基于SLEUTH模型的鄂爾多斯城市擴(kuò)張模擬分析

米 媛 姜 博 陳 顏 崔順利

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱150030)

快速城市化背景下城市空間擴(kuò)張一直是地理學(xué)研究的核心問(wèn)題。城市擴(kuò)張侵占大量農(nóng)業(yè)土地資源，帶來(lái)諸如環(huán)境污染、交通擁擠、居住環(huán)境惡化等的一系列城市病問(wèn)題，城市發(fā)展陷入惡性循環(huán)，從而影響到區(qū)域和城市的可持續(xù)發(fā)展[1]。近年來(lái)學(xué)者對(duì)城市擴(kuò)張的研究日益深化，研究范式不斷豐富，呈現(xiàn)多尺度、多視角，理論與實(shí)證、定性與定量相結(jié)合的研究體系。在研究區(qū)域尺度上，不僅著眼于對(duì)單個(gè)城市的空間擴(kuò)展特征分析[2-5]，對(duì)于區(qū)域內(nèi)各個(gè)城市的擴(kuò)張及其聯(lián)系[6-7]也有較多涉及；在研究?jī)?nèi)容上，對(duì)于城市擴(kuò)張的研究主要分為四類：時(shí)空特征及空間結(jié)構(gòu)分析[8-9]、擴(kuò)張的動(dòng)力機(jī)制研究[3,10]、擴(kuò)張后的影響[11]、建立模型模擬未來(lái)城市擴(kuò)張的趨勢(shì)[12-14]，此外在已有的研究中，有部分學(xué)者開(kāi)始關(guān)注城市內(nèi)部功能的演化，認(rèn)為不同的城市用地功能主導(dǎo)著擴(kuò)張模式的轉(zhuǎn)變，且這種轉(zhuǎn)變進(jìn)行與城市的發(fā)展階段相適應(yīng)[6,15]；研究方法上，主要以定量研究為主、結(jié)合定性分析[7-9]總結(jié)城市擴(kuò)張的發(fā)展規(guī)律,并且隨著遙感技術(shù)的發(fā)展與普及應(yīng)用，逐漸成為城市擴(kuò)張動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用手段之一[2,4]，結(jié)合GIS分析技術(shù)，能夠及時(shí)掌握城市用地變化信息，使得城市擴(kuò)張的定量化研究更加完善。進(jìn)入快速城市化階段以來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于城市擴(kuò)張的研究多集中于對(duì)大中型城市擴(kuò)張的模擬預(yù)測(cè)[14]，對(duì)小尺度的城市發(fā)展核心區(qū)的預(yù)測(cè)較少[16]。

2009年，鄂爾多斯確定了“建設(shè)百年鄂爾多斯，打造百萬(wàn)人口城市”的發(fā)展要求，加快了城市的大面積建設(shè)與擴(kuò)張的速度。康巴什新區(qū)成為全國(guó)城市規(guī)劃的典范。但是，2010年美國(guó)《時(shí)代周刊》中一篇文章認(rèn)為康巴什新區(qū)是中國(guó)房地產(chǎn)泡沫的最佳展示品，更將其稱之為“鬼城”。一時(shí)間，康巴什成為眾矢之的，其發(fā)展?fàn)顩r成為人們最關(guān)心的話題[17]。2014年我國(guó)出臺(tái)《國(guó)家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014—2020年)》，提出新型城鎮(zhèn)化是以“人”為核心的城鎮(zhèn)化，造城運(yùn)動(dòng)及空間無(wú)序蔓延等過(guò)度城市化不屬于新型城鎮(zhèn)化的本質(zhì)特征。在新型城鎮(zhèn)化發(fā)展理念的指導(dǎo)下，鄂爾多斯的城市擴(kuò)張是否得到有效遏制，是否遵循城市發(fā)展的客觀規(guī)律，目前城市擴(kuò)張的主要模式和未來(lái)擴(kuò)張趨勢(shì)如何？這些問(wèn)題亟待解決，因此，本研究以東勝區(qū)、康巴什新區(qū)、伊旗阿鎮(zhèn)及其周邊城鎮(zhèn)組成的鄂爾多斯市多組團(tuán)中心城區(qū)作為研究區(qū)，在遙感解譯2000—2015年以來(lái)該區(qū)域土地利用信息的基礎(chǔ)上，定量描述城鎮(zhèn)用地的歷史變化特征及其擴(kuò)張模式，再利用SLEUTH模型開(kāi)展城市空間擴(kuò)張的長(zhǎng)時(shí)間序列模擬預(yù)測(cè)，以期探究中心城區(qū)未來(lái)用地?cái)U(kuò)張?zhí)卣髋c趨勢(shì)，及其在現(xiàn)行規(guī)劃的引導(dǎo)下的發(fā)展路徑。

