基于“三生”空間的大連老港區(qū)土地利用變化研究

曹艷雪，楊翠霞，曹福存

(大連工業(yè)大學藝術設計學院，中國 大連 116034)

在“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略下，沿海港口作為重要的交通樞紐和節(jié)點城市，將成為“21世紀海上絲綢之路”建設的領軍者和主力軍。港口的發(fā)展離不開城市腹地的支撐，港口城市因其強大的資源要素集散功能，正成為全球產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的目地和海洋產(chǎn)業(yè)的集聚中心，港城之間的空間效應也逐漸增強[1]。港城關系貫穿了港口城市發(fā)展的整個過程，其港城空間關系經(jīng)歷了港城一體化、港城擴張、港城分離和港城融合等一系列的發(fā)展變化[2]。而隨著經(jīng)濟全球化發(fā)展和貨物結(jié)構(gòu)的變化以及港口城市規(guī)劃發(fā)展，具有幾十年歷史的港口港區(qū)(也稱為老港區(qū))的集疏運條件、航道條件和儲藏設施等無法滿足海運船舶大型化和專業(yè)化的需求，已經(jīng)或者正逐漸從注重集裝箱和散貨等貨物航運輸送的傳統(tǒng)角色，漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐試H郵輪、游艇、綜合客運碼頭為主的客運服務、旅游觀光、休閑和文化展示等多元化的服務提供者[3]。為了優(yōu)化港口城市的空間結(jié)構(gòu)和保持老港區(qū)的城市活力與凝聚力，有必要深入研究港口城市更新下老港區(qū)的土地利用變化特點及規(guī)律。目前，老港區(qū)建設側(cè)重于其再開發(fā)建設模式、策略及其規(guī)劃設計等方面研究，例如郭衛(wèi)東、周挺等和胡昕等等均在總結(jié)國外相關的成功經(jīng)驗基礎上為國內(nèi)老港區(qū)再開發(fā)建設提出了相關策略和建議[3-5]；張晉石從開放空間角度對老港區(qū)再開發(fā)規(guī)劃策略提出了相應的設計標準；李立和段蘇桐從城市規(guī)劃和城市設計角度對大連老港區(qū)及其周邊區(qū)域再開發(fā)提出相應規(guī)劃策略[6-8]。港口再開發(fā)建設過程中引起海岸帶的土地利用變化，已成為人與土地相互作用與全球變化的重點研究之一。其中國內(nèi)外學者對海岸帶土地利用研究側(cè)重于大尺度或中尺度范圍內(nèi)的現(xiàn)狀和問題分析[9，10]、空間格局特征[11]、動態(tài)變化特征[12，13]、生態(tài)系統(tǒng)服務價值[14]等方面研究。但對于港口這種特殊土地利用、時間跨度在十幾年以上的動態(tài)變化分析的文獻卻不多。作為國內(nèi)重要港口的大連港老港區(qū)(簡稱大連老港區(qū))的土地利用功能轉(zhuǎn)變研究還未見報道。

土地利用是國土空間的實體表現(xiàn)形態(tài)和核心主體，具有生產(chǎn)、生活和生態(tài)(簡稱“三生”)的多功能性[15]，而基于“三生”空間的土地利用轉(zhuǎn)換為資源優(yōu)化也帶來了新的發(fā)展契機。現(xiàn)階段，“三生”空間的相關研究主要側(cè)重在“三生”空間分類體系[15，16]、“三生”空間識別[17]和“三生”空間優(yōu)化布局[16，18]等；在尺度方面?zhèn)戎赜趪?、省、市縣和鄉(xiāng)鎮(zhèn)等大中尺度的城鄉(xiāng)土地向外擴張下的土地利用變化[18-20]。而隨著城市土地快速向外擴張逐漸變緩，城市發(fā)展和土地利用轉(zhuǎn)向了內(nèi)城的更新，港口城市也正面臨著內(nèi)城老港區(qū)的更新。在“一帶一路”戰(zhàn)略的指導下，大連老港區(qū)的開發(fā)和轉(zhuǎn)型可以為沿海港口城市的更新發(fā)展提供借鑒。大連老港區(qū)已有100多年歷史，其港區(qū)設施、空間配置與港口相關產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化與物流功能等已無法適應大型化、專業(yè)化和集裝箱化的船舶發(fā)展?！耙栏哿⑹校雀酆笫?，以港興市”是大連港城發(fā)展歷史關系的客觀寫照，老港區(qū)搬遷改造已經(jīng)對大連城市東部發(fā)展拓展新的空間“東港商務區(qū)”起了重要作用，這些促使老港區(qū)土地利用變化更為明顯。因此，本文利用RS和GIS技術，從“三生”功能的角度出發(fā)，對2000—2015年老港區(qū)土地利用變化情況及特點進行討論，以期為港城融合城市發(fā)展、城市規(guī)劃及相關部門提供有益參考。

