石家庄市城市边缘区扩展遥感分析研究

贺佳惠李团胜李名松张建永王永军

(1.中国地质大学，湖北 武汉 430074;2.长安大学地球科学与资源学院，陕西 西安 710054; 3.核工业航测遥感中心，河北 石家庄 050002)

石家庄市城市边缘区扩展遥感分析研究

贺佳惠1李团胜2李名松3张建永3王永军3

(1.中国地质大学，湖北 武汉 430074;2.长安大学地球科学与资源学院，陕西 西安 710054; 3.核工业航测遥感中心，河北 石家庄 050002)

利用两期(2002年和2007年)的IKONOS、QuickBird、CBERS－02B为数据源，通过分析不同时期土地利用类型的变化过程，重点是城市边缘区的变化，进行城市边缘区扩展研究。研究内容主要为城市边缘区扩展中不同土地利用类型的动态变化，包括空间分布、类型、数量。研究表明，城市扩展的变化主要发生在城市边缘区，2002至2007年间，城市边缘区各种土地利用类型的数量有明显变化。主要是农业用地的减少，从61.94%减少到了53.07%，减少比例接近9%，转换为水域和其他用地、工业用地、居住用地。研究成果为石家庄城市规划建设提供了基础数据。

城市边缘区;土地利用;遥感分析;石家庄

城市边缘区作为城市地域空间结构的新兴基本单元，像一面镜子，能够反映出一个城市在其自身近域推进和广域扩展的过程中错综复杂的城市化进程。同时，城市边缘区作为城市化加速推进过程中，出现在大城市周边的一个特殊区域，是城市建设中最复杂和最富有变化的地区，是我国城乡规划的薄弱地带，也是实现城乡一体化发展的关键点和切入点。城市扩展过程实质上是城市边缘区土地利用变化的过程，城市边缘区也是土地利用变化最迅速、最明显的区域，因而城市边缘区土地利用变化研究颇受关注，如近年来对北京［1～4］、南京［5、6］、南宁［7］、武汉［8］等城市边缘区土地利用变化的研究。本文基于IKONOS、Quick-Bird、CBERS－02B遥感数据，通过研究石家庄市城市边缘区土地利用/覆盖变化来研究石家庄市城市边缘区的扩展。

1 研究区与数据

石家庄市是河北省省会，全省的政治、经济、科技、金融、文化和信息中心，是国务院批准实行沿海开放政策和金融对外开放的城市。全市行政辖区面积为1.4万余km2。石家庄行政区内发育的水系有自然河道——滹沱河，是海河流域子牙河系的一大支流，也是流经石家庄市的最大河流，位于石家庄市区北部。石家庄市地跨山地和平原两大地貌单位，地势由西北向东南倾斜，坡降约为千分之一，海拔为67－78m，市区为滹沱河山前洪水冲积造成的倾斜平原。

图1 石家庄市城市边缘区范围示意图

在此次研究中，考虑到人口、社会、经济等统计要素的数据来源，同时体现客观和利于操作的原则，笔者将石家庄市建成区以外行政区以内的区域划分为城市边缘区(图1)。受建成区辐射的影响，这部分区域都有明显的城市化趋势，而且该区域也在城市总体发展规划的控制之中。其面积与建成区面积之比大约为1.9:1［9－10］。

研究采用的遥感数据源主要有:CBERS－2B、IKONOS、QuickBird卫星数据(约60km2重点研究区域)。其空间分辨率分别为1 m、0.61 m和2.36 m。采用监督分类法用ENVI软件提取不同时期的各种土地利用类型的范围，然后合并完成了用于分析的两景城市边缘区土地利用类型分布图。

2 研究方法与技术路线

以遥感、地理信息系统技术方法为主，采用两期2002年和2007年遥感数据:IKONOS、QuickBird及CBERS－02B等多源、多时相卫星数据，用具有针对性的数据处理方法以提取城市边缘区扩展的参数因子。在GIS平台支持下，统计分析城市边缘区土地利用类型变化特点，研究城市边缘区用地结构的变化规律，以城市规划建设的一般研究方法及原则为指导，开展城市边缘区扩展的分析研究。为了有效地利用GIS技术进行城市化进程与空间特征分析，本研究从城市扩展强度方面来描述分析城市扩展空间进程，为城市化发展进程对土地利用变化分析提供依据。

