基于資源環(huán)境承載力的城市發(fā)展邊界研究

林 慧

（中國科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院，北京……100190）

以資源環(huán)境承載力和適宜性評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，劃定城市發(fā)展邊界，是提高建設(shè)用地利用效率，保障發(fā)展、保護(hù)資源的重要抓手。針對(duì)城市發(fā)展過程中的水土資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化等資源環(huán)境約束，以及城市發(fā)展與土地利用不協(xié)調(diào)等問題，應(yīng)在綜合考慮土地資源、水資源和環(huán)境容量等約束條件的基礎(chǔ)上，盡快開展全國地級(jí)城市發(fā)展邊界的劃定工作，將城市用地管制邊界落實(shí)到具體地塊，明確四至范圍，確定拐點(diǎn)坐標(biāo)，防止城市無序蔓延擴(kuò)張，優(yōu)化城市開發(fā)格局，實(shí)現(xiàn)人口、資源、環(huán)境與社會(huì)的全面協(xié)調(diào)發(fā)展，形成生產(chǎn)空間集約高效、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀的發(fā)展格局。

1 劃定城市發(fā)展邊界是適應(yīng)科學(xué)發(fā)展的必然要求

1.1 城市是財(cái)富的主要匯聚地，劃定發(fā)展邊界是提高國土經(jīng)濟(jì)競爭力的必要手段

城市的發(fā)展不僅增強(qiáng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)實(shí)力，還創(chuàng)造了新的就業(yè)崗位，為農(nóng)民進(jìn)城提供了條件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國城市創(chuàng)造了約占全國80%的國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP），以及約占全國90%的稅收，成為一個(gè)國家或地區(qū)吸納經(jīng)濟(jì)社會(huì)財(cái)富的主要匯聚地。但總的來看，城市的外延擴(kuò)張嚴(yán)重，呈現(xiàn)國土開發(fā)強(qiáng)度高、國土經(jīng)濟(jì)密度低的態(tài)勢(shì)。深圳市作為城鎮(zhèn)化水平最高的地區(qū)，與國際大都市相比，國土經(jīng)濟(jì)競爭力不強(qiáng)。2016年，該市的國土經(jīng)濟(jì)密度為9.76億元/km2，僅相當(dāng)于日本東京的1/10。目前，我國已進(jìn)入工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和信息化同步發(fā)展階段，在建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)過程中，必須高度重視城市的全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展，把科學(xué)確定城市發(fā)展邊界作為提高國際競爭力的重要手段。

1.2 城市發(fā)展的資源環(huán)境約束凸顯，劃定發(fā)展邊界勢(shì)在必行

城市是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要空間載體，自然資源與環(huán)境是城市發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。我國城市發(fā)展與資源環(huán)境承載能力不相適應(yīng)的問題越來越突出，城市發(fā)展所面臨的資源環(huán)境約束成為制約城市可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。

1.2.1 建設(shè)用地供需矛盾突出，土地資源供應(yīng)約束明顯

“十一五”時(shí)期，全國每年建設(shè)用地需求在80萬hm2以上，而土地利用計(jì)劃下達(dá)的新增建設(shè)用地指標(biāo)只有40萬hm2左右，缺口達(dá)50%以上。“十二五”時(shí)期，全國新增建設(shè)用地324萬hm2（圖1）[1]，超出規(guī)劃安排67萬hm2以上。雖然目前的經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)，增長速度有所放緩，建設(shè)用地需求有所回落，但與保護(hù)耕地的矛盾依然十分突出，特別是城市周邊的優(yōu)質(zhì)耕地保護(hù)形勢(shì)依然嚴(yán)峻。

1.2.2 水資源供應(yīng)短缺，水對(duì)城市發(fā)展的約束凸顯

隨著我國城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的不斷增加，水資源的需求量不斷上升。城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展粗放，特別是部分高消耗、高污染行業(yè)盲目投資和低水平重復(fù)建設(shè)比較嚴(yán)重，水資源利用效率低，污染、浪費(fèi)情況嚴(yán)重，水資源供需矛盾日益尖銳。目前，我國655個(gè)城市中有近400個(gè)缺水，其中，約200個(gè)城市嚴(yán)重缺水。水資源匱乏問題將直接影響城市發(fā)展規(guī)模和城市化水平。

