廣州市城市邊緣區(qū)時空演變特征分析*

王海鷹，張新長

(中山大學地理科學與規(guī)劃學院，廣東 廣州 510275)

改革開發(fā)以來，我國城市建設進入了一個新的發(fā)展階段，其特點表現(xiàn)為城市擴展與鄉(xiāng)村城市化同時并起，城鄉(xiāng)界限逐漸變得模糊。以往傳統(tǒng)的城鄉(xiāng)二元分法已經不能準確反映現(xiàn)代城市的地域結構特征[1-2]。隨著城市化進程的加快，許多大城市出現(xiàn)了中心城市密集、交通擁擠、耕地減少、生態(tài)環(huán)境惡化等“城市病”問題，人與自然環(huán)境的矛盾日益突出，使得城市周邊成為城市化進程中最為敏感、矛盾最為集中和尖銳的區(qū)域[3-4]。因此，引入城市邊緣區(qū)的概念，充分研究包括其在內的城市地域空間發(fā)展變化規(guī)律，實現(xiàn)大城市地域各組合部分的空間整合，對促進城市自身建設和區(qū)域協(xié)調發(fā)展起著極其重要的作用。

城市邊緣區(qū)是指位于城市和農村之間，以土地的城鄉(xiāng)混合利用方式為典型特征，人口和社會特征具有過渡性質的一個獨特地域實體，它是城市擴散的前沿與先導區(qū)，是城市地域結構中的一個重要組成部分，是具有過渡性、模糊性、動態(tài)性、復雜性等特點[1,5-7]。我國自20世紀80年代開始研究城市邊緣區(qū)問題，相關的研究多集中在城市邊緣區(qū)的概念與界定[2,8-14]、土地利用[15-21]、景觀變化[22-24]、城市空間結構演變[1,4,17,26-27]等方面。從空間變化角度定量分析城市地域結構演變的研究并不多見，至今未形成一個統(tǒng)一的方法范式。

本文采用基于多準則判斷的城市邊緣區(qū)界定方法[2]，結合廣州市1990、2000及2009年空間與統(tǒng)計數(shù)據(jù)，重點分析廣州市城市邊緣區(qū)時空演變特征，從中探尋大城市地域結構在形態(tài)、功能、特征上的時空變化規(guī)律。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

廣州市(22°26′-23°56′Ν,112°57′-114°3′E)位于珠江三角洲的中心腹地，地勢東北高，西南低，北部和東北部為山區(qū),中部為丘陵和盆地，南部是珠江三角洲沿海沖積平原。地處南亞歐大陸熱帶，屬南亞熱帶季風海洋性氣候。

研究區(qū)涵蓋廣州市目前主要城市范圍，包括：海珠、黃埔、荔灣、越秀、天河、番禺、白云、蘿崗、花都、南沙共10個區(qū)，總面積為3 617.35 km2，由于增城、從化兩個縣級市，城市發(fā)展水平與主城區(qū)存在較大差距，故不在研究范圍之內。

1.2 數(shù)據(jù)來源

采用了廣州市1990、2000、2009年土地利用數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)、人口密度數(shù)據(jù)、公共管理及服務設施數(shù)據(jù)以及DEM數(shù)據(jù)。其中，土地利用數(shù)據(jù)采用中山大學教育部“985”遙感與GIS地學應用創(chuàng)新平臺實驗室解譯結果?？臻g數(shù)據(jù)處理方法如下：將廣州市土地利用數(shù)據(jù)進行歸并，得到1990、2000、2009年城市用地空間分布數(shù)據(jù)。人口密度數(shù)據(jù)分別通過1991、2001、2010年廣州年鑒及廣東省行政區(qū)圖集獲得，并將人口數(shù)據(jù)落實到街(鎮(zhèn))單元；交通數(shù)據(jù)由已有道路矢量圖疊加上相應年份的TM影像進行矢量化修改獲得。公共服務機構和公共管理機構數(shù)據(jù)由已有城市公共機構點空間數(shù)據(jù)，結合廣州市機關事業(yè)單位地址資料修改及遙感影像獲得。DEM數(shù)據(jù)通過1∶25萬等高線圖獲取，先將其轉化為TIN，最后生成DEM數(shù)據(jù)。

