基于GIS的城镇建设用地时空演变分析—以南宁市为例

基于GIS的城镇建设用地时空演变分析—以南宁市为例

关小红华璀蓝依晴陶孟勋

关小红华璀蓝依晴陶孟勋广西师范学院530001

[摘要]利用4个时期的南宁市土地利用现状图，基于GIS空间分析技术，运用象限方位分析和缓冲区分析方法，对研究区域城镇用地扩展面积、扩展速度、扩展强度指数和空间分异等特征进行定量分析。结果表明：南宁市城镇建设用地的扩展面积、扩展速度和扩展强度指数均随着距中心城区距离的增加总体呈现逐渐下降的趋势，城镇扩展的主要方向总体上表现为东南方向。

[关键词]GIS；城镇用地扩展；缓冲区分析；象限方位分析

引言

城镇建设用地的扩展是城市化在空间上表现最为明显的特征之一，也是城市化的一个重要的衡量指标[1]。为了控制城镇建设用地过度、盲目扩展、保护耕地资源，避免城市化带来的相关问题，必须加强对城镇建设用地扩展的动态监测，深入分析城镇建设用地扩展的具体特征。本文借助GIS强大的空间分析功能，选择城镇用地扩展面积、扩展速度、扩展强度指数[2]三个具反映城镇空间扩展特征的代表性指标，利用象限方位分析[3]，对南宁市市辖区城镇建设用地的时空扩展过程、特征及规律进行定量分析，有助于科学预测城镇用地变化发展的趋势，达到规划、优化和调控的目标，满足区域、城市的社会经济发展的需要，进而为土地资源的合理开发和利用提供指导。

一、研究区概况与范围

南宁市位于北纬22°13’-23°32’，东经107°45’-108°51’。是广西壮族自治区的首府，是连接东南沿海与西南内陆的重要枢纽，同时是国家级经济区——北部湾经济区建设的核心城市，拥有沿海城市待遇和税收等多项优惠待遇。本文研究的范围是南宁市环城高速范围内的西乡塘区、兴宁区、青秀区、江南区、良庆区。

二、研究方法

(一)数据来源及处理

本研究所使用的数据包括1994年、2001年、2004年、和2009年4个时期的南宁市土地利用现状图及相关统计年鉴。利用ArcGIS对4个时期的现状图进行校正后，进行矢量化获取各个时期的城镇建设用地的空间范围，最后将4期城镇建设用地空间数据叠加，得到1994年—2009年南宁市城镇建设用地扩展图，并根据自然断裂（naturalbreak）法进行聚类分析，从而获得各时期南宁市城镇建设用地扩展的空间分异图[3]。

(二)分析指标

为探讨1994年至今南宁市城镇建设用地扩展的时间特征、形态特征、结构分异及空间格局，引入以下指标：

1.城镇建设用地扩展速度

城镇建设用地扩展速度指城镇建设用地在整个研究时期内的不同阶段城镇土地扩展面积年增长速率，用以表征各阶段不同类型城镇建设用地扩展的总体规模和趋势[2]。其表达式为：

式中，为城镇建设用地扩展速度，为某一时段城镇建设用地扩展数量，为某一时段的时间跨度，为某一时段初期的城镇建设用地总面积[2]。

2.城镇扩展强度指数

城镇扩展强度指数，该指数实质上是将研究区内各空间单元的城镇建设用地的年平均增长速度进行标准化处理，使不同时期城镇建设用地增长速度具有可比性，因而能够很好地反映处城镇扩展的空间差异[2]，其表达式为：

