基于DMSP/OLS 影像的安徽省近20 年城镇化进程研究

陈天宇,李 坦

(安徽农业大学 经济管理学院，合肥 230036)

城镇化问题一直是我国学术界的研究热点，它是一项涉及社会经济、人口统计、地理空间等多方面的复杂问题。

近年来，随着空间统计学的发展，基于DMSP/OLS 数据的城镇化研究，迅速成为研究热点。DMSP/OLS 数据涵盖了交通道路、居民地等与人口、城市密切相关的信息，如何从中挖掘出信息并加以分析，成为了各方研究的主要问题。安徽省被中国“十三五”规划列为首个新型城镇化试点省份，具有极大的研究价值。本文基于1992—2012年DMSP/OLS 数据及相应年份的统计年鉴数据，建立城镇化指标体系，采用指标对比分析法了解其主要特征和发展趋势，并结合空间自相关分析，测度安徽省城市的聚集度。以期为安徽省新型城镇化发展提供建议。

一、研究区域及数据来源

(一)研究区域概况

安徽省界于东经114°54′－119°37′，北纬29°41′－34°38′之间，总面积14.01 万平方千米，下辖有17 个地级市，省会合肥是境内经济文化中心。安徽省人口众多，近年来经济增速位居全国前列，城镇化现象显著。

(二)研究数据来源

研究数据主要包括DMSP/OLS 影像数据和安徽省统计年鉴数据。本文参考已有文献[1,2]，选取F101992、F141997、F142002、F162007、F182012这5 期的影像，对1992—2012 年安徽省城镇化进程进行研究和分析。

二、研究方法

(一)数据预处理

首先为避免投影面积随经纬度变化而变形，将DMSP/OLS 影像转换为Lambert 等积投影，并选用NEAREST 临近法进行重采样；再用安徽省行政边界对影像进行裁剪；最后为了使数据在时间序列上保持稳定，以黑龙江省鸡西市F162007 灯光数据为参照进行校正[3]。

(二)城市建成区提取方法

提取城市建成区，核心问题是确定最佳阈值，常用方法主要有：经验阈值法[4]；突变检测法[5]；辅助数据比较法[6]。为了在减少共工作量的同时，尽可能提高提取精度，本文将“辅助数据比较法”和“经验阈值法”结合使用，计算公式为：

k=1,2代表安徽省和合肥市，Dt表示k区域的给定阈值，表示k区域内DN值为Dx的面积，Dx表示η（Dt）到η（Dmax）的和，Sk表示统计年鉴中的建成区面积，E（Dt）表示在阈值Dt下Dk与Sk的差值。

(三)城市建成区扩张指标体系

1.城市建成区扩张速度AGA

UAi为第i年的城市建成区面积，UA（n+i）为第n+i年的城市建成区面积，n为以年为单位的时间间隔。

2.城市建成区扩张总量ΔU

3.城市建成区扩张强度R

三、结果分析

(一)夜光数据提取及分析

运用“经验阈值法”，结合之前国内外其他学者所作研究[7,8]，确定最佳阈值的范围为：35—42，设定步长为1。运用二分法思想，结合统计年鉴数据，采用“辅助数据比较法”，将提取出的建成区面积与实际建成区面积进行对比，两者绝对差值最小时的阈值，即为最佳阈值。由表1 知，最佳阈值为39时，平均相对误差最小为 0.32%。

以此为依据，运用ArcGIS 软件，对1992—2012年的安徽省夜光影像进行处理，将提取到的地级市建成区面积进行整理。

表1 动态阈值对应误差

由表2 知，1992—2012 年安徽省城镇化一直保持快速发展，但各地区城镇化水平差异较大。

从皖北、皖中、皖南三大地区的对比来看：皖北地区城镇化水平较低，城市分布较为分散。其中阜阳市城市建成区面积扩大最为明显，城镇化速度最快，蚌埠市和淮北市紧居其后；皖中地区，省会合肥的建成区面积扩大最为明显，增速最快，体量远超全省其他市。但是未能辐射带动周边，甚至由于人口，产业都向合肥市聚集，在一定程度上限制了皖中地区其它城市的发展速度；皖南地区，以马鞍山市，芜湖市为代表的沿江城市带区域，受南京大都市圈辐射影响，城市建成区面积迅速扩大，城镇化发展较快，城市聚合度较高，发展前景较好，但是皖南山区，由于自然地理环境影响，城市建成区面积较小，城镇化发展受到一定限制，发展较为缓慢。

研究还发现安徽省城镇化发展受政府政策影响较大，其中，“地改市”政策扩大了城市规模，提高了地方人民的积极性，促进了地方的经济发展和社会进步，对安徽省城镇化发展推动力明显。

