煤炭資源型城市空間格局研究進展

常　江，劉巷序

(中國礦業大學建筑與設計學院，江蘇 徐州 221116)

0　引　言

煤炭資源型城市有兩種形成方式：先礦后城和先城后礦，不論是以哪種形式形成的城市，其在發展中都面臨著生態環境惡化、社會矛盾、產業結構單一和經濟效益低等問題[1]。煤炭資源型城市的興衰直接受煤炭資源存量的影響，鑒于煤炭資源的有限性，隨著資源開采殆盡及其可持續發展問題，煤炭資源型城市必然面臨城市轉型[2]。煤炭資源型城市是典型的資源型城市類型，對我國經濟建設有重要作用，目前我國資源型城市可持續發展受到挑戰，面對日益嚴峻的發展問題，《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》中提出對資源枯竭城市經濟轉型進行試點研究及促進資源型城市經濟轉型使之實現振興的戰略方針；2007年《關于促進資源型城市可持續發展的若干意見》對資源型城市發展在指導思想、基本原則和工作目的上做出總體把控;2013年國務院出臺《全國資源型城市可持續發展規劃(2013～2020年)》(下文簡稱《規劃》)中指出資源型城市的可持續發展對國民經濟建設、促進區域協調發展、建設生態文明等方面具有重要作用；2017年國家發展和改革委員會出臺《關于加強分類引導培育資源型城市轉型發展新動能的指導意見》。然而，城市空間格局是城市發展的直接表象，是經濟活動的載體，城市發展變化會帶來城市空間格局的變化，使之呈現不同的集聚與擴散[2-4]，研究煤炭資源型城市空間格局正是為其可持續發展提供基礎支撐。

通過梳理外文文獻，發現在國外與煤炭資源型城市相近的概念有工礦城鎮(mining town)、資源型城鎮(resource-based town)及煤礦地區(coalfield)，這些概念中的城鎮和地區大多是完全依賴煤炭資源，與我國的礦區更為相似，對其的研究主要集中在人口特征、生態環境及轉型發展等，例如，德國魯爾區、法國洛林等，而對空間格局的研究幾乎沒有涉及[5-8]。在我國，煤炭資源型城市不僅僅是煤炭產業的集聚，更是經濟、政治、文化等的承載體[9]。

1　煤炭資源型城市空間格局研究進展

1.1　煤炭資源型城市內涵界定

煤炭資源在我國能源中有重要的基礎地位，其保障了能源安全與國民經濟的良好發展[10]。目前對煤炭資源型城市的界定沒有統一的概念，早在1978年，李文彥采用指標界定法認為煤炭資源型城市需要具備“煤炭職工比重在25%以上”“煤炭產值比重不小于15%”“煤礦生產規模不低于200萬t/a，大型1 000萬t/a或中型500萬t/a”“城市因煤炭開采而興”四個指標特征[11]。朱鐵臻等從發生學角度進行了界定，認為煤炭資源型城市即是以煤炭產業為其主導產業的城市，指出“煤炭資源型城市是因煤炭資源而發展，煤炭開采及其初加工為城市主要經濟產業的城市”[12]。指標界定法雖然將界定標準量化，但因為界定指標的選擇，會導致不能覆蓋所有因煤而興的城市。正如周一星等指出“中國城市受計劃經濟體制的影響，城市職能多元化，并有自己的優勢職能”[13]，有的城市產業多元化但其礦業比重卻較低，如撫順等[9]，此時如果用指標界定法，就會將之排除在煤炭資源型城市之外，這與實際情況不相符。因此借鑒資源型城市從發生學、城市功能、產業結構等角度定義的方法[14]，本文將煤炭資源型城市定義為：以煤炭資源開發而形成，城市的振興是依托煤炭資源開采產業，其城市的經濟和社會發展與煤炭資源有高度的依存度。

1.2　煤炭資源型城市空間格局界定

工業革命之后城市化進程加快，城市問題大量顯現，同時城市空間格局研究逐漸成為學術界關注的重點[3]。大部分煤炭資源型城市的產業結構單一，隨著煤炭資源的殆盡，城市問題也隨之相繼出現，甚至會形成與非資源型城市發展差距越來越大的局面，要實現其繼續發展，就有必要調整城市結構，重塑城市空間格局[15-17]。

