基于地表覆蓋的城市擴展機制研究

韋 前

（黔南州自然資源局，貴州 都勻 558000）

城鎮化進程不斷推進以及城市向外圍不斷擴展，導致城市內部的現有資源以及生態環境等各方面受到較大壓力，城市化質量難以提升，城市用地的空間擴張問題成為研究熱點[1]。因此，結合目前整體發展形勢，對城市建成區土地利用變化情況、空間擴展演變過程等進行統計模擬，分析城市擴展中存在的問題，提出建議，對城市化質量提升具有重要意義[2]。目前相關研究多是基于土地利用調查成果進行分析，受不同時期的調查技術標準差異等影響，導致數據可比性不高。文章基于統一的技術標準、時間尺度，解譯1990—2020年的遙感影像，對土地利用分類展開研究。

1 研究對象概況

都勻市總面積為2 285 km2，5個街道、4個鎮、1個鄉、1個省級經濟開發區。文章將都勻市作為研究對象，以規劃區作為研究區。根據相關數據統計，截至2020年年末，都勻市戶籍總人口數已經達到了51.6萬，常住人口城鎮化率為65.9%，地區生產總值達到223.39億元，人均GDP 4.21萬元。

2 研究方法

基于土地利用（地表覆蓋）以及社會經濟數據，分別揭示都勻市擴展進程的時空變化特征以及城市擴展進程中城市不透水面與生態空間變化情況[3]。結合都勻市歷史發展進程中的自身條件、外圍環境等因素，闡述城市擴展各個階段的紋理特征以及影響因素，并針對存在的問題提出對策及建議。研究路徑如圖1所示。

圖1 研究路徑

2.1 城市邊界范圍提取

城市范圍的準確性和權威性會影響研究結果，城市范圍數據來自都勻市政府公開發布的《都勻市總體規劃（2017—2030年）》，城市范圍涵蓋了都勻老城區、綠茵湖產業園和都勻經濟開發區，涉及文峰街道辦事處、沙包堡街道辦事處、廣惠街道辦事處、綠茵湖街道辦事處、小圍寨街道辦事處和勻東鎮等6個鎮辦，面積共計516.66 km2。

2.2 城市規劃區城市用地擴展時間維度分析

對各個時間段城市擴展面積和擴展速度進行統計分析，推算出各個時間段年均變化速度，以反映城市擴展速率：

式中：S(y1～y2)——y1～y2期間城市擴展速率（km2/a）；Areay1和Areay2——y1和y2時間節點的城市用地面積（km2）。

2.3 城市規劃區城市用地擴展空間維度分析

以特定點為原點，東西向為X軸，南北向為Y軸，分析整個規劃區的空間方位。對整個城市規劃區建立公里格網，分別統計各格網內的城市用地面積。計算每個公里格網的年均擴展強度指標：

式中：AVGI(y1～y2)——y1～y2時間段公里格網內的城市擴張強度（km2/a）；KArea(y2-y1)——y1～y2時間段內公里格網內部城市用地總面積（km2）。

3 特征分析

3.1 都勻市擴展時間維度特征分析

基于ArcGIS軟件影像重分類工具對原有地表覆蓋進行二次分類，生產空間包含農田；生態空間包含灌木林、草地和水體；生活空間包含不透水面。遙感影像地表覆蓋解譯和重分類結果顯示，城市林地以及耕地在每個時間節點的占比都最大，土地利用變化主要集中在城市用地、林地之間，林地逐步被城市建設占用，生態空間逐步呈萎縮態勢，農業生產空間基本保持穩定，城市用地逐年遞增。

根據城市地表覆蓋數據統計研究結果，城市不透水面的面積持續增加，表明城市在持續擴展，擴張速率總體呈上升趨勢。在1990—1995年和2005—2010年兩個時間段內，城市的擴張速率有所放緩，其余時間仍然處于高速擴張狀態。都勻市規劃區1990—2020年城市用地變化如表1所示。

表1 都勻市規劃區1990—2020年城市用地變化

3.2 都勻市城市擴展空間維度特征分析

使用ArcGIS軟件漁網工具設置為500 m的格網覆蓋整個規劃區，再使用要素轉面，把漁網轉成面，得到規劃區內的統計單元格網。根據格網與城市用地的空間關系，統計每個格網內各城市的用地面積。計算每個格網各時間段的擴展強度，生成分級示意圖。都勻市主城區擴展強度空間分布如圖2所示。

