遼寧省城市地理國情監(jiān)測成果統(tǒng)計分析與應(yīng)用

韓婷婷

(遼寧省自然資源事務(wù)服務(wù)中心, 遼寧 沈陽 110034)

0 引言

第一次全國地理國情普查完成后,國務(wù)院對地理國情提出常態(tài)化監(jiān)測要求,自然資源部先后印發(fā)了《關(guān)于在開展地理國情普查的同時做好普查成果應(yīng)用及地理國情監(jiān)測工作的通知》(國地普辦〔2014〕7號)、《關(guān)于全面開展地理國情監(jiān)測的指導(dǎo)意見》(國測國發(fā)〔2017〕8號)、《自然資源部辦公廳關(guān)于下達2018年國家地理國情監(jiān)測項目生產(chǎn)計劃和任務(wù)書的通知》(自然資辦發(fā)〔2018〕12號),進一步明確了地理國情監(jiān)測的主要目標(biāo)和重點任務(wù)以及開展大規(guī)模專題性監(jiān)測的迫切需求。其中,城市地理國情監(jiān)測屬于地理國情監(jiān)測當(dāng)中的關(guān)鍵組成部分。《遼寧省“十四五”城鄉(xiāng)建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》《遼寧省城市更新條例》也進一步說明了城市在國家經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展全局中的地位舉足輕重。開展城市地理國情監(jiān)測對于提升城市治理能力和治理水平具有重要意義,能夠為新型城鎮(zhèn)化政策制定提供切實的數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)[1-5],從而更好地服務(wù)于自然資源“兩統(tǒng)一”職責(zé)。

基于此,本文將基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測成果應(yīng)用到城市空間擴展變化和城市規(guī)劃實施中,完成了遼寧省10個國審城市2000年、2005年、2010年、2015年、2018年城區(qū)邊界提取,2018年城市內(nèi)部要素提取,充分展示了遼寧省10個國審城市2000—2018年城市擴展變化和城市規(guī)劃實施情況。研究成果得到了自然資源和城鄉(xiāng)規(guī)劃部門的充分肯定,為土地集約節(jié)約提供數(shù)據(jù)支撐,也為城市的整體規(guī)劃提供數(shù)據(jù)保障,對遼寧全面建成小康社會、全面深化改革、全面振興老工業(yè)基地具有重要而深遠的意義[6]。

1 監(jiān)測統(tǒng)計分析

1.1 城市空間擴展變化監(jiān)測分析

城市空間變化受經(jīng)濟發(fā)展、人口增長、交通網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)進步、政府干預(yù)、自然條件等因素影響,越來越明顯地呈現(xiàn)出向“區(qū)域中心城市、城市群、都市圈”擴展的態(tài)勢[3]。由于城市一直處于不斷擴張狀態(tài),準(zhǔn)確評估城市擴張模式和合理性,需要特定的數(shù)學(xué)模型和評價指標(biāo),本文綜合運用統(tǒng)計分析方法、空間分析方法、綜合評價方法與城區(qū)擴展面積、城區(qū)擴展速度、城區(qū)擴展強度指數(shù)、地均人口、地均國內(nèi)生產(chǎn)總值(gross domestic product, GDP)、緊湊度、城區(qū)用地增長彈性系數(shù)、綠地斑塊破碎度、綠化覆蓋率等監(jiān)測分析指數(shù)對城市空間擴展變化進行綜合分析評價。其中,城區(qū)擴展速度和擴展強度是最常用的模型。城區(qū)擴展速度是指在一定時間段內(nèi)城市土地的平均擴展速率,表達某研究區(qū)在一定時間范圍內(nèi)主城區(qū)用地的數(shù)量變化情況。城區(qū)擴展強度指數(shù)是指某空間單元在單位時期內(nèi)城區(qū)建設(shè)用地的擴展面積占其土地總面積的百分比,用于比較不同研究時期城市土地利用擴展程度的強弱[2]。見式(1)和式(2)。

