基于趨勢模擬與用地評價的城鎮(zhèn)增長邊界劃定方法研究
——以江陰市為例

張 飛 閭 海 李瑞勤 ZHANG Fei, LYU Hai, LI Ruiqin

0 引言

1981—2019年，中國常住人口城鎮(zhèn)化率從20.16%提升至60.60%，年均增長1.06%，城市建成區(qū)面積由0.67萬km2增長到5.83萬km2，增長了近9倍（見圖1）。快速城鎮(zhèn)化為我國社會經濟、城市建設帶來巨大利好的同時，也出現(xiàn)一系列的問題，例如城市無序擴張、用地粗放利用、城市風貌千篇一律、不同規(guī)劃之間沖突矛盾等。因此，城市需要在快速增長的過程中劃定一條管控邊界，限制城市的無序蔓延，引導其有序開發(fā)。

2006年《城市規(guī)劃編制辦法實施細則》明確提出城市總體規(guī)劃編制過程中應加強對中心城區(qū)增長邊界的研究，合理確定發(fā)展規(guī)模和具體的用地范圍。2014年，《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020年）》進一步提出突出以人為本、尊重自然、傳承歷史、綠色低碳的發(fā)展理念，并將其融入城市規(guī)劃的全過程。城市規(guī)劃要轉變發(fā)展思路，由傳統(tǒng)的“擴張型規(guī)劃逐步轉向限定城市邊界、優(yōu)化空間結構的規(guī)劃”。進一步合理確定城市發(fā)展規(guī)模，劃定城市開發(fā)邊界，明確開發(fā)強度和落實保護性空間。因此，劃定城市增長邊界既是我國城市發(fā)展的現(xiàn)實需求也是現(xiàn)階段各種宏觀政策的要求。

1 相關研究進展

1976年，美國的塞勒姆市（Salem）第一次提出城市增長邊界（UGB, Urban Growth Boundary）的概念[1]，即城市開發(fā)和農村建設之間的分界線為增長邊界。該市當時提出的增長邊界最早是為了解決其下屬的兩個縣——馬里恩和波爾克之間關于城市建設發(fā)展中存在的沖突和矛盾，明確規(guī)定只有納入城鎮(zhèn)增長邊界內的土地才能作為建設用地發(fā)展，邊界外的區(qū)域為農業(yè)生產和生態(tài)空間，禁止作為城市開發(fā)建設用地[2]。

1.1 增長邊界的理論基礎

自2007年起，我國學術界開始廣泛討論城市增長邊界的相關理論與運用。綜述現(xiàn)有的研究成果，對于城鎮(zhèn)增長邊界的理解主要集中在以下幾個方面[3]。

黃慧明[4]基于城市發(fā)展需求，指出城市增長邊界是為了滿足城市未來一定時期內的增長需求而劃定的建設空間；呂斌等[5]從生態(tài)學視角出發(fā)，提出城市增長邊界是為了保障區(qū)域生態(tài)安全而劃定的剛性邊界，基本等同于生態(tài)保護紅線；黃明華等[6]提出“彈性”與“剛性”相結合的思路，“剛性”邊界是為了限制城市開發(fā)，保護生態(tài)安全底線，“彈性”是為了適應城市空間增長需求；張振龍等[7]認為城市增長邊界有廣義和狹義之分，其中廣義上指一切作為控制城市無序發(fā)展的界線，狹義上指城鎮(zhèn)規(guī)劃建設用地的邊界。

總體來看，城市增長邊界應具有以下特征：

（1）城市增長邊界是引導城市空間有序發(fā)展的一種工具

城鎮(zhèn)增長邊界的劃定應統(tǒng)籌市域總體發(fā)展戰(zhàn)略和城市建設空間、產業(yè)、人口、交通等發(fā)展現(xiàn)狀，明確發(fā)展導向和需求，引導城市健康有序發(fā)展，避免因無序發(fā)展而帶來的土地低效利用和公共財政過程性浪費。

