池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展特征及驅(qū)動(dòng)因子分析

姚志強(qiáng)，王 雷，章 勇

（池州學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，安徽池州247000）

隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的不斷提速和城市化進(jìn)程的不斷加快，城市化過(guò)程中的建設(shè)用地動(dòng)態(tài)演變是土地利用變化研究的焦點(diǎn)之一[1]。城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展是城市化進(jìn)程和土地利用演變的直接表現(xiàn)，是城市化進(jìn)程中空間結(jié)構(gòu)布局和變化的綜合反映[2]。由于RS與GIS技術(shù)擁有迅速、具體、定量地研究城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展動(dòng)態(tài)變化的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)了近些年來(lái)眾多國(guó)內(nèi)學(xué)者利用不同數(shù)據(jù)源的遙感影像對(duì)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展進(jìn)行研究，城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展不平衡，因此主要研究成果集中在北京、上海、廣州、天津、重慶、南京、武漢、西安等大城市[3]。

安徽省池州市為國(guó)家首個(gè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)示范區(qū)，近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，池州市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展迅速，對(duì)池州市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展研究不斷增加，如張樂(lè)勤等運(yùn)用STIRPAT模型對(duì)池州市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行了定量測(cè)度與分析[4]；陳兵麗等利用信息熵、均衡度指標(biāo)結(jié)合統(tǒng)計(jì)資料分析池州市建設(shè)用地變化特征[5]；張樂(lè)勤等采用計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析的協(xié)整檢驗(yàn)、Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)、向量誤差修正模型等方法分析池州市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展驅(qū)動(dòng)因子[6]。然而，關(guān)于池州市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的研究主要基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，沒(méi)有充分利用RS與GIS技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因此，本文基于多期遙感影像，采用RS技術(shù)提取建設(shè)用地信息，在GIS中運(yùn)用空間分析技術(shù)，研究池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展特征，分析建設(shè)用地?cái)U(kuò)展驅(qū)動(dòng)因子，為城市發(fā)展規(guī)劃與決策管理者提供科學(xué)依據(jù)和參考，也可為同類(lèi)快速城鎮(zhèn)化小城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展及驅(qū)動(dòng)因子研究提供借鑒。

1 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

1.1 研究區(qū)概況

池州市（116°38′～118°05′E、29°33′～30°51′N(xiāo)），地處安徽省西南部，長(zhǎng)江下游南岸，成立于2000年。該地區(qū)地貌類(lèi)型以丘陵山地為主，氣候?qū)倥瘽裥詠啛釒Ъ撅L(fēng)氣候。全市行政區(qū)劃轄東至、石臺(tái)、青陽(yáng)、貴池、九華山5個(gè)縣級(jí)行政區(qū)，面積8272km[7]。2013年池州市城區(qū)面積252.93km2，城區(qū)人口27.12萬(wàn)人[8]，池州市城區(qū)建設(shè)用地從功能上主要?jiǎng)澐譃楹诵某菂^(qū)、站前區(qū)、教育園區(qū)、工業(yè)園區(qū)（圖1）。

圖1 研究區(qū)示意圖

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

遙感影像是研究較長(zhǎng)時(shí)間地表土地利用空間動(dòng)態(tài)變化的理想數(shù)據(jù)源。本文選取2003、2008、2013年三期池州市城區(qū)TM影像，首先利用ENVI軟件對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何糾正，然后采用目視解譯方法提取建設(shè)用地信息，最后在SuperMap GIS軟件中疊加三期建設(shè)用地并分層設(shè)色，繪制得到池州市城區(qū)2003-2013年的建設(shè)用地?cái)U(kuò)展圖（圖2）。為了研究建設(shè)用地?cái)?shù)量變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)理，本文還收集了2003-2013年池州統(tǒng)計(jì)年鑒和中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒。

圖2 2003-2013年池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展圖

2 研究方法

為揭示建設(shè)用地在時(shí)間序列的演變規(guī)律，采用建設(shè)用地?cái)U(kuò)展速度、擴(kuò)展強(qiáng)度和擴(kuò)展系數(shù)分析池州市城區(qū)及各功能區(qū)建設(shè)用地在時(shí)間維的擴(kuò)展演變過(guò)程。

（1）建設(shè)用地?cái)U(kuò)展速度（V）

建設(shè)用地?cái)U(kuò)展速度指某段時(shí)間間隔內(nèi)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展面積與時(shí)間間隔的比值，是定量評(píng)價(jià)城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展速度的重要指標(biāo)[9]。計(jì)算公式為

