地理研究 ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (2): 243-256.doi: 10.11821/dlyj020181085
刘星南1,2, 吴志峰1,2(), 骆仁波1,2, 吴艳艳3
收稿日期:
2018-10-08
修回日期:
2019-02-20
出版日期:
2020-02-20
发布日期:
2020-05-20
通讯作者:
吴志峰
作者简介:
刘星南(1994- ),男,广东汕尾人,硕士,研究方向为城市规划大数据与机器学习。E-mail: liuxingnan@e.gzhu.edu.cn
基金资助:
LIU Xingnan1,2, WU Zhifeng1,2(), LUO Renbo1,2, WU Yanyan3
Received:
2018-10-08
Revised:
2019-02-20
Online:
2020-02-20
Published:
2020-05-20
Contact:
WU Zhifeng
摘要:
城市边缘区的定量分析及判定,对城市发展评价和规划,或是城市空间结构研究都具有重要意义。然而现有研究的边缘区判定指标选择过于单一,判定结果过于破碎,城市预设边界、水体及城市绿地对边缘区判定结果干扰大。针对上述问题,从自然、人口、社会经济的视角出发,以遥感影像、人口数据、POI大数据为数据基础,结合深度学习技术,构建基于多源数据和深度学习的城市边缘区判定方法,进行广州市城市边缘区判定及城市结构空间分布特征分析。结果表明:① 此方法能将城市划分为核心区-边缘区-外缘区,判定结果不会受到预设边界范围的影响,且消除了城市内部水体和城市绿地所造成的破碎化;② 城市边缘区与路网耦合良好;③ 广州市的城市核心区空间分布合理。综上所述,此方法能有效检测城市边缘地带,且结果符合实际情况,能为城市规划、政府决策提供参考。
刘星南, 吴志峰, 骆仁波, 吴艳艳. 基于多源数据和深度学习的城市边缘区判定[J]. 地理研究, 2020, 39(2): 243-256.
LIU Xingnan, WU Zhifeng, LUO Renbo, WU Yanyan. The definition of urban fringe based on multi-source data and deep learning[J]. GEOGRAPHICAL RESEARCH, 2020, 39(2): 243-256.
表2
广州市城市空间结构的统计结果"
城市空间结构类型 | 城市核心区 | 城市边缘区 | 城市外缘区 | 各区总 面积 (km2) | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
面积 (km2) | 各区百 分比(%) | 总百分 比(%) | 面积 (km2) | 各区百 分比(%) | 总百分比(%) | 面积 (km2) | 各区百 分比(%) | 总百分比(%) | ||
白云区 | 82.694 | 12.43 | 24.11 | 444.394 | 66.79 | 16.68 | 138.261 | 20.78 | 3.26 | 665.350 |
从化区 | 3.256 | 0.16 | 0.95 | 262.243 | 13.20 | 9.84 | 1 720.692 | 86.63 | 40.53 | 1 986.191 |
番禺区 | 41.955 | 5.44 | 12.23 | 499.051 | 64.71 | 18.73 | 230.241 | 29.85 | 5.42 | 771.248 |
海珠区 | 49.324 | 53.53 | 14.38 | 42.563 | 46.19 | 1.60 | 0.262 | 0.28 | 0.01 | 92.148 |
花都区 | 20.724 | 2.14 | 6.04 | 416.250 | 43.00 | 15.62 | 531.120 | 54.86 | 12.51 | 968.094 |
黄埔区 | 2.606 | 0.54 | 0.76 | 223.844 | 46.54 | 8.40 | 254.471 | 52.91 | 5.99 | 480.921 |
荔湾区 | 27.753 | 44.11 | 8.09 | 34.864 | 55.41 | 1.31 | 0.304 | 0.48 | 0.01 | 62.921 |
南沙区 | 0.007 | 0.00 | 0.00 | 173.278 | 39.48 | 6.50 | 265.643 | 60.52 | 6.26 | 438.928 |
天河区 | 70.282 | 51.43 | 20.49 | 60.679 | 44.40 | 2.28 | 5.695 | 4.17 | 0.13 | 136.656 |
越秀区 | 33.821 | 99.94 | 9.86 | 0.020 | 0.06 | 0.00 | 0.000 | 0.00 | 0.00 | 33.840 |
增城区 | 10.517 | 0.65 | 3.07 | 507.153 | 31.37 | 19.03 | 1 099.023 | 67.98 | 25.89 | 1 616.694 |
总计 | 342.938 | 100.00 | 2 664.341 | 100.00 | 4 245.712 | 100.00 | 7 252.990 |
[1] | Yang X J . China's rapid urbanization. Science, 2013,342(6156):310-310. |
[2] | Kalnay E, Cai M . Impact of urbanization and land-use change on climate. Nature, 2003,423(6939):528-531. |
