杭州城市邊緣區(qū)暴露度評(píng)價(jià)

薛斯文，解雪峰，吳 濤，于紅梅，周 旗

（1寶雞文理學(xué)院地理與環(huán)境學(xué)院，陜西寶雞 721013；2浙江師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江金華 321004）

0 引言

21 世紀(jì)以來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的加快，各個(gè)城市爭(zhēng)相向外擴(kuò)張，城市轄區(qū)不斷擴(kuò)大。其中，城市邊緣區(qū)是城市空間增長(zhǎng)的“集中區(qū)”，中國(guó)快速城市化的建設(shè)模式多數(shù)是通過(guò)“萎縮”城邊緣區(qū)耕地面積來(lái)增加建設(shè)用地供給量以實(shí)現(xiàn)城市空間擴(kuò)張[1]。城市邊緣區(qū)域地處“城”與“鄉(xiāng)”的接壤區(qū)，是城市化影響最深入、最敏感的地區(qū)，具有突出的不穩(wěn)定性[2]。由于快速城市化的影響，城市邊緣區(qū)結(jié)構(gòu)與功能轉(zhuǎn)換極其頻繁，因而引發(fā)了很多“不適應(yīng)性”，如今大多數(shù)城市現(xiàn)代化建設(shè)所面臨的困境和桎梏多位于此?？傊?，城市邊緣區(qū)暴露度“底圖”是由一定范圍內(nèi)邊緣區(qū)距市中心距離、斑塊密度、香農(nóng)多樣性指數(shù)、景觀分割度指數(shù)、建設(shè)用地比重、最大斑塊指數(shù)所“繪制”的。如何提高城市邊緣區(qū)社會(huì)適應(yīng)能力，來(lái)構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的城市是中國(guó)目前經(jīng)濟(jì)背景下需要著重考慮的問(wèn)題。由于城市化的歷史進(jìn)程不同，不同的城邊緣區(qū)受快速城市化的干擾、敏感性程度以及適應(yīng)能力均有差異，進(jìn)而導(dǎo)致城市邊緣區(qū)暴露度分布呈一定規(guī)律。與中國(guó)大多城市不同的是，快速城市化雖然導(dǎo)致杭州市空間擁擠，但其帶來(lái)的三方面（即人口、空間和環(huán)境）壓力比重不大相同，因而，在快速城市化背景下，諸多帶有杭州特色的暴露度度隨著杭州市邊緣區(qū)空間布局與功能的頻繁轉(zhuǎn)換而開(kāi)啟，因此，這便成為當(dāng)前杭州市社會(huì)問(wèn)題和矛盾的集中區(qū)。

當(dāng)前對(duì)城市邊緣區(qū)的研究多集中于空間結(jié)構(gòu)演化與功能轉(zhuǎn)變、規(guī)模界定、土地格局演變、社會(huì)環(huán)境問(wèn)題與對(duì)策等角度，而在邊緣區(qū)暴露度可持續(xù)性方面關(guān)注較少，近年興起的脆弱性研究框架為此提供了新的視角和思路[3]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者已在多個(gè)范疇開(kāi)展了城市暴露度相關(guān)的研究，在理論和方法層面都取得了圓滿成果。此后，學(xué)者漸漸傾向于自然環(huán)境惡化孕育的暴露度評(píng)價(jià)發(fā)展到人類行為對(duì)暴露度影響的研究[4]；由簡(jiǎn)略分析人類被動(dòng)面臨暴露度給社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成的損害演變?yōu)檑x躍研究應(yīng)對(duì)這一損害的措施；從傳統(tǒng)單一研究城市暴露度向新的關(guān)注社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)、人地耦合系統(tǒng)暴露度等方向轉(zhuǎn)變[5]。

國(guó)外對(duì)暴露度的研究多致力于特定外部背景下某一區(qū)域的暴露度，如地震、洪澇、颶風(fēng)等災(zāi)害和全球氣候變化等[6]。研究?jī)?nèi)容主要為暴露度空間模式分布和暴露發(fā)生的緣由。國(guó)內(nèi)對(duì)城市暴露度研究雖起步晚，但發(fā)展較快。從已發(fā)表的研究成果來(lái)看，對(duì)城市暴露度的研究主要在災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境暴露度范疇，研究成果多為生態(tài)環(huán)境暴露度評(píng)估、生態(tài)環(huán)境暴露類型劃分及自然災(zāi)害暴露度評(píng)估等方面，而對(duì)社會(huì)布局的快速變化引發(fā)的暴露度鮮有問(wèn)津[7]。

