基于RS和GIS的赤锡通地区中心城市空间扩展分析

梁海山，萨础日拉，张 静

（1.赤峰学院 资源与环境科学学院，内蒙古 赤峰 024000；2.兰州交通大学 测绘与地理信息学院，甘肃 兰州 730070）

1 引言

随着我国城镇化进程的不断加快，城镇建成区面积扩展是其最明显的变化，导致其变化的主要驱动力因素有人口、社会经济条件、交通运输条件和政策等.党安荣等人（2002）以北京市为例，在GIS的支持下，分析了北京市未来城市空间发展的方向和潜力.张丽娟等（2005）运用RS和GIS相结合的技术，分析了丽江市的城市建成区扩展状况并解析了其驱动力因素[2].李飞雪等（2007）利用遥感信息技术，获取了南京市的城市空间扩展信息.乌云嘎等（2015）运用GIS技术，分析了锡林浩特市四个阶段的城市空间扩展特征及其经济社会驱动力.

赤锡通地区地理位置优势明显，该地区作为环渤海经济圈的重要组成部分，是我国的重要后备资源基地，有着得天独厚的经济发展优势.赤锡通地区是京津冀城市群、辽东半岛城市群、呼包鄂城市群相邻的蒙东地区经济中心.是我国国外市场与国内市场的重要结合点，是东北老工业基地和京津冀经济圈重要能源基地.2016年国家“十三五”规划明确指出，要建设赤锡通城市群，打造赤锡通经济带，抓住京津冀产业转移的良机，进一步完善京蒙合作机制，加强蒙晋冀“长城金三角”合作区建设.因此，赤锡通城市扩展研究具有重要的理论与实践意义.

2 研究区概况

赤锡通地区位于内蒙古自治区东部，包括赤峰市、锡林郭勒盟和通辽市（简称：赤锡通）.截止到2014年底，共有3个地级市、2 个县级市和 21 旗、4 县，东经 112.2°~123.8°，北纬41.6°~45.2°之间.行政区域土地面积35.2万 km2，占内蒙古自治区土地总面积的29.8%.截至2014年底，地区总人口761.1万人，是内蒙古自治区总人口的30.4%，城镇人口占自治区城镇人口的16.4%.赤锡通地区北与蒙古国接壤，南与河北省相邻，东与辽宁和吉林省相接.该地区煤炭、石油、有色金属等矿产资源丰富.锡林郭勒盟现有锡林浩特胜利煤田、西乌珠穆沁旗白音华煤田、二连盆地等数十个生油构造区，赤峰市先后建成有大井子银铜矿、白音诺尔铅锌矿等有色金属矿产企业，通辽市也拥有霍林河煤田、扎鲁特旗扎哈淖尔煤田等，开发潜力巨大.赤锡通地区也是我国东部地区著名的牧区，农牧资源丰富，现已有锡林郭勒盟蒙之原牧业有限公司、赤峰市大牧场等奶食品有限公司，通辽市大通牧业科技开发有限责任公司、科尔沁左翼中旗农牧业生产基地等，形成了初具规模的农畜产品生产加工基地.2014年末，赤锡通地区生产总值4522.8亿元，占内蒙古自治区生产总值的25.4%，固定资产投资占19.4%.

3 数据获取与研究方法

本文选取了2000、2005、2010年份的TM5遥感影像和2014年TM8遥感影像共四期影像.基于已有的影像数据提取了赤锡通地中心城市已建成边界在四个时期的基本形态.在进行赤锡通地区中心城市边界提取时，要遵循以下原则：城市边界实体应当保持在空间上的不间断性，在城市内部出现的比较微小的、非城市用地的地块或者是城市内部的水体都将其划到城市实体内，而较大的地块如林地、荒地则不将其划入[5].

运用ENVI 4.7遥感软件对赤锡通地区中心城市四期遥感影像进行多波段合成，并进行影像镶嵌，对镶嵌后的影像图进行目视解译和数字化处理.包括对2000、2005、2010年TM5影像进行543假彩色合成，2014年TM8影像进行754假彩色合成输出，以便后期与其他相关图件进行比对分析.其次，在ArcGIS软件的支持下，结合赤峰市中心城市的行政区划图，提取赤峰市中心城市在2000、2005、2010、2014年份的建成区边界数据，对获取的边界数据进行空间分析.

4 赤锡通地区中心城市空间扩展分析

4.1 赤锡通地区中心城市空间扩展过程

本文研究的赤锡通地区中心城市指赤峰市（红山区和松山区）、锡林浩特市和通辽市（科尔沁区）.根据已有的数据，发现赤锡通地区中心城市2000年的城市建成区面积96.5km2，到2014年底达到291.3km2，15年间城市面积增长了194.9km2.增长速度最快的年份是2005年～2010年间，增长速度8.7km2/年.

