基于GIS大数据的延吉市城市扩展测度研究
1.地理信息系统( Geographical InformationSystem, GIS)
地理信息系统( Geographical InformationSystem, GIS) 是一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的,地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。
GIS能够结合通过不同渠道获得的数据，为城市扩展研究提供必要的信息。城市扩展研究中用到的其他信息系统包括数据库管理系统、决策支持系统和专家系统。在城市规划中GIS支持强大的数据访问、查询和制图，能够从他们的数据库中挖掘出所需要的数据，并把他们输送到其他模型或空间分析程序中,当与其他表格式数据库或调查数据相结合时,地理信息能用来支持有效的规划决策[1]。GIS提供地理处理功能，比如地图覆盖、连通性测量和缓冲等空间分析技术。
在城市空间扩展研究中GIS包含了地理基础要素和资源、环境、社会经济等多种类型的数据，在时间上是多对象的，结构上是多层次的，性质上又有“空间定位”和“属性”之分[2]。既有以图形为住的矢量数据，又有以遥感为源的栅格数据，还有关系型的统计数据。土地适宜性分析在规划备选方案的建立中非常有用，它能用来确定城市未来发展所需的空间。空间优化模型和GIS的结合可以帮助明确的表达和生成规划备选方案[3]。GIS对不同发展情景的模拟可以帮助生成使目标函数最大或最小化的规划备选方案。
GIS应用于城市空间扩展研究日趋深入，已成为城市规划、设施管理和工程建设的重要工具[4]，同时还进入到商业策划、移动通信、文化教育乃至人们的日常生活当中，其社会地位发生了明显的变化。GIS已与你我密切相关，与城市的现在和未来密切相关。当前GIS应用于城市规划新的发展机遇为它描绘了广阔的应用前景。
2.城市扩张
国外对城市扩张的研究主要集中在城市空间形态的定性归纳与定量测度，以及城市空间扩展边界的划分两个方面。国外不同国家对城市空间形态类型归纳的角度有所区别，于英分析指出，欧洲注重景观和几何形态特征，日本关注城市地域结构的分析，美国则较多注意社会、商业、服务业和工业分布的区位特征，以及政治和文化异质性所产生的社会分异现象在城市空间结构形态中的具体表现[5]。Boyce等从地理学角度提出了城市空间形态[6]的概念。Lee等则给出了城市空间形态定量测度[7]的方法。Lynch在总结归纳9种城市形态类型(放射形、卫星型、线形、棋盘型、格状、轴线型、花边式、内敛式、巢状)的基础上从城市各级活动中心的分布、居住单元的组织和交通可达性等方面，分析、评价了这些城市形态的优劣[8]。Frankhauser发表了一系列包括中国城市在内的分维测算[9]和分析结果。Batty等采用分形理论[10]，分析城市空间扩展形态和城市土地利用空间结构。
国内学者从20世纪80年代开始，围绕城市空间形态进行研究，提出了多种城市形态类型。朱锡金总结出5大类8种城市空间形态[11]，分别是匀质分布、蛛网、海星状、群体(包括中心城—卫星城、环状、星系、多中心网络等形态)、带状。武进根据城市伸展轴组合关系、用地聚散状况和平面几何形状，将城市形态划为集中型和群组型两大类型[12]，细分为6种典型形态，分别为块状、带状、星状、双城群组、带状群组、块状群组。崔功豪等研究了城市边缘区的用地形态，发现在空间分布上，工业用地始终位于边缘区扩展的前沿[12]，并带动居住和商业用地的外移。黎夏等基于多时相遥感数据，采用信息熵定量刻画城市空间扩张的特点和过程，开启了国内基于遥感影像、土地利用等数据，运用GIS技术和数理统计方法对城市空间扩展形态进行定量研究[13]的热潮。研究内容上主要包括空间扩展的规模、速度、强度、扩展方向、空间分异、阶段划分、边界识别等，刘盛和等研究使用了新的方法，主要包括GIS空间分析技术、数理统计方法、土地利用变化转移矩阵、流向百分比、动态度、相对变化率、景观指数、时空相关性分析、网格样方法、突变点方法、断裂点和空间分形[14]等方法模型。方修琦、王新生、张宁等人开展的案例研究十分丰富，涉及全国、区域、大中城市以及山区、城市边缘区等多种尺度[15-17]。
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