基于遥感与GIS技术的城镇体系空间特征的分形分析——以绍兴市为例.pdfVIP

第23卷 第6期 2003年 1 2月 地 理 科 学 SCIENTIA GE0GRAPHICA SINICA Vo1．23 No．6 Dee．，2 0 0 3 文章编号：1000—0690(2003)06—0721—07 基于遥感与 GIS技术的城镇体系 空间特征的分形分析 — — 以绍兴市为例 赵 萍 2，冯学智2 (1．中国科学技术大学地球与空间科学院，安徽 合肥230026；2．南京大学城市与资源学系，江苏 南京 210093) 摘要：在遥感技术与GIS技术的支持下，采用分形几何理论对绍兴市城镇体系空间结构特征和形态特征进行分 析，探讨城镇体系的演化规律。研究表明，绍兴市城镇体系无论在空间结构上还是在空间形态上都具有分形特 征。城镇分布密度由绍兴市区向周围逐渐衰减，且分布不均衡，具有向交通线集中的趋势，形成了优化的空间结 构。但1984—1997年间，空间结构的演化趋向于围绕绍兴市在半径方向上均匀分布，分形特性减弱。此外，各 城镇基本是以各自的中心逐渐向外扩展，空间关联性大致不变。空间形态则日趋复杂，稳定性越来越低。发展的 随意性越来越大。绍兴市区这一特点更明显。 关 键 词：遥感技术；GIS技术；城镇体系；空间特征；分形几何 中图分类号：P237／K208／F290 文献标识码：A ‘ 城镇(市)体系是指在一定范围内，以某中心 城市为核心，由一系列不同规模、各具特点 、相互联 系的城镇组成的有机整体?。城镇体系的发展在 推动中国经济发展、加速中国城市化进程中占有十 分重要的地位。关于城镇体系的研究也 日益得到 更多的关注 】，但在城镇体系空间特征方面的综 合研究还不是很多。城镇体系的空间特征是区域 自然经济因素长期发展，在城镇系统空间布局上的 综合反映。因此，分析城镇体系的空间特征，探求 其演化规律，对于及时了解和掌握城市经济发展状 况，促进城镇体系结构和功能的优化，实现城镇的 可持续发展具有重要的指导意义。 分形是美 国数 学家 Benoit B．Mandelbrot于 1975年提出的概念，在解释 自然界中那些不规则、 不稳定和具有高度复杂结构的现象方面，可以收到 显著的效果【8 J。早在分形理论建立之初，Mandel— brot就曾探讨过城市位序——规模分布的分数维 性质。后来，很多国内外学者对分形理论在城市研 究中的应用进行了深入探讨，形成了城市地理学研 究的一股新潮。国外的城市分形研究主要以城市 个体为对象，研究城市的边界形态、结构、生长、交 通和演化机制等问题 引。国内的研究主要包括 城市结构 分形研 究 引?、城 市 土地利用 分形研 究 ?、城镇体系形态及其演化的分形研究[1 、城 镇体系空间结构及其相互作用的分形研究[1。 】、 交通网络分形研究 】、城市 区位分形优化研 究 等。研究表明，分形模型适合刻划城市空间 形态与空间过程，有助于寻找适合多准则优化空间 结构，弥补传统城市模型的不足【蠲J。本文在遥感 技术与 GIS技术支持下，以绍兴市城镇体系为例， 利用分形几何理论分析研究区城镇体系的空间分 布特征和形态特征。遥感技术可以快速、周期地获 取空间信息，为城镇体系的空间演化分析提供必要 的数据基础。GIS技术以强大的空间分析功能成 为城镇体系空间特征及演化分析的有效工具。 1 城镇空间信息的提取 绍兴是中国的历史文化名城，也是中国经济最 具有活力的地区之一。地处中国东南沿海，东接宁 波，西临杭州，距上海232 km。总面积7 901 km ， 收稿日期：2002—12—02；修订日期：2003-05—2o 基金项目：浙江省国土资源遥感综合调查项目(ZR02)、面向2l世纪教育振兴行动计划。 作者简介：赵 tg(i975一)，女，安徽芜湖人 ，博士后，主要研究方向是遥感图像数字处理技术、“3S”技术的应用。E-mail：niuzhp@163。 地 理 科 学 23卷 市区面积 101 km 。东北部为水网平原，西部为丘 陵山地。境内四季分明、气候湿润、光照充足。改革 开放以来，随着绍兴市经济快速发展、乡镇企业迅速 崛起，绍兴市城市化进程 日益加快。到 1998年，全 市城市化水平已达 33％，市域内城镇 103个。 本次研究所采用的遥感数据是 1984年8月和 1997年5月的两景多光谱 TM影像，分辨率为30 m。研究的范围主要是绍兴市区及绍兴县的各建 制镇，不包括南部的诸暨、嵊县、新昌和东部的上 虞。首先采用 l：5万的地形图对两景影像分别进 行几何纠正和配准，然后用数字化的行政边界套 合 ，切割出所需的研究范围。 根据 TM 743合成影像的目视解译，将研究区 地物分为河、湖、渠、水库等内陆水体、钱塘江、耕 地、园地 、林地、裸地和城镇 7种类型。卫星遥感数 据