白如山， 姜玉培， 曾 承

(1.阜陽師范學院 歷史文化與旅游學院，安徽 阜陽 236041；2.華中師范大學 城市與環(huán)境學院，湖北 武漢 430079)

江淮城市群土地利用空間結(jié)構(gòu)的多尺度研究

白如山1， 姜玉培2， 曾 承1

(1.阜陽師范學院 歷史文化與旅游學院，安徽 阜陽 236041；2.華中師范大學 城市與環(huán)境學院，湖北 武漢 430079)

土地利用空間結(jié)構(gòu)作為土地利用規(guī)劃學科的核心問題，其多尺度研究對土地利用空間規(guī)劃有重要參考價值.論文借助多維計量模型和GIS空間分析方法，從多維度、多尺度視角研究江淮城市群土地利用結(jié)構(gòu)的空間分異規(guī)律，結(jié)果表明：(1)市域尺度上，江淮城市群市域土地利用多樣化空間格局整體呈現(xiàn)中西部偏高，南北兩側(cè)偏低的遞減格局，整體優(yōu)勢度指數(shù)偏低，但其空間格局呈現(xiàn)南北兩側(cè)高、中間低的異質(zhì)特征，均勻度處于中等水平，且各地市空間分布格局與其優(yōu)勢度呈顯著的負相關(guān)分布特征.(2)縣域尺度上，江淮城市群土地利用多樣化格局整體上呈現(xiàn)沿江地區(qū)高、沿淮地區(qū)低、江淮之間居中的空間分布特征，集中化指數(shù)空間格局由西北部向東南部呈現(xiàn)遞階下降的分布特征.與市域尺度相比，整體優(yōu)勢度較為明顯，且各縣區(qū)呈現(xiàn)以沿江低優(yōu)勢度指數(shù)地區(qū)為軸線，以霍邱縣、壽縣和石臺、銅官山區(qū)等高優(yōu)勢度指數(shù)地區(qū)為兩翼的非對稱性“凹”字型空間分異特征.

土地利用空間結(jié)構(gòu)；多尺度；空間分異；江淮城市群

引 言

土地利用空間結(jié)構(gòu)及其變化研究伴隨全球環(huán)境變化研究逐步成為學術(shù)界關(guān)注的核心內(nèi)容和科學前沿問題.國外學者的相關(guān)研究主要始于19世紀末，研究內(nèi)容主要集中在農(nóng)業(yè)區(qū)位論、土地經(jīng)濟結(jié)構(gòu)模型、土地利用新技術(shù)新方法應(yīng)用、土地利用動態(tài)規(guī)劃等，如杜能、阿朗索、Webber、Baessler、Mclntyre等[1-4].國內(nèi)學者對區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)類型研究稍晚，代表性成果主要集中在土地利用結(jié)構(gòu)的景觀生態(tài)學研究、土地利用結(jié)構(gòu)分類、分區(qū)及空間優(yōu)化配置等領(lǐng)域，如周生路、潘竟虎、石培基、宋戈、譚術(shù)魁、李雪銘、吳塹紅等[5-17].而國內(nèi)學者對于江淮城市群的關(guān)注，多從江淮城市群的空間聯(lián)系、競爭力時空演變、旅游經(jīng)濟網(wǎng)絡(luò)等方面研究[18-20]，而較少涉及土地利用空間結(jié)構(gòu)的深入分析.據(jù)此可知，已有土地利用空間結(jié)構(gòu)問題的研究文獻呈現(xiàn)如下特點：①在地域范圍上，已有文獻主要集中在西部的黃土高原、干旱綠洲地區(qū)或丘陵山地等地區(qū)，而對中東部平原地區(qū)或城市群地區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)關(guān)注較少；②在空間尺度選擇上，多以省域、市域或縣域單一尺度的評價居多，較少關(guān)注多尺度空間的評價研究；③在研究方法上，多利用景觀生態(tài)學的多樣化指數(shù)、破碎度指數(shù)、羅倫茨曲線等單一指數(shù)方法進行研究，而利用GIS空間分析方法且涉及多尺度研究尚不多見.為此，本文試圖綜合運用多樣化指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、均勻度指數(shù)等多維計量模型和GIS空間分析方法，以江淮城市群為研究對象，從市域和縣域兩種空間尺度深入探究城市群土地利用空間結(jié)構(gòu)的分異規(guī)律，以期為江淮城市群地區(qū)土地資源的集約節(jié)約利用及空間規(guī)劃決策管理提供有價值的參考.

