多維度視角下長沙城市韌性時空演變特征及影響因素研究

文章編號：1674-6139（2025）08-0011-06

中圖分類號：X171文獻標志碼：B

Research on the Spatiotemporal Evolution Characteristics and Influencing Factors of Urban Resilience in Changsha From a Multidimensional Perspective

He Kerun ^1，2_. ，Tang Tie1，2，Hou Kelun ^1，2_. ，Liu Peng'ao ^1，2 ，Yu Chao ^1，2 （1.Hunan Provincial Institute of Land and Resources Planning，Changsha 41Ooo7，China; 2.KeyLaboratoryof Landand Resources Evaluationand Utilization，Hunan Province，Changsha 41oo07，China）

Abstract：Inodertoexploretheevelopmentcharacteristicsandinfuencingfactorsofurbanresilience，asedonlandsapecology andotheresearchmetods，Changshawasselectedastheresearchbject，andtheevaluationindexsystemwasconstructedfromthreeas pectsfurbansize，densityandmorphologyheevolutioncharacterisicsofurbanresiliencewereanalyzedindepthndtheinfuencing factorsof urbanresilience weredetected withthehelpof geographicaldetectors.Theresults showthatfrom 2002 to 2022 ，the urban resilience ofeachcountyandubanaeainChangshasowsadowwardtrendinvaryingdegres.Tereiscerainspiloverefectintelowubanre sliencerea，ileisoebvsorctiotingbansilenr；Tepioloalndae portionof primary industryoutputvalueinGDP，urbanizationrateandotherfactorsarethemainfactorsafectingurbanreslience.

Key words：urban resilience；city size；urban density；urban form；geographical detector

前言

建設韌性城市是黨的二十大和二十屆三中全會的明確要求。截至2022年，全國城鎮(zhèn)化率已達 65.22% ，約有1.4億農業(yè)轉移人口落戶城鎮(zhèn)，城市人口和經(jīng)濟集聚作用持續(xù)顯現(xiàn)。但是極端氣候和環(huán)境污染等問題給城市安全發(fā)展以及居民日常生活帶來了一定程度的阻礙。

韌性指系統(tǒng)受到外界干擾后恢復原始均衡狀態(tài)的能力[1]。Holling等[2]認為生態(tài)系統(tǒng)中的韌性是用來衡量系統(tǒng)持久性、吸收變化以及抗干擾的能力。紐約州立大學3基于地區(qū)經(jīng)濟實力、社區(qū)人口特征和社區(qū)間網(wǎng)絡連通性搭建了韌性能力評價指標。陳安等4從系統(tǒng)理論的角度，總結并概括了城市韌性的發(fā)展歷史、評估系統(tǒng)與評判指標體系。王思成等[5]構建\"源-流-匯\"評價體系，測算了天津的城市韌性度。目前，城市韌性的研究大多是從“三生”空間等方面入手，再根據(jù)不同的研究對象進行適應性的劃分，缺乏對影響因素的研究。

鑒于此，研究以2002年－2022年長沙市中心城區(qū)為對象，綜合探究城市規(guī)模、密度、形態(tài)韌性，并結合地理探測器，解讀不同因子對城市韌性的影響，為城市韌性研究提供新的角度，并為下步發(fā)展方向提供參考。

1研究方法與數(shù)據(jù)處理

1. 1 研究區(qū)域概況

長沙，湖南省省會，地處湖南省東北部，湘江流域下游和長沙盆地西緣，是湖南省的政治、經(jīng)濟、文化中心，轄有芙蓉、天心等7個區(qū)縣。截至2022年，長沙市城鎮(zhèn)化率為 83.27% ，常住人口突破千萬大關，城市空間形態(tài)呈“一核多中心”模式。

1.2 數(shù)據(jù)處理

經(jīng)過剖析，根據(jù)長沙市城市特點，選取了以地形位指數(shù)為代表的自然因子、以人均生態(tài)用地面積為代表的社會因子、以第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比例為代表的經(jīng)濟因子等8個子指標（如表1所示），以此為切入點來探討影響城市韌性的作用因子。

表1地理探測器選取作用因子

1.3 研究方法

1.3.1 建設用地適宜性評價與城市規(guī)模

城市建設用地適宜性評價則是維持城市規(guī)模的基本條件。依據(jù)城市區(qū)位、城市環(huán)境和現(xiàn)狀生態(tài)三個方面的相關指標，分別選取了高程、坡度和距主要道路、鐵路、高速等距離以及NDVI、距河流距離等數(shù)據(jù)，搭建了長沙市建設用地適宜性評價指標，采用賦值法將其劃分等級（見表2）。

