近32年来南京城市扩展与土地利用演变研究

doi:10.3724/SP.J.1047.2016.00200

地球信息科学学报 ›› 2016, Vol. 18 ›› Issue (2): 200-209.doi: 10.3724/SP.J.1047.2016.00200

近32年来南京城市扩展与土地利用演变研究

乔伟峰^1,^3,⁴, 毛广雄², 王亚华^1,^4,*^*, 陈月娇¹

1. 南京师范大学新型城镇化与土地问题研究中心,南京 210023
2. 淮阴师范学院城市与环境学院,淮安 223300
3. 中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101
4. 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心,南京 210023

收稿日期:2015-08-19 修回日期:2015-09-16 出版日期:2016-02-10 发布日期:2016-02-04
通讯作者: 王亚华
作者简介:
作者简介：乔伟峰（1975-）,男,江苏徐州人,博士后,副教授,主要从事土地资源管理和GIS应用研究。E-mail: qiaoweifeng@njnu.edu.cn
基金资助:
基金项目：国家自然科学基金项目(41371172、41271135);中国博士后科学基金面上项目与重点资助项目(2014M561040、2015T80127);江苏高校优势学科建设工程资助项目（164320H101）

Research on Urban Expansion and Land Use Change in Nanjing over the Past 32 Years

QIAO Weifeng^1,^3,⁴, MAO Guangxiong², WANG Yahua

1. New Urbanization and Rural Land Problem Research Center, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China
2. School of Urban and Environment, Huaiyin Normal University, Huai’an 223300, China
3. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
4. Jiangsu Center for Collaborative Innovation in Geographical Information Resource Development and Application, Nanjing 210023, China

Received:2015-08-19 Revised:2015-09-16 Online:2016-02-10 Published:2016-02-04

摘要/Abstract

摘要：

基于1980-2012年6个时相的遥感影像分类成果,运用扩展强度的等扇分析和土地利用转移矩阵对南京市城市扩展区由城市扩展引起的土地利用布局、结构演化进行了长周期、多时段的研究。结果表明：32年间5个阶段城市扩展的方向极不均匀,城市经历了东北-东南-西南的扩展演化过程,2000年之后的扩展强度显著扩大;在总变化量的构成中,耕地净变化量和交换变化量所占的比重较为接近,在面积净减少的同时,空间位置的转移也较为突出;城市建设用地、城市绿地、采矿用地与裸地以净变化为主,水面、村镇建设用地以交换变化为主;2000年后,各时段耕地和城市建设用地年均总变化量远高于2000年之前,以2004-2008年的值最高,2008-2012年有所回落;32年间各单项类型动态度均较高,城市绿地、村镇建设用地和城市建设用地均达90%以上;综合动态度的结果揭示32年来南京城市的扩展历经了加速演变-变化趋缓-剧烈演变-整合重构4个主要阶段。

关键词: 城市扩展, 土地利用演变, 转移矩阵, 南京市

Abstract:

Based on the highly accurate classification results of 6 years extracted from the remote sensing images from 1980-2012, a detailed research of the long cycled and multi-period of the land use layout and structure evolution caused by urban expansion in the expansion areas of Nanjing was implemented. The expansion intensity equal fan analysis method and transfer matrix data mining method were applied in this paper. During the application of the transfer matrix, the meaning of land use net change, swap change and total change was analyzed, the calculation method was summarized, and the calculation model of land use dynamic degree was improved to better depict the dynamic change of land use. The results show that the direction of the urban expansion was extremely uneven among the 5 periods in the 32 years. The main direction of expansion had shifted from northeast to southeast and then to southwest, and the expansion intensity had expanded considerably after the year of 2000. In the constitution of the total changes, the proportion of the net change in the arable land was close to the proportion of the swap change, and the arable land area was under a net reduction. In the meantime, the transfer of its spatial position was also significant. The net change played a main role in the urban construction land, urban green land, mining land and bare land, while the scope of water and rural construction land was mainly represented by the swap change. After the year of 2000, the average annual total change in the arable land and urban construction land of each period is significantly higher than before, and reached its highest value in 2004-2008 while dropped afterwards in 2008-2012. The land use dynamic degree in each kind of land use is relatively high over the past 32 years, and the dynamic degree values of the urban green land, rural construction land and urban construction land were higher than 90%. Studies of the total land use dynamic degree reflect that the urban expansion in Nanjing over the past 32 years has experienced four main stages: the accelerated evolution, the gradually slow in changing, the rapid evolution, and the integration and reconstruction.

