杭州城市邊緣區暴露度評價

薛斯文，解雪峰，吳 濤，于紅梅，周 旗

（1寶雞文理學院地理與環境學院，陜西寶雞 721013；2浙江師范大學地理與環境科學學院，浙江金華 321004）

0 引言

21 世紀以來，隨著城市化進程的加快，各個城市爭相向外擴張，城市轄區不斷擴大。其中，城市邊緣區是城市空間增長的“集中區”，中國快速城市化的建設模式多數是通過“萎縮”城邊緣區耕地面積來增加建設用地供給量以實現城市空間擴張[1]。城市邊緣區域地處“城”與“鄉”的接壤區，是城市化影響最深入、最敏感的地區，具有突出的不穩定性[2]。由于快速城市化的影響，城市邊緣區結構與功能轉換極其頻繁，因而引發了很多“不適應性”，如今大多數城市現代化建設所面臨的困境和桎梏多位于此。總之，城市邊緣區暴露度“底圖”是由一定范圍內邊緣區距市中心距離、斑塊密度、香農多樣性指數、景觀分割度指數、建設用地比重、最大斑塊指數所“繪制”的。如何提高城市邊緣區社會適應能力，來構建可持續發展的城市是中國目前經濟背景下需要著重考慮的問題。由于城市化的歷史進程不同，不同的城邊緣區受快速城市化的干擾、敏感性程度以及適應能力均有差異，進而導致城市邊緣區暴露度分布呈一定規律。與中國大多城市不同的是，快速城市化雖然導致杭州市空間擁擠，但其帶來的三方面（即人口、空間和環境）壓力比重不大相同，因而，在快速城市化背景下，諸多帶有杭州特色的暴露度度隨著杭州市邊緣區空間布局與功能的頻繁轉換而開啟，因此，這便成為當前杭州市社會問題和矛盾的集中區。

當前對城市邊緣區的研究多集中于空間結構演化與功能轉變、規模界定、土地格局演變、社會環境問題與對策等角度，而在邊緣區暴露度可持續性方面關注較少，近年興起的脆弱性研究框架為此提供了新的視角和思路[3]。

國內外學者已在多個范疇開展了城市暴露度相關的研究，在理論和方法層面都取得了圓滿成果。此后，學者漸漸傾向于自然環境惡化孕育的暴露度評價發展到人類行為對暴露度影響的研究[4]；由簡略分析人類被動面臨暴露度給社會經濟造成的損害演變為踴躍研究應對這一損害的措施；從傳統單一研究城市暴露度向新的關注社會生態系統、人地耦合系統暴露度等方向轉變[5]。

國外對暴露度的研究多致力于特定外部背景下某一區域的暴露度，如地震、洪澇、颶風等災害和全球氣候變化等[6]。研究內容主要為暴露度空間模式分布和暴露發生的緣由。國內對城市暴露度研究雖起步晚，但發展較快。從已發表的研究成果來看，對城市暴露度的研究主要在災害和生態環境暴露度范疇，研究成果多為生態環境暴露度評估、生態環境暴露類型劃分及自然災害暴露度評估等方面，而對社會布局的快速變化引發的暴露度鮮有問津[7]。

國內外對城市暴露度研究僅僅停留在暴露度發展狀況與空間分異層面上，而對影響這一現象發生的深層次原因探討不多，大多只從單一社會視角闡發影響暴露度的原因，如貧困、社會資本分配和種族排斥等[8]，缺少綜合視角闡發。本研究旨在根據社會脆弱性的評價結果，從多個維度對杭州城市邊緣區暴露度的影響因素展開論述，以期闡明杭州市邊緣區暴露度分布規律并為杭州城市規劃和發展提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 研究區域