1 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

以《鄂爾多斯市土地利用總體規(guī)劃》劃定的東勝區(qū)、康巴什新區(qū)、阿勒騰席熱鎮(zhèn)組成的鄂爾多斯市中心城區(qū)為研究區(qū)(圖1)。該區(qū)域位于鄂爾多斯市東北部，地貌總體上北高南低，地勢(shì)起伏較大，中部烏蘭木倫河谷地區(qū)地勢(shì)較為平緩，屬于典型的丘陵溝壑區(qū)。中心城區(qū)屬于干旱半干旱溫帶高原大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。土地資源類型多樣，包括工礦用地、林地、天然牧草地、沙地、鹽堿地和裸巖等。

鄂爾多斯市中心城區(qū)總規(guī)模為571.82 km2，中心城區(qū)城市建設(shè)現(xiàn)狀用地138.59 km2，現(xiàn)狀人口80萬(wàn)，人均城市建設(shè)用地173.24 m2。中心城區(qū)發(fā)展通過(guò)合理的功能分工形成東勝片區(qū)和康阿片區(qū)，兩大片區(qū)間交通便利，包茂高速公路貫穿南北，東勝區(qū)與康巴什新區(qū)以東康快速路相連。為了加快推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的進(jìn)程，規(guī)劃將東勝片區(qū)定位于市級(jí)經(jīng)濟(jì)中心，康阿片區(qū)定位于市級(jí)政治文化中心。

圖1 鄂爾多斯中心城區(qū)位置圖Fig.1 Location of Ordos central district

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

本研究采用的遙感數(shù)據(jù)源自于USGS，其中2000、2005和2010年數(shù)據(jù)所采用的是空間分辨率為30 m的Landsat5的遙感影像，2015年采用的是landsat8-OIL遙感影像；還包括鄂爾多斯市的數(shù)字高程影像(DEM)。在ArcGIS軟件平臺(tái)的支持下，對(duì)鄂爾多斯市城市總體規(guī)劃圖進(jìn)行了地理配準(zhǔn)，確定研究區(qū)范圍并進(jìn)行矢量化。

根據(jù)中國(guó)《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》，考慮土地利用方式等因素，將研究區(qū)土地利用類型分為城鎮(zhèn)建設(shè)用地、林地、耕地、水域、牧草地、裸地6個(gè)一級(jí)類型，其中研究區(qū)內(nèi)有一些工礦用地，以及通過(guò)道路劃分?jǐn)M作為建設(shè)用地的一些用地情況，但本研究中不作為建設(shè)用地考慮，所以將其統(tǒng)一劃分到裸地一類中。基于ENVI5.3對(duì)遙感數(shù)據(jù)依次進(jìn)行幾何校正、數(shù)據(jù)融合、根據(jù)矢量邊界進(jìn)行裁剪等預(yù)處理，采用人工目視結(jié)合最大似然法解譯出四期土地利用類型空間分布數(shù)據(jù)，借助Google earth影像對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行修正，獲取鄂爾多斯市中心城區(qū)土地利用信息。

1.3 研究方法

1.3.1擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)

擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)是反映城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張的重要指標(biāo)，用于描述在不同時(shí)段內(nèi)研究區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)用地面積擴(kuò)張的強(qiáng)弱與快慢[2-5]。為了更好地反映城市擴(kuò)張的時(shí)空分異特征,根據(jù)已獲得的城鎮(zhèn)信息進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì)，并以單一土地利用動(dòng)態(tài)度公式來(lái)計(jì)算城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)，公式如下所示：

(1)

式中:K表示2000—2015年研究區(qū)內(nèi)的城鎮(zhèn)用地類型的動(dòng)態(tài)度；Ui為研究初期的城鎮(zhèn)用地用地類型的數(shù)量；Ui′為研究末期的城鎮(zhèn)用地類型的數(shù)量；T為研究時(shí)段,年。

