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研究监测武汉市在1987-2006年间的土地利用覆盖变化驱动力,其整体目标是定量描述这段时间内城市增长,从而可以更好地理解城市增长驱动因素和表达土地利用覆盖变化。
城市增长的自然因素与土地覆盖、土地利用功能相关。因此,时空城市增长意味着在城市的尺度上城市在时间和空间维度的土地利用/覆盖变化。城市发展的更泛层次概念隐含城市的变化、增长或缩小,它包括自然、社会经济和环境的维度,城市自然和功能的发展包括城市新开发和城市再次开发。与城市缩小相反,城市增长包括非城市用地转化为城市用地。因此土地利用覆盖变化监测必须考虑城市系统的时间维度和空间维度,这是研究的主要目的。
为实现这个目标,研究利用多时段的TM影像监测武汉市的城市增长速度。收集从1987-2006年间,取春季或夏季末这个时间,以间隔约4年为一个时段,共获取六个时点的TM影像。通过影像增强、校正,将影像校正到武汉局部坐标系(UTM带号:49N;基准面:WGS84),使用ERDAS9.1把土地分为城市、水域、林地和农用地等四类并进行变化监测分析,利用ArcGIS9.3建立多个模型形成矢量变化图,准确定位城市增长和实现城市增长可视化。研究范围为2003年武汉市建成区。
为更容易分析和比较,研究将时段分为三个阶段:1987-1994,1994-2000及2000-2006,监测土地利用覆盖变化趋势以及确定变化的速度和类型。研究发现在1987-1994年间城市快速增长,速度达10.2%,1994-2000年间稍微变缓为6.6%,2000-2006年再次攀升到10.3%,这期间整体的变化幅度达27%。这部分城市增长量基本上是以牺牲农业用地为代价,农用地变化率最大,高达24.6%。农用地丧失量最大,原因是当农用地转化为城市用地后,由于政府征地支付给农民的补偿费用和政府拍卖价格存在巨大差距,当地政府可以通过从农民手中征用农用地而给自己带来高收入。林地由于在90年代早期政府实行植树造林政策有较小增长。水域在研究期间总得来说是下降的,尽管在1991-2002年间呈小幅增长,原因之一是由于武汉市的水体特别是湖、塘以及在大湖边缘通常建有如道路、住宅、或者商业用途的城市基础设施。
获得城市增长量化数据后,我们利用SPSS16.0进行生物自然数据和人口、社会经济数据的综合回归分析。这主要是为了明确研究期19年内的城市增长驱动因素。按照重要性程度顺序,研究期内城市增长的驱动因素为非农人口(城市人口)、城市人均收入和实际利用的外商投资。进一步研究发现,即使将1994年保护耕地的政策作为回归模型中的变量考虑,并没有减缓城市增长的速度。因此,我们总结了在1994-2000时段内略微降低城市增长速度的其他因素,比如在1996年以及1997年亚洲金融危机前,武汉市取消了外商投资者的激励机制。
研究的意义之一在于结果的可视化方面,假如城市规划者和政策制定者能够看到可视化成果的话,他们可以更好地理解城市增长和非城市用地变化的模式和趋势。抽象统计总是不能令人信服地理解合理政策制定和规划实施的需要,且往往被跳跃式浏览和不能真正地吸引人们去通读。实际上,有时这些抽象统计的精度是非常有问题的。然而,他们要想忽视视觉描述土地转化为城市用地的成果,相比之下更为困难,特别在中国,这种转变关系到食物安全和可持续发展的重要问题。通过视觉描述,使得城市规划者和政策制定者们发现哪里出现城市增长以及是由什么用地转化而来的成为可能,视觉描述城市增长能给他们有持续影响的潜力,以及展示给他们以过去不习惯的方式看到的城市变化状态。