基于遙感的南寧市城市建設用地擴張特征及主要驅動因素研究

安柳燕，韋燕飛，童新華

（1.南寧師范大學 自然資源與測繪學院，廣西 南寧 530001；2.南寧師范大學 地理科學與規劃學院，廣西 南寧 530001）

0 引 言

城市建設用地擴張是城市土地利用變化中最強烈、最直觀的表現，對城市建設用地擴張的時空特征進行研究，加深了對城市擴張內涵的理解，是城市可持續發展的合理有效的依據?，F有研究主要集中在擴張特征、形態、模式、驅動力、模擬預測等方面，范圍涵蓋全國、區域與城市群、單個城市等多個尺度，取得了大量成果。遙感與GIS提供了可靠的數據來源和有力的研究工具，大量學者利用遙感影像提取建設用地信息刻畫擴張過程，廣泛運用擴張速度、重心、蔓延指數等測度指標，進行了定量化研究探索。文章以南寧市為例，基于多期遙感影像，對南寧市城市建設用地擴張特征進行分析，結合此特征研究南寧市城市建設用地擴張的驅動因素。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區域概況

南寧市位于107°45′～108°51′，北緯22°13′～23°32′之間，地處廣西南部偏西，總面積22 112平方千米，其中建成區面積242平方千米。地貌類型有平地、丘陵、低山、臺地和石山。截至2016年底，研究區常住人口為370.3萬人，占南寧市常住人口的52.43%，戶籍人口為298.5萬人，占戶籍總人口的39.71%。截至2016年底，研究區GDP占全市GDP的74.11%，研究區第一產業產值為127.99億元，占全市第一產業總產值的32.33%，第二產業總產值為1 059.47億元，占全市第二產業總產值的74.27%，第三產業總產值為1 557.62億元，占全市第三產業總產值的82.81%。研究區域為南寧市六轄區，涉及西鄉塘區、興寧區、青秀區、江南區、良慶區、邕寧區這六個城區。

1.2 數據來源

遙感影像數據來源于地理空間數據云。下載涵蓋研究區范圍2002、2006、2012、2016年四個時期的Landsat-8影像，影像分辨率為30 m，影像云量均小于5%，運用ENVI5.1軟件對影像進行輻射定標、大氣校正、影像融合等操作，運用eCognition 軟件，采用面向對象的分類方法對影像進行分類，以提取建設用地數據，如圖1所示。統計數據來源于《廣西統計年鑒》《南寧統計年鑒》《中國城市建設統計年鑒》等資料。

圖1 南寧市城市建設用地數據

2 研究方法

2.1 擴張速度

城市建設用地擴張速度是指不同時期研究區建設用地年均增長面積，可以定量分析不同時期的擴張速度，其計算公式為：

式中：為研究時段內建設用地變化率，U（km），U（km）分別為研究時段開始和結束時建設用地的面積，為研究時段。當設定為年時，模型結果表示建設用地年均擴張面積（km/年）。

2.2 擴張強度

擴張強度指數是指研究區一定時期內城市建設用地面積的相對擴張，用于表示單位時間內城市建設用地擴張的強度，公式如下：

式中：表示建設用地擴張強度指數（%），U（km），U（km）分別為研究時段開始與結束時建設用地的面積，為研究區域總面積（km），為研究時段。對城市擴張強度指數進行劃分，將其分為高速擴張（＞1.92），快速擴張（1.05＜＜1.92），中速擴張（0.59＜＜1.05），低速擴張（0.28＜＜0.59），緩慢擴張（＜0.28）五個類型。

3 結果分析

3.1 城市建設用地擴張時間特征

從擴張速度來看，2002—2016年，南寧市城市建設用地規模不斷在擴大，建設用地擴張速度在不斷的加快，并且各時段的擴張幅度都有差異，總體趨勢為擴張速度不斷上升，由最初的155.03 km增加到305.59 km，增加了150.56 km，年平均擴張速度為10.75 km/年 ，得到三個研究時段內城市建設用地擴張的特點。在3個時間段內，南寧市城市建設用地擴張呈現出不斷加速的變化特征，其中2002—2006年的擴張較為緩慢，建設用地增加不顯著，2012—2016年的建設用地的面積顯著增加，該時段南寧市主城區發展迅速，2006—2012年的建設用地也有較大幅度的增長，該時期研究區整體處于快速擴張的階段?？偟膩碚f，對應青秀區、江南區和良慶區的擴展區域最為明顯，主要是因為這些區域的擴張不受到地形的限制，可以在政策和規劃的引領下進行擴張；而興寧區、西鄉塘區是南寧市的老城區地段，可擴張的空間較少，加上受到鳳凰山和高峰嶺的阻礙，擴張受到限制，擴張的幅度較小。

