海岸帶建設用地空間格局及其演變特征研究

胡 慧，李偉芳，傅杰超，王 奇

（1. 寧波大學地理與空間信息技術系，浙江·寧波 315211；2. 寧波大學土木工程系，浙江·寧波 315211）

隨著城市的發展，建設用地需求日益增加，城市邊緣區的非城市建設用地也逐漸轉化為城市建設用地。為緩解土地壓力，同時保證城鄉建設用地能滿足城市發展需要，海岸帶灘涂用地便成為經濟發展水平較高地區的重點規劃區域。海岸帶是由陸地向海洋的過渡地帶，資源豐富，且具有很高的開發利用價值[1-3]。近幾十年來，伴隨著城市化現代化的發展目標，人類加大了對海岸帶的利用力度，也使海岸帶生態環境的壓力日益增大。

國外學術界對海岸帶土地利用/覆蓋變化（LUCC）方面做了大量工作，Neslihan 等以庫賽達斯為研究對象，提出旅游業的發展不僅會使海岸帶建設用地無節制的擴展，而且會使土地質量下降[4]。Micha Gebel 等通過南非西開普海岸帶土地利用對沉積物和營養鹽轉移的影響模擬旨在發現土地利用對當地海岸帶地區水資源的影響[5]。中國目前對于海岸帶LUCC 的研究主要分為三個方面：（1）海岸帶LUCC 動態變化監測。如利用計算土地利用類型動態度、土地利用轉移矩陣、土地利用結構信息熵和土地開發利用強度綜合指數4 種指標模型，分析象山港海岸帶1985-2015 年土地開發利用時空變化[6]；通過不同時期的土地利用數據，分析甬臺溫地區海岸帶利用強度變化特征[7]；基于LUCC 遙感解譯數據，研究1980-2015 年山東省海岸帶土地利用變化并作量化分析[8]。（2）海岸帶LUCC 驅動力研究。如采用遙感和地理信息系統技術對1985 年和2005年廣東省海島海岸帶土地利用進行數據處理，對海島海岸帶土地利用變化及其驅動因子進行分析[9]；基于遙感影像，對2000-2014 廣州南沙區土地利用變化進行動態分析[10]；基于1978 年和2010 年兩期連云港海岸帶Landsat 影像，分析土地利用特征及其動態變化過程，并進行土地利用變化驅動力分析[11]；基于ArcGIS 10.2 軟件對福建省2005-2015年LUCC 數據進行分析，并采用灰色關聯度法對其驅動機制進行探討[12]。（3）海岸帶LUCC 的環境響應。如對比浙江省生態系統與土地利用之間的影響關系，研究驅動土地利用強度和自然生態系統發生變化的原因[13-15]；構建海岸帶土地發展潛力評價體系，提出杭州灣南岸經濟—生態協同型土地利用模式[16]。

杭州灣南岸海岸多數以平原淤泥質為主[17-18]，資源豐富，適宜各類產業布局，有很大的開發潛力，是寧波市海洋經濟研究的未來重要后備土地資源。因此，以杭州灣南岸沿岸海岸帶慈溪段作為研究范圍，結合相關土地政策，研究慈溪市海岸帶城鄉建設用地空間格局的演變及其演變特征。

1 研究區概況

浙江慈溪為縣級市，屬寧波市管轄行政區，位于杭州灣的南岸（圖1），為滬、杭、甬三角地區結合部。慈溪市的城鄉建設用地重心位于其市南部地區，而灘涂資源主要分布該市的北部地區。1990-2000 年慈溪市的灘涂面積都在100 km2以上，而土地用途管制實施以后，灘涂被大規模開發，導致2005 年的灘涂將近減少30 km2，為72.85 km2。2006 年開始實行的城鄉建設總規模控制，導致灘涂大量作為城鄉建設用地使用，灘涂面積進一步減少至69.89 km2。

