基于GIS的盐城城市内部空间结构演变分析

李全林1，马晓冬2，沈正平2,3

(1.宿迁学院，宿迁223800；2.淮海发展研究院，徐州221009；3.徐州师范大学城市与环境学院，徐州221116)

ANALYSIS OF EVOLUTION OF URBAN INTERNAL SPATIAL STRUCTURE

IN YANCHENG BASED ON GIS

LI Quan-lin 1,MA Xiao-dong 2,SHEN Zheng-ping 2,3

(1.Suqian College,Suqian 223800,China;2.HuaiHai Development Research Institute,Xuzhou 221009,China;

3.College of Urban and Environmental Science,Xuzhou Normal University,Xuzhou 221116,China)

Abstract:Based on the data of the four time phases of 1984,1997,2003and 2006,and taking the advantages of GIS spatial analysis method which is the ring system,this paper analyzes the spatial differentiation characteristic of urban industrial land,residential land and community service land in Yancheng city,Jiangsu Province.It is indicated that industrial land is gradually spreading from the internal city to the outside;the construction of the residential land is revolving from the single peak to double peaks;the construction of the community service land is from the single peak to the multi-peak in the study period.Kinds of landscape pattern indices are used to analyze the morphological evolution characteristics of the urban functional land-use in Yancheng city.By calculating the mean area,area-weighted mean area and large patch index,it is showed that the integrity of the industrial land is improving gradually,and the integrity of the residential land and the community service land have gone through the process of improvement after reduction.By calculating the area-weighted mean Euclidean nearest-neighbor distance,patch cohesion index and patch density,it is found that space gathering of the industrial land,residential land and community service land have also experienced the process of improvement after reduction.By calculating the diversity index of the urban land,it is indicated that the heterogeneity of the urban land would appear enhancing process before the weakness.On the basis of the above analysis,it shows that the evolution of urban internal spatial structure of Yancheng city is characterized by obvious stages.From 1984to 2006,the evolution process of urban internal spatial structure can be divided into three stages:the age of cluster,the age of distribution and the age of re-cluster.In the evolution of internal spatial structure of Yancheng City,pointed out are the problems such as lots of industrial land located in the city periphery,the relatively large proportion of the industrial land and residential land in the city center and so on.The key measures for the urban administrators and designers to guide the healthy development of Yancheng City are how to avoid such problems.

Key words:GIS;urban internal spatial structure;evolution;spatial analysis;Yancheng city

文章编号：1003-2398（2009）06-0050-05

提要：根据1984、1997、2003、2006年4个时相数据，运用GIS 的空间分析方法，对盐城城市工业、居住、公共服务用地的空间分异特征进行分析，并利用多种景观格局指数，分析了三种功能用地的完整性、集聚性和异质性特征。结果表明：1984—2006年盐城城市内部空间结构演变过程可划分为集聚、分散、再

集聚三个阶段，同时演变中存在“工业围城”、城市中心区的工业和居住用地比重偏大等问题。

关键词：GIS ；城市内部空间结构；演变；空间分析；盐城市

中图分类号：K921文献标识码：A

基金项目：国家自然科学基金项目(40971081)；江苏省哲学社会科学基金项目(06JSBJL004)；宿迁学院2008年度科研基金项目(2008KY21)作者简介：李全林（1981—），男，山东齐河县人，助教，硕士，研究方向为人文地理学、GIS 应用教学与研究。Email:quanlinli1113@163.com 收稿日期：2009-07-15；修订日期：2009-10-20

2009年第6期总第110期

人文地理

1研究区概况及数据来源

1.1研究区概况

盐城市地处江淮平原东部，为江苏沿海中部城市。2006年主城面积58km2，城市人口49万人，人均GDP16026元。宁靖盐、徐淮盐、沿海等高速公路绕城而过，新长铁路、通榆运河贯通南北。自20世纪50年代以来，盐城经历了由小城镇→县城→地级市的变迁，并从轻纺工业基地发展成为新兴的汽车机械工业城市。特别是近年来，随着大丰港、苏通大桥等基础设施的兴建以及江苏沿海开发战略的实施，使盐城成为长三角北拓的门户和江苏沿海中心城市，其城市内部空间结构正面临快速变化。

1.2数据来源

选用1984、1997、2003年城市总体规划用地现状图以及2006年118/38景Landsat TM遥感影像。以2000年1:1万地形图为基准，分别对其他时相的图像进行几何校正、坐标配准，并经解译、矢量化处理，提取各时期工业、居住、公共服务等功能用地边界和建成区边界，作为本次研究的主要数据源。

