西安市城鄉(xiāng)建設(shè)用地時空擴展及驅(qū)動因素

王曉峰，傅伯杰，蘇常紅，王茸茸， 趙永華 ， 李團勝

1 長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 710054 2 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，城市與區(qū)域國家生態(tài)研究重點實驗室，北京 100085 3 山西大學(xué)黃土高原研究所，太原 030006

西安市城鄉(xiāng)建設(shè)用地時空擴展及驅(qū)動因素

王曉峰1,2,*，傅伯杰2，蘇常紅3，王茸茸1， 趙永華1， 李團勝1

1 長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 710054 2 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，城市與區(qū)域國家生態(tài)研究重點實驗室，北京 100085 3 山西大學(xué)黃土高原研究所，太原 030006

城鄉(xiāng)建設(shè)用地變化及驅(qū)動機制是國內(nèi)外研究的熱點領(lǐng)域，我國正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期，建設(shè)用地的迅速擴張已成為當(dāng)前中國土地利用變化的主要特征。以5期(1975、1990、2000、2005和2010年)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用GIS空間分析技術(shù)，提取建設(shè)用地變化及空間分布信息，利用建設(shè)用地擴展指數(shù)和建設(shè)用地密度分析方法對近35年來(1975—2010年)西安市建設(shè)用地擴展的時空特征進行分析。并結(jié)合社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)，對建設(shè)用地空間擴展驅(qū)動力進行分析。結(jié)果表明：西安市建設(shè)用地面積急劇增長，建筑密度不斷加大，并且城鄉(xiāng)空間差異較大。西安市建設(shè)用地擴展是多因素綜合作用的結(jié)果，高程和坡度控制著建設(shè)用地的分布格局，城市沿河谷擴展。西安市城市建設(shè)應(yīng)加強區(qū)域宏觀規(guī)劃和土地利用詳細規(guī)劃，切實保護秦嶺北麓林草地，加強歷史文化名城特色，避免低層次文化復(fù)古創(chuàng)修。

建設(shè)用地；建設(shè)密度；擴展指數(shù)；驅(qū)動力

城鎮(zhèn)化過程中的城鄉(xiāng)建設(shè)用地動態(tài)演變是土地利用變化研究的焦點之一[1- 2]。我國正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期，據(jù)聯(lián)合國預(yù)測，2020年，中國超過一半的人口將居住在城鎮(zhèn)地區(qū)，2050年，這一比例預(yù)計可能會達到70%左右[3- 4]。快速城市化進程加劇了耕地資源的流失，如沿海各省市 2010 年的土地指標(biāo)在2001年已經(jīng)用完[5]。同時城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模在不斷擴大，而農(nóng)村建設(shè)用地并未按照理論預(yù)期有所減少[6]。城鄉(xiāng)建設(shè)用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)和布局不盡合理，集約節(jié)約利用水平較低，城鎮(zhèn)擴張造成的生態(tài)環(huán)境惡化等問題普遍存在[2]。人多地少的基本國情,決定了中國今后和未來都必須面對建設(shè)用地與耕地保護這一日趨尖銳的矛盾[1]。城鄉(xiāng)建設(shè)用地的統(tǒng)籌規(guī)劃與利用是實現(xiàn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的關(guān)鍵內(nèi)容之一[7]，開展區(qū)域城鄉(xiāng)建設(shè)用地擴張的時空規(guī)律與驅(qū)動機制研究，對加深對城市化本質(zhì)的理解，提高土地利用效率、合理規(guī)劃區(qū)域土地利用、制定科學(xué)的土地政策，促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展等具有一定的現(xiàn)實意義[7]，

城鄉(xiāng)建設(shè)用地變化及驅(qū)動機制是國內(nèi)外研究的熱點領(lǐng)域[1-2, 8- 12]。其中國外對城市土地利用變化與經(jīng)濟、人口、政策等因素的關(guān)系備受關(guān)注[9, 12]；在國內(nèi)集中在城鎮(zhèn)擴展[1, 13- 15]、居民點變化[16- 17]以及城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤[18-19]等方面，并且集中在北京[20- 21]、上海[11]、武漢[22]等特大城市及京津唐[23]、珠三角[24]和長江三角洲[25]等東部沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。由于城鄉(xiāng)建設(shè)用地概念界定與統(tǒng)計口徑不一致[26]，尤其是2000年以來我國大規(guī)模撤縣設(shè)區(qū)，城市周邊廣大的農(nóng)村地區(qū)也納入了市轄區(qū)范圍，城市擴展與鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)化同時并起，城鄉(xiāng)界線變得模糊，以傳統(tǒng)的二元分法不能準(zhǔn)確的反映現(xiàn)代城市地域結(jié)構(gòu)特征[27]，城鄉(xiāng)建設(shè)用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)演變及城鎮(zhèn)建設(shè)用地和農(nóng)村居民點變化的影響因素尚屬薄弱環(huán)節(jié)[2]，尤其是西部城鄉(xiāng)建設(shè)用地相關(guān)研究有所欠缺。本文從城鄉(xiāng)統(tǒng)籌視角出發(fā)，基于遙感和GIS空間分析技術(shù)，在網(wǎng)格窗體基礎(chǔ)上對西安市開展城鄉(xiāng)梯度建設(shè)用地變化及驅(qū)動機制研究，旨在掌握西安市城鄉(xiāng)梯度建設(shè)用地擴展的時空特征和總體演變規(guī)律，不僅有地域性意義，對全國城市尤其是西部城市也具有補充和指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

