王曉峰，傅伯杰，蘇常紅，王茸茸， 趙永華 ， 李團(tuán)勝

1 長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 710054 2 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，城市與區(qū)域國(guó)家生態(tài)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100085 3 山西大學(xué)黃土高原研究所，太原 030006

西安市城鄉(xiāng)建設(shè)用地時(shí)空擴(kuò)展及驅(qū)動(dòng)因素

王曉峰1,2,*，傅伯杰2，蘇常紅3，王茸茸1， 趙永華1， 李團(tuán)勝1

1 長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 710054 2 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，城市與區(qū)域國(guó)家生態(tài)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100085 3 山西大學(xué)黃土高原研究所，太原 030006

城鄉(xiāng)建設(shè)用地變化及驅(qū)動(dòng)機(jī)制是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，我國(guó)正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時(shí)期，建設(shè)用地的迅速擴(kuò)張已成為當(dāng)前中國(guó)土地利用變化的主要特征。以5期(1975、1990、2000、2005和2010年)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用GIS空間分析技術(shù)，提取建設(shè)用地變化及空間分布信息，利用建設(shè)用地?cái)U(kuò)展指數(shù)和建設(shè)用地密度分析方法對(duì)近35年來(lái)(1975—2010年)西安市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的時(shí)空特征進(jìn)行分析。并結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)建設(shè)用地空間擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行分析。結(jié)果表明：西安市建設(shè)用地面積急劇增長(zhǎng)，建筑密度不斷加大，并且城鄉(xiāng)空間差異較大。西安市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展是多因素綜合作用的結(jié)果，高程和坡度控制著建設(shè)用地的分布格局，城市沿河谷擴(kuò)展。西安市城市建設(shè)應(yīng)加強(qiáng)區(qū)域宏觀規(guī)劃和土地利用詳細(xì)規(guī)劃，切實(shí)保護(hù)秦嶺北麓林草地，加強(qiáng)歷史文化名城特色，避免低層次文化復(fù)古創(chuàng)修。

建設(shè)用地；建設(shè)密度；擴(kuò)展指數(shù)；驅(qū)動(dòng)力

城鎮(zhèn)化過(guò)程中的城鄉(xiāng)建設(shè)用地動(dòng)態(tài)演變是土地利用變化研究的焦點(diǎn)之一[1- 2]。我國(guó)正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時(shí)期，據(jù)聯(lián)合國(guó)預(yù)測(cè)，2020年，中國(guó)超過(guò)一半的人口將居住在城鎮(zhèn)地區(qū)，2050年，這一比例預(yù)計(jì)可能會(huì)達(dá)到70%左右[3- 4]。快速城市化進(jìn)程加劇了耕地資源的流失，如沿海各省市 2010 年的土地指標(biāo)在2001年已經(jīng)用完[5]。同時(shí)城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模在不斷擴(kuò)大，而農(nóng)村建設(shè)用地并未按照理論預(yù)期有所減少[6]。城鄉(xiāng)建設(shè)用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)和布局不盡合理，集約節(jié)約利用水平較低，城鎮(zhèn)擴(kuò)張?jiān)斐傻纳鷳B(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題普遍存在[2]。人多地少的基本國(guó)情,決定了中國(guó)今后和未來(lái)都必須面對(duì)建設(shè)用地與耕地保護(hù)這一日趨尖銳的矛盾[1]。城鄉(xiāng)建設(shè)用地的統(tǒng)籌規(guī)劃與利用是實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的關(guān)鍵內(nèi)容之一[7]，開(kāi)展區(qū)域城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的時(shí)空規(guī)律與驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究，對(duì)加深對(duì)城市化本質(zhì)的理解，提高土地利用效率、合理規(guī)劃區(qū)域土地利用、制定科學(xué)的土地政策，促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展等具有一定的現(xiàn)實(shí)意義[7]，

城鄉(xiāng)建設(shè)用地變化及驅(qū)動(dòng)機(jī)制是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域[1-2, 8- 12]。其中國(guó)外對(duì)城市土地利用變化與經(jīng)濟(jì)、人口、政策等因素的關(guān)系備受關(guān)注[9, 12]；在國(guó)內(nèi)集中在城鎮(zhèn)擴(kuò)展[1, 13- 15]、居民點(diǎn)變化[16- 17]以及城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤[18-19]等方面，并且集中在北京[20- 21]、上海[11]、武漢[22]等特大城市及京津唐[23]、珠三角[24]和長(zhǎng)江三角洲[25]等東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。由于城鄉(xiāng)建設(shè)用地概念界定與統(tǒng)計(jì)口徑不一致[26]，尤其是2000年以來(lái)我國(guó)大規(guī)模撤縣設(shè)區(qū)，城市周邊廣大的農(nóng)村地區(qū)也納入了市轄區(qū)范圍，城市擴(kuò)展與鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)化同時(shí)并起，城鄉(xiāng)界線變得模糊，以傳統(tǒng)的二元分法不能準(zhǔn)確的反映現(xiàn)代城市地域結(jié)構(gòu)特征[27]，城鄉(xiāng)建設(shè)用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)演變及城鎮(zhèn)建設(shè)用地和農(nóng)村居民點(diǎn)變化的影響因素尚屬薄弱環(huán)節(jié)[2]，尤其是西部城鄉(xiāng)建設(shè)用地相關(guān)研究有所欠缺。本文從城鄉(xiāng)統(tǒng)籌視角出發(fā)，基于遙感和GIS空間分析技術(shù)，在網(wǎng)格窗體基礎(chǔ)上對(duì)西安市開(kāi)展城鄉(xiāng)梯度建設(shè)用地變化及驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究，旨在掌握西安市城鄉(xiāng)梯度建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的時(shí)空特征和總體演變規(guī)律，不僅有地域性意義，對(duì)全國(guó)城市尤其是西部城市也具有補(bǔ)充和指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