早期研究學者從功能組成、表征和內涵、組織結構等角度對城市空間進行了定義，與本文中城市空間格局相近的概念有城市結構、城市空間，胡俊從表征和內涵上對城市空間做了定義，認為城市結構是多種元素相互作用的綜合表現[18]；顧朝林等指出城市空間結構是城市形態和城市相互作用在理性組織下的表達方式，城市空間是在城市形態和城市相互作用網絡理性組織原理下再加入空間的維度[19]。同年，柴彥威認為城市空間是人類活動與功能組織在地域上的空間投影，是各種空間的組合狀態[20]。綜上所述，本文對煤炭資源型城市空間格局的定義為：煤炭資源型城市的城市要素通過一定關系的相互作用所表現出來的城市空間組合。國內最早對煤炭資源型城市空間的研究始于20世紀90年代末，用定性和定量結合的方式探析其演化模式和結構，并系統性地對不同發展階段的城市提出相應的發展戰略[21]，亦或針對空間格局現狀所面臨的問題，提出空間布局重組及不同空間層次上的可持續發展對策[22]。

1.3　煤炭資源型城市空間格局演化規律與擴展模式研究

煤炭資源型城市空間格局的演化規律與擴展模式存在一定的共性，演化規律是指城市空間格局階段性的變化特征，擴展模式指城市外在變化表征形式[23-24]。

1.3.1煤炭資源型城市空間格局演化規律特征

煤炭資源型城市是我國資源型城市的重要組成部分，目前煤炭資源型城市空間格局演化規律主流的研究方法是空間定量分析法，多為基于ArcGIS軟件分析地理數據，計算城市的擴展指數、擴展強度、緊湊度及分維數等進而探析其演化規律。如渠愛雪等運用圈層分析、扇形分析及聚集度指數對煤炭資源型城市建設用地擴展進行研究，指出其城市空間不同用地之間的擴展及布局特點[25]；李保杰等以地學信息圖譜角度切入，從緊湊度、擴展強度等方面剖析徐州市1979～2009年每十年的城市空間格局的變化情況，得出徐州市城市不同時期擴展速度、擴展強度不同以及徐州市地區空間分異明顯等[26]。楊顯明等以淮南淮北為研究對象，綜合城市地圖及城市規劃用地現狀圖，測算城市的緊湊度、邊界分維數、不同時期城市擴張速度及擴張強度指數，進而得出煤炭資源型城市空間演化的共異性[27]。除采用GIS技術和RS技術來分析煤炭資源型城市空間格局演化規律外，學者也嘗試用分形理論[28]、空間句法[29-30]等來探析特定煤炭資源型城市(如徐州、平頂山等)空間的演化特征。

1.3.2煤炭資源型城市空間格局擴展模式

煤炭資源型城市空間是煤炭資源型城市活動的載體，其發展模式是城市內部功能組合與經濟活動等的外在表現[31]。煤炭資源型城市發展勢必經歷原始期、成長期、成熟期和衰退期[32-34]，煤炭資源型城市對煤炭資源有強烈的依賴性，發展初期由于經濟、政策和其他方面因素的影響，其空間呈現集聚模式，在之后的發展中會隨著生長周期的不同而變化。煤炭資源型城市空間格局拓展模式的研究多以個案為研究對象，采用定性和定量的方法進行探析，集中在以下三方面。①歷史歸納演繹法分析城市擴展模式。梳理不同時期的文獻資料以及實例，總結出不同發展時段煤炭資源型城市擴展模式的變化，如沈昕總結了平頂山市自建市開始的城市空間結構和演變歷程，指出轉型時期平頂山市空間結構采取“相對集中、分片組合”的空間格局擴展模式[35]。②空間定量分析法探析城市擴展模式。國內學者運用形狀指數分析、等扇分析及城市空間競合分析等空間分析方法，研究煤炭資源型城市空間拓展模式，得出單一煤炭資源型城市擴展形態有單核團聚、離散布局、軸線延伸等[36-37]，并在研究基礎上拓展出煤炭資源型城市空間演化模式有共生擴張模式、以廠興鎮模式等6種模式[38]。③特定煤炭資源型城市擴展邊界研究。例如，為避免煤炭資源型城市以“攤大餅”模式發展，沈思思等以煤炭資源型城市陜西省榆林市為代表，對其空間布局進行限制性評價和適宜性評價，并劃定其城市空間擴展的合理邊界[39]；馮斌等運用線性回歸預測模型和空間擴散模型分別預測城市空間趨勢規模及趨勢方向，并結合現狀用地邊界以及土地轉化率分布劃定出石嘴山市未來用地擴展的邊界[40]。

