楊晨雪 , 劉艷芳

(1.武漢大學 資源與環(huán)境科學學院，湖北 武漢 430079； 2. 武漢大學 教育部地理信息系統(tǒng)重點實驗室，湖北 武漢 430079)

0 引 言

近30年來，我國從計劃經(jīng)濟體制向社會主義市場經(jīng)濟體制轉(zhuǎn)型，在城鄉(xiāng)發(fā)展過程中表現(xiàn)出在經(jīng)濟、社會、空間等方面的深刻變化。城市地域結(jié)構(gòu)是城市發(fā)展歷史與演進過程在平面上的投影，是城市發(fā)展階段、程度和過程的空間反映[1]。

在經(jīng)濟學百科全書——空間經(jīng)濟學分冊中，城市地域結(jié)構(gòu)的定義為：由特定經(jīng)濟活動所形成的，而且擔任特定經(jīng)濟功能的城市功能區(qū)空間分化過程的研究[2]。經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的文獻主要集中于社會主義國家，最顯著的轉(zhuǎn)變包括：Mittal認為房地產(chǎn)業(yè)為區(qū)域經(jīng)濟走廊提供地段發(fā)展策略[3]；Muller用回歸模型的方法比較了農(nóng)田被廢棄的因素[4]。中國的經(jīng)濟轉(zhuǎn)型可以描述為3個方面：全球化、分權(quán)化和市場化[5-8]。在經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌過程中，常發(fā)生大規(guī)模的鄉(xiāng)村向城市的遷移[9]，促進了城市擴張[10]，使得城市有更多土地用于居住[11]。另外，政府[12]、房產(chǎn)業(yè)和工業(yè)結(jié)構(gòu)[13-14]的改變都會促進城市擴張。關(guān)于城市擴張和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型之間關(guān)系的研究大體在地區(qū)和省市層面[15-18]。Huang等人分析了經(jīng)濟轉(zhuǎn)型中，城市用地的擴張[16]，Li等分析了中國行政政策與城市用地的關(guān)系[17]。然而在之前的研究中，存在如下問題：在城市地域結(jié)構(gòu)層面，未能定量表現(xiàn)出空間的改變。在分析城市結(jié)構(gòu)變化時，大多只關(guān)注面積的變化，而忽視了景觀結(jié)構(gòu)的變化。

針對現(xiàn)有研究的不足，本文提出綜合量化城鄉(xiāng)地域結(jié)構(gòu)變化的指標體系，并提出衡量寧波市經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌的量化標準，從而定量討論經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌和城鄉(xiāng)地域結(jié)構(gòu)變化之間的關(guān)系。

1 研究區(qū)域和數(shù)據(jù)

寧波，地處我國東南沿海，位于中國大陸海岸線中段，是浙江省經(jīng)濟中心之一。寧波市共有6個縣市，如圖1所示。按照城鄉(xiāng)規(guī)劃標準，寧波可以分為兩部分：城市規(guī)劃區(qū)：寧波市，非城市規(guī)劃區(qū)：余姚市、慈溪市、奉化市、寧?？h、象山縣。本文將城市規(guī)劃區(qū)視為城市，非城市規(guī)劃區(qū)視為鄉(xiāng)村。

圖1 寧波區(qū)位及城鄉(xiāng)范圍劃分Fig. 1 Geographical site and spatial divisions of land use planning zone in Ningbo

本文所用影像數(shù)據(jù)來自陸地衛(wèi)星Landsat，其TM、MSS、OLI傳感器的分辨率為別為：30 m、78 m、30 m。具體年份為：1979、1985、1990、1994、1999、2001、2003、2006、2009、2013。

根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒》《浙江省統(tǒng)計年鑒》以及《寧波市統(tǒng)計年鑒》，從中選取1979、1985、1990、1994、1999、2001、2003、2006、2009、2013年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