西安市位于渭河流域中部關(guān)中盆地，介于東經(jīng)107°40′—109°49′和北緯33°39′—34°45′之間。西安市是西北地區(qū)最大城市, 轄境東西長(zhǎng)約204km，南北寬約116km，面積10106.1km2。平均海拔400—500m，北部為關(guān)中平原，南部大部分為秦嶺北坡，地勢(shì)南高北低。屬東亞暖溫帶大陸季風(fēng)性氣候，四季冷暖、干濕分明，≥10℃積溫為4400℃，年平均氣溫6.4—14.9℃，年平均降水量743.7mm，平均蒸發(fā)量898.9mm，年平均相對(duì)濕度70%—73%，全年日照時(shí)數(shù)1 983.4—2 267.3 h。北部平原以耕地、園地、城鎮(zhèn)建設(shè)用地和文物遺址保護(hù)用地為主，占市域土地總面積的45.4%，土地利用效益較高。南部秦嶺山地以林地、牧草地、未利用地為主，占市域土地總面積的54.6%，是全市的自然生態(tài)保護(hù)用地。西安是人類(lèi)歷史上最早的城市之一，也是中國(guó)歷史上建都朝代最多的城市之一，歷史文化積淀豐厚，對(duì)城市發(fā)展有著至關(guān)重要的影響。本研究以西安市9區(qū)4縣為研究區(qū)域，按照建設(shè)用地占區(qū)域總面積比重并考慮區(qū)域在空間上集中關(guān)聯(lián)程度，將新城區(qū)、碑林區(qū)、蓮湖區(qū)、雁塔區(qū)、灞橋區(qū)和未央?yún)^(qū)劃分為城市，長(zhǎng)安區(qū)的郭杜鎮(zhèn)、韋曲鎮(zhèn)、閻良區(qū)和臨潼區(qū)的所轄街道辦以及周至縣、戶縣、藍(lán)田縣和高陵縣等區(qū)縣政府駐地劃分為城鎮(zhèn)，其余地區(qū)為農(nóng)村，見(jiàn)圖1。

圖1 研究區(qū)范圍圖及其地形Fig.1 The location, county-level areas, and topography of Xi′an

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及其處理

本研究收集了30m DEM(數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心國(guó)際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，http://datamirror.csdb.cn)，西安市1∶25萬(wàn)行政區(qū)劃圖，1975、1990、2000、2005和2010年5個(gè)時(shí)段土地利用現(xiàn)狀圖(30米柵格數(shù)據(jù))，其中1975—2000年數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院遙感所，2000—2010年數(shù)據(jù)來(lái)源于全國(guó)生態(tài)十年環(huán)境調(diào)查評(píng)估項(xiàng)目組(http://wps1.gscloud.cn/index.shtml)。由于數(shù)據(jù)來(lái)源不同，分類(lèi)體系不盡相同，以同期不同來(lái)源的2000年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合2000年遙感影像進(jìn)行對(duì)比分析，合并歸類(lèi)得到研究時(shí)段西安市建設(shè)用地和非建設(shè)用地(包括耕地、林地、草地、水體和未利用地)。在ArcGIS9.3平臺(tái)下，通過(guò)空間疊置分析得到1975—2010年西安市建設(shè)用地空間變化圖。

1.3 研究方法

目前描述城市擴(kuò)展空間分異最常用的方法有兩種, 一是比較分析城市擴(kuò)展速度在不同空間方位上的差異[28]能夠在總體上勾畫(huà)出城市擴(kuò)展的空間形態(tài), 具有直觀簡(jiǎn)明的優(yōu)點(diǎn)。但由于按方位劃分的空間單元并不具有均等的土地面積, 因而其擴(kuò)展速度并不具有嚴(yán)格意義上的可比較性[29]。另一方法是以區(qū)縣為基本分析單元探討不同的行政單元的空間擴(kuò)展差異[30]，具有明確的可比較性，但也存在過(guò)于宏觀的問(wèn)題，忽略了區(qū)域內(nèi)部的差異。為了更客觀更細(xì)微地反映不同時(shí)期行政單元城鄉(xiāng)建設(shè)用地空間擴(kuò)展的分布特征,采用格網(wǎng)分割法,將西安市不同時(shí)期的建設(shè)用地采用9×9網(wǎng)格窗體(0.27km×0.27km)網(wǎng)格化分割, 選擇建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)和建設(shè)用地密度等方法對(duì)西安市城鄉(xiāng)建設(shè)用地進(jìn)行綜合分析。該方法不僅便于掌握區(qū)域內(nèi)部差異，同時(shí)具有明確的行政空間概念。

