长春城市蔓延机理与调控路径研究

城市蔓延是当今世界许多大城市普遍面临的问题.20世纪90年代以来,长春城市蔓延特征逐渐凸显并日趋严重,随之产生许多经济、社会和生态方面的负面效应.城市经济的高速发展、人口增长与空问扩散、开发区建设、机动化与交通设施建设、住宅扩散与郊区房地产开发以及城市规划的宏观导向等因素,都在不同程度上导致了长春的城市蔓延.为遏制长春"摊大饼"式的空间扩张和进一步的城市蔓延.借鉴国内外有效控制城市蔓延的相关理念和应对策略,从城市增长模式、空间优化布局、房地产开发控制与引导、快速交通体系建设、耕地与生态系统保护等五个方面提出了长春城市发展过程中消减城市蔓延的调控路径.     

1900年以来长春市土地利用空间扩张机理分析

综合集成TM、SPOT遥感影像,地形图、历史地图及其它空间数据提取长春市1900年、1930年、1954年、1976年、1990年、2004年共6期城市土地利用空间扩张信息。利用空间重心转移模型、分形模型与城市土地-人口异速增长模型分析长春市100年来城市土地利用扩张的空间变化特征,进一步研究其扩张机理。研究结果表明：长春市1900年到2004年城市土地面积扩张56.77倍,其中1990~2004年扩张速度最快;1900年以伊通河左岸的宽城子和现在的南关区北部的内城作为城市的雏形。1900~1930年日俄为进行资源掠夺修筑铁路并在周围建立商埠用地将宽城子与内城连为一体。1930~1954年城市主要沿铁路沿线的西南扩张,1954~1976年国家以发展重工业为主向南北方向填充,1976~2004年城市受高新技术开发、旅游业等的影响主要向东南方向扩张。除1976~1990年外城市向外扩张的不规则程度逐渐提高,稳定性降低。1976~1990年以边缘区填充为主,其他时段以边缘区扩张为主。1900~2004年人口增加87.57倍,人均城市用地面积有逐渐减少的趋势,城市土地利用面积与人口二次幂拟合曲线优于乘幂拟合曲线,从百年尺度上历经半殖民地半封建社会与社会主义经济建设两大社会背景的长春城市土地-人口异速增长模型并非规则变化,说明长春100年来城市演变过程中城市建设在历史时期具有不合理的现象。     

城镇化、郊区化与中国城市空间扩张

城市经济学的理论表明,城市人口增长和交通改善等因素都会导致城市的空间扩张,但其作用的机理不同。结合中国的情况,将城市空间扩张的影响因素分为城镇化和郊区化2个市场化动力,二者都会推动城市空间扩张,导致城市边界向外延伸。历年截面数据和面板数据分析结果都表明,在中国城市空间扩张进程中,城镇化动力和郊区化动力都在起作用,城镇化动力占主导地位,与此同时,郊区化动力也有增强的趋势。人口增长和交通改善推动城市空间扩张,城市建成区面积扩张的推动力远大于阻力。作为城市空间扩张速度变化的分水岭以及市场作用下收入水平显著性改变的分界点,1998年的住房制度改革对于中国城市空间扩张进程有着里程碑式的意义。     

景观生态学视角下长春城市功能空间耦合特征研究

基于1995年、2003年、2011年长春市土地利用现状图和相关年份统计年鉴,结合ArcGIS10.2和Fragstats3.3技术平台,综合利用景观生态学方法从微观视角选取城市贫困空间、城市扩展新区以及城市单位社区对不同地域城市功能空间的耦合特征进行了研究,结果表明：① 城市贫困空间用地组合混乱无序,工业空间、居住空间与服务空间镶嵌分布,由此造成城市功能空间生产与生活功能的相互干扰;② 外部扩张的扩展模式导致城市扩展新区地域内城市功能空间的破碎化以及离散化程度不断加剧,并且工业空间在城市扩展新区内呈现出近域推进与广域扩散并存复杂化特征;③ 城市单位社区用地类型不断趋于合理化,用地混合程度不断提高,城市功能空间不断优化重组,城市功能空间界限开始模糊化,城市单位社区不断向社会型社区转型。最后给出了长春城市功能空间优化调控对策,即完善城市工业用地分类标准、倡导城市功能有机融合与适度分散、合理引导传统工业外围扩散。     

