近30年南寧市建成區(qū)時空擴張?zhí)卣鞣治?/h1>
2022-04-28 08:19:50李楣楣胡寶清凌子燕
大眾科技 2022年2期
李楣楣 胡寶清 凌子燕
近30年南寧市建成區(qū)時空擴張?zhí)卣鞣治?/p>
李楣楣1,2胡寶清2凌子燕1
（1.南寧師范大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院，廣西 武鳴 530100；2.南寧師范大學(xué)北部灣環(huán)境演變與資源利用教育部重點實驗室，廣西 武鳴 530100）
為了解南寧市建成區(qū)的時空擴張?zhí)卣?，文章?990年、2000年、2010年和2019年Landsat TM/OLI系列遙感影像作為數(shù)據(jù)，通過遙感解譯出南寧市建成區(qū)信息，應(yīng)用擴張速率和擴展強度、擴張方向等指標定量分析1990－2019年南寧市建成區(qū)時空轉(zhuǎn)移特征。結(jié)果表明：（1）南寧市區(qū)擴張明顯，擴展速度呈增強趨勢；（2）南寧市建成區(qū)形態(tài)主要是向外擴張和內(nèi)部填充，空間緊湊度不斷下降，空間形態(tài)趨于穩(wěn)定；（3）南寧市建成區(qū)的重心由西北向東南遷移，東南方向是南寧市建成區(qū)主導(dǎo)擴張方向。
城市建成區(qū)；時空特征；遙感影像；南寧市
引言
2020年4月國家發(fā)改委印發(fā)《2020年新型城鎮(zhèn)化建設(shè)和城鄉(xiāng)融合發(fā)展重點任務(wù)》，總體要求有“提高質(zhì)量為導(dǎo)向的新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略”“推進新型城鎮(zhèn)化建設(shè)”等。這意味著國家戰(zhàn)略對城市的發(fā)展規(guī)劃提出了更高的要求。準確認識城市建成區(qū)的空間擴張形態(tài)、方向和規(guī)律，能為以后城市規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展提供一定的參考[1]。
城市建成區(qū)在研究中被廣泛使用，但是對于城市建成區(qū)邊界的界定沒有一個明確的定義，不少學(xué)者對建成區(qū)的理解存在差異。綜合《現(xiàn)代地理學(xué)詞典》《人文地理學(xué)詞典》《環(huán)境科學(xué)大辭典》對建成區(qū)的定義，均強調(diào)建成區(qū)的空間是連續(xù)的、分布是連片的，且存在比較完善的公用和公共設(shè)施。遙感技術(shù)結(jié)合GIS是提取城市建成區(qū)的主要技術(shù)手段[2]。因此根據(jù)遙感影像提取城市建成區(qū)信息時，行政區(qū)劃內(nèi)集中連片區(qū)域、實際已建或正在建設(shè)中包含公用及基礎(chǔ)設(shè)施的非農(nóng)業(yè)活動用地均屬于城市建成區(qū)[3]。
城市建成區(qū)的擴張問題受到國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注，國內(nèi)外學(xué)者對建成區(qū)的研究主要集中在三個方面：（1）城市建設(shè)用地擴展的形態(tài)特征；（2）城市建設(shè)用地擴展的驅(qū)動力和影響因素[4-6]；（3）預(yù)測城市建成區(qū)的用地擴張趨勢[7,8]；國內(nèi)學(xué)者主要研究大尺度的國家中部、東部、中西部城市建成區(qū)擴展特征；中等尺度，長江三角洲、珠江三角洲、京津唐等具有代表性的地區(qū)；小尺度，北京、上海、廣州等大城市的研究[9-11]。對中小城市的建設(shè)用地擴展研究比較少[12]。
南寧市是廣西的首府，是廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)重要組成部分。認識南寧市建成區(qū)時空演變格局，能為南寧市的土地利用和管理提供借鑒，對今后南寧市進行合理的土地利用規(guī)劃具有一定價值。
1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源
1.1 研究區(qū)概況
南寧市（22°12′N-24°′N, 107°18′E-109°38′E）位于廣西壯族自治區(qū)南部，總面積為22112 km2，2020年總?cè)丝?74.15萬，下轄12個區(qū)[13]。研究區(qū)為南寧市的建成區(qū)，包括西鄉(xiāng)塘區(qū)、興寧區(qū)、青秀區(qū)、江南區(qū)、邕寧區(qū)、良慶區(qū)等六區(qū)，總面積為6559 km2[14]，第七次人口普查建成區(qū)人口達529.33萬人[15]。研究區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，水熱條件良好，以丘陵和平原地貌為主，如圖1所示。