赤峰市2000年城市建成区面积是39.7km2，2005年为47.6km2，2010 年 71.6km2，2014 年为 108.8km2，15 年间扩大了4.6倍.赤峰市城市建成区面积在2010～2014年扩张最快，平均以每年7.4km2的幅度扩张，其次是2005～2010年，以每年4.8km2的幅度扩张，扩张最慢的是2000～2005年，扩张幅度为每年1.6km2.2000～2014年间赤峰市城市建成区扩张过程如（图1）所示.

锡林浩特市2000年城市建成区面积19.8km2，2005年为 23.3km2，2010年 68.3km2，2014年城市建成区面积达78.6km2，15年间扩大了4倍.锡林浩特市城市建成区面积在2005～2010年扩展最快，平均以每年9km2的幅度扩张，其次是2010～2014年，以每年2km2的幅度扩张，扩张最慢的是2000～2005年，扩张幅度不足1km2.2000～2014年间锡林浩特市城市扩张过程如（图2）所示.

通辽市2000年城市建成区面积是36.9km2，2005年为40.3km2，2010 年 100.6km2，2014 年为 104km2，15 年间扩大了4.5倍.通辽市城市建成区面积在2005～2010年扩张最快，平均以每年12km2的幅度扩张，扩张最慢的是2000～2005年和2010～2014年，以每年不到0.7km2的幅度扩张.2000～2014年间通辽市城市建成区扩张过程如（图3）所示.

图1 2000～2014年间赤峰市城市扩张过程

图2 2000～2014年间锡林浩特市城市扩张过程

图3 2000～2014年间通辽市城市扩张过程

图1、图2、图3反映了赤峰市、锡林浩特市和通辽市15年间的城市建成区扩张变化过程，总的趋势是逐年呈正态扩展.赤锡通地区中心城市的建成区面积变化情况是2000年，三个地区的建成区面积比较小，2000～2005年，都有增长，但涨幅不大，2005～2010年，是增长最快速的时期，三个地区增长面积平均高于2005年的两倍多，2010～2014年，赤峰市呈直线增长态势，锡林浩特市和通辽市增长较上一年份平缓.从赤锡通中心城市人口城市化率变化情况看，2000～2014年赤峰市城市化率提升了5.5%，锡林浩特市城市化率提升了4%，通辽市城市化率提升了0.5%，通辽市2010年将部分村镇合并到科尔沁区，故出现了2014年城市化率骤减的结果.这反映了三个城市的人口城市化水平推动了城市空间扩展.赤锡通地区中心城区GDP是2000年1081.1亿元，2014年达到了1390.8亿元，涨幅明显，尤其是赤峰市和通辽市的GDP增长速度很快.从赤锡通地区中心城市第三产业就业人口比率变化来看锡林浩特市和赤峰市均呈上升趋势，反映了赤锡通地区中心城区第三产业的强劲发展势头.根据三个城市2000、2005、2010、2014年人口城市化水平的变化、GDP的上升、第三产业就业人口比率变化说明：（1）三个地区中心城市在15年间人口数量和人口城镇化率与城市建成区面积变化同步，人口数量不断增长，人口城市化率逐年上升.（2）三个地区中心城市的国内生产总值（GDP）、工业生产总值和固定资产投资的比重也逐年提高，与三个地区中心城市城市建成区面积变化呈正相关关系.

4.2 赤锡通地区中心城市空间扩展特征

赤锡通中心城市面积2000年为96.6km2，2005年为111.3km2，2010 年为 240.5km2，2014 年为 291.3km2.2005～2010年间扩展速度最快，这是由于与东北老工业基地经济发展的合作和赤锡通地区在能源矿产及旅游业方面发展.

赤峰市城市建成区面积由2000年的39.7km2扩展到2014年的108.8km2，在三个城市中增涨幅最大，在2010～2014年扩张最快，在此年份间赤峰市人口、GDP、人均GDP与城市建成区面积扩张同步，增长最快.在2000～2005年间扩展方向主要是东北、西南；2005～2010年间西北、西南方向扩展最多；2010～2014年间以正北、正南和东北、西南方向扩张最多最明显.

锡林浩特市城市建成区面积由2000年的19.8km2扩展到2014年的78.6km2.15年间，在2005～2010年间扩展最快，平均以每年9km2的幅度扩张，在此年份间锡林浩特市城市人口、GDP、人均GDP也增长最快.扩展方向主要呈东北、西南方向，其他方向上也有小幅度扩张.

通辽市城市建成区面积由2000年的36.9km2扩展到2014年的104km2，在2005年～2010年间扩张最快，在三个城市中增涨幅居第二位.此时，通辽市在2005～2010年间人口、GDP、人均GDP的增速也最明显.在2000～2005年间，扩张方向主要是西南方向和正北偏东方向；2005～2010年间，呈西北方向的大幅扩张，其他方向上也有小幅度扩张；2010～2014年间，扩展面积最小，主要沿西北、东北方向扩张.