表3 城市建成区扩张指标

(二)建成区扩张状况的衡量

安徽省城市建成区面积持续增加，且扩张的速度逐渐加快(见表3)。2007—2012 年扩张总量(ΔU)甚至达到了1992—1997 年的将近五倍；城市建成区扩张速度(AGA)也由48.73 平方公里/年增长到240.51 平方公里/年；城市建成区扩张强度(R)也是不断增强，由11.65% 增长为21.27%，反映出安徽省城镇化发展的强劲势头。合肥市作为安徽省中心城市，其城市建成区扩张总量(ΔU)在2002—2007年最高达到81.47 平方公里，同一时期的城市建成区扩张速度(AGA)也达到了16.29 平方公里/年的最高值。合肥市城市建成区的扩张强度(R)基本维持在3%以上，最高达到8.79%。

安徽省城镇化一直保持较好发展势头，但皖北、皖中、皖南三大地区城镇化发展水平差异较大：

1992—1997 年这一时期，皖北地区城镇化发展水平位居全省第一，城市建成区扩张总量最大，扩张速度最快，扩张强度最高；皖中地区城镇化发展水平位居第二，不过由于其城镇化发展起步较高，虽然城市建成区扩张总量较大，扩张速度较快，但是城市建成区扩张强度要低于全省同期水平；皖南地区城镇化发展处于末尾，城市建成区扩张总量和扩张速度均低于其他地区，扩张强度更是没有达到全省同期水平。

1997—2002 年这一时期，安徽省城镇化发展速度减缓，各项指标与前一阶段相比均有大幅下降。在总体发展低迷情况下，皖中地区城镇化发展仍然保持增速，建成区扩张总量，扩张速度，扩张强度三项指标跃居全省第一；皖北地区和皖南地区发展速度减缓，各项指标较前一时期有较大降幅。这一时期也是皖南和皖北地区城镇化发展的关键节点。

2002—2007 年这一时期，皖北地区城镇化发展逆转颓势，各项指标实现较大增幅，其中建成区扩张总量，扩张速度两项指标跃居全省第一；皖中地区城市建成区快速扩张趋势趋缓，城市建成区扩张强度低于全省同期；皖南地区城镇化发展摆脱低迷，城市建成区扩张强度跃居全省第一。从这一时期开始，安徽省城镇化进入快速发展阶段。

2007—2012 年这一时期，皖中居首席、皖北居次席、皖南居末席的安徽省城镇化格局基本成型。这种格局的形成有客观和主观两方面的原因。从客观角度来看，皖北、皖中地区有平原地形分布广，城镇化程度高和人口众多，城镇化需求高，动力足这两方面优势；皖南地区，除长江沿岸地区地形较为平坦，大部分地区山地广布，人口较少且分布不集中，城镇化发展受到较大限制。从主观角度看，安徽省地方政府大力扶持和发展中心城市——省会合肥，皖中地区受其影响，城镇化发展后来居上。皖北地区受其战略定位影响，作为淮河平原商品粮基地，第一产业发达且占据重要地位，水利设施和农田林地占地较广，城市分布较为分散，人口虽然众多，但农业人口比重大。

(三)空间统计分析

1.莫兰指数。Moran's I 指数经过归一化的取值范围在(-1，1)之间。Moran's I ＞ 0 表示空间正相关性，其值越大，空间相关性越大；Moran's I ＜ 0表示空间负相关性，其值越小，空间差异越大；Moran's I=0，则空间呈随机性[8]。

n 是研究区域内地域单元总数；Wij是空间权重矩阵的元素值；Yi，Yj分别是地域单元和地域单元的变量值。

表4 Moran’s I 指数

2.空间关联性统计分析。计算各个年份的Moran's I 指数：1992 年的 Moran's I 指数为0.001168，Z 得分为1.106093。而2012 年的Moran's I 指数已经达到了 0.033704，Z 得分也达到了2.461124。说明1992—2012 年，安徽省城市空间扩展呈现加速集聚状态。其中1992—2002 年，由于经济基础薄弱，城镇化刚刚起步，城市人口不集中，产业布局分散，城市间联系不紧密，在空间分布上呈随机态势；2002—2012 年，安徽省经济加快发展，人口快速增长，产业聚集程度加深，城市规模不断扩大，城市之间联系日益密切，在空间分布上呈聚集态势。

四、结论与建议

安徽省城镇化区域发展不均衡，皖北、皖中、皖南差距明显。省会合肥作为中心城市，虽然自身城镇化发展迅速，但辐射带动效应不足。因此安徽省在提升中心城市能级，加快合肥长三角城市群副中心城市建设的同时，必须注重提升合肥市的辐射带动效应。安徽省城市聚合度较低，地方政府应当着眼城镇化发展全局，加强基础设施建设，特别是省内道路交通规划建设，加强城市间交流合作，形成合力共同发展新局面。

安徽省应当努力构建沿江城镇带、合肥经济圈、沿淮城镇带三大城镇群。首先要发挥合肥市的辐射带动作用，打造泛合肥大都市圈；其次，构建沿江城镇带要以芜湖，马鞍山为双核心，依托南京大都市圈辐射，深度融入长三角城市群；沿淮城镇带以阜阳市为核心，即要加强南北合作，向南依托合肥都市圈，也要向北融入中原经济区建设，依托郑州大都市圈。皖南山区由于地形地貌限制，城镇化发展条件不足，但可以通过加强生态环境保护，充分利用自然和人文资源将黄山市打造成世界一流的旅游城市。