1.3.1 建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)

“擴(kuò)展指數(shù)”是探索建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的有效方法，已被成功應(yīng)用到北京[29]、蘭州[31]等城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展研究。即某空間單元在研究時(shí)期內(nèi)新增建設(shè)用地占總區(qū)域面積。可用公式表示為：

(1)

式中,CEI為建設(shè)用地?cái)U(kuò)展指數(shù);Sa是一定時(shí)期內(nèi)一定范圍新增建設(shè)用地面積，本研究中利用GIS空間疊加運(yùn)算得到不同時(shí)段的建設(shè)用地增加面積；A是區(qū)域總面積，并將研究結(jié)果劃分為5個(gè)等級(jí)，即Ⅰ級(jí)緩慢擴(kuò)展、Ⅱ級(jí)低速擴(kuò)展、Ⅲ中速擴(kuò)展、V級(jí)快速擴(kuò)展和IV級(jí)高速擴(kuò)展。

1.3.2 建設(shè)用地密度分析

建設(shè)用地密度指以某個(gè)像元為中心的區(qū)域網(wǎng)格內(nèi)的建設(shè)用地像元數(shù)與總像元數(shù)的比值，該指標(biāo)在城鄉(xiāng)空間上的差異和變化可作為衡量城市局部區(qū)域發(fā)展程度的表征，并且對(duì)于衡量城市不同地區(qū)的擴(kuò)展?jié)摿哂兄匾饬x[32]。首先利用GIS屬性查詢賦值功能將建設(shè)用地賦值為1和非建設(shè)用地賦值為0，其次對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行矢柵轉(zhuǎn)換，然后采用9×9網(wǎng)格窗體，計(jì)算任一柵格的建設(shè)密度值。根據(jù)密度水平，將全區(qū)劃分為5個(gè)等級(jí)：Ⅰ級(jí)低密度區(qū)(0—0.2)，以耕地和林地等為主；Ⅱ級(jí)較低密度區(qū)(0.2—0.4)，以耕地、林地以及農(nóng)村居民用地為主為主；Ⅲ級(jí)中等密度區(qū)(0.4—0.6)，以耕地和工業(yè)用地、居民用地為主；Ⅴ級(jí)較高密度區(qū)(0.6—0.8)，以工業(yè)、居民用地、城市綠地和教育產(chǎn)業(yè)等為主；Ⅳ級(jí)高密度區(qū)(0.8—1)，以商業(yè)用地、居民用地和城市綠地以及基礎(chǔ)設(shè)施用地為主。

2 結(jié)果與分析

2.1 建設(shè)用地?cái)U(kuò)展分析

西安市建設(shè)用地從1975年81787.3hm2增長(zhǎng)到2010年的107171.8hm2，以375.27hm2/a的速度遞增，35年間共增長(zhǎng)25384.5hm2。建設(shè)用地所占比重由1975年8.1%提高到2010年的10.61%，提高了2.51%?？蓪⒀芯繒r(shí)間劃分為兩個(gè)時(shí)間段，即緩慢增長(zhǎng)階段(1975—1990年)和較快速增長(zhǎng)階段(1990—2010年)。在1975至1990年，建設(shè)用地以173.11hm2/a速率增長(zhǎng)，而1990年以來(lái)，建設(shè)用地以年均增長(zhǎng)率1139.39hm2/a,尤其是2000—2005年，以2995.82 hm2/a速率增長(zhǎng)。

在研究時(shí)間段內(nèi)雖然中心城市、城鎮(zhèn)和農(nóng)村地域建設(shè)用地均呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，但仍有一定的區(qū)域差異。1975—1990年，城市、城鎮(zhèn)和農(nóng)村建設(shè)用地分別增長(zhǎng)938.3、903hm2和755.4hm2，所占比重分別為36.13%，34.77%和29.1%，區(qū)域建設(shè)用地?cái)U(kuò)展基本呈現(xiàn)均衡態(tài)勢(shì)；1990—2000年，城市和城鎮(zhèn)新增建設(shè)用地占全區(qū)新增建設(shè)用地比例分別為44.35%和40.06%，城市擴(kuò)展以中心城鎮(zhèn)擴(kuò)展為主；2000—2005年，城鎮(zhèn)新增建設(shè)用擴(kuò)展迅速，城鎮(zhèn)新增建設(shè)用地占全區(qū)新增建設(shè)用地的48.43%，而中心城鎮(zhèn)和農(nóng)村為33.14%和18.42%。2005—2010年各區(qū)域新增建設(shè)用地?cái)U(kuò)展幅度稍有減緩，但無(wú)論是中心城市、城鎮(zhèn)還是農(nóng)村，建設(shè)用地仍在擴(kuò)展，相比較，農(nóng)村建設(shè)用地增長(zhǎng)迅速，新增建設(shè)用所占比重高達(dá)51.62%(圖2,圖3)。