西安市位于渭河流域中部關(guān)中盆地，介于東經(jīng)107°40′—109°49′和北緯33°39′—34°45′之間。西安市是西北地區(qū)最大城市, 轄境東西長約204km，南北寬約116km，面積10106.1km2。平均海拔400—500m，北部為關(guān)中平原，南部大部分為秦嶺北坡，地勢南高北低。屬東亞暖溫帶大陸季風(fēng)性氣候，四季冷暖、干濕分明，≥10℃積溫為4400℃，年平均氣溫6.4—14.9℃，年平均降水量743.7mm，平均蒸發(fā)量898.9mm，年平均相對濕度70%—73%，全年日照時數(shù)1 983.4—2 267.3 h。北部平原以耕地、園地、城鎮(zhèn)建設(shè)用地和文物遺址保護用地為主，占市域土地總面積的45.4%，土地利用效益較高。南部秦嶺山地以林地、牧草地、未利用地為主，占市域土地總面積的54.6%，是全市的自然生態(tài)保護用地。西安是人類歷史上最早的城市之一，也是中國歷史上建都朝代最多的城市之一，歷史文化積淀豐厚，對城市發(fā)展有著至關(guān)重要的影響。本研究以西安市9區(qū)4縣為研究區(qū)域，按照建設(shè)用地占區(qū)域總面積比重并考慮區(qū)域在空間上集中關(guān)聯(lián)程度，將新城區(qū)、碑林區(qū)、蓮湖區(qū)、雁塔區(qū)、灞橋區(qū)和未央?yún)^(qū)劃分為城市，長安區(qū)的郭杜鎮(zhèn)、韋曲鎮(zhèn)、閻良區(qū)和臨潼區(qū)的所轄街道辦以及周至縣、戶縣、藍田縣和高陵縣等區(qū)縣政府駐地劃分為城鎮(zhèn)，其余地區(qū)為農(nóng)村，見圖1。

圖1 研究區(qū)范圍圖及其地形Fig.1 The location, county-level areas, and topography of Xi′an

1.2 數(shù)據(jù)來源及其處理

本研究收集了30m DEM(數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心國際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺，http://datamirror.csdb.cn)，西安市1∶25萬行政區(qū)劃圖，1975、1990、2000、2005和2010年5個時段土地利用現(xiàn)狀圖(30米柵格數(shù)據(jù))，其中1975—2000年數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院遙感所，2000—2010年數(shù)據(jù)來源于全國生態(tài)十年環(huán)境調(diào)查評估項目組(http://wps1.gscloud.cn/index.shtml)。由于數(shù)據(jù)來源不同，分類體系不盡相同，以同期不同來源的2000年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合2000年遙感影像進行對比分析，合并歸類得到研究時段西安市建設(shè)用地和非建設(shè)用地(包括耕地、林地、草地、水體和未利用地)。在ArcGIS9.3平臺下，通過空間疊置分析得到1975—2010年西安市建設(shè)用地空間變化圖。

1.3 研究方法

目前描述城市擴展空間分異最常用的方法有兩種, 一是比較分析城市擴展速度在不同空間方位上的差異[28]能夠在總體上勾畫出城市擴展的空間形態(tài), 具有直觀簡明的優(yōu)點。但由于按方位劃分的空間單元并不具有均等的土地面積, 因而其擴展速度并不具有嚴(yán)格意義上的可比較性[29]。另一方法是以區(qū)縣為基本分析單元探討不同的行政單元的空間擴展差異[30]，具有明確的可比較性，但也存在過于宏觀的問題，忽略了區(qū)域內(nèi)部的差異。為了更客觀更細微地反映不同時期行政單元城鄉(xiāng)建設(shè)用地空間擴展的分布特征,采用格網(wǎng)分割法,將西安市不同時期的建設(shè)用地采用9×9網(wǎng)格窗體(0.27km×0.27km)網(wǎng)格化分割, 選擇建設(shè)用地擴展強度指數(shù)和建設(shè)用地密度等方法對西安市城鄉(xiāng)建設(shè)用地進行綜合分析。該方法不僅便于掌握區(qū)域內(nèi)部差異，同時具有明確的行政空間概念。