[3] | Pryor R J . Defining the rural-urban fringe. Social Forces, 1968,47(2):202-215. |
[4] | 周婕, 谢波 . 中外城市边缘区相关概念辨析与学科发展趋势. 国际城市规划, 2014,29(4):14-20. |
[ Zhou Jie, Xie Bo . The related concept discrimination and subject development trend of urban fringe in China and abroad. Urban Planning International, 2014,29(4):14-20.] | |
[5] | 姚月 . 城市边缘区构成、功能及特征探讨: 以北京市海淀区为例. 北京规划建设, 2014, ( 1):103-107. |
[ Yao Yue . Discussion on composition, function and characteristics of urban fringe: A case study of Haidian district, Beijing. Beijing Planning and Construction, 2014, ( 1):103-107.] | |
[6] | 涂人猛 . 城市边缘区初探: 以武汉市为例. 地理学与国土研究, 1990,6(4):38-42. |
[ Tu Renmeng . A preliminary study on urban fringe: A case study of Wuhan city. Geography and Geo-information Science, 1990,6(4):38-42.] | |
[7] | John Friedmann, John Miller . The urban field. Journal of the American Planning Association, 1965,31(4):312-320. |
[8] | 李世峰 . 大城市边缘区的形成演变机理及发展策略研究: 以北京市为例. 北京: 中国农业大学博士学位论文, 2005. |
[ Li Shifeng . Study on evolution mechanism and development strategies of metropolitan fringes: A case study of Beijing city. Beijing: Doctoral Dissertation of China Agricultural University, 2005.] | |
[9] | 顾朝林, 陈田, 丁金宏 , 等. 中国大城市边缘区特性研究. 地理学报, 1993,60(4):317-328. |
[ Gu Chaolin, Chen Tian, Ding Jinhong . Study on the characteristics of metropolitan fringe in China. Acta Geographica Sinica, 1993,60(4):317-328.] | |
[10] | 陈佑启 . 试论城乡交错带及其特征与功能. 经济地理, 1996,16(3):27-31. |
[ Chen Zuoqi . Discuss urban rural ecotone and its characteristics and functions. Economic Geography, 1996,16(3):27-31.] | |
[11] | 程连生, 赵红英 . 北京城市边缘带探讨. 北京师范大学学报: 自然科学版, 1995, ( 1):127-133. |
[ Cheng Liansheng, Zhao Hongying . Discuss the urban fringe of Beijing. Journal of Beijing Normal University: Natural Science, 1995, ( 1):127-133.] | |
[12] | 章文波, 方修琦, 张兰生 . 利用遥感影像划分城乡过渡带方法的研究. 遥感学报, 1999,3(3):199-202. |
[ Zhang Wenbo, Fang Xiuqi, Zhang Lansheng . Method to identify the urban rural fringe by TM image. Journal of Remote Sensing, 1999,3(3):199-202.] | |
[13] | 李世峰, 白人朴 . 基于模糊综合评价的大城市边缘区地域特征属性的界定. 中国农业大学学报, 2005, ( 3):99-104. |
[ Li Shifeng, Bai Renpu . Determination of zone feature in fringe of a big city based on fuzzy overall evaluation. Journal of China Agricultural University, 2005, ( 3):99-104.] | |
[14] | 王海鹰, 张新长, 赵元 . 基于逻辑回归模型的城市边缘区界定方法研究. 测绘通报, 2010, ( 10):7-10. |
[ Wang Haiying, Zhang Xinchang, Zhao Yuan . On determination methods for urban edge regions based on logistic regression model. Bulletin of Surveying and Mapping, 2010, ( 10):7-10.] | |