1.3.2SLEUTH模型及參數(shù)設(shè)置

SLEUTH模型是一種成熟的CA模型，在預(yù)測(cè)城市增長(zhǎng)方面具有典型的代表性。SLEUTH最早由Clarke等[18]提出，并且運(yùn)用該模型對(duì)美國(guó)舊金山和華盛頓都市區(qū)進(jìn)行了成功模擬和長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，而后進(jìn)行推廣運(yùn)用[19]，近年來(lái)我國(guó)學(xué)者也開(kāi)始應(yīng)用該模型進(jìn)行城市擴(kuò)張模擬，尤其是針對(duì)較為發(fā)達(dá)的大城市，如廣州、阜新、上海和武漢等城市，而對(duì)于西部城市的時(shí)空動(dòng)態(tài)的模擬尚未深入。考慮到SLEUTH模型本身的普適性，是對(duì)鄂爾多斯中心城區(qū)用地?cái)U(kuò)張進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)的最佳選擇，并且能夠更加豐富西部城市擴(kuò)張的研究。

SLEUTH模型的設(shè)計(jì)思路是在地形、交通等條件的約束之下，在環(huán)境適合情況下，以已城市化的元胞為基礎(chǔ)，預(yù)測(cè)每個(gè)未城市化的元胞改變自身狀態(tài)成為城市用地的情況，計(jì)算其發(fā)展為城市的可能性[19]。其中，每個(gè)元胞狀態(tài)的變化由相鄰元胞的狀態(tài)來(lái)決定，離種子點(diǎn)越近的元胞越容易被城市化，通過(guò)種子點(diǎn)擴(kuò)散帶動(dòng)整個(gè)區(qū)域的發(fā)展。SLEUTH模型執(zhí)行的基本單位是一個(gè)增長(zhǎng)環(huán)，其模擬過(guò)程就是由一系列的從初始日期開(kāi)始并在終止日期完成運(yùn)算的增長(zhǎng)環(huán)組成的增長(zhǎng)周期。SLEUTH模型通過(guò)擴(kuò)散系數(shù)、傳播系數(shù)、繁衍系數(shù)、坡度阻礙系數(shù)、道路引力系數(shù)控制元胞增長(zhǎng)，從而產(chǎn)生4種增長(zhǎng)規(guī)則，即自發(fā)增長(zhǎng)、邊緣增長(zhǎng)、新擴(kuò)散點(diǎn)增長(zhǎng)和道路影響增長(zhǎng)。擴(kuò)散系數(shù)決定一個(gè)元胞被隨機(jī)選擇成為可能的城市化元胞的次數(shù)；繁衍系數(shù)決定一個(gè)自發(fā)增長(zhǎng)形成的城市化元胞成為一個(gè)新的擴(kuò)展中心的概率；蔓延系數(shù)決定一個(gè)擴(kuò)展中心周圍任一元胞在其鄰域產(chǎn)生另外一個(gè)城市元胞的可能性；坡度系數(shù)決定了坡度對(duì)于元胞可城市化概率的限制程度；道路重力系數(shù)控制著道路影響元胞增長(zhǎng)，吸引向著或沿著道路分布的元胞進(jìn)行城市化。

SLEUTH模型的運(yùn)行總體上分為2個(gè)板塊：校準(zhǔn)板塊和預(yù)測(cè)板塊。其中校準(zhǔn)是為了得到最優(yōu)的系數(shù)組合，采用強(qiáng)制蒙特卡洛迭代算法分三步進(jìn)行：粗校準(zhǔn)、精校準(zhǔn)和終校準(zhǔn)，每一步校準(zhǔn)得出的系數(shù)范圍不斷縮小，本文選擇OSM指數(shù)(Optional SLEUTH Metric)確定下一步校準(zhǔn)所使用的參數(shù)范圍，最后利用校準(zhǔn)模塊最終得出的參數(shù)進(jìn)行城市用地?cái)U(kuò)張的模擬預(yù)測(cè)。