1.3研究方法

1.3.1环行系统（Ring System）法

选定研究区域的一个中心，并以一定等长增长的半径对此中心作多重圆形缓冲区，最终使其覆盖整个研究区域；运用GIS的叠置分析功能，对各时期的用地进行切割，统计不同年份各用地类型的面积，分析城市主要用地类型的圈层结构特征。

1.3.2景观格局指数

选取斑块面积平均值和斑块面积加权平均值、最大斑块指数分析城市用地斑块的完整性特征；采用斑块欧几里德平均邻域距离、斑块密度、斑块聚合度指数探讨城市用地斑块的空间集聚性特征；采用多样性指数分析城市用地的异质性特征。上述各项景观指数的计算均借助Fragstats3.3软件来

完成，各指数的计算公式见该软件的帮助文件[22]。

2城市内部空间结构演化

在城市用地构成中，居住、工业和公共服务用地对城市内部空间结构起到决定性作用。因此，本文着重分析这3类用地的空间变化情况，以揭示城市内部空间的结构演变。2.1城市主要功能用地的空间结构演化特征

选用1984、1997、2003、2006年4个年份的基础数据，借用环行系统分析法，以盐城市中心区的街心公园为中心，以0.25km为间隔，生成覆盖整个城市建成区的多重缓冲环（共38个）；并对各时期的用地进行切割，分别统计各环内居住、工业和公共服务用地面积。

2.1.1工业用地的空间分异特征

图11984—2006年工业用地的空间分布

Fig.1The Spatial Distribution of Industrial Land

from1984to2006

图21984—2006年工业用地变化的空间分布Fig.2The Spatial Distribution of Industrial Land Changes

from1984to2006

图1反映了盐城市工业用地的空间圈层分布状况，研究期各时段工业用地主要分布范围一直在扩大，由距市中心0.75—2.75km增至1—8km。城市工业用地分布的波峰呈现外移趋势，1984年在0.75km、2km和2.5km处形成规模相当的三个波峰；1997年波峰主要分布在2km、2.75—3 km、3.75km处，其中2km处的波峰明显增强；2003年在2km和2.75km处的波峰进一步增强，4km和5km处波峰的规模显著增大；至2006年，在2km、2.75km、4km处的三个老波峰变化不大，新波峰主要出现在5.75km、6.5 km和7.5km处，并且前两个新波峰已完全超过三个老波峰。图2显示不同圈层工业用地的变化：1984—1997年距市中心0.5—0.75km范围内的工业用地大幅下降，新增用地0

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1984-1997

1997-2003

2003-2006

李全林，马晓冬，沈正平：基于GIS的盐城城市内部空间结构演变分析

2009年第6期总第110期

人文地理

主要分布在1.75km 处和2.75—5km 范围内；1997—2003年距市中心0.75—1.25km 范围内工业用地下降趋势明显，新增用地主要分布在3.25km 和5.25—6km 范围内；2003—2006年是工业用地增长最快的时期，新增用地主要分布在5.75—8km 范围内。可见，内城工业用地更替频繁，工业用地外推趋势显著。

2.1.2居住用地的空间分异特征

图3为各时相居住用地圈层变化：1984年居住用地主要分布在距市中心2.5km 范围内，呈现出单峰集聚形态；1997年以后居住用地格局发生较大变化，在距市中心4—5km 处出现了次峰形态，但规模远小于主峰；至2003年次峰正式形成，2006年次峰又有增长趋势。进一步分析各圈层居住用地面积变化（图4）

，发现1984—1997年距市中心1.25km 范围内的居住用地迅速减少，但此时段是居住用地面积增长最快的时期，空间上主要分布在1.75—3.25km 范围内；1997—2003年各圈层用地基本都实现了不同程度的增长；2003—2006年用地面积增长较缓，空间分布有向近郊区转移的趋势。

图31984—2006年居住用地的空间分布Fig.3The Spatial Distribution of Residential Land

from 1984to 2006

图41984—2006年居住用地变化的空间分布

Fig.4The Spatial Distribution of Residential Land

Changes from 1984to 2006

2.1.3公共服务用地的空间分异特征

城市公共服务用地经历了规模逐渐扩大、用地结构由单峰向多峰形态的演变（图5）。1984年公共服务用地主要分布在距市中心1—2.25km 范围内；1997—2006年用地的分布范围迅速扩大，主要分布在距市中心5.75km 范围内，且在2km 、4.5km 和5.25km 处形成了3个波峰，特别是2006年第三处波峰已超过第一处波峰。说明1997年以来，