所有空間數(shù)據(jù)轉化為grid柵格數(shù)據(jù)形式，并通過空間配準統(tǒng)一坐標系，grid柵格數(shù)據(jù)的分辨率為100 m。對空間數(shù)據(jù)并進行歸一化處理，消除量綱影響。

1.3 研究方法

國內外學者從多種角度提出了城市地域空間擴展理論，用以解釋和分析城市空間擴張的現(xiàn)象和機理。主要的城市擴展模式有“同心圓”擴展模式、“點-軸”填充模式[1,3,17,21,28]。廣州市自改革開放以來經濟快速增長，城市擴張和城市化進程加速發(fā)展。單從廣州市的城市化水平考慮，1990年為69.40％，2000年83.79％，2005年為81.5％，之后至2009年基本保持在這個水平(廣州市年鑒)，城市化水平位居全國前列?？梢姀V州市城市化進程已經從1990年初期的迅猛發(fā)展，過渡為平穩(wěn)發(fā)展階段。因此，研究以2000年為界，并將研究時期分為2個階段: 1990-2000年、2000-2004年。

1.3.1 指標體系 現(xiàn)代城市空間結構理論及城市邊緣區(qū)的研究表明,在城市空間形態(tài)劃分方面，土地利用、社會經濟特征是主要的參考因素[29-30]研究采用了城市特征屬性評價指標體系[2]，將指標分為自然、社會經濟等兩大類因素。其中自然因素包括城市高程因子，社會因素包括人口密度、公共管理機構、公共服務設施因子、交通因子，共2大類5個單項指標因子[2]，具體如下表1所示。

1.3.2 大城市邊緣區(qū)界定方法 洛斯烏姆(L H Russwurm)從城市地區(qū)和鄉(xiāng)村腹地聯(lián)系的角度提出了區(qū)域城市模式，認為區(qū)域城市由中心至外圍劃分為4個部分，即城市核心區(qū)、城市邊緣區(qū)、城市影響區(qū)和鄉(xiāng)村腹地。借鑒洛斯烏姆區(qū)域城市模式，將廣州市由中心至外圍劃分為城市核心區(qū)、城市邊緣區(qū)、城市影響區(qū)[31]。由于廣州市城市化水平較高，純粹鄉(xiāng)村腹地幾乎不存在，因此將鄉(xiāng)村腹地納入城市影響區(qū)中進行研究。研究采用基于多準則判斷方法劃分城市邊緣區(qū)。首先，利用邏輯回歸模型計算城市特征屬性。然后，再通過累積頻率法和K-Means空間聚類法相結合，得到城市邊緣區(qū)分布范圍[2]。

表1 指標計算方法

城市特征屬性是指反映城市土地單元城市特征的一個綜合性指標，用于表示該土地單元的城市程度。城市特征屬性是由一系列因子變量來度量的，可以采用基于多準則(MCE)的方法來獲得城市特征屬性的特征向量，其函數(shù)形式為：

βkαk=a+β1αdem+β2αpop+

β3αgov+β4αservice+β5αtrafic

(1)

(2)

采用定性與定量相結合的方法來確定城市邊緣區(qū)界定標準。對城市特征屬性進行隨機采樣，去除數(shù)據(jù)異常點后，得到城市特征屬性頻率分布直方圖。根據(jù)樣本數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析結果，在圖中尋找界定參考點，初步得到城市核心區(qū)、城市邊緣區(qū)、城市影響區(qū)的值域區(qū)間。以所選值域區(qū)間的中值作為聚核，利用K-Means空間聚類法確定城市邊緣區(qū)的界定標準。

假設隨機樣本集合為Ω，P為類的集合,L為聚核集合[33]。選取3個區(qū)間的中值作為聚核，記為

,,

(3)

