突变视角下城镇建设用地形态演变与转型分区——以长江中游地区为例

定量识别城镇建设用地形态突变点可为认识其演变规律提供新视角。该文基于土地利用转型理论,以城镇建设用地面积和地均GDP产出分别作为显性与隐性形态表征指标,采用Mann-Kendall与最小生成树空间聚类方法,揭示1990-2015年长江中游地区城镇建设用地形态变化的突变时点,并据此划分转型阶段。结果表明：1)受社会经济发展阶段转变和土地管理政策等影响,研究区城镇建设用地显性与隐性形态分别在2000年和2006年发生突变,城镇建设用地面积年均增量的增幅达228.93%,地均GDP产出年均增量的增幅达207.31%,据此可将研究区城镇建设用地转型过程划分为“面积中速扩张—地均GDP中速增长”的发展期、“面积快速扩张—地均GDP中速增长”的过渡期和“面积快速扩张—地均GDP快速增长”的融合期3个阶段;2)区位与自然条件差异是塑造城镇建设用地转型空间格局的重要因素,长江中游地区可分为大都市快速综合转型区、江汉平原显性转型主导区、洞庭湖—鄱阳湖平原隐性转型主导区和山地丘陵低速综合转型区。研究结果深化了城镇建设用地变化理论认识,为土地利用变化研究提供了新视角与方法借鉴,可为新时代区域城镇建设用地管控...     

基于改进景观扩张指数苏锡常地区城镇扩展空间形态变化

针对目前景观扩张指数计算存在的问题,提出一种改进计算景观扩张指数的方法用于动态分析城镇空间形态变化特征。将景观格局的3 种增长模式:填充式、边缘式和飞地式分别表示为3 种拓扑关系:包含、相交及相离关系,通过判断新增城镇建设用地斑块之间的拓扑关系计算景观格局扩张的各项指数,据此对苏锡常地区1985~2008 年各阶段城镇扩展空间形态变化进行分析。从总体景观扩张模式的变化来看,苏锡常地区建设用地增长方式以边缘式的紧凑增长为主;从增长形态的空间位置来看,各市市区和各镇行政中心的增长形态基本可以归纳为以边缘式增长为主的紧凑增长形态,普通城镇则可能是紧凑增长形态或者蔓延增长形态。计算结果表明,改进的景观扩张指数方法能够动态的反映苏锡常地区城镇用地空间格局形态变化过程。进一步计算反映城镇用地分形特征的盒子维数作对比分析,从计算结果来看,随着时间推移苏锡常地区城镇用地分维数值逐渐增加,从1985 年的1.220 增加到2008 年的1.504,但增长幅度不大,说明城镇空间格局始终处于集中和均衡之间;而景观扩张指数计算结果反映,从1995 年飞地式增长模式的数量和分布开始增加之后,给城镇发展的主导的紧凑模式带来了扰动,这种扩散式的增长导致各城镇扩张的结果在空间形态上出现与总体趋势分异的现象。新建设用地的增长点引起了城镇空间结构的变化,这种发展增加了城镇空间形态的随机性和结构的不稳定性,这个结果可以作为前述盒子维数计算结果的补充,说明景观扩张指数可以解释分形这种形态结果的空间变化过程;并且通过计算景观扩张指数,决策者可以了解城镇扩展空间形态的变化趋势,从而从宏观上控制城镇的无序蔓延。     