國(guó)內(nèi)外對(duì)城市暴露度研究?jī)H僅停留在暴露度發(fā)展?fàn)顩r與空間分異層面上，而對(duì)影響這一現(xiàn)象發(fā)生的深層次原因探討不多，大多只從單一社會(huì)視角闡發(fā)影響暴露度的原因，如貧困、社會(huì)資本分配和種族排斥等[8]，缺少綜合視角闡發(fā)。本研究旨在根據(jù)社會(huì)脆弱性的評(píng)價(jià)結(jié)果，從多個(gè)維度對(duì)杭州城市邊緣區(qū)暴露度的影響因素展開(kāi)論述，以期闡明杭州市邊緣區(qū)暴露度分布規(guī)律并為杭州城市規(guī)劃和發(fā)展提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

杭州地處中國(guó)東南(118°21′—120°30′E，29°11′—30°33′N)，北鄰湖州、嘉興市，西南、西北與安徽省交接，南與紹興、金華相接。1985—2009年間杭州用地規(guī)模極速擴(kuò)張，土地利用方式越發(fā)多樣化。并且隨著杭州市一系列的空間擴(kuò)張戰(zhàn)略的推動(dòng)，城鎮(zhèn)扶植用地有大規(guī)模占用農(nóng)業(yè)用地的趨勢(shì)，但各地區(qū)呈現(xiàn)的景觀格局并不相同，邊緣區(qū)的具體范圍難以確定。城市邊緣區(qū)于杭州市而言不僅是城鄉(xiāng)過(guò)渡區(qū)域，而且為第二產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)適應(yīng)的交接區(qū)，主要在社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、產(chǎn)業(yè)升級(jí)等方面呈現(xiàn)明顯的融合[9]。其中，現(xiàn)代化創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)[10]（即以服務(wù)業(yè)為主導(dǎo)、信息經(jīng)濟(jì)為引領(lǐng)，高端制造業(yè)為支撐）用地向工農(nóng)業(yè)用地的入侵而形成城市空間分異是識(shí)別城市邊緣區(qū)的主要標(biāo)志。據(jù)相關(guān)學(xué)者研究，杭州市的城市擴(kuò)張模式主要有4種，但擴(kuò)張軌跡類似：邊緣式為主、填充式為輔（主城）[4]。本研究主要參考擴(kuò)張軌跡對(duì)杭州城市邊緣區(qū)范圍進(jìn)行了界定，最終確定的城市邊緣區(qū)包括江干區(qū)、蕭山區(qū)、濱江區(qū)、臨安區(qū)、余杭區(qū)、富陽(yáng)區(qū)和西湖區(qū)所在的21 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道單元（圖1）。與處于城市化均衡期的老城區(qū)相比，星羅棋布的工農(nóng)業(yè)用地仍存在于這21 個(gè)空間單元中。同時(shí)，該地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)自發(fā)工農(nóng)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)及以上經(jīng)濟(jì)發(fā)展并行，社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不同于欠發(fā)達(dá)地區(qū)，可能已步入了新常態(tài)，整個(gè)社會(huì)系統(tǒng)處于優(yōu)化更新?tīng)顟B(tài)。大致看，杭州市受城市化沖擊、城市空間改造、社會(huì)社會(huì)系統(tǒng)適應(yīng)最敏感的區(qū)域是當(dāng)前以及未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)由這7個(gè)區(qū)所組成的城市邊緣區(qū)。

圖1 研究區(qū)域圖

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

1.2.1 遙感影像處理 借助ENVI 5.1 平臺(tái)與ArcGIS 10.1，對(duì)2020 年杭州城市邊緣區(qū)遙感影像進(jìn)行輻射校正和幾何校訂。運(yùn)用Google Earth，在ENVI 5.1 平臺(tái)上對(duì)2020年杭州城市邊緣區(qū)土地利用類型監(jiān)督分類，主要?jiǎng)澐譃?類，分別是建設(shè)用地、水田、旱地、林地和水體以及其他用地（圖2）。然后將圖像在ArcGIS 10.1中柵格化，導(dǎo)入Fragstas 4.2軟件來(lái)計(jì)算斑塊密度、香農(nóng)多樣性指數(shù)、最大斑塊指數(shù)、景觀分割度指數(shù)4 個(gè)參數(shù)，快速獲取杭州邊緣區(qū)暴露度指數(shù)的相關(guān)定量指標(biāo)。