中国城市扩张态势与驱动机理研究学派综述

作为世界上最大的发展中国家,随着城市扩张问题的日益凸显,中国城市扩张研究也逐渐成为学术界关注的焦点。本文首先对国内外关于中国城市扩张速度与规模、模式与类型,以及城市空间结构演变的研究进行系统归纳;然后,在此基础上分别从经济学派、制度学派和经验学派的角度对中国城市扩张的驱动机理进行总结,并简要评述各学派研究的特点及局限性。笔者认为,中国的城市扩张具有明显的阶段性、区域性及等级性,即处于不同发展阶段不同区域的不同等级的城市表现出不同的扩张态势,其相应的扩张机理也不同。因此,关于中国城市扩张的后续研究应加强现阶段及长时间尺度研究,选取更具普适性案例,采用更加全面数据和综合的方法,注重不同学派视角的综合,对中国城市扩张进行更加全面与科学的研究。     

转型期长春市服务空间与城市功能空间关系特征研究

基于1995 年、2003 年、2008 年长春市土地利用现状图以及2011 年遥感图像和相关年份统计年鉴,结合GIS技术和SPSS 统计工具,综合利用空间重心法、圈层分析法以及轴带扩展度等方法,对转型期长春市服务空间与城市功能空间关系特征进行探讨,结果表明:① 服务地块开发重心空间波动性差异性明显,扩展方式以快速向外推进为主,以内部填充为辅;② 服务地快呈现整体分散、局部集聚态势,且扩展强度增加,服务地块郊区化显现;③ 长春市服务空间扩展与工业空间扩展具有非协调性;服务空间与居住空间整体属于混融状态,但剥离趋势凸现;服务空间"单中心"结构相对于交通空间分散化发展,已表现出滞后趋势。在研究结果的基础上,进一步分析了长春市服务空间与城市功能空间时空特征形成的作用机理。     

基于反馈机制的城市扩张模拟研究进展

回顾了城市扩张模拟的研究进展,发现相关研究在表达城市系统的复杂性特征时存在较多问题,主要原因是未能较好地反映城市扩张与驱动因子间的相互作用与反馈机制。部分研究虽然隐含地考虑了这种"因-果"相互作用关系,但尚未形成一套成熟的框架体系,主要表现在:1)从研究深度看,反馈机制的实现尚无一套系统的方法;2)就研究广度而言,目前城市扩张模拟较少考虑多类别反馈机制的综合作用。新理论与方法(如复杂系统与网络)的引入及模型耦合等是未来基于反馈机制的城市扩张模拟研究的重要方向。     

南京大都市区建设用地扩张特征与机理

作为全球城市化最快的地区之一,中国建设用地的扩张引起了广泛的关注。以长三角北翼中心城市南京为例,利用遥感、土地利用调查等数据研究大都市区建设用地扩张的过程、格局与机理。研究表明,1985-2007年南京市在工业化、城市化和国际化的推动下经济快速增长,引致了建设用地的扩张,年均增长率为3.14%。2001年后随着城市发展模式由单中心向多中心转换,建设用地呈加速扩展趋势。南京市建设用地扩展具有明显的沿长江和南北交通走廊轴向发展的特征。开发区和新城建设是南京市建设用地扩张的主要方式。区、县尺度的回归分析表明,人口增加、全球化是城镇工矿用地扩张的重要推手;经济的服务业化有利于土地集约利用,减少对用地的需求,这种影响在城区更大;在分权化竞争中,都市区政府具有更强的控制力。     