1.2.3 生態(tài)環(huán)境脆弱，城市發(fā)展的生態(tài)環(huán)境約束趨緊

我國生態(tài)環(huán)境脆弱，自然災(zāi)害頻發(fā)。適宜高強(qiáng)度、大規(guī)模工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的國土面積僅為180萬km2，不到陸地面積的19%。目前，水土流失面積已達(dá)295萬km2，約占我國國土面積的30%。城市周邊、部分交通干線和江河沿岸地區(qū)耕地的重金屬與有機(jī)物污染超標(biāo)，垃圾圍城，嚴(yán)重危及到食品安全和城鄉(xiāng)居民的健康。近年來，環(huán)保事件頻發(fā)，血鉛、鉻中毒事件屢見不鮮，城市污染不斷向農(nóng)村轉(zhuǎn)移，群訪、鬧訪等群體性事件居高不下，嚴(yán)重影響社會(huì)穩(wěn)定。據(jù)統(tǒng)計(jì)，環(huán)保部接到群眾來信、來訪中，反映農(nóng)村環(huán)境問題的分別占總數(shù)的70%和80%[2]。過度抽取地下水造成城市地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害問題突出，有跡象表明，城市生態(tài)環(huán)境問題隨城市發(fā)展規(guī)模的擴(kuò)大而不斷惡化，生態(tài)環(huán)境約束已經(jīng)成為影響我國城市發(fā)展的嚴(yán)重障礙。

圖1 2009～2015年國有新增建設(shè)用地供應(yīng)情況

針對(duì)城市發(fā)展過程中的資源環(huán)境約束問題，需要依據(jù)土地資源的適宜性，科學(xué)確定城市發(fā)展邊界和規(guī)模，以資源環(huán)境的可持續(xù)利用促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展。

1.3 城市發(fā)展與土地利用不相協(xié)調(diào)，劃定城市發(fā)展邊界迫在眉睫

城市發(fā)展與土地利用不相協(xié)調(diào)的問題極為嚴(yán)峻。城市空間的快速擴(kuò)張引發(fā)了一系列涉及土地利用、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口集聚、耕地保護(hù)等領(lǐng)域的問題，成為制約城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

1.3.1 粗放的土地利用模式加劇了資源供需矛盾

城市攤“大餅式”擴(kuò)張，用地粗放，新城、新區(qū)建設(shè)呈現(xiàn)低密度、分散化態(tài)勢(shì)，城市建設(shè)中寬馬路、大廣場、大水景等工程建設(shè)屢禁不止。目前，我國城市人均建設(shè)用地突破143m2，不僅超過國家規(guī)定的上限，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過發(fā)達(dá)國家人均82.4 m2和發(fā)展中國家人均83.3 m2的水平。產(chǎn)業(yè)用地效率不高，工業(yè)用地容積率僅為0.3～0.6。

1.3.2 土地利用與人口集聚不協(xié)調(diào)

我國建成區(qū)快速增長，而同時(shí)城市集聚人口的速度明顯滯后，造成了城市的過度擴(kuò)張，致使土地城市化速度過快于人口城市化速度[3]。1985～2015年，城市建成區(qū)面積由9386 km2增加到51584 km2，增長了4.5倍；而同期城鎮(zhèn)人口由25094萬人增加到77116萬人，僅增加了2.2倍，土地城市化速率是人口城市化速率的2.2倍（圖2），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國際社會(huì)公認(rèn)1.12的合理閾值。從“六普”的情況來看，中部六省的人口出現(xiàn)負(fù)增長，部分中小城市表現(xiàn)尤為突出，如果不合理確定城市發(fā)展邊界，勢(shì)必會(huì)進(jìn)一步惡化土地城市化與人口城市化的協(xié)調(diào)性。

