應用範例

經過上ㄧ節模組功能驗證後，本節以都市建成地為案例來實作分析，分析 資料利用第一次(1993)與第二次(2008)國土利用調查圖資進行模組實作。其目標 在於能運用本研究開發模組，達到可以快速且自動化進行桃園都市建成地空間 型態之探索。其實作目的有三，分別如下：

(一) 透過本研究開發模組之函式功能，運用在都市建成地型態分析。

(二) 歸納相關研究者於國土利用調查資料之建成地分類定義，提出本研究 建成地之分類與分類方法。

(三) 探索桃園市地區 1993 年與 2008 年建成地空間型態(建成地分布型態與 形狀特徵)，來論述其在都市空間發展之地理意義。

一、建成地土地利用的界定

在國土地利用調查圖資中，由於無建成地的土地利用類別。所以本研究回 顧曾利用國土利用調查圖資於建成地分析之相關研究(林育瑋，2001、劉佳玲，

2007、王翠華，2007、楊書婷，2008、張文菘，2013)。並參考前人研究建成地 分類，整理如附錄一。

本研究建成地分類，除了參考前人研究之分類方法之外，還參考內政部國 土利用中心所提供的第一次與第二次國土利用調查成果分類對應表、建築法第 四條規定(建築物，為定著於土地上或地面下具有頂蓋、樑柱或牆壁，供個人或 公眾使用之構造物或雜項工作物。)以及建成地必須符合人類常態生活機能所需 (即排除喪葬設施與軍事用地等)，最後透過 Google Earth 歷史衛星影像比對，提 出較為嚴謹且保守的建成地分類(如表 36、附錄一)。

另外，為了方便未來研究者在建成地或其他土地利用的分類，本研究模組 提供新增類別欄位函式(PsAddClassify)，使用者可以透過分類檔(.pac)自行新增 或編修面物件屬性分類欄位，以便研究者相關後續分析研究。

表 36：本研究建成地之土地利用類別 成地類別確定之後，並透過ArcGIS 按屬性選擇圖層方式(Select Layer By

Attribute)抽取出建成地物件("BUA_LAI" = '1')。由於建成地抽出之後，面物件受

建成地增減情形之外。基本上1993 年到 2008 年建成地普遍呈現自然增加的情 況。

另外，從圖41 也可得知少數幾處呈現建成地消失的現象，較為明顯建成地 消失區域分別為：龜山區南上里附近(建成地-工業相關設施)、楊梅區高山里(建 成地-公園綠地廣場)、楊梅區東流里(建成地-公園綠地廣場)、楊梅區永寧里(建 成地-公園綠地廣場)。消失建成地多以工業相關設施、公園綠地廣場為主。

圖 40：1993、2008 年桃園市建成地分布圖

圖 41：1993~2008 年桃園市建成地之變化

二、實作區都市建成地分布型態之探索

建成地在空間分布型態研究上，過去相關學者常透過景觀生態指數來探 討，包括運用嵌塊體個數(number of patches)、嵌塊體密度(patch density)、平均 嵌塊體面積(mean patch size)等，來衡量都市格局破碎程度；景觀百分比指數 (percentage of landscape)、盒子維度(碎形維度-盒計法)等，探討都市擴張、都市 發展與都市空間結構。(陳喬峰，1997、陳亮瑜，2002、李介中，2005、李盈 潔，2008、吳振發，2009)。

在本研究建成地分布型態的實例中，將運用本模組的盒子維度來分析探索 桃園市建成地的分布與桃園都市空間發展。在盒子維度的計算上，分析單元必 須為正方格，才能正確計算維度值。因此，先透過ArcGIS 創建漁網功能(Create Fishnet)，建置 500 公尺的方格，作為分析的單元。並將分析方格依照所屬編號 (FID)，利用 Python for 迴圈依序獨立存成單一 Shapefile。再利用 for 迴圈一個 個把獨立方格Shapefile，代入本模組中盒子維度函式來計算盒子維度。

而盒子維度函式，必須需要三個參數：分析面物件、研究範圍、方格切割 邊長大小比例值。分析面物件為1993 年與 2008 年建成區圖層，研究範圍為個 別獨立方格圖層(利用 for 迴圈分別不斷代入函式來運算)。而方格切割比例值，

則設定為方格的1/16(即 31.25 公尺)，切格成 256 個小方格。並計算每一方格 (500 公尺*500 公尺)中，建成地所佔多少小方格，利用所佔小方格數與方格切 割邊常大小比例值(1/16)，來計算各個方格的盒子維度值。最後，透過程式依序 讀取每方格盒子維度，並寫入原方格的屬性資料表內。

計算完1993 與 2008 兩年度盒子維度值之後，並繪製成圖 42。其盒子維度 值應介於0~2 之間(李介中，2008)。在都市空間意義上，值越高代表其建成地 空間分布狀態為平均且聚集；值低代表建成地空間分布狀態為分散或稀少(陳亮 瑜，2002)。此外，也由於都市與都市發展之區域，其建成地盒子維度值較高，

從不同時間點維度值的變化可反映都市發展型態、都市擴張之現象(陳喬峰，

1997、陳亮瑜，2002)。

從圖42 可以發現，前期 1993 年桃園市盒子維度值相對較高之區域，多分 布於桃園區、中壢區、平鎮區、楊梅區等地的市區中心向外都市擴散(此以台鐵 火車站位置大約表示市區中心位置)。到了後期 2008 年，更向外擴張。