1.3.1 建設(shè)用地擴展強度指數(shù)

“擴展指數(shù)”是探索建設(shè)用地擴展的有效方法，已被成功應(yīng)用到北京[29]、蘭州[31]等城市建設(shè)用地擴展研究。即某空間單元在研究時期內(nèi)新增建設(shè)用地占總區(qū)域面積。可用公式表示為：

(1)

式中,CEI為建設(shè)用地擴展指數(shù);Sa是一定時期內(nèi)一定范圍新增建設(shè)用地面積，本研究中利用GIS空間疊加運算得到不同時段的建設(shè)用地增加面積；A是區(qū)域總面積，并將研究結(jié)果劃分為5個等級，即Ⅰ級緩慢擴展、Ⅱ級低速擴展、Ⅲ中速擴展、V級快速擴展和IV級高速擴展。

1.3.2 建設(shè)用地密度分析

建設(shè)用地密度指以某個像元為中心的區(qū)域網(wǎng)格內(nèi)的建設(shè)用地像元數(shù)與總像元數(shù)的比值，該指標(biāo)在城鄉(xiāng)空間上的差異和變化可作為衡量城市局部區(qū)域發(fā)展程度的表征，并且對于衡量城市不同地區(qū)的擴展?jié)摿哂兄匾饬x[32]。首先利用GIS屬性查詢賦值功能將建設(shè)用地賦值為1和非建設(shè)用地賦值為0，其次對該數(shù)據(jù)進行矢柵轉(zhuǎn)換，然后采用9×9網(wǎng)格窗體，計算任一柵格的建設(shè)密度值。根據(jù)密度水平，將全區(qū)劃分為5個等級：Ⅰ級低密度區(qū)(0—0.2)，以耕地和林地等為主；Ⅱ級較低密度區(qū)(0.2—0.4)，以耕地、林地以及農(nóng)村居民用地為主為主；Ⅲ級中等密度區(qū)(0.4—0.6)，以耕地和工業(yè)用地、居民用地為主；Ⅴ級較高密度區(qū)(0.6—0.8)，以工業(yè)、居民用地、城市綠地和教育產(chǎn)業(yè)等為主；Ⅳ級高密度區(qū)(0.8—1)，以商業(yè)用地、居民用地和城市綠地以及基礎(chǔ)設(shè)施用地為主。

2 結(jié)果與分析

2.1 建設(shè)用地擴展分析

西安市建設(shè)用地從1975年81787.3hm2增長到2010年的107171.8hm2，以375.27hm2/a的速度遞增，35年間共增長25384.5hm2。建設(shè)用地所占比重由1975年8.1%提高到2010年的10.61%，提高了2.51%。可將研究時間劃分為兩個時間段，即緩慢增長階段(1975—1990年)和較快速增長階段(1990—2010年)。在1975至1990年，建設(shè)用地以173.11hm2/a速率增長，而1990年以來，建設(shè)用地以年均增長率1139.39hm2/a,尤其是2000—2005年，以2995.82 hm2/a速率增長。

在研究時間段內(nèi)雖然中心城市、城鎮(zhèn)和農(nóng)村地域建設(shè)用地均呈增長態(tài)勢，但仍有一定的區(qū)域差異。1975—1990年，城市、城鎮(zhèn)和農(nóng)村建設(shè)用地分別增長938.3、903hm2和755.4hm2，所占比重分別為36.13%，34.77%和29.1%，區(qū)域建設(shè)用地擴展基本呈現(xiàn)均衡態(tài)勢；1990—2000年，城市和城鎮(zhèn)新增建設(shè)用地占全區(qū)新增建設(shè)用地比例分別為44.35%和40.06%，城市擴展以中心城鎮(zhèn)擴展為主；2000—2005年，城鎮(zhèn)新增建設(shè)用擴展迅速，城鎮(zhèn)新增建設(shè)用地占全區(qū)新增建設(shè)用地的48.43%，而中心城鎮(zhèn)和農(nóng)村為33.14%和18.42%。2005—2010年各區(qū)域新增建設(shè)用地擴展幅度稍有減緩，但無論是中心城市、城鎮(zhèn)還是農(nóng)村，建設(shè)用地仍在擴展，相比較，農(nóng)村建設(shè)用地增長迅速，新增建設(shè)用所占比重高達51.62%(圖2,圖3)。

