第37卷第1期 (2021 年1月）
彩灯控制电路
福建师范大学学报（自然科学版）
J o u rn a l o f F u jia n N o rm a l U n iv e rs ity(N a t u r a l Science E d it io n)
V o l.37, N o. 1
J a n.2021
D O I：10. 12046/j.is s n. 1000-5277. 2021. 01.013文章编号：1000-5277(2021)01-0098-09
-----以厦门岛（2〇02—2〇18年）为例
张秋仪\高银宝2，张杨2，吴霜曾献君1全自动烫金机
(1.福建工程学院建筑与城乡规划学院，福建福州，350118;
2.重庆大学建筑城规学院，重庆400045)
锁紧螺栓摘要：海岛型城市是海洋强国战略的重要空间栽体，其建成区演化规律直接关系海岛空间转型发展.
以Landsat TM、城市统计年鉴为基础数据，运用扩张强度指数和集聚强度指数模型识别厦门岛建成区扩张的空间演变过程，在此基础上讨论影响厦门岛建成区扩张的因素.结果表明：（1)厦门岛城市空间演变可分为4个阶段：2002—2006年处于扩张期，扩张强度大（1.92%)，集聚度低（8.49%); 2006—2010年处于发展期，扩张强度提高（1.90%)，集聚度提高（10.82%); 2010—2014年处于集聚期，扩张强度持续提高（3.49%)，集聚度持续提高（丨4.31%);2014—2018年处于提升期，扩张强度降到最低（2.00%), 集聚度最高（15.46%). (2)厦门岛扩张过程中城市集约度升高，建成区格局由外延式扩张向内涵式填充的转变.这反映了自“十八大”以来，厦门提高对生态文明建设的重视，厦门岛的空间发展质量逐步提高. (3)影响厦门岛建成区扩张的因素主要有经济、人口和固定资产投资的增加.在海岛建设趋于饱和的情况
下，未来海岛型城市应多考虑岛内外空间的连接以及卫星岛联动开发的模式，为建设海洋强国提供空间保障.
关键词：海岛型城市；建成空间；城市发展；空间模式；厦门
中图分类号：T U982.21 文献标志码：A
Spatial Process, Motivation and Model of the
Expansion of Built-up Areas of Island City ：
A Case Study of Xiamen Island (2002一2018)
ZHANG Qiuyi1, GAO Yinbao2, ZHANG Yang2, WU Shuang2, ZENG Xianjun1
(1. School o f architecture and urban planning, Fujian University o f Technology, Fuzhou350118, China；
2.Faculty o f Architecture & Urban Planning, Chongqing University, Chongqing400045 ,China)
Abstract ：The island-type city is an important spatial carrier of the maritime power strategy, and the evolution of its built-up area is directly related to the spatial transformation and development of the island. Based on Landsat TM and urban statistical yearbooks, the expansion intensity index and agglomeration intensity index models are used to identify the spatial evolution of the expansion of the built-up area of Xiamen Island, and on this basis, the factors affecting the expansion of the built-up area of Xiamen Island are discussed. The results show that ：( 1 ) The urban spatial evolution of Xiamen Island can be divided into four stages：2002—2006 was in the expansion period, with high
expansion intensity ( 1. 92%) , and low agglomeration (8. 49%) ；2006—2010 was in the development period. The intensity of expansion continued to increase ( 1.90%) , and the degree of agglomeration increased (10. 82%) ；2010—2014 was in the agglomeration period, expansion continued (3. 49%) , and the degree of agglomeration continued to increase ( 14. 31%) ；2014—2018
收稿日期：2020-04-01
基金项目：国家自然科学基金资助项目（41801160、41701118、41901197)
通信作者：高银宝（1989-)，男，博士，研究方向为城乡规划与管理•****************
第1期张秋仪，等：海岛型城市建成K扩张特征及空间演化模式99
was in a period of improvement.The expansion intensity is the lowest (2. 00%) ,and the concen
tration is the highest ( 15.46%). (2) During the expansion of Xiamen Island,the degree of urban
intensiveness has increased,and the built-up pattern has changed from extensional expansion to in
ternal infill.This reflects that since the 18th National Congress of the Communist Party of China,
Xiamen has paid more attention to the construction of ecological civilization and the quality of Xia
men Island's spatial development has gradually improved.(3) The main factors affecting the expan
sion of Xiamen Island's built-up area are the increase in economy,population and fixed asset invest
ment.As the construction of islands tends to be saturated,future island-type cities should consider the connection of space inside and outside the island and the mode of joint development of satellite
islands to provide space guarantees for building a maritime power.