1 大連老港區(qū)概況

大連老港區(qū)位于大連市東部(坐標為38°55＇44＇＇N,121°39＇17＇＇E)，于1899年開始興建，1899—1905年被沙俄租借和統(tǒng)治，1905—1945年被日本侵占和統(tǒng)治，1945—1950年由蘇聯(lián)代管，1951年回歸祖國懷抱[21]。其功能也從注重集裝箱和散貨等貨物航運輸送的傳統(tǒng)角色，漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐試H郵輪、游艇、綜合客運碼頭為主的客運服務、旅游觀光、休閑和文化展示等多元化的服務提供者。2000年大連市委、市政府決定對大連港東部地區(qū)實施搬遷改造(現(xiàn)稱為“東港”)，2004年大連市政府通過了《大連東港地區(qū)改造規(guī)劃方案》，總規(guī)劃用地面積5.97 km2，其中陸域面積2.78 km2，填海面積3.19 km2(圖1)。2005—2007年老港區(qū)完成了全部搬遷，保留西側(cè)的滾裝碼頭、客運碼頭和內(nèi)貿(mào)集裝箱碼頭。本文的研究區(qū)域為老港區(qū)原陸域范圍(圖1)，西北側(cè)為造船廠，西南側(cè)為長江路，東北側(cè)與黃海相接壤。從圖1可知，老港區(qū)土地利用調(diào)整了東側(cè)的道路，港隆路和長江路的延伸使得核心區(qū)與東側(cè)的各個街區(qū)形成更好的連接，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得更加清晰，其可達性以及活力度都得到了提升，發(fā)展模式也由原來的以生產(chǎn)空間為主逐漸轉(zhuǎn)為服務于生活空間和生態(tài)空間。由此，本研究結(jié)合大連城市規(guī)劃發(fā)展，選用2000，2005，2010和2015年的土地利用類型的變化圖來進行對比分析。

圖1 大連老港區(qū)的區(qū)位圖 Fig. 1 The location graph of Dalian old seaport

2 數(shù)據(jù)來源和研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文通過對大連老港區(qū)不同年份的地圖和相關文獻分析[21]，并結(jié)合大連城市發(fā)展和規(guī)劃設計綱要，最終確定以2000，2005，2010和2015年作為研究的時間節(jié)點，利用快鳥(Quickbird)衛(wèi)星遙感圖、谷歌地圖和實際調(diào)研，對大連老港區(qū)土地利用變化進行可視化處理。利用實際測量和ArcGIS技術，對不同年份和不同土地利用變化類型的面積進行計算并分析其空間演變特征。