（2）城市增長邊界是具有多種目標導向的綜合性策略

城市增長邊界應優(yōu)先保障城市生態(tài)安全，規(guī)避各類風險，從整體上實現(xiàn)城市的社會、經濟、文化和生態(tài)的綜合效益最大化，逐步引導城市建設向更加適宜的地區(qū)發(fā)展，實現(xiàn)城市的整體緊湊發(fā)展。

（3）城市增長邊界應兼具剛性和彈性

基于管控力度要求的不同，城市增長邊界可以進一步分為剛性和彈性邊界。其中，“剛性”邊界作為區(qū)域生態(tài)底線管控，應進行嚴格控制，原則上不得進行大規(guī)模的調整；“彈性”邊界是為了引導城市發(fā)展，可以根據(jù)城市的發(fā)展環(huán)境變化而進行優(yōu)化調整。

1.2 增長邊界劃定技術方法

城市增長邊界劃定方法主要分為定性和定量兩種。

1.2.1 定性劃定方法

定性劃定方法主要有兩種，分別為Mary Frey法和波特蘭法。

（1）Mary Frey法

Mary Frey[8]基于實踐探索，提出關于增長邊界的定性劃定方法，具體包含區(qū)域發(fā)展問題識別、城市用地增長的數(shù)據(jù)收集和分析、預測未來（一般20—30年間）的人口和城市用地增長需求、劃出城市增長邊界4個步驟（見圖2）。

（2）波特蘭法

波特蘭2040 Growth Concept采用逐層細化法劃定城市增長邊界。規(guī)劃首先針對城市發(fā)展的未來不確定性，提出4種發(fā)展情景，進行綜合比較分析，形成波特蘭城市增長邊界的初步方案，進而結合地形地貌條件、現(xiàn)狀建設基礎、行政區(qū)劃邊界和禁止建設區(qū)等因素，細化深化方案，劃定最終的城市增長邊界[9]（見圖3）。

圖1 1981—2019年全國城市建成區(qū)面積增長趨勢圖（單位：萬km2）Fig.1 The growth trend of urban built-up area in China from 1981 to 2019 (104 km2)

圖2 Mary Frey定性劃定方法步驟Fig.2 The steps of Mary Frey

圖3 波特蘭定性劃定方法步驟Fig.3 The steps of Portland

表1 增長邊界定量劃定方法Tab.1 The quantitative demarcation method of growth boundary

表2 城鎮(zhèn)增長引力指標體系一覽表Tab.2 The list of gravity index system for urban growth

圖4 技術路徑圖Fig.4 The technical path diagram

圖5 江陰市用地現(xiàn)狀圖（2015年）Fig.5 Land use of Jiangyin (2015)

1.2.2 定量劃定方法

從現(xiàn)有文獻的研究可以看出，排除法[10]、增長法[11]和綜合法[12]是增長邊界劃定的3種重要的定量技術方法（見表1）。

2 研究框架與技術路徑

本文采用定性與定量相結合的技術方法，劃定城市增長邊界，構建基于“底線管控、多規(guī)融合、彈性引導”的研究框架模型（見圖4）。

（1）劃定生態(tài)保護底線

基于“多規(guī)合一”的原則，在與環(huán)保部門進行深入溝通的基礎上，落實對區(qū)域影響較大的生態(tài)紅線一級管控區(qū)和二級管控區(qū)，并細化到控規(guī)層面，作為城鎮(zhèn)發(fā)展的底線區(qū)域，保障區(qū)域生態(tài)安全。

（2）匡算城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)模

基于對城市總體規(guī)劃、生態(tài)紅線管控規(guī)劃和土地利用總體規(guī)劃等的研究，從市域層面框定城市（鎮(zhèn)）建設用地、生態(tài)用地、農業(yè)生產用地規(guī)模，并結合各鎮(zhèn)發(fā)展訴求，分配建設用地指標。