SLEUTH模型要求輸入六種圖層：坡度圖層(Slope)、土地利用圖層(Land use)、排除層(Excluded)、城市范圍圖層(Urban)、道路圖層(Transportation)、山體陰影圖層(Hillshade)。因本研究旨在利用SLEUTH模型模擬預(yù)測(cè)中心城區(qū)的城鎮(zhèn)用地變化，故未激活使用土地利用數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)模塊。圖層具體的制作過(guò)程如下： 1)城市范圍圖層：在土地利用分類圖的基礎(chǔ)上，提取2000、2005、2010和2015年中心城區(qū)城鎮(zhèn)用地范圍，重分類生成二進(jìn)制分類的城市/非城市(用1、0表示)柵格圖； 2)道路圖層：參照Google earth，對(duì)各時(shí)期的遙感影像進(jìn)行道路矢量化，以此作為賦值的基礎(chǔ)，道路統(tǒng)一賦值為1，非道路賦值為0； 3)坡度和山體陰影圖層：在ArcGIS中對(duì)DEM數(shù)據(jù)以百分比的形式計(jì)算坡度，并在此基礎(chǔ)之上生成山體陰影圖，但只作為輸出背景，不參與計(jì)算； 4)排除層：排除層的作用是為了設(shè)置城市增長(zhǎng)的限制因素，校準(zhǔn)階段的排除層只將河流水域設(shè)置為限制因素。最后生成的輸入圖層數(shù)據(jù)集均需通用橫軸墨卡托投影設(shè)定，并且按照SLEUTH模型要求的8 bit-unsigned數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

2 結(jié)果與分析

2.1 鄂爾多斯市中心城區(qū)城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張分析

為了更好地反映城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張的時(shí)空分異特征,根據(jù)《鄂爾多斯市城市總體規(guī)劃》，以G18榮烏高速為界，將鄂爾多斯市中心城區(qū)劃分為東勝片區(qū)和康阿片區(qū)，在土地類用分類的基礎(chǔ)上進(jìn)行斑塊邊界整合，分別統(tǒng)計(jì)2個(gè)片區(qū)的城鎮(zhèn)用地面積，以式(1)計(jì)算城鎮(zhèn)擴(kuò)展動(dòng)態(tài)度，來(lái)表征城市擴(kuò)張強(qiáng)度(表1)，為了直觀分析城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張的模式，運(yùn)用GIS 技術(shù)將四期中心城區(qū)城鎮(zhèn)用地范圍、研究區(qū)主要道路、研究區(qū)邊界進(jìn)行疊加(圖2)，分析城市擴(kuò)張模式。

就中心城區(qū)整體的城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度而言，可進(jìn)行3個(gè)階段的劃分：2000—2005年城市擴(kuò)張強(qiáng)度為17.82%，為平穩(wěn)發(fā)展階段；2005—2010年城市擴(kuò)張強(qiáng)度為70.95%，為快速急劇擴(kuò)張階段；2010—2015年城市擴(kuò)張強(qiáng)度為9.17%，則為低速擴(kuò)張階段。總體來(lái)說(shuō)，鄂爾多斯市中心城區(qū)擴(kuò)張大體經(jīng)歷了“平穩(wěn)-快速急劇-低速”的發(fā)展過(guò)程，這與其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及城市發(fā)展規(guī)劃的引導(dǎo)密切相關(guān)。

研究時(shí)段內(nèi)中心城區(qū)城鎮(zhèn)用地面積持續(xù)增加，但各片區(qū)增加的程度有所不同。2000—2005年?yáng)|勝片區(qū)面積從20.24增加到35.18 km2，擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)為14.76%，康阿片區(qū)面積從3.52增加到9.75 km2，擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)為35.40%，增加速度高于東勝片區(qū)；2005—2010年變化劇烈，東勝片區(qū)面積增加了89.03 km2, 擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)達(dá)到了50%以上，康阿片區(qū)更是急速增加了70.35 km2,擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)則高達(dá)144.31%，擴(kuò)展速度遠(yuǎn)高于東勝片區(qū)，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是在康阿片區(qū)內(nèi)烏蘭木倫湖兩側(cè)區(qū)域，開(kāi)發(fā)建設(shè)康巴什行政文化商務(wù)中心，用地需求量大；2010—2015年，由于前期城鎮(zhèn)用地急劇擴(kuò)張帶來(lái)用地結(jié)構(gòu)比例失調(diào)、大量土地閑置等諸多負(fù)面影響，鄂爾多斯市積極推進(jìn)東勝區(qū)和阿鎮(zhèn)舊城棚戶區(qū)改造工程，東勝片區(qū)和康阿片區(qū)擴(kuò)展速度均大幅度下降，擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)達(dá)到了研究時(shí)段內(nèi)的最低值，分別為9.27%及9.02%，且康阿片區(qū)的擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)低于東勝片區(qū)。