以按照距3個聚核歐氏距離最近的原則，把樣本集合Ω分配到各個聚核所在的類中，記為

,,

(4)

其中，

∈Ω|d(x,≤d(x,,

j=1,2,3,j≠i}

(5)

然后，由P0出發(fā)，重新計算各類的新聚核L1，完成一次迭代過程。

,,

(6)

聚核計算公式為：

(7)

重復以上步驟，直到達到迭代收斂標準。設每類中的點與該類聚核的距離之和為ut，則

,

(8)

1.3.3 特征分析方法

1)城市地域結構變化動態(tài)度。將土地利用變化動態(tài)度計算模型應用到城市地域結構時空分異分析，用以計算城市地域結構(包括：城市核心區(qū)、城市邊緣區(qū)、城市影響區(qū))的變化強度，從宏觀上數(shù)量上把握城市邊緣區(qū)動態(tài)變化和發(fā)展趨勢。公式如下：

××100％

(9)

式中，at、at+n分別為研究期初和研究期末某一城市地域結構類型的面積；n為研究時段長，當時間n為年時，βi,t,t+n為研究時段內城市地域結構類型的年變化率。

需要指出的是，動態(tài)度指類型數(shù)量的變化速度，其值的大小并不能指示在該地區(qū)變化的主要類型。動態(tài)度值的正負代表了該類型的正向變化和負向變化。正向變化指的是該類型面積數(shù)量變大，負向變化則反之。如果動態(tài)度為負，則需比較其絕對值大小，以此判斷變化速度。

2)城市地域結構空間轉移分析。根據(jù)地圖代數(shù)原理對不同時期的城市地域結構進行空間疊加運算,計算出各時期城市地域結構轉移矩陣,再進一步分析城市邊緣區(qū)的空間變化過程。其公式如下：

×

(10)

3)城市地域結構緊湊度分析。利用緊湊度指數(shù)對城市地域結構進行分析，從而掌握城市地域結構的形態(tài)特征。其公式為：

(11)

式中，P是對象的周長，A是對象的面積。U代表城市地域結構類型的緊湊度，C值越小，其城市地域結構類型的形態(tài)越緊湊；反之，則越破碎。

2 結果與討論

2.1 城市邊緣區(qū)界定結果

對影響因子進行歸一化處理，生成樣本數(shù)據(jù)。利用SPSS進行邏輯回歸分析，得到1990、2000和2009年的廣州市城市特征屬性。城市特征屬性的邏輯回歸結果(見表2)。

表2 邏輯回歸變量系數(shù)表

得到城市特征屬性的頻率分布直方圖，定性確定城市分區(qū)界定參考點，獲得城市核心區(qū)、城市邊緣區(qū)、城市影響區(qū)的參考區(qū)間。選取上述3個參考區(qū)間的中值作為聚核，再利用K-Means空間聚類分析法進行城市核心區(qū)、城市邊緣區(qū)以及城市影響區(qū)的定量劃分[34]。經過K次迭代計算后，得到聚類中心值與分類結果。