Key words: transfer matrix, urban expansion area, land use change, Nanjing

乔伟峰, 毛广雄, 王亚华, 陈月娇. 近32年来南京城市扩展与土地利用演变研究[J]. 地球信息科学学报, 2016, 18(2): 200-209.DOI:10.3724/SP.J.1047.2016.00200

QIAO Weifeng,MAO Guangxiong,WANG Yahua. Research on Urban Expansion and Land Use Change in Nanjing over the Past 32 Years[J]. Journal of Geo-information Science, 2016, 18(2): 200-209.DOI:10.3724/SP.J.1047.2016.00200

图/表 12

图1

表1

图2

表2

土地利用转移矩阵"

期初类型		期末类型				期初面积	期内减少面积
期初类型		耕地			林地	……	采矿用地与裸地
	耕地	S₁₁	S₁₂	……	S₁_n	$∑ j = 1 n s 1 j$	$∑ j = 1 n s 1 j - s 11$
	园地	S₂₁	S₂₂	……	S₂_n	$∑ j = 1 n s 2 j$	$∑ j = 1 n s 2 j - s 22$
	……	……	……	……	……	……	……
	采矿用地与裸地	S_n₁	S_n₂	……	S_nn	$∑ j = 1 n s nj$	$∑ j = 1 n s nj - s nn$
期末面积		$∑ i = 1 n s i 1$	$∑ i = 1 n s i 2$	……	$∑ i = 1 n s in$	$∑ j = 1 n ∑ i = 1 n s ij$	-
期内增加		$∑ i = 1 n s i 1 - s 11$	$∑ i = 1 n s i 2 - s 22$	……	$∑ i = 1 n s in - s nn$	-	-