圖2 西安市城鄉(xiāng)建設(shè)用地變化圖Fig.2 Built-up area in Xi′an from 1975 to 2010

2.2 建設(shè)用地密度分析

2010年西安市Ⅰ級(jí)低密度所占比重最大，為85.97%；其次是高密度和較低密度，比重分別為4.85%和4.19%；較小的是中等密度和較高密度，比重分別為2.86%和2.13%。1975—2010年間，西安市Ⅰ級(jí)低密度區(qū)所占比重在逐年減少，由1975年的88.7%降低到2010年的85.97%，共降低2.73%；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ級(jí)密度區(qū)所占比重均在增加，其中 Ⅴ級(jí)增長(zhǎng)較為迅速，提高了1.81%，其次是Ⅱ級(jí)較低密度，這些區(qū)域遠(yuǎn)離城市和城鎮(zhèn)中心，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其是道路等交通設(shè)施的建設(shè)，極大地促進(jìn)了區(qū)域發(fā)展，以鄉(xiāng)村道路和農(nóng)村宅基地為主要類(lèi)型的建設(shè)用地面積大幅提高；中等密度和較高密度建設(shè)用地分別增加了1865hm2和1968hm2。而高密度建設(shè)用地增長(zhǎng)迅速，面積由1975年的31082hm2提高到2010年的49664hm2(圖4)。

圖3 西安市城鄉(xiāng)建設(shè)用地變化圖Fig.3 Spatial distribution of the built-up area in Xi′an from 1975 to 2010

中心城鎮(zhèn)高密度建設(shè)用地由1975年的9189.44hm2增長(zhǎng)到2010年的17516.19hm2，面積增長(zhǎng)了8329.75hm2，所占比例由1975年的33.07%提高到2010年的63.04%，提高了約29.92%(表1)。從發(fā)展趨勢(shì)看，西安市中心城市建設(shè)用在1975—1990是緩慢增長(zhǎng)，1990—2005保持高速增長(zhǎng)，2005年以來(lái)由于非農(nóng)建設(shè)用面積的繼續(xù)減少等原因，中心城市建設(shè)用地保持相對(duì)穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢(shì)；西安市城鎮(zhèn)高密度建設(shè)用地由1975年的 9455.44hm2增長(zhǎng)到2010年的18072.22hm2，面積增長(zhǎng)了8616.78hm2，所占比例由1975年的10.54%提高到2010年的20.15，提高了約30%。主要集中在長(zhǎng)安區(qū)的韋曲鎮(zhèn)和郭杜鎮(zhèn)、灞橋區(qū)的十里鋪和席王街道辦、閻良區(qū)的鳳凰路和新華路街道辦等地區(qū)；西安市1975年農(nóng)村高密地建設(shè)用地面積11998.83hm2，占農(nóng)村總面積的1.34%，2010年為13602.88hm2，比例為1.52%。由此可以看出，無(wú)論是城市、城鎮(zhèn)還是農(nóng)村，西安市各區(qū)域較高密度和高密度建設(shè)用地均在不同程度增加，其中城市和城鎮(zhèn)增加幅度較大，相反低密度建設(shè)用地在不斷減少，說(shuō)明該區(qū)域城市向高密度集約利用方向發(fā)展。

圖4 1975—2010年西安市城市建設(shè)用地密度空間分布圖Fig.4 Distribution of the density of the built-up area in Xi′an from 1975 to 2010

表1 西安城鄉(xiāng)建設(shè)用地密度分區(qū)分級(jí)統(tǒng)計(jì)表 (1975—2010年)Table 1 Statistics for urban and rural built-up land, density classes, and zones in Xi′an city (1975—2010)

2.3 驅(qū)動(dòng)因素分析

建設(shè)用地?cái)U(kuò)張是復(fù)雜系統(tǒng)的過(guò)程，受眾多不確定性因素影響[1,26]。已有學(xué)者從經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)、國(guó)家政策、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃等方面探討了建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的基本驅(qū)動(dòng)因子[10, 33-34]。并認(rèn)為城市規(guī)劃對(duì)城市土地利用變化起著決定作用，引導(dǎo)了整個(gè)城市的演化過(guò)程，也決定了城市發(fā)展模式[35],同時(shí)國(guó)家城市發(fā)展政策以及投資導(dǎo)向等也起著關(guān)鍵作用。在實(shí)際調(diào)查基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)，表明地形地貌、人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、交通、文教產(chǎn)業(yè)以及文化遺跡保護(hù)與發(fā)展以及城中村改造等因素對(duì)西安市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展有著明顯的作用。