結合研究區(qū)城市發(fā)展特性，參考相關專家意見，得到聚類結果(表3)。

表3 城市邊緣區(qū)的空間聚類結果

利用K_Means空間聚類結果，獲得了1990、2000及2009年的廣州市城市邊緣區(qū)空間分布圖，如圖1所示。

2.2 城市邊緣區(qū)空間格局分析

1990年的廣州市城市地域結構雖然是以“單核心”為主的城市空間特征，但是已經出現(xiàn)了“點-軸”擴展的趨勢(見圖1a)。除了在廣州市中心區(qū)域的城市核心區(qū)之外，在遠離城市核心區(qū)區(qū)域空間出現(xiàn)了大量城市邊緣區(qū)的空間形態(tài)，而且呈現(xiàn)出典型的星形發(fā)散特征。這一典型特征恰恰說明了這一時期城市道路系統(tǒng)對城市邊緣區(qū)擴張產生的強烈導向作用(此時交通道路因子回歸系數(shù)高達-63.256，證明了道路交通系統(tǒng)對城市化水平的主導影響。見表2所示)。在2000年，廣州市的“點-軸”擴張逐漸演變成以城市本體向外擴張為主，中心鎮(zhèn)擴張為輔的“外向”擴展模式(見圖1b)。城市核心區(qū)除了在城市本體向外擴張以后，在遠離城市中心的城市邊緣區(qū)逐漸獨立發(fā)展成為城市核心區(qū)。在2009年，廣州市的“外向”擴展模式逐漸出現(xiàn)了“多核心”擴展的空間特征，即：以在“外向”擴展模式的基礎上，城市邊緣區(qū)的核心地帶進一步成熟，使得城市核心區(qū)向外蔓延擴張，導致城市出現(xiàn)了“多中心”的空間形態(tài)(見圖1c)。

圖1 廣州市城市邊緣區(qū)空間分布

2.3 城市邊緣區(qū)數(shù)量特征分析

分別計算1990、2000及2009年城市地域結構類型(城市核心區(qū)、城市邊緣區(qū)、城市影響區(qū))的面積，得到廣州市近年來城市空間擴展的總體變化特征(見表4)。

表4 廣州市城市地域結構面積統(tǒng)計表

分析該表可知，1990-2000年間廣州市城市高速擴張。城市核心區(qū)面積由127.386 4 km2迅速增加至433.776 3 km2，面積增長率達到240.52％，面積年增長率13.04％。城市邊緣區(qū)由806.309 8 km2增加至912.888 5 km2，面積增長率為13.22％，面積年增長率1.25％。城市影響區(qū)則逐漸減少，由2 671.608 0 km2減至2 258.553 0 km2，面積增長率為-15.46％，面積年增長率-1.67％。

2000-2009年間廣州市城市擴張速度有所減緩。城市核心區(qū)面積由433.776 8 km2增加至527.878 1 km2，面積增長率為21.69％，面積年增長率為2.21％。城市邊緣區(qū)地域擴展進入靜止階段，面積甚至有所減少，由912.888 5 km2減少至892.404 2 km2，面積增長率為-2.24％，面積年增長率為-0.25％。城市影響區(qū)繼續(xù)減少，由2 258.553 0 km2減少至2 184.570 7 km2，面積增長率為-3.28％，面積年增長率為-0.37％。

進一步分析各行政區(qū)的城市地域結構數(shù)量特征，得到城市地域結構(城市核心區(qū)、城市邊緣區(qū)、城市影響區(qū))在各行政區(qū)的面積統(tǒng)計結果。

由表5分析可知，在1990、2000及2009年，廣州市各區(qū)城市核心區(qū)比例始終排在前五位的依次是越秀、荔灣、海珠、天河、黃埔。其中，越秀區(qū)在1990年城市核心區(qū)比例為91.731％，到2009年達到100.00％，而位居第五的黃埔區(qū)在1990年僅為4.635％，但至2009年已經升至39.966％。

表5 廣州市各行政區(qū)地域結構面積統(tǒng)計表

城市核心區(qū)是城市發(fā)展較為成熟的區(qū)域，其在行政區(qū)所占比例大小能夠指示該區(qū)城市發(fā)展狀態(tài)與水平。由此可以判斷， 1990-2009年，越秀、荔灣、海珠、天河、黃埔等五區(qū)始終是廣州市城市發(fā)展的核心區(qū)域。另外，從表5數(shù)據(jù)可知，城市核心區(qū)有向中心城鎮(zhèn)、衛(wèi)星城發(fā)展的趨勢。例如：在1990年，番禺、白云、蘿崗的城市核心區(qū)比例僅為1.223％、0.898％、0.000％，到2009年已經升至13.358％、12.450％、7.923％。這從數(shù)據(jù)上說明，廣州的城市發(fā)展模式已經從“單核心”(越秀、荔灣、海珠等)逐漸轉變?yōu)椤岸嘀行摹?番禺、白云、蘿崗)的發(fā)展模式。

