張亦漢， 曾湛荊

(1.廣東財經(jīng)大學(xué)地理與旅游學(xué)院，廣州 510320； 2.云南大學(xué)城市建設(shè)與管理學(xué)院，昆明 650000)

0 引言

在城市發(fā)展過程中，交通網(wǎng)絡(luò)對城市格局有重要影響，而城市格局也會反作用于交通網(wǎng)絡(luò)[1]。許多學(xué)者認(rèn)為，交通網(wǎng)絡(luò)是影響城市土地利用的最重要因素，因此有不少學(xué)者研究交通網(wǎng)絡(luò)與土地利用之間的關(guān)系，其中比較典型的問題是交通網(wǎng)絡(luò)的“廊道效應(yīng)”。城市廊道可分為人工廊道和自然廊道，人工廊道以交通網(wǎng)絡(luò)為主，自然廊道則以河流為主。廊道效應(yīng)有流通效應(yīng)和場效應(yīng)，場效應(yīng)最為普遍，即城市交通網(wǎng)絡(luò)對城市土地利用的影響[2-3]。城市交通網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的廊道效應(yīng)是圍繞交通網(wǎng)存在著一定影響范圍的場效應(yīng)，而效應(yīng)大小由中心軸線向外逐步遞減，并遵循隨距離增大而衰減的準(zhǔn)則，也可用一個對數(shù)衰減函數(shù)來表示[2-4]。

廊道效應(yīng)是代杰夫等對美國大都市的城市擴張進(jìn)行研究時提出的[5]。隨后，F(xiàn)orman 等[5]研究了不同距離范圍內(nèi)的濕地、河流、外來植物、駝鹿、麋鹿、兩棲類以及鳥類等的分布情況。宗躍光[1]指出，廊道效應(yīng)是指廊道產(chǎn)生的各種自然、經(jīng)濟和社會綜合效應(yīng)，而且廊道效應(yīng)由中心向外逐步衰減，遵循隨距離增大而衰減規(guī)律。周華榮等[3]研究了塔里木河中下游河流對農(nóng)田、林地和沼澤等的廊道效應(yīng)。周俊等[6]研究了上海市軌道交通的廊道效應(yīng)，并分析了在其影響下的城市土地利用變化情況。還有一些學(xué)者研究了城市化加速過程中道路網(wǎng)絡(luò)與建成區(qū)景觀擴展的互動關(guān)系[3,7-8]。但是現(xiàn)有的研究并沒有考慮到人們出行越來越多采用的交通工具——地鐵，關(guān)于地鐵產(chǎn)生的廊道效應(yīng)也鮮有報道。

因此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，選取在地鐵影響下土地利用變化劇烈的廣州市番禺區(qū)作為研究對象，運用GIS和RS手段，對番禺區(qū)地鐵周圍的土地利用情況進(jìn)行緩沖區(qū)分析，分別提取距地鐵500 m，1 000 m和2 000 m范圍內(nèi)的土地利用信息，研究廣州地鐵沿線土地利用空間分異情況，從而探討并分析廣州地鐵對城市及周邊土地利用分異的影響。研究結(jié)果表明，到目前為止，廣州地鐵線對番禺區(qū)的土地利用還沒有明顯的廊道效應(yīng)，但廣州地鐵站點卻對番禺區(qū)土地利用具有明顯的分異作用。

1 研究區(qū)概況

本文選用廣州市番禺區(qū)作為研究區(qū)，位于珠江三角洲的核心地區(qū)，總面積為786.2 km2。目前，番禺區(qū)由于經(jīng)濟和人口不斷增長，經(jīng)歷了快速的土地利用變化。本研究選用該區(qū)1999年和2008年獲取的TM遙感圖像，采用ENVI軟件先對圖像進(jìn)行大氣校正和幾何糾正，再通過查找同名點對2個時相的圖像進(jìn)行幾何配準(zhǔn)。挑選了訓(xùn)練和測試2組樣本，其中訓(xùn)練樣本用于監(jiān)督分類，將全區(qū)分為城市用地、開發(fā)用地、耕地、林地、基塘、水體和園地； 測試樣本則用于檢查分類結(jié)果。檢查結(jié)果顯示，測試樣本的分類精度可達(dá)到92%，完全能滿足后續(xù)研究與分析等要求[9]。根據(jù)TM遙感圖像的土地利用分類結(jié)果，番禺城市用地面積1999年為134.60 km2，2008年增至255.59 km2，年增長率高達(dá)6.8%。有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國城市用地的平均年擴張率為3%，而GDP的平均年增長率在10%左右[10]。根據(jù)番禺區(qū)的經(jīng)濟增長速度推算，其土地消耗的增長明顯高于全國水平，顯然是不正常的。因此，本文選擇這個典型區(qū)域作為研究區(qū)有著特別的意義。

