(西安外國語大學 旅游學院·人文地理研究所,陜西 西安 710128)

1 引言

城市結構與城市形態(tài)的研究一直以來是地理學特別是城市地理學關注的焦點[1]。國外學者對相關方面的研究開展得較早,Boyce等早在20世紀60年代首次提出了城市空間形態(tài)的概念[2]，隨后Lee等逐步利用定量方法展開了對城市空間形態(tài)的研究[3]。關于城市結構方面的研究，美國芝加哥學派的研究極具代表性[4]。國內學者在吸收國外研究經驗和成果的基礎上,將城市擴展的動態(tài)過程與城市結構、城市形態(tài)相結合,逐步展開了對我國城市的相關研究。國內學者對有關城市擴展、城市結構與形態(tài)演變方面方面的研究取得了豐碩的成果[4-7]。以開發(fā)區(qū)建設帶動城市化是我國城市化過程中特有的特征。從20世紀80年代國家為加快經濟發(fā)展而設立開發(fā)區(qū)以來,經過30多年的發(fā)展,開發(fā)區(qū)已經成為我國城市化的重要動力,同時成為改變城市既有空間結構與空間形態(tài)的主要原因[8]。

梳理國內已有研究,伴隨著我國開發(fā)區(qū)的建設過程,學者對開發(fā)區(qū)關注的焦點也有所變化[9]。早期研究多側重于對開發(fā)區(qū)建設的選址、發(fā)展對策、發(fā)展模式等方面[10]。隨著開發(fā)區(qū)建設力度的加大,開發(fā)區(qū)已成為城市中重要的組成部分和城市建設的主要動力,促使學者們將研究重心轉向開發(fā)區(qū)建設對城市空間的影響。首先,開發(fā)區(qū)建設將對原有的城市經濟、社會、文化、交通等方面產生影響。高雁鵬的研究表明，開發(fā)區(qū)建設將在城市中形成新的經濟增長點和商業(yè)娛樂空間,同時將導致城市居民職住分離,城市交通不堪重負[11];張志斌的研究頗具代表性,他通過對蘭州市的實證研究,提出城市在開發(fā)區(qū)建設的引導下,將會形成新的社會空間,城市社會空間將日益分異[12];張志斌等以蘭州為案例地,提出開發(fā)區(qū)建設將形成以創(chuàng)新為核心的新型社區(qū),為城市打造新型文化空間[13]。開發(fā)區(qū)建設對城市最明顯的影響主要集中在城市實體空間,開發(fā)區(qū)建設是城市空間增長、城市結構演變的重要原因。張王雁提出，開發(fā)區(qū)的建設過程就是城市的再造過程,這一過程中往往伴隨著空間開發(fā)、經濟要素集中、資本力量流入、人員聚集等的相互作用,高強度的建設將直接導致開發(fā)區(qū)與城區(qū)相連接,城市空間顯著擴展[14];何丹的研究表明,開發(fā)區(qū)建設將帶動城市空間的迅速擴展,同時也促進了城市邊緣地區(qū)的城市化進程[15]，這是開發(fā)區(qū)建設對城市最明顯的影響。此外,開發(fā)區(qū)也將影響原有的城市結構。其中,張曉平的研究結論被學者們廣為采納,他提出了開發(fā)區(qū)與城市結構演進的三種結構,分別是連片帶狀結構、雙核心結構和多級觸角結構[10]?？v觀國內研究,學者們大都將關注的焦點集中在開發(fā)區(qū)建設對城市社會經濟和城市空間結構的影響上,而對城市形態(tài)方面的研究少有學者關注。已有研究多采用定性研究方法,在研究方法和數據的選擇上難以適應如今日新月異的城市變化。