表2

图3

图4

表3

表4

表5

表6

表7

表8

参考文献 28

[1]	Xie Y C, Yu M, Tian G J, et al.Socio-economic driving forces of arable land conversion: a case study of Wuxian city, China[J]. Global Environmental Change, 2005,15(3):238-252. doi: 10.1016/j.gloenvcha.2005.03.002
[2]	Zhou Y, Wei Y H D. Globalization, innovation, and regional development in China[J]. Environment and Planning A, 2011,43(4):781-785. doi: 10.1068/a4418
[3]	Deng X Z, Huang J K, Rozelle S, et al.Economic growth and the expansion of urban land in China[J]. Urban Studies, 2010,47(4):813-843. doi: 10.1177/0042098009349770
[4]	Ma R H, Gu C L, Pu Y X, et al.Mining the urban sprawl pattern: a case study on Sunan, China[J]. Sensors, 2008,8(10):6371-6395. doi: 10.3390/s8106371
[5]	曹广忠,刘涛.中国城镇化地区贡献的内陆化演变与解释:基于1982-2008年省区数据的分析[J].地理学报,2011,66(12):1631-1643.
	[ Cao G Z, Liu T.Rising role of inland regions in china's urbanization in the 21st century: the new trend and its explanation[J]. Acta Geographica Sinica, 2011,66(12):1631-1643. ]
[6]	王新生,刘纪远,庄大方,等.中国特大城市空间形态变化的时空特征[J].地理学报,2005,60(3):392-400. doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2005.03.005
	[ Wang X S, Liu J Y, Zhuang D F, et al.Spatial-temporal changes of urban spatial morghology in China[J]. Acta Geographica Sinica, 2005,60(3):392-400. ] doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2005.03.005
[7]	刘盛和,吴传钧,沈洪泉.基于GIS的北京城市土地利用扩展模式[J].地理学报,2000,55(4):407-416. doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2000.04.003
	[ Liu S H, Wu C J, Shen H Q.A GIS based model of urban land use growth in Beijing[J]. Acta Geographica Sinica, 2000,55(4):407-416. ] doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2000.04.003
[8]	匡文慧,邵全琴,刘纪远,等.1932 年以来北京主城区土地利用空间扩张特征与机制分析[J].地球信息科学学报,2009,11(4):428-435.
	[ Kuang W H, Shao Q Q, Liu J Y, et al.Spatio-temporal patterns and driving forces of urban expansion in Beijing central city since 1932. Journal of Geo-information Science, 2009,11(4):428-435. ]
[9]	张利,雷军,李雪梅,等.1997-2007年中国城市用地扩张特征及其影响因素分析[J].地理科学进展,2011,30(5):607-614. doi: 10.11820/dlkxjz.2011.05.013
	[ Zhang L, Lei J, Li X M, et al.The features and influencing factors of urban expansion in China during 1997-2007[J]. Progress in Geography, 2011,30(5):607-614. ] doi: 10.11820/dlkxjz.2011.05.013
[10]	吴宏安,蒋建军,周杰,等.西安城市扩张及其驱动力分析[J].地理学报,2005,60(1):143-150. doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2005.01.016
	[ Wu H A, Jiang J J, Zhou J, et al.Dynamics of urban expansion in Xi’an city using Landsat TM/ETM+ Data[J]. Acta Geographica Sinica, 2005,60(1):143-150. ] doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2005.01.016
[11]	贺振,赵文亮,贺俊平.郑州市城市扩张遥感动态监测及驱动力分析[J].地理研究,2012,30(12):2272-2280. doi: 10.11821/yj2011120014
	[ He Z, Zhao W L, He J P, et al.Remote sensing monitoring of urban sprawl based on object-oriented and driving forces analysis: a case study of Zheng city[J]. Geographical Research, 2012,30(12):2272-2280. ] doi: 10.11821/yj2011120014
[12]	邢海峰. 包头市近10年城市用地扩展的特点,问题及其对策[J].城市发展研究,2007,13(6):70-73. doi: 10.3969/j.issn.1006-3862.2006.06.014
	[ Xing H F, The characteristics, problems & solutions of the urban land expansion of Baotou city in the recent ten years[J]. Urban Studies, 2007,13(6):70-73. ] doi: 10.3969/j.issn.1006-3862.2006.06.014
[13]	王伟武,金建伟,肖作鹏,等.近18年来杭州城市用地扩展特征及其驱动机制[J].地理研究, 2009,28(3):685-695. doi: 10.11821/yj2009030013
	[ Wang W W, Jin J W, Xiao Z P, et al. Urban expansion and its driving forces based on remote sensed data and GIS: a case study of Hangzhou city from 1991 to 2008[J]. Geographical Research, 2009,28(3):685-695. ] doi: 10.11821/yj2009030013
[14]	谈明洪,李秀彬,吕昌河.20世纪90年代中国大中城市建设用地扩张及其对耕地的占用[J].中国科学:D辑,2005,34(12):1157-1165. doi: 10.3321/j.issn:1006-9267.2004.12.009
	[ Tan M H, Li X B, Lv C H.Expansion of construction land and occupation of farmland in large and medium cities of China in the 1990s. Science in China Series D, 2005,34(12):1157-1165. ] doi: 10.3321/j.issn:1006-9267.2004.12.009