[15] | 周小驰, 刘咏梅, 杨海娟 . 西安市城市边缘区空间识别与边界划分. 地球信息科学学报, 2017,19(10):1327-1335. |
[ Zhou Xiaochi, Liu Yongmei, Yang Haijuan . Spatial recognition and boundary region division of urban fringe area in Xi'an city. Journal of Geo-information Science, 2017,19(10):1327-1335.] | |
[16] | Yang Y, Ma M, Tan C , et al. Spatial recognition of the urban-rural fringe of Beijing using DMSP/OLS nighttime light data. Remote Sensing, 2017,9(11):1141. |
[17] | 李国杰, 程学旗 . 大数据研究: 未来科技及经济社会发展的重大战略领域: 大数据的研究现状与科学思考. 中国科学院院刊, 2012,27(6):647-657. |
[ Li Guojie, Cheng Xueqi . Big data research: a major strategic area of technology and economic and social development in the future: Research status and scientific thinking of big data. Bulletin of the Chinese Academy of Sciences, 2012,27(6):647-657.] | |
[18] | 吴志峰, 柴彦威, 党安荣 , 等. 地理学碰上“大数据”: 热反应与冷思考. 地理研究, 2015,34(12):2207-2221. |
[ Wu Zhifeng, Chai Yanwei, Dang Anrong , et al. Geography interact with big data: Dialogue and reflection. Geographical Research, 2015,34(12):2207-2221.] | |
[19] | 许泽宁, 高晓路 . 基于电子地图兴趣点的城市建成区边界识别方法. 地理学报, 2016,71(6):928-939. |
[ Xu Zening, Gao Xiaolu . A novel method for identifying the boundary of urban built-up areas with POI data. Acta Geographica Sinica, 2016,71(6):928-939.] | |
[20] | 李江苏, 梁燕, 王晓蕊 . 基于POI数据的郑东新区服务业空间聚类研究. 地理研究, 2018,37(1):145-157. |
[ Li Jiangsu, Liang Yan, Wang Xiaorui . Spatial clustering analysis of service industries in Zhengdong new district based on POI data. Geographical Research, 2018,37(1):145-157.] | |
[21] | Lecun Y, Bengio Y, Hinton G . Deep learning. Nature, 2015,521(7553):436-444. |
[22] | Gu K . Exploring the fringe belt concept in Auckland: An urban morphological idea and planning practice. New Zealand Geographer, 2010,66(1):44-60. |
[23] | Sharp J S, Clark J K . Between the country and the concrete: Rediscovering the rural-urban fringe. City & Community, 2008,7(1):61-79. |
[24] | 国务院发展研究中心课题组. 城乡空间边界划分的国际经验及启示. 中国发展观察, 2010, ( 7):54-57. |
[ Research Group of the State Council Development Research Center. International experience and Enlightenment of dividing urban and rural spatial boundaries. China Development Observation, 2010, ( 7):54-57.] | |
[25] | Shannon C E . A mathematical theory of communication. Bell System Technical Journal, 1948,27(3):379-423. |
[26] | 刘晓曈 . 基于深度学习的分类预测方法研究及应用. 南京: 东南大学硕士学位论文, 2017. |
[ Liu Xiaotong . Research and application of classification prediction method based on deep learning. Nanjing: Master Dissertation of Southeast China University, 2017.] | |
