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1、基于SLEUTH模型的廣州市城市增長管理研宄廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院廣東廣州510060【摘要】針對城市無序蔓延，國內(nèi)外城市管理者采取各種手段對城市擴(kuò)張進(jìn)行約朿。這種方法通常運用生態(tài)學(xué)的理念對城市擴(kuò)張進(jìn)行限制性評估分析，忽略了城市自身的發(fā)展規(guī)律，約束多被突破。為了更好的引導(dǎo)城市空間發(fā)展，運用SLEUTH城市增長模型對廣州市1986?2008年的城市增長過程進(jìn)行了模擬，挖掘出城市增長歷史特征，并預(yù)測2008?2020年城市增訟情況?！娟P(guān)鍵詞】CA模型；城市增長模擬；生態(tài)評估CA模型憑借著強(qiáng)大的復(fù)雜計算功能、固有的并行計算
2、能力、高度動態(tài)特征以及具有空間概念等特征，在模擬空間復(fù)雜系統(tǒng)的時空演變方面具有很強(qiáng)的能力。木文利用SLEUTH模型對廣州市城市增長過程進(jìn)行了模擬，以為廣州市城市持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)支撐。1SLEUTH模型介紹SLEUTH模型得名于六個輸入數(shù)據(jù)層的字母縮寫(只進(jìn)行城市增長模擬時不需要土地利用圖層)：坡度(Slope)、土地利用(Landuse)、排除層(Exclude)、城市范圍(Urban)、交通(Traffic)和山影(Hillshade)。戶斤有輸入數(shù)據(jù)必須是8位的灰度Gif圖像格式，并且具備統(tǒng)一的分辨率和既定的命名格式。
3、模型假設(shè)未來的城市形態(tài)可以由過去的真實數(shù)據(jù)來進(jìn)行模擬獲取，同時假設(shè)歷史增長趨勢是持續(xù)的［1］。通過復(fù)雜的計算過程訓(xùn)練模型以預(yù)測城市增長的時空特征，把CA最為關(guān)鍵的參數(shù)定義部分，轉(zhuǎn)化為簡單的迭代運算。SLEUTH模型的三種運行模式中，測試(Test)模式通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行一次操作來確認(rèn)模型運行是否正確，或者針對特定系數(shù)輸岀數(shù)據(jù)；校正(Calibrate)模式對歷史數(shù)據(jù)每一個可能的系數(shù)組合進(jìn)行運算，用來縮小系數(shù)范圍；預(yù)測(Predict)模式采用校正過程中的最佳系數(shù)組合進(jìn)行單次運行模擬。為了提高預(yù)測精度，需要首先對模型進(jìn)行校正［2
4、］。2廣州市城市增長模擬2.1研究區(qū)與數(shù)據(jù)來源模擬區(qū)域為廣州市全境。模型所用數(shù)據(jù)包括廣州市的數(shù)字高程數(shù)據(jù)（DEM）、行列號122/44的4期LandsatTM/ETM+數(shù)據(jù)（1986年11月3日、1994年10月24日、2000年9月14tl和2008年3月4日）以及廣州市自然保護(hù)區(qū)、森林公園、河流湖泊分布圖。在GIS軟件ArcGIS將所冇數(shù)據(jù)圖層處理轉(zhuǎn)換成8位灰度的gif格式文件，分辨率為100m，作為SLEUTH模型的輸入圖層。2.2廣州市城市增長特征挖掘選取粗校正階段Compare>0.93的所有系數(shù)組合，繼而
5、再根據(jù)Lee-salee的值進(jìn)行自大而小排序，選擇出前10位的系數(shù)組合；在縮小系數(shù)取值范圍的基礎(chǔ)上再進(jìn)行精校正階段系數(shù)的區(qū)間劃分，蒙特卡羅迭代數(shù)運行以及指數(shù)的計算評價；如此反復(fù)。分別設(shè)置模型3個校正階段的系數(shù)（區(qū)間、步長）及模擬評價指標(biāo)。結(jié)果表明3個校正階段的Lee-Sallee指數(shù)基本都在0.6以上，基本能夠模擬出土地利用動態(tài)變化的趨勢。模型5個系數(shù)的最佳值也一定的反應(yīng)出廣州市自1986年以來城市增長的規(guī)律和特征。1）以新中心增長和蔓延增長為主，政策性增長明顯模型中繁衍系數(shù)和蔓延系數(shù)很高，表明廣州市的城市增長過程中增長中
6、心較多，而iL每個增長中心自我增長的程度很高，在空間上表現(xiàn)為“一主多副”的城市發(fā)展格局和片區(qū)發(fā)展模式。政府主導(dǎo)的大型基礎(chǔ)設(shè)施和重點項0建設(shè)成為新中心增長的主要原因，從“六運會”基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)帶動天河地區(qū)發(fā)展，到新白云國際機(jī)場、南沙港等大型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，以及廣州科學(xué)城、廣州大學(xué)城、廣州新城等一大批重點項0的開發(fā)建設(shè)，無不體現(xiàn)出政策性增長的特征。2）地形因素影響較小，道路影響較大模型中坡度阻礙系數(shù)較低，這是由于廣州市僅在北部山區(qū)坡度較大，城市建設(shè)集中在地勢比較平tt的中南部，坡度阻礙對城市發(fā)展的約束性不大。道路引力系數(shù)較高，
7、說明廣州市道路建設(shè)對城市增長的推動作用巨大，交通區(qū)位優(yōu)越的地區(qū)成為城市增長熱點地區(qū)，在番禺等地產(chǎn)開發(fā)強(qiáng)烈地區(qū)依托城市快速交通網(wǎng)絡(luò)己開始呈現(xiàn)郊區(qū)化現(xiàn)象。3）建設(shè)用地的擴(kuò)張呈現(xiàn)跳躍增長趨勢由于大型基礎(chǔ)設(shè)施和重點項0均遠(yuǎn)離中心城區(qū)，這種遠(yuǎn)離中心城區(qū)的跳躍式發(fā)展帶來兩種結(jié)果，一是在主城區(qū)和新建設(shè)區(qū)之間形成了生態(tài)隔離空間，形成了市域生態(tài)體系的基礎(chǔ)框架，但是這些生態(tài)隔離空間正在被快速的城市建設(shè)蠶食;二是城市建設(shè)如不加以約束，這種跳躍式的發(fā)展將會導(dǎo)致大量的城中村形成。2.3預(yù)測結(jié)果對城市規(guī)劃的借鑒采用終校正階段獲取的5個最佳系數(shù)組合，在
8、Predict模式下運行，預(yù)測現(xiàn)狀發(fā)展趨勢下的2020年廣州市城市增長情況，作為城市自發(fā)增長的邊界。根據(jù)預(yù)測結(jié)果，到2020年，廣州市建設(shè)用地面積將達(dá)2152km2,新增建設(shè)用地區(qū)域主要分布在白云北部、花都、番禺、南沙北部和增城南部（詳見附圖）。這與0前廣州市“南拓、北優(yōu)、東進(jìn)、西聯(lián)、中調(diào)”的城市空間戰(zhàn)