表2建設用地適宜性評價指標

（續(xù)）表2建設用地適宜性評價指標

通過式（1），測算長沙市各個區(qū)縣的規(guī)模韌性。

R_s=L_s/L_d

式（1）中， R_s 為規(guī)模韌性指數(shù)； L_s 為適宜建設用地面積； L_d 為城市建設用地面積，根據(jù)式（1），規(guī)模韌性指數(shù)大，則表示城市用地面積未來可利用的建成用地面積較多，城市規(guī)模韌性較高；而規(guī)模韌性指數(shù)小，則表示該市建成用地面積未來的可利用空間較小，城市規(guī)模韌性較低[6]

1.3.2生態(tài)足跡、生態(tài)承載力與城市密度

生態(tài)足跡理論可以通過比較研究區(qū)內居民生活的生態(tài)足跡需求與外界系統(tǒng)所能承受的最大供給承載力來表現(xiàn)出研究區(qū)內資源供給的持續(xù)性。結合長沙市具體的農業(yè)產(chǎn)出和消費情況，以及數(shù)據(jù)的可獲得性構建了生態(tài)足跡賬戶，分別計算長沙市各個區(qū)縣的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力。 12% 的生態(tài)容量用于維持地球生物多樣性，按照式（2）計算城市密度韌性。

R_d=E_c（1-12%）/E_f

式（2）中， |R_d 指城市密度韌性指數(shù)； E_c 指生態(tài)足跡； R_d 指生態(tài)承載力，由式（2）可知， ?.R_d 越大，說明城市的密度韌性越高;相反，城市的密度韌性越低[7]。

1.3.3“源－匯”景觀平均距離指數(shù)與城市形態(tài)

引入景觀生態(tài)學中的“源－匯”景觀平均距離指數(shù)，從“源”和“匯”景觀空間配置的合理性以及“源－匯”景觀的可達性來計算城市形態(tài)韌性，按照式（3）計算城市形態(tài)韌性。

R_m=L/L_ij

其中， L_ij 為\"源－匯”景觀平均距離指數(shù)， c_ij 代表\"源”的某一像元i到最近的\"匯”中某一像元j的距離，n為“源”的像元數(shù)， m 為“匯”的像元數(shù)， 為形態(tài)韌性指數(shù)， L_ij 越小，代表“源-匯”形態(tài)相宜，韌性較強，相反，則形態(tài)韌性則越低，L為常數(shù)[8]結合計算數(shù)據(jù)，將2012年長沙市的平均值202.6設為L。

1.3.4多面體法與城市綜合韌性

城市綜合韌性由城市的規(guī)模、城市密度以及城市形態(tài)共同確定，根據(jù)此，我們使用“多面體法”計算長沙市各區(qū)縣的城市整體綜合韌性指數(shù)。統(tǒng)計公式為式（4）：

式（4）中， a_A 為規(guī)模韌性指數(shù)； a_B 為密度韌性指數(shù)； Ψ_aC 為形態(tài)韌性指數(shù)， R_A 越大，代表城市綜合韌性指標越高[9]。結合式（4），計算得到2002年－2022年研究區(qū)城市綜合韌性指數(shù)。

1.3.5 地理探測器

地理探測器作為一種研究因子驅動力的計量學分析方法，在研究地理要素空間分布差異性等方面有較為廣泛的應用。因子探測器可以用于研究影響因子X對長沙城市韌性空間分異的作用力度，影響因子力度用 q 值表示，公式為式（5）：

式（5）中， L 表示城市韌性指數(shù) Y 或者影響因素 X 的個數(shù)； h 為因子 X 的分層； σ² 和 σ_h² 研究區(qū)樣本數(shù)和 h 的方差； N 和 σ² 研究區(qū)樣本數(shù)和 Y 值的方差； N_h 和 σ_h² 為探測區(qū)樣本數(shù)和 Y 值的方差； q 的取值范圍為 [-1，1]，q 值越大表明影響因子 X 的解釋力越強[10] C

交互探測器可以探測不同影響因子間的交互作用， X 表示影響因素， q 表示影響因子力度：q（X₁∩X₂）1），q（X₂） （非線性減弱型）式（6） （單因子非線性減弱型）式（7） （雙因子增強型）式（8）q（X₁∩X₂）=q（X₁）+q（X₂） （相互獨立型） 式（9）q（X₁∩X₂）gt;q（X₁）+q（X₂） （非線性增強型） 式（10）

2 結果與分析

2.1規(guī)模-密度-形態(tài)韌性指數(shù)

規(guī)模韌性方面，2002年－2022年長沙市各區(qū)縣的規(guī)模韌性指標在總體上呈現(xiàn)下滑態(tài)勢，這與長株潭城市群融城發(fā)展戰(zhàn)略，社會經(jīng)濟快速發(fā)展密不可分。其中，2002年-2012年，受長沙市高速發(fā)展的輻射拉動，各區(qū)縣的用地資源也遭到了大規(guī)模消耗，規(guī)模韌性下滑較快;2012年-2022年，各區(qū)縣開始采用合理的土地利用計劃來控制城市擴張，城市建筑活動開始下降，規(guī)模韌性下降速度也得以合理控制。