城市群视角下空间联系与城市扩张的关联分析

在城市群发展的不同阶段,城市扩张表现出不同的时空特征。从城市群视角研究城市扩张的时空规律,对于理解城市扩张与城市群网络化组织结构之间的复杂耦合关系具有重要意义。本文以长江三角洲城市群为例,基于交通网络、引力模型和空间句法模型,结合1980、1990、2000和2010年Landsat遥感影像提取建设用地扩张信息,计算城市扩张强度与速度指标;采用核心城市可达性与空间相互作用力强度分析城市的交通网络区位;采用空间句法模型计算城市交通网络的通达性和城市在城市群交通路网中的地位。结果表明：城市扩张强度与核心城市可达性、核心城市空间相互作用力强度、空间句法变量指标呈正相关关系。城市扩张速度与上述指标在第一阶段(1980-1990年)和第二阶段(1990-2000年)呈正相关关系;但在第三阶段(2000-2010年)整体表现为负相关,分布在城市群外围、交通路网联系程度较低的城市扩张速度更快,呈现出空间收敛的趋势。表明城市群中的城市空间联系在城市扩张中起到重要但又不断演变的作用,研究结果对于长三角城市群规划和其他城市群城市扩张调控具有借鉴意义。     

我国城市扩张、城市转型与碳排放的关系

利用1998—2012年我国省域面板数据,应用主成分分析方法构建城市扩张指数和城市转型指数,并测算各省份各年的碳排放总量,在此基础上,采用基于VECM的格兰杰因果检验来探讨城市扩张、城市转型与碳排放之间的长短期关系,并应用广义脉冲响应函数分析变量间的短期冲击机制。研究显示:(1)短期内,城市转型与碳排放之间存在双向因果关系。(2)碳排放与城市扩张联合形成了城市转型的长、短期格兰杰原因。(3)长期中,碳排放与城市转型联合形成了城市扩张的格兰杰原因。(4)城市扩张与城市转型仅仅能在短期内联合构成了碳排放增加的格兰杰原因,并不能产生长久稳定的格局。据此,得出一些科学规划城市发展及有效推进减少碳排放的政策启示。     

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。     

城市拓展对资源消耗的影响程度分析——以长春市为例

构建脱钩状态模型和响应程度模型,通过定量研究1995~2010年长春市城市拓展对资源消耗的影响程度,得到以下结论:①长春市城市拓展与资源消耗总体呈现"双增长"特征,城市快速拓展导致的资源消耗及资源环境压力不断增大;②长春市城市拓展与资源消耗始终处于"相对脱钩"状态,且资源消耗增长速度随着城市拓展呈先相对下降、后又相对提升的趋势。在城市拓展规模保持总体稳定增长的情况下,资源消耗变化是影响二者脱钩状态与脱钩程度演化的关键因素;③随着长春市城市拓展规模的不断扩大,其对资源消耗增长的影响程度持续增大,进一步说明城市拓展作为资源消耗的驱动力,其变化是导致长春市城市拓展对资源消耗影响程度增大的重要推动因素。     

中国城市空间拓展研究动态

本文在总结了近年来中国城市空间拓展在形态与模式、空间拓展机制、空间拓展动态模拟、空间拓展环境效应等多方面所取得的丰硕成果和研究进展的基础上,提出现阶段中国城市空间拓展研究的主要特点是采用定量化的研究方法,筛选城市空间拓展的驱动因素,应用遥感和地理信息系统获得城市空间拓展准确信息,在此基础上构建模型对不同时空尺度的城市空间拓展过程加以模拟,并对城市空间拓展引起的生态环境效应加以分析,以此开展相关理论研究工作。针对目前研究工作特点和存在的不足,本文认为,今后中国城市空间拓展的主要发展方向应是借助日臻完善的研究手段和方法,深入开展城市空间拓展合理性评价,构建定量化动态模型,协调城市空间用地的增量布局与存量调整,并加强与国外城市空间拓展的比较研究。     

石羊河流域地区城镇空间扩展格局演化

基于石羊河流域地区土地利用综合数据,结合多种模型包括间隙度指数、相关分形维数、扩展强度指数、空间关联模型、空间变差函数,从时间和空间尺度上研究石羊河流域地区城镇建设用地扩展过程与格局。结果表明:20多a来,石羊河流域地区城镇用地以市区和县城为中心向周边辐射,同时沿祁连山边缘海拔2 500 m以下石羊大河沿岸和045丹拉高速、312国道轴线集聚,流域零散分布的乡镇用地变化不大。城镇用地以显著的"点-轴"模式扩展,形成内陆地区城市独特的扩展极核和扩张轴线,为石羊河流域各种规划的编制提供参考。     