表1 城鎮(zhèn)用地面積與擴(kuò)展動(dòng)態(tài)度統(tǒng)計(jì)表Table 1 The statistics of urban land area and extended dynamic degree

如圖2所示，平穩(wěn)發(fā)展階段的擴(kuò)張模式比較單一，各片區(qū)均以外延式擴(kuò)張為主，在此階段，鄂爾多斯市市級(jí)行政中心位于東勝片區(qū)，城市服務(wù)職能較完善，城市面積有序增加。快速急劇擴(kuò)張階段各片區(qū)擴(kuò)張模式發(fā)生了顯著變化，東勝片區(qū)以星狀蔓延式為主、內(nèi)部填充式為輔進(jìn)行擴(kuò)張，這主要是由于東勝片區(qū)為提升居住環(huán)境，配套建設(shè)公共服務(wù)設(shè)施、增加公共綠地所導(dǎo)致；康巴什新區(qū)升級(jí)成為新的城市增長(zhǎng)中心，位于烏蘭木倫河兩岸的區(qū)域發(fā)展尤為迅猛，康阿片區(qū)則呈現(xiàn)出團(tuán)狀蔓延式為主、飛地式為輔的擴(kuò)張模式；此時(shí)位于東勝片區(qū)和康阿片區(qū)之間的裝備制造產(chǎn)業(yè)初步形成規(guī)模，并且呈星狀式進(jìn)行擴(kuò)張。低速擴(kuò)張階段各片區(qū)城市功能逐漸發(fā)展成熟、定位清晰，隨著市級(jí)行政單位逐漸搬遷至康巴什新區(qū)，東勝片區(qū)擴(kuò)張強(qiáng)度減弱，發(fā)展速度開(kāi)始下降，以外延式為主、填充式為輔的模式擴(kuò)張；康阿片區(qū)主要以內(nèi)部填充的方式進(jìn)行擴(kuò)張，同時(shí)通過(guò)特別零散的斑塊擴(kuò)大用地范圍。

圖2 鄂爾多斯中心城區(qū)城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張分析圖Fig.2 Analysis of urban land expansion in Ordos central district

2.2 中心城區(qū)擴(kuò)張模擬預(yù)測(cè)

SLEUTH模型校準(zhǔn)后獲取的模擬參數(shù)如表2所示，3個(gè)校準(zhǔn)階段的OSM指數(shù)值分別為0.627 7、0.601 4和0.588 9，總結(jié)前人的研究經(jīng)驗(yàn)[12-14,19]，OSM指數(shù)在0.5～0.8說(shuō)明其模擬效果較好。模擬的最優(yōu)參數(shù)組合分別為擴(kuò)散系數(shù)78、繁衍系數(shù)100、蔓延系數(shù)31、坡度抗阻系數(shù)63、道路引力系數(shù)68。從獲取的最優(yōu)系數(shù)組合來(lái)看，擴(kuò)散系數(shù)、蔓延系數(shù)及道路引力系數(shù)均比較高，則說(shuō)明中心城區(qū)城鎮(zhèn)用地的歷史擴(kuò)張趨勢(shì)是沿?cái)U(kuò)張中心城市的邊界向外擴(kuò)展，結(jié)合沿道路新增建設(shè)用地自發(fā)增長(zhǎng)模式。

表2 SLEUTH模型校準(zhǔn)與模擬參數(shù)設(shè)置Table 2 Calibration and settings of coefficients in SLEUTH model

為了更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)在現(xiàn)行城市規(guī)劃下中心城區(qū)城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張的范圍，對(duì)模擬的2005、2010和2015年的中心城區(qū)進(jìn)行了模擬及歷史重建。利用Kappa指數(shù)來(lái)驗(yàn)證實(shí)際圖與模擬圖的一致性，通過(guò)計(jì)算實(shí)際城市范圍圖和城市范圍模擬圖的Kappa指數(shù)來(lái)定量評(píng)價(jià)模擬效果[19]。當(dāng)Kappa≥0.75，說(shuō)明兩者的一致性很高，差異很小，即模擬效果較好，具有較高的可信度；當(dāng)0.4≤Kappa≤0.75說(shuō)明兩者的一致性一般，差異明顯，即模擬效果一般；當(dāng)Kappa≤0.4，說(shuō)明兩者的一致性低，差異較大，即模擬效果較差。模擬的3期中心城區(qū)城鎮(zhèn)用地的Kappa指數(shù)為0.657 6、0.679 3 和0.737 6，說(shuō)明模擬效果較好。

