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改革开放以来,我国一直处在城市化快速发展的时期,建设用地快速扩展、无序蔓延令人担忧。北京、上海、广州等所在的大都市区经济发展水平位居全国前列,城市无序的蔓延导致了城市生态系统的结构、过程和功能发生不可逆的变化,致使这些大都市出现了耕地资源流失、水资源稀缺、能源压力、城市环境污染严重以及城市区域生态占用扩大等资源与生态环境问题。城市蔓延问题已经引起了国内外学者的广泛关注。针对城市蔓延问题的研究,首先需要对其有一个较准确的测度,才能开展分析研究并施行有针对性的措施进行有效的控制。但是,目前我国针对都市区类型的蔓延测度系统的研究还不多见,对这些大都市区的城市蔓延研究,有利于揭示其独特成因和制定有关预防整治方法,是对我国城市蔓延的相关理论研究的深化。鉴于此,本文以广佛都市区作为典型案例对多核型都市区蔓延特征与规律进行探讨,综合运用GIS空间分析、数理统计、比较分析等方法,对广佛都市区蔓延特征进行系统测度与综合分析。
首先,从考察现阶段广佛都市区社会经济发展状况,以及土地利用变化过程入手,有针对性地选择合适的指标构建都市区蔓延评估体系;其次,利用经济社会系统之间的协调性来构建蔓延评估修正体系,将得到的修正系数修正评估指数,得到都市区蔓延指数;最后运用该指数对广佛都市区空间扩展的时空特征与内部差异进行了定性定量分析,证实其存在蔓延现象并表现出近域蔓延、条带开发、分散开发等典型的蔓延式开发模式。
具体运用的分析方法及主要结论如下:
(1)本文选用1982年、1995年和2008年的地形图和遥感影像,提取广佛都市区3个有代表性意义的时间断面的城镇建设用地和道路网数据,基于GIS平台构建空间数据库,进而从空间扩展、扩展效率和形态演变三方面筛选11个量化指标构成测度都市区的蔓延评估体系,并利用空间插值、距离分析和格网计算等空间分析方法对11个单项指标进行计算处理,通过分析可以发现广佛都市区非农建设用地开发存在以下特征:广佛都市区空间扩展具有比较典型的不连续开发、条带式开发和跳跃式开发等特征;比较明显的斑块破碎化和不规则化趋势;土地开发缺乏有序性,体现出规划控制性不强,空间扩展形态合理性不高。土地集约利用水平不高,新增用地的绩效普遍低于原有用地的绩效,表现为各区域新增用地的建设密度、人口密度、经济产出水平和路网密度均低于原有建设用地,而且从两个时期的对比发现新增用地的效率呈明显的下降趋势。
利用AHP层次分析法对标准化处理后的各项单指标的权重值进行确定,并进行加权求和汇总得到广佛都市区蔓延的综合评估指数TI,结果表明:该评估体系能有效刻画都市区蔓延的整体特征及其内部空间差异。其中,1995年的TI取值范围从-0.41到0.16不等,2008年的TI取值范围在-0.45到0.16之间,存在着明显的空间差异。对两个年份的TI进行离差标准化处理后,得到1995和2008年TI的平均值分别为0.64和0.57,其中2008年的TI值较1995年有所减小。
(2)从经济社会发展方面共选取了10个指标,首先利用主成分分析方法求得经济系统和社会系统的综合值,然后根据经济系统和社会系统之间的协调性来构建蔓延评估修正函数,对都市区蔓延评估体系进行修正。通过计算得到的平均静态协调度表明当前广州市和佛山市处于基本协调的状态,但是动态协调度显示这种趋势是不稳定的。将相应年份的协调度代入对应的修正函数中,得到广州市1995年蔓延的修正系数为0.7911,2008年为0.6168;佛山市蔓延的修正系数依次为0.7970和0.6147。将蔓延评估值TI与修正系数相乘,得到都市区蔓延修正指数SP,其中对SP的值进行等级评分,SP1(0.8-1.0)为严重、SP2为较严重(0.6-0.8)、SP3为中等(0.4-0.6)、SP4为较弱(0.2-0.4)、SP5为微弱(0.0-0.2)。1995和2008年SP的平均值分别为051和0.44,虽然2008年SP值较1995年有所下降,但两个时期均属于SP3蔓延类型。
(3)据此归纳广佛都市区蔓延的总体特征是:总体上蔓延总量是南多北少,蔓延程度则是北高南低。中心城区(距离中心区10-15km内)和近郊区边缘的乡镇(距离中心区30-40km处)的蔓延程度较低,中心城区外围的近域地区与近郊区之间的区域(距离中心区15-30km处)蔓延情况严重。由内到外的圈层蔓延程度为低-中-高-中的分布规律。广佛都市区蔓延的空间模式主要表现为都市区(副)中心城区外缘的近域蔓延,国(省)道公路沿线的条带式蔓延,独立居住用地和工业用地的分散蔓延等典型特征。
广佛都市区蔓延的时间变化特征:在1995-2008年这一时期无论是各个区镇、各个空间方位还是各个圈层,平均蔓延指数均较前一时期(1982-1995年)减小了,而且各个区镇平均蔓延指数降幅存在着较明显的圈层结构,从中心城区-中心城区外围-近郊区范围的降幅依次为低-高-中。广佛都市区蔓延的敏感地区,主要是分布在距离中心城区28-36km圈层的近郊地区和东北方位上的区镇。在研究期内,这些地区或区镇维持了较严重的蔓延程度,同时土地开发强度在不断增加,容易造成蔓延总量大,程度高的不利影响。