長春市土地利用空間擴(kuò)張及其驅(qū)動(dòng)力研究

摘 要：在GIS技術(shù)的支持下，通過集成改革開放后長春市多時(shí)期、多尺度的城市規(guī)劃圖、城市現(xiàn)狀圖、歷史地圖等空間數(shù)據(jù)繪制長春市土地利用空間演變示意圖。在此基礎(chǔ)上，利用1990—2010年數(shù)據(jù)，建立長春市土地利用的空間分析模型，綜合考察長春市土地利用空間擴(kuò)張的幅度與形態(tài)等特征。最后，通過主成分分析法分析長春市土地利用空間擴(kuò)張的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)因素，結(jié)果表明，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是影響長春市土地利用空間擴(kuò)張的主要原因。

關(guān)鍵詞：城市土地利用；空間擴(kuò)張；空間分析模型；主成分分析

中圖分類號(hào)：F299.23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2013）21-0246-04

引言

近年來隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化的步伐也隨之加快，2012年國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《2011年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》中顯示，截至2011年，中國城鎮(zhèn)人口首次超過農(nóng)村人口，城市化率已達(dá)51.3%，隨著中國城市化比率的不斷提高與城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市用地的空間擴(kuò)展日益成為土地利用空間演變的主要特征。長春市是中國著名的工業(yè)城市，是東北老工業(yè)基地的重要組成部分，隨著東北振興“十二五”規(guī)劃的逐步落實(shí)，長春市又迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。隨著未來長春市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，城市土地利用擴(kuò)張的步伐也將進(jìn)一步加快，因此，研究長春城市空間擴(kuò)張歷史并對(duì)其驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析對(duì)指導(dǎo)城市規(guī)劃、優(yōu)化城市空間布局具有重要的借鑒意義。

本文利用GIS技術(shù)，集成改革開放以后長春市不同時(shí)期、多尺度、多來源的城市地圖信息繪制長春市土地利用空間演變示意圖，結(jié)合空間分析模型考察長春市土地利用空間擴(kuò)張的幅度與形態(tài)等特征，并利用主成分分析法分析長春市城市擴(kuò)張的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)因素，為長春市今后制定城市發(fā)展戰(zhàn)略提供參考。

一、研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)選擇及處理

（一）研究區(qū)概況

長春位于中國東北中部，為吉林省省會(huì)，是全國十五個(gè)副省級(jí)城市之一，市內(nèi)共轄六區(qū)。城市中心地處東經(jīng)125°19′ 北緯43°43′，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，受其緯度影響，冬季氣溫較低，夏季日照時(shí)間較長。長春市位于松遼平原的腹地，地勢(shì)以臺(tái)地、平原為主，地形平坦，交通方便，為長春市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了良好的地理?xiàng)l件。長春素有“汽車城”美譽(yù)，坐落在長春的中國第一汽車集團(tuán)公司是中國最大的汽車工業(yè)科研生產(chǎn)基地，目前長春已形成了交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)為主的工業(yè)體系。截至2011年，長春市人口868.72萬，全市生產(chǎn)總值4 003億元。

（二）數(shù)據(jù)選擇及處理

收集整理長春市改革開放后不同時(shí)期的城市規(guī)劃圖、城市現(xiàn)狀圖、歷史地圖等城市空間數(shù)據(jù)，主要選擇1983年、1995年、2005年共三個(gè)時(shí)期的長春城市市區(qū)地圖，并利用arcGIS軟件對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行定位及配準(zhǔn)，繪制長春市土地利用空間演變示意圖。在1990—2010年的長春市統(tǒng)計(jì)年鑒中查找能反映長春市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展水平的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括各時(shí)期的社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人口、生活水平和工業(yè)發(fā)展等指標(biāo)，并選擇歷年長春市城市建成區(qū)面積作為反映城市空間擴(kuò)張方面的主要指標(biāo)。

二、土地利用空間擴(kuò)張的模型分析

（一）空間分析模型

1.土地利用空間擴(kuò)張速度模型。其表達(dá)式為：Vi=，其中Vi表示了在整個(gè)時(shí)期內(nèi)城市土地面積的擴(kuò)展速度Ub，Ua表示不同時(shí)期的城市土地面積，T表示研究的時(shí)間跨度。

2.土地利用動(dòng)態(tài)度模型。其表達(dá)式為：K=**100%，其中K表示了在整個(gè)時(shí)期內(nèi)城市土地面積平均變化速率，Ub，Ua表示不同時(shí)期的城市土地面積，T表示研究的時(shí)間長度，如果以年為單位，則K表示城市土地面積的年均變化速率。