在轉移比例方面，擁有大量灘涂資源的慈溪市，灘涂轉移到城鄉建設用地的比例，除1995-2000 年比較低，其他各個研究時段都比較高，2005 年達到14.01%，在2010-2015 年更達到了27.36%。可以看出在1990-2015 年期間，慈溪市灘涂面積減少，而灘涂圍墾后作為城鄉建設用地使用的面積和比例越來越大。

圖1 慈溪市地理區位圖Fig.1 Geographic map of Cixi city

2 數據來源及處理

2.1 數據來源

衛星遙感數據主要下載杭州灣慈溪段1990年、1995年、2000 年、2005 年、2010 年和2015 年的遙感影像數據，分辨率為15 米，每年影像共6 景。地圖及其他相關參考數據主要為浙江省行政區劃圖、浙江省土地利用圖以及相關統計部門的統計數據和其他土地利用數據等。本文的遙感圖像和地理信息的處理采用ENVI 5.2、ERDAS IMAGINE 8.5和ArcGIS 10.2 等軟件。

2.2 數據處理

本文主要應用ENVI 5.2 和ArcGIS 10.2 對遙感圖像進行處理和分析。先用ENVI 5.2 進行波段選擇、影像處理；后在ArcGIS 10.2 中繪制研究區的范圍，實現柵格數據向矢量數據的轉換，并對生成的土地利用分類數據進行分析。

運用ENVI 5.2 遙感影像處理軟件，分別對慈溪市1990年、1995 年、2000 年、2005 年、2010 年和2015 年的圖像進行幾何校正。采用三次多項式模型，選取變化小且目標物容易識別的地物標志（如道路的交叉點、橋梁的端點、天文臺中心等）作為地面控制點，每景的影像控制點起碼在20 個以上，并要求均勻分布。

3 結果分析

3.1 建設用地宏觀數量變化

1990 年到2015 年慈溪市的城鄉建設用地面積一直保持增長（圖2）。可以明顯看出，在1990-2000 年之間，面積增長速度保持一個比較低速的狀態，而進入2000 年以后，城鄉建設用地迅速增加，增長速度明顯加快，在政策調控下，2005-2010 年為1990-2015 年研究時段內的最低增長速度，之后城鄉建設用地增長速度又明顯上升。

圖2 慈溪市不同年份城鄉建設用地面積Fig.2 Urban and rural construction land area of Cixi city in different years

不同時段慈溪市城鄉建設用地的數量變化及其受土地政策的影響概述如下：

（1）1990-1995 年，該時間段內城鄉建設用地面積增加34.95 km2，增長速度為6.69 km2/年。這個時間段內政策剛起步，對城鄉建設用地的使用沒有過多的約束和鼓勵，城鄉建設用地增長和社會經濟發展協調發展。

（2）1995-2000 年，該時間段內城鄉建設用地面積增加26.36 km2，增長速度為5.27 km2/年。該時期的土地政策相對而言較為穩定，土地使用權出租權等的出讓和流轉開始正規化和模式化，積極的政策讓土地投資商看到有利可圖，多股資金進入土地市場。期間的土地相關制度也使地方政府獲得較多的財政收入，所以地方政府的態度也非常積極。1995 年《自然保護區土地管理法》《建設用地計劃管理辦法》等相關土地政策的頒布，逐步引導城市發展。1998 年國家開始實行土地用途管制制度，該制度的實行對城鄉建設用地增加有抑制作用。

（3）2000-2005 年，該時間段內城鄉建設用地面積增加100.96 km2，增長速度為20.19 km2/年。2000 年開始土地市場基本形成，合理規范的土地市場對經濟發展起到積極作用，也讓政府和投資商合作更加密切。之后幾年出臺的相關土地政策，重點涉及的就是土地出讓。其中招拍掛制度成為獲得經營性建設用地的唯一途徑，導致土地出讓量和建設用地面積大幅度增加。期間，慈溪市產業發展迅速，政府為增加GDP，積極打造各類產業園區，也間接導致城鄉建設用地面積增加。