回族聚居地区新建型城镇空间增长格局研究——以宁夏吴忠市红寺堡镇为例

回族聚居地区新建型城镇一般是指西北民族地区在扶贫工程、生态移民工程、大村庄合并等补齐短板的小康社会建设中,在适宜生产生活区域建设的回族人口占比较大的新城镇,其受政府行为和城镇规划影响深刻,与普通城镇的空间自组织与他组织相结合增长过程有着明显区别。以宁夏中部扬黄新灌区吴忠市红寺堡镇为例,利用2005年、2010年和2016年3期遥感影像,运用土地利用动态度模型、空间自相关模型和核密度估算等方法,探讨回族聚居地区新建城镇的空间增长格局特征。结果表明：（1）红寺堡镇从早期居住用地占主体的用地模式逐步转变为居住-工矿仓储-公园绿地为主导的复合型用地模式,红寺堡镇作为新建城镇,城镇空间增长初期主要以公共服务与基础设施用地、商服用地、城市院落用地为主形成城市核心区,呈星型原始增长模式;随着城镇人口的增多,城镇空间增长速度加快,空间呈现轴带状及跳跃式的混合拓展增长,在城镇规划引导下,用地类型中公园与绿地等生态用地、以高层建筑为主的住宅小区和工矿仓储用地占比显著上升,用地模式逐渐向复合型用地模式转变。（2） Global Moran’s I指数研究显示,经过近10多年的城镇建设,尤其是在科学合理的城镇规划作用下,各用地类型的空间自相关在逐渐增强,空间格局呈现集聚态势;基于3次城镇规划及土地利用规划,以功能性用地的混合布局为特征,城镇用地的总体格局没有发生剧烈变化,仅在原有基础之上进行了微调,城镇空间增长趋于稳定,用地类型、用地结构比例趋于合理,新型小城镇建设成效初见端倪。（3）作为回族聚居小城镇,红寺堡镇区清真寺空间分布格局变化较小,总体呈现西南部相对密集,东北部相对稀少的特征,与各个时段内农业聚落大范围分布有密切关系;近些年镇区出现清真寺由低密度蔓延态势向高密度蔓延转变,这种变化主要受教派体系较多的回族文化特征影响,空间分布与各教派教众人口分布的随机性有较高的一致性。     

长江三角洲地区城镇空间扩展特征及机制

城镇空间扩展是城市化作用于地理空间的直接结果,揭示城镇空间扩展过程、格局及机制已成为识别城镇发展阶段、认知城镇发展规律的有效手段。基于长江三角洲地区多时相卫星遥感影像数据,以城镇用地扩展空间分异与关联特征为切入点,利用间隙度指数、分形维数、扩展强度指数、扩展速度指数和空间关联模型,定量揭示了区域城镇空间扩展特征的多样性、空间组织异质性和“热点区”格局演化。结果表明：20 世纪80 年代以来,长三角洲地区城镇空间扩展在以中心城市集聚为主导的过程中,遵循“小集聚,大分散”的特点,围绕“Z”形区域发展轴线,大致经历了点轴扩展、沾粘式增长和蔓延扩张的过程,区域融合现象凸显;空间扩展的“热点区”格局不断演化,“热点区”的核心集聚作用在减弱,沪宁沿线、沪杭沿线、杭甬沿线和沿江地区成为驱动长三角城镇社会经济发展的核心区;同时,在城镇空间扩展的不同阶段,驱动机制有所差异,经济全球化和区域城市化推动着长三角城镇空间一体化进程。     

1980—2020年粤港澳大湾区城镇用地空间格局类型演变及其驱动力多维探测

深入研究1978年改革开放以来粤港澳大湾区城镇用地空间格局类型,探索土地城镇化多维和交互驱动机制,对推进粤港澳大湾区建设,打造世界级城市群具有重要意义。本文基于模糊聚类,从规模、形态和分布3个维度划分和定义粤港澳大湾区城镇用地空间格局类型,利用地理探测器测度城镇用地空间格局多维变化驱动力及其交互作用。结果表明：① 粤港澳大湾区城镇用地空间格局类型包括分形/复杂大面积型、分形小面积型、复杂小面积型、简单小面积型和散布型5种类型,城镇用地规模和形状复杂性具有一定的正相关性,2010年后用地规模趋于稳定,形态的规则性和紧凑性得到优化,分布集中。② 人口、GDP、地方财政收入、固定资产投资额和路网密度等社会经济因素对城镇用地面积和形态变化影响显著,核心城市对城市群发展的牵引作用在2000年后得以显现。2010—2020年各影响因子对城镇用地面积、分布和类型变化的作用差异有所减弱,但社会经济因素对形状特征的影响力上升。③ 城镇用地面积特征变化的影响力交互作用最为多样,表现有非线性增强、协同增强、单因子减弱和非线性减弱4种类型;对形状、分布和空间格局类型变化的影响力交互作用主要表现为协同增强和非线性增强。核心城市牵引力、路网密度、河网密度与多数因子交互产生“1+1>2”的效果,反映出城市群核心区位、交通优势对城镇用地扩展的强烈推动作用。     

