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基于GIS 的建设用地扩张研究

2023-05-17杨艺徐平

电子技术与软件工程 2023年5期
关键词:铜仁市城市化山区

杨艺 徐平

(1.铜仁市万山区自然资源局 贵州省铜仁市 554300)

(2.铜仁市国土资源勘测规划院 贵州省铜仁市 554300)

城市化是一个多维概念,从人口城市化的内涵来看,城市化是指农村人口转化为城市人口的过程。这一过程,有两个突出的表现:一是城镇建设用地增加,二是城市文化、价值观念以及生活方式在农村大范围传播。目前,城市化是最重要的社会经济现象之一。从统计年鉴得知:改革开放以来,我国的城市化水平增加一倍,到2021 年,城镇人口占总人口64.72%,城市化进入快速发展阶段。随着城市化速度的加快,必然导致建设用地的扩张。在我国,许多城市通过遥感卫星动态监测城市扩展,来研究城市化进程。近年来,遥感(RS) 和地理信息系统(GIS)空间数据处理及分析技术的快速发展,使得对城市进行土地利用格局的演变分析能力进一步加强,其在城市扩张中的应用也越来越广泛,从信息及数据方面有力的支撑了城市空间扩张研究,在一定程度上解决了城市用地和人口统计方面存在的问题。

1 研究区域概况、研究数据和方法

1.1 研究区域概况

本文以万山区作为研究区域。万山区隶属于贵州省铜仁市,是铜仁市主城区之一,位于东经109°11'-109°14'、北纬27°30'-27°32'之间。万山区曾因盛产朱砂、水银而成为中国最大的汞工业生产基地,因汞储量名列亚洲第一、世界第三,被誉为“丹砂王国”,是贵州省唯一享受国家政策扶持的资源枯竭型城市。

全区下辖1 镇、2 个街道、6 个乡,分别为万山镇、谢桥街道、茶店街道、高楼坪侗族乡、鱼塘侗族苗族乡、大坪侗族土家族苗族乡、黄道侗族乡、敖寨乡、下溪乡,总面积839 平方公里(图1)。2010 年第六次人口普查,全区常住人口114422 人,2020 年比2010 年增加46202 人,增长40.38 %,年平均增长率为3.45 %。全区共有家庭户54523 户,集体户2139 户,家庭户人口为142727 人,集体户人口为17897 人。

图1: 万山区行政区划图

1.2 数据来源和研究路线

本文采用的数据来源于landsat 30 米分辨率的个遥感影像图数据,包含2007、2011、2017、2022 年四个时期的遥感影像。运用ENVI 软件,通过监督分类方法,对四个时期的遥感影像数据进行辐射定标、大气校正、裁剪等预处理,提取四个时期的建设用地数据,如图2所示。统计数据来源于万山区国民经济和社会发展统计公报》、《铜仁市统计年鉴》等资料。

图2: 2007 ~2022 年建设用地分布图

2 城市扩张的动态分析

2.1 城市建成区叠加分析

提取建设用地数据后,将数据导入ArcMAP 中。对不同时期叠加处理并提取出不同年份建设用地增加面积。如图3。

图3: 2007 ~2011、2011 ~2017、2017 ~2022 年城建用地叠加图

由图3 可知,2007 年到2022 年间万山区建设用地面积持续扩张。万山区不同阶段建设用地扩张面积如表1,2007 年研究区域的建设用地面积只有1786.2290 hm2,2011 年建设用地面积2161.9059 hm2,在2007 ~2011 年间,万山区的建设用地面积增加了375.6769 hm2;2017 年建设用地面积3331.4519 hm2,2011 年到2017 年间,万山区的建设用地面积增加了1169.5460 hm2;2022 年建设用地面积5084.1691 hm2,2017 年到2022 年间,万山区的建设用地面积增加了1752.7172 hm2。

表1: 万山区各阶段扩张面积

2007 年建设用地主要在各个街道范围以及乡镇,各个区间存在大量空白地带;第一阶段(2007 年至2011年期间),城市扩展以填充式为主。第二阶段(2011 年至2017 年期间)与第三阶段(2017 年至2022 年期间),万山区发展迅速,特别是新桥新区及万山经济开发区,建设用地面积迅速增加,城市化进程明显加快,建设用地面积在原有的基础上翻了两番,随着铜仁地区撤地建市成立万山区后,工业,旅游业的发展,乡镇迅速发展,空白地带被填补,建设用地沿公路发展,不断向内深入,建设用地连续性越来越好。

2.2 扩张速度与强度分析

2.2.1 扩张速度

城市建设用地扩张速度是指不同时期研究区建设用地年均增长面积,可以定量分析不同时期的扩张速度,其计算公式为:

式中:V 为研究时段内建设用地变化率,Ui(hm2),Uj(hm2)分别为研究时段开始和结束时建设用地的面积,T 为研究时段。当设定为年时,模型结果表示建设用地年均扩张面积(hm2/年)。扩张速度0-100 hm2·a-1为低速扩张,扩张速度100-200 hm2·a-1为中速扩张,扩张速度200 hm2·a-1以上为高速扩张。

通过公式(1)计算,得到如下结果(如表2)。

表2: 万山区建设用地年均扩张速度

由表2 结果可知,建设用地在2007 ~2011 年间的扩张速度类型为低速扩张,扩张速度为93.9192 hm2·a-1;建设用地在2011-2017 年间的扩张速度类型为中速扩张,扩张速度为194.9243 hm2·a-1;建设用地在2011-2017 年间的扩张速度类型为高速扩张,扩张速度为350.5434 hm2·a-1。