城市公共服务由单中心向多中心演化。从公共服务用地增长的圈层分布来看（图6）

，1984—2003年公共服务用地在距市中心0.5—5.75km 范围内大幅增长；2003—2006年距市中心4km 以内的公共服务用地几乎停止增长，但在4.25—5.25km 范围内增长较快，表明城市外围出现了新的城市公共服务中心。

图51984—2006年公共服务用地的空间分布

Fig.5The Spatial Distribution of Community Service Land

from 1984to 2006

图61984—2006年公共服务用地变化的空间分布

Fig.6The Spatial Distribution of Community Service Land

Changes from 1984to 2006

2.2城市主要功能用地的形态演化特征

此研究范围重在城市内部相对微观的结构。因此，采用10m ×10m 的格网（以便研究结果更准确）对城市三种主要功能用地进行栅格转换，以便计算各种景观格局指数。2.2.1城市主要功能用地的完整性特征

通过计算斑块面积平均值、斑块面积加权平均值和最大斑块指数来分别测度城市用地斑块的平均规模、破碎化程度以及差异，三个指标相互验证，共同探查城市主要功能用地斑块完整性的变化及其差异。

（1）工业用地

1984—1997年，工业用地不断扩展但斑块平均面积和斑块面积加权平均值迅速下降，1997年以后则呈现持续上升的趋势。最大斑块指数在2003年前下降趋势明显，2003年以后则呈现迅速上升趋势。说明1984—1997年，新增工业用地斑块面积较小，破碎化程度较大，且斑块面积之间的差异逐渐缩小，导致了斑块的完整性降低。1997年以后，工业用地斑块面积之间的差异逐渐拉大，破碎化程度减小，使得斑块的完整性逐步提高。这是由于随着各类开发区的设立，使工业用地逐步向开发区集中，而位于城区内的原有工业逐渐转移或转型所致。

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1984-19971997-2003

2003-2006

1984—1997年，居住用地斑块面积加权平均值和最大地块指数均缓慢下降，这是1984年前后，由于“单位制”住房分配制度与居住方式致使居住用地开发以单位小地块建设为主以及长期的住房短缺导致居住用地采用“见缝插针”式、小规模开发，致使居住地块面积规模较小，完整性较差。1997—2006年，居住用地斑块面积平均值缓慢提高，最大斑块指数持续降低，斑块面积差异亦缓慢缩小，使得居住用地斑块的完整性逐步提高。这主要是由于1997年以来，随着经济的发展、城市居民生活条件的改善，对居住环境要求（包括居住区规模）的提高，以及旧城改造等方面的因素，促使居住区开发逐渐走向规模开发。

（3）公共服务用地

1984—2006年公共服务用地的斑块面积平均值、斑块面积加权平均值和最大斑块指数的变化曲线相似，其中1984—1997年快速下降，1997—2003年则缓慢下降，2003年以后则缓慢上升。这说明，1984—2003年公共服务用地的破碎化程度较大，斑块面积之间的差异较小，斑块的完整性逐渐降低。2003年以后，斑块的破碎化程度减小，斑块面积之间的差异逐渐变大，斑块的完整性得以逐步提高。2.2.2城市主要功能用地斑块的空间集聚特征

斑块欧几里德平均邻域距离主要用于反映城市用地斑块的空间分布特征，斑块聚合度指数用于表征斑块的聚集程度，斑块密度则反映斑块在单位面积上的数量。本文利用上述三个景观指标来共同测度城市用地斑块的空间集聚特征。

（1）工业用地。1984—1997年，工业用地斑块欧几里德平均邻域距离快速下降，1997—2003年有所上升，2003年以后又出现下降趋势；斑块聚合度在1984—1997年快速下降，1997年以后出现快速上升趋势；而斑块密度先升后降。这表明，1984—1997年工业用地面积快速增长，空间集聚分布趋势有所降低；1997年以后为工业用地空间重组调整期，各类开发区的设立、内城工业的转型与外移以及相关的实施，使得工业用地空间分布集聚性增强。

（2）居住用地。1984—1997年，居住用地斑块欧几里德平均邻域距离和斑块密度缓慢上升，而空间聚合度不断下降，说明此时段居住用地的空间分布较分散；1997—2003年，居住用地斑块欧几里德平均邻域距离、斑块聚合度和斑块密度都保持相对稳定状态，说明此时段居住用地开发的空间分布相对均衡。但2003年以后斑块欧几里德平均邻域距离缓慢下降，表明此时段居住用地的空间集聚度有所增强。