圖2 研究區(qū)土地利用類型圖

1.2.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 由于各評(píng)價(jià)指標(biāo)存在著數(shù)量級(jí)、量綱和指標(biāo)性質(zhì)的差異，因此需對(duì)原始數(shù)據(jù)（來(lái)自于各區(qū)2018 年統(tǒng)計(jì)年鑒或者各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道單元2018 年政府信息公開(kāi)網(wǎng)）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[11]。本研究選用極差標(biāo)準(zhǔn)化方法[12]對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

（1）當(dāng)指標(biāo)值越大對(duì)評(píng)價(jià)的上一級(jí)目標(biāo)越有利時(shí)，指標(biāo)性質(zhì)定義為“+”，運(yùn)用正向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式，如式(1)所示。

（2）當(dāng)指標(biāo)值越小對(duì)評(píng)價(jià)的上一級(jí)目標(biāo)越有利時(shí)，指標(biāo)性質(zhì)定義為“-”，運(yùn)用負(fù)向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式，如式(2)所示。

式中：Xij、Xjmax、Xjmin和Yij分別為第i研究單元第j指標(biāo)的原始值、最大值、最小值和標(biāo)準(zhǔn)化值；i=1，2，…，m；j=1，2，…，n?！?”說(shuō)明指標(biāo)與相應(yīng)子系統(tǒng)呈負(fù)相關(guān)，“+”說(shuō)明指標(biāo)與相應(yīng)子系統(tǒng)呈正相關(guān)。

（3）計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的差異性系數(shù)。公式如(3)所示。

（4）計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。如公式(4)所示。

1.2.3 暴露度指數(shù)計(jì)算 根據(jù)已經(jīng)確定的杭州市暴露度各子系統(tǒng)指標(biāo)的權(quán)重逐步建立關(guān)于暴露度的表達(dá)式，如(5)所示。

式中：EI表示暴露度指數(shù)取值區(qū)間均為(0，1)[13]；Wej為通過(guò)熵值法算出的暴露度的權(quán)重；Yeij為上述6 個(gè)子系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化值。

2 結(jié)果與分析

2.1 暴露度評(píng)價(jià)結(jié)果

應(yīng)用公式(3)和(4)分別計(jì)算各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道單元暴露度的指標(biāo)權(quán)重指數(shù)（表1），具體在原始數(shù)據(jù)處理過(guò)程中除邊緣區(qū)距市中心的距離這一項(xiàng)指標(biāo)運(yùn)用公式(2)逆向標(biāo)準(zhǔn)化處理外，其余均運(yùn)用了公式(1)標(biāo)準(zhǔn)化處理。之后運(yùn)用公式(5)計(jì)算各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道單元的暴露度（表2），并采取自然斷點(diǎn)法得出杭州市暴露度的空間分異格局，具體操作流程如下：將暴露度指數(shù)劃分為3個(gè)等級(jí)—低級(jí)區(qū)、中級(jí)區(qū)和高級(jí)區(qū)，運(yùn)用自然斷點(diǎn)法得到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道單元暴露度指數(shù)分布圖。