[15]	王雷,李丛丛,应清,等.中国1990-2010年城市扩张卫星遥感制图[J].科学通报,2012,57(16):1388-1399.
	[ Wang L, Li C C, Ying Q, et al.China's urban expansion from 1990 to 2010 determined with satellite remote sensing[J]. Chinese Science Bulletin, 2012,57(16):1388-1399. ]
[16]	孙善磊,周锁铨,魏国栓,等.环杭州湾地区城市扩张的遥感动态监测[J].自然资源学报, 2008,23(2):327-335. ] doi: 10.3321/j.issn:1000-3037.2008.02.017
	[ Sun S L, Zhou S S, Wei G S, et al. Dynamic monitoring of urban expansion in the region around Hangzhou bay[J]. Journal of Natural Resources, 2008,23(2):327-335. ] doi: 10.3321/j.issn:1000-3037.2008.02.017
[17]	马荣华,顾朝林,蒲英霞,等.苏南沿江城镇扩展的空间模式及其测度[J].地理学报,2007,62(10):1011-1022. doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2007.10.001
	[ Ma R H, Gu C L, Pu Y X, et al.Urban spatial sprawl pattern and metrics in south of Jiangsu province along the Yangtze river[J]. Acta Geographica Sinica, 2007,62(10):1011-1022. ] doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2007.10.001
[18]	王磊,段学军.长江三角洲地区城市空间扩展研究[J].地理科学,2010,30(5):702-709.
	[ Wang L, Duan X J.The expansion of urbanization area in Yangtze River Delta[J]. Scientia Geographica Sinica, 2010,30(5):702-709. ]
[19]	张文忠,王传胜,薛东前.珠江三角洲城镇用地扩展的城市化背景研究[J].自然资源学报, 2003,18(5):575-582. doi: 10.3321/j.issn:1000-3037.2003.05.009
	[ Zhang W Z, Wang C S, Xue D Q. Urbanization base of city-land expansion in the Zhujiang river delta[J]. Journal of Natural Resources, 2003,18(5):575-582. ] doi: 10.3321/j.issn:1000-3037.2003.05.009
[20]	冯健. 杭州城市形态和土地利用结构的时空演化[J].地理学报,2003,58(3):343-353. doi: 10.11821/xb200303003
	[ Feng J.Spatial-temporal evolution of urban morghology and land use structure in Hangzhou[J]. Acta Geographica Sinica, 2003,58(3):343-353. ] doi: 10.11821/xb200303003
[21]	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):524-535. doi: 10.3321/j.issn:1000-3037.2007.04.004
	[ Li F X, Li M C, Liu Y X, et al.Urban growth in Nanjing since 1949[J]. Journal of Natural Resources, 2007,22(4):524-535. ] doi: 10.3321/j.issn:1000-3037.2007.04.004
[22]	高金龙,陈江龙,袁丰,等.南京市区建设用地扩张模式\功能演化与机理[J].地理研究,2014,33(10):1892-1907. doi: 10.11821/dlyj201410010
	[ Gao J L, Chen J L, Yuan F, et al.Patterns, functions and underlying mechanisms of urban land expansion in Nanjing[J]. Geographical Research, 2014,33(10):1892-1907. ] doi: 10.11821/dlyj201410010
[23]	杨勇,任志远,李开宇.基于GIS的西安市城市扩展与模拟研究[J].人文地理,2010,25(2):95-98.
	[ Yang Y, Ren Z Y, Li K Y.A study on construction land extension and simulation of Xi’an an city based on GIS in Xi’an City[J]. Human Geography, 2010,25(2):95-98. ]
[24]	蔡博峰,张增祥,刘斌,等.基于遥感和 GIS 的天津城市空间形态变化分析[J].地球信息科学,2007,9(5):89-93. doi: 10.3969/j.issn.1560-8999.2007.05.015
	[ Cai B F, Zhang Z X, Liu B, et al.Analysis of Tianjin urban expansion and spatial morphologic change based on GIS and RS in recent 26 years[J]. Geo-Information Science, 2007,9(5):89-93. ] doi: 10.3969/j.issn.1560-8999.2007.05.015
[25]	欧立业,何忠焕,马海州,等.基于知识的分层综合分类法在土地利用/土地覆盖遥感信息提取中的应用[J].测绘科学,2008,33(1):173-175. doi: 10.3771/j.issn.1009-2307.2008.01.053
	[ Ou L Y, He Z H, Ma H Z, et al.Research on applications of Object-Oriented for developing meta data standard of geospatial information[J]. Science of Surveying and Mapping, 2008,33(1):173-175. ] doi: 10.3771/j.issn.1009-2307.2008.01.053
[26]	乔伟峰. 土地利用视角下的南京城市空间多维扩展研究[D].南京:南京师范大学,2013.
	[ Qiao W F.Study on urban spatial multidimensional expansion of Nanjing based on land use perspective[D]. Nanjing: Nanjing Normal University, 2013. ]
[27]	乔伟峰,盛业华,方斌,等.基于转移矩阵的高度城市化区域土地利用演变信息挖掘——以江苏省苏州市为例[J].地理研究,2013,32(8):1497-1507.
	[ Qiao W F, Sheng Y H, Fang B, et al.Land use change information mining in highly urbanized area based on transfer matrix: a case study of Suzhou, Jiangsu province[J]. Geographical Research, 2013,32(8):1497-1507. ]
[28]	段增强,张凤荣,孔祥斌.土地利用变化信息挖掘方法及其应用[J].农业工程学报,2005,21(12):60-66. doi: 10.3321/j.issn:1002-6819.2005.12.013
	[ Duan Z Q, Zhang F R, Kong X B.Method for information mining of land-use change and its application[J]. Transactions of the CSAE, 2005,21(12):60-66. ] doi: 10.3321/j.issn:1002-6819.2005.12.013