圖2 我國城市建成區(qū)與城鎮(zhèn)人口的時(shí)序?qū)Ρ?/p>

1.4 劃定城市發(fā)展邊界，是保護(hù)資源的有力抓手

劃定“三條邊界”、形成“三界四區(qū)”，不僅是保障發(fā)展、保護(hù)資源的主要手段，還是落實(shí)最嚴(yán)格土地管理制度的重要載體。劃定“三條邊界”，即劃定城鄉(xiāng)建設(shè)用地邊界、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)邊界和生態(tài)用地邊界；形成“三界四區(qū)”，即在城鄉(xiāng)建設(shè)用地邊界內(nèi)，再劃分允許建設(shè)區(qū)邊界和有條件建設(shè)區(qū)邊界，與基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)邊界和生態(tài)保護(hù)區(qū)邊界，共同構(gòu)成允許建設(shè)區(qū)、有條件建設(shè)區(qū)、限制建設(shè)區(qū)和禁止建設(shè)區(qū)。目前，雖然正在落實(shí)基本農(nóng)田用地邊界和生態(tài)用地邊界，但是，城市發(fā)展邊界僅在北京等14個(gè)重點(diǎn)城市開展試點(diǎn)。從落實(shí)最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度角度出發(fā)，開展劃定建設(shè)用地發(fā)展邊界工作，有利于實(shí)現(xiàn)土地管理工作的科學(xué)化。

實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與土地利用相協(xié)調(diào)，是土地管理的重要目標(biāo)。合理確定城市發(fā)展邊界是經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)的一項(xiàng)重要工作，也是新一輪土地利用總體規(guī)劃修編亟待落實(shí)的重要任務(wù)。為加快推進(jìn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展步伐，落實(shí)中央提出的資源節(jié)約優(yōu)先戰(zhàn)略，十分珍惜和合理利用每一寸土地，落實(shí)最嚴(yán)格的耕地保護(hù)和節(jié)約用地制度，將城市用地管制邊界落實(shí)到具體地塊，明確四至范圍，確定管制邊界的拐點(diǎn)坐標(biāo)，設(shè)置界樁，對(duì)防止城市無序蔓延擴(kuò)張，實(shí)現(xiàn)城市人口、資源、環(huán)境與社會(huì)的全面協(xié)調(diào)發(fā)展，使經(jīng)濟(jì)發(fā)展與土地利用相適應(yīng)具有重大意義。

2 國際經(jīng)驗(yàn)借鑒

城市發(fā)展邊界是西方國家應(yīng)對(duì)城市蔓延問題提出的一種技術(shù)解決措施和空間政策響應(yīng)。劃定城市發(fā)展邊界可以防止城市的無序蔓延，保障城市與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，已成為發(fā)達(dá)國家最成功的一種技術(shù)手段和政策工具[4-5]，為我國城市發(fā)展邊界的劃定提供重要的理論依據(jù)。早在1958年，英國社會(huì)改革家霍華德（Howard Ebenezer）在“田園城市”理論中就指出，在中心城區(qū)外圍設(shè)立永久性綠帶來限制城市的發(fā)展，通過對(duì)人口規(guī)模的限定來限制城市范圍的擴(kuò)大[6]。我國學(xué)者黃明華等指出，20世紀(jì)60年代的巴黎“多中心城市”規(guī)劃，即是對(duì)具有限制色彩綠帶規(guī)劃的進(jìn)一步發(fā)展[7]。吳箐等針對(duì)我國當(dāng)前城市空間拓展特征與城市發(fā)展邊界研究面臨的問題，思考城市發(fā)展邊界的中國化，并探索構(gòu)建城市發(fā)展邊界編制管理體系[8]。