（3）公共服务用地。1984—2006年公共服务用地的斑块欧几里德平均邻域距离和聚合度指数的变化曲线相似，其中1984—1997年快速下降，1997—2003年下降趋势减缓，2003年以后又缓慢上升；而斑块密度在2003年前快速上升，之后缓慢下降。表明，1984—2003年公共服务用地的快速增长导致空间距离降低，但空间聚合度的持续下降，又说明公共服务用地分布仍呈现分散的趋势；2003年以来，随着城市的发展，“退二进三”进程的加快，公共服务用地开始向市中心区集聚，随后行政中心的南迁，又使得公共服务用地开始向外转移，从而使斑块的空间聚合度提高，而斑

块的平均距离则有所增加，公共服务用地的空间集聚呈现出一种“大分散、小集中”的形态。

2.2.3城市用地的异质性特征

多样性指数是对斑块类型丰富程度和均匀程度的综合描述。利用此指标可以反映出城市用地的混合使用程度及其异质性特征。

结果显示，1984—1997年，由于城市的快速发展，使得城市用地斑块数量增加和各类用地面积差异不断缩小，造成了城市用地斑块多样性指数快速上升，城市用地的混合使用程度上升，异质性增强；1997年以后，由于各类开发区的陆续开发建设，工业用地面积不断增多，拉大了与其他各类用地间的差异，致使斑块多样性指数的上升趋势减缓，然后开始缓慢下降，城市用地的混合使用程度降低，异质性减弱。

2.3城市内部空间结构演化阶段

通过以上对城市内部空间结构演化特征的定量测度，可以将盐城城市内部空间结构的演变过程划分为3个阶段：（1）集聚阶段（1984年前后）。这一时期，工业、居住和公共服务用地大多集聚在城市内部，它们依次主要分布在距市中心0.75—2.75km、0.25—2.5km、1—2.25km范围内，且各功能用地斑块的完整性较高、集聚性较强，城市用地异质性较小，城市功能空间处于集聚状态。

（2）分散阶段（1984—2003年）。1990年后，工业、居住和公共服务用地不断向外城扩展，其中居住和工业用地逐渐迁离市中心；至2003年，工业、居住、公共服务用地依次主要分布于距市中心1—6km、0.75—5.25km、0.5—5.75 km范围内，分别向外扩展了3.25km、2.75km和3.5km。在此阶段，各功能用地斑块的完整性和集聚性均呈现不同程度的下降趋势，而城市用地的异质性则不断增强，可见城市功能空间进入分散阶段。

（3）再集聚阶段（2003—2006年）。这一时段，三大功能用地都实现了不同程度的增长，工业用地增幅较大，主要发生在5.75—8km范围内，其中在6.5km处增幅达到最大，其值已超过80hm2；而居住用地在4.75—5.25km范围内出现增长；公共服务用地在4.25—5.25km范围内增长较快，城市逐渐形成次一级集聚中心。同时，各功能用地斑块的完整性和集聚性均出现上升趋势，而城市用地的异质性则不断下降。综合来看，城市功能空间进入再集聚阶段。

3结论

由于受社会经济和自然因素的影响，使得城市内部功能空间发生“增生”与“演替”。本文运用GIS空间分析技术和多种景观格局指数，通过对盐城城市内部空间结构演变进行定量分析，揭示了其城市内部功能空间的集聚与扩散特征。在分析中发现如下问题：自1984年工业用地扩展一直成为盐城城市空间扩展的先导力量，从而造成了长期不合理的“工业围城”格局，影响了城市的健康发展；盐城作为一个新兴的工业城市，其城市内部功能用地虽进行了大规模的“退二进三”，但市中心区仍存在大量的工业用地，且居住用地的比重偏大，降低了城市中心区的公共服务功能。如何避

李全林，马晓冬，沈正平：基于GIS的盐城城市内部空间结构演变分析2009年第6期总第110期人文地理

免此类问题的出现，将是未来城市规划管理者引导盐城城市健康发展的关键。此外，本研究对城市内部空间结构的测度仅集中在城市土地利用方面，缺少对城市社会空间、人口空间、经济空间等方面的研究，这将是下一步研究中需要进一步完善之处。

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[22]Landscape Ecology Program-fragstats downloads.http://www.umass.

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5结束语

“重要性—绩效分析”方法对旅游目的地竞争力的分析十分有效。但利用“重要性—绩效分析”方法的时候一定要用相对的眼光解读有关指标，因为“重要性—绩效分析”原始数据的获得就是通过重要性和绩效性量表，它是一种比较的方法获得相关的等级数据。解读的时候一定要用比较和辩证的眼光才能获得相对合理和有用的结论。对于处于临界位置的数据指标要结合实际情况来进行对比解读。

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