式中：V為建設(shè)用地?cái)U(kuò)展速度，Ui和Uj分別為第i年和第j年的建設(shè)用地面積，T為時(shí)間間隔。

（2）建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度（I）

建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度指某段時(shí)間間隔內(nèi)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展面積與起始年份建設(shè)用地總面積的比值，是定量描述城市空間擴(kuò)展強(qiáng)度的重要指標(biāo)[10]。計(jì)算公式為

（3）建設(shè)用地?cái)U(kuò)展系數(shù)（K）

建設(shè)用地?cái)U(kuò)展系數(shù)指某段時(shí)間間隔內(nèi)建設(shè)用地增長(zhǎng)率與人口增長(zhǎng)率的比值，是揭示城市人口和城市建設(shè)用地面積間協(xié)調(diào)程度的重要指標(biāo)[11]。計(jì)算公式為：

式中：K為建設(shè)用地?cái)U(kuò)展系數(shù)，RU和RP分別為某段時(shí)間間隔內(nèi)的建設(shè)用地和人口年均增長(zhǎng)率，Pi和Pj分別為第i年和第j年的城區(qū)人口數(shù)。

3 池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展特征分析

3.1 擴(kuò)展速度

池州市城區(qū)建設(shè)用地規(guī)模從2003年的12.39km2增加到2013年的29.14km2，年均建設(shè)用地?cái)U(kuò)展速度為1.675km2/a，從城區(qū)各功能區(qū)建設(shè)用地規(guī)模所占比例（表1）來(lái)看，工業(yè)園區(qū)建設(shè)用地面積所占比例由2003年7.91%迅速增加到2013年25.67%，站前區(qū)和教育園區(qū)建設(shè)用地面積所占比例均呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2003-2008年間，城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展速度高達(dá)1.936km2/a，核心城區(qū)擴(kuò)展速度最快為0.82km2/a，工業(yè)園區(qū)和站前區(qū)分別以0.53km2/a、0.43km2/a的擴(kuò)展速度次之，教育園區(qū)擴(kuò)展速度相對(duì)較慢；2008-2013年間，城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展速度相對(duì)降低為1.414km2/a，工業(yè)園區(qū)擴(kuò)展速度最快為0.77km2/a，核心城區(qū)以0.346km2/a的擴(kuò)展速度次之，站前區(qū)和教育園區(qū)擴(kuò)展速度相對(duì)較慢（圖3）。2003-2013十年間，工業(yè)園區(qū)和核心城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展速度較快，站前區(qū)和教育園區(qū)相對(duì)較慢，總體城區(qū)建設(shè)用地呈現(xiàn)由快到慢的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，城市建設(shè)處于快速發(fā)展階段。

表1 2003-2013年池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)?shù)量結(jié)構(gòu)

圖3 池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展速度

3.2 擴(kuò)展強(qiáng)度

池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度2003-2008為78.13%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2008-2013的32.03%。從各功能區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度來(lái)看，均呈現(xiàn)出10年間前5年遠(yuǎn)高于后5年的特征，2003-2008年，教育園區(qū)（325.00%）、工業(yè)園區(qū)（270.41%）、站前區(qū)（255.95%）建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度極高，建設(shè)用地?cái)U(kuò)展迅速；2008-2013年，工業(yè)園區(qū)（106.06%）保持較高的擴(kuò)展強(qiáng)度，其他功能區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度有所下降（圖4）。

圖4 池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度

3.3 擴(kuò)展系數(shù)

2003年到2013年池州市城區(qū)建設(shè)用地年均增長(zhǎng)率達(dá)13.52%，高于同期我國(guó)城市建設(shè)用地7.8%的年均增長(zhǎng)率，遠(yuǎn)高于世界發(fā)達(dá)地區(qū)1.20%的城市建設(shè)用地年均增長(zhǎng)率[12]。2003-2008年城區(qū)建設(shè)用地增長(zhǎng)率高達(dá)15.63%，2008-2013年降低為6.41%。從各功能區(qū)建設(shè)用地增長(zhǎng)率來(lái)看，2003-2008年各功能區(qū)均高于同期國(guó)家城市建設(shè)用地平均增長(zhǎng)水平，教育園區(qū)（65.00%）、工業(yè)園區(qū)（54.08%）、站前區(qū)（51.19%）建設(shè)用地增長(zhǎng)率極高；2008-2013年工業(yè)園區(qū)（21.21%）和教育園區(qū)（10.59%）建設(shè)用地增長(zhǎng)率較高，站前區(qū)增長(zhǎng)率有所降低，核心城區(qū)增長(zhǎng)率較低（圖5）。2003-2008年城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展系數(shù)K值為5.24，說(shuō)明人均建設(shè)用地遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人口增長(zhǎng)速度，建設(shè)用地?cái)U(kuò)展與人口增長(zhǎng)極不協(xié)調(diào)，城區(qū)建設(shè)用地量超過(guò)了人口需求量，導(dǎo)致“空城”現(xiàn)象出現(xiàn)在新建功能區(qū)；2008-2013年K值為0.83，城區(qū)建設(shè)用地變化與人口增長(zhǎng)較為協(xié)調(diào)，建設(shè)用地?cái)U(kuò)展較為合理（表2）。