2.2 研究方法

2.2.1 大連老港區(qū)“三生”空間土地利用分類體系構(gòu)建 三生空間是一種根據(jù)國土利用類型劃分的功能空間，包括生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間。生產(chǎn)空間指提供物質(zhì)資料和服務等生產(chǎn)行為的區(qū)域；生活空間指人類居住、消費和休閑等日常生活行為的具體區(qū)域；生態(tài)空間指提供生態(tài)資源及其服務的區(qū)域[15，22，23]。而土地本身不僅是一個集生產(chǎn)、生活和生態(tài)多功能體，還是一個相互關聯(lián)、相互統(tǒng)一的復雜綜合體。港區(qū)土地利用變化是其利用類型在生產(chǎn)、生活和生態(tài)三大空間中功能間的轉(zhuǎn)變。結(jié)合已有學者研究[6-9]，港口區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)空間主要是指滿足集裝箱的倉儲、道路與交通設施、公共管理和服務設施等場所；生活空間主要是指為人們提供居住、消費和休閑服務等空間；生態(tài)空間主要是指綠地與廣場用地、空閑地等用地場所。但不同的土地利用方式、強度和相關使用者，土地利用分類也在變化，如港口區(qū)的道路與交通設施用地在堆場區(qū)域內(nèi)主要突出其為生產(chǎn)服務，而在居住區(qū)范圍內(nèi)突出其為生活服務，因此本研究將其分為生產(chǎn)性和生活性道路與交通設施用地?；诖?，本研究以2017新版《土地利用現(xiàn)狀分類》、《大連市城市總體規(guī)劃(2001—2010年)2017年修訂》、《大連東港地區(qū)改造規(guī)劃》等為依據(jù)，結(jié)合研究區(qū)土地利用特點，參考楊清可等、張紅旗等相關研究[23，24]，三生空間分類與土地利用分類的對應關系如表1所示。

表1 大連老港區(qū)“三生”空間土地利用的分類體系

2.2.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可以分析不同土地利用結(jié)構(gòu)特征變化和類型特征變化，這在已有相關研究成果中得到了驗證[25，26]。該方法來源于系統(tǒng)分析中對系統(tǒng)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)移的定量描述[28]。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣通常是行表示T1時間節(jié)點土地利用類型，列表示T2時間節(jié)點土地利用類型(表2)。表2中各行之和為T1時間節(jié)點的面積，各行之和減去對角線元素值為T1～ T2內(nèi)減少量；各行之列為T2時間節(jié)點的面積，各列之和減去對角線元素值為T1～ T2內(nèi)增加量。本文在表1 土地利用分類體系基礎上，利用GIS技術對不同時期土地利用數(shù)據(jù)進行匯總、空間疊加等交叉分析和統(tǒng)計，建立土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣，并分析其土地利用變化的規(guī)律及特征。

表2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

2.2.3 土地利用的凈變化與交換變化 土地利用類型的凈變化量是土地利用變化分析中最常用到的信息，也是各土地利用類型的研究期末和研究期初面積之差的絕對值[28]。其計算公式：

Dj=MAX(Pj+-Pjj,P+j-Pjj)-MIN(Pj+-Pjj,P+j-Pjj),

(1)

式中Dj表示土地利用類型的凈變化量,Pj+表示T1時間節(jié)點土地類型j的所占總面積百分比,P+j表示T2時間節(jié)點土地類型j的所占總面積百分比。Pjj表示T1～T2期間土地類型j保持不變的面積百分比，Pj+-Pjj為T1～T2期間土地類型j面積減少的百分比,P+j-Pjj為T1～ T2期間土地類型j面積增加的百分比。但在土地利用變化中，凈變化量不能真實反映其土地利用的動態(tài)演變過程，而交換變化量在總變化量中具有重要作用[29]。交換變化量就是一個地類在一個地方轉(zhuǎn)換為其他地類，同時在另外地方又有其它地類轉(zhuǎn)換為該地類的方法[28]。交換變化量的計算公式為

Sj=2×MIN(Pj+-Pjj,P+j-Pjj)，

(2)