西安市是我國西北地區(qū)最大的城市,也是我國開發(fā)區(qū)試點建設的重要區(qū)域。本文以高分辨率的遙感數據為基礎,開展了對西安市開發(fā)區(qū)與城市的相關研究,不但提高了研究結論的科學性與可靠性,而且揭示了西安市開發(fā)區(qū)的擴展特征及其對城市空間結構與空間形態(tài)的影響,為未來城市的可持續(xù)發(fā)展、城市空間結構優(yōu)化、土地利用方式轉變提供有價值的科學依據。

2 研究區(qū)域與數據處理

2.1 研究區(qū)域

開發(fā)區(qū)是指在城市內部、城市近郊或其他區(qū)域,經過科學調研、系統(tǒng)論證、劃出具備開發(fā)條件,并有發(fā)展前景的區(qū)域,經政府審批而實施特殊的經濟體制或給予特殊優(yōu)惠政策的發(fā)展開發(fā)區(qū)域。根據開發(fā)區(qū)的功能定位,目前我國主要的開發(fā)區(qū)有以下幾類:旅游度假區(qū)、經濟技術開發(fā)區(qū)(簡稱“經開區(qū)”)、出口加工區(qū)、高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)(簡稱“高新區(qū)”)、保稅區(qū)等,其中影響最大、數量較多的是經濟技術開發(fā)區(qū)與高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)[16]。本文研究范圍以西安市六城區(qū)為主,包含長安區(qū)部分區(qū)域。研究范圍內共有規(guī)模以上的各類型開發(fā)區(qū)6個,見表1。

表1 西安市開發(fā)區(qū)建設過程

2.2 數據來源與處理

本研究基于2004—2016年西安市的Quick Bird遙感影像,Quick Bird是目前全球分辨率最高的民用商業(yè)遙感衛(wèi)星,它的有效空間分辨率達到0.6m。與目前已有研究大量使用的Landsat MSS、Landsat TM/ETM+等衛(wèi)星圖像相比,Quick Bird影像可提供更加豐富的地表信息、更加直觀的紋理特征和更加清晰的領域空間關系[17]。由于Quick Bird影像包含著種類較多、數量龐雜的地物信息,目前的計算機技術還不能實現對影像的自動識別與分類[17],因此本研究采用人機交互方法解譯影像。

3 開發(fā)區(qū)擴展與城市空間增長

3.1 開發(fā)區(qū)擴展特征

本文結合絕對指標和相對指標兩個維度對開發(fā)區(qū)的擴展特征進行分析。絕對指標即每年增長的絕對面積,反映的是在研究時段內該時期相對于上一時期建設用地增加的絕對面積，用擴展速度(US)代替,計算公式為:

(1)

相對指標即每年增長的百分比,反映的是這一時期相對于上一時期建設用地在數量方面的變化情況,用擴展強度(UE)代替。相對于絕對指標強調增加的是絕對面積,相對指標說明的是增長率。利用兩個維度相結合分析城市(開發(fā)區(qū))的擴展特征,這樣的分析過程更加科學、結論也更加可靠,計算公式為:

UE=Ub-UaUa×1T×100%

(2)

式中,Ua表示研究時段期初的城市(開發(fā)區(qū))建設用地面積;Ub表示研究期末的面積;T表示時間跨度。根據式(2),分別計算研究區(qū)域內開發(fā)區(qū)擴展強度與速度,結果見表2。

表2 各開發(fā)區(qū)擴展特征

對擴展強度的分析,本文借鑒已有學者的研究結論將其分為四個等級:擴展強度低于2%為緩慢擴展，2%—3%為中速擴展，3%—4%為快速擴展，高于4%為高速擴展[18]。結合表2結果可見,各個開發(fā)區(qū)在過去12年中都屬于高速甚至超高速擴展型。進一步分析各個開發(fā)區(qū)的擴展特征,截止2016年高新區(qū)用地面積最大,氵產灞區(qū)次之,經開區(qū)第三,航天城最小;分析擴展強度,氵產灞區(qū)最高,同時氵產灞區(qū)的增長面積也位居各開發(fā)區(qū)之首,航天城擴展強度居第二位;而高新區(qū)的擴展面積僅次于氵產灞區(qū),航天城擴展面積最小。