（二）模型分析結(jié)果

1.土地利用空間擴(kuò)張總量。由表1和圖1來看，1990—2010年二十年間長春市建成區(qū)面積總體上呈不斷上升態(tài)勢(shì)，1990年長春市建成區(qū)面積僅為114km2，截至2010年長春市市區(qū)面積達(dá)395 km2，二十年增長近3.46倍，建成區(qū)面積擴(kuò)張達(dá)281 km2，從相對(duì)前期擴(kuò)張面積上看，1990—1995年建成區(qū)面積擴(kuò)張最小，僅為10 km2，2005—2010年五年間城市建成區(qū)面積擴(kuò)張最大，達(dá)164km2。

2.土地利用空間擴(kuò)張速度。從表1上看，長春市建成區(qū)面積擴(kuò)張速度在各個(gè)時(shí)期也不盡相同，1990—2000年這十年間，長春市建成區(qū)面積平均年擴(kuò)張速度一直維持在年均10km2以下。2000年后，長春市建成區(qū)面積擴(kuò)張速度明顯加快，其中2005—2010年這五年間建成區(qū)擴(kuò)張速度最為迅猛，達(dá)到了年均32.8km2。

3.土地利用動(dòng)態(tài)度。1990—2010年這二十年間長春市土地利用動(dòng)態(tài)度一直保持加強(qiáng)態(tài)勢(shì)，其中2005—2010年強(qiáng)度最大，平均每年14.2%，1990—1995年強(qiáng)度最小，僅為每年1.7%，逐漸加強(qiáng)的土地利用動(dòng)態(tài)度表明了長春市土地利用的強(qiáng)度持續(xù)加大。

4.土地利用空間形態(tài)特征。圖2可以較為清楚地體現(xiàn)長春市近二十年時(shí)間的土地利用空間擴(kuò)張情況。

從總體上看，在20世紀(jì)90年代初期，長春市城區(qū)土地利用空間擴(kuò)張主要以圈層結(jié)構(gòu)為主，古典的“同心圓”理論在這一時(shí)期的長春城市空間擴(kuò)張中得到了較為明顯的體現(xiàn)。隨著長春市的快速發(fā)展，原有的城市發(fā)展空間不足，從而導(dǎo)致了中心城區(qū)用地功能開始向外蔓延，城市空間規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。

2000年以后，長春市城市空間又得到了新一輪的擴(kuò)張，城市在西南、東南方向有較大的擴(kuò)張，這一時(shí)期的城市空間主要沿交通線向外蔓延，逐漸將原有長春近郊城鎮(zhèn)納入到長春城市空間體系中來。這一時(shí)期的長春城市空間擴(kuò)張以開發(fā)區(qū)建設(shè)為主要形式，通過對(duì)長春市四大開發(fā)區(qū)（長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、高新技術(shù)開發(fā)區(qū)、汽車產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、凈月潭開發(fā)區(qū)）的集中建設(shè)，長春市城市空間結(jié)構(gòu)逐漸向“多中心”形態(tài)發(fā)展。

2006年長春市政府正式遷往南部新城區(qū)，也從相當(dāng)程度上加速了長春市土地利用空間上向南部擴(kuò)張的步伐。

三、長春市土地利用空間擴(kuò)張驅(qū)動(dòng)力研究

（一）指標(biāo)選取

采用主成分分析法進(jìn)一步對(duì)長春市土地利用空間擴(kuò)張的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析，在長春市統(tǒng)計(jì)年鑒中從經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、工業(yè)、商業(yè)等方面選取與長春市土地利用空間擴(kuò)張密切相關(guān)的八個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，即長春市國民生產(chǎn)總值、工業(yè)總產(chǎn)值、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重、海關(guān)進(jìn)出口總額、城市居民人均可支配收入、長春市城市人口。

（二）主成分分析

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，采用方差最大法進(jìn)行正交旋轉(zhuǎn)，9次正交旋轉(zhuǎn)后選出特征值大于1的2個(gè)主成分，命名為主成分F1和F2（如表2所示）。

主成分F1和F2累計(jì)解釋的方差占總方差的95.05%，即保留了原有指標(biāo)95.05%的信息。旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣（如表3所示）。

對(duì)與第一主成分F1，其在國民生產(chǎn)總值、工業(yè)總產(chǎn)值、海關(guān)進(jìn)出口總額、人均可支配收入、城市人口這五個(gè)指標(biāo)上具有較高的負(fù)載，故將F1命名為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展因子。