2.2.2 扩张强度

扩张强度指数是指研究区一定时期内城市建设用地面积的相对扩张,用于表示单位时间内城市建设用地扩张的强度,公式如下:

式中:Q 表示建设用地扩张强度指数(%),Ui(hm2),Uj(hm2)分别为研究时段开始与结束时建设用地的面积,S为研究区域总面积(hm2),T为研究时段。扩张强度0-0.2 hm2·a-1为低速扩张,扩张强度0.2-0.4 hm2·a-1为中速扩张,扩张强度0.4 hm2·a-1以上为高速扩张。

通过公式(2)计算,得到如下结果(如表3)。

表3: 万山区城市用地扩展面积及扩展强度指数表

从扩张强度来看,2007 年~2011 年期间,万山区建设用地扩张是低速扩张,扩张强度指数为0.11,2011年之前的万山区发展比较缓慢;2011 年~2017 年期间,万山区建设用地扩张是中速扩张,扩张强度指数为0.23,与上一研究期相比扩张强度明显增加;2017 ~2022 年期间,万山区建设用地扩张处于快速扩张的阶段,扩张强度指数为 0.42,这个时期的万山区发展非常迅速。由此可见,从2007 ~2022 年这15 年的时间里,铜仁市万山区城市化进程不断加快,建设用地在不断扩张,整体处于快速扩张的阶段。

2.3 建设用地扩张驱动分析

在2009 ~2021 年期间,万山区城市化进入了快速发展路线,综合分析万山区的城市化发展的进程,将其迅速发展的主要原因总结归纳如下:

(1)社会经济增长是城市空间增长的基本驱动力。表4 为万山区国民经济和社会发展统计表。可以看出,在第一阶段(2013-2017 年),GDP 增长了23.0402 万元,人均总值增加1.8826 万元。在第二阶段(2017-2021 年),GDP 增长了38.30 万元,人均总值增加1.2786 万元,相比第一阶段,经济发展呈明显上升趋势。二三产业的迅速发展,导致非农业人口增加,主城区的建设用地面积越来越大。

表4: 万山区国民民经济和社会发展统计单位:万元

(2)人口增长。2011 年10 月22 日,国务院批复同意,撤销铜仁地区和县级铜仁市、万山特区,设立地级铜仁市,原县级铜仁市改为碧江区,原万山特区改为万山区。撤地建市之后,万山区成为铜仁市政治、经济和文化发展的中心之一,其工业化和城镇化发展速度加快,人口增长迅速。根据《万山区国民经济和社会发展统计公报》(截止2021 年底),万山区常住人口为16.11 万人,比2011 年常住人口的11.25 万人增加4.86万人,增长率为43.2%。人口的增长导致用地需求的增加,建设用地、基础设施及生活配套用地等都相应增加。

(3)政策引导。政府是主导城市发展的主体,对万山区建设用地的扩展起到了较好的引导作用。《铜仁市城市总体规划(2013 ~2030 年)》指出形成“一轴两带两组群”的空间结构,即以中心城市为核心,城镇组群为重点空间,城镇发展轴为骨架的城镇空间组织结构,该规划重点发展中心城市,保障中心城市的用地需求。易地扶贫搬迁是行之有效的扶贫措施之一,为打赢脱贫攻坚战,国家推出了易地扶贫搬迁政策,使有些生活在生存条件恶劣、生态环境脆弱、自然灾害频发的农村贫困人口搬迁到城市,这一政策的实施直接导致了城市用地的增加。

(4)交通因素。交通,是一座城市的血液,是城市发展的原动力,牵引着城市发展的新方向。十年间,万山区投入了大量的资源建设和完善交通设施,万山区城市道路长度从47 公里增长到180.28 公里,城市的交通容貌发生巨大的变化。建成了玉铜松高速公路,铜玉高铁,天都大道、桂花大道、棕榈路、倚信路等城市道路,周家安置区、万山星城A 区、仁山公园等街坊路及农村组组通公路等构建的立体化综合交通网。万山形成了以高速公路、铁路及普通国省干线为主骨架主枢纽的综合交通运输网络,实现了“城区通高速、乡村坐高铁、镇镇有干线、乡镇通公交、村村通客车”,一条条“畅通、安全、舒心、美丽”的道路。

3 结论

在经济社会各个领域,遥感技术和地理信息系统已得到广泛应用。运用GIS 对不同时间城市信息进行综合分析,是研究城市化进程、城市扩张等的重要方法。本文运用ENVI 软件,通过监督分类方法,对四个时期的遥感影像数据进行辐射定标、大气校正、裁剪等预处理,提取四个时期的建设用地数据。通过对建设用地数据进行叠加分析,结果表明:在2007 ~2011 年间,万山区的建设用地面积增加375.6769 hm2,扩张速度为93.9192 hm2·a-1,扩张强度指数为0.11%;2011 年到2017 年间,万山区的建设用地面积增加1169.5460 hm2,扩张速度为194.9243 hm2·a-,扩张强度指数为0.23%,2017 年到2022 年间,万山区的建设用地面积增加1752.7172 km2,扩张速度为350.5434 km2·a-,扩张强度指数为0.42%。

由此可见,2007 年~2022 年这15 年的时间里,随着万山区社会经济快速发展,城镇化不断推进、城镇化水平逐年提高,社会各个领域对用地的需求量一直较大,导致了万山区建设用地飞速扩张。为了统筹城乡发展,既保障发展又保护耕地,在贯彻落实国家“严格土地管理,加强宏观调控”政策和万山区的建设发展背景下,坚持走节约集约利用土地之路,优化调整城市用地布局。

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