圖1 研究區(qū)位置
1.2 數(shù)據(jù)來源
從美國地質(zhì)調(diào)查局（http://earthexplorer.usgs.gov/）下載空間分辨率為30 m，云量小于10%，選取1990年、2000年、2010年、2019年共4個時間節(jié)點的Landsat系列遙感影像作為數(shù)據(jù)來源。
2 研究方法
2.1 研究思路
城市建成區(qū)的時空擴張?zhí)卣魇侵冈谝欢〞r間間隔內(nèi)，城市建成區(qū)在擴展速度和擴展強度、面積、方向等方面的信息發(fā)生變化。利用4個時間節(jié)點的遙感影像提取出建設(shè)用地的信息，從城市建成區(qū)的擴張速度和城市建成區(qū)空間形態(tài)變化來分析1990－2019年南寧市建成區(qū)的時空擴展特征。
2.2 城市建成區(qū)時間維度測度指標
2.2.1城市建成區(qū)擴張速率和擴張強度指數(shù)
擴張速度從速度層面衡量不同時期城市建城區(qū)擴張的快慢，擴張強度指數(shù)用來定量比較城市建成區(qū)的擴展強度，用來衡量不同時期城市建成區(qū)擴張強度程度。計算公式如下。
其中，1、2分別表示表示擴張速率和擴張強度，i、ij分別表示城市建成區(qū)研究期段內(nèi)初始面積和末期面積、N表示研究時間間隔，單位是年。擴張強度指數(shù)一般分為五個等級[16]：0＜2＜3，緩速擴張；3＜2＜6，低速擴張；6＜2＜9，中速擴張；6＜2＜12，快速擴張；12＜2，高速擴張。
2.3 城市建成區(qū)空間維度測度指標
2.3.1緊湊度指數(shù)
緊湊度能反映地物形狀的參數(shù)，體現(xiàn)一個區(qū)域建成區(qū)的開發(fā)強度與土地利用效率，緊湊度指標則主要用于分析城市建成區(qū)空間擴張形態(tài)的變化特征。緊湊度的值在0～1之間，其值越大，表示城市建成區(qū)形狀越緊湊，空間形態(tài)越飽滿，與之相反則城市建成區(qū)形狀的緊湊性則越差，空間形態(tài)趨于離散。計算公式如下。
其中，Q表示緊湊度；M表示城市建成區(qū)面積；C表示建成區(qū)的周長。
2.3.2重心轉(zhuǎn)移
重心轉(zhuǎn)移是因城市建成區(qū)在發(fā)展過程中是不平衡的，研究城市在發(fā)展過程中的重心變化，能為城市的動態(tài)規(guī)劃找到相關(guān)的理論依據(jù)。計算公式如下。
式中，、為時相城市建成區(qū)重心的經(jīng)、緯度坐標；M為第塊矢量圖斑的面積；X、Y為第塊圖斑的幾何中心坐標。
2.3.3象限分析法
把南寧市建成區(qū)，按照北、東北、東、東南、南、西南、西和西北八個方向，將建成區(qū)的空間分割成八個象限，對提取南寧市建成區(qū)4個時間節(jié)點的建設(shè)用信息進行疊加分析，依次統(tǒng)計南寧市建成區(qū)分布在不同方向上的建成區(qū)面積，確定建成區(qū)在各個方向上建設(shè)用地的擴展形態(tài)。
3 結(jié)果與分析
3.1 南寧市建成區(qū)擴張時間特征
南寧市建成區(qū)擴張呈現(xiàn)出差異性。1990－2000年，建成區(qū)面積增加29.94 km2，擴張速度為2.88 km2/a，擴張強度為6，城市建成區(qū)處于上升階段；2000－2010年，這時期的城市化進程速度加快，隨著房地產(chǎn)開發(fā)和城市功能配套的逐漸完善，建成區(qū)的面積增加了90.82 km2，擴張速度為9.10 km2/a，擴張速率加快，南寧市建成區(qū)進入快速擴張階段；2010－2019年，隨著五象新區(qū)和南寧地鐵基礎(chǔ)設(shè)施地不斷建設(shè)，南寧市建成區(qū)面積增加到198.10 km2，擴張速度達22.12 km2/a，城市建成區(qū)擴張強烈，仍然處在快速發(fā)展的階段。
南寧市建成區(qū)擴張速度和擴張強度呈現(xiàn)出相似性（如表1所示）。1990－2000年處于發(fā)展開始階段，建成區(qū)擴張面積擴張小，擴張速率慢，擴張強度中等；2000－2010年，南寧市建成區(qū)處于上升階段，建成區(qū)面積增加快，擴張速度加快，擴張強度增強；2010－2019年，南寧市建成區(qū)仍然處在快速上升階段，該時期面積增長最大，擴張速度最快，擴張強度達最大。
表1 近30年南寧市建成區(qū)擴張情況
3.2 南寧市建成區(qū)擴張形態(tài)