圖5 池州市城區(qū)建設(shè)用地增長(zhǎng)率

表2 池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展系數(shù)

3.4 空間擴(kuò)展分異格局

池州市城區(qū)北鄰長(zhǎng)江，西鄰秋浦河，受地形影響，池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展呈現(xiàn)出南向、東向的擴(kuò)展趨勢(shì)。從擴(kuò)展模式來(lái)看，2003-2013年池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展整體上以邊緣式擴(kuò)展為主，填充式和飛地式擴(kuò)展為輔。從各功能區(qū)來(lái)看，建設(shè)用地?cái)U(kuò)展模式呈現(xiàn)出空間上的異質(zhì)性，核心城區(qū)以邊緣式的緊湊型擴(kuò)展為主，同時(shí)飛地式擴(kuò)展明顯大于填充式擴(kuò)展，站前區(qū)和工業(yè)園區(qū)以填充式擴(kuò)展為主邊緣式為輔，教育園區(qū)以邊緣式擴(kuò)展為主飛地式擴(kuò)展為輔。

4 池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的驅(qū)動(dòng)因子分析

城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展是一個(gè)動(dòng)態(tài)演化過(guò)程，由于自然條件、城市規(guī)劃等因素難以量化，本文采用灰色關(guān)聯(lián)分析池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的綜合驅(qū)動(dòng)力，從人口、經(jīng)濟(jì)、交通三個(gè)方面，選取城區(qū)人口、市區(qū)GDP、市區(qū)第一、二、三產(chǎn)業(yè)占GDP比重、市區(qū)固定資產(chǎn)投資以及城市道路長(zhǎng)度這7個(gè)因子，依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度原理及計(jì)算公式，在DPS軟件中計(jì)算得到各因子與建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的灰色關(guān)聯(lián)度（表3）。

表3 池州市城區(qū)建設(shè)用地面積與驅(qū)動(dòng)因子的關(guān)聯(lián)度

4.1 人口增加是城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的決定性因素

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展促使流動(dòng)人口增加、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，近十年，池州市人口逐年增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，池州市城區(qū)人口由2003年的11.90萬(wàn)人增加到2013年的27.12萬(wàn)人，2013年池州市城市人口密度達(dá)到1199人/km2，城鎮(zhèn)化率達(dá)48.82%。人口的快速增加提升了住宅用地的需求，生活水平不斷提高，人均住房面積也在不斷擴(kuò)大，從而間接加速了城市建設(shè)用地面積的增加。城區(qū)人口與建設(shè)用地的關(guān)聯(lián)度達(dá)到了0.9315，說(shuō)明人口增加對(duì)建設(shè)用地的擴(kuò)展作用最為顯著，是城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的決定性因素。

4.2 經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展是城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的直接動(dòng)力

當(dāng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，GDP高速提升，城市建設(shè)資金不斷增加，導(dǎo)致城市建設(shè)用地加速擴(kuò)展。2003-2013年，池州市市區(qū)GDP由2003年38.19億元提升到2013年243.14億元，固定資產(chǎn)投資年均增長(zhǎng)率達(dá)29.61%（圖6），人均GDP增長(zhǎng)迅猛，2003年為4876元，2007年（10949元）突破萬(wàn)元大關(guān)，2010年（21476元）突破2萬(wàn)元大關(guān)，2013年達(dá)到32541元，突破3萬(wàn)元大關(guān)。伴隨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，第二、三產(chǎn)業(yè)比重對(duì)建設(shè)用地的影響大于第一產(chǎn)業(yè)比重和GDP，國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，致使建設(shè)用地?cái)U(kuò)展規(guī)模迅速提升，經(jīng)濟(jì)發(fā)展是城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的直接動(dòng)力。