2.3.1 自然因素

圖5 西安市建設(shè)不同海拔建設(shè)用地分布 Fig.5 Influences of elevation on changes in the amount of land under construction

地形地貌是自然因素中一個(gè)非常重要的因素，該因素對(duì)建設(shè)用地的布局及其發(fā)展有著明顯的制約因素，并且這種限制作用將形成特殊的城市空間發(fā)展格局。西安市是我國(guó)典型的西部河谷型城市，處于秦嶺山地和渭北黃土高原之間，城市布局與發(fā)展明顯受到地形的嚴(yán)重制約，西安市南側(cè)邊緣秦嶺北坡明顯的地形起伏，是城市擴(kuò)展的天然屏障，城市擴(kuò)展空間有限。東南側(cè)狄宅塬、白鹿塬、灞陵塬和神禾塬等臺(tái)塬相間分布，僅有零星建設(shè)用地。渭河從西安市北緣而過(guò)，但由于預(yù)防洪澇等危害及水資源安全等因素，目前西安市建設(shè)用地主要分布在350—500m渭河二級(jí)階地范圍，并且沿著河谷發(fā)展(圖3,圖5)。

2.3.2 人口因素

人口增長(zhǎng)對(duì)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展具有顯著的刺激作用。城市用地規(guī)模應(yīng)與人口數(shù)量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)。人口數(shù)量的不斷增加，推動(dòng)著房地產(chǎn)、工業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)了市區(qū)和農(nóng)村建設(shè)用地的擴(kuò)展。西安市作為我國(guó)西北地區(qū)快速城市化的典型地區(qū)之一，也是關(guān)中平原城市群最具有代表性城市之一，伴隨著區(qū)域城市化與工業(yè)化的快速推進(jìn)，西安市人口呈線性增長(zhǎng)(圖6)，總?cè)丝趶?975年的261.38萬(wàn)人增加到2011年的846萬(wàn)人，因住房以及其它公共用地需求的增加，結(jié)果促進(jìn)建設(shè)用地也迅速逐漸擴(kuò)展，二者具有較好的正相關(guān)性(圖6)。1990年之前，西安市建設(shè)用擴(kuò)展主要受人口增長(zhǎng)的影響，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口影響程度在降低，但人口仍然是一個(gè)不可忽視的重要因素。

2.3.3 經(jīng)濟(jì)因素

經(jīng)濟(jì)發(fā)展是建設(shè)用地增加的主要?jiǎng)恿χ?。西安市位于西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)，相對(duì)全國(guó)而言社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，統(tǒng)計(jì)表明，1985年之前，人均GDP不足1000元。改革開(kāi)放以來(lái)，尤其是1990年以來(lái)西安市社會(huì)經(jīng)濟(jì)才得以快速發(fā)展，人均GDP由1990年的1950元增長(zhǎng)到2010年的45475元，20年間增長(zhǎng)了22.3倍。1975年以來(lái)，人均GDP以年平均11.62%的速度增長(zhǎng)，建設(shè)用地以35%的速率擴(kuò)展。結(jié)果表明，人均GDP對(duì)建設(shè)用地有著非常重要的影響，并且隨著經(jīng)濟(jì)能力提升，影響程度將會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大。

圖6 人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)建設(shè)用地的影響Fig.6 The relationship between land construction in Xi′an and the population size (right) and GDP (left)

2.3.4 教育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)建設(shè)用地的影響

基于教育均衡發(fā)展以及教育輻射帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素，陜西是我國(guó)重要的高等教育基地，也是陜西最具特色的優(yōu)勢(shì)資源之一。自1978年以來(lái)，西安市擁有西北大學(xué)、西安交通大學(xué)等高等院校30多所，集中分布在西安市南郊的雁塔區(qū)以及南二環(huán)周邊地帶，對(duì)該地區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展具有明顯的帶動(dòng)。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，職業(yè)學(xué)校以及民辦高校在西安市有了較大的發(fā)展。隨著教育改革力度加大, 發(fā)展迅速, 由于地價(jià)、發(fā)展空間等因素, 高校在西安市區(qū)內(nèi)已難以找到良好的發(fā)展用地, 部分高校依托西安市南部文教區(qū)、高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū), 向周邊區(qū)縣擴(kuò)展。尤其是1999年國(guó)家實(shí)行高等教育擴(kuò)招以來(lái)，各高校紛紛擴(kuò)建新的校舍，并在長(zhǎng)安區(qū)郭杜鎮(zhèn)、未央?yún)^(qū)草灘、戶縣和臨潼區(qū)形成高校集中分布地區(qū)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1975年西安市擁有35家高校，共36個(gè)校園，校園總面積1746.84hm2，2010年西安市高校個(gè)數(shù)發(fā)展到72個(gè)、114個(gè)校園，校園總面積5794.2hm2，見(jiàn)圖7。高校本身的發(fā)展對(duì)城市建設(shè)用地的擴(kuò)展有著極強(qiáng)的影響。更為重要的是由于高校擁有眾多的人口、優(yōu)美的環(huán)境和健全的各種娛樂(lè)設(shè)施，對(duì)城市建設(shè)用地的擴(kuò)展有著極強(qiáng)的輻射作用，其周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張極為明顯。如郭杜鎮(zhèn)大學(xué)城最初是在孤立的農(nóng)村地帶建立，經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，其周邊形成了規(guī)模宏大的商業(yè)、居住中心。