圖2 西安市城鄉(xiāng)建設(shè)用地變化圖Fig.2 Built-up area in Xi′an from 1975 to 2010

2.2 建設(shè)用地密度分析

2010年西安市Ⅰ級低密度所占比重最大，為85.97%；其次是高密度和較低密度，比重分別為4.85%和4.19%；較小的是中等密度和較高密度，比重分別為2.86%和2.13%。1975—2010年間，西安市Ⅰ級低密度區(qū)所占比重在逐年減少，由1975年的88.7%降低到2010年的85.97%，共降低2.73%；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ級密度區(qū)所占比重均在增加，其中 Ⅴ級增長較為迅速，提高了1.81%，其次是Ⅱ級較低密度，這些區(qū)域遠離城市和城鎮(zhèn)中心，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，尤其是道路等交通設(shè)施的建設(shè)，極大地促進了區(qū)域發(fā)展，以鄉(xiāng)村道路和農(nóng)村宅基地為主要類型的建設(shè)用地面積大幅提高；中等密度和較高密度建設(shè)用地分別增加了1865hm2和1968hm2。而高密度建設(shè)用地增長迅速，面積由1975年的31082hm2提高到2010年的49664hm2(圖4)。

圖3 西安市城鄉(xiāng)建設(shè)用地變化圖Fig.3 Spatial distribution of the built-up area in Xi′an from 1975 to 2010

中心城鎮(zhèn)高密度建設(shè)用地由1975年的9189.44hm2增長到2010年的17516.19hm2，面積增長了8329.75hm2，所占比例由1975年的33.07%提高到2010年的63.04%，提高了約29.92%(表1)。從發(fā)展趨勢看，西安市中心城市建設(shè)用在1975—1990是緩慢增長，1990—2005保持高速增長，2005年以來由于非農(nóng)建設(shè)用面積的繼續(xù)減少等原因，中心城市建設(shè)用地保持相對穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢；西安市城鎮(zhèn)高密度建設(shè)用地由1975年的 9455.44hm2增長到2010年的18072.22hm2，面積增長了8616.78hm2，所占比例由1975年的10.54%提高到2010年的20.15，提高了約30%。主要集中在長安區(qū)的韋曲鎮(zhèn)和郭杜鎮(zhèn)、灞橋區(qū)的十里鋪和席王街道辦、閻良區(qū)的鳳凰路和新華路街道辦等地區(qū)；西安市1975年農(nóng)村高密地建設(shè)用地面積11998.83hm2，占農(nóng)村總面積的1.34%，2010年為13602.88hm2，比例為1.52%。由此可以看出，無論是城市、城鎮(zhèn)還是農(nóng)村，西安市各區(qū)域較高密度和高密度建設(shè)用地均在不同程度增加，其中城市和城鎮(zhèn)增加幅度較大，相反低密度建設(shè)用地在不斷減少，說明該區(qū)域城市向高密度集約利用方向發(fā)展。

圖4 1975—2010年西安市城市建設(shè)用地密度空間分布圖Fig.4 Distribution of the density of the built-up area in Xi′an from 1975 to 2010

表1 西安城鄉(xiāng)建設(shè)用地密度分區(qū)分級統(tǒng)計表 (1975—2010年)Table 1 Statistics for urban and rural built-up land, density classes, and zones in Xi′an city (1975—2010)

2.3 驅(qū)動因素分析

建設(shè)用地擴張是復(fù)雜系統(tǒng)的過程，受眾多不確定性因素影響[1,26]。已有學(xué)者從經(jīng)濟發(fā)展、人口增長、國家政策、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃等方面探討了建設(shè)用地擴張的基本驅(qū)動因子[10, 33-34]。并認為城市規(guī)劃對城市土地利用變化起著決定作用，引導(dǎo)了整個城市的演化過程，也決定了城市發(fā)展模式[35],同時國家城市發(fā)展政策以及投資導(dǎo)向等也起著關(guān)鍵作用。在實際調(diào)查基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)，表明地形地貌、人口、社會經(jīng)濟、交通、文教產(chǎn)業(yè)以及文化遺跡保護與發(fā)展以及城中村改造等因素對西安市建設(shè)用地擴展有著明顯的作用。

2.3.1 自然因素

圖5 西安市建設(shè)不同海拔建設(shè)用地分布 Fig.5 Influences of elevation on changes in the amount of land under construction