城市用地扩展是城市化过程在空间布局上的具体反映。城市扩展强度指数是某空间单元在研究时期内的城市土地利用扩展面积占其土地总面积的百分比，用以比较不同研究时期城市土地利用扩展的强弱或快慢。城市用地扩展指数，公式如下:

式中，Ni为城市扩展强度指数，Na为某一空间单元区域内新增建设用地面积，Mi为其土地总面积。

用地分类系统以国家建设部1991年3月颁布实施的国家行业标准“GBJ－137－90”即《城市用地分类与规划建设用地标准》和《城市用地分类代码》为参考依据，制作本次研究的城市用地现状分类系统。将土地利用类型划分为农业用地、绿地、特殊用地、建设用地、水域和其他用地5大类。得出各土地利用类型的用地面积。

3 结果与分析

根据前文对边缘区范围的界定，在ENVI和ArcGIS软件中利用CBERS－02B、IKONOS、QuickBird数据进行遥感解译，得到不同时期石家庄市边缘区的空间分布特征及其土地利用面积(见表1)。

由表1可知，石家庄自2002年以来，农业用地面积呈现大幅度下降.建设用地面积快速增加的趋势。农业用地面积比例由2002年的61.94%下降到2007年的53.07%，减少比例接近9%。水域和其他用地增加了1.85%;绿地面积增加了103 hm2;特殊用地没用改变。在城市边缘区，水域和其他用地的增加主要是城中村改造过程中村镇建设用地的增加;绿地面积增加是由于人民政府重视生态环境、对滹沱河的整治，提倡十大文明城市的结果。

表1 2002、2007年石家庄市边缘区土地利用状况

各类建设用地面积均有不同程度的增长，2002年总面积为5 675.81 hm2;2007年增加到7 544.2 hm2，净增面积近2 000hm hm2。2002－2007年六年间建设用地面积占全区总面积的比重由21.00%上升到27.91%，建设用地面积比重增加了32.92%，年均扩展311 hm2，年扩展强度1.32%，城市化呈不断加强的趋势。其中工业用地变化幅度最大，净增用地面积799.23hm2，占建设用地净增加总面积的42.78%。工业用地面积比重增加了2.96%，年均扩展133 hm2，年扩展强度0.49%，说明石家庄城市不断向外拓展的过程中，大量的边缘区农业用地被转化为建设用地，边缘区不断被城市化，界限也不断外推。在此过程中，边缘区的交通可达性断提高。基础没施也不断完善，所占的交通用地比例也持续增加，2007年交通用地及道路广场用地面积已达到843.43 hm2。

城市边缘区的居住环境与城市中心区相比环境更优美、更亲近自然，但也有交通不便、社区配套设施缺乏的劣势。应根据不同的地区、人群需求采取不同的开发模式。城市新住宅建设、老居民区的向外扩展以及村镇建设用地的增加，大都以侵占耕地为代价，造成了不必要的耕地损失。老居民区的向外扩展不仅降低了土地使用效率，还造成了剩余土地零碎，可建率下降，给城市规划和建设带来了不利的影响。

自然地理环境对城市发展具有明显的门槛效应。任何一个城市的形成、建设和发展都与自然地理因素有密切的关系。自然地理环境是城市空间扩展十分重要的基础条件，直接影响着城市空间扩展的方向和速度等。石家庄市由于西近太行山，太行山山前断裂带在城区西侧南北向通过，地震地质条件较差;北面为滹沱河，是城市地下水资源保护区，并且有洪水淹没区的制约。这成为石家庄城市向西、北扩展的天然屏障。从遥感图像的解译结果来看，石家庄市边缘区的扩展在这两个方向基本不扩展或扩展很少。而东、南面均为地势平坦的平原，解译结果显示该区域土地利用类型的变化较大。因此，总体上石家庄城市边缘区土地利用扩展也受到自然环境的影响，主要向东、南方向扩展。

