基于地理国情数据的不透水面的变化分析

来源:用户上传      作者:丁安

　　摘 要：该研究基于2018―2020年武汉市的地理国情监测数据，并以武汉市为研究区域，采用数量统计及空间格局分析的方法对武汉市2018―2020年的不透水面变化特点进行分析，达到对武汉市城市发展的动态了解。研究结果表明：2018―2020年武汉市的不透水面面积整体呈现逐年增加的变化规律;不透水面的空间分布均表现为由中心向外围逐渐递减，且在距中心3千米～6千米处达到最大;从空间和数量上，武汉市城市及经济发展规律相一致，即均以长江为轴心发展。
　　关键词：不透水面;距离谱;标准差椭圆;地理国情监测
　　中图分类号：TP391;P20 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2022）02-0146-04
　　Abstract： Based on Wuhan’s geographical national conditions monitoring data from 2018 to 2020， and taking Wuhan as the research area， this study uses the methods of quantitative statistics and spatial pattern analysis to analyze the change characteristics of impervious surface in Wuhan from 2018 to 2020， so as to understand the dynamics of urban development in Wuhan. The study results show that： from 2018 to 2020， the impervious surface area of Wuhan shows a change law of increasing year by year; the spatial distribution of impervious surface decreases gradually from the center to the periphery， and reaches the maximum at 3～6 kilometers away from the center; in terms of space and quantity， the law of urban and economic development in Wuhan is consistent， that is， their development both take the Yangtze River as the axis.
　　Keywords： impervious surface; distance spectrum; standard deviation ellipse; geographical national conditions monitoring
　　0 引 言
　　随着城市的发展，不透水面作为衡量城市化水平及城市生态环境水平的重要指标因素也在被越来越对多的研究人员所重视。而当前国内外对不透水面的研究主要分为三个方面：一是对不同数据源的不透水面提取方法的研究，如TM影像、Sentine影像、Landsat OLI等数据的提取;二是研究不透水面提取模型与算法，如SVM和线性光谱混合模型;三是对不透水面的时空演变、驱动力因素及生态环境相关的研究分析。
　　本文的主要热菔腔于2018―2020年武汉市地理国情数据，研究武汉市不透水面的数量变化，同时运用距离谱分析、标准差椭圆分析的方法研究武汉市不透水面的空间分布规律，在分析武汉市不透水面数量和空间分布变化的基础上，分析武汉市城市扩张发张的规律。
　　1 研究区域概况与数据来源
　　1.1 研究区域概况
　　武汉市位于湖北省东部、长江与汉江交汇处，是国家区域中心城市（华中）、副省级市和湖北省省会。武汉市现有13个辖区，其中江岸区、江汉区、~口区、汉阳区、武昌区、青山区、洪山区7个为中心城区，而汉南区、东西湖区、蔡甸区、江夏区、黄陵区、新洲区6个区为新城区。截止2020年末，武汉市总面8 569.15 km2;常住人口为1 244.77万人，户籍人口为916.191 3万人。此外武汉还是中国重要的工业基地，拥有钢铁、汽车、光电子、化工、冶金、纺织、造船、制造、医药等完整的工业体系;2020年，武汉市GOP达到15 616.06亿元，位居全国第九。
　　1.2 研究数据
　　本文研究使用到的数据主要为2018―2020年地理国情普查与监测数据，2018―2020年三期高分辨率影像数据，基础测绘数据等。具体使用的数据资料如表1所示。
　　2 研究方法
　　2.1 不透水面距离谱分析
　　采用欧式距离的空间圈层分析方法，以研究区域几何中心为圆心，由中心向外围每隔一定距离如3 km作同心圆，有效覆盖研究区域内的主要不透水面。用以分析从城市中心到新城区不透水面的平均密度的变化趋势，可辅助分析不透水面的扩展模式。
　　式中，Mi为不透水面的平均密度，Si为第i个同心圆环内不透水面面积，Di为第i个同心圆环内土地面积。
　　2.2 标准差椭圆分析
　　采用方向分布（标准差椭圆）分析研究区域不透水面扩张部分的空间格局，通过研究不同时期区域不透水面图层得到不透水面的扩张区域，计算扩张区域的标准差椭圆，测量扩张区域的趋势，查看扩张区域的分布是否是狭长型的，并因此具有特定方向。通过标准差椭圆使扩张的不透水面的分布趋向变得更为明确。

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