式(1)、(2)中,Vi為擴展速度;ΔUij為j時段第i個研究單元城區(qū)擴展面積;Δtj為j時段的時間跨度。Ni為擴展強度;ΔUij、Δtj意義與擴展速度相同。Mi為j時段初期第i個單元城區(qū)總面積。通過多種監(jiān)測分析指數(shù)與方法,結(jié)合基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測成果,對10個國審城市空間擴展情況進行綜合分析,圖1是遼寧省10個國審城市2000—2018年擴展速度和擴展強度變化情況。

(a)擴展速度情況

(b)擴展強度情況

通過分析得出,從城市空間拓展變化方面來看,2000—2018年遼寧省10個國審城市中擴展速度超過10 km2/a的城市為沈陽市、大連市,其余城市擴展速度均小于3 km2/a;由此可以看出遼寧省大中型城市擴展的速度較快,主要與大中型城市經(jīng)濟發(fā)展迅速,土地需求大息息相關(guān),小型城市擴展速度緩慢,主要與城市經(jīng)濟發(fā)展和城市所處地理位置有關(guān),土地可擴張的范圍局限性大。從擴展強度來看,阜新市擴展強度最大為6.41%,丹東市最小,僅有1.88%。由此可以看出遼寧省中小型城市擴展強度比較大,主要與中小型城市城區(qū)面積大小有關(guān),總體面積相對較小,擴展強度大。但是丹東市由于西面依山,東面緊靠鴨綠江,所屬地理位置的制約造成了城市擴展速度和擴展強度相對較小。

1.2 城市規(guī)劃實施成效監(jiān)測分析

本文基于高分辨率衛(wèi)星遙感影像采集的城區(qū)、建設(shè)用地、城市建設(shè)用地數(shù)據(jù),結(jié)合基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測成果、統(tǒng)計數(shù)據(jù)及其他專題參考資料數(shù)據(jù),從人均規(guī)劃用地面積和結(jié)構(gòu)與現(xiàn)狀用地面積和結(jié)構(gòu)的對比,對遼寧省10個國審城市的總體規(guī)劃實施進行監(jiān)測與綜合分析,以反映區(qū)域范圍內(nèi)人均占有量,能夠充分展示土地利用效率、提高資源的利用效率和降低城市的管理成本,為城市規(guī)劃評估提供參考價值。

通過圖2可知,中心城區(qū)建設(shè)用地面積最大的城市為大連市,主要是由于沿海的運輸業(yè)、旅游業(yè)的快速發(fā)展在一定程度上帶動了經(jīng)濟的持續(xù)高速增長,使得中心城區(qū)建設(shè)用地面積大;其次是沈陽市,因為沈陽市是遼寧省的省會城市,具有一定的政策導(dǎo)向,城市建設(shè)發(fā)展迅速,中心城區(qū)建設(shè)用地面積較大。阜新市和錦州市中心城區(qū)建設(shè)用地面積較小,主要與遼西經(jīng)濟發(fā)展相對緩慢,城市面積小有關(guān)。從中心城區(qū)建設(shè)用地規(guī)劃率來看(圖3),本溪市、撫順市、大連市的建設(shè)進度和發(fā)展程度較快,丹東市、沈陽市、阜新市的建設(shè)進度和發(fā)展程度較慢。此項研究表明我省城市規(guī)劃實施成效顯著,該項成果可為城市規(guī)劃部門提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐與理論依據(jù)。