近三十年南寧市建成區(qū)的緊湊度呈現(xiàn)出不斷下降態(tài)勢，南寧市建成區(qū)大而分散的空間形態(tài)逐漸形成。如表2所示，1990年南寧市城鎮(zhèn)化水平低，人口主要集中在建成區(qū)中心，功能布局傾向于行政領(lǐng)域，建成區(qū)很少向周邊擴張延伸，此時緊湊度達最大值0.21；1990－2000年，建成區(qū)在原來的基礎(chǔ)上開始向周圍擴張，擴張幅度不大，在這階段南寧市建成區(qū)的緊湊度變小，建成區(qū)的空間格局小而緊湊，緊湊度值為0.16；2000－2010年，南寧市的房地產(chǎn)進入快速開發(fā)階段，西鄉(xiāng)塘區(qū)的商品房較為集中，建成區(qū)向西偏北擴張幅度強烈，2010年建成區(qū)的緊湊下降到0.09，南寧市空間分散，擴張形態(tài)復(fù)雜；2010－2019年，南寧市火車東站修建推動南寧市建成區(qū)向東擴張，南寧市建設(shè)規(guī)劃的引導(dǎo)南寧市建成區(qū)整體向東南擴張，建成區(qū)面積進一步擴大，2019年緊湊度為0.09，南寧市的空間結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出內(nèi)部緊湊、外部分散的形態(tài)，如圖2所示。
表2 緊湊度年際變化
圖2 南寧市建成區(qū)年際變化
3.3 南寧市建成區(qū)重心轉(zhuǎn)移
1990－2019年南寧市建成區(qū)重心總體呈現(xiàn)出東偏南轉(zhuǎn)移的趨勢，遷移距離為2873.32 m。1990－2000年，西鄉(xiāng)塘區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，城市化進程加快，城市重心向東偏南遷移，遷移距離為1142.85 m；2000－2010年，隨著房地產(chǎn)開發(fā)推進，南寧市城市建成區(qū)由橫向擴張變成縱向發(fā)展，城市重心向北偏西遷移距較短，遷移距離為319.48 m；2010－2019年，隨著交通設(shè)施不斷完善及級五象新區(qū)的建設(shè)，南寧市通過政策規(guī)劃的引導(dǎo)，城市重心主要向東偏南遷移，遷移距離為2196.25 m。南寧市城市重心最終位于建成區(qū)的東南方向，如圖3所示。
圖3 南寧市建成區(qū)重心遷移
3.4 南寧市建成區(qū)空間方位擴張
1990－2000年，南寧市建成區(qū)面積以單一方向擴張為主，在東、南方向上擴張，最大擴張面積分別為7.28 km2、5.52 km2，其他方向擴張比較緩慢；2000－2010年，南寧市建成區(qū)發(fā)展速度較快，建成區(qū)在八個方向上均有較大擴張，南寧市建成區(qū)的擴張格局由開始的單一方向擴張變?yōu)槎鄠€方向同時擴張的轉(zhuǎn)變；2010－2019年，南寧市建成區(qū)面積擴張劇烈，與上一階段相比，南寧市建成區(qū)在東南方向上擴張了7倍、東方向和西方向擴張了2倍。該時期南寧市建成區(qū)的空間形態(tài)以內(nèi)部填充和向外延伸為主，擴張強度與上一階段相同，說明南寧市建成區(qū)地空間形態(tài)逐漸趨于穩(wěn)定，如圖4所示。
4 南寧市建成區(qū)擴張因素
南寧市是廣西的首府，是北部灣城市群核心城市，更是東盟博覽會的永久舉辦地。南寧市建成區(qū)的擴張受到人文因素、經(jīng)濟因素的影響，自然因素的制約作用也不可忽略。本文結(jié)合已有研究，將南寧市建成區(qū)驅(qū)動因子歸納為以下四類。
4.1 自然因素
南寧市平均海拔高程約為135 m，地形主要是以河谷為中心的盆地，邕江把南寧市建成區(qū)劃分為江南區(qū)和江北區(qū)，因此南寧市建成區(qū)的擴張受到河流的抑制作用。建成區(qū)主要沿著河流擴張，早期南寧建成區(qū)以“攤大餅”的方式向外擴張，建成區(qū)縱向發(fā)展到一定程度，地形因素開始限制建成區(qū)的發(fā)展，導(dǎo)致2010－2019年南寧市建成區(qū)沿邕江兩岸擴張，可以預(yù)見未來南寧市建成區(qū)的東方向仍然是城市建成擴張的主導(dǎo)方向。
4.2 人口和經(jīng)濟
人口和經(jīng)濟是城市建成區(qū)擴張的重要驅(qū)動因子。第六次人口普查南寧市建成區(qū)的人口總數(shù)為343.43萬，第七次人口普查南寧市建成區(qū)人口總數(shù)為529.33萬，十年間總?cè)丝谠鲩L了1.54倍。各類城市基礎(chǔ)建設(shè)需求不斷增長，推動城市建成區(qū)不斷向外擴張，促進城市的發(fā)展。人口增加，各類經(jīng)濟活動增強，用地需求發(fā)生改變，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