Key words：island-type city；built-up area；the urban development；space mode；Xiamen
海岛型城市是我国实施海洋强国的重要基地，对典型性海岛型城市空间演变模式的研究有助于指 导海岛型城市空间转型发展.改革开放以来，我国经历了快速的城镇化过程，城镇化率由1978年的 17.9%上升到2018年的59.58%、在该过程中，城市数量和规模迅速增加，城市用地需求和面积都 在扩大，表现在城市建成区的急剧扩张.城市空间格局的演变明确地反映了城市化过程，但是在城市 不同的发展条件下，城市建成区的扩张模式和时空特征是不一样的，它主要受到城市发展驱动力，即城市政策、社会经济条件、城市规划等因素的影响;2].因此，学术界加强了对城市空间格局演变的研 究，从空间发展角度探索城市的扩张过程和其影响因素|3].在西方国家，对城市扩张的空间过程的研 究始于1
950年代对城市蔓延的关注，1960年代以后，随着“城市增长管理”（urban growth management)的不断实践，环境保护运动的高涨和区域主义的盛行，以及 1980 年代新城市主义运动、1990 年代中期的“精明增长”思潮的兴起4]，很多研究开始注重城市扩张控制、城市扩张评估等主题4 .厦门作为典型的海岛型城市，由于空间环境和资源的有限性，其发展存在着空间扩张与空间资源利用 制约的瓶颈问题51，如何处理好空间扩张和资源高效利用的发展模式问题尤为重要.在21世纪初，厦门岛出现城市无序蔓延现象，对周边自然和半自然生态系统产生了一定破坏，城市周边环境承载力 面临更大的压力[6].因此，如何控制和管理厦门岛城市空间扩张极具现实意义.
运用城市空间信息技术能较为准确识别建成区空间演变模式.国外学者在利用元胞自动机（cellular automata)研究城市形态和城市增长以及城市系统的空间复杂性模拟上有较为突出的优势，对城 市扩张研究的综合性、交叉性越来越强，G IS已成为普遍使用的工具，并且在研究深化的过程中不断 吸纳新技术、新方法、新理论7:.我国传统研究城镇扩张的方式一般借助城市用地和人口的扩张来进 行，但是由于存在城市用地和人口统计方面的问题，结果不够精确.21世纪以来，R S和G IS被广泛 运用于城市扩张空间演变的研究，多时相的城市土地利用遥感解译数据，为城市空间扩张研究提供了 有力的信息和数据支撑.目前，许多学者已经利用遥感卫星进行许多城市扩展动态监测和城市化进程 研究％.如国内学者以1km格网土地利用变化数据基础上，根据区域近期土地利用动态特点与社会、A然环境综合特征，设计了全国土地利用动态区划图，揭示了土地利用变化过程的空间格局；马荣 华、吴宏安等
基于卫星数据分别研究常熟市、西安市的城市扩张并对其驱动力进行分析；张楠楠 等"利用建成区空间形态、空间重心指数、空间紧凑度指数、空间形状分形维数以及建成区扩张弹 性系数对城市建成区进行了计算和分析；李娜等12利用高分辨率遥感影像Rapid E ye对北京绿空间 进行分类，并在此基础上分析城市建成区内绿空间面积、覆盖率、人均绿空间等指标的变化；孙 彩歌B运用不同历史年限建成区的范围，以不同居住类型的面积和人口分布为基础数据测算了居住用地空 间分异指数和居住人口空间分异指数，分析了不同年限建成区范围和厦门岛整体的居住空间分异特征.
