城市规划空间分析数据准备

SLEUTH的城市增长模型（UGM）需要输入5个GIF格式的灰度栅格数据图层（城市范围、交通、坡度、山体阴影与排除图层）。需要注意的是，所有模型输入图层均需要按照模型的数据图层命名规则进行命名，即输入数据的“文件夹名称.图层名称.年份.gif”，例如“jinan240.urban.1989.gif”；另外，格式必须是8Bit的gif图像，且所有数据的范围大小要一致。

1）城市范围、交通图层的制作

模型校正至少需要两期的交通图层和四期的城市范围图层。实验数据中提供了4个时期（1989、1996、2004、2011年）的城市范围栅格数据（60m×60m）和交通图层矢量数据（shapefile格式）。这些数据均基于4个时期的遥感影像数据（TM／ETM、SPOT、ALOS等）通过解译或数字化而得（具体的操作过程可参见实验1和实验2中的相关内容）。

本实验以城市范围图层的制作过程为例做简要说明。城市范围图层是城市与非城市土地利用的二值图。本例中为操作方便，将研究区范围内的城镇建设用地均作为城市范围，赋值为1。其制作过程为：①首先，在ArcMap中加载1989年城市建设用地的GRID数据（文件名称为urban1989），其中城市用地为1，非城市用地为0。②在“内容列表”中右击“urban1989”图层，点击“数据”—“导出数据”，弹出“导出栅格数据”对话框（图9-6），设置像元大小为60m×60m，即保持不变，输出数据格式选择为GIF格式，并设置保存文件位置（c：＼cygwin＼bin＼s＼Input＼jinan60）和文件名称（jinan60.urban.1989.gif），点击“保存”按钮保存数据。

图9-6　ArcMap中的“导出栅格数据”对话框

采用同样的方法得到交通图层的数据。交通图层不分等级，统一赋值为1，非道路区域赋值为0（光盘中提供了道路的矢量数据，需要根据栅格数据的空间分辨率大小来确定道路两侧的缓冲区宽度，以保证输入模型的道路是连续的，具体操作过程参见实验5）。(www.xing528.com)

2）坡度与山体阴影图层的制作

坡度与山体阴影图层由研究区DEM数据生成（名称分别为“jinan60.slope.gif”和“jinan60.hillshade.gif”，保存路径为c：＼cygwin＼bin＼s＼Input＼jinan60，具体操作过程参见实验3）。坡度采用百分比坡度，并将坡度大于100%的栅格重新定义为100。山体阴影图层用于增强模拟结果的显示效果，不参与模型的运算过程。在将坡度数据转换为GIF数据格式时，如果原始的DEM数据非8位像素深度，则可在“导出栅格数据”对话框中需要勾选“使用渲染器”选项，并将像素深度设置为8Bit即可。

3）排除图层的制作

排除图层确定了限制城市发展的区域，取值范围为0～255。0表示区域发展不受限制，大于100的取值表示该区域不能进行城市化。通常将水体、湿地、森林公园等受保护的区域视为不可城市化的区域。像元值越趋向于0，城市化的概率越大，越趋向于100，城市化的概率越小。

排除图层将会根据后面设置的不同发展情景分别进行定义，而在模型校正阶段使用的排除图层仅将1989年土地利用类型图中的水体作为100%的概率不被城市化（名称为“jinan60.excluded.gif”，保存路径为c：＼cygwin＼bin＼s＼Input＼jinan60，具体操作过程请参见实验7）。为了使转换成的栅格数据中的水系能够保持连续和连通，首先将水体图层（water1989.shp）进行缓冲区处理，建议两侧缓冲区的宽度设置为栅格像元的宽度，此处为60m。

通过以上工作，SLEUTH模型校正需要的所有图层都已经制作完成，对于所有的输入图层，0表示不存在或空值，0＜n≤255表示存在值。所有数据均转换为模型需要的GIF格式栅格数据，为了减少模型运算时间，初始栅格大小均为60m×60m，且所有数据图层的范围保持一致。