式中Sj表示j種土地利用類型的交換量。各土地利用的總變化量是各土地利用類型的凈變化量和交換變化量之和。

3 “三生”視角下的大連老港區(qū)土地利用變化分析

3.1 大連老港區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化

依據(jù)表1和圖1的數(shù)據(jù)，本文對土地利用變化進行分析，得出其時空演變特征(圖2和圖3)。結(jié)果表明： 2000—2015年老港區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)變化明顯，主要表現(xiàn)為生產(chǎn)空間用地快速減少、生活空間和生態(tài)空間用地逐漸增加，其中生活空間和生態(tài)空間的用地面積分別增加了130.82 hm2和55.88 hm2。2000—2005年間，整體上用地結(jié)構(gòu)變化幅度較小，這與其正處于搬遷和轉(zhuǎn)型的籌劃階段有很大關系。2007年底老港區(qū)搬遷全部完成，因而2005年和2010年的倉儲用地、空閑地、港口碼頭及道路用地的變化較大，呈現(xiàn)出由生產(chǎn)空間向生態(tài)空間轉(zhuǎn)變的趨勢；其中倉儲用地面積減少了118.57 hm2、比2005年減少了42.65%；空閑地面積增加了146.72 hm2,是2005年的8.7倍。這與老港區(qū)處于規(guī)劃建設期以及保留其歷史文化遺跡有很大的關系。2010—2015年間，土地利用結(jié)構(gòu)變化較大，其中道路及服務場站用地、住宅用地、混合用地、公園與綠地用地和商務金融用地的變化最為明顯，面積分別增加了54.7，41.81，30.41，21.48和10.03 hm2；而空閑地的減幅較大，共減少了112.55 hm2，并轉(zhuǎn)變?yōu)樯羁臻g用地。區(qū)域內(nèi)還增加了4 hm2的文化及教育設施用地，豐富了居民日常生活。此外，老港區(qū)保留了具有歷史遺跡價值的水工建筑物，比如建成于1903年的大連商港形成重要標志的乙碼頭、甲碼頭和二碼頭，建成于1912年的船舶進出港的首要導航設施的燈塔。綜上分析，老港區(qū)15年來土地利用結(jié)構(gòu)變化特征：一是以生活空間為主的土地利用結(jié)構(gòu)變化明顯，住宅用地及商住混合用地面積大幅增加，以公園與綠地等生態(tài)空間用地類型也逐步增加；二是以生產(chǎn)空間為主的倉儲用地結(jié)構(gòu)變化非常明顯并全部轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨詈蜕鷳B(tài)空間的用地類型，同時保留了老碼頭的客運和部分貨運功能；三是土地利用變化受政策影響明顯，倉儲用地轉(zhuǎn)變非常迅速。

圖2 2000-2015年大連老港區(qū)三生空間格局 Fig. 2 Spatial pattern of production-living-ecological space in Dalian old seaport during 2000—2015

圖3 2000—2015年大連老港區(qū)三生空間結(jié)構(gòu)變化 Fig. 3 Spatial structure of production-living-ecological space in Dalian old seaport during 2000—2015

3.2 大連老港區(qū)土地利用類型變化

為了探討老港區(qū)土地利用類型間的內(nèi)部轉(zhuǎn)換情況，根據(jù)表1的分類體系和大連城市規(guī)劃發(fā)展，本研究利用ArcGIS 10.2技術對2000年和2015年2期土地利用的數(shù)據(jù)進行處理，構(gòu)建土地利用變化的轉(zhuǎn)移矩陣，見表3。從表3得出，從2000到2015年倉儲用地轉(zhuǎn)變?yōu)樯套』旌嫌玫睾妥≌玫卣嫉谋戎刈畲?，約占43.55%，公園與綠地以及商務金融用地差別不大；港口碼頭及道路用地除了保留的港口碼頭用地和空閑地外，轉(zhuǎn)變?yōu)樯虅战鹑谟玫乇戎刈畲?，達到8.8%。這與其歷史文化、交通和周圍商務圈構(gòu)建有很大的關系。根據(jù)表3，本研究計算出2000—2015年間土地利用的變化情況，見表4。從表4看出，“三生”空間中以生產(chǎn)空間為主的用地總變化量最大，占土地總面積的73.10%；其次是生活空間，占47.67%；此外各土地利用變化構(gòu)成也不相同，生產(chǎn)空間和生態(tài)空間用地的變化為交換變化，生活空間用地的變化為凈變化。其中倉儲用地具有最大的總變化量，占生產(chǎn)類用地總面積77.69%，但交換變化量幾乎為0；港口碼頭及道路用地的總變化量僅次于倉儲用地，其交換變化量也幾乎為0。這表明倉儲用地、港口碼頭及道路用地的變化主要表現(xiàn)為數(shù)量的減少。公園與綠地和公用設施用地則剛好相反，其總變化量分別為11.91%和4.57%，但其凈變化量分別達到1.42%和1.37%，這表明公園與綠地和公用設施用地的變化主要表現(xiàn)為空間位置的轉(zhuǎn)移；公園與綠地面積數(shù)量減少，其原因與老港區(qū)填海和大連城市規(guī)劃發(fā)展有很大的關聯(lián)。商務金融、文化及教育設施和混合用地等均為增加用地類型，而住宅用地和商住混合用地新增量占地面積最大，共計占28.80%；空閑地新增量次之，占21.58%，表明住宅用地和商住用地、空閑地變化主要表現(xiàn)為土里利用變化的數(shù)量上增加。