圖7 西安市高校面積、校園個(gè)數(shù)動(dòng)態(tài)變化與建設(shè)用地關(guān)系Fig.7 The relationship between land construction and colleges/universities from 1975 to 2010

2.3.5 交通條件對(duì)建設(shè)用地的影響

城市沿著公路、鐵路等主要交通干線發(fā)展是城市發(fā)展的一大特點(diǎn)，西安市也不例外。西安作為陜西省的省會(huì)，公路網(wǎng)四通八達(dá)，比較密集。西寶高速是西安連接寶雞及陜西西部的重要交通要道，西萬(wàn)公路是西安通往陜西南部的樞紐，西銅公路使得西安與陜北有了快捷的聯(lián)系，另外西臨公路連接了陜西東部地區(qū)，密集的公路網(wǎng)有力的推進(jìn)了城市的擴(kuò)展。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，西安的西北、西南以及北部的城市發(fā)展與西寶高速公路、西萬(wàn)公路及西銅公路是有很強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。另外繞城高速公路對(duì)西安郊區(qū)的發(fā)展也起到了很大的推動(dòng)作用。在城市內(nèi)部，始建于1993 年“八五”期間的二環(huán)路, 有效地緩解了蓮湖路、環(huán)城南路等城市主干道的交通壓力, 成為城市內(nèi)車(chē)流、物流的主要通道和城市新的綠色環(huán)帶。2000年已建通車(chē)的西安城市三環(huán)路和繞城高速是不僅是城鎮(zhèn)間的高速公路并向城市組團(tuán)內(nèi)部的快速路轉(zhuǎn)化, 并兼有過(guò)境交通的功能。研究表明[24,31]，隨著與主要交通干線距離的增大, 西安市其它土地類(lèi)型向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)變呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)。這表明建設(shè)用地的擴(kuò)展與交通條件密切相關(guān),密集的交通網(wǎng)有力的推進(jìn)了城市化進(jìn)程,使得城市規(guī)模有了很大發(fā)展,但同時(shí)也使得耕地等非建設(shè)用地的大量流失。

2.3.6 城中村的發(fā)展及改造

伴隨我國(guó)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 城市作為區(qū)域內(nèi)政治、經(jīng)濟(jì)、文化的中心, 其規(guī)模在不斷擴(kuò)張。這種迅速擴(kuò)張, 使大村莊包圍在城市建成區(qū)內(nèi), 形成城中村[36，29]。至20世紀(jì)90年代中后期,“城中村”便已成為我國(guó)城市化進(jìn)程中的普遍現(xiàn)象。西安是一座古城, 由于城墻相隔, 農(nóng)村包圍城市的格局比其他城市明顯,隨著城市化提速, 建成區(qū)急劇向外擴(kuò)張，在老城區(qū)外形成了城市、農(nóng)村混居的局面。目前, 西安市的城中村共計(jì)326個(gè)村，各類(lèi)土地1. 44萬(wàn)hm2，其特點(diǎn)是總體分布比較散, 但又相對(duì)的比較集中，一半以上的城中村分布在西安市的二環(huán)以外、三環(huán)以內(nèi)的區(qū)域,其中二環(huán)以內(nèi)的老城區(qū)就有57個(gè)[37，30]。該地帶在2000年之前，以村民住房為主呈現(xiàn)低密度面上迅速擴(kuò)張。隨著用地矛盾緊張、以及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)發(fā)展，城中村改造迫在眉睫。2002年西安市開(kāi)始143個(gè)城中村改造工作, 基本完成二環(huán)路內(nèi)72個(gè)城中村(占地0.15萬(wàn)hm2) 改造工作。截至2009 年底, 共完成98個(gè)整村1800萬(wàn)m2的拆除工作[30]。城中村改造等措施，通過(guò)填充方式促進(jìn)中心城市低密度建設(shè)用地向高密度集約用地方向發(fā)展；郭杜鎮(zhèn)以茅坡村為中心建立大學(xué)城，是典型農(nóng)村城鎮(zhèn)化地帶。

