南京城市扩展格局与驱动机理分析开题报告

1. 研究目的与意义

（1）研究背景

城市是人口资源环境和社会经济等要素高度密集的综合体。城市化是一个农业人口转化为非农业人口、农业地域转化为非农业地域、农业活动转化为非农业活动的过程。改革开放以后，中国逐步放开了原有对人口流动的控制，大量农民工流向了城市，我国城市化步入快速发展轨道，但在城市发展取得巨大成就的同时，也出现了人口膨胀、交通拥堵、环境污染、空间无序、生态质量下降、区域竞争加剧等一系列问题，日益困扰着城市向更高层次健康发展，制约着城市功能的发挥。在此背景下，土地利用方式也相应的发生着不可忽视的变化，各大城市建设用地不断扩大，导致大量耕地林地甚至是水体被迫转变为城市建设用地，且不可逆转，人多地少的现状导致人地矛盾日益突出。

2. 研究内容和预期目标

（1）主要研究内容

随着城市经济规模的不断扩大和人口数量的不断增加，城镇建设空间迅速扩张，对城市形态和功能产生了诸多影响，以南京为研究区，利用多时相的卫星遥感影像数据揭示城镇扩张的过程、格局及效应，分析不同阶段影响城市空间扩张的因素及其作用机制，为未来城市化调控和区域政策实施提供理论依据。

3. 研究的方法与步骤

（1）技术路线

本文基于国内外相关文献的学习，确定了以南京市为研究对象，研究此区域范围内的城市空间扩展的时空演化规律。根据此研究内容进一步搜集相关数据和资料，包括南京市1990年、2000年、2005年、2010年和2015年五期土地利用数据、南京市行政区划矢量数据、南京市社会经济数据以及南京市相关规划及图件等，建立相应的空间数据库，并据此进行分析，揭示南京市城市空间扩张规律及其驱动机理。其技术路线如图：

（2）研究方法

本文以扩张强度和扩张速度指数来反映南京市近30年的扩展过程及格局，以分形维数、紧凑度及稳定度指数等反映近30年南京城市形态和位序-规模的变化。

1）土地利用转移矩阵

土地利用转移矩阵可以定量描述各类城市用地结构组成变化极其相互转化关系。本文将借助ArcGIS10.0的软件的空间分析工具，将1900年、2000年、2005年、2010年和2015年的土地数据进行叠加分析将不同的土地面积进行分类汇总，得到各个时期的土地利用转移矩阵。

2）扩展强度与扩展速度

城市用地扩张热点通过年度扩张量和扩张速率来分析，以揭示不同时期城市建成区面积扩张的强弱、快慢。其表达公式为：

（1）

（2）

式中：为某一时点城市用地数量；为初始时点城市用地数量；t为时间跨度。

3）分形维数D与稳定性指数SI

分形维数D源自分形维数理论，适合描述大自然中复杂的真实事物。以分形理论描述城市形态主要设计两个概念，分形维数D以及由此的稳定性指数SI。D值反应研究对象边界的曲折性和平均斑块面积的大小，其理论值范围为1.0~2.0；D值越大表明形态越复杂、边界越不规则。SI源自分形维数D，反映城市空间形态在简单和复杂情况下的稳定程度；SI值越大，表示空间形态越稳定。其中：

(4)

(5)

式中，A和P分别为城市斑块的面积和周长；C为常数（截距）。

4）紧凑度

紧凑度是反映城市空间形态的重要概念。与D和SI类型，紧凑度c也是面积和周长的函数。c的理论值早0~1之间；值越大，表示形态越紧凑。c值的计算公式为：

(6)

4. 参考文献

[1] 张荣天,张小林.国内外城市空间扩展的研究进展及其述评[j].中国科技论坛,2012,(8):151-155.

[2]李曦彤,马晶,袁浩.基于geosos-flus平台的吉林市城市扩展研究[j].长春工程学院学报(自然科学版),2019,第20卷(3):47-51.

[3] 闫鹏飞,窦世卿,陈刚.基于rs和gis的哈尔滨市城市扩展研究[j].北京测绘,2018,第32卷(12):1384-1388.

5. 计划与进度安排

2022.1.1-2022.3.10，完成前期数据收集整理，学习软件操作；阅读相关文献，撰写文献综述；撰写并完成实习报告；

2022.3.11-2022.3.21，完成开题报告；