[27] | 焦朋朋, 陆化普, 王建伟 . 基于交通效率的城市道路网络优化. 清华大学学报: 自然科学版, 2005,45(3):297-300. |
[ Jiao Pengpeng, Lu Huapu, Wang Jianwei . Optimization of urban road network based on transport efficiency. Journal of Tsinghua University: Science and Technology, 2005,45(3):297-300.] | |
[28] | 谢顺平, 冯学智, 王结臣 , 等. 基于网络加权Voronoi图分析的南京市商业中心辐射域研究. 地理学报, 2009,64(12):1467-1476. |
[ Xie Shunping, Feng Xuezhi, Wang Jiechen , et al. Radiation domain of commercial centers in Nanjing based on analysis of road network weighted Voronoi diagram. Acta Geographica Sinica, 2009,64(12):1467-1476.] | |
[29] | 杨励雅 . 城市交通与土地利用相互关系的基础理论与方法研究. 北京: 北京交通大学博士学位论文, 2007. |
[ Yang Liya . Research on the basic theory and method of the relationship between urban traffic and land use. Beijing: Doctoral Dissertation of Beijing Jiaotong University, 2007.] | |
[30] | 郭欢欢, 林坚, 孙芬 , 等. 桥梁-道路建设对西南山地城市扩展影响机制研究: 以重庆嘉陵江两桥为例. 长江流域资源与环境, 2017,26(1):47-54. |
[ Guo Huanhuan, Lin Jian, Sun Fen , et al. Impact mechanism of bridges-road construction on urban growth in mountain cities in southwest China. Resources & Environment in the Yangtze Basin, 2017,26(1):47-54.] |
[1] | 马凌,张媛媛,朱竑,陈晓亮. 城市行政区划调整背景下城郊居民地方认同的重构与机制研究——以广州番禺小龙村为例[J]. 地理研究, 2019, 38(8): 2044-2057. |
[2] | 高枫, 李少英, 吴志峰, 吕帝江, 黄冠平, 刘小平. 广州市主城区共享单车骑行目的地时空特征与影响因素[J]. 地理研究, 2019, 38(12): 2859-2872. |
[3] | 罗秋菊, 丁绍莲, 潘珂. 外来饮食文化影响下广州本地居民地方身份建构过程的代际差异[J]. 地理研究, 2018, 37(9): 1762-1774. |
[4] | 张国俊, 王珏晗, 庄大昌. 广州市产业生态化时空演变特征及驱动因素[J]. 地理研究, 2018, 37(6): 1070-1086. |
[5] | 陈慧灵, 曹小曙, 梁斐雯, 古恒宇. 跨界道路交通对同城化地区时空联系影响研究:广佛案例[J]. 地理研究, 2018, 37(3): 551-563. |
[6] | 张济婷, 周素红. 转型期广州市居民职住模式的群体差异及其影响因素[J]. 地理研究, 2018, 37(3): 564-576. |
[7] | 杨振山, 王玉璇. 开发区流动人口生计资本测量及生计空间特征分析——以广州南沙新区为例[J]. 地理研究, 2018, 37(11): 2153-2164. |
[8] | 周春山, 童新梅, 王珏晗, 赖舒琳. 2000-2010年广州市人口老龄化空间分异及形成机制[J]. 地理研究, 2018, 37(1): 103-118. |
[9] | 王立, 薛德升. 解绑—嵌入:广州天河北全球化空间的跨国生产[J]. 地理研究, 2018, 37(1): 81-91. |
[10] | 伍灵晶, 仝德, 李贵才. 地方政府驱动下的城市建成空间特征差异——以广州、东莞为例[J]. 地理研究, 2017, 36(6): 1029-1041. |
[11] | 何嘉明, 周素红, 谢雪梅. 女性主义地理学视角下的广州女性居民日常出行目的及影响因素[J]. 地理研究, 2017, 36(6): 1053-1064. |
[12] | 文雅, 龚建周, 胡银根, 胡志仁. 基于生态安全导向的城市空间扩展模拟与分析[J]. 地理研究, 2017, 36(3): 518-528. |
[13] | 王洋, 金利霞, 张虹鸥, 吴康敏, 王长建, 黄耿志. 社会空间视角下广州居住地犯罪风险的格局与模式[J]. 地理研究, 2017, 36(12): 2465-2478. |
[14] | 陈蔚珊, 柳林, 梁育填. 基于POI数据的广州零售商业中心热点识别与业态集聚特征分析[J]. 地理研究, 2016, 35(4): 703-716. |
[15] | 李少英, 吴志峰, 李碧莹, 刘轶伦, 陈晓越. 基于互联网房产数据的住宅容积率多尺度时空特征——以广州市为例[J]. 地理研究, 2016, 35(4): 770-780. |
|