2.3.7 歷史文化遺跡對(duì)建設(shè)用地影響分析

西安市是一個(gè)文化古都，有著深厚的歷史文化積淀和文化遺跡。90年代初基于保護(hù)的需要對(duì)城市空間發(fā)展有著較大的影響。如在20世紀(jì)90年代之前，因考慮北郊漢長(zhǎng)安城和大明宮遺址南郊曲江遺址的保護(hù)等因素，未納入城市的發(fā)展規(guī)劃中，到2000年以來(lái)北二環(huán)地帶以及大雁塔周邊仍然是一片農(nóng)田。從西安城市發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看, 舊城區(qū)無(wú)論是建筑呈現(xiàn)高密度, 唐大明宮、大雁塔、小雁塔等遺址及文物建筑的保護(hù)和與周?chē)h(huán)境的協(xié)調(diào)日趨困難。隨著城北經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、城南高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)的建設(shè), 以及50年代始建的城南文教區(qū)、城東城西兩大塊不斷更新和拓展, 城市迅速向外擴(kuò)張和發(fā)展。歷史文化遺跡的保護(hù)與發(fā)展是迫在眉睫需要解決的問(wèn)題。2000年以來(lái)隨著大雁塔文化廣場(chǎng)以及曲江遺址公園、大明宮遺址公園等開(kāi)發(fā)建設(shè)，西安市歷史文化遺跡保護(hù)將從單純的圈地保護(hù)發(fā)展到開(kāi)發(fā)建設(shè)與保護(hù)階段，加快了西安市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展，尤其是北二環(huán)西北地帶建設(shè)用地的增長(zhǎng)，其建筑密度在不斷提升。

2.3.8 水體等濕地景觀對(duì)城市發(fā)展的影響

城市濕地系統(tǒng)是城市景觀的主要類(lèi)型，在維持和改善城市生態(tài)環(huán)境中起著極為重要的作用。并且選擇在濕地周邊及其附近居住、工作成為城市人口的理想需求，這一需求將成為建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的輻射極點(diǎn)。西安市地處西北內(nèi)陸，是典型的內(nèi)陸型城市，干旱缺水，城市發(fā)展明顯受到濕地景觀制約和吸引。隨著護(hù)城河清理，浐灞生態(tài)園、世博園、環(huán)城公園、曲江公園以及未央湖等以水域?yàn)橹鞯臐竦丨h(huán)境的擴(kuò)建以及濕地景觀的擴(kuò)展，其周邊成為居住的理想環(huán)境，進(jìn)而引發(fā)以住房為代表的建設(shè)用地的增加，成為城市增長(zhǎng)極[38]。自古以來(lái)，西安市就具有八水繞長(zhǎng)安的說(shuō)法，其中渭河是橫貫關(guān)中平原的條重要的河流，關(guān)中城市群緊密分布在渭河沿岸，在過(guò)去的幾十年中，渭河西安段由于污染等因素，對(duì)城市擴(kuò)展有著一定的制約作用。隨著陜西省政府于2008年規(guī)劃、預(yù)計(jì)在2015年全部建成的調(diào)水工程實(shí)施[39]以及渭河水污染等工程的治理，將極大地改善渭河河道生態(tài)環(huán)境，在未來(lái)將形成新的城市增長(zhǎng)極。

3 結(jié)論

(1)西安市建設(shè)用面積增長(zhǎng)較大，新增建設(shè)用地25384.5hm2,其中中心城市和城鎮(zhèn)建設(shè)用地增長(zhǎng)迅速。西安市建設(shè)用地密度在不斷提高,并且中心城市建設(shè)用地集約節(jié)約程度較高,而城鎮(zhèn)和農(nóng)村建設(shè)用地密度較低,土地利用程度有待提高。

(2)西安市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展是多因素綜合作用的結(jié)果，在宏觀尺度，建設(shè)用地受到地形限制明顯，建設(shè)用地集中分布平原地區(qū)并且呈現(xiàn)緩慢向較高的坡地和河谷邊緣地帶擴(kuò)展；其次人口規(guī)模和人均GDP對(duì)西安市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的影響巨大，人均GDP變動(dòng)1個(gè)單位，建設(shè)用地將同向變動(dòng)3個(gè)單位。在景觀尺度，教育產(chǎn)業(yè)、交通道路以及濕地等因素對(duì)建設(shè)用地具有明顯的牽引作用，其中教育產(chǎn)業(yè)更為明顯，隨著眾多高校新校園在西安市各郊縣的擴(kuò)建，激發(fā)了西安市建設(shè)用地急速由內(nèi)向外擴(kuò)展的態(tài)勢(shì)。

(3)與北京、上海等東部沿海城市相比較，西安市城市建設(shè)有明顯趨同趨勢(shì)。為了避免同質(zhì)化、控制城市無(wú)限蔓延，這要求管理者：在滿足當(dāng)前城市規(guī)模擴(kuò)展的前提下, 以突出歷史文化名城風(fēng)區(qū)域資源特色為重點(diǎn)，慎重歷史文化遺跡過(guò)度開(kāi)發(fā)建設(shè)；切實(shí)加強(qiáng)秦嶺北麓森林帶和渭河濕地等重要城市生態(tài)屏障保護(hù)和建設(shè)，強(qiáng)調(diào)城市生態(tài)安全建設(shè)，提高城市生態(tài)活力；提高城市建設(shè)用地利用效率為導(dǎo)向，加強(qiáng)城市土地科學(xué)規(guī)劃，避免城市周邊優(yōu)質(zhì)耕地資源大量流失和對(duì)生態(tài)保護(hù)資源的侵占。

