第９卷第５期

２００７年１０月地球信息科学ＧＥＯ－ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＳＣＩＥＮＣＥＶｏｌ．９，Ｎｏ．５Ｏｃｔ．，２００７

基于遥感和ＧＩＳ的天津城市空间形态变化分析

蔡博峰，张增祥，刘斌，周全斌

（中国科学院遥感应用研究所，北京１００１０１）

摘要：选用分维数和紧凑度作为城市形态指数，与城市土地利用变化相结合研究城市扩展的过程和特征。以天津市为例，利用遥感提取２６年内９个时相的数据进行研究，结果表明，天津市近２６年内有２次快速城市扩展，但两阶段的特征不同，后期虽然扩展速率高于前期，但形态指数变化速率却低于前期，反映出后期城市扩展更趋于理性和有序。城市形态指数与土地利用变化指标有很好的互补性，两者结合可以更充分描述城市扩展的特征和过程。

关键词：分维数；紧凑度；城市扩展；城市土地利用变化；城市形态

１引言

中国城市扩展是驱动城市及其周边土地利用

类型发生明显变化的主要原因。针对这一问题，国

内学者在城市扩展中的土地利用变化领域做出了

４］深入而又广泛的研究［１～然而城市扩展不仅是对非。津静（天津市区至静海）公路为主要轴线县）公路、的城市发展空间布局。２数据处理以ＬａｎｄｓａｔＴＭ、ＥＴＭ＋的９个时相（１９７８、１９７９、

城市用地的替代，而且涉及到城市空间形态的变

化，而国内从城市土地利用变化和城市形态变化关

系这一角度出发研究城市扩展的却很少。城市形态

变化是科学度量和评价城市扩展的重要指标［５，６］，通

过将其与城市土地利用变化联系起来，可以揭示城

市扩展的特征及其社会、经济、政策根源。本研究

中，城市扩展的定义是城市建成区的扩展，城市建

成区是指城市行政区内实际已成片开发建设、市政

公用设施和公共设施基本具备的地区［７］。

本文以天津市为研究对象，基于天津多时相卫

星遥感影像，结合ＧＩＳ数据，以分维数和紧凑度作

为城市形态指标，结合土地利用变化，分析天津市

分维数和紧凑度１９７８年～２００４年城市扩展的特征。

是衡量城市空间形态特征的两个重要指标，彼此独

立，有较强的互补性和相互验证效果，因而被城市

１１］形态研究广为应用［５，６，８～。１９８７、１９９３、１９９６、１９９８、２０００、２００１和２００４年）遥感图像作为数据源，并以ｌ∶１０万地形图为基准。遥感影像几何精纠正和建成区边界提取均在ＭＧＥ／Ｍｉ－ｃｒｏｓｔａｔｉｏｎ遥感制图专业软件下完成，采用ＷＧＳ＿１９８４＿ＵＴＭ（５０Ｎ）投影。以１∶１０万比例尺地形图库为控制依据，在遥感图像和地形图上选择稳定、明显的对应地物作为控制点，纠正误差控制在１个像元左右，以保证长时间序列中的多时相遥感数据不发生明显的空间位置偏移，图像纠正的重采样取３０ｍ分辨率。数据处理过程（见图１）。天津城市扩展动态信息提取采用多位编码方式，即动态编码。动态编码方法在一个编码中兼顾了原来的土地利用类型、现在的土地利用类型和相互转变关系等基本特性。根据遥感提取的矢量边界计算出天津不同时期建成区的面积和土地利用动态变化（见表１、表２和图版Ⅰ彩图３）。

天津市位于北纬３８°，东经１１６°３４′～４０°１５′４３′～

之间，总面积１．１９×１１８°０４′１０４ｋｍ２。截至２００４年，天

津市建成区的面积为３５５．８８ｋｍ２，基本形成了沿京

津塘高速公路、海河，和沿津围（天津至河北省围场

收稿日期：２００６－１２－２７；修回日期：２００７－０３－２９．１９７８年天津市建成区面积为１２６．０１ｋｍ２，２００４年扩展到３５５．８８ｋｍ２，增加了１．８２倍，平均每年扩展８．８４ｋｍ２（见表１，图版Ⅰ彩图３）。从９０年代中期开始，天津市建成区就开始高速增长，尤其是２０００年

资助项目：（计划）（）资助。

作者简介：蔡博峰（１９７７－），男，博士研究生，。Ｅ－ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