通过统计数据可发现，在三个时期中，锡林浩特市和通辽市在2005～2010年期间城市扩张面积最大，扩张速度再快，扩张方向主要呈西南、东北和西北方向；赤峰市虽然扩张面积最大、扩张速度最快的时期是2010～2014年间，但其在2005～2010年间的扩张面积和扩张速度仅次于2010～2014年间.这是由于国家西部大开发战略和振兴东北老工业基地战略的实施，以及联通赤锡通地区与东北、京津冀、外蒙古的铁路、高速公路、国道的建成通车对该地区经济发展、城镇化等方面的积极影响.

5 赤锡通地区城市空间扩展的驱动力分析

5.1 人口因素

在我国城镇化的进程中，城镇人口增长是必然趋势.一方面，城镇相对完备的教育、医疗卫生、交通运输等设施吸引农村人口向城镇集中；另一方面，城镇人口增加，会增长对住房、交通等公共基础设施的需求，进而需要扩大城镇规模，满足需要.当城镇的各种基础设施近趋完备时，将再次吸引更多人口往城镇迁移.此时，城镇人口密度变大，住房、交通拥挤，其他相关基础设施跟不上增长过快的节奏，由此产生了一系列城市问题，城镇扩展速度在一些城镇将变慢.就当前本论文研究的三个中心城市，尚处于城镇人口数量增长与城镇建成区面积扩展呈正相关关系阶段.

5.2 交通运输条件

完善的交通运输网络对城镇扩展具有指向作用，城镇扩展往往会沿交通主干道延伸.集通铁路连接了赤峰市、锡林郭勒盟和通辽市的交通主干线，有利于三个地区间的矿产资源运输和其他经济贸易联系.丹东-锡林浩特高速公路，连接了丹东-海城-盘锦-锦州-朝阳-赤峰-锡林浩特，有利于赤锡通地区与辽西地区的经贸往来；新民-鲁北纵向联络线沟通了赤锡通地区与东北地区的经贸往来.公路方面：306国道、111国道、303国道、304国道等连通了赤峰市、锡林郭勒盟和通辽市间的地级市、镇（旗、县）；也沟通了赤锡通地区与东北地区、京津冀经济圈的往来.

5.3 社会经济条件

赤锡通地区拥有丰富的矿产资源，且开发潜力巨大，是目前东北三省探明总储量的1.8倍.同时，赤锡通地区农牧业资源得天独厚，有中国著名的锡林郭勒、科尔沁草原，三地都具有实力雄厚的绿色农畜产品加工基地.赤锡通地区资源条件上的共性，有利于各方扩大经营、合作开发、扩大市场、吸引外资.

5.4 政策因素

近年来，利用国家西部大开发战略和振兴东北老工业基地的政策机遇，发挥了该地区的资源优势，与东北地区的能源合作日益频繁，经济社会发展取得了很显著的进步；国家对少数民族地区经济发展方面的政策照顾，有利于其自身发展；应京津冀经济圈的响应和国家“十三五”规划打造蒙东新经济带的指导意见，赤锡通地区经济发展前景广阔.

6 结论

该论文利用ENVI和ArcGIS软件平台对获取的2000、2005、2010、2014年四期赤锡通地区中心城市的遥感影像进行处理，提取了这四个时期赤锡通地区主要城镇的建成区边界，并结合《内蒙古统计年鉴》数据对该地区三个中心城市——赤峰市、锡林浩特市和通辽市在2000～2005年、2005～2010年、2010～2014年三个时间段城市空间扩展过程和扩展特征进行了分析.结果表明，15年间赤锡通地区中心城市面积由 2000年的 96.5km2扩展为 2014年的291.3km2，15年间扩展了194.9km2.其中，三个城市建成区面积分别空间扩展69.1km2、58.8km2、67km2.最后定性分析了造成城市空间扩展的人口、交通、社会经济条件、政策因素等驱动力影响.表明赤锡通地区人口和经济社会条件是城市扩展的主要内部原因，交通运输条件决定了城市空间扩展的主要方向，政策因素等是其主要外部原因.

〔1〕党安荣,毛其智,王晓栋.基于GIS空间分析的北京城市空间发展[J].清华大学学报（自然科学版）,2002,42(6)：814-817.

〔2〕张丽娟,李冬宁.基于遥感影像的城市建成区扩展现状及驱动力分析——以云南丽江为例[J].安徽农业科学,2005,43(34)：64-266.

〔3〕李飞雪,李满春,刘永学,等.建国以来南京城市扩展研究[J].自然资源学报,2007,22(4)：525-535.

〔4〕汪潇,王培鑫.基于GIS的城市扩展特征及驱动力分析——以河南省巩义市为例[J].安徽农业科学.2005,43(36)：330-333,350.

〔5〕乌云嘎,冬梅.锡林浩特市城市扩展特征及驱动力分析[J].阴山学刊,2015,29(1)：37-40.

〔6〕边振兴,王晓良.利用RS和GIS技术对沈阳市城市边缘区扩展的研究[J].沈阳农业大学学报,2015,46(3)：316-321.