圖2 遼寧省10個國審城市中心城區(qū)建設(shè)用地面積統(tǒng)計情況

圖3 遼寧省10個國審城市城市建設(shè)用地規(guī)劃實施率情況

1.3 城市基本公共服務(wù)水平監(jiān)測分析

地理國情監(jiān)測工作由于時間跨度長、監(jiān)測區(qū)域大、監(jiān)測項目多等特點導(dǎo)致其數(shù)據(jù)具有海量性、多維性、異構(gòu)性和多源性的特征,后期處理具有一定的復(fù)雜性[7-11]。大數(shù)據(jù)的蓬勃發(fā)展為深化地理國情監(jiān)測提供了新的契機,尤其在基本公共服務(wù)領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。以往基礎(chǔ)公共服務(wù)專題資料收集通常來源于地方政府及土地等相關(guān)部門,或者是外業(yè)調(diào)繪方式獲取,土地部門數(shù)據(jù)獲取相對困難,外業(yè)調(diào)繪需要投入大量的人員,尤其是10個國審城市的影像就涉及上百幅,各種興趣點更是以萬為單位計算,大大增加了生產(chǎn)成本,工作效率極低,無法滿足項目的工期要求,同時獲取的數(shù)據(jù)信息量也達不到項目的分析需求。因此,針對這項局限,本文基于Python語言開發(fā)爬蟲程序,獲取網(wǎng)絡(luò)上公開的海量興趣點數(shù)據(jù),包括學(xué)校與醫(yī)院,輔助已有的外業(yè)測繪、高分辨率遙感影像和全球定位系統(tǒng)(global positioning system,GPS)等多源數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析。由于這些數(shù)據(jù)中包含大量冗余、錯誤的干擾數(shù)據(jù),降低了數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量,因此在大數(shù)據(jù)使用之前必須進行系統(tǒng)清洗和整理,以提高大數(shù)據(jù)的總體質(zhì)量[5-7]。清洗也就是處理掉“臟”數(shù)據(jù)的過程,本文采用多源異構(gòu)數(shù)據(jù)中的多次遍歷清洗法,從地理坐標(biāo)不一致、重復(fù)記錄、不一致數(shù)據(jù)等方面進行自動清洗,盡量減少人工干預(yù)從而提高清洗效率。對清洗后的數(shù)據(jù)進行整理,構(gòu)建統(tǒng)一的興趣點(point of interest,POI)數(shù)據(jù)分類體系,采用多源異構(gòu)POI融合方法,融合所有有效的POI數(shù)據(jù),最后以地圖為基礎(chǔ),進行時序數(shù)據(jù)可視化展示,從不同角度觀察和分析數(shù)據(jù),聚焦趨勢規(guī)律。

利用python語言爬取POI數(shù)據(jù)信息共計23 000多條,其中小學(xué)9 000多條、中學(xué)2 000多條、大學(xué)100多條、培訓(xùn)學(xué)校近10 000條,醫(yī)院1 000多條、社區(qū)衛(wèi)生機構(gòu)1 000多條,以2018年基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測的城鎮(zhèn)綜合功能單元成果中提取學(xué)校、醫(yī)院等數(shù)據(jù)作為本底數(shù)據(jù),再融合清洗和整理的網(wǎng)絡(luò)POI數(shù)據(jù),在ArcGIS數(shù)據(jù)庫中對提取結(jié)果進行綜合統(tǒng)計分析,為城市規(guī)劃評估提供重要參考價值。

通過圖4可知,遼寧省教育資源最好的是省會城市沈陽市,第二是大連市,以沈陽市和大連市為雙核心的結(jié)構(gòu)發(fā)展,其余8個國審城市教育資源相對較少。遼寧省醫(yī)療資源最好的是省會城市沈陽市,其次是大連市和鞍山市,其余7個國審城市醫(yī)療資源相對較少。10個國審城市的教育資源、醫(yī)療資源空間分布差異過大,主要是遼寧省沿海經(jīng)濟帶和遼寧省中部城市的學(xué)校、醫(yī)院經(jīng)過長期發(fā)展,數(shù)量、規(guī)模、質(zhì)量較高,遼西北地區(qū)的學(xué)校、醫(yī)院數(shù)量、規(guī)模偏低,人才流失,辦學(xué)條件、資源數(shù)量等不容樂觀,導(dǎo)致質(zhì)量發(fā)展進一步受限。