（3）模擬并確定城鎮(zhèn)發(fā)展方向

構建基于“動力—阻力”的城鎮(zhèn)增長趨勢研究模型和基于多因子分析的用地適宜性評價模型，模擬城市未來空間增長趨勢，明確發(fā)展方向。

（4）校核并劃定城鎮(zhèn)增長邊界

在明確城市發(fā)展方向和增長規(guī)模的基礎上，結合城市總體規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃以及現(xiàn)狀道路和水系等地形地貌條件，核定具體的邊界范圍。

（5）制定規(guī)劃建設管控策略

明確剛性、彈性增長邊界及其圍合的城鎮(zhèn)建設區(qū)、農業(yè)生產區(qū)和生態(tài)保護區(qū)的建設和保護策略。

3 實證研究

3.1 研究區(qū)概況

圖6 市域生態(tài)紅線（剛性增長邊界）規(guī)劃圖Fig.6 Ecological conservation redline map

表3 城鎮(zhèn)增長內生動力指標體系一覽表Tab.3 The list of endogenous driving index system for urban growth

表4 江陰市各鎮(zhèn)、街道增長潛力評價一覽表Tab.4 Growth potential of towns in Jiangyin

表5 城鎮(zhèn)增長阻力指標體系一覽表Tab.5 List of urban growth resistance index system

江陰簡稱“澄”，因位于大江之南而得名，地處長三角核心區(qū)域、揚子江城市群內，歷年來名列全國百強縣之首，是蘇南模式的典型代表。市域總面積為987.53 km2（含長江水域面積56.71 km2），下轄5個街道、10個鎮(zhèn)（見圖5）。近10年來，江陰城市建設與生態(tài)保護呈現(xiàn)以下問題與特征：（1）城鄉(xiāng)建設用地快速增長，年均增長約11 km2，其中城鎮(zhèn)建設用地年均增長達13 km2；（2）現(xiàn)狀建設用地集約化水平有所提高，但仍需進一步提升；（3）生態(tài)環(huán)境保護形勢不容樂觀，大量生態(tài)空間被建設用地侵占；（4）區(qū)域發(fā)展不均衡，各鎮(zhèn)之間建設水平差距較大，總體來說北部地區(qū)高于南部地區(qū)。

3.2 明確生態(tài)紅線底線管控

在《江蘇省生態(tài)紅線區(qū)域保護規(guī)劃》和《江陰市生態(tài)紅線區(qū)域保護規(guī)劃》的基礎上，結合江陰實際情況，劃定生態(tài)紅線邊界，并將其落實到1: 2 000地形圖上，與全市控制性詳細規(guī)劃的道路網與用地布局進行協(xié)調（見圖6）。其中，省級生態(tài)紅線的一級管控區(qū)和二級管控區(qū)作為城鎮(zhèn)剛性增長邊界，進行嚴格控制。

3.3 模擬城鎮(zhèn)增長趨勢

城市空間擴張的作用力主要為動力與阻力，當“動力＞阻力”時，城市呈現(xiàn)向外快速增長階段；當“動力≤阻力”時，城市建設增長將處于停滯階段或進入內部存量更新的階段[13]。筆者基于對城鎮(zhèn)發(fā)展的動力、阻力的研究，建構空間拓展模型，模擬江陰城鎮(zhèn)發(fā)展方向（見圖7）。

圖7 城市空間擴展趨勢模擬技術路徑圖Fig.7 The technical path of the urban spatial expansion simulation

圖8 城鎮(zhèn)空間增長趨勢模型分析Fig.8 The analysis map of urban spatial growth trend model

圖9 江陰市域網格劃分圖Fig.9 The grid diagram of Jiangyin

3.3.1 因子選取

參照相關研究成果，結合江陰實際情況，本文選取道路交通、社會經濟、現(xiàn)狀建成區(qū)、生態(tài)環(huán)境等作為影響江陰市域各城鎮(zhèn)空間擴張的動力和阻力因子，構建用地增長阻力面，模擬城鎮(zhèn)空間擴展趨勢。將各類因子的影響值確定為-9—9之間，其中負值表示動力因子值，正值表示阻力因子值。