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

參考現(xiàn)有研究[18，20]，本文研究區(qū)域是指作為經(jīng)濟區(qū)意義上的江淮城市群，具體包括合肥、六安、淮南、蚌埠、滁州、馬鞍山、蕪湖、銅陵、池州、安慶等10個地市及所轄70個縣、區(qū)、市.數(shù)據(jù)主要源于安徽省第二次土地利用調(diào)查主要數(shù)據(jù)成果公報(2014年).由于本文所用數(shù)據(jù)限于安徽省域范圍內(nèi)，統(tǒng)計口徑一致，可有效保證數(shù)據(jù)可靠性和結(jié)果可比性，相關(guān)統(tǒng)計圖表均據(jù)此繪制而成，下文將不再逐一列出數(shù)據(jù)來源.

2.2 研究方法

在借鑒周生路[5]、潘竟虎[9]、石培基[10]等在景觀生態(tài)學和計量地理模型研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合董廷旭[12，17]、宋戈[13]、李雪銘[15]、吳塹紅[16]等在區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)上的研究方法，對江淮城市群土地利用空間結(jié)構(gòu)進行多尺度多維計量分析.具體模型見表1.

表1 土地利用結(jié)構(gòu)與格局評價指標模型

3 結(jié)果與分析

3.1 基于市域尺度的空間分異

基于表1指數(shù)模型對江淮城市群土地利用現(xiàn)狀進行多維計量測算，計算得出市域土地利用結(jié)構(gòu)與格局指數(shù)(表2)，基于ArcGIS10.0生成江淮城市群市域空間尺度土地利用結(jié)構(gòu)多維格局分布圖(圖1)，通過對比分析，有如下發(fā)現(xiàn).

3.1.1 多樣化空間差異較大.由表2、圖1a可以發(fā)現(xiàn)，江淮城市群土地利用多樣化空間分布格局呈現(xiàn)中西部偏高，南北兩側(cè)偏低的遞減格局.其中，銅陵、蕪湖、馬鞍山、安慶、六安等五地市多樣化程度較高，均大于0.7，說明土地利用類型多樣、結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào).而位于江淮城市群南北兩側(cè)的蚌埠、池州兩地市多樣化指數(shù)最低，從土地利用現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)中可知，蚌埠市的耕地比例高達63.4%，池州市的林地比例高達64.12%.

3.1.2 集中化程度總體較高且空間差異明顯.江淮城市群土地利用集中化指數(shù)較高，介于0.57-0.80之間，且呈現(xiàn)南北兩側(cè)高中間低的空間分布特征(如表2，圖1b).具體來說，淮南、蚌埠、池州屬于高集中化地區(qū)，銅陵屬于集中化程度最低的地區(qū)，其他6地市土地集中化程度適中.

3.1.3 整體優(yōu)勢度水平不高，空間差異較為顯著.由表2和圖1c可以看出，江淮城市群市域土地利用結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢度平均水平僅為0.5896，整體優(yōu)勢度不甚明顯，但空間格局呈現(xiàn)南北兩側(cè)高中間低的分布特征.與研究區(qū)平均水平相比較，蚌埠、淮南、池州具有較高的優(yōu)勢度，合肥、馬鞍山、滁州優(yōu)勢度中等，而六安、安慶、銅陵、蕪湖四地優(yōu)勢度最低，但與平均水平相差較小，表明土地利用類型集中性較低.