由于各行政區(qū)城市發(fā)展水平不一，城市邊緣區(qū)在各行政區(qū)所占比例的隨時間的變化呈現(xiàn)出不同的規(guī)律。一方面，在城市核心區(qū)比例較高的地區(qū)(該區(qū)域的城市發(fā)展狀態(tài)與水平比較高)，城市邊緣區(qū)會隨著時間在數(shù)量上進一步減少。譬如，在1990年，城市邊緣區(qū)所占比例依次是黃埔、荔灣、天河、海珠、白云、番禺、蘿崗、花都、越秀、南沙，分別是59.364％、47.649％、44.530％、40.074％、33.451％、22.544％、15.635％、14.204％、8.269％、5.202％。在2000年，黃埔、海珠、天河、荔灣、越秀的城市邊緣區(qū)比例已經分別減至46.397％、35.241％、32.930％、28.981％、0.060％。直至2009年，進一步降至44.763％、27.232％、27.884％、19.523％、0.000％。另一方面，在城市核心區(qū)比例較低的地區(qū)(該區(qū)域的城市發(fā)展狀態(tài)和水平較低)，隨著城市化進程的發(fā)展，會有大量土地成為城市邊緣區(qū)。當城市化水平的進一步提升，邊緣區(qū)開始聚集填充，進一步發(fā)展成為城市核心區(qū)。此時，邊緣區(qū)面積的又會有所減少。譬如，在2000年，白云、蘿崗、花都、南沙的城市邊緣比例增加至36.218％、21.585％、19.841％、9.773％。然而到了2009年，白云、蘿崗、花都、南沙等區(qū)的城市邊緣區(qū)比例又減少至31.068％、20.223％、19.271％、9.656％。

2.4 城市邊緣區(qū)變化動態(tài)度分析

采用動態(tài)度模型對廣州市城市地域結構(包括：城市核心區(qū)、城市邊緣區(qū)、城市影響區(qū))變化狀況進行分析，該模型可以直觀反映城市地域結構類型變化的幅度與速度。分析結果見表6。

由表6可知，1990-2000年期間，廣州市城市核心區(qū)動態(tài)度較高，達到24.05％，城市邊緣區(qū)擴張速度較慢，動態(tài)度為1.32％。城市影響區(qū)不斷減少，動態(tài)度為-1.55％。2000-2009年期間，城市核心區(qū)仍在不斷擴張，但擴張速度減緩了很多，動態(tài)度下降到2.41％，城市邊緣區(qū)開始停止擴張，略有收縮。城市影響區(qū)進一步減小，但趨勢變緩，動態(tài)度提高到-0.36％。

表6 城市地域結構變化動態(tài)度

進一步計算各行政區(qū)城市地域結構變化動態(tài)度，為消除公式零除問題，將公式(9)作如下修正：

××100％

(12)

修正后的動態(tài)度計算結果見表7。

表7 各行政區(qū)城市地域結構變化動態(tài)度

由表7可知，1990-2000年間，廣州市各行政區(qū)城市核心區(qū)變化幅度較大的區(qū)依次是花都、白云、蘿崗、南沙、番禺，動態(tài)度分別是365.378％、99.820％、94.400％、62.500％、55.315％，變化速度最低的是越秀區(qū)，僅為0.867％。城市邊緣區(qū)變化動態(tài)度較大的區(qū)依次是南沙、花都、蘿崗、番禺、白云，分別是8.477％、3.940％、3.665％、2.653％、0.824％；海珠、黃浦、天河、荔灣、越秀均為負向變化，動態(tài)度絕對值最高的是越秀區(qū)，為-7.294％，最低的是海珠區(qū)，為-1.174％。城市影響區(qū)除了越秀以外均為負向變化，動態(tài)度從小到大依次是南沙、花都、蘿崗、番禺、白云、荔灣、黃浦、天河、海珠。越秀區(qū)變化幅度最小，為0.000％，變化幅度最大的是海珠區(qū)，為-6.613％。

