錦州－葫蘆島沿海地區(qū)空間擴展態(tài)勢的模擬預(yù)測與分析

蘇 雷

（1.中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所 森林與土壤生態(tài)國家重點實驗室，遼寧 沈陽 110164；2.遼寧省葫蘆島市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計院，遼寧 葫蘆島 125001）

城市空間擴展是城市生長的需求和體現(xiàn)，是城市土地利用變化最為直接的表現(xiàn)形式，也是城市化過程空間布局與結(jié)構(gòu)變化的綜合反映.隨著全球城市化的推進，城市空間擴展已經(jīng)成為國內(nèi)外城市發(fā)展研究中的熱點領(lǐng)域［1］.錦州－葫蘆島沿海地區(qū)（以下簡稱錦葫沿海地區(qū)）位置優(yōu)勢明顯，既是經(jīng)濟熱點區(qū)域，又是生態(tài)敏感區(qū)域，因此選擇錦葫沿海地區(qū)作為研究區(qū)域具有典型性.本研究基于GIS和RS技術(shù)，采用Logistic－CA 模型對錦葫沿海地區(qū)的城市空間擴展進行模擬預(yù)測，并探討了該區(qū)域城市空間的擴展態(tài)勢.由于空間布局與結(jié)構(gòu)是區(qū)域發(fā)展的“函數(shù)”［2］，可以通過空間布局與結(jié)構(gòu)的調(diào)控來調(diào)整區(qū)域發(fā)展狀態(tài)，因此研究成果對于強化城市空間管理、控制和引導(dǎo)城市空間的理性增長、提高城鄉(xiāng)建設(shè)用地布局的科學(xué)合理性等具有重要的現(xiàn)實意義，也可為城市規(guī)劃、城市空間管理提供決策依據(jù).

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)處理

研究區(qū)域包括錦州市區(qū)、葫蘆島市區(qū)、興城市和凌海市的行政范圍面積7 847.6km2，沿海岸呈帶狀分布，地理坐標在北緯39°59′～41°26′，東經(jīng)119°12′47″～121°45′之間，位于東北經(jīng)濟圈、京津冀經(jīng)濟圈和環(huán)渤海經(jīng)濟圈三圈交匯處，是傳統(tǒng)的遼西走廊區(qū)位，溝通關(guān)內(nèi)外的重要通道［3］.

主要數(shù)據(jù)源包括1990－09（Landsat TM）、2000－06（Landsat ETM）和2010－09（Landsat ETM）遙感影像，行列號為120－31、120－32、121－31和121－32；輔助數(shù)據(jù)源包括DEM 數(shù)字高程、地形圖（1∶10萬）、遼寧省地圖（1∶55萬）及4個城市的統(tǒng)計年鑒、相關(guān)規(guī)劃圖等圖件.借助Erdas 2011軟件進行影像預(yù)處理，參照1∶10萬地形圖進行了幾何校正和影像配準，然后進行圖形鑲嵌、剪裁、假彩色合成等步驟；用地分類參照2007年發(fā)布的《土地利用現(xiàn)狀分類》［4］，以及2011年發(fā)布的《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標準》［5］；借助ArcGIS 9.3軟件，采用人工目視解譯方式進行地物分類，形成1990、2000和2010年景觀分類圖（見圖1），作為空間擴展模擬預(yù)測的基礎(chǔ).