表1 杭州城市邊緣區(qū)暴露度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.1.1 暴露度 如表2所示，杭州市城市邊緣區(qū)暴露度的高值區(qū)、中值區(qū)和低值區(qū)分別占43%、24%和33%（見(jiàn)圖3）。從空間分布來(lái)看，高等級(jí)暴露度的空間分布于青山湖、余杭、北干、西興以及新塘等9 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道單元，這9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道單元中有5個(gè)（彭埠鎮(zhèn)、余杭鎮(zhèn)、西興、北干、東洲、新塘和蜀山街道）靠近城市核心區(qū)，距市中心距離較近，受城市化的影響強(qiáng)烈，導(dǎo)致其暴露度指數(shù)較高；其中，余杭街道和北干街道的暴露度指數(shù)較高（余杭街道暴露度為0.385，北干街道為0.544），一方面是由于其距市中心距離較近，另一方面查閱資料得知這兩塊地區(qū)的三產(chǎn)配置較為齊全，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)園區(qū)發(fā)展較為迅速。其中，余杭區(qū)于2017《杭州市余杭區(qū)2017年度國(guó)有建設(shè)用地供應(yīng)計(jì)劃》中指出積極引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)適應(yīng)升級(jí)，將戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)用地?cái)[在首位；蕭山區(qū)也在《杭州市蕭山分區(qū)規(guī)劃(2017—2020)》中提出重點(diǎn)推動(dòng)“兩廊兩帶”的產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)扶植平臺(tái)，鼎力推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)空間扶植，增添新興產(chǎn)業(yè)用地14 km2；因而工農(nóng)業(yè)升級(jí)迅速的地區(qū)其景觀分割度指數(shù)也較高,進(jìn)而暴露度也高，至于其余的3 個(gè)街道單元暴露度高可能是受各區(qū)核心街道的影響；暴露度空間單元等級(jí)中等的零星分布在城市邊緣區(qū)東北以及南部（只有一個(gè)雙浦鎮(zhèn)）；而暴露度低值區(qū)集中分布在城西的臨安區(qū)，這主要是因?yàn)槠鋭倓澣牒贾菔休爡^(qū)，各街道的土地利用仍以農(nóng)業(yè)為主，景觀分割指數(shù)較低；南部的富春街道之所以暴露度低是因?yàn)榫o鄰富春江，且距市中心也較遠(yuǎn)（達(dá)35005 m），其空間城市化速度相對(duì)較緩（或許是主要發(fā)展生態(tài)旅游的緣故）。此外，崇賢鎮(zhèn)、三墩鎮(zhèn)暴露度也很低（均小于0.2），從影響暴露度指數(shù)的因子來(lái)看，其香農(nóng)多樣性指數(shù)和最大斑塊指數(shù)都很低。這可能是因?yàn)檫@些街道都為相應(yīng)區(qū)最早的建設(shè)用地，產(chǎn)業(yè)更新速度較慢，受快速城市化的干擾程度較小?？偠灾?，香農(nóng)多樣性指數(shù)對(duì)暴露度等級(jí)的空間局的形成影響最大，這可能與杭州市產(chǎn)業(yè)升級(jí)過(guò)程中城市景觀異質(zhì)化程度高有關(guān)。其總的分布規(guī)律并非是從城東市中心向城西逐漸遞減，而是高、中、低等級(jí)相間排列。如暴露度等級(jí)較高的西興、北干和新塘等街道夾在中等級(jí)的雙浦鎮(zhèn)和下沙街道之間；中等級(jí)的良渚鎮(zhèn)夾在低等級(jí)的三墩鎮(zhèn)和崇賢鎮(zhèn)之間；而暴露度高等級(jí)的東洲街道處于低等級(jí)的富春街道和高等級(jí)的雙浦鎮(zhèn)之間。因此，之前單純從距市中心遠(yuǎn)近來(lái)考慮杭州市城市化邊緣區(qū)社會(huì)暴露度的做法是牽強(qiáng)附會(huì)的，杭州老城的發(fā)展已達(dá)飽和狀態(tài)，加之杭州城市結(jié)構(gòu)本身非環(huán)形狀，所以市中心對(duì)周圍城市的影響力較小，顯然是相應(yīng)地區(qū)的城市化較快的核心鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道單元與其周邊的距離決定了其暴露度高低，或者距城市化發(fā)展處于均衡狀態(tài)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道單元越近的地區(qū)暴露度也越高（低等級(jí)的錦城街道與暴露度高的青山湖街道距離非常近，因而青山湖街道暴露度高于上甘街道）。但各區(qū)的核心街道還有待進(jìn)一步考證，但最為可能的便是各區(qū)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的街道。

圖3 杭州市邊緣區(qū)暴露度分布圖

表2 杭州城市邊緣區(qū)暴露度評(píng)價(jià)結(jié)果

2.2 城市邊緣區(qū)暴露度影響因素分析

除了上述影響各子系統(tǒng)的指標(biāo)為杭州城市邊緣區(qū)暴露度作出了“貢獻(xiàn)”外，應(yīng)該還有其他因素對(duì)暴露度評(píng)價(jià)結(jié)果有一定影響，為此，筆者結(jié)合目前杭州市發(fā)展的一些資料，發(fā)現(xiàn)空間分異狀況、城市系統(tǒng)體制轉(zhuǎn)換階段差異這兩方面原因?qū)贾菔羞吘墔^(qū)暴露度均有一定的影響。

2.2.1 城市空間分異狀況 在分析影響杭州市暴露度的各指標(biāo)中，城市空間分異狀況對(duì)杭州市暴露度影響較大。而對(duì)空間分異影響最為直接的是土地利用方式的變化。例如，崇賢鎮(zhèn)毗鄰的街道，景觀分異明顯，因而暴露度較高。至于青山湖和上甘街道其原有的景觀格局在最近的城市西擴(kuò)過(guò)程中破壞程度也高，進(jìn)而暴露度高。此外，杭州市軌道交通規(guī)劃的中期目標(biāo)還未達(dá)成，其軌道交通基本網(wǎng)絡(luò)體系未加完善，所以軌道交通效率低，加之一些毗鄰市中心地區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道單元交通初期規(guī)劃不合理易發(fā)生交通擁堵現(xiàn)象，其暴露度高也不言而喻。

