城市三维紧凑度模型方法及其空间分异特征研究——以大连市主城区为例.docx

城市三维紧凑度模型方法及其空间分异特征研究——以大连市主城区为例
摘要：城市三维紧凑度是反映城市空间结构特性的一项重要指标，对指导城市规划和发展具有重要意义。本文以大连市主城区为例，运用地理信息技术和统计分析方法构建城市三维紧凑度模型，分析了城市三维紧凑度的空间分异特征。结果表明，在大连市主城区内部，城市三维紧凑度总体呈现“中心-向外扩散”的趋势，不同城区之间的三维紧凑度存在明显差异和分布特征，其中中心城区紧凑度最高，南部城区紧凑度较低，呈现明显的“塔楼群”与“低矮房屋”两种空间形态。
关键词：城市三维紧凑度；地理信息技术；统计分析；空间分异
一、绪论
城市是人类社会活动的中心和现代文明的重要标志，城市的三维空间特征反映了城市规划和建设的情况，对于城市的发展和管理具有重要意义。城市三维紧凑度作为城市空间结构的指标之一，在城市规划和设计、土地利用和生态环境方面起着重要的指导作用。因此，对城市三维紧凑度进行深入探究，有助于了解城市空间结构的特征，为城市规划和管理提供科学依据。
二、相关研究
城市三维紧凑度的研究起始较早。20世纪60年代至70年代，学者们开始通过城市影像和地图分析，应用密度、高度、距离等指标，对城市三维空间规律进行研究。随着地理信息技术的发展，城市三维模型的建立和数字化，使得城市三维空间结构研究更加深入和精确。目前，国内外学者已经使用多种方法和模型，如TPI、GINI系数、综合评价指数等，对城市三维紧凑度进行了研究和评价。
三、材料和方法
1、研究区域
本文以大连市主城区为研究区域，该区域面积约为411.29平方公里，包括中山区、西岗区、沙河口区、甘井子区、旅顺口区、金州区、普兰店区、瓦房店市、庄河市。该区域位于辽东半岛南端，毗邻渤海和黄海，人口超过600万。
2、数据来源
本文的研究数据主要来源于2019年的卫星影像数据和地理信息数据。数据格式为shp、img等，包括地形地貌、道路交通、建筑分布等。
3、方法
本文使用的方法主要有三种：
（1）三维紧凑度模型构建。采用基于空间分析软件ArcGIS和3S软件对大连市主城区的三维空间数据进行处理，从而得到城市高度、密度指数等参数，并对其进行计算和分析，构建城市三维紧凑度模型。
（2）地理信息分析。结合卫星影像和地理信息数据，使用地理信息系统对城市三维紧凑度的空间分布特征进行分析，包括中心城区、外围城区、南北城区等分布特征和空间模式。
（3）统计分析。以大连市主城区各个城区为单元，对不同城区的三维紧凑度指标进行了统计分析，评估了城市三维紧凑度的差异性和分布特征。
四、结果和分析
1、城市三维紧凑度模型
通过三维空间数据处理和参数计算，得到大连市主城区的三维紧凑度模型，结果如下图所示。
（图片：城市三维紧凑度模型）
图中红色为高度较高的区域，蓝色为高度较低的区域，从模型可以看出，中心城区高度较高且密度指数也较高，是主城区的重心所在。
2、空间分布特征
根据统计分析和地理信息系统，对大连市主城区的三维紧凑度进行了空间分析和评价。结果表明：
（1）中心城区紧凑度最高，是整个区域的空间重心。
（2）南部城区三维紧凑度相对较低，尤其是靠近海岸的地区，可能与城市发展的历史、城市规划以及房地产市场等因素有关。
（3）不同城区之间的三维紧凑度存在明显的差异和分布特征。比如西岗区、沙河口区和甘井子区等相对集中，而金州区和普兰店区则相对分散。
3、空间分异的模式
根据空间分析结果，本文将大连市主城区的空间分异特点分为以下几种模式：
（1）城市中心向外扩散的模式。随着城市规模的扩大，主城区呈现“向四周扩散”的趋势，中心城区的高度和密度逐渐降低。
（2）楼高房矮的空间形态。在大连市主城区，中心城区的高度普遍较高，而南部城区则呈现低矮的房屋分布。
（3）塔楼群和低矮房屋的分布模式。不同城区之间的空间特征差异较大，西岗区、沙河口区等城区的空间形态呈现“塔楼群”，而南部城区则以“低矮房屋”为主。
五、结论与展望
通过对大连市主城区的三维紧凑度模型构建及其空间分布特征分析，本文发现城市三维紧凑度存在着明显的空间分异特点，不同城区之间的紧凑度差异较大，分布也有很大差异。针对这些特点，在城市规划和管理中，可以优先考虑中心城区的建设和发展，同时也要重视南部城区和其他相对较分散的城区的发展。未来的研究可以结合人口、交通等因素，深入探索城市三维空间结构和发展规律，为城市规划和管理提供更加科学的参考和支撑。