(a)學(xué)校面積統(tǒng)計

(b)醫(yī)院面積統(tǒng)計

1.4 城市綜合交通網(wǎng)絡(luò)狀況監(jiān)測分析

加快推進城市綜合交通建設(shè),是服務(wù)國家戰(zhàn)略的需要,是滿足人民對美好生活向往的需要。為了摸清我省交通網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀,進一步提升遼寧在東北的綜合交通樞紐地位,圍繞建設(shè)現(xiàn)代化交通體系,提升城市升級目標(biāo),更好發(fā)揮交通“先行官”作用[12-14],本文利用高分辨率衛(wèi)星影像采集的交通路網(wǎng)、地鐵站點、停車場等數(shù)據(jù),結(jié)合基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測成果、統(tǒng)計數(shù)據(jù)及其他專參考資料數(shù)據(jù),整合基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測成果中的對外交通(機場、港口、火車站、高速公路出入口)、城市交通(道路、高架、隧道、軌道交通)、靜態(tài)公共停車等交通設(shè)施數(shù)據(jù),利用路網(wǎng)密度、路網(wǎng)長度、人均道路面積、覆蓋率、地鐵站點500 m覆蓋度等指標(biāo),對城市綜合交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)施進行動態(tài)監(jiān)測與綜合性評價,反映交通建設(shè)的成效,為推動高質(zhì)量發(fā)展、創(chuàng)造高品質(zhì)生活提供堅實支撐,進而提升城市綜合交通服務(wù)水平。

評價指標(biāo)中,路網(wǎng)密度是衡量一個區(qū)域道路網(wǎng)絡(luò)便利程度的常用指標(biāo),它是指一定區(qū)域范圍內(nèi)由不同功能等級、區(qū)位的道路,以一定的密度和適當(dāng)?shù)男问浇M成的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),可為城市規(guī)劃評估提供參考價值。城區(qū)路網(wǎng)密度常用城區(qū)公路網(wǎng)長度與城區(qū)總面積的比值來表示。人均道路面積反映道路面積的人均擁有量,常用城市道路面積與市轄區(qū)人口的比值來表示。

通過圖5可知,遼寧省省會城市沈陽市和沿海經(jīng)濟發(fā)達城市大連市的城市道路修建長度最長,錦州市、遼陽市、阜新市的市轄區(qū)范圍內(nèi)修建城市道路長度相對較短。從路網(wǎng)密度來看,鞍山市由于市轄區(qū)的面積相對較小,城市道路長度相對較長,所以城市道路的路網(wǎng)密度高,城市道路交通出行比較方便快捷。從城市道路面積來看,遼寧省省會城市沈陽市和沿海經(jīng)濟發(fā)達城市大連市的城市道路面積較大,丹東市、本溪市、阜新市的市轄區(qū)范圍內(nèi)城市道路面積較小。從人均面積來看,大連市的城市道路人均面積最大,本溪市的城市道路人均面積最小。

(a)城市道路長度和城路網(wǎng)密度

(b)城市道路面積和人均面積

2 監(jiān)測分析效果

通過城市空間擴展變化監(jiān)測分析、城市規(guī)劃實施成效監(jiān)測分析、城市基本公共服務(wù)水平監(jiān)測分析、城市綜合交通網(wǎng)絡(luò)狀況監(jiān)測分析,得出遼寧省10個國審城市空間分布情況,這里主要以10個國審城市中的沈陽市為例,部分研究成果作為展示。

從監(jiān)測成果分析得出,沈陽市城區(qū)面積從2000—2018年呈整體增加趨勢,其中2000—2015年城區(qū)面積變化最大,擴展速度最快,主要由于沈陽市是遼寧省省會城市,經(jīng)濟發(fā)展迅速,土地需求大,城市擴張較快。2015年以后,面積變化較小,擴展速度較慢,主要由于城市化進程放緩所致。沈陽市城區(qū)擴展主要以南北、西南方向擴張顯著,東西方向擴展相對較慢,從近幾年渾南、蘇家屯、沈北的迅速發(fā)展可以得到驗證。

3 結(jié)束語

本文通過提取遼寧省10個國審城市2018年市轄區(qū)范圍內(nèi)城區(qū)邊界、建設(shè)用地邊界、城市建設(shè)用地、基本公共服務(wù)設(shè)施、綜合交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等數(shù)據(jù),對城市空間擴展變化、城市總體規(guī)劃實施效果、城市基本公共服務(wù)水平、城市綜合交通網(wǎng)絡(luò)狀況等進行綜合評估,進一步說明了遼寧省城市整體擴展迅速,城市基本公共服務(wù)和綜合交通網(wǎng)絡(luò)逐漸完善,人居環(huán)境正在逐步改善。數(shù)據(jù)成果可為其他城市展開相關(guān)監(jiān)測分析提供借鑒和指導(dǎo),為新型城鎮(zhèn)化建設(shè)、土地資源節(jié)約利用提供重要保障,進而推動?xùn)|北老工業(yè)基地全面振興。