圖1 錦葫沿海地區(qū)景觀分類圖Fig.1 Landscape classification maps of Jinzhou－Huludao coastal area

2 空間擴展的模擬預(yù)測

2.1 Logistic－CA模型介紹

Logistic－CA 模型綜合了CA模型模擬復(fù)雜系統(tǒng)空間變化的能力，以及Logistic回歸模型對轉(zhuǎn)換規(guī)則的校正功能，該模型已廣泛應(yīng)用于景觀格局變化分析中［6］.Logistic回歸擬合的方程為

2.2 模擬預(yù)測

（1）影響要素層制作.結(jié)合錦葫沿海地區(qū)城市擴展可能存在的驅(qū)動要素及研究區(qū)數(shù)據(jù)的可得性等實際情況［7］，影響要素層包括三大類：①經(jīng)濟社會要素，包括GDP、地方財政收入、人口密度、城市化水平；②地理要素，包括高程、坡度；③區(qū)位要素，包括到海岸線距離、到公路距離、到鐵路距離、到城鎮(zhèn)距離和到河流距離.基于GEOSOS軟件的運行能力，空間尺度確定為400m.經(jīng)濟社會要素來源于統(tǒng)計年鑒；地理要素基于DEM 數(shù)字高程；區(qū)位要素是利用ArcGIS 9.3的Spatial Analyst模塊中的Distance功能分析得到.將影響要素層?xùn)鸥窕幚恚?00m×400m），并將各因素通過單調(diào)遞增方法，離散到［0，1］，制作成標準化的影響要素層.

（2）模型驗證.模型驗證以1990 年和2000年的數(shù)據(jù)作為提取轉(zhuǎn)換規(guī)則遙感影像，加載11個影響要素層作為空間變量數(shù)據(jù)，以2000年的數(shù)據(jù)為模擬起點，運用logistic－CA 模型模擬2010 年的景觀格局圖（見圖2），并與2010年的遙感解譯的實際景觀格局進行對照，以評價模擬效果.本研究應(yīng)用MCK 3.0（Map Comparison Kit 3）軟件計算Kappa指數(shù)來進行模型驗證［8］，得到2010 年模擬結(jié)果圖與實際圖的Kappa值為0.955.因此，logistic－CA 模型能比較精確地模擬錦葫沿海地區(qū)景觀格局變化，可以將其應(yīng)用于錦葫沿海地區(qū)在不同預(yù)案下的景觀格局變化模擬.

圖2 2010年模擬的景觀格局圖Fig.2 Landscape pattern simulation map in 2010

（3）預(yù)測模擬.本研究對錦葫沿海地區(qū)空間擴展態(tài)勢的預(yù)測及模擬基于《遼寧省土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）》《葫蘆島市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）》和《錦州市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）》，以下將此預(yù)案稱為“規(guī)劃預(yù)案”.規(guī)劃預(yù)案是按照四個城市獨立發(fā)展的模式進行預(yù)測模擬，之后將各城市模擬圖拼合形成總圖.土地利用需求量的數(shù)值采用插值法獲得，各規(guī)劃預(yù)案中建設(shè)用地的轉(zhuǎn)移量見表1～表4，將表中轉(zhuǎn)移的柵格數(shù)輸入GEOSOS軟件的Logistic－CA模塊中，并加載影響要素層進行空間模擬.由于篇幅所限，本研究只給出2020年規(guī)劃預(yù)案的模擬結(jié)果（見圖3）.

表1 錦州市規(guī)劃預(yù)案建設(shè)用地轉(zhuǎn)移量Table 1 Construction land transfer amount of plan prediction scheme in Jinzhou

表2 葫蘆島市規(guī)劃預(yù)案建設(shè)用地轉(zhuǎn)移量Table 2 Construction land transfer amount of plan prediction scheme in Huludao

表3 凌海市規(guī)劃預(yù)案建設(shè)用地轉(zhuǎn)移量Table 3 Construction land transfer amount of plan prediction scheme in Linghai

表4 興城市規(guī)劃預(yù)案建設(shè)用地轉(zhuǎn)移量Table 4 Construction land transfer amount of plan prediction scheme in Xingcheng

圖3 2020年錦葫沿海地區(qū)規(guī)劃預(yù)案的模擬結(jié)果Fig.3 Plan scenario simulation of Jinzhou－Huludao coastal area in 2020