（4）2005-2010 年，該時間段內城鄉建設用地面積增加9.52 km2，增長速度為1.90 km2/年。這個時期，國家已意識到土地資源緊缺，建設用地增加無度且效益低下，耕地受到嚴重侵害，由此決定用土地政策進行宏觀調控。在此期間出臺了一系列抑制建設用地增長的政策，如城鄉建設用地總規模作為約束性指標來控制、促進節約集約用地、嚴格建設用地轉批以及對各類建設用地的限制政策，極大抑制了城鄉建設用地的增長面積和增長速度。

（5）2010-2015 年，該時間段內城鄉建設用地面積增加87.71 km2，城鄉建設用地平均增加速度為14.62 km2/年。國際國內經濟形勢的穩定讓土地政策退出宏觀調控的手段，但出于對建設用地發展過快的考慮，土地政策還是抑制建設用地增長。受制于城鄉建設用地總規模，海岸帶地區城市開始圍墾沿海灘涂，為城鄉建設用地增加和建設用地置換提供新的途徑，在此背景下，城鄉建設用地面積的增速又逐步加快。

3.2 城市重心坐標轉移分析

以慈溪市1990 年的建設用地圖層為基礎，計算每個研究年份內的城鄉建設用地重心，即作為城市在該時期的重心，從而得出城市重心的地理坐標以及兩個時期城市中心之間的移動距離。

（1）城市重心坐標

重心轉移指數通常用來描述土地空間分布的有效單一量算量，表示某一固定時期內的重心位置，以此來反映不同時期內的土地重心分布變化情況。本文運用ArcGIS 10.2軟件對杭州灣南岸慈溪段在不同時期的城鄉建設用地圖層進行方向分布分析，計算出重心坐標，進而分析重心轉移情況。計算公式如下：

式中：Xt、Yt分別為t 時城市用地重心坐標；Xi、Yi為第i 塊城市用地的幾何中心坐標；Cti為第i 個片區面積。

（2）城市轉移距離

依據城市重心坐標，計算兩個不同時期內的城市建設用地重心的轉移距離，再對城市重心轉移特點進行定量描述。計算公式如下：

式中：D 是城市重心之間的轉移距離；X1、Y1是城鄉建設用地初期的重心坐標；X2、Y2是城鄉建設用地后期的重心坐標。

經過計算得到慈溪市重心轉移方向和轉移距離（表1），制圖得到重心轉移圖（圖3）。

（3）城市重心轉移結果

從表1 和圖2 中可以看出，慈溪市城市重心轉移方向有三種：1990-1995 年向東南轉移，2000-2005 年向東北轉移，其余時段內都是向西北轉移。慈溪市的城鄉建設用地一方面在市中心增長，另一方面在海岸灘涂地區增長。除了1990-1995 年，其余研究時段重心都向北移動。從移動距離來看，2010-2015 年移動距離最大，為1.39 km，且移動距離是增長趨勢，直接反映了城鄉建設用地重心向有大面積海岸灘涂的北部地區轉移。2005-2010年移動距離最小，為0.59 km。在1990-2015 年25 年間，城市重心總共向東北方向轉移了2.72 km。

表1 慈溪市不同年份城市重心及其轉移Table 1 City center and its transfer in different years of Cixi city

圖3 慈溪市城市重心分布圖Fig.3 Distribution of regional centers of gravity in Cixi city

3.3 空間演變特征分析

以1990 年和2015 年的城鄉建設用地圖層為基礎，利用ArcGIS 10.2 繪制慈溪市海岸帶城市的空間擴展過程圖，可更加具體和明顯地表示過去25 年間慈溪市海岸帶城市空間擴展的具體變化和范圍（圖4、圖5）。