4.3 交通條件
交通網(wǎng)結(jié)構(gòu)布局影響著城市建成區(qū)時空演變格局。南寧市建成區(qū)主要集中交通網(wǎng)密集的區(qū)域，建成區(qū)擴張方向與交通走向一致，交通網(wǎng)結(jié)構(gòu)的完善是建成區(qū)向周圍擴張延伸的基礎(chǔ)。
4.4 政策
城市的發(fā)展受政府政策強制性的導(dǎo)向作用，《南寧市城市土地利用規(guī)劃（2006－2020）》中提出南寧市的發(fā)展方向是“整體向東，重點向南”，2010－2019年南寧市建成區(qū)重心向東南方向遷移，建成區(qū)突出“一軸兩帶多中心”發(fā)展模式，逐步形成沿邕江兩岸串珠式展開、沿其支流縱深發(fā)展的城市布局形態(tài)。1990－2019年，建成區(qū)的重心由東偏南、由西偏北、由東偏南遷移，遷移方向與土地利用規(guī)劃一致，如圖3所示。
5 結(jié)論
本文采用Landsat系列遙感數(shù)據(jù)提取南寧市建成區(qū)信息，采用GIS空間分析方法和測度指標研究南寧市建成區(qū)的時空變化特征和空間擴張格局，研究表明：
（1）自1990年以來，近30年來南寧市建成區(qū)擴張趨勢明顯加快，南寧市建成區(qū)從1990年49.88 km2擴張到2019年368.74 km2，面積增加了318.86 km2，擴張面積為原來的7倍。
（2）南寧市建成區(qū)擴張存在明顯的差異。1990－2000年，南寧市建成區(qū)東方向和南方向擴張顯著；2000－2010年，南寧市建成區(qū)在各個方向均存在不同程度的擴張，城市擴張以內(nèi)部填充為主；2010－2019年，南寧市建成區(qū)發(fā)展速度快，城市建成區(qū)向東、東南方向擴張最突出。
（3）近30年南寧市建成區(qū)的緊湊度不斷下降、擴張強度不斷減小，說明南寧市建成區(qū)的空間形態(tài)呈現(xiàn)大而分散態(tài)勢，空間形態(tài)復(fù)雜，城市空間格局趨于穩(wěn)定。
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Analysis of Spatial and Temporal Expansion Characteristics of Built-Up Area in Nanning City in Recent 30 Years
In order to understand the spatial and temporal expansion characteristics of built-up area in Nanning city, this paper takes Landsat TM/OLI series remote sensing images in 1990, 2000, 2010 and 2019 as data, interprets the information of built-up area in Nanning city through remote sensing, and quantitatively analyzes the spatial and temporal transfer characteristics of built-up area in Nanning city from 1990 to 2019 by using indicators such as expansion rate, expansion intensity and expansion direction. The results show that: (1) the urban expansion of Nanning is obvious, and the expansion speed shows an increasing trend; (2) the form of built-up area in Nanning city is mainly outward expansion and internal filling, the spatial compactness continues to decline, and the spatial form tends to be stable; (3) the center of gravity of the built-up area of Nanning city moves from northwest to southeast, and southeast is the dominant expansion direction of the built-up area of Nanning city.