從擴張強度來看，2002—2006年期間南寧市城市建設用地擴張是低速的，擴張強度指數為0.45，擴張較為顯著的區域是西鄉塘區和江南區，2006年之前的南寧市主城區發展是較為緩慢的；2006—2012年，南寧市城市建設用地迅速擴張，擴張強度與上一研究期相比明顯增加，這一時期的擴張強度為1.35；從2012年到2016年，南寧市城市建設用地處于高速擴張的階段，擴張強度指數為2.05，在此期間，城市人口在增加，為了緩解老城區的壓力，南寧市開始大力建設五象新區、瑯東片區和鳳嶺片區，主城區發展迅速。由以上可見，2002—2016年這14年時間里南寧市城市化進程不斷加快，城市建設用地在不斷擴張，整體處于快速擴張的階段。

表1 2002—2016年南寧市各時段城市建設用地擴張速度表

3.2 城市建設用地擴張空間特征

為了詳細掌握南寧市城市建設用地擴張空間方位特征，對前面提取的2002—2016年研究區域建設用地在不同方位上的擴張進行分析，得到其空間方位擴張特征。利用ArcGIS空間統計工具中的求平均中心功能得到各個時期研究區建設用地的重心，再以2002年研究區建設用地重心為圓心，該重心位于朝陽路與濟南路交匯處，以包含研究區的最遠距離為半徑做圓，在此基礎上作疊加圖。劃分象限進行方位分析，方向為北偏東、東偏北、東偏南、南偏東、南偏西、西偏南、西偏北、北偏西。在此象限的基礎上將四個年份的建設用地重心進行疊加，得到2002—2016年南寧市城市建設用地重心變化圖。再利用ArcGIS對相鄰兩個時期的城市建設用地做疊加，對疊加后的圖進行分析，研究南寧市城市建設用地空間方位的擴張特征，最后將四個時期的建設用地進行疊加，得到南寧市城市建設用地擴張疊加圖，如圖2所示。

圖2 南寧市4個時期城市建設用地方位分析

自2002—2016年以來，南寧市的城市建設用地持續向周邊擴張，且建設用地重心在不斷變化，2002年南寧市城市建設用地重心位于興寧區的西南方向，這個時期南寧市城市建設用地主要分布在西鄉塘區、興寧區、江南區，其他區域分布較少，2006年重心轉移至興寧區北偏東方向，2012年重心移至興寧區東偏北方向，2006—2012年期間的重心變化較小。2012年以來，南寧市政府確立了“西建東擴”的發展戰略，隨著該戰略的實施，瑯東新區、東盟商務區的大力發展，使得2016年南寧市建設用地重心轉移至青秀區，呈現出高度擴張的趨勢。但是，不同時期的擴建規模和建設用地擴張強度存在一定差異，南寧市整體擴張趨勢是沿著邕江兩岸串珠開發，沿其支流發展，2002—2006年南寧市城市建設用地向北偏西方向擴展，該時段內北偏西方向擴張較強烈，北偏東、南偏東方向的建設用地擴張較微弱，其他方向的擴張處于正常水平，結合研究區域范圍示意圖，南寧市2002—2006年主要沿邕江發展，西鄉塘區沿邕江地段是擴張最為顯著的區域，這一時段主要是高新區和相思湖片區在發展；2006—2012年城市建設用地主要往西偏南、東偏南方向擴張，從2006—2012年，南寧中心城區建設用地依舊沿邕江擴張，最明顯的擴展是邕江沿岸的西鄉塘區和青秀區。在三個研究期內，2012—2016年各方向的擴張和擴張強度都處于較高水平。其中，東北，東南和南東方位擴展顯著。建設用地由最初的在邕江沿岸部分地區擴張，轉變為向東邊和南邊擴張，建設用地擴張最明顯的區域是瑯東片區，五象新區和鳳嶺片區。