通過對比發現，藍色區域擴展規律是在中心城區和海岸灘涂區域同時擴展，2005 年之前中心城區擴展速度較快，2005 年之后海岸灘涂地區擴展速度較快。2010-2015 年，慈溪市大規模開發灘涂圍墾地區，將許多工業區和產業園區在此開發，城市空間擴展方式為中心向四周外延式和外圍填充式。

3.4 海岸帶城鄉建設用地擴展與灘涂利用分析

以1990 年城鄉建設用地為基礎，再以慈溪市的灘涂圖層為基礎，計算下個研究年份灘涂轉移為城鄉建設用地的面積，從而得出慈溪市灘涂轉移到城鄉建設面積總量（表2）。

圖4 慈溪市不同時段城市擴展過程圖Fig.4 Urban expansion process of Cixi city in different periods

圖5 慈溪市不同時段城市擴展面積及比例Fig.5 Urban expansion area and incremental ratio of Cixi city in different periods

表2 慈溪市灘涂轉移到城鄉建設用地面積Table 2 Area of tidal flat transferred to urban and rural construction land in Cixi city

在城鄉建設用地擴展與灘涂分布分析中，可以看出灘涂面積變化和灘涂轉移到城鄉建設用地的面積比例，用地類型從灘涂轉移到城鄉建設用地的面積越來越大。在1995-2000 年之間，受到土地用途管制制度影響，灘涂轉移到城鄉建設用地的面積和轉移比例有明顯下降。2000 年以后，灘涂被大面積使用。到2005 年，灘涂面積都有不同程度減少。2006 年開始實行城鄉建設用地總規模控制，慈溪市圍海增加灘涂面積，灘涂仍被大規模轉移到建設用地上。因此，土地用途管制制度在一定程度上引導了海岸帶城鄉建設用地得空間格局。

4 結論

（1）從時間特征來看，階段性的土地政策影響了城鄉建設用地面積的增長趨勢，經歷了快速—高速—低速—高速的發展過程。1990-2015 年間慈溪市城鄉建設用地增長了227.33 km2，年均增長8.74 km2。1998 年國家實行土地用途管制制度之后，慈溪市城鄉建設用地面積擴展速度明顯小于1990-1995 年。而在2000 年之后，慈溪市產業迅速發展，建設用地擴展速度先急劇增長后較慢增長。其中，在1995-2000 年之間，受到土地用途管制制度影響，灘涂轉移到城鄉建設用地的面積和轉移比例都有明顯下降。2000 年后，灘涂被大面積使用。2006 年實行城鄉建設用地總規模控制，灘涂資源仍被大規模轉移到城鄉建設用地上，利用圍海來增加城鄉建設用地可使用面積。

（2）從空間特征來看，城鄉建設用地重心整體沿東北方向移動，進一步形成了中心向四周外延式和外圍填充式兩種模式，且與土地資源更新方向一致。1990-2005 年間，城市中心向外擴展強度劇烈，主要是外延式擴展，擴展面積達162.27 km2，占城鄉建設增長總面積的71.4%；2005年以后主要以外圍填充式為主，由于土地制度的管制，慈溪市政府大規模開發灘涂圍墾地區，形成填充式發展模式，尤其是2010-2015 年，總擴展面積達87.71 km2，占增長總面積的38.6%。

（3）土地用途管制制度在一定程度上引導了海岸帶城鄉建設用地空間格局，使海岸帶用地類型轉向城鄉建設用地。目前為了協調城市和農村建設用地發展，土地制度的政策核心是抑制城鄉建設用地過快增加。2000 年之前，土地制度抑制了灘涂轉向城鄉建設用地的趨勢。2000-2005 年灘涂被大面積的使用。直到2006 年實行城鄉建設用地總規模控制，限制海岸帶城鄉建設用地面積。雖在此土地制度下，增加面積有所下降，但填海造地面積過大，用地類型仍從灘涂轉移到城鄉建設用地。因此，在制訂土地制度時，應該有前瞻性和可控性，在保持現有土地資源的前提下，更好地促進城市空間發展。