式, 是城市实体的地域空间投影。这种空间形态具有分维特
征, 具有内在的自组织、自相似和分形生长的能力, 这意味着
城市空间形态演变可能受到某种隐含规则的支配, 使得采用
分形理论分析城市空间形态变得十分重要[ 15- 17] 。空间的分
形维数可以描述城市边界形状的复杂性[18] , 反映出土地利
用形状的变化及土地利用受干扰的程度, 是一个面积与周长 的关系, 结合景观生态学中的缀块形状指数[19] , 定义如下:
安徽农业科学, Journal of Anhui Agri. Sci. 2009, 37( 9) : 4324- 4325, 4329
责任编辑 张杨林 责任校对 傅真治
重庆市城市空间形态演变定量化研究
牟凤云1, 张增祥2 ( 1. 重庆交通大学河海学院, 重庆 400074; 2. 中国科学院遥感应用研究所, 北京 100101)
Compactness index 0. 128 0. 128 0. 130 0. 131 0. 138 0. 140 0. 142 0. 130
( 1) 20 世纪 70 年代, 重庆市中心建成区主要以旧城区为 主, 总面积不足 100 km2。位于∃ 半岛%上的旧城, 三面环水, 西 倚四川盆地的中、西部, 腹地范围广阔。
城市形态是指城市各构成要素的空间分布模式, 有具体 的物化表现形式和隐含的抽象精神内涵 2 个层面的理解[ 1] 。 20 世纪 80 年代以后, 随着城市发展速度的加快, 城市形态发 生了急剧的变化, 研究者相继从自然、历史、文化、城市职能 等多角度对中国城市形态演变的过程、特征、动因、问题等方 面展开了研究, 并对城市形态研究的理论与方法进行了探 讨[ 2- 6] , 在城市形态研究的分析方法和计量方法上均有较大 进步[7- 8] 。然而, 由于缺少多时段动态数据库的支持, 不利 于揭示大尺度、长时间序列上城市空间形态演变的特征。分
对多或多对一现象的出现。
该放射状指数在研究城市空间形态中考虑了城市中心 与区内各部分之间的具体联系, 综合考虑了各部分的客观位 置特征。其反映城市区域内部联系的真实性更强、在城市形 态时空变化方面具有较强的可比性。 2 结果与分析[21] 2. 1 面积 重庆市中心建成区在 20 世纪 70 年代末期约 87. 32 km2, 至 2005 年, 总面积达到 282. 21 km2, 是 1978 年的 3. 23 倍, 平均每年扩展 7. 22 km2( 表 1) 。
Fractal dimension 1. 211 1. 208 1. 205 1. 204 1. 197 1. 196 1. 194 1. 197
Radiation index 33. 343 19. 963 15. 200 15. 744 12. 301 13. 139 12. 891 27. 489
口中心、经济中心等) 为核心, 向周边延伸若干条半径( 半径
之间的夹角相等) , 计算各条半径的变化情况, 所以也被称为
半径形状指数, 用放射状指数 SBC 来表示, 其表达式为:
37 卷 9 期
牟凤云等 重庆市城市空间形态演变定量化研究
432 5
SBC =
n
n
!|
i= 1
(
ri
/
i
!
=1
r
i)
∀ 100-
关键词 城市形态; 城市演化; 紧凑度指数; 放射状指数; 分形维数; 定量化研究 中图分类号 TU 984. 11 文献标识码 A 文章编号 0517- 6611( 2009) 09- 04324- 02
Quantitative Study on the Urban Spatial Morphological Evolution of Chongqing MU Feng yun et al ( School of River And Ocean Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 40074) Abstract Based on eight periods of remote sensing images, the urban spatial morphology and evolution characteristics of Chongqing during 1978- 2005 were calculated by using the quantitative research methods of urban spatial morphology such as compactness index, fractal dimension index and radiation index. The results showed that the urban fractal dimension index and radiation index of Chongqing during 1978- 2001 showed an overall decreasing trend. While the compactness index showed an increasing trend. The city was more and more compact, but the urban morphology became relatively simple. The fractal dimension index increased from 1. 194( 2001) to 1. 197 (2005) . The radiation index increased from 12. 891 ( 2001) to 27. 489 (2005) . The com pactness index decreased from 0. 142 ( 2001) to 0. 130 ( 2005) . The urban morphology of Chongqing became dispersed. Key words Urban morphology; Urban evolution; Compactness index; Radiation index; Fractal dimension; Quantitative study
摘要 基于 8 期遥感影像, 采用紧凑度指数、放射状指数和分形维数等城市空间形态定量研究的方法计算了 1978~ 2005 年间重庆市城 市空间形态和演变特征。结果表明, 1978~ 2001 年, 总体上, 重庆市城市分形维数和放射状指数均呈下降趋势, 紧凑度指数则呈上升趋
势, 城市越来越紧凑, 城市形态变得相对简单; 2005 年分形维数由 2001 年的 1. 194增加到 1. 197, 放射状指数则由 2001 年的 12. 891 增加到 27. 489, 紧凑度指数则由 2001 年的 0. 142 降为 0. 130, 城市形态变得离散。
有紧凑性; 反之, 形状的紧凑性越差。
K 1= 2 A / P
( 2)
式中, K 为城市的紧凑度; A 为城市面积; P 为城市轮廓周
长。这一公式以圆形区域作为标准度量单位, 圆形地物的紧
凑度为 1, 其他任何形状地物的紧凑度均小于 1, 如正方形的 紧凑度为 / 2, 地物离散程度越大, 其紧凑度越低。紧凑度
中心点 X 坐标
中心点 Y 坐标
分形维数
放射状指数
紧凑度指数
Year
Area
1978
87. 32
1986
116. 74
1988
140. 271995 Nhomakorabea141. 21
1998
157. 77
2000
161. 43
2001
163. 59
2005
282. 21
Girth 258 378. 635 299 379. 383 324 060. 446 322 235. 724 322 889. 620 322 667. 347 320 397. 576 457 910. 202
表 1 1978~ 2005 年重庆市不同时期的中心建成区面积和相关参数
Table 1 The built up area and relative parameters of Chongqing in different periods from 1978 to 2005
年份
面积 #km2
周长 #m
10n0|
( 3)
式中, SBC 为 Boyce Clark 形状指数; ri 为某个图形的优势点
(Vantage point) 到图形周界的半径长度; n 为具有相等角度差
的辐射半径的数量。n 可以取不同的数量, 数量越大, 形状
指数值精度越高。对于该研究, 城市形状优势点是形状形心
( Centroid) , 半径的取值方向采用 32 方向, 基本上可以避免一
大的图斑受外界干扰小, 更容易保持内部资源的稳定性。
1. 3 Boyce Clark 形状指数 Boyce Clark 形状指数是 1964 年
由 Boyce 和 Clark 提出的[ 20] 。其基本思想是将研究的形状与
标准圆形形状进行比较, 得出一个相对指数的方法。这种方
法是以面状地物的重心( 或图形的质心、行政区范围内的人
2009 01 15
Landsat MSS 影像, 1986、1988、1995、1998、2000、2001、2005 年的
Landsat TM 影像。利用城市空间形态的定量模型来获取不同
时期城市形态的相关参数。
1. 1 城市空间形状分形维数 城市有着复杂的、非线性的
空间形态, 城市空间形态是城市各构成要素的空间分布模
1 研究方法 采用遥感与 GIS 相结合的方法, 从长时间序列的遥感影