大规模投资建设背景下城市过度扩张的约束机制——以无锡市为例

2008年国家出台大规模投资建设经济刺激方案,在促进经济发展的同时,也极易造成城市空间过度扩张.本文以无锡市为案例建立城市建设投资与城市空间扩张Cobb-Douglas生产函数修正模型(AC-D模型),通过仿归一化方法提取1991、1998、2001、2005、2008年TM遥感影像上城市空间扩张信息,并与5年城市建设投资数据引入AC-D模型,验证城市建设投资对城市空间扩张的促进程度,同时计算城市建设投资的不同领域对城市空间扩张的贡献率.在此基础上,根据GDP、城市建成区面积和人口总量等约束条件,构建基于遗传算法的城市建设投资结构优化遗传算法模型(GA模型),得出防止城市过度扩张的最佳城市建设投资规模及投资结构,旨在为城市建设投资方向的选择与城市空间可持续发展提供科学依据.     

长春市城市建设用地演进的空间识别及影响机制研究

随着城市化进程的加快,城市建设用地扩张成为人地关系及可持续发展面临的重要问题,社会各界对城市化与建设用地扩张的关注也越来越多。以长春市中心城区为研究对象,利用1800~1995年统计资料,1995年、2000年、2005年和2010年的遥感影像图及规划统计数据,运用GIS技术提取城市建设用地规模、形态、增长幅度、平均中心等信息,建立一种在空间上有效识别城市建设用地扩张的简便方法,对研究区1995~2010年不同阶段的城市建设用扩展进行空间识别,计算城市建设用地扩张速度、强度、形态紧凑度、分维指数等空间特征量,归纳长春市1995年以来,随城市化发展,城市建设用地空间扩张现象和特征。并结合经济社会统计相关数据及区域分析方法,分析城市建设用地扩张与其各类驱动要素之间的关系。结果表明,长春市建设用地空间扩张与形态演化既具有一般规律又具备特殊性,表现出建设用地总量增加、产业拉动性强、扩张速度快、强度高、空间形态不规则、城市中心迁移方向与建设用地扩张基本一致等特征。这些现象和特征形成的主要影响因素为快速城市化背景下开放式交通系统的高密度开发。     

中国矿业城市空间形态特征及其空间分异

矿业城市是以矿产资源开采和初加工为主的资源型城市,伴随矿业城市发展的各个阶段,城市空间会呈现相应的演变过程和格局,城市经济的转型也必将带来城市空间结构的响应.矿业城市空间结构受自然资源和产业发展的影响明显,是基于自然资源与产业转型的空间可持续发展的典型研究对象之一.选取中国33个公认的典型地级矿业城市作为研究样本,提取空间结构数据进行紧凑度和分形维数的计算与统计分析,力图总结我国矿业城市对比其他类型城市在空间形态上的基本特征和空间分异规律.结果表明,矿业城市空间形态的紧凑度较低,发展呈分散态;矿业城市空间的边界比较复杂,呈不规则状态;矿业城市紧凑度与边界维数呈负相关;矿业城市空间形态受城市发展阶段、有无依托、其他组织的人为规划等因素影响,呈现一定的空间分异规律;矿业城市空间形态与人口规模和经济发展水平存在相关.     

政府规划约束下的城市空间增长多智能体模拟模型

构建政府规划约束下的包含多种类型智能体和环境因素的城市空间增长多智能体模拟模型,通过居民、开发商和政府三类智能体之间以及智能体与环境之间的相互作用模拟了城市空间增长情况。模型将城市建设用地规划区纳入政府的土地利用政策,探讨了政府规划因素对城市建设用地增长的影响,并根据土地集约利用的原则对模拟结果进行了优化。在Repast和ArcGIS的实验环境下,以南京市中心城区(长江以南)为研究区设置了四组土地利用情景,模拟了2001-2007年研究区的城市建设用地增长情况,对比不同情景下模型的模拟精度,说明正确合理的政府规划引导对城市空间增长的重要作用以及对模拟结果进行优化的必要性。该模型有助于揭示城市空间增长机制,为政府宏观调控政策和规划制定提供参考。