再透過空間自相關中LISA 分析來進一步觀察。該分析其優勢，除了可以 將空間相鄰的維度值找出數值群聚(高聚類、低聚類)，也可以偵測出離群值(高-低離群、低-高離群)的分布。在本研究空間相鄰採共邊、共點(即后相鄰)來界定 鄰域，計算結果如圖43。從圖 43 更可以發現桃園都市發展的趨勢，從前期 (1993 年)都市發展從線狀、帶狀的發展(桃園、中壢、平鎮、楊梅)，演變到後期 (2008 年)從帶狀再向外擴張成面狀的都市發展(連結原帶狀之周遭地區)。

另外，為了得知前後期每個地區盒子維度值增長的情況，透過程式分別讀 取兩年度每個方格的維度值，也並寫入原來方格的屬性資料。也由於兩年度方 格不一定有建成地，因此整合後的資料有下列五種情況：1993 維度值-2008 維 度值、無1993 年維度值(以 9999 代表)-無 2008 年維度值(以 9999 代表)、1993 維度值-無 2008 年維度值(以 9999 代表)、無 1993 年維度值(以 9999 代表)-2008 維度值、1993 年無資料區域-2008 維度值。

在操作上，先排除兩年度無維度值之方格(代表本方格範圍從無建成地分 布)以及 1993 年無資料地區之方格，並包留兩年度均有維度值方格(代表該方格 範圍一直均有建成地存在)與非 1993 年無資料地區中一期有維度值方格(代表該 方格範圍有建成地誕生或建成地消失)。

篩選完之後，將後期2008 年維度值減去 1993 年維度值，得到桃園市建成 地盒子維度變化(如圖 44 左)，再將維度變化值做 LISA 分析，結果如圖 44 右。

從LISA 分析建成地變化值，可發現一個特別的空間格局，也就是桃園各都市 中心的建成地盒子維度變化值，一致呈現冷區的空間型態。代表各都市中心其 建成地維度變化相較於其周遭地區，呈現負成長或成長幅度較緩的情勢(都市市 區局部地區維度值下降，且有群聚現象產生；另外都市市區有些地區維度值雖

義上，1993 至 2008 年這段期間，各都市中心其建成地的空間分布，大部分地 區由於都市發展已趨於飽和，致使其建成地空間發展有限；少數局部地方開始 出現建成地空間分布不再這麼平均且聚集，其維度下降原因還有待後續研究，

詳加探討。

圖 42：1993、2008 年度桃園市建成地盒子維度情況

圖 43：1993、2008 年度桃園市建成地盒子維度 LISA 分析結果

圖 44：1993、2008 年度桃園市建成地盒子維度變化情況

三、實作區都市建成地形狀特徵之探索

除了上述建成地空間分布探索之外，本實作欲從另一個空間形態角度切 入，即為探索建成地的形狀特徵在空間格局上的變化，進而解釋其在都市空間 發展上的地理意義。

過去在建成地的形狀研究上，相關學者透過碎形維度值(面積-周長形狀維 度)來量測都市建成地的形狀，並認為在都市發展的過程中，維度值會先升高後 降低。即建成地形狀在都市發展前期，由於建成地開始增加且擴張，建成地形 狀較為不規則；到都市發展後期，都市建成地開始飽和，且較受限人為開發限 制，只能局限在剩餘可利用空置地下進行開發，因此建地形狀受到限制，偏向 形狀方整且小規模發展(林育瑋，2001、李盈潔，2008)。

本研究模組開發許多度量面物件形狀之函式，包括面形狀指數函式、面角 度統計函式、面形心距離函式與面凸多邊形函式。在選用函式進行建成地形狀 實作中，發現許多建成地有空洞的情況(如圖 45)。由於面角度統計函式、面形 心距離函式，在度量面物件形狀演算法，是抓取面物件節點依序來作運算，因 此處理面物件外面形狀效果較好。如果要處理有空洞面物件，必須填補面空 洞。但填補建成地面物件空洞後，勢必會影響建成地形狀的真實性。因此在建 成地的實作案例中，選用非節點的面形狀指數函式，度量建成地形狀較為合 理，也較符合現實的情況。

圖 45：實際建成地物件空洞(左)與填補空洞後(右)

另外，本實作為了探索更細緻的都市發展格局，不以鄉鎮尺度作為分析單 元，改採用比例尺較大的村里來分析。確定完分析單元之後，需考量的問題是

建成地的選取方式。選取建成地的方法有二(如圖 46)：一為將建成地裁切成各 里範圍；另一為透過各里所交集的建成地選取而出。本實作參考林育瑋(2001) 之作法，將各里範圍所交集的建成地，選取作為該里的建成地形狀的度量對 象，以避免建成地受到切割，保持建成地形狀的完整性(即圖 46 右)。

圖 46：建成地選取方式

確定好建成地形狀分析所使用的函式、分析單元尺度(桃園各里)、建成地 選取方法之後。便開始進行建成地形狀分析，本實作先將1993 年與 2008 年度 建成地圖層，進行面形狀指數的統計。統計完成後透過程式將村里圖層，利用 村里物件所屬物件編號(FID)，另存成個別獨立之村里圖層。再透過按位置選擇 功能(Select By Location)分別抓取各里所屬的建成地(已計算完形狀指數)，並另 存各里建成地圖層。

分析完成之後，透過for 迴圈，依序將各里建成地圖層，透過新增面積權 重函式與面區域類別統計函式，計算各里面積加權形狀指數、面積加權形狀維 度。最後再利用for 迴圈讀取統計值，並寫入原村里圖層的屬性資料表內，繪 製如圖47、圖 48

本實作以景觀生態學常用的形狀指數與前面相關文獻所使的形狀維度來進 行空間探索，並採用面積加權。其原因在於不同面積的建成地對整體(各里)的