(02):132-137.

[2] 徐夢潔,於海美,梅艷,等.近年我國城市土地擴(kuò)張研究進(jìn)展[J].國土資源科技管理,2008(01):47-52.

[3] 吳宏安,蔣建軍,周杰,等.西安城市擴(kuò)張及其驅(qū)動力分析[J].地理學(xué)報,2005(01):143-150.

[4] 王婧,方創(chuàng)琳.城市建設(shè)用地增長研究進(jìn)展與展望[J].地理科學(xué)進(jìn)展,2011(11):1440-1448.

[5] 鄭榮寶,陳梅英,陳美招.廣州市花都區(qū)建設(shè)用地擴(kuò)展的時空特征及驅(qū)動因素分析[J].熱帶地理,2012(01):66-71.

[6] 熊宏濤.近25年來武漢城市圈土地利用景觀格局變化及驅(qū)動力分析[D].武漢：華中師范大學(xué),2012：4-6.

[7] 李平星,孫偉.改革開放以來蘇南地區(qū)城市擴(kuò)展格局與驅(qū)動機(jī)理研究[J].長江流域資源與環(huán)境,2013(12):1529-1536.

[8] 張利,雷軍,李雪梅,等.1997-2007年中國城市用地擴(kuò)張?zhí)卣骷捌溆绊懸蛩胤治鯷J].地理科學(xué)進(jìn)展,2011(05):607-614.

[9] 劉盛和,吳傳鈞,沈洪泉.基于GIS的北京城市土地利用擴(kuò)展模式[J].地理學(xué)報,2000(04):407-416.

[10] 張榮天.縣域城鎮(zhèn)空間擴(kuò)展特征及影響因素分析[D].南京：南京師范大學(xué),2012：3-4.

[11] 湯君友,楊桂山.基于RS與GIS的無錫市城鎮(zhèn)建設(shè)用地擴(kuò)展時空特征分析[J].長江流域資源與環(huán)境,2004(05):423-428.

[12] 楊振山,蔡建明,文輝.鄭州市2001-2007年城市擴(kuò)張過程中城市用地景觀特征分析[J].地理科學(xué),2010(04):600-605.

[13] 王瑩,邢立新,潘軍,等.城市擴(kuò)張對景觀格局變化影響研究[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報,2013(01):31-34.

[14] 吳優(yōu).上饒市建設(shè)用地時空特征及其驅(qū)動力研究[D].南昌：江西農(nóng)業(yè)大學(xué),2013：15-17

[15] 張金蘭,歐陽婷萍,朱照宇,等.基于景觀生態(tài)學(xué)的廣州城鎮(zhèn)建設(shè)用地擴(kuò)張模式分析[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報,2010(02):410-414.

[16] 馮仕超,高小紅,亢健,等.西寧市30多年來土地利用/土地覆被變化及城市擴(kuò)展研究[J].干旱區(qū)研究,2012(01):129-136.

[17] 周國華,賀艷華.長沙城市土地擴(kuò)張?zhí)卣骷坝绊懸蛩豙J].地理學(xué)報,2006(11):1171-1180.

[18] 陳穎彪,李雁,千慶蘭,等.基于TM數(shù)據(jù)的廣州市番禺區(qū)土地覆被格局分析[J].地理科學(xué),2012(04):458-463.

[19] 賈琦,運(yùn)迎霞,黃煥春.快速城市化背景下天津市城市景觀格局時空動態(tài)分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2012(12):14-21.

[20] 儲金龍,馬曉冬,高抒,等.南通地區(qū)城鎮(zhèn)用地擴(kuò)展時空特征分析[J].自然資源學(xué)報,2006(01):55-63.

[21] 安彥明.城市擴(kuò)展特征及其驅(qū)動力分析[D].武漢：湖北大學(xué),2012：6-4.

[22] 賀振,趙文亮,賀俊平.鄭州市城市擴(kuò)張遙感動態(tài)監(jiān)測及驅(qū)動力分析[J].地理研究,2011(12):2272-2280.

[23] 任文利,江東,董東林,等.成都市城市擴(kuò)張遙感監(jiān)測及演變特征研究[J].甘肅科學(xué)學(xué)報,2014(02):15-21.

[24] 段學(xué)軍,盧雨田,李慧,等.南通市城鎮(zhèn)建設(shè)用地擴(kuò)展時空特征分析及模擬[J].長江流域資源與環(huán)境,2009(02):104-110.

[25] 嵇濤,楊華,何太蓉.重慶主城區(qū)建設(shè)用地擴(kuò)展的時空特征及驅(qū)動因子分析[J].長江流域資源與環(huán)境,2014(01):60-66.

[26] 馮石,馬友鑫,劉文俊,等.城市化過程中昆明周邊景觀格局特征分析[J].云南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2009(S1):338-343.

[27] 黃浦江,劉艷芳,劉暢,等.基于RS與GIS的武漢城市湖泊演化研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報,2012(09):1588-1593.

Spatial-Temporal Variation of Urban Expansion in Wuhan City from 1999 to 2012

LIU Yan-fang1，2， TANG Shuo-hua1， TAN Rong-hui1， KONG Xue-song1，2

(1. School of Resource and Environmental Science, Wuhan University, Wuhan 430079, China; 2. Key Laboratory of Geographic Information System, Wuhan University, Wuhan 430079, China)

With 14 years Landsat TM images from 1999 to 2012 as the data source, selecting Wuhan City as the study area, this paper adopting the combined methods of GIS and landscape index analysis analyzed the distribution and variation of urban construction land from the perspective of time series and spatial development and discussed the spatial-temporal differentiation characteristics of construction land expansion in Wuhan City. The results show that: in 1999-2012, the construction land area increased from 161.78 km2to 712.17km2, the average annual growth area was 42.34 km2, the expansion rate reached 26.17%/a, and the expansion intensity was 0.5%/a; the city sprawled along the Yangtze river and Hanjiang river in oblique cross, the expansion direction was mainly W, SW and SE, and the expansion mode is given priority to with edge and filling; from the perspective of the landscape characteristics of construction land, the fragmentation increased with the decrease of the first, the dominance decreased after the first increased, the landscape shape always simplified and the landscape distribution scattered slowly. The reason mainly included four points: the macro-control of national policy, urban planning guide, the terrain constraints of rivers and lakes and the strong demand of economic development.

Wuhan city; urban expansion; spatial-temporal characteristics; landscape pattern

10.14182/J.cnki.1001-2443.2015.03.012

2014-09-29

國家“十二五”科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2012BAH28B02).

劉艷芳(1959-)，女，湖北武漢人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事區(qū)域規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)地理和地理信息應(yīng)用工程研究.通信作者：湯碩華(1989-)，男，湖北荊州人，碩士，主要研究方向?yàn)榻?jīng)濟(jì)地理與區(qū)域規(guī)劃.

劉艷芳，湯碩華，譚榮輝，等.武漢市1999-2012年城市擴(kuò)張的時空分異[J].安徽師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2015，38(3)：272-277.

F

A

1001-2443(2015)03-0272-06