基于地表覆蓋的城市擴(kuò)展機(jī)制研究

韋 前

（黔南州自然資源局，貴州 都勻 558000）

城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷推進(jìn)以及城市向外圍不斷擴(kuò)展，導(dǎo)致城市內(nèi)部的現(xiàn)有資源以及生態(tài)環(huán)境等各方面受到較大壓力，城市化質(zhì)量難以提升，城市用地的空間擴(kuò)張問(wèn)題成為研究熱點(diǎn)[1]。因此，結(jié)合目前整體發(fā)展形勢(shì)，對(duì)城市建成區(qū)土地利用變化情況、空間擴(kuò)展演變過(guò)程等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)模擬，分析城市擴(kuò)展中存在的問(wèn)題，提出建議，對(duì)城市化質(zhì)量提升具有重要意義[2]。目前相關(guān)研究多是基于土地利用調(diào)查成果進(jìn)行分析，受不同時(shí)期的調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)差異等影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)可比性不高。文章基于統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、時(shí)間尺度，解譯1990—2020年的遙感影像，對(duì)土地利用分類展開(kāi)研究。

1 研究對(duì)象概況

都勻市總面積為2 285 km2，5個(gè)街道、4個(gè)鎮(zhèn)、1個(gè)鄉(xiāng)、1個(gè)省級(jí)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)。文章將都勻市作為研究對(duì)象，以規(guī)劃區(qū)作為研究區(qū)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年年末，都勻市戶籍總?cè)丝跀?shù)已經(jīng)達(dá)到了51.6萬(wàn)，常住人口城鎮(zhèn)化率為65.9%，地區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)到223.39億元，人均GDP 4.21萬(wàn)元。

2 研究方法

基于土地利用（地表覆蓋）以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，分別揭示都勻市擴(kuò)展進(jìn)程的時(shí)空變化特征以及城市擴(kuò)展進(jìn)程中城市不透水面與生態(tài)空間變化情況[3]。結(jié)合都勻市歷史發(fā)展進(jìn)程中的自身?xiàng)l件、外圍環(huán)境等因素，闡述城市擴(kuò)展各個(gè)階段的紋理特征以及影響因素，并針對(duì)存在的問(wèn)題提出對(duì)策及建議。研究路徑如圖1所示。

圖1 研究路徑

2.1 城市邊界范圍提取

城市范圍的準(zhǔn)確性和權(quán)威性會(huì)影響研究結(jié)果，城市范圍數(shù)據(jù)來(lái)自都勻市政府公開(kāi)發(fā)布的《都勻市總體規(guī)劃（2017—2030年）》，城市范圍涵蓋了都勻老城區(qū)、綠茵湖產(chǎn)業(yè)園和都勻經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，涉及文峰街道辦事處、沙包堡街道辦事處、廣惠街道辦事處、綠茵湖街道辦事處、小圍寨街道辦事處和勻東鎮(zhèn)等6個(gè)鎮(zhèn)辦，面積共計(jì)516.66 km2。

2.2 城市規(guī)劃區(qū)城市用地?cái)U(kuò)展時(shí)間維度分析

對(duì)各個(gè)時(shí)間段城市擴(kuò)展面積和擴(kuò)展速度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，推算出各個(gè)時(shí)間段年均變化速度，以反映城市擴(kuò)展速率：

式中：S(y1～y2)——y1～y2期間城市擴(kuò)展速率（km2/a）；Areay1和Areay2——y1和y2時(shí)間節(jié)點(diǎn)的城市用地面積（km2）。

2.3 城市規(guī)劃區(qū)城市用地?cái)U(kuò)展空間維度分析

以特定點(diǎn)為原點(diǎn)，東西向?yàn)閄軸，南北向?yàn)閅軸，分析整個(gè)規(guī)劃區(qū)的空間方位。對(duì)整個(gè)城市規(guī)劃區(qū)建立公里格網(wǎng)，分別統(tǒng)計(jì)各格網(wǎng)內(nèi)的城市用地面積。計(jì)算每個(gè)公里格網(wǎng)的年均擴(kuò)展強(qiáng)度指標(biāo)：

式中：AVGI(y1～y2)——y1～y2時(shí)間段公里格網(wǎng)內(nèi)的城市擴(kuò)張強(qiáng)度（km2/a）；KArea(y2-y1)——y1～y2時(shí)間段內(nèi)公里格網(wǎng)內(nèi)部城市用地總面積（km2）。