2 研究方法

2.1 遙感影像解譯

本文采用目視解譯的方法得到土地利用圖。考慮到影像的分辨率，并按照《土地利用現(xiàn)狀分類》國家標準（GB/T21010-2007）[19]，結(jié)合寧波市具體情況，將研究區(qū)土地利用類型進行歸并處理，最終分為：建筑、水體、林地、農(nóng)田共四類。在本文中，依照此分類分法描繪土地利用圖。對分類結(jié)果進行分類精度評估，精度大于95%。遙感解譯的結(jié)果如圖2所示。

圖2 1979和2013年寧波市土地利用格局Fig.2 The land use pattern of Ningbo in 1979 and 2013

2.2 景觀格局指標

本文首先對城市和鄉(xiāng)村的柵格數(shù)據(jù)計算21個landscape metrics級別的指標，和18個class metrics級別的指標，將所有指標進行Shapiro-Wilk 正態(tài)分布檢驗（w檢驗），方差齊行檢驗（F檢驗）和標準差模型分析。之后進行pearson相關(guān)性分析計算這些指標的pairwise相關(guān)性。使用主成分分析法計算每個成分的特征值和每個指標的權(quán)重。指標中特征值大于1.0的和權(quán)重高于0.75的將被保留。最終得到一系列class水平的指標和landscape水平的指標：斑塊密度（PD）、最大斑塊占景觀面積比（LPI）、形狀指數(shù)（SHAPE）、歐式最近距離（ENND）、分離度（SPLIT）、邊緣密度（ED）、連接性（CONNE）、香濃多樣性（SHDI）8項指標。

2.3 統(tǒng)計分析

本文分別計算城市與農(nóng)村各地類面積、各景觀指數(shù)之間，變化趨勢的差異是否顯著。用城市與農(nóng)村每一年對應(yīng)的指標作差，對其數(shù)值和變化率分別進行雙尾T檢驗。再定量計算城市和鄉(xiāng)村地區(qū)，不同地類面積和結(jié)構(gòu)的變化率是否具有顯著差異。

對于經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，首先從年鑒中選取32個相關(guān)的指標，進行皮爾森相關(guān)性分析，若一對指標相關(guān)系數(shù)大于0.9，則舍棄其中的一個，接著進行主成分分析，最終選取8個指標作為經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌因子，見表1。

表1 寧波市經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌指標體系Tab.1 Economic transformation indicator system in Ningbo

本文使用多元線性回歸方法研究經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和城鄉(xiāng)地域結(jié)構(gòu)變化的關(guān)系。在歸一化和標準化處理后，將變量按逐步法代入回歸模型進行計算，得到城市和鄉(xiāng)村在經(jīng)濟轉(zhuǎn)型環(huán)境下的發(fā)展機制和表現(xiàn)，從而分析差異性和整體性，進而得到城鄉(xiāng)地域結(jié)構(gòu)對于經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的響應(yīng)形式。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化

從1979到2013年，寧波市整體建筑面積增加1309.37 km2，整體林地面積減少429.06 km2，農(nóng)田面積共減少841.769 km2。在城市擴張過程中，農(nóng)田和林地逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄖ玫亍?/p>

城市地區(qū)建筑面積從19.139增加至551.355 km2，鄉(xiāng)村地區(qū)建筑面積由25.656 km2增長到802.819 km2，增長率快于鄉(xiāng)村。鄉(xiāng)村農(nóng)田面積減少率為18.5%，而城市農(nóng)田減少率為35.8%，城市農(nóng)地減少快于鄉(xiāng)村。

3.2 景觀結(jié)構(gòu)變化

從1979年到2013年，城市與鄉(xiāng)村地區(qū)景觀指數(shù)表現(xiàn)如圖3所示。城市地區(qū)景觀格局連通性降低，并更加破碎、多樣化。鄉(xiāng)村地區(qū)景觀格局多樣化減少的同時，分布逐漸離散，但連通性增強。城市與農(nóng)村的分散度、多樣性以及邊緣密度都呈相反變化，在鄉(xiāng)村發(fā)展中，景觀格局變得完整、單一，而城市發(fā)展更破碎和多樣化。