杭州地處中國東南(118°21′—120°30′E，29°11′—30°33′N)，北鄰湖州、嘉興市，西南、西北與安徽省交接，南與紹興、金華相接。1985—2009年間杭州用地規模極速擴張，土地利用方式越發多樣化。并且隨著杭州市一系列的空間擴張戰略的推動，城鎮扶植用地有大規模占用農業用地的趨勢，但各地區呈現的景觀格局并不相同，邊緣區的具體范圍難以確定。城市邊緣區于杭州市而言不僅是城鄉過渡區域，而且為第二產業與第三產業適應的交接區，主要在社會基礎設施建設、產業升級等方面呈現明顯的融合[9]。其中，現代化創新產業[10]（即以服務業為主導、信息經濟為引領，高端制造業為支撐）用地向工農業用地的入侵而形成城市空間分異是識別城市邊緣區的主要標志。據相關學者研究，杭州市的城市擴張模式主要有4種，但擴張軌跡類似：邊緣式為主、填充式為輔（主城）[4]。本研究主要參考擴張軌跡對杭州城市邊緣區范圍進行了界定，最終確定的城市邊緣區包括江干區、蕭山區、濱江區、臨安區、余杭區、富陽區和西湖區所在的21 個鄉鎮街道單元（圖1）。與處于城市化均衡期的老城區相比，星羅棋布的工農業用地仍存在于這21 個空間單元中。同時，該地區鄉鎮自發工農業與第三產業及以上經濟發展并行，社會經濟結構不同于欠發達地區，可能已步入了新常態，整個社會系統處于優化更新狀態。大致看，杭州市受城市化沖擊、城市空間改造、社會社會系統適應最敏感的區域是當前以及未來一段時期內由這7個區所組成的城市邊緣區。

圖1 研究區域圖

1.2 數據來源與處理

1.2.1 遙感影像處理 借助ENVI 5.1 平臺與ArcGIS 10.1，對2020 年杭州城市邊緣區遙感影像進行輻射校正和幾何校訂。運用Google Earth，在ENVI 5.1 平臺上對2020年杭州城市邊緣區土地利用類型監督分類，主要劃分為6類，分別是建設用地、水田、旱地、林地和水體以及其他用地（圖2）。然后將圖像在ArcGIS 10.1中柵格化，導入Fragstas 4.2軟件來計算斑塊密度、香農多樣性指數、最大斑塊指數、景觀分割度指數4 個參數，快速獲取杭州邊緣區暴露度指數的相關定量指標。

圖2 研究區土地利用類型圖

1.2.2 數據標準化 由于各評價指標存在著數量級、量綱和指標性質的差異，因此需對原始數據（來自于各區2018 年統計年鑒或者各鄉鎮街道單元2018 年政府信息公開網）進行標準化處理[11]。本研究選用極差標準化方法[12]對原數據進行處理。

（1）當指標值越大對評價的上一級目標越有利時，指標性質定義為“+”，運用正向指標標準化公式，如式(1)所示。

（2）當指標值越小對評價的上一級目標越有利時，指標性質定義為“-”，運用負向指標標準化公式，如式(2)所示。

式中：Xij、Xjmax、Xjmin和Yij分別為第i研究單元第j指標的原始值、最大值、最小值和標準化值；i=1，2，…，m；j=1，2，…，n。“-”說明指標與相應子系統呈負相關，“+”說明指標與相應子系統呈正相關。

（3）計算第j項指標的差異性系數。公式如(3)所示。

（4）計算第j項指標的權重。如公式(4)所示。

1.2.3 暴露度指數計算 根據已經確定的杭州市暴露度各子系統指標的權重逐步建立關于暴露度的表達式，如(5)所示。

式中：EI表示暴露度指數取值區間均為(0，1)[13]；Wej為通過熵值法算出的暴露度的權重；Yeij為上述6 個子系統的標準化值。

2 結果與分析

2.1 暴露度評價結果

應用公式(3)和(4)分別計算各鄉鎮街道單元暴露度的指標權重指數（表1），具體在原始數據處理過程中除邊緣區距市中心的距離這一項指標運用公式(2)逆向標準化處理外，其余均運用了公式(1)標準化處理。之后運用公式(5)計算各鄉鎮街道單元的暴露度（表2），并采取自然斷點法得出杭州市暴露度的空間分異格局，具體操作流程如下：將暴露度指數劃分為3個等級—低級區、中級區和高級區，運用自然斷點法得到各鄉鎮街道單元暴露度指數分布圖。