(4)西安市村莊集中分布在渭河關(guān)中平原，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)民收入水平的提高，盡管農(nóng)村建設(shè)用地所占比重略有下降，但農(nóng)村建設(shè)用地增長(zhǎng)幅度持續(xù)上升，農(nóng)村建設(shè)用地外擴(kuò)內(nèi)空現(xiàn)象日益嚴(yán)重[40]，嚴(yán)重威脅著我國(guó)耕地保護(hù)與糧食安全，因此，建議管理部門(mén)統(tǒng)籌城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展，優(yōu)化城鄉(xiāng)土地資源配置。

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Spatio-temporal characteristics and & driving forces of built-up land in Xi′an,China

WANG Xiaofeng1,2,*, FU Bojie2, SU Changhong3, WANG Rongrong1, ZHAO Yonghua1, LI Tuansheng1

1TheCollegeofEarthandResources,ChanganUniversity,Xi′an710054,China

2StateKeyLaboratoryofUrbanandRegionalEcology,ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China

3InstituteofLoessPlateau,ShanxiUniversity,Taiyuan030006,China

Urban and rural land use change and associated driving mechanisms represent an active field of research in China and abroad. China is experiencing rapid urbanization and expansion of newly constructed land. Specifically, over the last decade, there has been a 78.5% expansion of urban built-up areas, which poses many potential environmental problems. Understanding the processes and driving mechanisms for the expansion of built-up land is conducive to prudent urban planning and management policies. In this study, the Xi′an metropolitan area was approximately divided into the city proper, township region, and rural areas based on various factors such as population size and the percentage of built-up land.We monitored variations in the trajectory of the built-up area and associated driving forces in Xi′an City for the last 35 years by using the Window Analysis Method combined with an expansion index.The results showed that the built-up area in Xi′an increased from 81787.3 hm2(8.1%) in 1975 to 107171.8 hm2(10.6%) in 2010. Temporally, the built-up area expanded at an increasing pace. The rate of land change was 173.11 hm2/a from 1975 to 1990 and 1139.39 hm2/a from 1990 to 2010, with the highest expansion rate of 2995.82 hm2/a occurring from 2000 to 2005. Urban and rural spatial differences in land use change were noticeable. Spatially, the central part of the metropolitan area increased more than the surrounding rural area.Built-up land expansion in Xi′an is a complex process subject to multiple factors at various scales. At the macro-scale, geomorphology is a limiting factor for built-up area expansion, i.e., the built-up area was mainly distributed over low terrain initially, followed by the development of tablelands on the higher mountain ranges and the lower river valley. Furthermore, population size and per-capita gross domestic product (GDP) also played significant roles in the pattern of development in the built-up area. At the landscape scale, education facilities, roads and wetlands/parks exerted profound influences on the shape of the built-up land. with Beijing and Shanghai, Xi′an underwent urbanization at a more moderate rate. With a long history of 6000 years and status as the capital city of China for more than 1200 years, Xi′an should not be further developed homogeneously; however, any newly planned construction should give full consideration to the ancient city style and aim to preserve historical relics instead of antique building. Furthermore, urban sprawl should be prohibited in the Qin-ling “forest zone” to the north of the city and the Wei-he River wetlands. Education is a key factor that shapes social and economic structures, with several university towns having become established in this region, in addition to the original southern suburb education agglomeration. To protect high quality farmland, we advise that strict land requisition bans be implemented on cultivated land neighboring the city. It would also be beneficial to improve the efficiency of urban construction projects, strengthen the scientific urban planning process, and avoid excessively encroaching on protected ecological resources. The Guan-zhong Plain, where Xi′an city is located, was the birthplace for Chinese culture. In recent years, the built-up area of this city has spread at a steady rate, which poses serious threats to cultivated land and food security over the long term. Thus, land resources in both urban and rural areas should be managed and configured by coordinating them as a whole.

construction land; construction density; expansion index; driving force

國(guó)家自然科學(xué)基金(41040011, 41471097);陜西省自然科學(xué)基金(2014JM5211); 中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(自然科學(xué)類(lèi))(2013G1271098)

2013- 06- 28;

日期:2015- 04- 14

10.5846/stxb201306281794

*通訊作者Corresponding author.E-mail:wangxf@chd.edu.cn

王曉峰，傅伯杰，蘇常紅，王茸茸，趙永華，李團(tuán)勝.西安市城鄉(xiāng)建設(shè)用地時(shí)空擴(kuò)展及驅(qū)動(dòng)因素.生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(21):7139- 7149.

Wang X F, Fu B J, Su C H, Wang R R, Zhao Y H, Li T S.Spatio-temporal characteristics and & driving forces of built-up land in Xi′an, China.Acta Ecologica Sinica,2015,35(21):7139- 7149.