圖3 1979～2013年寧波市城市與鄉(xiāng)村的景觀指數(shù)變化Fig. 3 The change of urban and rural landscape indexes in Ningbo from 1979～2013

縮寫：CONNE：歐幾里得最臨近距離；ED：邊緣密度；SHAPE：形狀指數(shù)分布；SHDI：香農(nóng)多樣性；SHPLIT：分離度。

Class水平的景觀指數(shù)按照不同土地利用類型分為3組：林地、建筑以及農(nóng)田。城市地區(qū)不同地類class水平景觀指數(shù)如圖4所示。ENND指標降低，斑塊分布越來越密集。建筑LPI指標增長，反映出建筑擴張的不規(guī)則性。林地和農(nóng)田斑塊密度增加，分布呈離散趨勢，而建筑斑塊的分離度減小。

圖4 1979～2013年城市不同土地利用類型景觀指數(shù)的變化Fig. 4 The change of landscape index of different land use types in urban area from 1979～2013

縮寫：ENND：歐幾里得最臨近距離；LPI：最大斑塊占景觀面積比例；PD：斑塊密度；SHAPE：形狀指數(shù)分布；SPLIT：分離度。

在class水平中，鄉(xiāng)村地區(qū)景觀格局發(fā)展如圖5所示。ENND、PD指數(shù)發(fā)展趨勢與城市相似，然而鄉(xiāng)村林地的LPI、SHAPE指數(shù)減小，且程度大于城市林地，說明形狀復雜度、單位斑塊面積更小，破碎程度大于城市林地。

圖5 1979～2013年鄉(xiāng)村不同土地利用類型景觀指數(shù)的變化Fig. 5 The changes of Landscape index of different land use type in rural area from 1979～2013

縮寫：ENND：歐幾里得最臨近距離；LPI：最大斑塊占景觀面積比例；PD：斑塊密度；SHAPE：形狀指數(shù)分布；SPLIT：分離度。

Landscape水平景觀指數(shù)數(shù)值的對比見表2，鄉(xiāng)村地區(qū)斑塊密度較大，而其余指標城市地區(qū)均大于鄉(xiāng)村地區(qū)，且顯著。

表2 城市與鄉(xiāng)村整體景觀系數(shù)差值數(shù)值T檢驗Tab.2 T-test for the d-value of landscape index in urban and rural area

縮寫：CONNE：歐幾里得最臨近距離；ED：邊緣密度；SHAPE：形狀指數(shù)分布；SHDI：香農(nóng)多樣性；SHPLIT：分離度；PD：斑塊密度。

變化率的T檢驗見表3，城市所有景觀指數(shù)變化率都慢于鄉(xiāng)村，表明鄉(xiāng)村景觀格局變化更快，且變化顯著。

表3 城市與鄉(xiāng)村整體景觀系數(shù)差值變化率T檢驗Tab.3 T-test for the change rate of landscape index d-value in urban and rural area

縮寫：CONNE：歐幾里得最臨近距離；ED：邊緣密度；SHAPE：形狀指數(shù)分布；SHDI：香農(nóng)多樣性；SHPLIT：分離度；PD：斑塊密度。

Class水平T檢驗結(jié)果見表4，城市建設(shè)用地斑塊密度、最大斑塊占比、歐式距離等指數(shù)變化都大于鄉(xiāng)村，意味著城市建設(shè)用地更破碎化、不規(guī)則化。而鄉(xiāng)村農(nóng)田、林地的形狀指數(shù)、分離度指數(shù)變化都大于城市，因此變化更加破碎、不規(guī)則。

從變化率來看，城市建筑用地格局指數(shù)變化速度都慢于鄉(xiāng)村，且變化顯著。城市農(nóng)田的分離趨勢快于鄉(xiāng)村，而破碎度、不規(guī)則度的變化趨勢較慢。