urban built-up area; temporal and spatial characteristics; remote sening images; Nanning city
TU984
A
1008-1151(2022)02-0022-04
2021-12-05
北部灣海陸交互關(guān)鍵帶演變機制與陸海統(tǒng)籌發(fā)展研究（2016JJF15001）。
李楣楣（1998－），女，廣西北流人，南寧師范大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院在讀碩士研究生，研究方向為地理信息技術(shù)。
胡寶清（1966－），男，江西臨川人，南寧師范大學(xué)北部灣環(huán)境演變與資源利用教育部重點實驗室教授，博士，研究方向為脆弱環(huán)境演變與整治。
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李楣楣1,2胡寶清2凌子燕1
（1.南寧師范大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院，廣西 武鳴 530100；2.南寧師范大學(xué)北部灣環(huán)境演變與資源利用教育部重點實驗室，廣西 武鳴 530100）
為了解南寧市建成區(qū)的時空擴張?zhí)卣?，文章?990年、2000年、2010年和2019年Landsat TM/OLI系列遙感影像作為數(shù)據(jù)，通過遙感解譯出南寧市建成區(qū)信息，應(yīng)用擴張速率和擴展強度、擴張方向等指標定量分析1990－2019年南寧市建成區(qū)時空轉(zhuǎn)移特征。結(jié)果表明：（1）南寧市區(qū)擴張明顯，擴展速度呈增強趨勢；（2）南寧市建成區(qū)形態(tài)主要是向外擴張和內(nèi)部填充，空間緊湊度不斷下降，空間形態(tài)趨于穩(wěn)定；（3）南寧市建成區(qū)的重心由西北向東南遷移，東南方向是南寧市建成區(qū)主導(dǎo)擴張方向。
城市建成區(qū)；時空特征；遙感影像；南寧市
引言
2020年4月國家發(fā)改委印發(fā)《2020年新型城鎮(zhèn)化建設(shè)和城鄉(xiāng)融合發(fā)展重點任務(wù)》，總體要求有“提高質(zhì)量為導(dǎo)向的新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略”“推進新型城鎮(zhèn)化建設(shè)”等。這意味著國家戰(zhàn)略對城市的發(fā)展規(guī)劃提出了更高的要求。準確認識城市建成區(qū)的空間擴張形態(tài)、方向和規(guī)律，能為以后城市規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展提供一定的參考[1]。
城市建成區(qū)在研究中被廣泛使用，但是對于城市建成區(qū)邊界的界定沒有一個明確的定義，不少學(xué)者對建成區(qū)的理解存在差異。綜合《現(xiàn)代地理學(xué)詞典》《人文地理學(xué)詞典》《環(huán)境科學(xué)大辭典》對建成區(qū)的定義，均強調(diào)建成區(qū)的空間是連續(xù)的、分布是連片的，且存在比較完善的公用和公共設(shè)施。遙感技術(shù)結(jié)合GIS是提取城市建成區(qū)的主要技術(shù)手段[2]。因此根據(jù)遙感影像提取城市建成區(qū)信息時，行政區(qū)劃內(nèi)集中連片區(qū)域、實際已建或正在建設(shè)中包含公用及基礎(chǔ)設(shè)施的非農(nóng)業(yè)活動用地均屬于城市建成區(qū)[3]。
城市建成區(qū)的擴張問題受到國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注，國內(nèi)外學(xué)者對建成區(qū)的研究主要集中在三個方面：（1）城市建設(shè)用地擴展的形態(tài)特征；（2）城市建設(shè)用地擴展的驅(qū)動力和影響因素[4-6]；（3）預(yù)測城市建成區(qū)的用地擴張趨勢[7,8]；國內(nèi)學(xué)者主要研究大尺度的國家中部、東部、中西部城市建成區(qū)擴展特征；中等尺度，長江三角洲、珠江三角洲、京津唐等具有代表性的地區(qū)；小尺度，北京、上海、廣州等大城市的研究[9-11]。對中小城市的建設(shè)用地擴展研究比較少[12]。
南寧市是廣西的首府，是廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)重要組成部分。認識南寧市建成區(qū)時空演變格局，能為南寧市的土地利用和管理提供借鑒，對今后南寧市進行合理的土地利用規(guī)劃具有一定價值。
1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源
1.1 研究區(qū)概況