表6 用地適宜性評價因子一覽表Tab.6 The list of land suitability evaluation factors

3.3.2 外部引力

本文選取區(qū)域經濟聯(lián)系通道、區(qū)域重要交通干線和現(xiàn)狀建成區(qū)作為城市空間擴張的外部引力因子（見表2）。

3.3.3 內生動力

城鎮(zhèn)是不斷發(fā)展演變的復雜綜合體，影響城鎮(zhèn)發(fā)展的因素很多，很難確定單個因素對城鎮(zhèn)發(fā)展的貢獻，故需要對這些因素進行量化，構建指標體系。本文通過特爾斐法選取影響江陰市城鎮(zhèn)發(fā)展的各類指標體系，運用成對明智比較法（Pairwise Comparison Method）確定因子權重（見表3）。

式中，Ui表示第i個城鎮(zhèn)的綜合評價值，數(shù)值越大，發(fā)展條件越優(yōu)越；Wj表示第j個因子的權重；X'ij表示第i個城鎮(zhèn)第j個因子的標準值；m表示因子數(shù)；n表示城鎮(zhèn)數(shù)。

根據(jù)上述因子及其數(shù)據(jù)，運用SPSS技術方法，按照Z值標準化，運用多因子評價模型，計算出江陰市各鎮(zhèn)、街道城鎮(zhèn)空間增長潛力（見表4）。

3.3.4 阻力因子

在對江陰現(xiàn)狀用地肌理進行深入分析的基礎上，選取高程、坡度、水域、基本農田、自然保護區(qū)等作為空間擴張的生態(tài)阻力因子（見表5）。

3.3.5 增長趨勢分析

筆者將動力、阻力因子進行空間疊置分析，構建城鎮(zhèn)空間增長阻力面，運用最小累計阻力模型（Minimal Cumulative Resistance, MCR）模擬各鎮(zhèn)、街道空間增長趨勢（見圖8）?？梢钥闯?，城鎮(zhèn)發(fā)展阻力值較小的地區(qū)基本上是現(xiàn)狀城區(qū)和各鎮(zhèn)建成區(qū)周邊，沿主要道路向外指狀延伸；城鎮(zhèn)發(fā)展阻力值較高的地區(qū)為山地、水域等開發(fā)建設成本較高或生態(tài)環(huán)境保護要求較高的地區(qū)。

3.4 評價建設用地適宜性

3.4.1 指標體系與因子選擇

基于對江陰現(xiàn)狀發(fā)展基礎條件的分析，筆者選取地質工程條件、社會經濟條件等對城鎮(zhèn)空間拓展影響較大的因素作為評價因子。其中，地質工程條件又細分為地質災害、地形條件、土地使用和生態(tài)敏感性等4類；社會經濟條件又進一步細分為人口發(fā)展和經濟密度兩大部分[14]（見表6）。

3.4.2 評價單元與數(shù)據(jù)入庫

采用網格法結合SPSS的主成分與聚類分析對江陰市域城鎮(zhèn)建設用地進行適宜性評價。研究區(qū)地處平原，地貌起伏不大，以250 m×250 m格網進行分割，去除長江等重要水系后共得到155 596個基本評價單元（見圖9），評價單元編號表示為1A-1a格式。

按照單元格的平均值對研究區(qū)域的坡度、高程等柵格數(shù)據(jù)重新進行采樣，并按照上述標準進行賦值。根據(jù)統(tǒng)計年鑒，將2015年的人口、經濟數(shù)據(jù)關聯(lián)到空間上，統(tǒng)計各鎮(zhèn)、街道的人口密度、地均GDP和人均GDP，并賦值到所在的行政區(qū)單元上，按照相應的標準進行標準化賦值（見圖10，表7-表8）。