2.1 美國劃定城市發(fā)展邊界，實(shí)現(xiàn)了從無序蔓延到精明增長的跨越

20世紀(jì)60～70年代，為應(yīng)對(duì)城市蔓延帶來的嚴(yán)重社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境問題，美國先后出現(xiàn)了精明增長、增長管理、填充式開發(fā)及新城市主義等理論與思潮，對(duì)城市增長管理和土地利用管制的政策進(jìn)行了探索與實(shí)踐，對(duì)解決城市無序擴(kuò)張問題起到了積極的作用。其中，城市增長邊界（UGB）作為城市增長管理的重要手段，可將城市開發(fā)控制在指定的地區(qū)內(nèi)，并阻止向農(nóng)村蔓延，成為各界的共識(shí)。UGB的概念最早由美國的俄勒岡州塞勒姆市提出，是指城市土地和農(nóng)村土地的分界線。邊界以內(nèi)的土地是允許城市開發(fā)建設(shè)的地區(qū)，而邊界以外土地應(yīng)保持低密度，不提供供水和排水服務(wù)，形成城市和農(nóng)村明確的分界線。這條邊界線有效地提高了城市的土地利用效率，同時(shí)也保護(hù)了農(nóng)地和林地。

2.2 荷蘭“兩色線”和“三色職能”的劃定有效地保護(hù)了綠地

荷蘭是土地資源稀少的國家。該國一直重視土地的高度集約利用，通過劃定“三色職能”、“兩色線”落實(shí)嚴(yán)格的土地用途管制，實(shí)現(xiàn)國土資源的合理開發(fā)利用。

“兩色線”指“紅線”和“綠線”?！凹t線”被用來劃定城市及其發(fā)展區(qū)，以控制城市蔓延，同時(shí)避免中心區(qū)的“綠心”被蠶食?！熬G線”被用來劃定城市發(fā)展過程中要保護(hù)的特殊生態(tài)景觀地段，以及具有全國重要性或區(qū)域重要性的綠地。凡是在綠線范圍內(nèi)的地域都是受保護(hù)的區(qū)域，只允許建綠地，禁止任何違規(guī)的開發(fā)建設(shè)。

“三色職能”指“紅色職能”“綠色職能”和“黑色職能”。“紅色職能”即市政府通過市地重建和農(nóng)地轉(zhuǎn)用實(shí)施空間規(guī)劃，市政府按照規(guī)劃購買和開發(fā)土地，然后將開發(fā)好的地塊賣給或租給使用者?！熬G色職能”是指省政府負(fù)責(zé)改善農(nóng)村地區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)，使其更加符合經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益的統(tǒng)一，包括農(nóng)業(yè)用地的規(guī)劃、自然保護(hù)區(qū)風(fēng)景區(qū)和生態(tài)環(huán)境的規(guī)劃?！昂谏毮堋笔侵刚?fù)責(zé)修建基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，一般由省政府負(fù)責(zé)。

“兩色線”和“三色職能”的劃定，既有利于控制城市發(fā)展規(guī)模，又有利于保護(hù)生態(tài)景觀[9]。

3 劃定城市發(fā)展邊界的技術(shù)方法已有較好基礎(chǔ)

3.1 “規(guī)模預(yù)測(cè)—框定指標(biāo)—空間布局—設(shè)定邊界”的劃定模式得到廣泛應(yīng)用

在研究城市發(fā)展邊界問題的過程中，通過城市建設(shè)規(guī)模的預(yù)測(cè)，分析影響城市增長的外界因素，框定具體的影響指標(biāo)，從整體空間布局上進(jìn)行規(guī)劃，進(jìn)而設(shè)定城市發(fā)展邊界的模式已被廣泛采用。美國田納西州通過各縣發(fā)展規(guī)劃劃定城市發(fā)展邊界，采用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，通過將自然資源、交通等圖層疊加分區(qū)來劃定城市發(fā)展邊界。對(duì)數(shù)據(jù)缺乏地區(qū)常借助遙感影像對(duì)城市用地單元分類并選，取最大城市斑塊的邊緣作為城市發(fā)展邊界。Tayyebia等（2011）綜合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）、地理信息系統(tǒng)和遙感（RS）方法，采用道路、綠地、坡度等因子建立城市發(fā)展邊界模型[10]，預(yù)測(cè)了伊朗德黑蘭城市發(fā)展邊界。這些研究為劃定城市發(fā)展邊界提供了技術(shù)借鑒。