1.4　煤炭資源型城市空間格局演化驅動因素研究

資源型城市發展的空間動力是聚集與擴散的交替驅動[41]，并且城市空間結構隨城市功能要求而變化[2]。城市空間演變是多種因素綜合作用的結果，國內學者對煤炭資源型城市空間格局演化驅動因素的研究主要集中在多因素分析和單因素分析兩方面。多因素分析上側重于定量的分析，分析方法主要有兩種。①空間定量分析方法。借助GIS技術、AutoCAD、Depthmap等，基于不同時期的遙感影像、土地利用現狀圖等，采用擴展強度、分形維數、軸線分割法，得到特定城市，如徐州、平頂山等的影響空間格局變化驅動因素[30,42-44]，其驅動因子涉及社會經濟、社會人口、自然地理、交通運輸及政策方面。②定性分析結合曲線擬合法。如楊顯明等用二元函數關系反映城市重構與經濟發展、產業結構演替之間的關系，并定性剖析了體制改革、城市化等是煤炭資源型城市空間格局變化的驅動因子[45]；單因素驅動因子分析上，國內學者研究代表性案例較少，集中在探析交通與城市空間格局發展的耦合關系方面[46]。綜合來看，煤炭資源型城市空間格局的多因子驅動因素研究是國內學者研究的主要方面，研究方法多為地理學、規劃學的研究方法，多以為形態學視角分析空間格局驅動因素之間的關系。

1.5　煤炭資源型城市空間格局優化研究

城市空間格局的優化是多種因素綜合作用下城市的自我修復[45]，合理的城市空間格局對促進煤炭資源型城市可持續發展意義深遠[47]。煤炭資源型城市發展到成熟期后就會面臨資源枯竭、生態環境破壞等問題，如不能合理優化城市空間格局，城市發展則進入瓶頸期。

目前，國內學者對煤炭資源型城市空間優化的研究，主要集中在四個方面。第一，基于空間格局演化的空間格局優化。在此方面多為基于特定煤炭資源型城市，如淮南市、雞西市、七臺河市及淮北市等，在分析其空間演化過程、空間結構特點及現階段特征的基礎上，提出空間格局優化對策[36,48-49]。第二，基于城市問題的空間格局優化。研究學者建議從構建產業集群、整合周邊空間資源、增強中心城區凝聚力、構建網狀生態結構、加強交通建設，以及促使歷史文物古跡功能轉型等方面進行空間格局的優化，合理解決煤炭資源型城市的生態環境問題、產業結構調整問題，使其城市空間格局向優化的方向發展[50-53]。第三，基于空間戰略導向的空間格局優化。目前基于空間戰略導向的空間格局優化研究多集中在市級層面，剖析煤炭資源型城市空間演變特征、分析發展現狀，進而提出適合城市發展的精明增長策略、空間優化策略或空間格局優化建議等[54-56]。第四，基于生態的空間格局優化研究。煤炭資源型城市發展中會面臨嚴重的生態環境破壞問題，國內學者如呂紅亮等[57]、張嫄[58]、田燕等[59]指出生態需要空間-煤炭資源型城市的發展有必要與生態恢復相結合，結合煤炭資源型城市發展現狀加強生態優化、生態修復，使其城市空間格局優化進而促進煤炭資源型城市健康發展。