地形地貌是自然因素中一個非常重要的因素，該因素對建設(shè)用地的布局及其發(fā)展有著明顯的制約因素，并且這種限制作用將形成特殊的城市空間發(fā)展格局。西安市是我國典型的西部河谷型城市，處于秦嶺山地和渭北黃土高原之間，城市布局與發(fā)展明顯受到地形的嚴(yán)重制約，西安市南側(cè)邊緣秦嶺北坡明顯的地形起伏，是城市擴展的天然屏障，城市擴展空間有限。東南側(cè)狄宅塬、白鹿塬、灞陵塬和神禾塬等臺塬相間分布，僅有零星建設(shè)用地。渭河從西安市北緣而過，但由于預(yù)防洪澇等危害及水資源安全等因素，目前西安市建設(shè)用地主要分布在350—500m渭河二級階地范圍，并且沿著河谷發(fā)展(圖3,圖5)。

2.3.2 人口因素

人口增長對建設(shè)用地擴展具有顯著的刺激作用。城市用地規(guī)模應(yīng)與人口數(shù)量和經(jīng)濟發(fā)展水平相適應(yīng)。人口數(shù)量的不斷增加，推動著房地產(chǎn)、工業(yè)和交通運輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，進而推動了市區(qū)和農(nóng)村建設(shè)用地的擴展。西安市作為我國西北地區(qū)快速城市化的典型地區(qū)之一，也是關(guān)中平原城市群最具有代表性城市之一，伴隨著區(qū)域城市化與工業(yè)化的快速推進，西安市人口呈線性增長(圖6)，總?cè)丝趶?975年的261.38萬人增加到2011年的846萬人，因住房以及其它公共用地需求的增加，結(jié)果促進建設(shè)用地也迅速逐漸擴展，二者具有較好的正相關(guān)性(圖6)。1990年之前，西安市建設(shè)用擴展主要受人口增長的影響，但隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人口影響程度在降低，但人口仍然是一個不可忽視的重要因素。

2.3.3 經(jīng)濟因素

經(jīng)濟發(fā)展是建設(shè)用地增加的主要動力之一。西安市位于西部欠發(fā)達地區(qū)，相對全國而言社會經(jīng)濟發(fā)展緩慢，統(tǒng)計表明，1985年之前，人均GDP不足1000元。改革開放以來，尤其是1990年以來西安市社會經(jīng)濟才得以快速發(fā)展，人均GDP由1990年的1950元增長到2010年的45475元，20年間增長了22.3倍。1975年以來，人均GDP以年平均11.62%的速度增長，建設(shè)用地以35%的速率擴展。結(jié)果表明，人均GDP對建設(shè)用地有著非常重要的影響，并且隨著經(jīng)濟能力提升，影響程度將會繼續(xù)擴大。

圖6 人口、經(jīng)濟發(fā)展對建設(shè)用地的影響Fig.6 The relationship between land construction in Xi′an and the population size (right) and GDP (left)

2.3.4 教育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對建設(shè)用地的影響

基于教育均衡發(fā)展以及教育輻射帶動經(jīng)濟發(fā)展等因素，陜西是我國重要的高等教育基地，也是陜西最具特色的優(yōu)勢資源之一。自1978年以來，西安市擁有西北大學(xué)、西安交通大學(xué)等高等院校30多所，集中分布在西安市南郊的雁塔區(qū)以及南二環(huán)周邊地帶，對該地區(qū)建設(shè)用地擴展具有明顯的帶動。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，職業(yè)學(xué)校以及民辦高校在西安市有了較大的發(fā)展。隨著教育改革力度加大, 發(fā)展迅速, 由于地價、發(fā)展空間等因素, 高校在西安市區(qū)內(nèi)已難以找到良好的發(fā)展用地, 部分高校依托西安市南部文教區(qū)、高新技術(shù)開發(fā)區(qū), 向周邊區(qū)縣擴展。尤其是1999年國家實行高等教育擴招以來，各高校紛紛擴建新的校舍，并在長安區(qū)郭杜鎮(zhèn)、未央?yún)^(qū)草灘、戶縣和臨潼區(qū)形成高校集中分布地區(qū)。據(jù)不完全統(tǒng)計，1975年西安市擁有35家高校，共36個校園，校園總面積1746.84hm2，2010年西安市高校個數(shù)發(fā)展到72個、114個校園，校園總面積5794.2hm2，見圖7。高校本身的發(fā)展對城市建設(shè)用地的擴展有著極強的影響。更為重要的是由于高校擁有眾多的人口、優(yōu)美的環(huán)境和健全的各種娛樂設(shè)施，對城市建設(shè)用地的擴展有著極強的輻射作用，其周邊建設(shè)用地擴張極為明顯。如郭杜鎮(zhèn)大學(xué)城最初是在孤立的農(nóng)村地帶建立，經(jīng)過10多年的發(fā)展，其周邊形成了規(guī)模宏大的商業(yè)、居住中心。

