改革開放以來中山市的城鎮化時空演變格局

朱曉武，江秀明，王園園，巢子豪,3

（1.廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510663；2.廣東省測繪工程有限公司，廣東 廣州 510663；3.華南師范大學地理科學學院，廣東 廣州 510631）

城市化是社會經濟發展的必然趨勢，伴隨著城市化進程的推進，城市土地利用及景觀格局也發生相應的變化，不斷改變和影響區域生態系統物質循環、能量流動和信息傳遞，進而引發區域生態風險變化。作為粵港澳大灣區中心地帶的核心城市，中山市城鎮化的可持續性不僅有利于中山市本身的發展，而且對整個大灣區戰略的長遠推進至關重要。改革開放以來，中山市進入了快速城鎮化階段，伴隨著日益增強的城鎮化，城鎮用地不斷擴張，許多問題也隨之而來，如農田流失、威脅生物多樣性、影響局地氣候等[1-4]，城市區域的不斷擴大會對城市空間格局和生態環境造成不同程度的影響[5]。另外，城市區域的不合理擴張也會使得城市景觀格局，呈現破碎化的發展趨勢。作為研究城市形態變化的有力工具，景觀格局指數被充分應用起來，通過景觀格局指數可以更好地分析出城市景觀演變的特征和規律[6]。

在推進粵港澳大灣區建設的背景下，開展中山市城鎮化時空演變分析研究具有一定的前瞻性。本研究以中山市為研究對象，將建設用地的數量和形態演變相結合，利用精度較高的土地利用遙感數據集，從多角度探討改革開放以來中山市城鎮化時空演變特征，從而為制定適合中山市特點的科學、可持續的城鎮化發展規劃提供基礎支撐。

1 研究區域與方法

1.1 研究區概況

中山市處于廣東省中南部，位于22°11′～22°47′N、113°09′～113°46′E之間，是粵港澳大灣區幾何中心、環灣樞紐地區和三大自貿區交匯中心，設25個鎮區，擁有國家高新區火炬開發區、大灣區重要平臺翠亨新區。

1.2 數據來源

本研究采用中山市以及粵港澳其他地市多時相土地利用土地覆被遙感監測數據集（CNLUCC），同時結合高分影像數據、衛星影像對CNLUCC有明顯錯誤的區域進行了修正，充分保證了數據的真實性、科學性。該數據空間分辨率為30 m，土地利用類型包括耕地、林地、草地、水域、未利用地及城鄉、工礦、居民用地6個一級類型以及25個二級類型[6]，采用1980年、1990年、2000年、2010年 及2020年 共5期CNLUCC的建設用地類型，結合中山市的統計年鑒數據，研究中山市城鎮化時空演化過程。

2 研究方法

以城鎮化面積演變速度較單一的數量特征指標去評判一個城市的時空演變合理性，而忽略其人口承載力和經濟發展情況是相對局限的，本研究將從中山市建設用地面積擴張合理性、建設用地布局合理性、建設用地擴張中心3個方面進行分析。

2.1 用地擴張速度指數

為研究中山市建設用地面積擴張合理性，本研究利用中山市1980—1990年、1990—2000年、2000—2010年、2010—2020年4個時段的建設用地面積增長速度與人口增長速度的比值（即城市擴張速度指數），對其進行評價。城市擴張速度指數是反映城市人口的增長速度與城市用地增長速度之間的比例關系，可以對同一時期城市用地規模的合理性進行衡量。目前，我國城市發展過程中當擴張速度指數為1.12時，城市用地規模擴張比較合理；當擴張速度指數＜1.12時，屬城市擴張不足；當擴張速度指數＞1.12時，屬于城市用地擴張過快[6]。城市擴張速度指數計算公式如下：

式中，K為城市用地擴張速度指數；ΔARx為城市面積的年均增長速度；ΔARp為城市人口的年均增長速度。

2.2 景觀格局指數

為研究中山市建設用地布局合理性，本研究基于以上同時段的數據，采用梯度分析和景觀格局分析法，從面積測度、形狀測度、離散度測度選擇景觀指數，對中山市建設用地形態演化進行定量分析[7]。其中，景觀格局指數是高濃縮的景觀格局信息，是反映景觀結構組成和空間配置某些方面特征的簡單量化指標。本研究選取斑塊數量（NP）、斑塊密度（PD）、形狀指標均值（SHAPE_MH）、分維數均值（FRAC_MN）、分散指數（SPLIT）、聚合度（AI）等6個景觀格局[6]指數分析1980—2020年粵港澳大灣區建設用地的形態演化，其中景觀指數的計算均在Fragstats軟件中完成。