	耕地	林地	城市绿地	水面	城市建设用地	村镇建设用地	采矿用地与裸地	合计
耕地	187 139	3474	24 214	25 820	40 144	34 381	1118	316 290
林地	14 519	65 890	2045	3785	4645	2735	1175	94 793
城市绿地	72	133	874	145	2817	28	2	4071
水面	10 508	501	1414	8464	2751	2901	75	26 614
城市建设用地	133	256	1163	242	4058	51	3	5906
村镇建设用地	12 784	266	1736	2203	3079	2415	61	22 544
采矿用地与裸地	71	54	18	70	23	21	2864	3120
合计	225 225	70 573	31 465	40 729	57 517	42 531	5298	473 338

	期内减少量	期内新增量	净增量	N	S	T	N/T
耕地	129 151	38 086	-91 065	91 065	76 172	167 237	54.45
林地	28 903	4683	-24 220	24 220	9365	33 585	72.12
城市绿地	3197	30 591	27 394	27 394	6393	33 787	81.08
水面	18 150	32 265	14 115	14 115	36 299	50 414	28.00
城市建设用地	1848	53 459	51 611	51 611	3695	55 306	93.32
村镇建设用地	20 129	40 116	19 987	19 987	40 259	60 246	33.18
采矿用地与裸地	256	2434	2178	2178	512	2690	80.98

时段	年均减少量	年均新增量	年均净增量	年均N	年均S	年均T
1980-1990	4248.40	4047.20	–201.20	201.20	8094.40	8295.60
1990-2000	2858.00	1660.10	–1197.90	1197.90	3320.20	4518.10
2000-2004	10 718.00	4405.25	–6312.75	6312.75	8810.50	15 123.25
2004-2008	11 672.75	5354.50	–6318.25	6318.25	10 709.00	17 027.25
2008-2012	9826.75	3189.25	–6637.50	6637.50	6378.50	13 016.00

时段	年均减少量	年均新增量	年均净增量	年均N	年均S	年均T
1980-1990	42.00	1006.30	964.30	964.30	84.00	1048.30
1990-2000	265.10	688.20	423.10	423.10	530.20	953.30
2000-2004	416.00	3224.25	2808.25	2808.25	832.00	3640.25
2004-2008	1246.50	5102.25	3855.75	3855.75	2493.00	6348.75
2008-2012	900.25	3670.50	2770.25	2770.25	1800.50	4570.75