2000- 2009年間，廣州市各行政區(qū)城市核心區(qū)變化幅度較大的行政區(qū)依次是番禺、蘿崗、黃浦、海珠、南沙，動態(tài)度分別是5.857％、4.012％、3.459％、3.077％、2.446％，變化速度最低的是越秀區(qū)，僅為0.006％。城市邊緣區(qū)除番禺面積有所擴張以外，其它區(qū)都是負向變化。番禺的城市邊緣區(qū)動態(tài)度為2.359％。荔灣的城市邊緣區(qū)負向變化最大，動態(tài)度為-3.412％。白云、花都的城市影響區(qū)出現(xiàn)正向變化，分別為0.820％、0.059％，越秀的動態(tài)度依然為0.000％。除此以外均為負向變化，變化幅度最大的是海珠，動態(tài)度為-8.500％。

2.5 城市邊緣區(qū)空間變化分析

城市邊緣區(qū)空間變化是指在城市化過程中城市地域結構內部不斷調整，從而導致城市邊緣區(qū)在空間上發(fā)生變化的現(xiàn)象。研究城市邊緣區(qū)空間變化特征，對把握城市地域空間結構的擴張動力機制具有重要意義。

利用1990年、2000年、2009年三期城市地域結構空間分布，得到1990-2000年、2000-2009年兩個時間段的城市地域結構空間變化圖以及變化轉移矩陣。

圖2 城市地域結構空間變化圖

如圖2所示，為了便于數(shù)字表達，以整數(shù)1、2、3分別代表城市影響區(qū)、城市邊緣區(qū)、城市核心區(qū)，通過地圖代數(shù)法公式進行運算得到九組數(shù)字組合，代表了由研究初期到研究末期的各種類型轉換。對城市地域結構類型變化圖進行數(shù)量分析，得到類型轉移百分比矩陣(表8)，從而分析轉變的主導方向。

表8 城市地域結構變化轉移百分比

由表8可知，1990-2000年間，城市影響區(qū)轉變?yōu)槌鞘羞吘墔^(qū)的百分比15.557％，轉變?yōu)槌鞘泻诵膮^(qū)的百分比為1.068％；城市邊緣區(qū)轉變?yōu)槌鞘泻诵膮^(qū)的百分比34.239％，轉變?yōu)槌鞘杏绊憛^(qū)的百分比為3.875％；城市核心區(qū)轉變成城市邊緣區(qū)的百分比僅為0.055％；2000-2009年，城市影響區(qū)轉變?yōu)槌鞘羞吘墔^(qū)的百分比為9.726％，轉變?yōu)槌鞘泻诵膮^(qū)的百分比為0.562％；城市邊緣區(qū)轉變成城市影響區(qū)百分比為17.414％，轉變?yōu)槌鞘泻诵膮^(qū)的百分比為14.150％；城市核心區(qū)轉變?yōu)槌鞘羞吘墔^(qū)的百分比為10.883％，轉變?yōu)槌鞘杏绊憛^(qū)的百分比為0.051％。

數(shù)據(jù)分析表明：1990-2000年間，城市地域結構空間變化主要以城市影響區(qū)轉變?yōu)槌鞘羞吘墔^(qū)、城市邊緣區(qū)轉變?yōu)槌鞘泻诵膮^(qū)為主。新增的城市邊緣區(qū)大多出現(xiàn)在城市交通要線周圍，呈星狀向外發(fā)散，并在城市邊緣區(qū)中心地帶產生城市核心區(qū)(如圖2a所示)。這一期間，城市地域結構空間變化的主要驅動力主要來自于人口密度的大量增長，外來人口由于生活成本和壓力的原因，導致其城市中心外圍形成了低生活成本的生活聚居區(qū)(如：城市交通要線周邊、城鄉(xiāng)結合部、城中村等地)，而該區(qū)域的公共管理以及服務設施往往跟不上(見表2)。2000-2009年，城市地域結構空間轉變出現(xiàn)了大的變化，表現(xiàn)在城市影響區(qū)與城市邊緣區(qū)、城市邊緣區(qū)與城市核心區(qū)兩兩相互轉化同時進行，且轉化比例相差不大，這是由于在這期間城市地域結構不斷調整的結果。在此期間，城市地域結構空間變化不僅因為人口密度的繼續(xù)增加，而且由于公共管理機構的逐漸覆蓋以及公共服務設施的完善，城市化不發(fā)達區(qū)域(如：城市交通要線周邊、城鄉(xiāng)結合部、城中村等地)的城市化特征逐漸調整成熟，對城市地域結構的空間變化也產生了重要的影響，而交通系統(tǒng)已不再是城市化的唯一影響因素，大量適宜于城市開發(fā)的低海拔土地逐漸被城市化(見表2)。