3.2 城市動(dòng)態(tài)空間增長模擬的技術(shù)方法得到初步應(yīng)用

城市動(dòng)態(tài)空間增長模擬模型是劃定城市發(fā)展邊界的另一有效手段，主要包括五種模型。

一是元胞自動(dòng)機(jī)模型。段德罡（2009）對(duì)城市發(fā)展邊界的劃定方法進(jìn)行了探討，通過分析城市發(fā)展邊界的設(shè)定動(dòng)因，依照“反規(guī)劃”理念，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)軟件與約束性元胞自動(dòng)機(jī)（CA）模擬城市增長過程，從生態(tài)適宜性分析與景觀生態(tài)格局構(gòu)建入手來劃定城市發(fā)展邊界。蘇偉忠等（2012）采用城市用地規(guī)模預(yù)測(cè)（系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型）、城市用地空間格局模擬（元胞自動(dòng)機(jī)）及城市綜合承載力評(píng)級(jí)三個(gè)步驟確定城市發(fā)展邊界。

二是長期水文影響模型。孫強(qiáng)和蔡運(yùn)龍（2008）基于長期水文影響模型（L-THIA）和地理信息系統(tǒng)模型，應(yīng)用水文土壤類型、土地利用類型以及長期日降水量數(shù)據(jù)，將北京劃分為4類城市非點(diǎn)源污染產(chǎn)生的敏感性區(qū)域。

三是多變量邏輯回歸模型。沈體雁和楊開忠（2007）依據(jù)北京城市發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，引入多變量邏輯回歸模型，以遙感、地理信息系統(tǒng)和地理計(jì)算技術(shù)為支撐，對(duì)人口穩(wěn)定增長、修建七環(huán)、修建奧運(yùn)公園等3種北京城市邊界增長情景進(jìn)行了模擬。

四是城市與區(qū)域空間格局演變模型。譚遂和楊開忠（2003）提出了一種基于自組織理論與新經(jīng)濟(jì)地理學(xué)最新成果的城市與區(qū)域空間格局演變模型，該模型能夠較好地抓住單一中心城市和多中心城市在不同給定條件下的演化，也能夠體現(xiàn)出交通條件改善對(duì)于中心城市郊區(qū)化現(xiàn)象的影響。

五是將生態(tài)保護(hù)的傳統(tǒng)被動(dòng)防御轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)控制的GIA-CA空間模型。李詠華（2011）以生境惡化和土地資源供需平衡兩大現(xiàn)實(shí)問題為背景，構(gòu)建了GIA-CA空間模型。該模型以城市存量土地“質(zhì)”的生態(tài)分級(jí)和“量”的有限供給作為空間增長模擬的宏觀約束條件，劃定城市發(fā)展邊界，實(shí)現(xiàn)控制城市蔓延和引導(dǎo)城市在適宜發(fā)展區(qū)域增長的目標(biāo)。這在很大程度上也為劃定城市發(fā)展邊界提供了方法與技術(shù)支持。

3.3 現(xiàn)有的劃定方法與技術(shù)仍需完善

我國在規(guī)劃中對(duì)城鎮(zhèn)建設(shè)用地邊界劃定所采用的傳統(tǒng)方法缺乏充分的定量分析和科學(xué)依據(jù)，很難有效控制城市的無序擴(kuò)張和發(fā)展。首先，“規(guī)模預(yù)測(cè)—框定指標(biāo)—空間布局—設(shè)定邊界”模式在突破城市建設(shè)用地規(guī)劃邊界和指標(biāo)的現(xiàn)實(shí)面前還需改進(jìn)，特別是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、遙感數(shù)據(jù)和野外調(diào)查數(shù)據(jù)等具體實(shí)踐來豐富和完善。其次，目前的城市動(dòng)態(tài)空間增長模擬模型未能綜合考慮城市邊界增長的多因素影響以及城市整體格局和局部的關(guān)系。例如，CA模擬僅限于微觀的城市生長因素，欠缺對(duì)政策的變動(dòng)性和能動(dòng)性考慮，也未考慮要素之間的整體格局和綜合聯(lián)系，在政策、空間規(guī)劃理念和整體格局上有待完善。約束性元胞自動(dòng)機(jī)以城市人口與空間增長需求為前提和宏觀約束條件，導(dǎo)致城市擴(kuò)展并沒有限定在特定適宜區(qū)域，可操作性不強(qiáng)，造成生態(tài)用地被大量占用。城市發(fā)展邊界劃定模型，需考慮既有的、微觀的城市自組織運(yùn)行機(jī)制和要素，還需針對(duì)不同地區(qū)特點(diǎn)考慮城市資源環(huán)境承載力約束因子。