3.4.3 用地適宜性評價

運用SPSS主成分分析工具，對研究區(qū)各個單元格的屬性數(shù)據(jù)進行綜合評價，原始數(shù)據(jù)通過KMO檢測后，提取影響江陰城市空間增長的主要因子。將特征值大于1的因子提取出來，共有4個。其中第1主因子的特征值為3.288，能夠解釋的方差占總方差的百分比為27.403%；第2主因子特征值為2.125，能夠解釋的方差占總方差的百分比為17.712%；前4個主成分特征值之和占總方差的累積百分比為62.568%（見表9）。進而對原有的主因子進行正交旋轉，計算出各個因子的荷載矩陣，旋轉后和未旋轉所得到的主成分結果基本一致（見表10）。

第1主因子與社會經濟的發(fā)展水平密切相關，得分高的地區(qū)為經濟相對發(fā)達、人口密度較高的單元。第2主因子與地形地貌密切相關，得分較高的地區(qū)為地形相對平坦、生態(tài)敏感性較低的單元。第3主因子則與地質災害情況密切相關，得分較高的地區(qū)為地質條件較好的單元。第4主因子與地質條件中的塌陷、地面沉降及地質災害易發(fā)程度的正相關性較高，分值較高的地區(qū)代表該區(qū)域地質、水文條件較好，城市開發(fā)建設過程中需要進一步加強的工程措施相對較少，適宜城市開發(fā)建設。據(jù)此，本文根據(jù)各個主成分因子的荷載矩陣，建立各因子的得分函數(shù)如下所示：

圖10 單因子評價分析圖Fig.10 The map of all single factors

表7 單元格原始數(shù)據(jù)示意表Tab.7 The data table of cells

表8 單元格標準化后數(shù)據(jù)示意表Tab.8 The standardized data table of cells

表9 研究區(qū)內各因子特征值與方差貢獻Tab.9 The eigenvalue and variance contribution of factors

表10 主因子的載荷矩陣Tab.10 The load matrix of the principal factor

式中，X1—X12分別代表影響建設用地適宜性的因子。

3.4.4 評價結果

圖11 江陰市用地適宜性整體評價圖Fig.11 The evaluation diagram of the land suitability in Jiangyin

根據(jù)各個主因子評價值不同，本文將市域分為適宜開發(fā)區(qū)、較適宜開發(fā)區(qū)、建設條件限制區(qū)、社會經濟限制區(qū)和生態(tài)敏感區(qū)5類（見圖11）。其中，適宜開發(fā)區(qū)是指現(xiàn)狀建設基礎較好，基本沒有地質、水文等條件限制，生態(tài)承載力極高的片區(qū)，是江陰市未來城市發(fā)展的重點地區(qū)；較適宜開發(fā)區(qū)是指生態(tài)承載力較高，各類地質條件相對較好的地區(qū)，較適宜江陰城區(qū)未來建設的地區(qū)；建設條件限制區(qū)指的是生態(tài)承載力相對較高，但是受地質條件的影響，需要開展相應的地質工程后才能建設的區(qū)域；社會經濟限制區(qū)指的是生態(tài)承載力相對較高，地質條件較好，但是社會經濟發(fā)展基礎較為薄弱，是遠期或遠景江陰市城市發(fā)展的重點拓展區(qū)；生態(tài)敏感區(qū)是指江陰市域范圍內生態(tài)條件較好，生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)，需要進行嚴格的限制，制定保護策略，禁止各類開發(fā)建設。