4 结论

石家庄市城区的扩展是以牺牲耕地为代价的，耕地主要转化为公共设施用地、村镇建设用地、工业用地和居住用地。随着城市化进程的加快，原有的农业用地不断转变为各种用途的非农业用地，受“政府力”和“经济力”等因素的影响，城市中心区的工业、房地产开发等向城市边缘区转移，在提高城市边缘区社会、经济效益的同时也给其带来了极大的负面效应，产生了包括占用耕地、土地利用率低、土地利用空间结构布局混乱、生态环境日益恶化等问题，给这一地区的土地管理工作带来很多的问题和困难。因此，利用多时相遥感卫星动态监测技术可以快速的追踪、观测和分析城市扩展的动态过程，加大边缘区土地利用监管力度，可为城市规划建设提供有用、可靠的参考资料，促进城市的可持续发展。

(编辑:田红)

［1］于伯华，吕昌河.城市边缘区耕地面积变化时空特征及其驱动机制——以北京市顺义区为例［J］，地理科学，2008，28(3):348－353.

［2］赵西君，宋金平，王倩.城市边缘区土地利用时空变化过程及预测研究——以北京丰台区为例［J］，水土保持研究，2008，15 (5):11－14.

［3］陈晓军，等.北京城市边缘区土地用途转换宏观动因机制研究［J］.地理科学进展，2003，22(2):149－157.

［4］吴铮争，宋金平，王晓霞等.北京城市边缘区城市化过程与空间扩展——以大兴区为例［J］.地理研究，2008，27(2):285－294.

［5］朱振国，许刚，姚士谋.大城市边缘区城市化进程的实证分析:以南京江宁区为例［J］.地理与地理信息科学，2003，19(3):76－79.

［6］吴运金，张甘霖，赵玉国，等.城市化过程中土地利用变化对区域滞洪库容量的影响研究——以南京市河西地区为例［J］.地理科学，2008，28(1):29－33.

［7］黄秋燕，林坚福，邹勇.城市边缘区农用地转换特征遥感监测及其驱动因素分析——以南宁市西乡塘片区为例［J］，云南地理研究，2008，20(6):35－40.

［8］基于时空分析的城市边缘区耕地演变机理研究——以武汉市黄陂区为例［J］，华中师范大学学报，2006，40(3):437－412.

［9］河北省统计局.河北省经济年鉴(2002－2007).

［10］石家庄市统计局.石家庄市国民经济和社会发展统计公报(2002－2007).

AbstractThe remote sensing data source(2002 and 2007)used in this research is IKONOS、QuickBird and CBERS－02B data.On the base of dynamic investigation on land use，analyzed the changing of different land use type in different period，especially on urban fringe changing.We focus on the dynamic change of different type land use in urban fringe expansion，including distribution，type and quantity.Result shows that the main change of city expansion is occurred in urban fringe，from2002 to 2007，while changing is dominant by agricultural land whose decrease in area was almost 9%.It converted to water，industrial land，residential land or other land (mainly rural construction use land).The result can be taken as the basic data for urban planning and construction in Shijiazhuang city.

Key wordsurban fringe area;land use;remote sensing analysis;ShiJiazhuang

Remote Sensing Research on Urban Fringe Expansion in Shijiazhuang City

HE Jia-hui1LI Tuan-sheng2LI Ming-song3ZHANG Jian-yong3WANG Yong-jun3
(1.China University of Geosciences，Wuhan Hubei 430074，China; 2.College of Earth Science and Resources，Chang’an University，Xi’an Shaanxi 710054，China，3.Airborne survey and remote sensing center of nuclear industry，Shijiazhuang Hebei 050002，China)

F129.9

A

1002－2104(2010)05专－0140－03

2010-06-27

贺佳惠，博士生，高级工程师，主要研究方向为遥感技术应用。