圖2 都勻市主城區擴展強度空間分布

以政府大樓所在位置為原點，分析都勻市擴展方向和強度，發現城市建設用地擴展具有明顯的方向性特征，整體集中向東、西方向擴張。1990—1995年間，城市擴展強度高的區域主要分布在南面和北面，最高擴展強度出現在北面為1.80 km2/a。1995—2000年間，擴展強度高的區域主要分布在北面，最高擴展強度出現在北面為1.41 km2/a。2000—2005年間，擴展強度高的區域主要分布在北面，最高擴展強度出現在北面為1.92 km2/a，城市基本呈現均衡發展，各個區域和方向的擴展強度基本相同。2005—2010年間，擴展強度高的區域主要分布在北面和西面，最高擴展強度出現在北面為2.08 km2/a。2010—2015年間，擴展強度高的區域主要分布在北面、東面和西面，最高擴展強度出現在西面為3.38 km2/a。2015—2020年間，城市擴展強度高的區域主要分布在北面、東面和西面，最高擴展強度出現在東面為2.53 km2/a。城市快速發展，位于城市北部的楊柳街片區和南面的小圍寨片區也出現了較大的擴展強度。

4 因素分析

4.1 基礎設施條件因素分析

都勻市山多、平地少，而且平地被山脈、河流切割，城市整體形態不規則，呈多核心形態擴展[4]。沿著劍江河形成了都勻市老城區，居住、商業聚集區以及早期的工業區。2010年都勻市甘塘產業園區成立，開始布局城市西部的工業和物流聚集區，由于交通優勢，始終保持穩定發展的態勢。但因地形地貌受限，2013年都勻經濟開發區擴區后工業布局開始向東拓展。

4.2 人口因素分析

城市擴展過程中會促使人口向城市聚集，生產力經濟效益得到提高，都勻市人口從2005年的46.5萬人增加到2020年53.4萬人，城鎮化率提升到60.85%，都勻市城市擴展反映出的時間特征與城市人口變化呈現高度一致性。

4.3 經濟因素分析

都勻市2005、2010、2015、2020年的GDP增速分別為14.3%、16.6%、13.9%、3.3%。GDP快速增長，城市用地逐年增加，維持上升態勢，城市用地面走勢與GDP增長趨勢基本一致。但GDP增速自2010年后逐漸下滑，原因是前期快速發展，土地粗放式利用，閑置土地盤活利用難度大，新入駐企業一般選擇使用新土地，導致城市用地在逐年增加。

5 存在的問題

規劃區內的配套設施不均衡導致老城區開發強度偏高，新區開發強度偏低，難以疏解老城區的部分功能。

老城區居住用地和新城區工業用地未能實現產城融合建設，導致基礎設施配套成本高，通勤時間較長，城市運行效率不高。

節約集約用地效果不明顯，產業用地布局不夠合理，難以形成聚集效應。

6 對策與建議

構建高質量發展引領的國土空間開發保護格局，優化土地利用布局，提升土地節約集約水平。對老城區積極推進城市更新，構建15 min生活圈，合理控制開發強度，改善人居環境；對新區重點開展存量盤活，嚴控增量，充分利用閑置、低效用地，推進城鄉公共服務設施均等化，實施產城融合建設。

優化產業結構，促進產業聚集。加大對低效閑置土地的處置力度，釋放土地[5]；引進高附加值的產業項目，適當提高工業用地的開發強度，提高土地產出效益。

優化用地政策，靈活供地。鼓勵企業對低效用地進行再開發，給予適當優惠政策。

加強城市重點要素的遙感監測識別與城市空間推演的研究與應用，優化城鎮空間格局[6]。

7 結語

選取都勻市規劃區為研究范圍，在基于統一的技術標準、時間尺度、空間尺度下，開展1990—2020年遙感解譯土地利用現狀，并分析城市擴展動態變化過程和影響城市擴展的主要因素?；诘乇砀采w得出符合城市實際的演變過程，排除了不同時間段采集不同口徑技術標準和時間尺度以及人為因素干擾，分析結果具有較高可靠性，可以為自然資源開發利用保護提供參考。