因此，需要針對(duì)城市與區(qū)域的資源稟賦特征，統(tǒng)籌考慮人口、經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模及其空間布局，重點(diǎn)完善能夠綜合考慮城市資源環(huán)境約束、城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展的城市發(fā)展邊界劃定方法，并進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。

4 主要目標(biāo)與思路

4.1 主要目標(biāo)

以城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展為主題，以保障發(fā)展與保護(hù)耕地、生態(tài)資源為主線，以資源環(huán)境承載力為基礎(chǔ)，以總結(jié)北京、上海和廣州等14個(gè)試點(diǎn)城市擴(kuò)張邊界劃定積累的經(jīng)驗(yàn)為借鑒，以城市發(fā)展邊界為剛性約束，實(shí)現(xiàn)城市發(fā)展與土地利用相協(xié)調(diào)。

一是實(shí)現(xiàn)合理的人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。在土地適宜性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，基于對(duì)資源環(huán)境承載力和經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件的考慮，科學(xué)預(yù)測(cè)未來不同時(shí)期的人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)總量，并確定合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和空間布局。

二是實(shí)現(xiàn)城市發(fā)展與土地利用相協(xié)調(diào)。通過建立多約束條件下的調(diào)控函數(shù)，科學(xué)預(yù)測(cè)未來不同時(shí)期的新增建設(shè)用地量，實(shí)現(xiàn)城市人口增長與建設(shè)用地增長相協(xié)調(diào)，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與建設(shè)用地增長相適應(yīng)。

三是實(shí)現(xiàn)城市發(fā)展邊界劃定技術(shù)的計(jì)算機(jī)化。通過研發(fā)城市發(fā)展邊界劃定與調(diào)控決策支持系統(tǒng)，在劃定城市發(fā)展邊界的同時(shí)，劃定基本農(nóng)田保護(hù)邊界、生態(tài)保護(hù)邊界，劃定允許建設(shè)區(qū)、有條件建設(shè)區(qū)、限制建設(shè)區(qū)和禁止建設(shè)區(qū)，在保障發(fā)展的同時(shí)，保護(hù)資源。

4.2 主要思路

一是依據(jù)適宜性原則，以承載力為依據(jù)進(jìn)行土地的適宜性評(píng)價(jià)，分析城市土地的宜耕性、宜建性等，并進(jìn)行資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)。

二是在資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，根據(jù)目前的人口、經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)狀況，確定城市的合理人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及其空間布局，建立數(shù)字曲面模型（DSM），便于下一步的可視化和空間分析。

三是綜合考慮資源環(huán)境承載力、土地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果、城市總體規(guī)劃的新增土地?cái)?shù)量、城市人均建設(shè)用地、單位GDP地耗、單位GDP能耗、單位GDP水耗等約束條件，確定未來城市的新增建設(shè)用地量。

四是在合理的人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及其空間布局的基礎(chǔ)上，將新增建設(shè)用地量分配到具體地塊上，劃定未來不同時(shí)期的城市發(fā)展邊界，確定拐點(diǎn)坐標(biāo)，研究和開發(fā)城市擴(kuò)張后的空間邊界劃定方法和技術(shù)。

五是集成以上4個(gè)方面的研究內(nèi)容，利用ArcGIS和MATLAB，開發(fā)“城市發(fā)展邊界劃定與調(diào)控決策支持系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化。