從1999—2008年番禺區(qū)土地利用類型變化圖(圖1)中可以看出，1999年番禺區(qū)的城鄉(xiāng)建設(shè)用地占總用地的17.4%，而耕地、林地、基塘和水域分別占總用地的49.5%，5.4%，10.6%和11.7%，其他用地占5.5%。這說明在當(dāng)時番禺區(qū)大規(guī)模的城市建設(shè)還未開始，城鄉(xiāng)建設(shè)用地大多集中在市橋附近，整體上比較分散。到2008年，番禺區(qū)城市建設(shè)用地占總用地的比例增加到33.0%，而耕地和林地都有相應(yīng)減少，尤其是耕地由原來的383.76 km2減少到256 58 km2，減少了16%； 開發(fā)用地也有少量增加，由原來的4.72 km2增加到13.29 km2； 基塘和水域面積基本維持不變。因而可以推斷，城鄉(xiāng)建設(shè)用地的增加基本上以耕地的減少為依托。

(a) 1999年番禺土地利用圖(b) 2008年番禺土地利用圖(c) 1999—2008年新增城市用地

圖1番禺區(qū)土地利用類型變化圖

Fig.1ChangesoflandusetypesinPanyuDistrict

1999—2008年番禺區(qū)土地利用類型變化數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 1999—2008年番禺區(qū)土地利用類型變化情況

從表1和圖1可以看出，番禺區(qū)在這10 a間城鄉(xiāng)建設(shè)用地由原來的134.60 km2增加到255.59 km2，占總用地面積的比例由原來的17.4%增加到33.0%，說明番禺區(qū)在這10 a中發(fā)展迅速。同時，耕地由原來的383.76 km2減少到256.58 km2，占總用地面積比例由原來的49.5%減少到33.1%，耕地減少比較明顯。此外，開發(fā)用地也由原來的4.72 km2增加到13.29 km2，占總用地面積的比例由原來的0.6%增加到1.7%。除此之外，基塘、水域和園地的變化不是很明顯。由此可以推斷，2008年的城鄉(xiāng)建設(shè)用地和開發(fā)用地的增加主要以耕地的減少為依托。

2 廊道效應(yīng)分析

2.1 地鐵沿線的緩沖分析

本文對廣州地鐵沿線分別建立不同尺度緩沖區(qū)，研究各緩沖區(qū)內(nèi)新增城市建設(shè)用地的增長情況。選用ArcGIS軟件中Arctoolbox工具箱中的“緩沖”工具，先設(shè)定500 m，1 000 m和2 000 m這3種緩沖距離，生成對應(yīng)的3個緩沖區(qū)； 再在Arctoolbox工具箱中選用“按掩模提取”工具，提取出被緩沖區(qū)覆蓋的番禺區(qū)土地利用數(shù)據(jù)； 然后通過ArcGIS分類統(tǒng)計分析得出距地鐵[0，500)m、[500，1 000)m和[1 000，2 000]m帶狀地區(qū)的新增城鄉(xiāng)建設(shè)用地的情況[11-12](圖2和表2)。

(a) 500 m緩沖區(qū)內(nèi)的新增城市用地(b) 1 000 m緩沖區(qū)內(nèi)的新增城市用地

(c) 2 000 m緩沖區(qū)內(nèi)的新增城市用地(d) 不同距離范圍內(nèi)的新增城市用地

圖2 番禺區(qū)地鐵沿線的緩沖分析

Fig.2 Buffer analysis along metro in Panyu District

表2 不同緩沖區(qū)范圍內(nèi)城鄉(xiāng)建設(shè)用地變化情況

從圖2和表2可以看出： 距地鐵[0，500) m內(nèi)的新增城鄉(xiāng)用地為13.25 km2； [500，1 000)m內(nèi)的新增城鄉(xiāng)用地為14.81 km2； [1 000，2 000]m內(nèi)的新增城鄉(xiāng)用地為24.54 km2。它們分別占總用地面積的23.9%，26.0%和22.0%。這種比例并沒有體現(xiàn)逐漸遞減的特點，說明城鄉(xiāng)建設(shè)用地并沒有隨著與地鐵距離的增加而逐漸減少，即沒有體現(xiàn)明顯的廊道效應(yīng)。