表4 城市與鄉(xiāng)村各土地利用類型景觀指數(shù)差值數(shù)值、變化率T檢驗Tab.4 T-test for d-value and p-value of different land use metrics in urban and rural areas

縮寫：B_：建設(shè)用地景觀指數(shù)；FA_：農(nóng)田景觀指數(shù)；FO_：林地景觀指數(shù)；PD：斑塊密度；LPI：最大斑塊占景觀面積比例；SHAPE：形狀指數(shù)分布；ENND：歐幾里得最臨近距離；SPLIT：分離度。

3.3 社會經(jīng)濟的發(fā)展

寧波市從1979年到2013年間，經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌展現(xiàn)出快速發(fā)展趨勢。全球化指標中，直接外資投資從175萬美元增長至327 483萬美元，表明寧波經(jīng)濟逐漸演變成混合全球化的經(jīng)濟體制。市場化水平中，房地產(chǎn)投資占總產(chǎn)業(yè)投資的比例增長，意味著日益增長的土地需求，以及土地市場化的快速進程。私企產(chǎn)值比例和私企勞動力呈指數(shù)增長，表明市場更加多元化，私有產(chǎn)業(yè)逐步擴大，標志著市場經(jīng)濟體制越來越顯著，市場推動力增強。

3.4 地域結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的關(guān)系

城市面積變化與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的發(fā)展關(guān)系見表5。

表5 城市地區(qū)各土地利用類型面積與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的關(guān)系Tab.5 The relationship between different land use type area and economic transformation in urban areas

縮寫：NIT：國際旅游人數(shù)；REIP：房地產(chǎn)投資比例；FDI：直接外資投資。

鄉(xiāng)村面積變化與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的發(fā)展關(guān)系見表6。

表6 鄉(xiāng)村地區(qū)各土地利用類型面積與經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌的關(guān)系Tab.6 The relationship between different land use area and economic transformation in rural areas

縮寫：MLFD：市級分權(quán)化；PLFP：私企勞動力比例；FDI：直接外資投資。

城市的建筑擴張受到市場化和國際化影響，相關(guān)系數(shù)分別為0.164、0.863；農(nóng)田的減少與市場化呈負相關(guān)，系數(shù)為-0.993，說明是重要原因。鄉(xiāng)村的建筑擴張與市場化和分權(quán)化指數(shù)呈顯著相關(guān)，系數(shù)分別為0.669和0.34；農(nóng)田的減少主要受全球化、分權(quán)化的影響，系數(shù)為-0.516和-0.611。

城市地區(qū)景觀格局與經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系見表7。

表7 城市地區(qū)景觀格局變化與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的關(guān)系Tab.7 The relationship between the change of landscape pattern and economic transformation in urban area

縮寫：PLER：私企勞動力比例；PLFP：區(qū)級去行政化；FDI：直接外資投資；PLEP：私企產(chǎn)值比例；REIP：房地產(chǎn)投資比例；MLFD：市級去行政化。LPI：最大斑塊占景觀面積比例；ENND：歐幾里得最臨近距離；SPLIT：分離度；ED：邊緣密度。

城市地區(qū)建筑的LPI指數(shù)與私企勞動力比例、區(qū)級去行政化有顯著的線性正相關(guān)關(guān)系，ENND指數(shù)與私企勞動力比例以及直接外資投資顯著負相關(guān)，分離度指數(shù)與私企產(chǎn)值比例和區(qū)級去行政化呈負相關(guān)。表明政府分權(quán)化以及私企的增多導致城市建筑用地的擴張。因此，市場化、去行政化政策是導致城市建筑分離、不規(guī)則的主要驅(qū)動因素。

Landscape水平上，斑塊密度與房地產(chǎn)投資、私企產(chǎn)值呈顯著正相關(guān)，分離度與去行政化、房產(chǎn)投資成正比。因此市場化和行政分權(quán)化政策會對城市整體景觀格局復雜性和分離性產(chǎn)生影響。在私有企業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)發(fā)達的地區(qū)，景觀格局分布越密集。