3.5 匡算城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)模

江陰市域總面積為98 753.00 hm2，拼合各鎮(zhèn)總規(guī)，匯總全市城鎮(zhèn)建設用地總規(guī)模為44 037.51 hm2，生態(tài)用地（省級生態(tài)紅線+現(xiàn)狀水系）規(guī)模為24 569.00 hm2，土地利用總體規(guī)劃中確定的2020年市域基本農田總規(guī)模為30 643.60 hm2。為了保護區(qū)域生態(tài)安全、保障糧食生產安全，綜合考慮城鎮(zhèn)發(fā)展需求，結合各鎮(zhèn)現(xiàn)狀發(fā)展基礎、城鎮(zhèn)建設用地集約性等因素，分配各鎮(zhèn)、街道城鎮(zhèn)建設用地規(guī)模（見表11）。

3.6 劃定城鎮(zhèn)增長邊界

結合城鎮(zhèn)發(fā)展趨勢、用地適宜性評價和各鎮(zhèn)發(fā)展?jié)摿υu價，劃定市域彈性與剛性增長邊界（見圖12）。

（1）生態(tài)紅線管控區(qū)（剛性增長邊界內）

生態(tài)紅線管控區(qū)域按照兩級進行管控。其中，一級管控區(qū)域內嚴格進行各種開發(fā)建設；二級管控區(qū)內禁止各種有損生態(tài)主體功能的開發(fā)建設。在對生態(tài)紅線區(qū)域進行分級管理的基礎上，按不同類型實施分類管理。若一個片區(qū)同時兼具2種及以上功能，則按照最嚴格的要求進行管控。

表11 各鎮(zhèn)建設用地規(guī)模分配一覽表（單位：hm2）Tab.11 The list of allocation of construction land by town

圖12 江陰市城鎮(zhèn)增長邊界劃定Fig.12 The diagram of urban growth boundary of Jiangyin

（2）城鎮(zhèn)規(guī)劃建設用地（彈性增長邊界內）

增長邊界的劃定是為了發(fā)揮城鎮(zhèn)發(fā)展邊界所確立的城市空間管理的目標與效力，應為城鎮(zhèn)發(fā)展邊界的相關類型確立明確的許可管理制度。規(guī)劃建議根據(jù)城鎮(zhèn)發(fā)展需求制定近期建設計劃，在城鎮(zhèn)發(fā)展邊界的基礎上劃定近期建設邊界，對近期范圍內的土地使用采用從寬審批策略，對近期范圍外的用地使用采用從嚴批復策略。

同時加強城鎮(zhèn)發(fā)展邊界的規(guī)劃評價，以此作為促進空間管理調控的重要手段，將其貫徹于城鎮(zhèn)發(fā)展邊界實施的過程中，并且通過法定程序不斷強化和鞏固其地位與作用，開展定期的城鎮(zhèn)發(fā)展邊界的實施情況評估，以此作為下一輪城市增長邊界修訂調整的基礎。

4 結語

綜上所述，城鎮(zhèn)增長邊界應劃分為剛性和彈性兩種類別，剛性的增長邊界作為一種底線管控，應進行嚴格保護，禁止城市建設行為突破其管控邊界；彈性增長邊界并非一成不變，在城市開發(fā)建設過程中可以根據(jù)發(fā)展環(huán)境的變遷而進行局部調整。城市增長邊界并不是為了單純地限制城鎮(zhèn)發(fā)展，而是引導城市建設向“適宜”的地區(qū)集中，保護區(qū)域生態(tài)環(huán)境，引導城鎮(zhèn)有序開發(fā)建設，實現(xiàn)城市和區(qū)域在社會、經濟、生態(tài)等方面效益達到最優(yōu)。本文從剛性和彈性兩個視角展開研究，以期從定量的視角更加科學合理地模擬城市增長的趨勢，劃定城市增長邊界，有序引導城市的開發(fā)建設。但是，城市空間的拓展極具復雜性，本文簡單地將其提煉成動力和阻力并進行量化分析，具有一定的局限性，后續(xù)筆者將結合實踐進一步深化細化該方面研究。