圖7 西安市高校面積、校園個數(shù)動態(tài)變化與建設(shè)用地關(guān)系Fig.7 The relationship between land construction and colleges/universities from 1975 to 2010

2.3.5 交通條件對建設(shè)用地的影響

城市沿著公路、鐵路等主要交通干線發(fā)展是城市發(fā)展的一大特點，西安市也不例外。西安作為陜西省的省會，公路網(wǎng)四通八達，比較密集。西寶高速是西安連接寶雞及陜西西部的重要交通要道，西萬公路是西安通往陜西南部的樞紐，西銅公路使得西安與陜北有了快捷的聯(lián)系，另外西臨公路連接了陜西東部地區(qū)，密集的公路網(wǎng)有力的推進了城市的擴展。對比發(fā)現(xiàn)，西安的西北、西南以及北部的城市發(fā)展與西寶高速公路、西萬公路及西銅公路是有很強關(guān)聯(lián)性。另外繞城高速公路對西安郊區(qū)的發(fā)展也起到了很大的推動作用。在城市內(nèi)部，始建于1993 年“八五”期間的二環(huán)路, 有效地緩解了蓮湖路、環(huán)城南路等城市主干道的交通壓力, 成為城市內(nèi)車流、物流的主要通道和城市新的綠色環(huán)帶。2000年已建通車的西安城市三環(huán)路和繞城高速是不僅是城鎮(zhèn)間的高速公路并向城市組團內(nèi)部的快速路轉(zhuǎn)化, 并兼有過境交通的功能。研究表明[24,31]，隨著與主要交通干線距離的增大, 西安市其它土地類型向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)變呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢。這表明建設(shè)用地的擴展與交通條件密切相關(guān),密集的交通網(wǎng)有力的推進了城市化進程,使得城市規(guī)模有了很大發(fā)展,但同時也使得耕地等非建設(shè)用地的大量流失。

2.3.6 城中村的發(fā)展及改造

伴隨我國區(qū)域社會經(jīng)濟的發(fā)展, 城市作為區(qū)域內(nèi)政治、經(jīng)濟、文化的中心, 其規(guī)模在不斷擴張。這種迅速擴張, 使大村莊包圍在城市建成區(qū)內(nèi), 形成城中村[36，29]。至20世紀(jì)90年代中后期,“城中村”便已成為我國城市化進程中的普遍現(xiàn)象。西安是一座古城, 由于城墻相隔, 農(nóng)村包圍城市的格局比其他城市明顯,隨著城市化提速, 建成區(qū)急劇向外擴張，在老城區(qū)外形成了城市、農(nóng)村混居的局面。目前, 西安市的城中村共計326個村，各類土地1. 44萬hm2，其特點是總體分布比較散, 但又相對的比較集中，一半以上的城中村分布在西安市的二環(huán)以外、三環(huán)以內(nèi)的區(qū)域,其中二環(huán)以內(nèi)的老城區(qū)就有57個[37，30]。該地帶在2000年之前，以村民住房為主呈現(xiàn)低密度面上迅速擴張。隨著用地矛盾緊張、以及社會、經(jīng)濟發(fā)展協(xié)調(diào)發(fā)展，城中村改造迫在眉睫。2002年西安市開始143個城中村改造工作, 基本完成二環(huán)路內(nèi)72個城中村(占地0.15萬hm2) 改造工作。截至2009 年底, 共完成98個整村1800萬m2的拆除工作[30]。城中村改造等措施，通過填充方式促進中心城市低密度建設(shè)用地向高密度集約用地方向發(fā)展；郭杜鎮(zhèn)以茅坡村為中心建立大學(xué)城，是典型農(nóng)村城鎮(zhèn)化地帶。