3.1.4 均勻度處于中等水平.從表2和圖1d可以發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)市域土地利用均勻度指數(shù)平均為0.7163，表明江淮城市群土地利用結(jié)構(gòu)均勻度程度處于中等水平，且各地市空間分布格局與其優(yōu)勢度呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)的分布特征(圖1c,圖1d).具體來說，安慶、銅陵、蕪湖均勻度高于研究區(qū)平均水平，表明土地利用類型空間分布格局較均勻，相應(yīng)地，集中性低.位于研究區(qū)南北兩側(cè)的蚌埠、淮南、池州三地均勻度指數(shù)最低，表明其土地利用類型空間均勻分配格局不明顯，相應(yīng)地，集中性較高.六安、合肥、馬鞍山、滁州土地利用均勻度整體上處于前兩者之間.

3.1.5 區(qū)位熵空間分異明顯.江淮城市群土地利用類型區(qū)位熵指數(shù)的空間分異特征十分明顯(表3、圖2、圖3)，耕地區(qū)位指數(shù)大于1的地市是：合肥、蕪湖、蚌埠、淮南、馬鞍山、 滁州等6個市， 六安市的耕地區(qū)位指數(shù)在0.9以上.這表明江淮城市群耕地資源分布廣，聚集度較高，耕地資源在研究區(qū)內(nèi)具有明顯的區(qū)位意義.園地和林地區(qū)位指數(shù)都大于1的地市有：安慶、六安、池州三個，這與三地市多丘陵山地的地理環(huán)境有關(guān)，在區(qū)域生態(tài)建設(shè)方面具有顯著的區(qū)位意義.建設(shè)用地(居民點工礦、交通用地)區(qū)位指數(shù)大于1的有6個地市，表明江淮城市群的城鎮(zhèn)及工礦用地、交通運輸用地區(qū)位呈現(xiàn)均勻分布、聚集程度高的特點，且距離合肥市越近的地區(qū)，建設(shè)用地比重越大，這與當?shù)亟?jīng)濟發(fā)達、交通便利、人口密度較大相吻合，是新型城鎮(zhèn)化集約用地重點規(guī)劃區(qū)域.合肥、滁州、六安等3地市其他用地區(qū)位指數(shù)大于1，這說明有開發(fā)利用其他用地的潛力.

表2 江淮城市群市域土地利用結(jié)構(gòu)與格局指數(shù)分析

圖1 多維指數(shù)下江淮城市群市域土地利用格局分布圖

表3 江淮城市群各土地利用類型區(qū)位指數(shù)表

圖2 農(nóng)用地區(qū)位熵分布圖

圖3 建設(shè)用地與其他用地區(qū)位熵分布圖

3.2 基于縣域單元的空間分異

基于江淮城市群各縣市區(qū)土地利用現(xiàn)狀進行多維計量測算和GIS空間分析，結(jié)果如圖4、表4和表5.對比測算發(fā)現(xiàn)如下結(jié)果.

3.2.1 江淮城市群縣域多樣化格局整體上呈現(xiàn)沿江地區(qū)高、沿淮地區(qū)低，江淮之間居中的空間分布特征(圖4a).多樣化指數(shù)最高的地區(qū)主要集中于沿江地帶，約占高多樣化縣域(33個)的2/3；低多樣化指數(shù)縣域單元共7個，其中，淮河地區(qū)占6個；而中等程度多樣化指數(shù)的縣域單元主要集中于江淮之間及研究區(qū)南部的東至、貴池、青陽等縣.

3.2.2 從表4和圖4b可以看出，江淮城市群縣域土地利用集中化空間格局由西北部向東南部呈現(xiàn)遞階下降的分布特征.具有高集中化指數(shù)特征的地區(qū)主要位于研究區(qū)的西北部，共計14個縣，屬于淮河流域；而土地利用集中化指數(shù)最低的桐城市、巢湖市、樅陽縣、繁昌縣、銅陵縣等主要位于研究區(qū)的東南部，屬于長江流域區(qū)；其他屬于中集中化指數(shù)的縣區(qū)主要分布于江淮之間.

3.2.3 從表4和圖4c分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)平均優(yōu)勢度指數(shù)為0.7694，表明整體優(yōu)勢度較為明顯，且各縣區(qū)呈現(xiàn)以懷寧、桐城、樅陽、含山、和縣等沿江低優(yōu)勢度指數(shù)地區(qū)為軸線，以霍邱縣、壽縣、鳳臺、懷遠、固鎮(zhèn)和石臺、銅官山區(qū)等高優(yōu)勢度指數(shù)地區(qū)為兩翼的非對稱性“凹”字型空間分異特征.