2.6 城市邊緣區(qū)空間形態(tài)分析

利用景觀生態(tài)學指標研究城市地域結構空間形態(tài)的時間變化特征，本文選用破碎度指數(shù)對城市地域結構進行分析，破碎度指數(shù)可用來度量城市地域結構的空間集聚程度，如果指數(shù)接近于“1”，則說明其形態(tài)接近于圓形，即最緊湊的形態(tài)。越大于“1”，則說明其形態(tài)越破碎、發(fā)散。城市地域結構破碎度計算結果如下：

表9 城市地域結構破碎度指數(shù)值

如表9所示，廣州市城市邊緣區(qū)1990年、2000年、2009年的破碎度指數(shù)分別為：39.003、54.862、43.920，城市核心區(qū)的破碎度指數(shù)低于城市邊緣區(qū)，分別為：15.168、38.399、26.889。城市邊緣區(qū)破碎度值要大于城市核心區(qū)破碎度值，并且兩者變化規(guī)律相似(見圖3)，尤其在2000年及2009年，這一特征表現(xiàn)地非常明顯。城市邊緣區(qū)和城市核心區(qū)破碎度指數(shù)變化經歷了一個上升再下降的過程。1990-2000年間，城市核心區(qū)破碎度較之城市邊緣區(qū)破碎度上升更快，但是在2000-2009年間，兩者破碎度的下降速度基本相同。而城市影響區(qū)的破碎度變化不大，到了2009年略有下降。

圖3 城市地域結構破碎度指數(shù)

1990-2000年這十年間，城市核心區(qū)及城市邊緣區(qū)的破碎度急劇增加，說明這一階段廣州市城市擴張力度較強，導致城市產生了大量的核心區(qū)及邊緣區(qū)斑塊，城市用地呈粗放式增長。2000年到2009年，城市核心區(qū)和城市邊緣區(qū)破碎度降低，城市用地斑塊相互聯(lián)接及內部填實，城市粗放式擴張的情況有所緩和。

進一步分析廣州市各區(qū)的破碎度變化情況，以城市核心區(qū)破碎度變化分析為例。

圖4 城市核心區(qū)破碎度指數(shù)變化圖

由圖4可知，整體來看，在1990年廣州市各區(qū)城市核心區(qū)破碎度普遍比較小，到2000年城市核心區(qū)破碎度普遍增加，尤其以白云、花都、番禺、南沙增加最為顯著，其它各區(qū)城市核心區(qū)破碎度均略有增加，越秀、荔灣等區(qū)城市核心區(qū)破碎度反而變小。到2009年，各區(qū)的城市核心區(qū)破碎度普遍度減小，尤其以白云、番禺、花都減少最為顯著，越秀、荔灣破碎度進一步減小，其它各區(qū)核心區(qū)破碎度減少的幅度不大，如：天河、黃浦、海珠、蘿崗。由變化幅度計算可知，城市核心區(qū)破碎度在1990年到2009年變化總幅度大小依次是白云、番禺、花都、南沙、黃浦、天河、海珠、荔灣、越秀(因蘿崗1990年無值，不參與排名)。