3 空間擴展的態(tài)勢分析

3.1 城市空間發(fā)展態(tài)勢

依據(jù)錦州、葫蘆島、凌海和興城的城市總體規(guī)劃，各城市空間的發(fā)展態(tài)勢如下：

（1）錦州市主要向南發(fā)展，以老城為依托，向錦州濱海新區(qū)發(fā)展.空間結(jié)構(gòu)為“一軸、二城、四星”.一軸：始于主城區(qū)，向南經(jīng)高鐵錦州南站直至濱海新區(qū)的空間發(fā)展軸線，主城區(qū)—南站區(qū)—濱海新區(qū).二城：即以老城為中心的主城區(qū)和以龍棲灣中國海洋城為中心的濱海新城.四星：湯河子工業(yè)區(qū)、雙羊鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)、薛家工業(yè)區(qū)、八角臺工業(yè)區(qū).錦州的濱海新區(qū)通過渤海大道為紐帶連接錦州市主城區(qū)，并與葫蘆島市北港工業(yè)園區(qū)（北港組團）相毗鄰，逐步形成錦州－葫蘆島兩城市空間上的連綿.

（2）葫蘆島市的發(fā)展戰(zhàn)略為“南北拓展、東西優(yōu)化、整體推進”，形成了向連山老城區(qū)以北拓展的東城區(qū)，向老城區(qū)以南拓展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，向龍灣新城區(qū)以南繼續(xù)拓展的東窯組團（龍灣中央商務(wù)區(qū)的位置），向北依托葫蘆島港建設(shè)的北港組團等.城市總體布局為“五大組團、十大片區(qū)”.并在市區(qū)層面上構(gòu)建連山、龍港、興城“三位一體”大城區(qū)格局.城市的發(fā)展方向可以概括為集中在京沈高速公路以東，并主要向南北兩個方向拓展.十二五期間，葫蘆島市還將構(gòu)建東起高橋，西至興城曹莊的沿海帶狀組團式空間發(fā)展格局.

（3）凌海市全境環(huán)抱錦州市區(qū)，依托國道102線、秦沈高速鐵路、京沈高速公路，采取“東優(yōu)、西進、南拓”的發(fā)展戰(zhàn)略拓展城市空間.“東優(yōu)”依托金城區(qū)現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)與社會基礎(chǔ)優(yōu)化整合現(xiàn)狀資源，梳理城市道路，建設(shè)環(huán)境優(yōu)美、配套合理的綜合組團.“西進”結(jié)合西部九華山優(yōu)越的自然環(huán)境建設(shè)高標準的現(xiàn)代住宅示范區(qū)，形成設(shè)施完備、環(huán)境優(yōu)美的凌海新區(qū).“南拓”依托秦沈客運專線、國道102線、京沈高速公路便捷的交通優(yōu)勢，建設(shè)富有工業(yè)園區(qū).凌海市的娘娘宮鎮(zhèn)已經(jīng)與錦州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)連片，共同發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè).錦、凌空間一體化的趨勢也非常明顯.

（4）興城市建成區(qū)受地理條件的限制，各方向均無充裕的發(fā)展用地（東臨渤海，北依首山，南靠興城河并緊臨軍用機場，西南與曹莊鎮(zhèn)接壤）.作為葫蘆島市域?qū)用娲蟆叭灰惑w”戰(zhàn)略格局的重要組成部分，興城市城市空間的拓展策略為“重點突破、首尾拓展、內(nèi)部優(yōu)化、整體推進”.目前，興城一方面發(fā)展臨海工業(yè)組團，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上繼續(xù)向東南填海用地方向拓展；另一方面，正逐步向東北部拓展用地，使得興城的海濱片區(qū)與葫蘆島龍灣組團、東窯組團連片，功能聯(lián)系緊密，興、葫之間正在形成一體化的空間.