表1 杭州城市邊緣區暴露度評價指標體系

2.1.1 暴露度 如表2所示，杭州市城市邊緣區暴露度的高值區、中值區和低值區分別占43%、24%和33%（見圖3）。從空間分布來看，高等級暴露度的空間分布于青山湖、余杭、北干、西興以及新塘等9 個鄉鎮街道單元，這9個鄉鎮街道單元中有5個（彭埠鎮、余杭鎮、西興、北干、東洲、新塘和蜀山街道）靠近城市核心區，距市中心距離較近，受城市化的影響強烈，導致其暴露度指數較高；其中，余杭街道和北干街道的暴露度指數較高（余杭街道暴露度為0.385，北干街道為0.544），一方面是由于其距市中心距離較近，另一方面查閱資料得知這兩塊地區的三產配置較為齊全，創新實驗園區發展較為迅速。其中，余杭區于2017《杭州市余杭區2017年度國有建設用地供應計劃》中指出積極引導產業結構適應升級，將戰略性新興產業用地擺在首位；蕭山區也在《杭州市蕭山分區規劃(2017—2020)》中提出重點推動“兩廊兩帶”的產業重點扶植平臺，鼎力推動新興產業空間扶植，增添新興產業用地14 km2；因而工農業升級迅速的地區其景觀分割度指數也較高,進而暴露度也高，至于其余的3 個街道單元暴露度高可能是受各區核心街道的影響；暴露度空間單元等級中等的零星分布在城市邊緣區東北以及南部（只有一個雙浦鎮）；而暴露度低值區集中分布在城西的臨安區，這主要是因為其剛劃入杭州市轄區，各街道的土地利用仍以農業為主，景觀分割指數較低；南部的富春街道之所以暴露度低是因為緊鄰富春江，且距市中心也較遠（達35005 m），其空間城市化速度相對較緩（或許是主要發展生態旅游的緣故）。此外，崇賢鎮、三墩鎮暴露度也很低（均小于0.2），從影響暴露度指數的因子來看，其香農多樣性指數和最大斑塊指數都很低。這可能是因為這些街道都為相應區最早的建設用地，產業更新速度較慢，受快速城市化的干擾程度較小。總而言之，香農多樣性指數對暴露度等級的空間局的形成影響最大，這可能與杭州市產業升級過程中城市景觀異質化程度高有關。其總的分布規律并非是從城東市中心向城西逐漸遞減，而是高、中、低等級相間排列。如暴露度等級較高的西興、北干和新塘等街道夾在中等級的雙浦鎮和下沙街道之間；中等級的良渚鎮夾在低等級的三墩鎮和崇賢鎮之間；而暴露度高等級的東洲街道處于低等級的富春街道和高等級的雙浦鎮之間。因此，之前單純從距市中心遠近來考慮杭州市城市化邊緣區社會暴露度的做法是牽強附會的，杭州老城的發展已達飽和狀態，加之杭州城市結構本身非環形狀，所以市中心對周圍城市的影響力較小，顯然是相應地區的城市化較快的核心鄉鎮街道單元與其周邊的距離決定了其暴露度高低，或者距城市化發展處于均衡狀態的鄉鎮街道單元越近的地區暴露度也越高（低等級的錦城街道與暴露度高的青山湖街道距離非常近，因而青山湖街道暴露度高于上甘街道）。但各區的核心街道還有待進一步考證，但最為可能的便是各區經濟最發達的街道。

圖3 杭州市邊緣區暴露度分布圖

表2 杭州城市邊緣區暴露度評價結果

2.2 城市邊緣區暴露度影響因素分析

除了上述影響各子系統的指標為杭州城市邊緣區暴露度作出了“貢獻”外，應該還有其他因素對暴露度評價結果有一定影響，為此，筆者結合目前杭州市發展的一些資料，發現空間分異狀況、城市系統體制轉換階段差異這兩方面原因對杭州市邊緣區暴露度均有一定的影響。