南寧市（22°12′N-24°′N, 107°18′E-109°38′E）位于廣西壯族自治區(qū)南部，總面積為22112 km2，2020年總?cè)丝?74.15萬，下轄12個區(qū)[13]。研究區(qū)為南寧市的建成區(qū)，包括西鄉(xiāng)塘區(qū)、興寧區(qū)、青秀區(qū)、江南區(qū)、邕寧區(qū)、良慶區(qū)等六區(qū)，總面積為6559 km2[14]，第七次人口普查建成區(qū)人口達529.33萬人[15]。研究區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，水熱條件良好，以丘陵和平原地貌為主，如圖1所示。
圖1 研究區(qū)位置
1.2 數(shù)據(jù)來源
從美國地質(zhì)調(diào)查局（http://earthexplorer.usgs.gov/）下載空間分辨率為30 m，云量小于10%，選取1990年、2000年、2010年、2019年共4個時間節(jié)點的Landsat系列遙感影像作為數(shù)據(jù)來源。
2 研究方法
2.1 研究思路
城市建成區(qū)的時空擴張?zhí)卣魇侵冈谝欢〞r間間隔內(nèi)，城市建成區(qū)在擴展速度和擴展強度、面積、方向等方面的信息發(fā)生變化。利用4個時間節(jié)點的遙感影像提取出建設(shè)用地的信息，從城市建成區(qū)的擴張速度和城市建成區(qū)空間形態(tài)變化來分析1990－2019年南寧市建成區(qū)的時空擴展特征。
2.2 城市建成區(qū)時間維度測度指標
2.2.1城市建成區(qū)擴張速率和擴張強度指數(shù)
擴張速度從速度層面衡量不同時期城市建城區(qū)擴張的快慢，擴張強度指數(shù)用來定量比較城市建成區(qū)的擴展強度，用來衡量不同時期城市建成區(qū)擴張強度程度。計算公式如下。
其中，1、2分別表示表示擴張速率和擴張強度，i、ij分別表示城市建成區(qū)研究期段內(nèi)初始面積和末期面積、N表示研究時間間隔，單位是年。擴張強度指數(shù)一般分為五個等級[16]：0＜2＜3，緩速擴張；3＜2＜6，低速擴張；6＜2＜9，中速擴張；6＜2＜12，快速擴張；12＜2，高速擴張。
2.3 城市建成區(qū)空間維度測度指標
2.3.1緊湊度指數(shù)
緊湊度能反映地物形狀的參數(shù)，體現(xiàn)一個區(qū)域建成區(qū)的開發(fā)強度與土地利用效率，緊湊度指標則主要用于分析城市建成區(qū)空間擴張形態(tài)的變化特征。緊湊度的值在0～1之間，其值越大，表示城市建成區(qū)形狀越緊湊，空間形態(tài)越飽滿，與之相反則城市建成區(qū)形狀的緊湊性則越差，空間形態(tài)趨于離散。計算公式如下。
其中，Q表示緊湊度；M表示城市建成區(qū)面積；C表示建成區(qū)的周長。
2.3.2重心轉(zhuǎn)移
重心轉(zhuǎn)移是因城市建成區(qū)在發(fā)展過程中是不平衡的，研究城市在發(fā)展過程中的重心變化，能為城市的動態(tài)規(guī)劃找到相關(guān)的理論依據(jù)。計算公式如下。
式中，、為時相城市建成區(qū)重心的經(jīng)、緯度坐標；M為第塊矢量圖斑的面積；X、Y為第塊圖斑的幾何中心坐標。
2.3.3象限分析法
把南寧市建成區(qū)，按照北、東北、東、東南、南、西南、西和西北八個方向，將建成區(qū)的空間分割成八個象限，對提取南寧市建成區(qū)4個時間節(jié)點的建設(shè)用信息進行疊加分析，依次統(tǒng)計南寧市建成區(qū)分布在不同方向上的建成區(qū)面積，確定建成區(qū)在各個方向上建設(shè)用地的擴展形態(tài)。
3 結(jié)果與分析
3.1 南寧市建成區(qū)擴張時間特征
南寧市建成區(qū)擴張呈現(xiàn)出差異性。1990－2000年，建成區(qū)面積增加29.94 km2，擴張速度為2.88 km2/a，擴張強度為6，城市建成區(qū)處于上升階段；2000－2010年，這時期的城市化進程速度加快，隨著房地產(chǎn)開發(fā)和城市功能配套的逐漸完善，建成區(qū)的面積增加了90.82 km2，擴張速度為9.10 km2/a，擴張速率加快，南寧市建成區(qū)進入快速擴張階段；2010－2019年，隨著五象新區(qū)和南寧地鐵基礎(chǔ)設(shè)施地不斷建設(shè)，南寧市建成區(qū)面積增加到198.10 km2，擴張速度達22.12 km2/a，城市建成區(qū)擴張強烈，仍然處在快速發(fā)展的階段。
南寧市建成區(qū)擴張速度和擴張強度呈現(xiàn)出相似性（如表1所示）。1990－2000年處于發(fā)展開始階段，建成區(qū)擴張面積擴張小，擴張速率慢，擴張強度中等；2000－2010年，南寧市建成區(qū)處于上升階段，建成區(qū)面積增加快，擴張速度加快，擴張強度增強；2010－2019年，南寧市建成區(qū)仍然處在快速上升階段，該時期面積增長最大，擴張速度最快，擴張強度達最大。
表1 近30年南寧市建成區(qū)擴張情況
3.2 南寧市建成區(qū)擴張形態(tài)