3.2 錦葫地區(qū)呈現(xiàn)一體化發(fā)展跡象

（1）交通聯(lián)系緊密跡象.錦葫沿海地區(qū)目前已經(jīng)形成了由鐵路、公路、港口、航空、管道等組成的立體現(xiàn)代化交通網(wǎng)絡(luò)，對內(nèi)對外交通聯(lián)系極其便利，交通聯(lián)系日益緊密.沈山鐵路、高速鐵路縱貫錦葫地區(qū)；102國道、京沈高速公路在此通過；特別是近年來葫蘆島市將龍灣大街延伸至興城，加速了高教園區(qū)、龍灣CBD的開發(fā)，體現(xiàn)了“三位一體”大城區(qū)格局和國際性現(xiàn)代旅游名城的城市發(fā)展思路，沿海觀光路工程也繼續(xù)延伸，促進了葫蘆島和興城的空間一體化發(fā)展；此外，影響最大的是遼寧省濱海公路的修建開通，極大地方便了區(qū)域內(nèi)人流、物流、信息流的運行.

（2）產(chǎn)業(yè)基地轉(zhuǎn)移跡象.錦葫沿海城市加強工業(yè)園區(qū)建設(shè)，打造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移積聚基地，推進沿海經(jīng)濟帶建設(shè).錦州市依托龍棲灣港、白沙灣、建業(yè)和大有經(jīng)濟區(qū)，利用廢棄灘涂地規(guī)劃建設(shè)綜合服務(wù)區(qū)及化工島，增加岸線資源，大力發(fā)展臨港產(chǎn)業(yè)和濱海旅游業(yè).凌海市的大有經(jīng)濟區(qū)不斷聚集倉儲物流、機械制造和航空航天等產(chǎn)業(yè)，建業(yè)經(jīng)濟區(qū)重點發(fā)展高新技術(shù)纖維和復(fù)合材料、電子信息和輕型機電產(chǎn)品制造、航天航空附屬產(chǎn)業(yè)、光伏產(chǎn)業(yè)等；錦州市的龍棲灣新區(qū)依托新能源和可再生能源園、石化工業(yè)園和輕紡工業(yè)園打造國家級光伏產(chǎn)業(yè)和石化輕紡“雙千億產(chǎn)業(yè)”基地；葫蘆島市的產(chǎn)業(yè)基地比較密集，從打漁山工業(yè)園區(qū)到葫蘆島經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，從葫蘆島高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)到海洋工程園區(qū)，再到興城市的臨海產(chǎn)業(yè)區(qū)，基本上沿著濱海公路分布，形成產(chǎn)業(yè)集群.葫蘆島經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、北港工業(yè)區(qū)同眾多在全國重點行業(yè)中有較大影響力的特大型企業(yè)相鄰，接受葫蘆島市所有大企業(yè)的直接輻射，臨近特大型企業(yè)為工業(yè)區(qū)構(gòu)建造船與船用配套、石油化工、機械制造、有色金屬深加工等產(chǎn)業(yè)集群提供了強有力的支撐.

（3）港口資源整合跡象.錦葫沿海地區(qū)擁有豐富的港口資源，無論從《遼寧沿海城鎮(zhèn)帶規(guī)劃》還是《遼西城市圈規(guī)劃》來看，打破行政界限，通過資產(chǎn)并購行為或合資合作方式進行資源整合，形成組合式港口建設(shè)已成必然.錦州港重點發(fā)展油品化工、集裝箱、糧食、煤炭、礦石等大宗散（件）雜貨運輸和倉儲中轉(zhuǎn).葫蘆島市的北港港區(qū)開展散雜貨和油品及化工品等大宗貨物運輸，為北港工業(yè)區(qū)配套；興城港區(qū)作為葫蘆島港預(yù)留港區(qū)，近期以陸島交通和旅游客運為主，搞好興城覺華島客運碼頭改造和龍灣海濱客運碼頭建設(shè).岸線資源是不可再生的國家戰(zhàn)略資源，港口屬地化管理以及市場化經(jīng)營以后，政府在岸線資源的總體掌控上難度增大，而港口間的資源整合有利于節(jié)約有限的岸線資源，比較好地實現(xiàn)有限岸線資源的高效利用，符合國家可持續(xù)性發(fā)展的基本方針.