广西国土空间格局演变特征与形成机理

国土空间格局演化与形成机理是人地系统交互关系研究的科学问题和国土空间规划的关键前提。采用地学图谱、标准差椭圆和空间自相关方法,分析2000—2018年广西国土空间格局演变特征,并运用地理探测器揭示其形成机理。结果表明：① 广西城镇空间加速挤占农业、生态空间形成了“一增双减”的面积变化特征,国土空间动态变化速度加快;② 广西国土空间相互转化频繁,转移轨迹多样性特征明显,农业空间与生态空间加速互换以及生态空间内部结构加快重组;③ 城镇空间与农业空间互竞主导了广西国土空间的迁移路径,城镇、农业空间存在“南高北低”和生态空间存在“北高南低”的集聚特征;④ 广西国土空间格局演变受自然地理与社会经济因素的共同作用影响,自然环境条件的限制作用减弱,社会经济发展水平驱动力增强,政策调控力度驱动作用深远。下一步可通过国土空间规划、调整产业布局和引导生产生活方式优化国土空间格局。     

苏州地区城镇扩展的空间格局及其演化分析

基于苏州地区1984-2005年的6个时相卫星遥感数据,从城镇实体地域扩展的视角,运用关联分维数、全局和局域空间关联指数、空间变差函数等方法构建了空间关联测度模型,分析了苏州地区城镇扩展的周期性、城镇建设用地的分维特征、城镇扩展的"热点区"空间分布及演化,城市化空间梯度的形态演化。结果表明,20世纪80年代以来,苏州地区的城镇扩展经历了稳步增长、缓速下降、急速增长和快速下降四个阶段,显示出"大起大落"的特征;在空间格局上,城镇扩展强度的高值簇区(热点区)呈现出较明显空间演化和跃迁的特征,经历了苏州市区、苏州—吴江轴线、苏州—昆山轴线(沿沪宁线)、太仓—常熟—张家港轴线(沿长江)的不断轮换,并成为不同阶段驱动苏州地区社会经济发展的核心区。期间,城镇扩展的空间连续性和自组织性越来越强,城市化发展的空间形态由相对分散向相对集中演化,由空间自相关引起的结构化分异的机理越来越显著,并且表现出较明显的带状关联特征,城市区域化发展的趋势明显。然而,在苏州地区不同的发展阶段,城镇发展的主导驱动机制有所不同。     

黄河流域城市群扩张的时空格局演化及情景模拟——以呼包鄂榆城市群为例

黄河流域城镇扩张对区域景观格局影响显著,城市群人口聚集与增长引发了流域“人-地”矛盾和“空间冲突”等一系列生态环境问题。基于土地利用数据和FLUS模型对2025年和2035年呼包鄂榆城市群城镇化与土地利用时空演化特征进行多情景模拟预测。结果表明：① 1990—2018年呼包鄂榆城市群整体发展水平较低,建设用地面积经历了“平稳增加-缓慢增加-急剧增加”的变化过程,区域总体以草地为主,其占土地总面积的50%以上,其次是未利用土地和耕地,林地和建设用地次之。② 城市群扩张最剧烈地区在空间上主要发生在呼和浩特市、包头市等城市主城区,且扩张模式以外延式扩张为主,扩张来源主要是耕地、草地等生态用地。③ 三种情景模拟发现,2025年和2035年区域土地利用变化的空间结构和特征差异明显。自然发展情景下,城市扩张不受约束,高速增长占据了大量生态用地;加入生态约束条件很好的控制了对草地和林地的占用;经济发展情景下,城市扩张将进一步占据更多的未利用土地和耕地。本研究通过城市群扩张时空格局演化及情景模拟分析,尝试为区域规划、城市空间规划和区域生态空间保护提供多角度、多情景和可选择的政策决策参考。     