近三十年南寧市建成區(qū)的緊湊度呈現(xiàn)出不斷下降態(tài)勢，南寧市建成區(qū)大而分散的空間形態(tài)逐漸形成。如表2所示，1990年南寧市城鎮(zhèn)化水平低，人口主要集中在建成區(qū)中心，功能布局傾向于行政領(lǐng)域，建成區(qū)很少向周邊擴張延伸，此時緊湊度達最大值0.21；1990－2000年，建成區(qū)在原來的基礎(chǔ)上開始向周圍擴張，擴張幅度不大，在這階段南寧市建成區(qū)的緊湊度變小，建成區(qū)的空間格局小而緊湊，緊湊度值為0.16；2000－2010年，南寧市的房地產(chǎn)進入快速開發(fā)階段，西鄉(xiāng)塘區(qū)的商品房較為集中，建成區(qū)向西偏北擴張幅度強烈，2010年建成區(qū)的緊湊下降到0.09，南寧市空間分散，擴張形態(tài)復(fù)雜；2010－2019年，南寧市火車東站修建推動南寧市建成區(qū)向東擴張，南寧市建設(shè)規(guī)劃的引導(dǎo)南寧市建成區(qū)整體向東南擴張，建成區(qū)面積進一步擴大，2019年緊湊度為0.09，南寧市的空間結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出內(nèi)部緊湊、外部分散的形態(tài)，如圖2所示。
表2 緊湊度年際變化
圖2 南寧市建成區(qū)年際變化
3.3 南寧市建成區(qū)重心轉(zhuǎn)移
1990－2019年南寧市建成區(qū)重心總體呈現(xiàn)出東偏南轉(zhuǎn)移的趨勢，遷移距離為2873.32 m。1990－2000年，西鄉(xiāng)塘區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，城市化進程加快，城市重心向東偏南遷移，遷移距離為1142.85 m；2000－2010年，隨著房地產(chǎn)開發(fā)推進，南寧市城市建成區(qū)由橫向擴張變成縱向發(fā)展，城市重心向北偏西遷移距較短，遷移距離為319.48 m；2010－2019年，隨著交通設(shè)施不斷完善及級五象新區(qū)的建設(shè)，南寧市通過政策規(guī)劃的引導(dǎo)，城市重心主要向東偏南遷移，遷移距離為2196.25 m。南寧市城市重心最終位于建成區(qū)的東南方向，如圖3所示。
圖3 南寧市建成區(qū)重心遷移
3.4 南寧市建成區(qū)空間方位擴張
1990－2000年，南寧市建成區(qū)面積以單一方向擴張為主，在東、南方向上擴張，最大擴張面積分別為7.28 km2、5.52 km2，其他方向擴張比較緩慢；2000－2010年，南寧市建成區(qū)發(fā)展速度較快，建成區(qū)在八個方向上均有較大擴張，南寧市建成區(qū)的擴張格局由開始的單一方向擴張變?yōu)槎鄠€方向同時擴張的轉(zhuǎn)變；2010－2019年，南寧市建成區(qū)面積擴張劇烈，與上一階段相比，南寧市建成區(qū)在東南方向上擴張了7倍、東方向和西方向擴張了2倍。該時期南寧市建成區(qū)的空間形態(tài)以內(nèi)部填充和向外延伸為主，擴張強度與上一階段相同，說明南寧市建成區(qū)地空間形態(tài)逐漸趨于穩(wěn)定，如圖4所示。
4 南寧市建成區(qū)擴張因素
南寧市是廣西的首府，是北部灣城市群核心城市，更是東盟博覽會的永久舉辦地。南寧市建成區(qū)的擴張受到人文因素、經(jīng)濟因素的影響，自然因素的制約作用也不可忽略。本文結(jié)合已有研究，將南寧市建成區(qū)驅(qū)動因子歸納為以下四類。
4.1 自然因素
南寧市平均海拔高程約為135 m，地形主要是以河谷為中心的盆地，邕江把南寧市建成區(qū)劃分為江南區(qū)和江北區(qū)，因此南寧市建成區(qū)的擴張受到河流的抑制作用。建成區(qū)主要沿著河流擴張，早期南寧建成區(qū)以“攤大餅”的方式向外擴張，建成區(qū)縱向發(fā)展到一定程度，地形因素開始限制建成區(qū)的發(fā)展，導(dǎo)致2010－2019年南寧市建成區(qū)沿邕江兩岸擴張，可以預(yù)見未來南寧市建成區(qū)的東方向仍然是城市建成擴張的主導(dǎo)方向。
4.2 人口和經(jīng)濟
人口和經(jīng)濟是城市建成區(qū)擴張的重要驅(qū)動因子。第六次人口普查南寧市建成區(qū)的人口總數(shù)為343.43萬，第七次人口普查南寧市建成區(qū)人口總數(shù)為529.33萬，十年間總?cè)丝谠鲩L了1.54倍。各類城市基礎(chǔ)建設(shè)需求不斷增長，推動城市建成區(qū)不斷向外擴張，促進城市的發(fā)展。人口增加，各類經(jīng)濟活動增強，用地需求發(fā)生改變，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
4.3 交通條件
交通網(wǎng)結(jié)構(gòu)布局影響著城市建成區(qū)時空演變格局。南寧市建成區(qū)主要集中交通網(wǎng)密集的區(qū)域，建成區(qū)擴張方向與交通走向一致，交通網(wǎng)結(jié)構(gòu)的完善是建成區(qū)向周圍擴張延伸的基礎(chǔ)。
4.4 政策