2.3 標準差橢圓

在完成建設用地擴張速度和布局合理化分析的基礎上，分析城市建設用地重心，標準差橢圓[8]最早用來精確分析各類地理要素空間分布特征，對1980年、1990年、2000年、2010年和2020年中山市建設用地矢量數據進行空間分析，得到歷年建設用地的標準差橢圓和平均中心，進而得到城市重心的轉移情況。

3 結果與分析

3.1 中山市建設用地面積擴張變化分析

改革開放以來，中山市建設用地面積總體呈現明顯的增長趨勢，1980—2000年期間，增長速度比較明顯并且逐漸加快，2010年左右中山市建設用地面積增長速度達到最高值。此后10 a間，增長速度逐漸放緩，呈現出倒“V”字型的趨勢（圖1）。1980—1990年，我國國民經濟長期徘徊不前，相應的城市發展也十分緩慢，城市化進程受阻，人口擴張較為合理，城市擴張速度指數處于合理水平線附近且稍微高于標準線，中山市城市建設用地擴張規模基本合理且有加快的趨勢；1990—2000年，小城鎮發展戰略的實施、經濟開發區的普遍建立以及鄉鎮企業的興起，帶動了城市化水平的高速發展，改革開放政策效益逐漸明顯，中山市政府調整農業生產結構，城鎮化年均增長面積為9.65 km2/a，而隨著中山市的城市化進程加速，城鎮經濟的發展，人口劇增，居住用地需求量增加，中山市城市建設用地擴張速度指數處于合理水平線以下，表明此時期中山市城市建設用地擴張規模不足；2000—2010年，城市作為區域經濟社會發展的中心，其地位和作用得到前所未有的認識和重視，中山市逐步提高城市化水平，堅持城市協調發展，城鎮化年均增長面積為27.95 km2/a，同時為了滿足經濟高速發展的需求，大量的耕地和基塘用地轉化為建設用地，建設用地擴張逐漸加快，并且在2000—2010年間城鎮化擴張指數達到最大值，表明中山市城市建設用地擴張規模過快；2010—2020年期間提出樹立和落實科學發展觀、構建社會主義和諧社會、建設資源節約型環境友好型社會等新思想新舉措，同時中山市的城鎮化已經達到一定水平，雖然期間城市擴張速度指數仍遠遠高于合理水平線，但是增長速度大幅降低，遠高于人口增長所需的用地量日益趨向合理（圖2）。

圖1 中山市建設用地面積演化圖

圖2 中山市城鎮擴張速度指數

3.2 中山市建設用地布局變化分析

3.2.1 中山市建設用地時空分布

整體來看，中山市建設用地隨時間推移空間分布變化顯著，主要是中部建設用地逐漸向外擴張，西北與東部建設用地面積有明顯增長（圖3）。1980年開始，建設用地主要在石岐區與中山港附近逐漸向外擴張，中山港的開埠開放對中山市承接香港制造業轉移起到至關重要作用。1990—2000年，中山境內西北部，中部與東南部分地區建設用地增長明顯，由于經濟發展迅速，建設用地需求量劇增，為滿足發展需求將一些魚塘與耕地轉化成了建設用地。2000—2010年，中山市建設用地在繼續向外擴張的同時，中部石岐區和中山港建設用地開始連綿成片，西南部以小欖鎮為建設用地主要擴張中心。2010—2020年，中山市工業發展水平有所減慢，服務業所占據的比重逐漸超過工業，城市建設用地擴張趨勢放緩，建設用地增加轉變為由外部擴張向內部填充的方式。

圖3 1980—2020年中山市建設用地空間分布

3.2.2 中山市建設用地景觀格局指數分析

1980—2020年，中山市的斑塊密度始終在降低且降低速度逐漸變緩，建設用地的破碎化程度在降低，城市的規模在擴張；1980—1990年間，分維數均值不斷減小，隨后的30 a不斷增長，增長幅度逐漸減小；1980—2020年中山市形狀指標均值不斷上升，總體來看中山市建設用地形狀復雜程度在上升，越來越不規整。在1980—2000期間，中山市的周長面積分維數略微的上升，2000—2020年中山市周長面積分維數逐漸減小，期間人為干擾力較大；1980—2010年中山市的城鄉分離程度在逐步減小，在2010—2020期間，基本維持不變，城鄉分散指數穩定；1980—2010年中山市集聚度上升明顯，2010—2020年增長趨于平緩，分散指數總體呈現下降趨勢，中山市建設用地景觀聚集程度在升高，整體建設用地內部斑塊變大（圖4）。

