城市扩展的各向异性

4．2．2　城市扩展的各向异性

城市扩展的各向异性可以通过各方位的面积增长、扩展速度和扩展强度的差异来进行揭示。扩展的空间差异分析，同样存在横向比较（扩展的同期各向异性）和纵向比较（某方位历史时期强度差异）两个方面。为了揭示合肥城市用地空间扩展方向与规模的差异，本书在扇形分析法的基础上，发展了一种可称之为“等扇分析法”。针对研究区域较为特殊的城市形态特征，为详细辨查各方位扩展差异，采用16方位分配法。具体分析步骤如下：以合肥市人民广场为中心，选取适当的半径（使之能包含所有的建成区），以东偏北11．25°为起点，将研究区划分成16个夹角与面积相等的扇形区域（图4－7），并与各时期城市用地现状图进行空间叠加分析，利用ArcGIS 8．3软件中的“Spatial Analyst/Zonal Statistics”命令统计得到各年份、各扇区城市建成区面积，最后分析不同时段各扇区的扩展规模和扩展强度，并用柱状图和雷达图分别予以表现，因而能直观地判断出各时段各扇区用地扩展强度的差异，分清各时段扩展主导方向的变化。由于各扇区面积相等，所得到的扩展强度具有纵向和横向的可比性。

图4-7　扇区划分图

统计各时段、各扇区扩展强度指数并以雷达图的形式表现（图4－8），可以直观地发现各时期各方位的扩展差异（表4－2、表4－3）以及该时段扩展的主导方向。采用自然断裂（natural break）分级法，对各时段、各扇区的扩展强度进行空间聚类分析，最终可以将各时段扩展强度划分成5个扩展类型：高速扩展型、快速扩展型、中速扩展型、低速扩展型和滞后扩展型（表4－4）。扩展强度类型相同或接近且相邻的方位共同构成了城市主导扩展翼。

图4-8　1949－2004年各阶段不同方位用地扩展强度雷达图

表4-2　各方位用地扩展强度统计表

表4-3　各时段、各方位城市扩展强度指数差异统计表

表4-4　各时段用地扩展类型划分

（1）时间段（1949－1958年）

这一时间段均值为0．22，标准差为0．17，数据具有一定的离散度，变异系数仅为0．03，数据相对波动范围很小，说明这个时期各方位扩展强度指数均较低且比较接近。相比较而言，E、SEE为高速扩展型，SSW、SWW为快速扩展型，中速、低速和滞后扩展型分别达到4个，占据绝大多数。城市扩展有较明显的方向性，形成了SEE—E—NEE、SWW—SW—SSW、N—NNW—NW三个扩展主导方向。其中，SEE—E—NEE构成城市东向扩展翼，扩展最快，是这一时期城市的主要扩展方向；SWW—SW—SSW构成了城市西南向扩展翼，是城市的次要扩展方向；N—NNW—NW构成了城市扩展的西北翼，属于中低速扩展翼。

（2）时间段（1958－1978年）

这一时间段均值为0．11，标准差为0．07，数据离散程度进一步降低，变异系数为0．01，数据相对波动范围很小，说明这个时期各方位扩展强度指数仍然比较接近。从扩展类型来看，W、SEE、NWW为高速扩展型，SW为快速扩展型，其余类型仍然占据大多数，说明这个时期城市扩展强度均较低。形成一个“＋”字型的城市扩展翼，其中W—NWW、SEE两个扇翼扩展速度最快，为高速扩展翼，但SEE扇翼幅度很小；SW—SSW—S和N—NNW是城市次要扩展翼。

（3）时间段（1978－1988年）

这一时间段均值为0．08，标准差为0．06，数据离散程度很低，变异系数为0．00，数据相对波动范围极小，说明这个时期各方位扩展强度指数十分接近，呈现出一种圈层缓慢扩展的态势。相比较而言，仅有SW为高速扩展型，快速、中速和低速扩展型分别达到4个，占据城市扩展类型的主流。形成一个“口袋”型城市扩展翼，即W—SWW—SW—SSW—S构成城市扩展的主导方向，SEE—E和NNE—N—NNW—NW—NWW构成城市次要扩展翼。