1.6　煤炭資源型城市空間格局發展戰略研究

城市空間格局發展戰略規劃是城市空間發展的外部手段，雖然它不是城市發展的直接動因，但其對城市空間格局的合理配置、城市空間的擴展起到控制和引導作用[60]。我國煤炭資源型城市主要有“一城多鎮”“多中心”“相對集中”三種空間格局發展模式[61]，早期煤炭資源型城市空間格局是在粗獷式發展下形成的，受宏觀經濟政策的束縛，缺乏相應的空間格局規劃，因而城市問題在其后發展中相繼出現。城市空間格局發展戰略是為城市發展目標服務的，煤炭資源型城市隨著煤炭資源的消耗殆盡，面臨擺脫產業衰竭的影響轉型成資源再生型城市的局面，此時空間格局發展戰略發揮再造區位優勢的作用[62]。目前，煤炭資源型城市空間發展戰略的研究多為成熟型、衰退型的研究，基于空間發展條件及城市空間格局現狀，提出城市未來發展功能定位、發展方向及布局策略等[63-65]。此外亦有少量關于成長型煤炭資源型城市空間格局發展戰略研究的成果出現，如何邕健等[66]基于新興煤炭資源型城市現狀發展問題，指出有必要提前做出轉型規劃來彌補其歷史資本積累的先天不足，并以陜西省咸陽市彬縣為研究對象，指出其未來空間發展需要從“點”狀結構向“點-軸”結構轉變，形成“一帶一環三區”的空間發展格局 (表1)。

表1　煤炭資源型城市空間格局研究概況

2　未來研究展望

煤炭資源型城市作為典型的資源型城市類型，其可持續發展受到更多地關注，然而煤炭資源型城市依據煤炭資源開采程度、地理位置及面臨發展問題不同而各自需要相對應的發展模式，正因如此，煤炭資源型城市空間格局的合理性、科學性更為重要。若要實現煤炭資源型城市空間格局研究在其城市可持續發展中發揮的作用，有必要在研究方法、評價體系、模擬方法、研究深度及理論體系等方面進行完善。

1) 增加煤炭資源型城市空間格局研究方法多變性。國家出臺關于資源型城市轉型發展的政策多集中在財政、稅收方面，而空間格局作為城市經濟活動的載體，是城市發展轉型的重要研究視角。因此，空間格局的研究方法應多元化來提高其適用性和有效性，如可以運用“元胞自動機模型(CA)模擬方法”模擬煤炭資源型城市空間演變過程，將“BP神經網絡結合小波處理方法”應用到煤炭資源型城市空間格局變化的研究中，采用“基于遺傳支持向量機的城市擴張非線性組合模型” 進行煤炭資源型城市空間格局優化研究等。

2) 結合全球化和信息化研究煤炭資源型城市空間格局。在“去產能”“循環經濟”“城市雙修”等的推動下，煤炭資源型城市如何可持續發展，使城市經濟在質量和效益上實現質的飛躍，不是效仿，不是不切合實際的追求高端發展，而是要針對城市發展現狀，在合理分析城市空間格局的基礎上，提出相適應的發展對策。在未來的研究中，有必要將煤炭資源型城市空間格局的研究納入到城市網絡大發展中去，不能忽略與其他城市上的聯系。

3) 拓展煤炭資源型城市空間格局研究的廣度與深度。煤炭城市在其發展過程中，由于早期“重工業輕環境”的發展模式，礦業廢棄地產生、生態環境破壞、經濟結構失衡等問題相繼顯現，目前資源與環境、資源與經濟之間的矛盾是突出問題。《規劃》中雖然強調“加強環境治理和生態保護”，但各地現行的政策制度力度不足，與土地利用規劃、城市總體規劃等銜接性不強，會造成一些計劃實施落空。此外，鮮有學者對煤炭資源型城市從社會、經濟、體制等角度把握煤炭資源型城市空間存在的問題，缺乏從“以人為本”的角度進行空間格局的剖析，缺少多地域、多類型的煤炭資源型城市空間格局研究類比分析，煤炭資源型城市空間格局研究內容亟待補充完善。

4) 加強煤炭資源型城市空間格局理論體系研究。在我國快速城市化推進過程中，煤炭資源型城市的發展不可忽略，其可持續發展仍然是國家和相關學者關注的熱點。隨著市場經濟制度的完善、都市圈的劃定、“一帶一路”的建設等，城市的空間格局在不斷進行重組，這對煤炭資源型城市的空間格局也是一種“沖擊”，那么如何能實時動態的研究其城市空間格局，使其城市可持續發展處于優勢地位，一套完整的煤炭資源型空間格局研究理論體系是必不可少的，針對不同生命期的煤炭資源型城市在空間研究方法、空間優化模式、指標體系構建等方面進行探析。