2.3.7 歷史文化遺跡對建設(shè)用地影響分析

西安市是一個文化古都，有著深厚的歷史文化積淀和文化遺跡。90年代初基于保護的需要對城市空間發(fā)展有著較大的影響。如在20世紀(jì)90年代之前，因考慮北郊漢長安城和大明宮遺址南郊曲江遺址的保護等因素，未納入城市的發(fā)展規(guī)劃中，到2000年以來北二環(huán)地帶以及大雁塔周邊仍然是一片農(nóng)田。從西安城市發(fā)展現(xiàn)狀來看, 舊城區(qū)無論是建筑呈現(xiàn)高密度, 唐大明宮、大雁塔、小雁塔等遺址及文物建筑的保護和與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)日趨困難。隨著城北經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)、城南高新技術(shù)開發(fā)區(qū)的建設(shè), 以及50年代始建的城南文教區(qū)、城東城西兩大塊不斷更新和拓展, 城市迅速向外擴張和發(fā)展。歷史文化遺跡的保護與發(fā)展是迫在眉睫需要解決的問題。2000年以來隨著大雁塔文化廣場以及曲江遺址公園、大明宮遺址公園等開發(fā)建設(shè)，西安市歷史文化遺跡保護將從單純的圈地保護發(fā)展到開發(fā)建設(shè)與保護階段，加快了西安市建設(shè)用地擴展，尤其是北二環(huán)西北地帶建設(shè)用地的增長，其建筑密度在不斷提升。

2.3.8 水體等濕地景觀對城市發(fā)展的影響

城市濕地系統(tǒng)是城市景觀的主要類型，在維持和改善城市生態(tài)環(huán)境中起著極為重要的作用。并且選擇在濕地周邊及其附近居住、工作成為城市人口的理想需求，這一需求將成為建設(shè)用地擴張的輻射極點。西安市地處西北內(nèi)陸，是典型的內(nèi)陸型城市，干旱缺水，城市發(fā)展明顯受到濕地景觀制約和吸引。隨著護城河清理，浐灞生態(tài)園、世博園、環(huán)城公園、曲江公園以及未央湖等以水域為主的濕地環(huán)境的擴建以及濕地景觀的擴展，其周邊成為居住的理想環(huán)境，進而引發(fā)以住房為代表的建設(shè)用地的增加，成為城市增長極[38]。自古以來，西安市就具有八水繞長安的說法，其中渭河是橫貫關(guān)中平原的條重要的河流，關(guān)中城市群緊密分布在渭河沿岸，在過去的幾十年中，渭河西安段由于污染等因素，對城市擴展有著一定的制約作用。隨著陜西省政府于2008年規(guī)劃、預(yù)計在2015年全部建成的調(diào)水工程實施[39]以及渭河水污染等工程的治理，將極大地改善渭河河道生態(tài)環(huán)境，在未來將形成新的城市增長極。

3 結(jié)論

(1)西安市建設(shè)用面積增長較大，新增建設(shè)用地25384.5hm2,其中中心城市和城鎮(zhèn)建設(shè)用地增長迅速。西安市建設(shè)用地密度在不斷提高,并且中心城市建設(shè)用地集約節(jié)約程度較高,而城鎮(zhèn)和農(nóng)村建設(shè)用地密度較低,土地利用程度有待提高。

(2)西安市建設(shè)用地擴展是多因素綜合作用的結(jié)果，在宏觀尺度，建設(shè)用地受到地形限制明顯，建設(shè)用地集中分布平原地區(qū)并且呈現(xiàn)緩慢向較高的坡地和河谷邊緣地帶擴展；其次人口規(guī)模和人均GDP對西安市建設(shè)用地擴張的影響巨大，人均GDP變動1個單位，建設(shè)用地將同向變動3個單位。在景觀尺度，教育產(chǎn)業(yè)、交通道路以及濕地等因素對建設(shè)用地具有明顯的牽引作用，其中教育產(chǎn)業(yè)更為明顯，隨著眾多高校新校園在西安市各郊縣的擴建，激發(fā)了西安市建設(shè)用地急速由內(nèi)向外擴展的態(tài)勢。

(3)與北京、上海等東部沿海城市相比較，西安市城市建設(shè)有明顯趨同趨勢。為了避免同質(zhì)化、控制城市無限蔓延，這要求管理者：在滿足當(dāng)前城市規(guī)模擴展的前提下, 以突出歷史文化名城風(fēng)區(qū)域資源特色為重點，慎重歷史文化遺跡過度開發(fā)建設(shè)；切實加強秦嶺北麓森林帶和渭河濕地等重要城市生態(tài)屏障保護和建設(shè)，強調(diào)城市生態(tài)安全建設(shè)，提高城市生態(tài)活力；提高城市建設(shè)用地利用效率為導(dǎo)向，加強城市土地科學(xué)規(guī)劃，避免城市周邊優(yōu)質(zhì)耕地資源大量流失和對生態(tài)保護資源的侵占。