（4）时间段（1988－1991年）

这一时间段均值为0．34，标准差为0．30，数据离散程度仍然很低，变异系数为0．09，数据相对波动范围虽较上一时段有所扩大，但较小，说明这个时期各方位扩展强度指数比较接近。各种扩展型数量相近，属于典型的圈层均衡扩展态势，扩展翼不明显，相比较而言，W—SWW—SW—SSW可构成城市主要的扩展翼。

（5）时间段（1991－1994年）

这一时间段均值为0．44，标准差为0．58，数据离散程度有所提升，变异系数为0．33，数据相对波动范围较大，说明这个时期各方位扩展强度差异明显。其中SSW达到2．36，是平均值的5．4倍，远远高于其他方向的扩展强度，属于高速扩展型；W、SWW、SEE为快速扩展型；中速扩展型和滞后扩展型分别达到5个，而低速扩展型仅有2个。SSW形成城市主要的扩展翼，W—SWW和SEE—E形成城市的次要扩展翼，但扩展强度远远低于主要扩展翼。

（6）时间段（1994－2000年）

这一时间段均值为0．79，标准差为0．54，平均扩展强度较前一时段有很大提高，而数据离散程度则有所降低，说明各方位扩展强度相互差异有所降低；变异系数为0．29，数据相对波动范围较上一时段有所缩小。说明这个时期各方位扩展强度差异虽然明显，但差距缩小。这一时段高速扩展型达到5个，快速和中速扩展型分别达到3个和4个，占据了这一时期的主要部分，而低速和滞后扩展型分别只有2个，说明这一时期，多数方位扩展强度均较大。城市扩展主导方向明显，NWW—SSW形成一个大型的城市主要扩展翼，其中NWW方向主要是位于董铺水库周边的城市近郊绿地的增加所致；E—NEE、N—NNW和SSE形成三个小型扩展翼，但与主要扩展翼差异较大，其中，E—NEE可成为城市次要扩展翼。

（7）时间段（2000－2004年）

这一时间段均值为0．74，标准差达到1．21，平均扩展强度较前一时段有所减缓，但数据离散程度显著提高，说明城市扩展的各向异性明显，变异系数达到1．47，数据相对波动范围很大。其中，高速扩展型包括SSW、SW、SWW，快速扩展型包括N、S、SSE、NEE，中速和低速扩展型仅有1个和3个，其余5个方位扩展强度相对较低，属于滞后扩展型，其中NW和NNE基本无扩展。城市主导扩展方向明确，SWW—SW—SSW扩展翼扩展强度突出，而其余方位扩展强度差异较小。

以上分析可以看出，合肥市城市扩展经历了两个阶段，1978年以前，各方位扩展强度总体上较低，呈现缓慢渐进式扩展态势；1978年以来特别是进入1990年代以来，扩展强度显著提高，呈现出高强度快速扩展趋势。城市扩展模式多样，研究期合肥城市扩展模式可概括为1949－1978年的扩展翼缓慢扩展、1978－1991年的圈层渐进式扩展，1991年以来扩展翼快速扩展三种类型（表4－5）。

表4-5　不同时段城市扩展模式

若从整个研究期（1949－2004）的平均水平来看，扩展强度均值为0．27，标准差为0．21，数据离散范围较小，变异系数仅为0．04，各方位扩展强度指数波动范围相对较小，说明城市扩展的各向异性虽然在各阶段差异较大，但总体上并不显著，呈现出圈层式缓慢扩展的倾向，反映了城市空间扩展总体上呈现“趋圆性”特征。扩展强度最大的方位是SSW，为0．87，其次是SW和SWW，均为0．52，三个相邻的高速扩展型方位构成了城市主导扩展翼；再次是W、NWW、E、SEE，扩展强度为0．26～0．35，为快速扩展型，构成城市两个次要扩展翼。其余方位扩展强度较低，最低的NNE仅有0．07。