式中，为城镇扩展强度指数，为某一时段城镇建设用地扩展数量，为某一时段的时间跨度，为研究单元土地总面积[2]。

(三)空间分析方法

以南宁市的市中心为原点，东西方向为横轴，南北方向为纵轴，按4个象限8个方位将研究区划分为8个象限，以研究区1994年的中心城区为基准面向外做1km间距的等距缓冲带，将其分别与各期城镇建设用地分布图进行空间叠加分析，利用GIS的统计功能计算各个象限内内不同时间段内城镇建设用地扩展面积、扩展速度和扩展强度指数特征然后以各象限为研究单元，利用自然断裂法对各时间段城镇扩展强度进行聚类分析，划分为缓慢扩展、低速扩展、中速扩展、快速扩展和高速扩展[3]，获得各时段城镇建设用地扩展的空间分异图。

三、城镇建设用地扩展变化特征

(一)各缓冲区城镇建设用地扩展变化特征

从整体上看，研究区各时间段城镇扩展面积随距中心城区距离的增加而呈现出减少的趋势;各个阶段南宁市城镇建设用地扩展速度随着距中心城区距离的增加而呈现出下降的趋势;随着与中心城区距离的增加，各时段的城镇扩展强度指数都经历了一个大致相同的变化趋势，即随距中心城区距离的增加而减少的趋势。

(二)各象限城镇建设用地扩展变化特征

1.城镇建设用地扩展面积、扩展速度和强度指数变化特征

结果显示，1994年～2009年间南宁市城镇建设用地面积在各象限都有所增加，但在不同时段不同方向上其扩展规模和强度有较大差异。

1994年～2001年，扩展面积、扩展速度和强度指数最大是在第Ⅷ象限，主要是由于在1994—2001年间，埌东新区、柳沙的开发起了很大的作用。

2001年～2004年，扩展面积、扩展速度和强度指数最大是在第Ⅶ象限，主要是在2004年，南宁市行政区划调整之后，增加了良庆区，从而城镇建设用地有了显著的增加。此外，在第Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅷ这四个象限，扩展面积、扩展速度和强度指数也比较大。

2004年～2009年，城镇扩展面积、扩展速度和扩展强度指数最大都是在第Ⅷ象限，主要是由于这一区域内建立了中国—东盟商务区。

2.城镇扩展强度空间分异特征

图2各象限城镇建设用地扩展空间分异图

从图2上看，1994年～2001年间，第Ⅷ象限城镇建设用地高速扩展，第Ⅰ和第Ⅲ象限为快速扩展，其他几个象限城镇扩展相对缓慢，第Ⅴ象限扩展强度最小。

2001年～2004年间，第Ⅶ象限从中速扩展变为高速扩展，第Ⅷ象限快速扩展，第Ⅰ、Ⅳ象限城镇建设用地由快速速扩展转变为中速扩展，第Ⅴ象限从缓慢扩展变为中速扩展，其余象限扩展强度仍然较小。

2004年～2009年间，第Ⅷ象限城镇扩展再次变为高速扩展，其余几个象限城镇扩展相对缓慢。综上所述，1994年～2009年间，城镇建设用地高速扩展主要是在第Ⅶ、Ⅷ象限。总体上南宁市城镇建设用地扩展的方向为东南方向。

参考文献

[1]张心怡，刘敏，孟飞．基于RS和GIS的上海城建设用地扩展研究[J]．长江流域资源与环境，2006，15(1)：29－33.

[2]储金龙，马晓东，高抒，等．南通地区城镇用地扩展时空特征分析[J]．自然资源学报，2006，21(1)：55－64．

[3]周锐，李月辉，胡远满，等．基于GIS的沈阳市城镇用地空间扩展特征分析[J]．资源科学，2009，31(11)：1947－1956.

[5]南宁市统计局.2009年南宁市国民经济和社会发展统计公[R/OL].(2010-03-28)[2010-05-01].

http://tj.nanning.gov.cn/6245/2010_4_6/6245_331817_1270524003003.html

[6]盛凯，毛蒋兴，刘焕原.南宁市城市土地扩张与驱动力分析.广西师范学院学报（自然科学版）.2009,26(2）：59－64.

[16]南宁市城市总体规划（1995-2010）[EB/OL].广西房产街(2007-9-26)[2010-05-01].http://

www.gxhouse.com/NewsHtml/2007926110451.html.