京津冀城市群多情景空间演化模拟北大核心CSCDCSSCI

京津冀城市群是中国经济发展三大引擎之一,随着京津冀协同战略的深入推进,其空间拓展呈现出新趋势与新动力。首先,集成约束性元胞自动机、空间聚类、Logistic回归、时间迭代等算法,构建出以地理分区、宏观预测和微观分配为核心的多情景空间演化模型。然后,利用京津冀2000-2013年及规划预测的用地、交通、城镇、生态和社会经济等数据,进行模型参数识别与模拟效果验证,并从交通引导、城镇辐射、经济发展等定量揭示城市群地域空间演化的动力机制。最后,从城镇化发展速度、生态保护格局和规划政策引导三大角度进行多情景模拟,总体呈现城镇扩展速度减缓、京津用地疏解效应明显和交通引导趋势加强等特点,且主要沿京津、京保石、京唐秦和京张四条发展轴扩展。2014-2030年新增城镇建设用地共3851 km^2,年均增长量226.5 km^2,远低于2000-2013年的339.7 km^2;其中,京津两地新增用地占比由42%下降到26%,保定和廊坊则成为未来城镇扩展的主力军,四市总增量占比达56%。     

我国土地城镇化的时空特征及机理研究

为了探索我国土地城镇化规律,基于2000—2012年省级数据,运用统计分析法研究了我国土地城镇化的时空特征及机理。研究表明,全国和各个省份的城镇建成区与土地城镇化水平均有大幅增长,但省际差异较大,空间格局上呈现出显著的峰值效应;土地城镇化快于人口城镇化,且省际差异明显;相对于土地城镇化水平空间格局而言,省级城市建成区规模空间格局与GDP的空间格局更为相似;经济增长、土地财政、用地指标、土地资源禀赋及现行土地征收制度是造成这种变化的主要影响因素。     

1979年以来南京都市区空间增长模式分析

利用遥感和GIS技术分析1978年以来南京都市发展区的空间增长模式,并从行政区、环形圈层和方位3个视角进行分析。研究发现:1979~1988年间南京主城以填充式增长为主,周围城区以外延式发展为主;1988~2000年间南京主城的空间增长很慢,外围城区以外延增长、线状增长和聚集式增长为主,2000年以后外延式和聚集式增长较其他增长方式更为明显。影响城市空间增长的因素非常复杂,除了社会和经济因素外,城市规划的引导作用以及城市空间结构影响最为显著,其次旧城改造和新区开发的城市发展策略、城市基础设施和开发区建设是推动城市空间增长的重要力量。     

基于贝叶斯时空模型的建设用地扩张格局差异分析——以长三角和中原城市群为例

基于土地利用现状遥感监测数据,采用贝叶斯统计方法对长三角城市群和中原城市群城市建设用地扩张的时空特征及其影响因素进行研究,并探讨两个间差异规律。结果表明:(1)研究期内,两个城市群的建设用地均呈现快速扩张的态势,增长速度均在2000—2005年达到峰值,对应的净增长率分别为36.6%和31.1%。(2)两个城市群城市扩张空间演化过程差异显著,长三角城市群建设用地扩张表现为“点—轴—波式循环”模式,空间异质性较高,出现多个城市扩张热点区域;而中原城市群表现为“点—轴—网”模式,地区间扩张差异较小,温点扩张区域居多。(3)影响两个城市群建设用地扩张的主要因素有经济发展、产业结构、人口规模和居民收入。从影响程度大小的区域对比来看,经济规模、产业结构和居民收入对长三角城市群的影响程度高,人口规模对中原城市群的影响程度高。     