2.2.1 城市空間分異狀況 在分析影響杭州市暴露度的各指標中，城市空間分異狀況對杭州市暴露度影響較大。而對空間分異影響最為直接的是土地利用方式的變化。例如，崇賢鎮毗鄰的街道，景觀分異明顯，因而暴露度較高。至于青山湖和上甘街道其原有的景觀格局在最近的城市西擴過程中破壞程度也高，進而暴露度高。此外，杭州市軌道交通規劃的中期目標還未達成，其軌道交通基本網絡體系未加完善，所以軌道交通效率低，加之一些毗鄰市中心地區的鄉鎮街道單元交通初期規劃不合理易發生交通擁堵現象，其暴露度高也不言而喻。

2.2.2 社會系統體制轉換階段的差異 由于城市邊緣區社會系統的發展階段和內部結構差異，系統所遭受的城市化干擾程度不同。筆者通過查閱杭州市建設用地時空轉變的相關資料發現杭州市土地利用布局模式經歷了最初的單中心模式到哈里斯、厄爾曼的多核心模式[14]。因此，在城市空間上，處于城市中心和外圍之間的臨平、白楊和下沙和南苑街道，因為承接了中心區的城市化歷程，在前20 年經歷了改變階段，目前處于趨穩階段，暴露度較低。而外圍的余杭區和北干街道正處于轉變階段，除了受市中心城市化的影響外，也受制于各區核心街道，因而其暴露度較高；而臨安區的青山湖和上甘街道由于剛剛劃入杭州市轄區，對外部城市化干擾的抵抗才初步開始，因而暴露度高。

3 結論與展望

3.1 結論

（1）杭州城市邊緣區社會暴露度不同于西安市的變化規律（從中心向四周逐漸由高到低），市中心對周圍城市的影響力較小，而相應地區城市化較快的核心街道或鄉鎮與其周邊的距離決定了其暴露度高低，或者距城市化發展處于均衡狀態的鄉鎮街道單元越近的地區暴露度也越高。

（2）為了進一步對前述定量分析的暴露度影響因素進行深層次探討，筆者從影響各鄉鎮街道單元空間分異狀況、城市系統體制轉換階段差異兩方面出發，選取相應子系統中的一些指標來論述，發現空間分異狀況、城市系統體制轉換階段對杭州市暴露度均有一定的影響。

3.2 存在的問題及展望

（1）本研究中，最需攻克的難關便是對影響暴露度的相關因子進行（半）定量化測度和選取。筆者只選取了杭州市邊緣區一小部分的鄉鎮街道，所以對暴露度評估的閾值效應等問題并未涉及，這需要在后續研究中進一步突破。

（2）本研究所使用的數據大多來自遙感影像和統計年鑒，而對相應空間單元外來人口等群體的訪談資料并不完善，以后需要在時間允許的情況下對邊沿區特定群體的暴露度成因及其適應機制進行補充闡發，以便了解影響城市邊緣區暴露度因素的多樣性。

（3）未來一段期間內，中國不同地域將會隨著經濟發展進入新常態而呈現不同的暴露狀態。而本文僅通過少量指標的選取簡單分析得出杭州城市邊緣區城市化發展與中國其他欠發達地區是明顯不同的，可能是由城鄉并存態向新型城市化邁進。而欠發達地區未來城市化趨勢是否會如杭州一樣仍是未知數，況且大多數地區發展的社會經濟背景和自然地理環境各異，這也從另一方面說明影響暴露度的因子具有不確定性和復雜性。但于杭州市而言今后發展需要注意以下3點：一是需助力老城功能進一步優化以及創新活力的激發，可以效仿美國為五大湖周邊城市再次繁華所做出的舉措；二是要加快對新擴張的城市實行整體規劃，以免出現一些鄉鎮街道單元在發展過程中暴露度高而無法適應城市快速發展的落后現象；三是要繼續加快新興產業發展，讓科技惠及民生，提高社會幸福指數，縮小不同鄉鎮街道單元的暴露度。