（4）人居環(huán)境選擇跡象.興城市與葫蘆島市在城市基礎(chǔ)設(shè)施與城市管理體系對接與融合方面具有優(yōu)勢，客運交通公交化，加快了葫蘆島市主城區(qū)與興城市城區(qū)同城化的進程，特別是集商務(wù)會展、康體休閑、旅游度假為一體的龍灣中央商務(wù)區(qū)的建立，使得人們對人居環(huán)境的選擇已逐漸向該區(qū)位靠攏，龍灣中央商務(wù)區(qū)及興城市沿海地區(qū)的住宅銷售對象除葫蘆島和興城本地人外，黑龍江、內(nèi)蒙古和河北等外地人也占據(jù)很大比重.錦州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)特別是錦州港地區(qū)，雖然也是沿海區(qū)位，但由于與錦州主城區(qū)距離過遠難以呼應(yīng)，且基礎(chǔ)配套不完善，導(dǎo)致了雖有大面積住房卻入住率極低的狀況.錦州龍棲灣新區(qū)受2013年世界園藝博覽會在此舉辦的影響，周邊人口有向該區(qū)域集中的跡象.

4 結(jié) 語

錦葫地區(qū)的城市擴展仍將集中在海岸帶地區(qū)，城市空間相向連接、連綿一體的格局十分明顯，伴隨著經(jīng)濟社會聯(lián)系的日趨緊密，錦葫一體化發(fā)展將成為一種必然的趨勢.城市空間擴展是以土地為基礎(chǔ)的開放、復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)，其背后隱藏著城市主體間交織的行為.因而，區(qū)域一體化也不能僅僅視為區(qū)域內(nèi)城市的外延增長，而是以協(xié)作分工、優(yōu)勢互補為重點的產(chǎn)業(yè)聯(lián)動，以跨地區(qū)企業(yè)集團為龍頭的企業(yè)聯(lián)動，以暢通的立體交通為載體的基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)動，以商品和要素流動為基礎(chǔ)的市場聯(lián)動，以拓展綜合服務(wù)功能為網(wǎng)絡(luò)的城鎮(zhèn)聯(lián)動等.盡管區(qū)域內(nèi)部存在差異性，但思想接軌、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整接軌、城市化進程接軌、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)接軌、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略接軌等是大勢所趨.

［1］閆梅.城市空間擴展的模擬預(yù)測研究［D］.重慶：西南大學(xué)，2012.（Yan Mei.Research on Spatial Simulation and Prediction of Urban Expansion ［D］.Chongqing：Southwestern University，2012.）

［2］陳修穎.區(qū)域空間結(jié)構(gòu)重組：理論基礎(chǔ)，動力機制及其實現(xiàn)［J］.經(jīng)濟地理，2003，23（4）：445－450.（Chen Xiuying.The Reorganization of Regional Spatial Structure：The Theory Base，Drive Mechanism and Carrying Out［J］.Economic Geography，2003，23（4）：445－450.）

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［4］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB／T 21010—2007.土地利用現(xiàn)狀分類［S］.北京：中國標準出版社，2007.（General Administration of Quality Supervision，Inspection and Quarantine of the People's Republic of China，Standardization Administration of the People's Republic of China.GB／T 21010－ 2007.Current Land Use Classification ［S］.Beijing：Standards Press of China，2007.）

［5］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 50137—2011.城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標準［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.（Ministry of Housing and Urban－Rural Development of the People's Republic of China，General Administration of Quality Supervision，Inspection and Quarantine of the People's Republic of China.GB 50137－2011.Code for Classification of Urban Land Use and Planning Standards of Development Land［S］.Beijing：China Architecture ＆Building Press，2011.）

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