表32002年－2022年長沙市各縣市區(qū)韌性指數(shù)

密度韌性方面，2002年-2022年，研究區(qū)密度韌性逐步降低。同時，芙蓉區(qū)韌性指數(shù)在2012年之后下降至1以下，即生態(tài)足跡高于生態(tài)承載力的現(xiàn)象開始凸顯。到2022年，長沙市芙蓉區(qū)和雨花區(qū)是密度韌性最低的區(qū)域。天心區(qū)、開福區(qū)和岳麓區(qū)的密度韌性在2012年-2017年下降程度較大。

形態(tài)韌性方面，2002年－2022年，長沙市的形態(tài)韌性整體呈下滑態(tài)勢。其中，2012年－2017年形態(tài)韌性下滑較快，主要是因為城市擴張明顯，建筑用地面積侵占了很大部分生態(tài)用地區(qū)域;2017年-2022年各區(qū)縣形態(tài)韌性指標的相對較為穩(wěn)定，主要是發(fā)展逐漸飽和并且有往外擴散的趨勢，各區(qū)縣開始以存量更新的模式發(fā)展。

2.2 城市綜合韌性

從表3可以看出，2002年-2022年長沙市的城市韌性指數(shù)總體呈現(xiàn)明顯的下滑態(tài)勢，說明長沙市由于城市化的迅速發(fā)展，城市韌性能力逐步減弱。其中，2012年-2022年，長沙市高速發(fā)展，大量建筑用地不斷擠占土地資源與生態(tài)用地，城市韌性指數(shù)顯著下滑，城市生態(tài)安全性需要得到足夠的重視。

在2002年－2022年間，長沙市7個區(qū)縣的城市綜合韌性指數(shù)變化情況在地理空間結構上的變化分布結構有章可循，并呈現(xiàn)出了如下特征：（1）2002年-2022年間，在空間上，研究區(qū)域內各個區(qū)縣的韌性水平存在較為明顯的關聯(lián)度；（2）低城市韌性區(qū)存在一定的外溢效應，而高城市韌性區(qū)則有較為明顯的收縮效應。（見圖1）

2.3城市韌性空間分異性影響因素分析

使用因子探測，獲取各因子對城市韌性指標作用的q值（見表4）。

圖1長沙市中心城區(qū)綜合韌性空間格局及演化（2002年-2022年）

表42002年-2022年影響因子作用強度表

2002年，影響要素的順序是： X3=X6gt;X2gt;X7 gt;X1gt;X5gt;X4gt;X8 ，由此可見，代表社會因子的 以及X6對推動城市綜合韌性空間格局的變化占有較大的比重。2007年，占有較大比重的因子變成以 以及X8;2012年，X8與X1的作用力度出現(xiàn)了顯著變動，其他要素的影響力相對穩(wěn)定；在2017年，各個影響要素的作用力度變動較大，X8的影響力度持續(xù)上升；到了2022年，X8逐漸成為主要影響因子，具體排名是： X1gt;X2=X8gt;X5gt;X3gt;X7 Φgt;X6gt;X4 。

表5各因子交互作用類型

（續(xù)）表5各因子交互作用類型

（注：NE（nonlinearenhancement）表示非線性增強型，BE（bi-factorenhancement）表示雙因子增強型。）

從交互作用類型可發(fā)現(xiàn)（如表5所示），多個要素產(chǎn)生的共同作用效果均超過了單一要素的作用效果，且大多體現(xiàn)為雙要素增強型，個別要素間體現(xiàn)為非線性增強，非線性增強效果均超過了雙要素增強效果。

3結論

目前，城市增長速度快、人口密度較多、城市空間尺寸逐漸擴張，從而產(chǎn)生了許多影響城市發(fā)展、引起的生態(tài)危機、甚至引發(fā)“城市病”的因素。研究在對長沙市從“規(guī)模、密度、形態(tài)”三種視角進行了時空分析的基礎上，進一步基于地理探測器分析了各種影響因素，分析了長沙市城市韌性水平的特點和可能存在的風險。綜合來看，長沙市各區(qū)縣的規(guī)模韌性呈現(xiàn)下滑態(tài)勢，2002年－2012年下滑較快，2012年-2022年下滑較緩慢；通過地理探測器，各個影響因子作用力強度排序為：自然因子、社會因子、經(jīng)濟因子。建議下步可采取以下幾方面政策：一是充分發(fā)掘和保護現(xiàn)有城市藍綠景觀；二是持續(xù)推進\"山水洲城”的城市空間結構的建設；三是進一步完善城市水利工程等防災減災基礎設施；四是探索公園城市建設。

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