圖6 池州市市區(qū)2003-2013年GDP與固定資產(chǎn)投資動(dòng)態(tài)變化

4.3 交通建設(shè)不斷促進(jìn)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展

隨著交通基礎(chǔ)建設(shè)的逐步發(fā)展，城區(qū)與外部地域交流越來(lái)越方便，城區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)拉大了城區(qū)框架，大量外部地域土地轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘薪ㄔO(shè)用地，促進(jìn)了城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展。近10年來(lái)，池州市城區(qū)道路建設(shè)發(fā)展迅速，2013年市區(qū)道路長(zhǎng)度已達(dá)到415.97千米，是2003年50.67千米的8.21倍。池州市城區(qū)交通建設(shè)拉開(kāi)了城區(qū)框架，建設(shè)形成“五橫五縱兩環(huán)”城市道路網(wǎng)，建成站前區(qū)、港口區(qū)、九華山機(jī)場(chǎng)三大城區(qū)交通樞紐區(qū)。日益發(fā)達(dá)的交通網(wǎng)絡(luò)為城市發(fā)展提供了空間，建設(shè)用地沿交通干線不斷向外延伸擴(kuò)展，大量新建城區(qū)在交通便利的周邊地區(qū)出現(xiàn)，因此，交通建設(shè)對(duì)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展起著積極的促進(jìn)作用。

4.4 政策因素推動(dòng)城市建設(shè)用地向外擴(kuò)展

2006年以來(lái)池州市政府提出了“工業(yè)強(qiáng)市，加速崛起”的發(fā)展戰(zhàn)略，根據(jù)城市建設(shè)發(fā)展的需要，《池州市城市總體規(guī)劃（2009-2030年）剛要》劃定了中心城區(qū)規(guī)劃范圍，中心城區(qū)建設(shè)成為濱江環(huán)湖、五區(qū)三片的空間結(jié)構(gòu)，五區(qū)包括齊山平天湖旅游度假區(qū)、主城區(qū)、站前區(qū)、東部經(jīng)濟(jì)園區(qū)、教育園區(qū)，三片包括梅里工業(yè)片、十里生活居住片、馬衙旅游服務(wù)片。政策因素決定了城市發(fā)展大致方向，促使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推動(dòng)城市建設(shè)用地向外擴(kuò)展。

5 結(jié)論

（1）基于對(duì)多時(shí)相池州市城區(qū)建設(shè)用地在時(shí)間序列空間擴(kuò)展信息定量分析表明池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展明顯，整個(gè)城區(qū)以及各功能區(qū)呈現(xiàn)出明顯的階段性。2003-2008年間，核心城區(qū)擴(kuò)展速度快，但擴(kuò)展強(qiáng)度及建設(shè)用地增長(zhǎng)率低，教育園區(qū)擴(kuò)展速度慢，但擴(kuò)展強(qiáng)度及建設(shè)用地增長(zhǎng)率高，工業(yè)園區(qū)和站前區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展速度、擴(kuò)展強(qiáng)度及建設(shè)用地增長(zhǎng)率均處于較高的態(tài)勢(shì)，該階段城區(qū)建設(shè)用地總體擴(kuò)展系數(shù)過(guò)高，呈現(xiàn)出城市建設(shè)快速發(fā)展，建設(shè)用地增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了人口增長(zhǎng)。2008-2013年間，工業(yè)園區(qū)繼續(xù)增速擴(kuò)展，保持較高的擴(kuò)展強(qiáng)度，其他功能分區(qū)擴(kuò)展速度相對(duì)減緩，教育園區(qū)和站前區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度和增長(zhǎng)率依然保持較高的態(tài)勢(shì)，該階段城區(qū)建設(shè)用地總體建設(shè)用地增長(zhǎng)與城區(qū)人口增長(zhǎng)較為協(xié)調(diào)。十年來(lái)，池州市城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展呈現(xiàn)出由快到慢、高強(qiáng)度的邊緣式快速擴(kuò)展。

（2）基于城市建設(shè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的灰色關(guān)聯(lián)分析表明池州市城區(qū)建設(shè)用地的擴(kuò)展主要是以人口增加促進(jìn)用地需求為主，市區(qū)第二、三產(chǎn)業(yè)對(duì)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展影響巨大，交通建設(shè)、政府決策也積極推動(dòng)城區(qū)建設(shè)用地不斷向外擴(kuò)展。

本文研究結(jié)果能為池州市城區(qū)建設(shè)用地的科學(xué)發(fā)展提供參考依據(jù)，也可為同類(lèi)快速城鎮(zhèn)化小城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展及驅(qū)動(dòng)因子研究提供借鑒，但因缺乏高精度的航攝影像數(shù)據(jù)資源，精確科學(xué)的城區(qū)建設(shè)用地定量分析還有待于進(jìn)一步細(xì)化研究。