綜上所述,2004—2016年西安市規(guī)模以上開發(fā)區(qū)都實現了高速擴展,但各開發(fā)區(qū)擴展特征迥異。其中,氵產灞區(qū)擴展面積最大,擴展強度最高;高新區(qū)次之;航天城增長面積較少,但擴展強度較高;曲江新區(qū)與經開區(qū)都實現了大面積高速擴展。

3.2 開發(fā)區(qū)建設與城市空間增長

2004—2016年,西安市城市總體擴展特征與開發(fā)區(qū)擴展特征作統(tǒng)計對比見表3。從表3可見,西安市各開發(fā)區(qū)的平均擴展強度達14%以上,而西安市的擴展強度為7%,說明從擴展強度看,開發(fā)區(qū)建設力度遠高于西安市境內的其他區(qū)域,開發(fā)區(qū)每年都在進行大規(guī)模建設與改造活動。分析其擴展面積:12年中西安市城市用地面積共增加了約220km2,而同一時期開發(fā)區(qū)共計增長了約110km2。這就意味著，2004—2016年西安市每增加1km2的城市面積就有0.5km2的新增城市區(qū)域發(fā)生在開發(fā)區(qū)范圍內。同時,開發(fā)區(qū)占城市用地總面積的比重也在不斷提高,12年中提升了約12%,2016年該比重達到了37%。通過上述結果分析,開發(fā)區(qū)擴展極大地帶動了城市整體的擴展強度與速度,這種帶動作用在12年中不斷增強。即西安市的城市擴展對開發(fā)區(qū)具有依賴性,且這種依賴性在不斷增強。

表3 西安及開發(fā)區(qū)擴展特征

4 開發(fā)區(qū)擴展與城市結構形態(tài)

4.1 城市形態(tài)演變

為了揭示西安市開發(fā)區(qū)擴展對城市空間形態(tài)的影響,從緊湊度指數與擴展的空間分異兩個維度進行分析。

城市緊湊度:緊湊度是分析城市空間形態(tài)的重要指標,緊湊度數值越接近1,說明緊湊性越高,計算公式為:

C=2πA/P

(3)

式中,C為城市用地緊湊度;P為周長;A為研究區(qū)域城市面積。

由表4可知,研究時段內西安的城市緊湊度小于1。其中,2004年最高,為0.119;2016年緊湊度最小,僅為0.076。說明在2004—2016年,西安各個方位的擴展強度差異較大,城市整體形狀越來越不規(guī)則,城市形態(tài)日趨離散,空間形態(tài)日益復雜。

表4 研究時段內城市緊湊度

圖1 開發(fā)區(qū)位置示意圖

城市擴展的空間分異:本研究的開發(fā)區(qū)建設對城市形態(tài)演變的影響采用扇形法分析,結合西安市不同方向的城市擴展特征,疊加各個開發(fā)區(qū)所在方向進行分析。扇形法的具體操作是:以西安市鐘樓為中心,以北偏東22.5°為起點,將西安劃分為夾角為45°的8個相等扇形區(qū)域,并依次命名為正北方向、西北方向、正西方向、西南方向、正南方向、東南方向、正東方向、東北方向。由圖1可知,除西安市的氵產灞區(qū)外,各個開發(fā)區(qū)均處在西安市的不同方向,其中高新區(qū)絕大多數區(qū)域位于城市的西南方向,僅有一小部分在城市正西方向;曲江新區(qū)大部分區(qū)域位于東南方向,一部分在正南方向;而航天城除一小部分在東南方向外,其他大部分區(qū)域位于正南方向;經開區(qū)位于正北方向,即西安的正北、東南、西南、正南、東北、東北方向以開發(fā)區(qū)用地為主。對2004—2010年、2010—2016年和2004—2016年西安市各個方位增長的面積繪制雷達圖,見圖2。從圖2可知,西安市各方位城市擴展強度具有明顯的差異。2004—2010年,西安市城市擴展以西南方向為主,擴展面積達到25km2,其次在正南、正北方向擴展面積較大;2010—2016年,西安市城市擴展以西南、正北為主,正南方擴展面積較大。2004—2016年從西安市各方位擴展面積(圖2c)可知:12年中西安市西南方向擴展面積最大,其次是正北方向與正南方向。