基于GIS的城市用地布局多情景模拟与方案评价——以江苏省太仓市为例

用地布局一直是城市总体规划中的关键难题,以往的规划方案多凭借规划师的经验判断、简单的图层叠加和有限的公众参与生成。然而新的城乡规划法要求从多角度综合考虑城乡用地布局问题,更加注重规划过程的科学性和准确性,也就特别需要有一种适应多情景分析下的城市用地布局模拟与方案评价方法。文章以江苏省太仓市为例,借助GIS技术的强大空间分析功能,探讨了这种方法的技术流程：① 参考已有的大尺度城市未来模型,结合我国特别是研究区的区域特点,构建一个实用的城市未来模型(Urban Future Model,UFM);② 通过用地评价、战略归纳、情景模拟等步骤,生成若干个可选的用地布局模拟方案;③ 应用多目标达成矩阵法从粮食、生态、灾害等多个角度对这些方案进行综合评价,并根据评价结果选择一个最佳方案作为本轮总规用地布局的规划参考方案。     

A spatial zoning approach to calibrate and validate urban growth models

Calibration and validation of models predicting urban growth have been largely developed using internal variables. Further investigation is required to improve model’s calibration and validation mixing internal and external variables. To reach this objective, a spatial zoning approach simulating long-term expansion of Mashhad, the second largest city of Iran, was presented in this study. Spatial zoning approaches distinguish local-scale urban dynamics in districts with different socioeconomic characteristics. Thiessen polygons were used to identify districts with different morphology and functional attributes. Urban growth was subsequently simulated for each district using a Multi-Layer Perceptron (MLP) neural network and Markov chains (MC) analysis. MLP and MC algorithms were respectively used to derive transition maps from non-urban to urban use of land and to determine spatial evolution of built-up areas at the metropolitan scale. Results of simulations based on spatial zoning were compared with outcomes of traditional urban growth models. Spatial zoning improved significantly model’s accuracy in respect to more traditional simulation modes. The approach proposed here is appropriate when simulating land-use changes under discontinuous urban expansion.     

上海市中心城社会区分析

以第五次人口普查数据为基础,对上海市中心城社会区进行研究。结果表明,老年与外来人口、社会经济地位、居住条件、商服与农业人口和公房住宅是形成转型期上海中心城社会区的5个主要因子。城区社会区可划分成6种类型:老年人口集中的旧城区、高社会经济地位居住区、单位公房居住带、人口导入的新建住宅区、外来人口聚居区、农业人口散居区;城市社会空间在整体的同心圆结构基础上呈现出与扇形、多核心结构的综合。并从城市发展的历史、城市规划、土地使用制度改革与旧城改造、户籍管理制度、住房福利分配制度及市场化改革等方面探讨了其形成机制。     

Urban construction land demand prediction and spatial pattern simulation under carbon peak and neutrality goals: A case study of Guangzhou,China

Urban construction land has relatively high human activity and high carbon emissions. Research on urban construction land prediction under carbon peak and neutrality goals (hereafter “dual carbon” goals) is important for territorial spatial planning. This study analyzed quantitative relationships between carbon emissions and urban construction land, and then modified the construction land demand prediction model. Thereafter, an integrated model for urban construction land demand prediction and spatial pattern simulation under “dual carbon” goals was developed, where urban construction land suitability was modified based on carbon source and sink capacity of different land-use types. Using Guangzhou as a case study, the integrated model was validated and applied to simulate the spatiotemporal dynamics of its urban construction land during 2030-2060 under baseline development and “dual carbon” goals scenarios. The simulation results showed that Guangzhou’s urban construction land expanded rapidly until 2030, with the spatial pattern not showing an intensive development trend. Guangzhou’s urban construction land expansion slowed during 2030-2060, with an average annual growth rate of 0.2%, and a centralized spatial pattern trend. Under the “dual carbon” goal scenario, Guangzhou’s urban construction land evolved into a polycentric development pattern in 2030. Compared with the baseline development scenario, urban construction land expansion in Guangzhou during 2030-2060 is slower, with an average annual growth rate of only 0.1%, and the polycentric development pattern of urban construction land was more prominent. Furthermore, land maintenance and growth, that is, a carbon sink, is more obvious under the “dual carbon” goals scenario, with the forest land area nearly 10.6% higher than that under the baseline development scenario. The study of urban construction land demand prediction and spatial pattern simulation under “dual carbon” goals provides a scientific decision-making support tool for territorial spatial planning, aiding in quantifying territorial spatial planning.     

