基于多源数据的粤港澳大湾区建成区提取及其时空变化分析

摘要

近30年来，中国城市化进程处于快速增长阶段，城市空间扩张尤为显著。建成区是衡量一个城市城市化水平的重要指标，它是对一个城市了解的切入点。粤港澳大湾区是习近平总书记亲自谋划、亲自部署、亲自推动的国家战略，是新时代推动形成全面开放新格局的新举措，建设粤港澳大湾区有利于深化内地和港澳交流合作，将为国家经济发展和改革开放注入新的活力。　　本文以粤港澳大湾区为研究区，以城市为单位，采用Landsat影像结合DMSP/OLS夜间灯光数据和NPP-VIIRS夜间灯光数据的方法分别提取1993年、2002年、2011年、和2018年的建成区，选用扩张速度、扩张强度、扩张动态度、紧凑度、分形维数、重心迁移等指标从城市尺度对各个城市建成区扩张的特点与城市间差异进行长时间序列分析，选用城市首位度、位序-规模法则、城市联系强度、联系隶属度、首位联系等指标分析粤港澳大湾区扩张的区域特征，得到以下结论:　　(1)Landsat影像与DMSP/OLS、NPP-VIIRS夜光数据结合提取建成区，不仅利用了Landsat影像高空间分辨率的优势保留了城市建成区的细节信息，又结合DMSP/OLS、NPP-VIIRS夜间灯光影像客观、与人类活动息息相关的特点减弱了“同物异谱、同谱异物”、裸地、小村落的影响。同时以城市为单位提取建成区，充分考虑到城市发展的差异性，提高了分类精度。各个城市监督分类总体精度最小值为86.06％，大部分总体精度在90％以上，分类精度较高。该方法提取的建成区面积与统计数据建成区面积相关性分析R2为0.965，具有很强的相关性，表明建成区提取方法具有可行性、合理性。　　(2)湾区建成区扩张的总体特征。湾区面积由1993年的2334.53km2增加到2018年的9143.33km2，建成区面积增加6808.8km2，平均每年增加272.35km2。其中，2002-2011年这9年的扩张速度最快，1993-2002年这9年的扩张速度居中，2011-2018年这7年的扩张速度最慢，整体扩张速度呈现先加速后减速的状态。湾区的重心向西北25.39°方向迁移了9961.14m，1993-2018年湾区的重心虽有移动，但基本都在广州市的西南方，广州是该阶段湾区建成区重心所在地。湾区的紧凑度呈现增加-增加-减小的特点，分形维数呈现减小-减小-增加的特点，表明湾区的扩张1993-2011年填充型扩张为主，而在2011-2018年外延性扩张为主。　　(3)湾区各个城市建成区扩张特征。广州、佛山的扩张速度一直很高，澳门、香港、珠海这三个城市的扩张速度一直很低。1993-2018年，深圳、佛山、惠州、中山、珠海这5个起步相对较晚的城市扩张呈现先增速后减速的特点，澳门、广州、香港的这3个经济发展较早的城市呈现先减速后增速的特点，东莞、肇庆的扩张呈现一直加速的特点，江门的扩张呈现一直减速的特点。澳门、东莞、佛山、广州、香港这5个地区的重心迁移距离较短，而惠州、江门、深圳、肇庆、中山、珠海这6个地区的建成区重心移动距离相对较远。1993-2018年澳门、东莞、佛山、广州、深圳、香港、中山这7个城市的总体紧凑度增强，而惠州、江门、肇庆、珠海这4个城市的总体紧凑度减弱。　　(4)湾区发展模式及各城市相互联系。粤港澳大湾区的城市规模呈次位型，首位城市的首位度不够明显，区域的中小型城市发展相对比较均衡，并没有形成东莞或者广州一城独大的现象。随着城市的不断发展，城市间的联系加强，各城市对外联系总强度不断增大，2002年往后，广州的对外联系总强度一直居于首位。同时也逐渐形成了以广州为核心，佛山、东莞为次核心的对外联系高值区，而香港、澳门则处于对外联系总强度的低值区。从首位联系方向看，分别形成了肇庆-佛山-江门、广州-中山-珠海-澳门、东莞-深圳-惠州-香港三个小城市组群，而广州作为肇庆、佛山的首位联系方向，又将三个小城市组群联系成一个整体。

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