5 主要建議

5.1 以承載力為依據(jù)開展土地適宜性評(píng)價(jià)研究

依據(jù)生態(tài)要素，開展土地資源的適宜性評(píng)價(jià)。根據(jù)土地資源條件、水資源條件、地質(zhì)條件、光熱條件、土壤和地貌類型、海拔、地形坡度、斑塊大小和連通性、河流水系、交通等地理信息，建立多因素條件下的土地適宜性評(píng)價(jià)模型，評(píng)價(jià)土地宜耕、宜林、宜牧、宜建、宜城、宜生態(tài)的適宜性水平。在此基礎(chǔ)上，劃分生態(tài)保護(hù)區(qū)（禁止開發(fā)區(qū)）、農(nóng)業(yè)適宜區(qū)（宜農(nóng)）、畜牧業(yè)適宜區(qū)（宜牧）、林業(yè)適宜區(qū)（宜林）和建設(shè)適宜區(qū)（宜建）等，為城市資源環(huán)境的承載力評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)。

5.2 開展人口、經(jīng)濟(jì)的合理規(guī)模與空間布局研究

分析人口、經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)的集聚和擴(kuò)散規(guī)律，引導(dǎo)人口合理流動(dòng)。運(yùn)用地理信息系統(tǒng)的全局空間統(tǒng)計(jì)分析方法，分析多個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的城鎮(zhèn)人口、經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)和資源消耗量的重心、方位、平均范圍（標(biāo)準(zhǔn)距離）、形狀和密集度，探索人口、經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)和資源消耗量的時(shí)空演變規(guī)律以及時(shí)間、空間相互作用關(guān)系，結(jié)合目前資源環(huán)境的人口和經(jīng)濟(jì)承載力，確定未來城市合理的人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和空間布局。運(yùn)用地理信息系統(tǒng)中的曲面建模技術(shù)，建立人口、經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)連續(xù)分布的數(shù)字曲面模型，便于人口、經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)空間分布的可視化、空間分析和相關(guān)專題圖件的制圖輸出。

5.3 開展多約束條件下的新增建設(shè)用地總量控制研究

以總體規(guī)劃控制規(guī)模、歷史用地量、固定資產(chǎn)投資、GDP（國內(nèi)生產(chǎn)總值）、土地資源狀況、補(bǔ)充耕地的潛力和人口規(guī)模等指標(biāo)為決策變量建立目標(biāo)函數(shù)，以城鎮(zhèn)人均建設(shè)用地、單位GDP地耗、單位GDP能耗、單位GDP水耗等指標(biāo)為約束變量，建立約束調(diào)控函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，以目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)為基礎(chǔ)，建立拉格朗日增廣優(yōu)化函數(shù)，通過求解該函數(shù)，獲得不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)最優(yōu)化的城市新增建設(shè)用地總量。這將有利于既保護(hù)資源與生態(tài)環(huán)境，又促進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)土地集約高效利用。

5.4 創(chuàng)新城市發(fā)展邊界劃定方法

開發(fā)地理自組織圖（Geo-SOM）方法，劃定城市的發(fā)展邊界，研究地理自組織圖方法的不確定性，并進(jìn)行多種情境模擬研究。考慮地質(zhì)條件、地形高程、坡度、土地資源與環(huán)境生態(tài)的斑塊面積大小和連通性、空間拓?fù)潢P(guān)系、空間秩序等，根據(jù)目前土地利用現(xiàn)狀和已經(jīng)確定下來的新增建設(shè)用地供應(yīng)總量，計(jì)算出城市的四至范圍，劃定城市的發(fā)展邊界，確定拐點(diǎn)坐標(biāo)。

5.5 研發(fā)城市發(fā)展邊界劃定與調(diào)控決策支持系統(tǒng)

綜合集成城市土地適宜性評(píng)價(jià)模型、人口、經(jīng)濟(jì)最佳規(guī)模與空間布局模型、多約束條件下的新增建設(shè)用地控制模型以及城市發(fā)展邊界劃定方法等研究成果，耦合ArcGIS和MATLAB技術(shù)，開發(fā)“城市發(fā)展邊界劃定與調(diào)控決策支持系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化。