大连市内部地域结构转型与郊区化

在回顾大连城市内涪地域结构形成发展的基础上,分析了８０年代以来大连城市土地利用结构的总体变化趋势,并尝试提出了大连市内部地域结构模式图。８０年代期间,大连市内部地域结构已开始由单中心集聚型向多中心集聚与扩散并存型转型,而这种转型是大连市效区化现象在城市地域上的空间反映。     

北京市老年人口空间分布格局特征及驱动力

基于北京市第五次、第六次人口普查街道数据,多尺度考察了北京市老年人口的空间分布演化特征。研究表明:2000—2010年北京城市功能拓展区老年人口分布最为集中,城市发展新区增长迅速;10年间老龄化程度加深,区县间空间分布差异增大;老年人口总体呈"中心高、外围低、东高西低、南高北低"的空间分布格局;高社会隔离度区域面积显著扩大且在郊区集中分布,低社会隔离度区域面积缩小;养老设施总体供给不足,老年人口与养老设施空间分布不匹配;基于老年人口的医疗卫生服务设施可达性空间分布不均衡。最后从人口自然加龄、外来人口、经济发展、公共服务设施和城市发展战略等方面分析了其影响因素。     

长江中游城市群城际竞合空间格局分析——基于城市竞争力与空间相互作用的视角

基于城市竞争力与空间相互作用的研究视阈,借助SPSS主成分分析法和ArcGIS空间插值手段,构建长江中游城市群城际竞争―整合分析的基本框架,揭示城市群内城际竞合空间格局特征和作用机制。结果显示：1）长江中游城市群城际竞争格局总体呈“核心―边缘”结构特征,3个子城市群内部竞争格局分异显著;多竞争要素的交互耦合、中心城市的极化效应、行政和地理分割、交通等是城际竞争格局形成的主要动力机制。2）城际整合格局整体表现出“群（圈）内＞群（圈）际”的空间分布态势,沿主要交通轴线形成“吸管效应”,城际竞争与整合格局呈现“整体吻合、局部偏离”特征;城际整合格局是距离衰减规律和增长极辐射效应等因素主导形成的产物。3）在城际竞合分析的基础上,从规划融合、交通一体化、产业分工等多方面提出了竞合发展政策建议。     

基于地理模拟方法的昆明市空间拓展情景分析简

改革开放以来,西部高原湖滨城市经历的快速城镇化进程给湖泊流域带来了较为严重的生态环境问题,未来城市空间发展政策的调整需要关注城市空间拓展对区域生态环境的影响。以位于滇池湖滨地区的昆明市为例,设定6种不用的城市空间拓展政策情景,应用SLEUTH模型预测了6种情景下未来20年的城市空间格局,采用空间指数和空间分析方法对预测结果进行了分析评价。结果表明：昆明市城市建成区具有典型的摊大饼式空间拓展模式,城市道路网对城市形态具有重要的影响。6种情景模式下未来昆明市建成区空间格局既有相似性,也表现出显著的差异。城市建设用地空间格局总体上呈集约、紧凑型的发展趋势。生态保护与城市发展管制相结合的政策情景对滇池湖滨地区的景观影响最小。多中心城市发展格局和城市发展管制相结合的政策情景对城市总体空间规模的控制具有明显的效果,但不宜在湖滨地区实施。滇池湖滨地区需要划定景观或生态保护区,严格禁止城市建设用地对湖滨用地景观的占用与分割。滇池湖滨以外的区域,适宜执行生态保护与城市发展管制相结合的多中心发展模式。