基于GIS的快速城市化地区城市扩展空间预警研究——以深圳市为例

城市扩展空间预警是从空间的角度，着眼于城市建设用地的空间变化，并主要基于空间数据评价预警建设用地扩展的质量、适宜度及空间影响。项目以传统预警理论为基础，构建较完善的城市扩展空间预警理论体系，以快速城市化地区城市为研究对象，从建设用地扩展形态、效率、适宜度、生态影响及潜力五个方面构建城市、区、街道及图斑尺度的多空间尺度预警指标体系框架，在基于GIS空间数据模拟多情境未来城市扩展的基础上，采用模型法和指标法进行城市扩展的多尺度空间预警。同时，选择典型快速城市化地区的深圳作为实证研究地区。基于多空间尺度的城市扩展空间预警，能及时预报城市扩展在空间上不正常状态的时空范围和危害程度，并提供有效的组合调控政策。城市扩展空间预警，不仅拓展和延伸了传统土地利用预警研究，更重要的是，它为城市发展管理提供了一种新的管理信息来源和科学的管理手段，对城市特别是快速城市化地区城市的土地可持续利用意义重大。

城市扩展空间预警是从空间的角度，着眼于城市建设用地的时空变化，并主要基于空间数据获取指标值来评价、预警不同空间尺度建设用地扩展的质量，及时预报城市扩展在空间上不正常状态的时空范围和危害程度。. 项目以传统预警理论为基础，构建了包括城市扩展空间预警内涵、理论基础、技术路线及指标体系框架在内的较完善的城市扩展空间预警理论体系。以快速城市化地区城市为研究对象，从城市建设用地扩展形态、效率、适宜度、生态影响及潜力等方面构建多空间尺度的城市扩展空间预警指标体系框架，在基于地理信息系统（GIS：Geographic Information System）空间数据及CLUE-S模型模拟未来城市扩展的基础上，采用模糊可拓物元模型法和综合指标法两种方法实现了城市扩展的空间预警。. 项目针对对城市扩展空间预警中重要的交通通达度指标也进行了专门的研究，分别设计了栅格模式和矢量模式下城市交通通达度的测度方法。栅格模式下，通过计算代表城市区域的各节点到最近重要地物的时间距离，求得加权平均旅行时间和综合加权平均旅行时间两类指标，用定量的方法分别度量基于单一交通系统和纳入地下交通网络的综合交通系统的城市交通通达度。矢量模式下，基于空间句法的拓扑网络，设计包含地面、地上和地下交通系统的综合交通系统通达性测度方法，即通过城市立体交通网络矢量化后的自然连接图，计算出空间句法各个形态变量，采用集成度和智能度两个指标对通达性进行测度。. 项目还针对城市扩展热点区域——城市边缘带进行了边缘带空间范围提取的研究。在基于遥感影像解译获取城市土地利用程度综合指数（LUDCI： the Land Use Degree Comprehensive Index）通过空间小波变换方法处理LUDCI数据序列，并基于小波模极大值原理检测其突变点，最终实现对城市边缘带内、外边界的整体提取。研究表明，该方法较之现有方法具有更高的效率和更强的数学严谨性，为城市边缘带的识别提供了一个新的途径。. 城市扩展空间预警，不仅拓展和延伸了传统土地利用预警研究，更重要的是，它为城市发展管理提供了一种新的管理信息来源和科学的管理手段，对城市特别是快速城市化地区城市的土地可持续利用意义重大。通过项目实施，拟于今明两年完成3篇论文的发表及1本专著的出版。