2.2.2 社會(huì)系統(tǒng)體制轉(zhuǎn)換階段的差異 由于城市邊緣區(qū)社會(huì)系統(tǒng)的發(fā)展階段和內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異，系統(tǒng)所遭受的城市化干擾程度不同。筆者通過(guò)查閱杭州市建設(shè)用地時(shí)空轉(zhuǎn)變的相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)杭州市土地利用布局模式經(jīng)歷了最初的單中心模式到哈里斯、厄爾曼的多核心模式[14]。因此，在城市空間上，處于城市中心和外圍之間的臨平、白楊和下沙和南苑街道，因?yàn)槌薪恿酥行膮^(qū)的城市化歷程，在前20 年經(jīng)歷了改變階段，目前處于趨穩(wěn)階段，暴露度較低。而外圍的余杭區(qū)和北干街道正處于轉(zhuǎn)變階段，除了受市中心城市化的影響外，也受制于各區(qū)核心街道，因而其暴露度較高；而臨安區(qū)的青山湖和上甘街道由于剛剛劃入杭州市轄區(qū)，對(duì)外部城市化干擾的抵抗才初步開(kāi)始，因而暴露度高。

3 結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

（1）杭州城市邊緣區(qū)社會(huì)暴露度不同于西安市的變化規(guī)律（從中心向四周逐漸由高到低），市中心對(duì)周圍城市的影響力較小，而相應(yīng)地區(qū)城市化較快的核心街道或鄉(xiāng)鎮(zhèn)與其周邊的距離決定了其暴露度高低，或者距城市化發(fā)展處于均衡狀態(tài)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道單元越近的地區(qū)暴露度也越高。

（2）為了進(jìn)一步對(duì)前述定量分析的暴露度影響因素進(jìn)行深層次探討，筆者從影響各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道單元空間分異狀況、城市系統(tǒng)體制轉(zhuǎn)換階段差異兩方面出發(fā)，選取相應(yīng)子系統(tǒng)中的一些指標(biāo)來(lái)論述，發(fā)現(xiàn)空間分異狀況、城市系統(tǒng)體制轉(zhuǎn)換階段對(duì)杭州市暴露度均有一定的影響。

3.2 存在的問(wèn)題及展望

（1）本研究中，最需攻克的難關(guān)便是對(duì)影響暴露度的相關(guān)因子進(jìn)行（半）定量化測(cè)度和選取。筆者只選取了杭州市邊緣區(qū)一小部分的鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道，所以對(duì)暴露度評(píng)估的閾值效應(yīng)等問(wèn)題并未涉及，這需要在后續(xù)研究中進(jìn)一步突破。

（2）本研究所使用的數(shù)據(jù)大多來(lái)自遙感影像和統(tǒng)計(jì)年鑒，而對(duì)相應(yīng)空間單元外來(lái)人口等群體的訪談資料并不完善，以后需要在時(shí)間允許的情況下對(duì)邊沿區(qū)特定群體的暴露度成因及其適應(yīng)機(jī)制進(jìn)行補(bǔ)充闡發(fā)，以便了解影響城市邊緣區(qū)暴露度因素的多樣性。

（3）未來(lái)一段期間內(nèi)，中國(guó)不同地域?qū)?huì)隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)而呈現(xiàn)不同的暴露狀態(tài)。而本文僅通過(guò)少量指標(biāo)的選取簡(jiǎn)單分析得出杭州城市邊緣區(qū)城市化發(fā)展與中國(guó)其他欠發(fā)達(dá)地區(qū)是明顯不同的，可能是由城鄉(xiāng)并存態(tài)向新型城市化邁進(jìn)。而欠發(fā)達(dá)地區(qū)未來(lái)城市化趨勢(shì)是否會(huì)如杭州一樣仍是未知數(shù)，況且大多數(shù)地區(qū)發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)背景和自然地理環(huán)境各異，這也從另一方面說(shuō)明影響暴露度的因子具有不確定性和復(fù)雜性。但于杭州市而言今后發(fā)展需要注意以下3點(diǎn)：一是需助力老城功能進(jìn)一步優(yōu)化以及創(chuàng)新活力的激發(fā)，可以效仿美國(guó)為五大湖周邊城市再次繁華所做出的舉措；二是要加快對(duì)新擴(kuò)張的城市實(shí)行整體規(guī)劃，以免出現(xiàn)一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道單元在發(fā)展過(guò)程中暴露度高而無(wú)法適應(yīng)城市快速發(fā)展的落后現(xiàn)象；三是要繼續(xù)加快新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，讓科技惠及民生，提高社會(huì)幸福指數(shù)，縮小不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道單元的暴露度。