鄉(xiāng)村地區(qū)景觀格局與經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系見表8。

表8 鄉(xiāng)村地區(qū)景觀格局變化與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的關(guān)系Tab.8 The relationship between change of landscape pattern and economic transformation in rural area

縮寫：MLFD：市級去行政化；PLFP：區(qū)級去行政化；PEP：私企產(chǎn)值比例；FDI：直接外資投資額；PD：斑塊密度；LPI：最大斑塊占景觀面積比例；SPLIT：分離度；SHAPE：形狀指數(shù)分布；CONNE：歐幾里得最臨近距離。

回歸分析結(jié)果顯示：市、區(qū)去行政化是鄉(xiāng)村建筑斑塊密度增加的主要因素。分離度與去行政化、外資投資呈顯著正相關(guān)。隨著去行政化政策、直接外資投資額的增加，鄉(xiāng)村農(nóng)田斑塊密度增大，形狀逐漸復雜。說明此類經(jīng)濟因素會對景觀的破碎程度產(chǎn)生影響。

在landscape水平，斑塊連通性與直接外資投資、去行政化呈負相關(guān)，意味著這些社會經(jīng)濟因素的驅(qū)動作用，不斷支離和分割鄉(xiāng)村景觀斑塊，使得連通度逐漸變低。

4 結(jié)束語

本文使用遙感的方法監(jiān)測了1979年到2013年，在經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的背景下，寧波市城鄉(xiāng)地域結(jié)構(gòu)的演變。從土地利用和景觀格局的變化兩方面，定量衡量了城鄉(xiāng)地域結(jié)構(gòu)。對不同城市規(guī)劃區(qū)，分別定量分析了整體景觀格局、各地類景觀格局以及城市、鄉(xiāng)村景觀格局的差異，得到了各層次景觀格局的變化情況。并與經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌因子進行回歸分析，得到不同城市規(guī)劃區(qū)對經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的響應(yīng)機制。

本文得到如下結(jié)論：

寧波市的經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展，外資投資、外貿(mào)額以及國際旅游人數(shù)都表明全球化進程的加快，經(jīng)濟發(fā)展呈現(xiàn)國際化趨勢。私企投資額、勞動力比例的增長很好地說明市場經(jīng)濟體制下，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與改變，體現(xiàn)出由“計劃經(jīng)濟為主，市場調(diào)節(jié)為輔”的經(jīng)濟政策到“計劃經(jīng)濟與市場調(diào)節(jié)相結(jié)合”政策的變化。而市級、區(qū)級去行政化、人均財政支出的增加意味著政府為提供更多的公共產(chǎn)品和服務(wù)，更多地進行財政資金支付，從而滿足社會共同需要。

經(jīng)濟的轉(zhuǎn)軌對城鄉(xiāng)空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一系列影響：城市建筑擴張主要受經(jīng)濟市場化和國際化的影響；農(nóng)田的減少與市場化政策有關(guān)。同時，行政分權(quán)與市場化政策是城市景觀格局復雜化和分離化的主要驅(qū)動因素。對于鄉(xiāng)村地區(qū)，建筑用地擴張主要受市場化和分權(quán)化政策影響；同時建筑景觀結(jié)構(gòu)日趨破碎與分裂，主要受去行政化影響。全球化以及分權(quán)化導致農(nóng)田的減少和破碎化。

因此，在未來寧波市城市建設(shè)中，應(yīng)綜合分析經(jīng)濟政策可能帶來的影響，在建設(shè)用地擴張的同時應(yīng)考慮對農(nóng)田和林地的影響。本文為不同城市規(guī)劃區(qū)，地域結(jié)構(gòu)對政策的響應(yīng)形式，提供了定量的衡量方法，為政策制定提供了依據(jù)和參考。