圖4 中山市景觀格局指數分析

隨著中山市經濟迅速發展，建設用地逐年擴張，連綿成片，使得城市復雜程度下降。建設用地擴張對景觀格局變化的影響機理是理解人類活動對生態系統功能、格局和過程變化影響機制的關鍵。1980—2020年，中山市建設用地的破碎化程度在降低，中山市建設用地斑塊邊界形狀相對簡單，同時中山市建設用地內部斑塊變大，中山市的城市規模不斷擴大，人為活動對城市的影響逐步變大，使得城市發展由無序變為有序，由破碎趨于平衡穩定[9-10]。

3.2.3 中山市建設用地景觀格局梯度分析

根據1980年的市政府位置作為中心以5 km為間隔建立緩沖區覆蓋全部研究區以進行梯度分析（圖5）。

圖5 中山市區梯度分析圖

斑塊數量在20 km處有峰值，斑塊密度峰值的區域逐漸向緩沖區外圍遷移，形狀指標均值、分維數均值在靠近中心的區域隨時間變化明顯，而在相同年度除了中心區域的地方數值起伏較為平緩，聚合度在城市外圍地區聚合度逐漸降低，而市中心部分聚合度最高，分散指數在距離市中心20 km的中部區域隨時間變化明顯（圖6）。中山市景觀破碎度隨著距中心距離的增加，先升高后降低，在距中山市政府中心20 km的區域景觀破碎度最高，越靠近外圍空間異質性越來越大。大量的工業基地引起了周邊地區的空間極化，吸引人力、財力、物力、技術、信息紛紛向工業基地周圍集中，使得城市中心的工業建設用地聚合度隨之大幅提高。隨著距離增加聚集度開始逐步下降，但是在中山市周邊區域，由于工業發展的需要開始圍海造陸，將一些種植基地和魚塘轉換為建設用地[11]，這使得城市外圍區域零碎的形狀斑塊開始聚合。除此之外，斑塊形狀在中心區域由于規劃建設趨于規整，因此表示其不規則程度的分維數較低。隨著距離城市中心距離的增加，其斑塊形狀規則程度的形狀指標均值隨著時間的發展逐年減少，表明城市形狀斑塊隨到中心距離的增加逐漸變得分散，形狀指標均值不斷減少，分散程度逐漸增加。但是城市中部區域處于建設階段，不規則程度大大降低，因此分維數有一個很明顯的低谷，表明城市中部地區正在逐漸規劃成規則形狀。

3.3 中山市建設用地擴張中心變化分析

對1980年、1990年、2000年、2010年和2020年中山市建設用地矢量數據進行空間分析，得到歷年建設用地的標準差橢圓和平均中心（圖7）。中山市建設用地的平均中心1980—2000年期間從東部不斷向西部遷移，2000—2010年向西北方向移動，之后的10 a間有所調整（向右移動到石岐區），總體上是先向西移動，而后又向石岐區這個城市重心調整，最終落在中山市中心區域。

受城市工業改革的影響，汽車總站附近酒店以及周邊工商業的建成興起，岐江河兩岸成為中山市的中心的經濟重心。2000年后，中山市中心逐漸轉向了石岐區；2010—2020年期間，在中山市政府政策引導下，中心商業區坐落在東區范圍內，中山行政服務中心、市府、規劃局、檢察院等大批政府部門紛紛進駐辦公，東區成為了這座城市最核心的地區。

4 結語

城鎮化演變進程與中山市各項政策息息相關，隨著社會經濟發展，城市化進程不斷加快，人類活動的干預高度影響了城鎮化時空演變。改革開放以來，中山市城鎮化進程明顯加快，人口和建設用地都急劇增加。2000—2010年，由于大量的耕地和西北部的基塘用地轉化為建設用地，導致中山市生態環境遭到了嚴重的破壞，帶來了嚴重的生態問題。雖然在近幾年來制定相關措施限制城市建成區擴張規模和嚴厲打擊違法建設用地行為，取得了一定成效，在2010—2020年間擴張趨勢放緩，景觀空間格局趨向穩定，但城鎮擴張規模仍舊高于合理水平線。為了秉持習近平總書記“綠水青山就是金山銀山”的發展理念，為了堅持中山市可持續發展理念，中山市的經濟發展過程中還需進一步加強環境治理，提高土地利用效率，科學規劃城鎮化發展路線方針，才能保證中山市城鎮化發展進程更加穩妥地開展。