基于地學(xué)信息圖譜的西安城市空間擴展研究.pdf

1、地學(xué)信息圖譜是圖譜在地學(xué)研究中的應(yīng)用與發(fā)展，它通過遙感、計算機制圖、地理信息系統(tǒng)、數(shù)字地球的大量數(shù)字信息，經(jīng)過圖形思維與抽象概括，并以計算機多維與動態(tài)可視化技術(shù)，顯示地球系統(tǒng)及各要素和現(xiàn)象空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與時空變化規(guī)律的一種手段與方法。同時這種空間圖形譜系經(jīng)過空間模型與地學(xué)認知的深入分析，可進行推理、反演與預(yù)測，形成對事物和現(xiàn)象更深層次的認識，從而總結(jié)出科學(xué)規(guī)律。城市空間擴展研究是目前城市研究的熱點之一，城市擴展最直接的表現(xiàn)為城市規(guī)模不斷擴

2、大，通過對城市擴展機制的探索，可以直觀地分析、追蹤城市擴展的空間動態(tài)特征，掌握城市擴展的規(guī)律。 以多源遙感影像為主要信息源、地理信息系統(tǒng)為技術(shù)支持，運用地學(xué)信息圖譜的若干理論與方法，建立一系列多維可視化的城市空間擴展圖譜，是城市擴展研究中非常重要的手段。通過這些圖譜能夠在不同的空間尺度上研究城市的時空分布特征，動態(tài)分析城市的生長、集聚與擴散的過程，對城市的時空演變過程進行分析和研究，揭示城市擴展的規(guī)律，為城市規(guī)劃、城市發(fā)展提供決

3、策依據(jù)。 本文在剖析了地學(xué)信息圖譜的概念與分析方法的基礎(chǔ)上，以西安市的城市建成區(qū)為研究對象，使用西安多時相遙感影像以及歷史圖件、各個時期統(tǒng)計資料等若干相關(guān)專題數(shù)據(jù)，以地理信息系統(tǒng)為技術(shù)支持，運用地學(xué)信息圖譜的若干理論與方法，建立了反映西安市建成區(qū)近70年來城市擴展變化的一系列地學(xué)信息圖譜。并利用這一系列地學(xué)信息圖譜，研究了城市建成區(qū)在不同階段、不同方向、不同空間單元上的空間格局和擴展規(guī)律。具體是從地理信息系統(tǒng)的空間分析方面入手，

4、運用空間擴展速率、擴展貢獻率、擴展強度指數(shù)等指標，建立城市發(fā)展過程中的一系列擴展圖譜。并運用這些圖譜來展示城市發(fā)展過程中，城市在空間上、方向上演變規(guī)律，以及城市擴展方向、擴展速度、擴展距離、擴展強度，以此來認識和理解一個城市擴展和發(fā)展的歷程。最后分析了西安市1930年至2002年的近70年的時段內(nèi)城市的空間擴展狀況、特點，及其驅(qū)動力因素。 研究表明： 1、遙感影像和數(shù)據(jù)是現(xiàn)代地理信息的重要來源之一，它已經(jīng)越來越多的用于城

5、市研究。本文探索了NDBI法、監(jiān)督分類法、人機交互目視解譯法三種方法來分析和提取城市建成區(qū)的時空信息；在探索NDBI法時構(gòu)建了空間模型，并用這個模型對各個波段的遙感影像進行統(tǒng)計分析和波段間的計算；而監(jiān)督分類法和人機交互目視解譯法都是傳統(tǒng)的方法。這里綜合運用這三種方法，力求準確地提取目標區(qū)的建成區(qū)信息。 2、地理信息系統(tǒng)的一個重要部分就是數(shù)據(jù)，整個地理信息系統(tǒng)都是圍繞空間數(shù)據(jù)的采集、加工、存儲、分析和表現(xiàn)來展開的。本文的地理空間數(shù)

6、據(jù)格式采用文件方式存儲，即使用第二代空間數(shù)據(jù)格式，統(tǒng)一存儲為SHP格式的文件；其它數(shù)據(jù)如統(tǒng)計數(shù)據(jù)，則存儲為XLS格式；掃描圖件存儲為GeoTiff格式。實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)在多種軟件中的共享和使用。 3、地理信息系統(tǒng)具有強大的空間分析功能，因此可將由遙感提取出來的建成區(qū)信息和各個時期的歷史數(shù)據(jù)，集成到地理信息系統(tǒng)中進行圖譜研究。根據(jù)城市建成區(qū)的時空數(shù)據(jù)，在地理信息系統(tǒng)中利用時空數(shù)據(jù)存儲的方式，以及運用疊加分析、緩沖區(qū)分析等方法，制成了

7、一系列的地學(xué)信息圖譜。這樣就為西安城市擴展的時空特征分析提供了強有力的技術(shù)支持。 4、本文建立了：西安建成區(qū)擴展狀況圖譜、西安城市擴展貢獻率圖譜、城市擴展強度分級圖譜、擴展強度分布狀況圖譜、最大擴展強度距離圖譜。并以這些圖譜來展示、揭示在城市發(fā)展過程中城市建成區(qū)在空間上、方向上演變規(guī)律和擴展方向、擴展速度、擴展距離、擴展強度等指標，以此來認識和理解一個城市擴展和發(fā)展的歷程。由此分析了西安市1930年至2002年的近七十年的城市空