圖2 2004—2016西安各方向增長面積示意圖

結合圖1與圖2的對比分析表明,一直以來被高新區(qū)基本全部覆蓋的西南方向就是西安市城市擴展最穩(wěn)定、擴展強度最高的區(qū)域;被經開區(qū)大部覆蓋的正北方向,擴展面積僅次于西南方向;被航天城與曲江大部覆蓋的正南方向也是西安市城市擴展的主要方向。在西安市城市的正東、西北等方向,開發(fā)區(qū)覆蓋范圍較小,城市擴展強度都不高。因此,西安市開發(fā)區(qū)建設將導致城市擴展空間分異,開發(fā)區(qū)將帶動所處方位的城市化進程。

進一步分析圖2,在西安市城市東南和東北方向,分別被曲江新區(qū)與氵產灞區(qū)覆蓋,但該方向增加面積卻不多。由表1可知,西安市曲江新區(qū)與氵產灞區(qū)擴展強度與年均擴展面積都高于經開區(qū),但它所在方向的城市擴展強度卻不及經開區(qū)所在的城北方向,這是由曲江新區(qū)和氵產灞區(qū)的性質與發(fā)展階段所決定的。西安市曲江新區(qū)是在旅游度假區(qū)的基礎上發(fā)展而成,而氵產灞區(qū)定位為生態(tài)區(qū),在帶動城市擴展方面的效果遠不及經開區(qū)這種經濟型開發(fā)區(qū),經濟型開發(fā)區(qū)容易吸引第二產業(yè)落戶發(fā)展,第二產業(yè)所需的勞動力、基礎設施等都遠高于第三產業(yè)。此外,西安市曲江新區(qū)與氵產灞區(qū)的建設周期較短,開發(fā)程度仍然不足。由于氵產灞區(qū)定位為生態(tài)區(qū),因此其規(guī)劃區(qū)域以氵產河和灞河流向為主,這使氵產灞區(qū)出現了橫跨西安市城東,整體呈長條形的規(guī)劃特征,而這一規(guī)劃特征帶來的問題是建設與發(fā)展區(qū)域分散。雖然西安市氵產灞區(qū)與曲江區(qū)在總體上對城市擴展強度與速度有明顯的拉動作用,但對城市擴展的空間分異產生的影響卻很小。以上研究結果表明，西安市開發(fā)區(qū)擴展將影響城市的空間形態(tài),一方面開發(fā)區(qū)所處方位的擴展強度遠高于未進行開發(fā)區(qū)建設的區(qū)域;另一方面,由于各個開發(fā)區(qū)的擴展特征、開發(fā)區(qū)性質、建設階段、規(guī)劃類型的差異,也造成了城市擴展的空間分異。

4.2 城市結構演變

西安是我國的古都,城市發(fā)展歷史悠久。建國前,西安市城市范圍基本在城墻以內;建國后,西安市城市范圍增長明顯,但城市仍然呈現出明顯的單中心結構,西安市古城墻包裹的區(qū)域一直以來就是西安市的城市中心,政府機關、事業(yè)單位、旅游資源、購物中心等公共資源集中分布于此。但隨著西安市城市建設步伐的加快,尤其是各個開發(fā)區(qū)的快速發(fā)展,以前的城市郊區(qū)逐步成為基礎設施完善、公共資源密集的城市新中心?；诖?利用2016年西安市的POI資源,分析西安市城市空間結構(圖3)。