表3 2000—2015年大連老港區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 單位：%

表4 2000—2015年大連老港區(qū)土地利用變化信息 單位：%

3.3 大連老港區(qū)海岸空間的土地利用轉(zhuǎn)變

港口海岸區(qū)域建設已成為改變城市轉(zhuǎn)型發(fā)展方式之一，并也成為重新定位城市形象的一張名片，比如上海、深圳和香港等。本研究對比2000年和2015年谷歌影像(圖4)，得出結(jié)果：2000年老港區(qū)海岸空間建設關系重點是“生產(chǎn)”，其功能類型為貨物集散、加工轉(zhuǎn)口、國際物流、貿(mào)易商流；2015年老港區(qū)海岸建設關系重點是“生態(tài)”，其功能為郵輪、休閑娛樂、觀光旅游、文化保護和生態(tài)體驗，是可持續(xù)發(fā)展，也是服務業(yè)增值。目前老港區(qū)海岸濱水區(qū)域主要是填海造地的，有恢宏壯觀的音樂噴泉廣場、現(xiàn)代時尚的國際游艇港，也有浪漫休閑的東方水城；6 km長的海韻大道緊鄰東港沿海區(qū)，設置了木棧道、塑膠跑道、自行車道和林蔭馬車大道，是市民休閑娛樂、親海觀海的黃金海岸。

圖4 2000—2015年大連老港區(qū)海岸空間土地利用變化 Fig. 4 Land use change of coastal space in Dalian old seaport between 2000 and 2015

4 結(jié)論

本文利用GIS技術與數(shù)理統(tǒng)計方法， 從“三生”空間的視角對2000—2015年大連老港區(qū)的土地利用變化特征進行了分析。結(jié)果表明：

(1)2000—2015年間，老港區(qū)土地利用變化顯著，以生產(chǎn)空間為主的用地類型減少，生活空間和生態(tài)空間用地面積分別增加了130.82 hm2和55.88 hm2。其中以生產(chǎn)空間為主的倉儲用地類型轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨羁臻g為主的住宅用地類型占的比例較大，港口碼頭用地保留了體現(xiàn)大連老港區(qū)和大連城市發(fā)展的歷史文化遺跡，延續(xù)其以客運為主的輸運功能。

(2)通過對土地轉(zhuǎn)換矩陣的新增用地和流失分析，以生產(chǎn)和生態(tài)空間為主的用地變化表現(xiàn)為交換變化，以生活空間為主的用地變化表現(xiàn)為凈變化。倉儲用地的總變化量最大，商務金融、文化及教育設施和混合用地等均為增加用地類型，而住宅用地和商住混合用地、空閑地主要表現(xiàn)為數(shù)量上的增加，這些大都由倉儲用地減少轉(zhuǎn)變而來。從土地利用的流失方向分析來看，倉儲用地、港口碼頭及道路等用地類型和數(shù)量減少以轉(zhuǎn)變?yōu)樽≌玫?包括商住混合用地)和空閑地最具有優(yōu)勢。

(3)老港區(qū)海岸空間用地類型是從2000年以貨物集散、國際物流和貿(mào)易商流為主的生產(chǎn)空間，轉(zhuǎn)為2015年以國際郵輪、休閑娛樂、觀光旅游、文化保護和生態(tài)體驗為主的生活生態(tài)空間，即以“物”為服務主體的土地利用逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴叭恕睘榉罩黧w的親水休憩的生活和生態(tài)空間用地類型。

大連老港區(qū)土地利用在空間上的變化反映了當時各項自然、社會、政治、經(jīng)濟和科技等環(huán)境因素與社會價值觀念的改變。本文借鑒已有研究成果，利用“三生”空間概念對歷史悠久老港區(qū)土地利用類型進行分類，分析了老港區(qū)土地利用變化在統(tǒng)計學上的表征分析，雖可以為土地利用變化機制分析提供有價值信息，但不能代替土地利用變化機制的分析，還需在后期研究中作進一步分析。