3 結 論

城市邊緣區(qū)的產生及其空間動態(tài)演變是城市化過程中必然出現(xiàn)的復雜地理現(xiàn)象，科學界定以及定量分析城市邊緣區(qū)時空演變特征，對促進城市地域結構和功能的空間優(yōu)化整合，推動城鄉(xiāng)一體化協(xié)調發(fā)展具有重要意義。本文利用面積數(shù)量特征、變化動態(tài)度、變化圖譜及景觀生態(tài)學指標等方法對廣州市1990年、2000年及2009年的城市邊緣的時空演變特征進行分析，研究結果表明：

1)1990-2000年間，廣州市處于城市擴張加速期，以城市核心區(qū)蔓延式擴張以及城市邊緣區(qū)的星形發(fā)散式擴張為主。城市作用力非常明顯，城市核心區(qū)向近域蔓延式擴張強烈。同時，城市邊緣區(qū)多沿交通要線呈放射狀分布，并在其中心地帶產生城市核心區(qū)，逐漸形成了以中心城鎮(zhèn)、衛(wèi)星城為中心的城市核心區(qū)，城市發(fā)展從“單核擴展”模式轉變?yōu)椤包c-軸擴展”模式。2000-2009年間，城市擴張力度有所減緩，城市邊緣區(qū)擴張減緩，城市核心區(qū)在原有基礎上進一步填充填實，逐漸向城市邊緣區(qū)地帶蔓延?！俺鞘薪紖^(qū)化”與“農村城市化”現(xiàn)象并存，最終將形成以“多核心”為典型特征的廣州大都市區(qū)。

2)1990-2000年間，城市核心區(qū)擴張最強烈的地區(qū)主要分布于廣州北部，分別是花都、白云、蘿崗，尤其以花都的擴張最為劇烈。城市邊緣區(qū)的擴張變化以廣州南部南沙和北部花都最為顯著，其次為蘿崗、番禺、白云?？傮w看來，整個大廣州地區(qū)處于城市化加速期，各區(qū)城市化建設迅猛，顯得粗放、混亂、無序。2000-2009年間，城市核心區(qū)擴張重點向廣州南部和東部轉移,番禺、蘿崗、黃浦成為城市核心區(qū)擴張最為強烈的區(qū)域，城市邊緣區(qū)擴張顯著集中在番禺。從總體上看，城市發(fā)展建設粗放的狀態(tài)在一定程度上得到了約束，廣州市的戰(zhàn)略發(fā)展重心南移。

3)城市空間擴張變化規(guī)律與城市核心區(qū)與城市邊緣區(qū)破碎度變化規(guī)律具有同步性和相似性。當城市處于擴張加速期，城市核心區(qū)與邊緣區(qū)的破碎度同時增加。反之，當城市擴張力度減緩，進入內部填充階段時，城市核心區(qū)與邊緣區(qū)破碎度同時下降。城市核心區(qū)的破碎度變化幅度對城市化水平具有指示作用，當某一地區(qū)城市核心區(qū)破碎度變化幅度越小，則該地區(qū)城市發(fā)展程度越高，如：越秀、荔灣、海珠、天河、黃埔等，反之，亦然。

4)城市邊緣區(qū)是一種極其敏感和不穩(wěn)定的時空綜合體。在城市擴張初期，城市邊緣區(qū)多是不連續(xù)的、破碎的。隨著城市的發(fā)展，城市邊緣區(qū)將變得連續(xù)、緊湊，城市邊緣區(qū)的中心地帶將轉變?yōu)槌鞘泻诵膮^(qū)，這是城市發(fā)展“趨圓性”的體現(xiàn)。在這一時空空演變過程中，城市周邊的土地資源、生態(tài)環(huán)境往往會承受很大的壓力。因此，有必要對城市邊緣區(qū)進行科學的規(guī)劃與空間優(yōu)化配置，充分考慮土地資源集約化利用與生態(tài)環(huán)境保護，將有利于城鄉(xiāng)一體化管理和區(qū)域協(xié)調發(fā)展。

研究的重要意義在于，本文通過分析廣州市城市邊緣區(qū)地域結構的時空演變特征，把握了廣州城市發(fā)展的空間擴張規(guī)律，為城市戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃及城鄉(xiāng)一體化建設提供理論支持與建議。

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