通過調(diào)查與分析，本文認(rèn)為產(chǎn)生這種情況的原因主要有： ①城鄉(xiāng)建設(shè)用地既包括對城市軌道交通依靠程度較高的居住區(qū)、商業(yè)和公共服務(wù)設(shè)施，也包括工業(yè)及倉儲物流等依靠碼頭、高速公路和城際軌道交通的用地類型，所以廊道效應(yīng)不明顯； ②地鐵為地下交通，依托站點與地面建立聯(lián)系。番禺區(qū)不像廣州市中心那樣城市功能齊全而地鐵站點密集，往往很遠(yuǎn)距離才有一個地鐵口，地鐵線路在地下可能會經(jīng)過—長段地面上不很熱鬧的地帶，才能到達(dá)較為繁華的站點。所以本文認(rèn)為以整條地鐵線路為對象做緩沖區(qū)分析，就不可避免地會出現(xiàn)上述情況。

2.2 地鐵站點的緩沖分析

考慮到番禺區(qū)地鐵線路在地下會經(jīng)過地面城鄉(xiāng)建設(shè)用地較為稀少的地帶，而站點往往設(shè)立在城鄉(xiāng)建設(shè)用地較多、人口相對集中的地點，因此本文以地鐵站點為對象，分別建立距地鐵站500 m，1 000 m和2 000 m的緩沖區(qū)，通過整理可以得到圖3和表3。

(a) 500 m緩沖區(qū)內(nèi)的新增城市用地(b) 1 000 m緩沖區(qū)內(nèi)的新增城市用地

(c) 2 000 m緩沖區(qū)內(nèi)的新增城市用地(d) 不同距離范圍內(nèi)的新增城市用地

表3 地鐵站點周圍不同距離的城鄉(xiāng)建設(shè)用地變化情況

從圖3和表3分析可以看出，新增城鄉(xiāng)用地在距地鐵站點[0，500) m內(nèi)為4.13 km2，在[0，1 000) m內(nèi)為14.60 km2，在[0，1 500) m內(nèi)為26.61 km2，在[0，2 000) m內(nèi)為39.57 km2； 且在距地鐵站點[500，1 000)m范圍內(nèi)新增城鄉(xiāng)用地為10.47 km2，在[1 000，1 500)m范圍內(nèi)新增城鄉(xiāng)用地為12.02 km2； 在[1 500，2 000]m范圍內(nèi)新增城鄉(xiāng)用地為12.96 km2。由各種用地占總用地的比例可以看出，新增城市用地在距地鐵站點[0，500)m，[500，1 000)m，[1000，1500)m和[1 500，2 000]m范圍內(nèi)新增百分比分別為32.9%，28.7%，22.7%和22.6%。這種隨距離增大而建設(shè)用地新增比例減少的特征正是廊道效應(yīng)的集中體現(xiàn)。因此可以認(rèn)為，地鐵的吸引作用使得近幾年城鄉(xiāng)建設(shè)用地在地鐵站點附近聚集。城市地鐵的開通對城鄉(xiāng)建設(shè)用地的發(fā)展具有重要影響。目前，番禺區(qū)已開通和在建的地鐵線路長、運載量大，運行快捷準(zhǔn)時，與地面其他交通網(wǎng)銜接方便，吸引眾多居民(包括外來務(wù)工人員)來番禺區(qū)居住在地鐵站點附近，有力地帶動了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟和社會的發(fā)展。

3 結(jié)論

通過研究廣州地鐵對番禺區(qū)土地利用空間分異情況的影響，可得出如下結(jié)論：

1)運用RS和GIS手段，可以非常方便地分析在地鐵影響下城市土地利用的變化情況，探討地鐵對周邊土地利用的廊道效應(yīng)。

2)在對廣州市番禺區(qū)地鐵進(jìn)行緩沖區(qū)分析中，分別提取并統(tǒng)計了距地鐵500 m，1 000 m和2 000 m范圍內(nèi)的土地利用信息，發(fā)現(xiàn)到目前為止，廣州地鐵線還沒有對番禺區(qū)的土地利用產(chǎn)生典型的分異作用和廊道效應(yīng)。

3)通過對番禺區(qū)地鐵站點緩沖區(qū)的分析和統(tǒng)計，新增城市建設(shè)用地在距地鐵站點[0，500) m，[500，1 000)m，[1000，1500)m和[1 500，2 000]m范圍內(nèi)新增百分比分別為32.9%，28.7%，22.7%和22.6%，具有較明顯的廊道效應(yīng)。

4)本文著重分析了地鐵線路和站點對城鄉(xiāng)建設(shè)用地變化的效應(yīng)，下一步將全面探討對其他土地利用類型的分異作用和廊道效應(yīng)。

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