3.3 驅動因素分析

3.3.1 自然地理因素

自然地理因素包括氣候、土壤、水文、地質地貌等，是城市建設用地擴張的基礎。它影響了城市的形成和發展。自然環境對城市空間擴展的潛力、方向、速度、模式和結構有著直接的影響。南寧市地勢平坦，平地分布在左江、右江下游匯流處和邕江，這使得南寧城市建設用地沿邕江的擴張不受自然條件的限制。位于主城區西部的鳳凰山，位于主城區北部的高峰嶺，城市西北部以及壇洛鎮區域的峰林石山和孤峰石山，限制了西邊建設用地的擴張。沿邕江中部地帶地勢平坦，減少了建設的前期平整工程，更利于建設大的工業區和住宅區，這就決定了南寧市城市建設用地是沿邕江向東和向南擴張的。

3.3.2 經濟發展及人口增長

經濟的快速增長是推動城市建設用地向外擴張的直接影響因素。南寧市地區生產總值從2002年的269.06億元增長到2016年的2 781.51億元，增長了10倍多；社會固定資產總投資也從2002年的101.26億元增長到2016年的3 138.79億元，增長了30多倍，南寧市建設用地面積也從155.03 km增長到305.59 km，增長了將近2倍，進行相關性分析，相關系數分別為0.997 7和0.999 7。

城市人口的增加伴隨而來的是對城市居民住房、公共設施和交通設施用地的需求加大，為了緩解人地矛盾，就要求城市向外擴張。2002—2016年，南寧市城區總人口數量從232.99 萬人增長到298.49萬人，14年里增加了65.50萬人，相關系數為0.961 0，GDP、社會固定資產總投資和人口因素與城市建設用地面積的相關性很高。

3.3.3 交通因素

近十幾年來，南寧市投入了大量資金建設和完善交通設施，城市交通面貌有了很大的變化，由最開始的只有一條快速路，且主城區道路狹窄，通行困難，到現在的條條暢通，各城區之間的路網逐漸完善，主城區路網已基本實現“四縱四橫”的交通格局，將來將實現構建綜合交通樞紐的目標。隨著軌道交通1號線和跨江大橋的開通，南寧市城市交通有了向地下發展和跨江的趨勢，軌道交通1號線是支撐南寧邕江北岸城市發展軸線的重要交通骨架線路，連接了目前南寧已經建成的所有市級城市中心，有助于沿線土地價值的大幅度提升，帶動了周邊建設用地的發展。

3.3.4 政策因素

通過對南寧市歷年規劃進行研究，發現南寧市建設用地的擴張基本都在規劃的引領下。在2006-2020年南寧市城市總體規劃中，提出中心城區要突出“一軸兩帶多中心”發展模式，沿著邕江發展；2011—2020年城市總體規劃提出南寧市發展要以邕江為軸線，在建設西邊的同時往東邊擴張，重點是南邊，土地開發利用布局應注重五象新區，這些時期的政策規劃不同程度地影響了南寧城市建設用地的擴張，保證城市在擴張的同時獲得最大效益。

4 結 論

通過對南寧市2002—2016年城市建設用地面積變化的比較分析，得出南寧市城市建設用地擴張的時空特征，結合社會經濟數據，研究影響南寧市城市建設用地擴張的驅動因素。主要結論如下：

（1）從南寧市城市建設用地擴張的時間過程來看，近14年來，其擴張速度和強度都在持續遞增，2002—2006年期間城市建設相對緩慢，2006年之后，開始進入快速擴張的階段，城市發展開始進入上升期。而從空間方位上看，南寧市城市建設用地擴張明顯，呈“外延式”擴張，在各個方位上都有擴張，但受多方面因素的影響，在不同方位上的擴張強度和擴張幅度存在差異，主要是以邕江為軸，沿東南方向擴張，擴張較為明顯的區域有瑯東片區、鳳嶺片區、五象新區等區域，城市建設的重點區域在變化，主要是由于城市發展規劃的不斷調整。

（2）在影響南寧市城市建設用地擴張的各種因素中，自然地理因素在一定程度上制約著南寧市城市建設用地的擴張，建設用地的擴張與人口的增加和城市總體經濟水平的提高有著密切的關系，交通建設對建設用地的擴張具有指向性作用，而政府的政策和規劃不僅促進著城市的發展，同時又引導著城市建設用地的擴張。

（3）將南寧市歷年城市規劃與南寧市城市建設擴張現狀進行對比，可以看出南寧市城市建設用地擴張的方位和幅度大致符合規劃所確定的預期目標。