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摘 要

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城市建设用地时空扩张虚拟仿真

——以江苏省南京市为例

摘 要

随着经济与社会的高速增长，世界各地由以农业为主的生产生活模式逐渐过渡到以工业、服务业为主的生产生活模式。而这种变化的直接反映就是城市建设用地的扩张。而这种变化的直接反映就是城市建设用地的扩张。城市扩张会侵占其他种类的土地，从而引起土地利用类型的改变，甚至导致地区的生态环境的变化^[1]。因此合理进行空间规则显得尤为重要。

本文以1985-2015年南京市为研究对象，首先利用遥感影像提取出城市建设用地信息，然后进行圈层的划分，通过计算南京市各时期城市扩张核心度指数和城市扩张强度指数对1985-2015年南京市城市建设用地时空扩张进行详细的分析。得到的结论有：① 南京市城市建设用地扩张不能单纯的用单一扩张类型来衡量，而是在不同的区域兼有不同类型的扩张。1985-2000年的城市建设用地扩张类型主要属于填充型和外延型。2000-2005年的城市建设用地扩张类型除填充型和外延型，还有飞地型。2005-2015年的城市建设用地扩张类型除填充型和外延型，还有廊道型。② 不同时期南京城市建设用地扩张的方向不同，这与当时的经济、政府政策或交通等因素有很大的关系^[2]。③ 经过比较，南京市城市建设用地扩张最紧凑的是2010年，其扩张的区域形状最规则。扩张最分散的是1985年，其扩张的区域形状最不规则。④ 经过比较，南京市城市建设用地扩张速度最快、扩张强度最强的是2000-2005年。扩张速度最慢，扩张强度最弱的是1985-1995年。

最后设计开发出虚拟仿真软件对1985-2015年南京市建设用地时空演化格局进行虚拟仿真实验与可视化表达。

关键词：城市建设用地，城市扩张，虚拟仿真，南京市

Virtual Simulation of Spatial Expansion of Urban Construction Land

——A Case Study of Nanjing , Jiangsu Province

Abstract

With the development of economy and society, the speed of urbanization is getting faster and faster. And urban expansion is the direct form of urbanization. Urban expansion will encroach on other types of land, causing land use types to change, and even affect the region's ecological environment. It is particularly important to have a reasonable spatial rule.

This article is based on the study of the city of Nanjing from 1985 to 2015. Firstly, using remote sensing images to extract information about urban construction land, and then the division of the circle is calculated. Through the calculation of Nanjing urban expansion during the period of the core index and urban expansion intensity index from 1985 to 2015 in Nanjing city construction land expansion a detailed analysis of space and time. The conclusions include: First, Nanjing urban construction land expansion can not simply use a single type of expansion to measure, but in different regions have different types of expansion. The expansion type of urban construction land in 1985-2000 mainly belongs to filling type and extension type. 2000 - 2005 urban construction land expansion type in addition to filling and extension type, as well as flying type. 2005 - 2015 urban construction land expansion type in addition to filling and extension type, there are corridor type. Second, different periods of Nanjing urban construction land expansion in the direction of different, which at that time the economy, government policy or traffic and other factors have a great relationship. Third, In 2010, the expansion of urban construction land in Nanjing was the most compact, and the regional shape of the expanded area was the most regular. In 1985, the expansion of urban construction land in Nanjing was the most fragmented, and the regional shape was the most irregular. Finally, The urban expansion land of Nanjing was the fastest and the expansion intensity was the strongest in 2000-2005, and the expansion rate of urban construction land in Nanjing was the slowest and the expansion intensity was the weakest in 1985-1955.

Finally, the virtual simulation software is designed to simulate and visualize the temporal and spatial evolution pattern of Nanjing construction land from 1985 to 2015.

KEY WORDS: Urban construction land use ; Urban expansion; Virtual simulation；Nanjing

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与研究意义 1

1.2城市扩张国内外研究进展 1

1.2.1 城市扩张类型的研究现状 1

1.2.2 城市扩张计算方法研究现状 2

1.3 主要研究内容及技术路线 3

1.3.1 主要研究内容 3

1.3.2 技术路线 3

第二章 城市扩张分析与仿真相关技术介绍 5

2.1 遥感图像处理与城市建设用地空间信息提取 5

2.1.1 遥感图像监督分类及常用方法 5

2.1.2 遥感图像监督分类的一般步骤 5

2.2 城市扩张量化分析指标 6

2.2.1 城市扩张核心度指数UCI 6

2.2.2 城市扩张强度指数UII 6

2.3 三维建模技术 6

2.4 虚拟现实技术 7

第三章 研究区概况与数据处理 9

3.1 研究区域概况 9

3.2 数据源 9

3.3数据处理 10

3.3.1 城市建设用地信息的提取 10

3.3.2 城市圈层的划分 15

第四章 城市建设用地时空扩张分析 19

4.1 基于城市建设用地圈层密度分析 19

4.2 基于城市扩张核心度指数UCI分析 20

4.3 基于城市扩张强度指数UII分析 22

4.4 南京市城市建设用地时空扩张特征 26

第五章 城市建设用地时空扩张虚拟仿真软件设计与开发 27

5.1 城市建设用地扩张指数三维建模 27

5.1.1城市建设用地数据的分类 27

5.1.2“高程”数据的确定 27

5.1.3 使用3Ds max软件建模 28

5.2 VRP软件简介 30

5.3 数据的导入 32

5.4 界面设计 33

5.5 功能响应 36

5.5.1切换页面功能 36

5.5.2 播放动画功能 36

5.5.3 Atx动画贴图的制作 37

5.5.4 悬浮窗口的设置 38

5.5.5 音乐的设置 41

第六章 结论与展望 42

6.1 研究总结 42

6.2 研究特色 42

6.3不足点与展望 42

致 谢 44

参考文献 45

绪论

1.1 研究背景与研究意义

城市化是指一个地区从农村向城市转型的现象，是一个城市发展的象征。自从十八世纪六十年代以来，随着工业化的推广与普及，第二产业逐渐取代第一产业已成为社会最重要的生产方式，大量农村人口转移到了城市中，标志着城市化的出现^[3]。目前，美国等发达国家已经经历了城市的快速发展，城市化步伐逐渐稳定，基本进入了成熟的城市发展时期，城市化的重点从发达国家转移到了发展中国家国家。中国作为当今最大的发展中国家，1987年以来，在经济等方面一贯维持着较高发展水平，同时城市也在迅速扩张中^[4]。

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