3 特征分析

3.1 都勻市擴(kuò)展時(shí)間維度特征分析

基于ArcGIS軟件影像重分類工具對(duì)原有地表覆蓋進(jìn)行二次分類，生產(chǎn)空間包含農(nóng)田；生態(tài)空間包含灌木林、草地和水體；生活空間包含不透水面。遙感影像地表覆蓋解譯和重分類結(jié)果顯示，城市林地以及耕地在每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的占比都最大，土地利用變化主要集中在城市用地、林地之間，林地逐步被城市建設(shè)占用，生態(tài)空間逐步呈萎縮態(tài)勢(shì)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間基本保持穩(wěn)定，城市用地逐年遞增。

根據(jù)城市地表覆蓋數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)研究結(jié)果，城市不透水面的面積持續(xù)增加，表明城市在持續(xù)擴(kuò)展，擴(kuò)張速率總體呈上升趨勢(shì)。在1990—1995年和2005—2010年兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)，城市的擴(kuò)張速率有所放緩，其余時(shí)間仍然處于高速擴(kuò)張狀態(tài)。都勻市規(guī)劃區(qū)1990—2020年城市用地變化如表1所示。

表1 都勻市規(guī)劃區(qū)1990—2020年城市用地變化

3.2 都勻市城市擴(kuò)展空間維度特征分析

使用ArcGIS軟件漁網(wǎng)工具設(shè)置為500 m的格網(wǎng)覆蓋整個(gè)規(guī)劃區(qū)，再使用要素轉(zhuǎn)面，把漁網(wǎng)轉(zhuǎn)成面，得到規(guī)劃區(qū)內(nèi)的統(tǒng)計(jì)單元格網(wǎng)。根據(jù)格網(wǎng)與城市用地的空間關(guān)系，統(tǒng)計(jì)每個(gè)格網(wǎng)內(nèi)各城市的用地面積。計(jì)算每個(gè)格網(wǎng)各時(shí)間段的擴(kuò)展強(qiáng)度，生成分級(jí)示意圖。都勻市主城區(qū)擴(kuò)展強(qiáng)度空間分布如圖2所示。

圖2 都勻市主城區(qū)擴(kuò)展強(qiáng)度空間分布

以政府大樓所在位置為原點(diǎn)，分析都勻市擴(kuò)展方向和強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展具有明顯的方向性特征，整體集中向東、西方向擴(kuò)張。1990—1995年間，城市擴(kuò)展強(qiáng)度高的區(qū)域主要分布在南面和北面，最高擴(kuò)展強(qiáng)度出現(xiàn)在北面為1.80 km2/a。1995—2000年間，擴(kuò)展強(qiáng)度高的區(qū)域主要分布在北面，最高擴(kuò)展強(qiáng)度出現(xiàn)在北面為1.41 km2/a。2000—2005年間，擴(kuò)展強(qiáng)度高的區(qū)域主要分布在北面，最高擴(kuò)展強(qiáng)度出現(xiàn)在北面為1.92 km2/a，城市基本呈現(xiàn)均衡發(fā)展，各個(gè)區(qū)域和方向的擴(kuò)展強(qiáng)度基本相同。2005—2010年間，擴(kuò)展強(qiáng)度高的區(qū)域主要分布在北面和西面，最高擴(kuò)展強(qiáng)度出現(xiàn)在北面為2.08 km2/a。2010—2015年間，擴(kuò)展強(qiáng)度高的區(qū)域主要分布在北面、東面和西面，最高擴(kuò)展強(qiáng)度出現(xiàn)在西面為3.38 km2/a。2015—2020年間，城市擴(kuò)展強(qiáng)度高的區(qū)域主要分布在北面、東面和西面，最高擴(kuò)展強(qiáng)度出現(xiàn)在東面為2.53 km2/a。城市快速發(fā)展，位于城市北部的楊柳街片區(qū)和南面的小圍寨片區(qū)也出現(xiàn)了較大的擴(kuò)展強(qiáng)度。