(4)西安市村莊集中分布在渭河關(guān)中平原，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和農(nóng)民收入水平的提高，盡管農(nóng)村建設(shè)用地所占比重略有下降，但農(nóng)村建設(shè)用地增長幅度持續(xù)上升，農(nóng)村建設(shè)用地外擴內(nèi)空現(xiàn)象日益嚴(yán)重[40]，嚴(yán)重威脅著我國耕地保護與糧食安全，因此，建議管理部門統(tǒng)籌城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展，優(yōu)化城鄉(xiāng)土地資源配置。

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Spatio-temporal characteristics and & driving forces of built-up land in Xi′an,China

WANG Xiaofeng1,2,*, FU Bojie2, SU Changhong3, WANG Rongrong1, ZHAO Yonghua1, LI Tuansheng1

1TheCollegeofEarthandResources,ChanganUniversity,Xi′an710054,China

2StateKeyLaboratoryofUrbanandRegionalEcology,ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China

3InstituteofLoessPlateau,ShanxiUniversity,Taiyuan030006,China

Urban and rural land use change and associated driving mechanisms represent an active field of research in China and abroad. China is experiencing rapid urbanization and expansion of newly constructed land. Specifically, over the last decade, there has been a 78.5% expansion of urban built-up areas, which poses many potential environmental problems. Understanding the processes and driving mechanisms for the expansion of built-up land is conducive to prudent urban planning and management policies. In this study, the Xi′an metropolitan area was approximately divided into the city proper, township region, and rural areas based on various factors such as population size and the percentage of built-up land.We monitored variations in the trajectory of the built-up area and associated driving forces in Xi′an City for the last 35 years by using the Window Analysis Method combined with an expansion index.The results showed that the built-up area in Xi′an increased from 81787.3 hm2(8.1%) in 1975 to 107171.8 hm2(10.6%) in 2010. Temporally, the built-up area expanded at an increasing pace. The rate of land change was 173.11 hm2/a from 1975 to 1990 and 1139.39 hm2/a from 1990 to 2010, with the highest expansion rate of 2995.82 hm2/a occurring from 2000 to 2005. Urban and rural spatial differences in land use change were noticeable. Spatially, the central part of the metropolitan area increased more than the surrounding rural area.Built-up land expansion in Xi′an is a complex process subject to multiple factors at various scales. At the macro-scale, geomorphology is a limiting factor for built-up area expansion, i.e., the built-up area was mainly distributed over low terrain initially, followed by the development of tablelands on the higher mountain ranges and the lower river valley. Furthermore, population size and per-capita gross domestic product (GDP) also played significant roles in the pattern of development in the built-up area. At the landscape scale, education facilities, roads and wetlands/parks exerted profound influences on the shape of the built-up land. with Beijing and Shanghai, Xi′an underwent urbanization at a more moderate rate. With a long history of 6000 years and status as the capital city of China for more than 1200 years, Xi′an should not be further developed homogeneously; however, any newly planned construction should give full consideration to the ancient city style and aim to preserve historical relics instead of antique building. Furthermore, urban sprawl should be prohibited in the Qin-ling “forest zone” to the north of the city and the Wei-he River wetlands. Education is a key factor that shapes social and economic structures, with several university towns having become established in this region, in addition to the original southern suburb education agglomeration. To protect high quality farmland, we advise that strict land requisition bans be implemented on cultivated land neighboring the city. It would also be beneficial to improve the efficiency of urban construction projects, strengthen the scientific urban planning process, and avoid excessively encroaching on protected ecological resources. The Guan-zhong Plain, where Xi′an city is located, was the birthplace for Chinese culture. In recent years, the built-up area of this city has spread at a steady rate, which poses serious threats to cultivated land and food security over the long term. Thus, land resources in both urban and rural areas should be managed and configured by coordinating them as a whole.

construction land; construction density; expansion index; driving force

國家自然科學(xué)基金(41040011, 41471097);陜西省自然科學(xué)基金(2014JM5211); 中央高校基本科研業(yè)務(wù)費資助項目(自然科學(xué)類)(2013G1271098)

2013- 06- 28;

日期:2015- 04- 14

10.5846/stxb201306281794

*通訊作者Corresponding author.E-mail:wangxf@chd.edu.cn

王曉峰，傅伯杰，蘇常紅，王茸茸，趙永華，李團勝.西安市城鄉(xiāng)建設(shè)用地時空擴展及驅(qū)動因素.生態(tài)學(xué)報,2015,35(21):7139- 7149.

Wang X F, Fu B J, Su C H, Wang R R, Zhao Y H, Li T S.Spatio-temporal characteristics and & driving forces of built-up land in Xi′an, China.Acta Ecologica Sinica,2015,35(21):7139- 7149.