在研究城市空间演变问题上，学者们在不同层面对城市发展做出了较为深人的分析.但海岛型城 市空间演变不单单是扩张过程或者集聚过程，而应综合考虑扩张和集聚的特征[14 .因此，选取空间 扩张强度指数和空间聚集指数能够从城市用地面积和用地类型的变化角度对物质空间变化进行更为客
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观综合的描述与分析，通过了解海岛型城市建设的变化过程，研判其演变成因和未来形势.
1研究设计
1.1研究区概况
厦门市地处福建省东南部，由厦门岛、鼓浪屿和大陆九龙江北岸的沿海部分组成，地理位置优 越，成
为对外经济贸易的重要窗口.厦门岛位于厦门湾，东临台湾海峡，隔海与金门诸岛相望，背靠 闽南大陆，分别与东北的泉州、西南的漳州2市相连.截至2019年末，全市土地面积为1700.61 km2，其中厦门岛土地面积132.56 km2，海域面积为344 km2，是福建省的第4大岛购，全岛海岸线约为 234 km.岛内地貌多为丘陵和条带状平原，地势由南向北倾斜，老市区位于较平坦的西南部.2009年海峡 西岸经济区上升为国家战略，厦门岛作为核心位置对带动周边经济区域的发展起着重大作用（图1).
脚手架扣件图1厦门岛区位分析
Fig. 1The spatial distribution of Xiam en Island
1.2数据来源
1.2.1 遥感影像数据
结合厦门市的扩展情况和现有数据条件，本项研究是利用国际科学数据服务平台进行ETM条带 修复后下载的厦门岛2002—2018年Landsat影像作为遥感信息源.以Landsat TM为核心数据支持:15:，借助于G IS的空间分析功能，从空间发展的角度探讨了厦门岛建成区扩张的时空特征与其影响机制 的研究，旨在对厦门岛城市规划和设计提供参考，更好地把握新时期城市发展.
1.2. 2 社会经济统计数据
根据《厦门经济特区年鉴》《中国城市统计年鉴》和厦门市统计局的统计数据，选取了 2002— 2018年厦门岛城市建成面积、地区生产总值、固定资产投资额、社会消费品零售额、职工平均工资 和非农人口等数据进行辅助分析.
1.3研究方法
通过城市用地遥感信息提取来确定城市建成区的范围，在此基础上用点扩张模型来分析城市扩 张，假设在空间水平面上，城市从一个中心点向外扩张且城市的扩张是均匀的.在具体分析时，将不 同时期的现状图与模型叠加进行分析，得出空间扩张历史分析图.用G IS的空间统计方法对城市扩张 数量进行分析，并计算出城市用地面积在不同时期的扩张强度，分析城市扩张的主导方向.最后利用 统计方法对城市扩张的驱动因子进行分析，得出各个阶段影响城市扩张的主要因子.
1.3. 丨地理空间数据提取
使用地理空间信息技术软件ERDAS2015和ArcGISlO. 3对厦门岛各年份遥感影响进行解译.由于
第1期张秋仪，等：海岛型城市建成区扩张特征及空间演化模式101
大气辐射、遥感平台位置、运动状态、地形起伏、地球曲率、地球自转等一系列原因，卫星影像存在
误差，需要对数据进行预处理，数据预处理过程包括辐射校正和几何校正（图2).
城市土地基本以建筑用地、植被和水体3种类型构成，运用遥感波段特征构建这3种土地类型的
解译指数，合成这3个指数波段后，采用非监督分类和人机交互综合提取城市信息.