3.2.4 江淮城市群縣域土地利用結(jié)構(gòu)均勻度平均水平為0.5140，表明研究區(qū)整體均勻度不高，但各縣域仍存在空間分異特征(圖4d)，具體來說，研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)均勻度指數(shù)呈現(xiàn)以沿江為軸線向南北兩側(cè)不規(guī)則遞階下降的分布特征.

表4 江淮城市群縣域土地利用結(jié)構(gòu)與格局指數(shù)分析表

圖4 多維指數(shù)下江淮城市群縣域土地利用景觀格局分布圖

3.2.5 江淮城市群縣域土地利用類型區(qū)位熵空間分異十分顯著(表5).耕地區(qū)位熵大于1的縣域有肥東、肥西、長豐、廬江、龍子湖、懷遠、固鎮(zhèn)、五河、潘集等33個縣區(qū)，高于研究區(qū)平均值，耕地聚集度較高，屬于基本農(nóng)田主要布局區(qū)縣；園地區(qū)位熵大于1的縣域有潛山、太湖、岳西、桐城、全椒、舒城、金寨、霍山、石臺、青陽、東至等11縣市區(qū)；林地區(qū)位熵大于1的縣域有繁昌、南陵、花山區(qū)、含山、銅陵縣、宜秀區(qū)、潛山、太湖、岳西等19個縣市區(qū).園林用地對研究區(qū)生態(tài)建設(shè)和林牧發(fā)展具有重要價值.研究區(qū)建設(shè)用地(居民點工礦、交通用地)區(qū)位指數(shù)小于1的縣域主要有居巢區(qū)、含山縣、宿松縣、潛山縣、太湖縣、望江縣、岳西縣、南譙區(qū)、全椒縣、舒城縣、金寨縣、霍山縣、石臺縣、貴池區(qū)、青陽縣、東至縣等16縣市區(qū)，不具有顯著的區(qū)位意義，這與其丘陵、山地、河流水域廣闊等地形地貌限制關(guān)系密切，城鎮(zhèn)建設(shè)用地空間拓展土地資源約束較大.

表5 江淮城市群各縣域土地利用區(qū)位指數(shù)表

4 結(jié)論與討論

土地利用空間結(jié)構(gòu)的多尺度研究一直是土地利用規(guī)劃學科的核心問題.對土地利用空間結(jié)構(gòu)進行多維尺度定量分析有助于識別土地利用類型的空間分異規(guī)律.為此，本研究綜合運用多樣化指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、均勻度指數(shù)等多維度模型和GIS空間分析方法，分別從市域和縣域兩種空間視角，對江淮城市群10個地市及所轄70個縣、市、區(qū)土地利用空間結(jié)構(gòu)進行多維度、對尺度定量分析，結(jié)果表明：(1)從市域尺度看，江淮城市群市域土地利用多樣化空間格局整體呈現(xiàn)中西部偏高，南北兩側(cè)偏低的遞階格局，整體優(yōu)勢度不甚明顯，但空間格局呈現(xiàn)南北兩側(cè)高中間低的分布特征，均勻度處于中等水平，且各地市空間分布格局與其優(yōu)勢度呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)的分布特征.(2)從縣域尺度看，江淮城市群縣域尺度土地利用結(jié)構(gòu)多樣化格局整體上呈現(xiàn)沿江地區(qū)高、沿淮地區(qū)低，江淮之間居中的空間分布特征，集中化指數(shù)空間格局由西北部向東南部呈現(xiàn)遞階下降的分布特征；與市域尺度相比，整體優(yōu)勢度較為明顯，且各縣區(qū)呈現(xiàn)以懷寧、桐城、樅陽、含山、和縣等沿江低優(yōu)勢度指數(shù)地區(qū)為軸線，以霍邱縣、壽縣、鳳臺、懷遠、固鎮(zhèn)和石臺、銅官山區(qū)等高優(yōu)勢度指數(shù)地區(qū)為兩翼的非對稱性“凹”字型空間分異特征.(3)從市域到縣域進行多尺度分析，可以得到不同詳細程度的土地利用結(jié)構(gòu)空間分布特征的信息.從市域尺度分析，可以得到江淮城市群整體的土地利用空間結(jié)構(gòu)特征；從縣域尺度分析，可以得到江淮城市群市域內(nèi)部的土地利用空間結(jié)構(gòu)特征.(4)尺度不同，各有優(yōu)劣.市域尺度上，能夠反映江淮城市群市域之間土地利用結(jié)構(gòu)分布差異，但市域內(nèi)部土地利用結(jié)構(gòu)被視為均勻分布，無法分析市域內(nèi)部土地利用結(jié)構(gòu)差異；縣域尺度上，市域內(nèi)部土地的均勻分布被打破，但各縣域內(nèi)土地被視為均勻分布，無法分析其內(nèi)部土地利用結(jié)構(gòu)差異等.