近32年来南京城市扩展与土地利用演变研究

Research on Urban Expansion and Land Use Change in Nanjing over the Past 32 Years

RichHTML

PDF (PC)

赞

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 12

参考文献 28

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0

数据采集时间	传感器	分辨率/m
数据采集时间	传感器	多光谱	全色
1980-09-10	MSS	80
1990-08-31	TM	30
2000-09-16	TM	30
2004-04-04	ETM+	30	15
2008-08-19	ETM+	30	15
2012-05-28	ETM+	30	15

[1]	刘子川,冯险峰,武爽,孔玲玲,姚玄楚. 青藏高原城乡建设用地和生态用地转移时空格局[J]. 地球信息科学学报, 2019, 21(8): 1207-1217.
[2]	林中立, 徐涵秋, 黄绍霖. 基于DMSP/OLS夜间灯光影像的中国东部沿海地区城市扩展动态监测[J]. 地球信息科学学报, 2019, 21(7): 1074-1085.
[3]	徐新良, 张亚庆, 王世宽. 基于气象站观测数据的京津冀城市扩展对气温变化的影响研究[J]. 地球信息科学学报, 2019, 21(7): 1086-1096.
[4]	符海月, 张祎婷. 时间尺度重构EEMD-GRNN改进模型预测PM_2.5的研究[J]. 地球信息科学学报, 2019, 21(7): 1132-1142.
[5]	陈杰, 李昂, 符峥, 李思倩, 王结臣. 公交模式对公共服务设施可达性的影响[J]. 地球信息科学学报, 2019, 21(7): 983-993.
[6]	曹阳, 葛军莲, 龙毅, 张翎. 时空协同的城市旅游行程规划模型构建[J]. 地球信息科学学报, 2019, 21(6): 814-825.
[7]	宫萌, 吴晓青, 于璐. 1974-2017年山东省大陆海岸围填海动态变化分析[J]. 地球信息科学学报, 2019, 21(12): 1911-1822.
[8]	尹上岗, 李在军, 宋伟轩, 马志飞. 基于地理探测器的南京市住宅租金空间分异格局及驱动因素研究[J]. 地球信息科学学报, 2018, 20(8): 1139-1149.
[9]	夏热帕提·阿不来提, 刘高焕, 刘庆生, 黄翀, 管续栋. 近30年刘家峡以下黄河上游河道湿地演变规律与驱动力分析[J]. 地球信息科学学报, 2017, 19(8): 1116-1131.
[10]	郭燕滨, 徐涵秋, 张灿, 林思乡. 闽南金三角地区城市扩展及其驱动分析——以漳州市主城区为例[J]. 地球信息科学学报, 2015, 17(8): 927-936.
[11]	冉建波, 陈兴伟. 土地利用空间格局的置换变化与代换变化分析[J]. 地球信息科学学报, 2015, 17(6): 661-667.
[12]	乔伟峰, 刘彦随, 王亚华, 项灵志. 城市三维重心算法与实验分析——以南京市为例[J]. 地球信息科学学报, 2015, 17(3): 268-273.
[13]	叶娟娟, 杨昕, 熊礼阳, 严艳梓, 王婷婷. 南京市老城区城市建筑点格局研究[J]. 地球信息科学学报, 2015, 17(11): 1404-1411.
[14]	王晓蒙, 池天河, 林晖, 邵静, 姚晓婧, 杨丽娜. 一种面向海量浮动车数据的地图匹配方法[J]. 地球信息科学学报, 2015, 17(10): 1143-1151.
[15]	李绍俊, 钟耳顺, 王少华, 张珣. 基于状态转移矩阵的Hilbert码快速生成算法[J]. 地球信息科学学报, 2014, 16(6): 846-851.