城市的發(fā)展受政府政策強制性的導(dǎo)向作用，《南寧市城市土地利用規(guī)劃（2006－2020）》中提出南寧市的發(fā)展方向是“整體向東，重點向南”，2010－2019年南寧市建成區(qū)重心向東南方向遷移，建成區(qū)突出“一軸兩帶多中心”發(fā)展模式，逐步形成沿邕江兩岸串珠式展開、沿其支流縱深發(fā)展的城市布局形態(tài)。1990－2019年，建成區(qū)的重心由東偏南、由西偏北、由東偏南遷移，遷移方向與土地利用規(guī)劃一致，如圖3所示。
5 結(jié)論
本文采用Landsat系列遙感數(shù)據(jù)提取南寧市建成區(qū)信息，采用GIS空間分析方法和測度指標研究南寧市建成區(qū)的時空變化特征和空間擴張格局，研究表明：
（1）自1990年以來，近30年來南寧市建成區(qū)擴張趨勢明顯加快，南寧市建成區(qū)從1990年49.88 km2擴張到2019年368.74 km2，面積增加了318.86 km2，擴張面積為原來的7倍。
（2）南寧市建成區(qū)擴張存在明顯的差異。1990－2000年，南寧市建成區(qū)東方向和南方向擴張顯著；2000－2010年，南寧市建成區(qū)在各個方向均存在不同程度的擴張，城市擴張以內(nèi)部填充為主；2010－2019年，南寧市建成區(qū)發(fā)展速度快，城市建成區(qū)向東、東南方向擴張最突出。
（3）近30年南寧市建成區(qū)的緊湊度不斷下降、擴張強度不斷減小，說明南寧市建成區(qū)的空間形態(tài)呈現(xiàn)大而分散態(tài)勢，空間形態(tài)復(fù)雜，城市空間格局趨于穩(wěn)定。
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Analysis of Spatial and Temporal Expansion Characteristics of Built-Up Area in Nanning City in Recent 30 Years
In order to understand the spatial and temporal expansion characteristics of built-up area in Nanning city, this paper takes Landsat TM/OLI series remote sensing images in 1990, 2000, 2010 and 2019 as data, interprets the information of built-up area in Nanning city through remote sensing, and quantitatively analyzes the spatial and temporal transfer characteristics of built-up area in Nanning city from 1990 to 2019 by using indicators such as expansion rate, expansion intensity and expansion direction. The results show that: (1) the urban expansion of Nanning is obvious, and the expansion speed shows an increasing trend; (2) the form of built-up area in Nanning city is mainly outward expansion and internal filling, the spatial compactness continues to decline, and the spatial form tends to be stable; (3) the center of gravity of the built-up area of Nanning city moves from northwest to southeast, and southeast is the dominant expansion direction of the built-up area of Nanning city.
urban built-up area; temporal and spatial characteristics; remote sening images; Nanning city
TU984
A
1008-1151(2022)02-0022-04
2021-12-05
北部灣海陸交互關(guān)鍵帶演變機制與陸海統(tǒng)籌發(fā)展研究（2016JJF15001）。
李楣楣（1998－），女，廣西北流人，南寧師范大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院在讀碩士研究生，研究方向為地理信息技術(shù)。
胡寶清（1966－），男，江西臨川人，南寧師范大學(xué)北部灣環(huán)境演變與資源利用教育部重點實驗室教授，博士，研究方向為脆弱環(huán)境演變與整治。
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