4 因素分析

4.1 基礎(chǔ)設(shè)施條件因素分析

都勻市山多、平地少，而且平地被山脈、河流切割，城市整體形態(tài)不規(guī)則，呈多核心形態(tài)擴(kuò)展[4]。沿著劍江河形成了都勻市老城區(qū)，居住、商業(yè)聚集區(qū)以及早期的工業(yè)區(qū)。2010年都勻市甘塘產(chǎn)業(yè)園區(qū)成立，開(kāi)始布局城市西部的工業(yè)和物流聚集區(qū)，由于交通優(yōu)勢(shì)，始終保持穩(wěn)定發(fā)展的態(tài)勢(shì)。但因地形地貌受限，2013年都勻經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)擴(kuò)區(qū)后工業(yè)布局開(kāi)始向東拓展。

4.2 人口因素分析

城市擴(kuò)展過(guò)程中會(huì)促使人口向城市聚集，生產(chǎn)力經(jīng)濟(jì)效益得到提高，都勻市人口從2005年的46.5萬(wàn)人增加到2020年53.4萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化率提升到60.85%，都勻市城市擴(kuò)展反映出的時(shí)間特征與城市人口變化呈現(xiàn)高度一致性。

4.3 經(jīng)濟(jì)因素分析

都勻市2005、2010、2015、2020年的GDP增速分別為14.3%、16.6%、13.9%、3.3%。GDP快速增長(zhǎng)，城市用地逐年增加，維持上升態(tài)勢(shì)，城市用地面走勢(shì)與GDP增長(zhǎng)趨勢(shì)基本一致。但GDP增速自2010年后逐漸下滑，原因是前期快速發(fā)展，土地粗放式利用，閑置土地盤(pán)活利用難度大，新入駐企業(yè)一般選擇使用新土地，導(dǎo)致城市用地在逐年增加。

5 存在的問(wèn)題

規(guī)劃區(qū)內(nèi)的配套設(shè)施不均衡導(dǎo)致老城區(qū)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度偏高，新區(qū)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度偏低，難以疏解老城區(qū)的部分功能。

老城區(qū)居住用地和新城區(qū)工業(yè)用地未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)城融合建設(shè)，導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)施配套成本高，通勤時(shí)間較長(zhǎng)，城市運(yùn)行效率不高。

節(jié)約集約用地效果不明顯，產(chǎn)業(yè)用地布局不夠合理，難以形成聚集效應(yīng)。

6 對(duì)策與建議

構(gòu)建高質(zhì)量發(fā)展引領(lǐng)的國(guó)土空間開(kāi)發(fā)保護(hù)格局，優(yōu)化土地利用布局，提升土地節(jié)約集約水平。對(duì)老城區(qū)積極推進(jìn)城市更新，構(gòu)建15 min生活圈，合理控制開(kāi)發(fā)強(qiáng)度，改善人居環(huán)境；對(duì)新區(qū)重點(diǎn)開(kāi)展存量盤(pán)活，嚴(yán)控增量，充分利用閑置、低效用地，推進(jìn)城鄉(xiāng)公共服務(wù)設(shè)施均等化，實(shí)施產(chǎn)城融合建設(shè)。

優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)聚集。加大對(duì)低效閑置土地的處置力度，釋放土地[5]；引進(jìn)高附加值的產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，適當(dāng)提高工業(yè)用地的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度，提高土地產(chǎn)出效益。

優(yōu)化用地政策，靈活供地。鼓勵(lì)企業(yè)對(duì)低效用地進(jìn)行再開(kāi)發(fā)，給予適當(dāng)優(yōu)惠政策。

加強(qiáng)城市重點(diǎn)要素的遙感監(jiān)測(cè)識(shí)別與城市空間推演的研究與應(yīng)用，優(yōu)化城鎮(zhèn)空間格局[6]。

7 結(jié)語(yǔ)

選取都勻市規(guī)劃區(qū)為研究范圍，在基于統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、時(shí)間尺度、空間尺度下，開(kāi)展1990—2020年遙感解譯土地利用現(xiàn)狀，并分析城市擴(kuò)展動(dòng)態(tài)變化過(guò)程和影響城市擴(kuò)展的主要因素?；诘乇砀采w得出符合城市實(shí)際的演變過(guò)程，排除了不同時(shí)間段采集不同口徑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和時(shí)間尺度以及人為因素干擾，分析結(jié)果具有較高可靠性，可以為自然資源開(kāi)發(fā)利用保護(hù)提供參考。