對(duì)于第二主成分F2，正負(fù)載較大的是第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重。第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重與第二主成分F2呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)。因此第二主成分F2與第二、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重密切相關(guān)，故將F2命名為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整因子。

（三）主成分分析結(jié)果解釋

1.社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是土地利用空間擴(kuò)張的直接動(dòng)力。根據(jù)主成分分析結(jié)果所示，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素是長春市土地利用空間擴(kuò)張的直接動(dòng)力。改革開放以來，長春市的經(jīng)濟(jì)水平得到了長足的發(fā)展，全市國民生產(chǎn)總值從1990年的105億元增加到2010年的3 329億元，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展改變了原有的城市空間格局，迫使城市通過擴(kuò)張和重組使其空間格局更符合經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，城市空間格局的改變也給居民生活水平、交通條件、城市公共事業(yè)帶來了根本性的變革，又從一定程度上促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，長春市先后建立了長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、高新技術(shù)開發(fā)區(qū)、汽車產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、凈月潭開發(fā)區(qū)共四大開發(fā)區(qū)，對(duì)開發(fā)區(qū)的建設(shè)不但吸引了大量的資金，技術(shù)和人口，也帶動(dòng)了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和房地產(chǎn)業(yè)、商業(yè)、服務(wù)業(yè)的綜合發(fā)展，并帶動(dòng)了周邊地區(qū)的進(jìn)一步開發(fā)。長春市各大開發(fā)區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)近年來長春市土地利用空間擴(kuò)張起到了重要的推動(dòng)作用。

2.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是土地利用空間擴(kuò)張的重要原因。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整直接造成了土地利用方式的轉(zhuǎn)變，從而間接的改變了土地利用的空間形態(tài)。改革開放以后，長春市的第一產(chǎn)業(yè)占GDP比重不斷下降，第二、第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重呈逐年上升態(tài)勢(shì)，截至2010年長春市第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重為7.59%∶51.66%∶40.74%。第一產(chǎn)業(yè)向第二、第三產(chǎn)業(yè)的持續(xù)轉(zhuǎn)移使得改革開放初期長春市的工業(yè)用地增加較為迅速，增加的工業(yè)用地是土地利用空間擴(kuò)張的重要原因之一。而近年來，“退二進(jìn)三”產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略調(diào)整的實(shí)施使長春市內(nèi)工業(yè)向城市邊緣擴(kuò)散，第三產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步向市中心聚集，從而加強(qiáng)了長春市的綜合服務(wù)能力。向外擴(kuò)散的工業(yè)也促進(jìn)了各類產(chǎn)業(yè)園區(qū)的發(fā)展，使得長春市原有的“緊密團(tuán)狀”城市空間形態(tài)向“指狀蔓延”發(fā)展，形成了長春市“多中心”城市空間雛形。由此可見，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是土地利用空間擴(kuò)張的重要原因，也是土地利用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的直接促進(jìn)因素。

結(jié)論

本文基于GIS技術(shù)，繪制長春市土地利用空間演變示意圖，結(jié)合土地利用擴(kuò)張速度模型和土地利用動(dòng)態(tài)度模型考察長春市土地利用空間擴(kuò)張的幅度與形態(tài)等特征，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1990—2010年的二十年間，長春市土地利用總量上呈現(xiàn)出持續(xù)的擴(kuò)張態(tài)勢(shì)，2000年以后土地?cái)U(kuò)張速度明顯加快，土地利用擴(kuò)張強(qiáng)度顯著增強(qiáng)。從空間上看，在20世紀(jì)90年代初期長春市土地利用空間擴(kuò)張結(jié)構(gòu)以圈層結(jié)構(gòu)為主，呈組團(tuán)型向外擴(kuò)張。2000年以后，長春市城市空間沿交通線向周邊“指狀蔓延”發(fā)展，在西南、東南方擴(kuò)張較為明顯，長春市城市空間結(jié)構(gòu)逐漸向“多中心”形態(tài)發(fā)展。

通過主成分分析法進(jìn)一步對(duì)長春市土地利用空間擴(kuò)張的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是長春市土地利用空間擴(kuò)張的直接動(dòng)力，開發(fā)區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)近年來長春市土地利用的空間擴(kuò)張起到了重要的推動(dòng)作用。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是土地利用空間擴(kuò)張的重要原因，也是土地利用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的直接促進(jìn)因素。

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[責(zé)任編輯 魏 杰]