根據(jù)《鄂爾多斯市城市總體(2011—2030)》中劃定的“四區(qū)”(禁建區(qū)、限建區(qū)、適建區(qū)、已建區(qū))設(shè)置排除層，其中，河流水源、生態(tài)綠地、基本農(nóng)田等為禁建區(qū)，賦值為100；林地植被、煤礦開(kāi)采區(qū)等為限建區(qū)，賦值為85；其他地勢(shì)條件較好的、適宜作為城市建設(shè)用地的為適建區(qū)，各片區(qū)的城鎮(zhèn)用地、工業(yè)用地等為已建區(qū)，均賦值為0。預(yù)測(cè)結(jié)果輸出如圖3所示。

圖3 基于SLEUTH模型的2020—2030年鄂爾多斯中心城區(qū)擴(kuò)張預(yù)測(cè)結(jié)果Fig.3 Prediction results of 2020-2030 Ordos central district expansion based on sleuth model

通過(guò)對(duì)2020—2030年中心城區(qū)城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行像元統(tǒng)計(jì)，以高概率增長(zhǎng)區(qū)為指標(biāo)，計(jì)算得至2030年該區(qū)域城鎮(zhèn)用地面積將增加至350.28 km2，年平均增長(zhǎng)3.49 km2。其中，2025—2030年的增長(zhǎng)相對(duì)較大，為25.84 km2，年平均增長(zhǎng)5.17 km2。從城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張的空間格局上看，以中概率增長(zhǎng)區(qū)為標(biāo)識(shí)，未來(lái)15年鄂爾多斯市中心城區(qū)的發(fā)展，是一個(gè)逐步完成東勝片區(qū)和康阿片區(qū)對(duì)接的過(guò)程，其中，東勝片區(qū)的擴(kuò)張主要有兩大特征，東北部呈外延—填充式發(fā)展，西南部呈外延-擴(kuò)散式發(fā)展；康阿片區(qū)以外延式趨于北向發(fā)展，中部產(chǎn)業(yè)組團(tuán)區(qū)不斷擴(kuò)大規(guī)模，架起東勝片區(qū)與康阿片區(qū)銜接的橋梁，未來(lái)可能成為鄂爾多斯市新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中心。

3 結(jié)論與討論

1)城市擴(kuò)張是一個(gè)長(zhǎng)期而復(fù)雜的演變過(guò)程，受經(jīng)濟(jì)與人口、自然與交通、規(guī)劃與政策等諸多因素的影響和制約，是多種因素綜合作用和博弈的結(jié)果。2000—2015年，鄂爾多斯市城市擴(kuò)張呈現(xiàn)出顯著的三階段特征：①平穩(wěn)擴(kuò)張階段(2000—2005)。城市擴(kuò)張強(qiáng)度適中，擴(kuò)張模式較為單一，呈現(xiàn)出明顯的外延式擴(kuò)張模式；②快速急劇擴(kuò)張階段(2005—2010)。城市擴(kuò)張強(qiáng)度大，擴(kuò)張模式多元化，東勝片區(qū)以星狀蔓延式擴(kuò)張為主、內(nèi)部填充式為輔，康阿片區(qū)則呈現(xiàn)團(tuán)狀式增長(zhǎng)，與東勝片區(qū)對(duì)接的趨勢(shì)明顯，且二者之間發(fā)展產(chǎn)業(yè)組團(tuán)區(qū)，形成了新的增長(zhǎng)區(qū)域；③低速擴(kuò)張階段(2010—2015)。城市擴(kuò)張強(qiáng)度小，東勝片區(qū)的擴(kuò)張以外延式為主、內(nèi)部填充式為輔，康阿片區(qū)則以內(nèi)部填充的模式擴(kuò)張。