(1)归一化植被指数（NDVI).由Rouse等[16]引人，采用近红外波段与红光波段的比值运算可 以大大增强植被信息.NDVI表达式为：
NDVI= (NIR -Red) / (NIR +Red),
其中，N IR为近红外波段的像元亮度值，即TM的第4波段；R e d为红光波段的像元亮度值，即TM
影像的第3波段.
(2)归一化建筑指数（NDBI).反映了地表裸露情况，可以设置合适的阈值提取地表覆被信息, NDBI表达式为：
NDBJ= (MIR-NIR)/ (MIR+NIR),
其中，M IR为中红外波段的像元亮度值，即TM影像的第5波段.
(3)归一化差异水体指数（N D W I).由Mcfeeters[17]创建，考虑到城市内河受到不同程度污染，
徐涵秋根据我国具体情况对其进行了修改，修改后的归一化差异水体指数（M N D W I)表达式为：
MNDWI = (Green-MIR) /(Green+MIR) [18],
其中，Green代表绿光波段的像元亮度值，即TM影像的第2波段.
(未校正）(校正后）(解译后）
图2厦门岛遥感地图解译
Fig. 2 The illustration of Xiamen Island using the remote sensing images
1.3. 2建成区扩张指数模型
(1)扩张强度指数
通过在ArcGISlO.3中计算研究年份城区的总面积和每个时间段内城区的扩展面积来反映城区范
围在数量上的扩展.城市扩张强度可用于比较不同时期城市扩张的强弱和快慢，可用城市年均增加面
积和基年面积之比来表示[19]，其公式为：
AGR = (f/A…+i - U A l)/n U A l * 100%, (1)
其中，A G R为城市年均扩张强度指数，fM…+，.和tM，分别代表/1+；和1'年的城区面积.
(2)集聚强度指数
在对厦门岛的建成区的扩张强度进行研究的过程中，选取集聚强度指数[2°]作为计算单位时间内
城市开发的土地集聚程度的指标，多种不同用地类型间的集聚强度可以通过r个不同类型用地总的集
聚强度减去加权后的各自类型内部的集聚强度，再除以相应权重：
r
G r - ^(G j x w2j)
C(r)=—^-------，（2)
(1 - X)
102福建师范大学学报（自然科学版)2021 年+集聚强度指数+扩张指数
干电池手机
扩张强度：从2002年起升高，至2010年达到
美甲片峰值，随后急速下降，证明靥门岛城市扩张
速度的减慢.
聚集酿：自2002年赌序上升，到达2018
年时仍保持上升趋势，揭示了贗门岛的城市
建成区集聚程度变高，城市发展质置上升.
图3 2002—2018年厦门岛建成区空间演变过程
Fig. 3 The spatial evolution of the built-up area of Xiamen Island from 2002 to 2018其中，％ = ^为权
重指标，7；为不同用地类型y 总用地面积，G 指多种用地类型形成的地理集中度，指单种类型形成的地理集中度，c ，和用赫芬达尔指数计算，公式为：
G = S 5k ~ ⑶
n = 1 ^其中，足为某地区第A 年的某类用地面积占该地区全部用地面积的份额，为地区个数.C (r )的值越 大，该用地集聚强度越高.
2厦门岛建成区空间演化特征
根据3个指数波段的计算公式，利用ERDAS 2015软件衍生出2002—2018年间每5 a 的三时相的 NDVI 、NDBI 和MNDWI 3个指数波段，并分别对两时相的3个指数波段进行图像融合，将影像数据 从原来的7个波段压缩到3个波段.对3个指数波段的合成影像采用非监督分类法进行分类，并从分 类结果图中提取出两时相的城镇用地信息.由于提取出的城镇用地斑块比较零碎，为了使提取出的城 镇用地具有较明显的城区边界，需要将城镇用地信息进行多次降噪处理，消除用地信息中一些小的斑 块（图3)
•
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