圖3 2016年西安城市空間結構

由圖3可知,西安市城市空間結構呈現出明顯的多中心結構。城市公共資源密集區(qū)除在傳統(tǒng)的鐘樓周邊外,在小寨—電視塔、曲江、高新區(qū)出現了明顯的資源富集區(qū)。此外,在西安市城北的行政中心周邊、城南大學城周邊和城東的氵產灞區(qū)也出現了資源密集的副中心,可見西安市城空空間結構已日益復雜,不再是以往的“單中心”結構而是“多核心”結構。西安市高新區(qū)、經開區(qū)、曲江新區(qū)都成為城市公共資源密集分布的區(qū)域,各類開發(fā)區(qū)的建設不僅帶動了當地的城市化進程,更在經歷了長期的發(fā)展后成為交通便利、人流密集、資源密布的城市新中心。西安市曲江新區(qū)周邊區(qū)域的城市化進程雖然不如高新區(qū)、經開區(qū)等經濟型開發(fā)區(qū),但卻更容易吸引城市資源的流入,從而形成城市的新中心。

5 結論與討論

5.1 結論

本文基于2004—2016年的西安市Quick Bird遙感影像,在分析西安市各開發(fā)區(qū)擴展特征的基礎上,研究了開發(fā)區(qū)建設對城市結構形態(tài)的影響。主要研究結論為:①2004—2016年,西安市規(guī)模以上開發(fā)區(qū)實現了高速擴展,對城市空間的增長有極強的帶動作用,并且西安的城市擴展對開發(fā)區(qū)具有依賴性,這種依賴性在12年中不斷增強。②開發(fā)區(qū)建設將影響城市的空間形態(tài),導致城市形態(tài)日趨離散。一方面,西安市開發(fā)區(qū)覆蓋的區(qū)域擴展強度遠高于未被開發(fā)區(qū)覆蓋的區(qū)域;另一方面,由于西安市各個開發(fā)區(qū)的性質、建設階段、規(guī)劃類型的差異,造成了城市擴展的空間分異。③西安市開發(fā)區(qū)建設將形成新的城市中心和城市副中心,引導城市空間結構由“單中心”向“多核心”轉變。

5.2 討論

在我國特殊的國情與經濟體制下,開發(fā)區(qū)建設對實現我國城市化進程、帶動區(qū)域增長等方面發(fā)揮著極為重要的作用，但同時我們也要看到在全國范圍內,東部地區(qū)的開發(fā)區(qū)密度高、等級高、發(fā)展水平高,而對應的中西部地區(qū)則是“三低”;在省域或市域的范圍內,開發(fā)區(qū)內的居民往往生活質量較高、基礎設施更完善。因此,無論是在大尺度還是小尺度方面,開發(fā)區(qū)都是造成區(qū)域經濟差異、社會空間分異乃至社會階層分化的重要原因。

本文建議在發(fā)揮開發(fā)區(qū)帶動城市發(fā)展的同時,盡可能減少開發(fā)區(qū)帶來的負面影響，主要從以下著手:①優(yōu)化開發(fā)區(qū)分布數量與等級。無論是在宏觀尺度上還是在微觀尺度上,開發(fā)區(qū)在帶動區(qū)域發(fā)展方面有著無可比擬的優(yōu)勢,因此首先需要在未建立開發(fā)區(qū)但滿足成立開發(fā)區(qū)的區(qū)域給予政策制度優(yōu)惠,成立開發(fā)區(qū);在開發(fā)區(qū)的分布數量與等級上盡可能地縮小區(qū)域間的差距。②實現開發(fā)區(qū)間的優(yōu)勢互補。各開發(fā)區(qū)在建設歷程與優(yōu)勢產業(yè)上各不相同,發(fā)展成熟的開發(fā)區(qū)為新開發(fā)區(qū)提供了經驗與資本,盡可能使新開發(fā)區(qū)在建設過程中少走彎路。同時,要實現不同開發(fā)區(qū)產業(yè)間的優(yōu)勢互補,進一步促進各開發(fā)區(qū)城市功能的完善與成熟,形成新的等級更高的城市副中心,緩解城市壓力,縮小區(qū)域差異。

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