2)地理學(xué)上將“鬼城”定義為資源枯竭并被廢棄的城市，而康巴什新區(qū)是鄂爾多斯市為尋求更大的發(fā)展空間，解決“大工業(yè)、小城鎮(zhèn)”的發(fā)展矛盾，順應(yīng)城市形態(tài)由“單一中心”向“組團(tuán)式”演變的發(fā)展趨勢(shì)而規(guī)劃建設(shè)的[20]。但是，康巴什新區(qū)建設(shè)擴(kuò)張迅速，雖有裝備制造業(yè)的布局，但尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)體系，2012年以后經(jīng)濟(jì)發(fā)展停滯，對(duì)于人口的吸收能力不足，人口增加與產(chǎn)業(yè)集聚的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于建設(shè)的速度，從而導(dǎo)致其成為了一座“空城”。國(guó)內(nèi)新區(qū)建設(shè)與康巴什新區(qū)發(fā)展情形相似的有河南鄭東新區(qū)、廣東惠州大亞灣新城、上海松江新城等，然而這些新城以房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)為主，大量興建住宅樓，住房空置率高，而康巴什新區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相應(yīng)配套，并承擔(dān)市級(jí)行政辦公、文化會(huì)展、教育研發(fā)等城市服務(wù)職能，與東勝城區(qū)、伊旗阿鎮(zhèn)共同組成鄂爾多斯市“一核、一圈、一帶”中心城區(qū)。

3)利用SLEUTH模型可以較好地模擬預(yù)測(cè)未來(lái)15年鄂爾多斯市中心城區(qū)城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張的趨勢(shì)，獲取的模擬的最優(yōu)參數(shù)組合分別為擴(kuò)散系數(shù)78、繁衍系數(shù)100、蔓延系數(shù)31、坡度抗阻系數(shù)63及道路引力系數(shù)68。其中擴(kuò)散系數(shù)、繁衍系數(shù)和蔓延系數(shù)表面研究對(duì)象在未來(lái)15年主要表現(xiàn)為沿?cái)U(kuò)張中心城市的邊界向外擴(kuò)展，結(jié)合沿道路新增建設(shè)用地自發(fā)增長(zhǎng)模式。鄂爾多斯市作為資源型城市，中心城區(qū)周邊煤炭資源豐富，煤炭開(kāi)采所帶來(lái)的滑坡、塌陷等自然災(zāi)害影響，導(dǎo)致城市在擴(kuò)張建設(shè)的過(guò)程中受到的坡度阻抗也相對(duì)較大。隨著能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，中心城區(qū)的道路條件較好，尤其康巴什新區(qū)處于航空、鐵路、高速公路縱橫交匯的立體交通樞紐位置，因此受道路引力也很大。從預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)看，未來(lái)15年內(nèi)，中心城區(qū)用地面積增長(zhǎng)幅度較小，年平均增長(zhǎng)3.49 km2，且主要的增長(zhǎng)區(qū)域在康阿片區(qū)。就擴(kuò)張的趨勢(shì)而言，東勝片區(qū)、康阿片區(qū)及產(chǎn)業(yè)組團(tuán)區(qū)的發(fā)展逐漸形成空間對(duì)接的發(fā)展態(tài)勢(shì)，東勝片區(qū)以外延-擴(kuò)散式向西南方向發(fā)展，康阿片區(qū)則以蔓延式向四周發(fā)展，產(chǎn)業(yè)組團(tuán)區(qū)以飛地-蔓延式逐漸將2個(gè)功能片區(qū)相連接，使得中心城區(qū)的空間結(jié)構(gòu)形成條帶狀。其中，產(chǎn)業(yè)組團(tuán)區(qū)的發(fā)展態(tài)勢(shì)較好，且與東勝片區(qū)、康阿片區(qū)聯(lián)系緊密，可能會(huì)形成新的城市增長(zhǎng)中心。

4)按照現(xiàn)行發(fā)展趨勢(shì)，鄂爾多斯市未來(lái)的發(fā)展將以康阿片區(qū)為主，其中康巴什新區(qū)為重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域。康巴什新區(qū)要擺脫“空城”的現(xiàn)狀，一方面要避免無(wú)序擴(kuò)大規(guī)模，更加注重城市功能與服務(wù)的提升，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量統(tǒng)一，在較高的城市化水平上，突出城市特色、塑造城市形象；另一方面要激發(fā)城市發(fā)展活力，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的發(fā)展方式，推進(jìn)產(chǎn)城融合的發(fā)展進(jìn)程，發(fā)展相應(yīng)的配套產(chǎn)業(yè)，吸引人口集聚，尤其是高精尖技術(shù)人才，發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，孵化新的增長(zhǎng)點(diǎn)，作為康巴什新區(qū)發(fā)展的支撐點(diǎn)。