總而言之，土地利用結(jié)構(gòu)除了空間尺度問題外，時間尺度上的演化研究也是不容忽視的關(guān)鍵問題.本文的探究也僅僅是初步的，例如，可以從更小空間尺度和更長時間跨度視野下探究土地利用空間結(jié)構(gòu)及其演化因素問題，采用人口密度、經(jīng)濟密度指數(shù)與土地利用結(jié)構(gòu)之間對應(yīng)變換關(guān)系分析土地利用質(zhì)量的空間分異特征，以提高研究區(qū)土地利用綜合效益.

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Multi-Scale Analysis on Land Use Spatial Structure of Jianghuai Urban Agglomeration

BAI Ru-shan1， JIANG Yu-pei2， ZENG Cheng1

(1.School of History Culture and Tourism, Fuyang Normal University, Fuyang 236041, China； 2.School of Urban and Environmental Science, Huazhong Normal University，Wuhan 430079, China)

Multi-scale analysis on land use spatial structure is the core issue of the land use plan. This paper studied the spatial variation of land use structure of Jianghuai urban agglomeration at multi-scale, using the methods of quantitative geography model and GIS technology. The results shows that:(1)On urban scale,there is a significant spatial distribution in the land use structure among the study area, showing the following regular patterns: the structural diversity and composed types of land-use decrease by degrees from the middle area to the north and south sides, but the centrality and dominance index of land-use spatial pattern is on the contrary,and the evenness is high in center than at edge, and the dominance is significantly negatively correlated;and land-use spatial variation of location quotient has obvious advantage. (2)In county level, the distribution of different land-use types is spatially unbalanced, the structural diversity of land-use decrease by degrees from the south area to the north area in Jianghuai Urban Agglomeration; the centrality of land-use structure shows a gradual decline from the northwest to the southeast; however,being relative to the urban scale, the dominance is relatively high, and each county district has takes along the low dominance index in the region as the axis,the other high dominance index as the two wings， showing the different characteristics of the concave shape space in the non symmetry.

land-use spatial pattern; multi-scale; spatial variation; Jianghuai urban agglomeration

10.14182/J.cnki.1001-2443.2016.06.011

2016-01-06

安徽省高校省級優(yōu)秀青年人才基金重點項目(2013SQRW039ZD)；安徽省哲學社會科學規(guī)劃項目(AHSKQ2014D56)；安徽省新型城鎮(zhèn)化研究中心項目(16NMGZK003)；阜陽師范學院校級質(zhì)量工程項目(2014ZYJH01;2014JYXM24;2014ZYJH02；2014ZYGX02;2014JYXM53;2015JYXM51;2015JXCG13;2015ZYJH02)；阜陽市2016年社科規(guī)劃項目(FSK2016010)；阜陽師范學院“國培計劃”項目校本研修課題(FYGP1409;FYGP1512).

白如山(1981-)，男，安徽臨泉人，講師，碩士，研究方向：城市與經(jīng)濟地理.

白如山，姜玉培，曾承.江淮城市群土地利用空間結(jié)構(gòu)的多尺度研究[J].安徽師范大學學報：自然科學版，2016，39(6)：561-567.

F301.24

A

1001-2443(2016)06-0561-07