柴海龍，程 艾，余小芳

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基于城市PREE系統(tǒng)評價的UGB劃定方法研究

柴海龍1，程 艾1，余小芳2

（1. 西南交通大學(xué) 建筑與設(shè)計學(xué)院，成都 611756；2. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院，成都 611130）

城市增長邊界（UGB）是當(dāng)代學(xué)者探索遏制城鎮(zhèn)空間盲目拓展的手段之一，有利于保護城市生態(tài)安全，優(yōu)化城鎮(zhèn)空間格局。目前，UGB已在我國大中城市廣泛實踐，UGB的劃定方法已成為研究的重要內(nèi)容。在城鄉(xiāng)用地規(guī)劃中，將PREE系統(tǒng)評價理論用于劃定UGB，通過城鎮(zhèn)PREE系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的空間呈現(xiàn)，一定程度上可以改善傳統(tǒng)UGB劃定方法中目標(biāo)偏限制輕重組、指標(biāo)偏生態(tài)輕社會、預(yù)測偏理想輕變化等問題，促進UGB劃定方法的平衡性。

城市增長邊界；UGB；PREE系統(tǒng)；城鎮(zhèn)空間拓展

一、UGB理論研究

（一）UGB的概念及內(nèi)涵

UGB是“Urban Growth Boundary”的縮寫，譯為“城鎮(zhèn)增長邊界”“城鎮(zhèn)增長邊界”或是“城鎮(zhèn)生長界限”等，最早在1976年由美國的塞勒姆市（Salem）提出，定義為城鎮(zhèn)土地和農(nóng)村土地之間的分界線。[1]綜合國內(nèi)外理論學(xué)者研究，UGB是指以城鎮(zhèn)發(fā)展趨勢、區(qū)域承載力及生態(tài)安全性為依據(jù)，用以引導(dǎo)城鎮(zhèn)空間拓展、指導(dǎo)城鎮(zhèn)建設(shè)時序的階段性界限與促進土地綜合利用、加強城鎮(zhèn)科學(xué)管理等綜合性發(fā)展策略（見圖1）。[2]

UGB不同于城市總體規(guī)劃中對“四區(qū)”的劃定，“四區(qū)”是在總體規(guī)劃范圍內(nèi)對適宜建設(shè)區(qū)域、禁止建設(shè)區(qū)域等建設(shè)空間做出的整體安排與部署，UGB與我國城鎮(zhèn)規(guī)劃體系相銜接，可作為城市總體規(guī)劃編制的主要依據(jù)之一。UGB也有別于生態(tài)紅線，生態(tài)紅線是在自然生態(tài)空間基礎(chǔ)上，基于生態(tài)安全性對生態(tài)環(huán)境做出的保護。UGB分為彈性與剛性，一方面引導(dǎo)建設(shè)空間的有序、高效、集約化拓展，一方面限制城鎮(zhèn)空間盲目拓展，保護生態(tài)安全性，作用上是“四區(qū)”與生態(tài)紅線的結(jié)合。

圖1 UGB范圍示意圖

（二）傳統(tǒng)UGB劃定方法弊端

1. 定性的UGB劃定方法

定性的UGB劃定方法主要基于用地評價，其過多偏重于對城市外部空間拓展的控制，即增量土地指標(biāo)的限制，忽略了UGB對城市內(nèi)部空間重組的引導(dǎo)，即存量土地的集約于高效利用；同時，剛性與彈性的分離式劃分，忽略了城鄉(xiāng)用地的雙重屬性，即剛性UGB劃定忽略了土地的社會價值，彈性UGB劃定則忽略了土地的自然價值，導(dǎo)致指標(biāo)體系與評價因子具有片面性。

2. 定量的UGB劃定方法

定量的UGB劃定方法主要基于各類數(shù)學(xué)模型對城市發(fā)展進行預(yù)測，如放射線預(yù)測法、基于元胞自動機（CA）[3]模擬等。定量的UGB劃定方法以城市現(xiàn)狀發(fā)展速度及影響因子為模擬對象，然而城市不平衡的發(fā)展速度與多變的影響因子，為預(yù)測帶來了不確定性。

UGB的劃定本質(zhì)是空間的競爭，載體則為地權(quán)的爭奪，[4]因此，城鎮(zhèn)空間平衡的核心在于城鄉(xiāng)用地的平衡。因此，本文以城鄉(xiāng)用地為載體，探索引入PREE系統(tǒng)評價，將建設(shè)用地與非建設(shè)用地分離式處理，將剛性UGB與彈性UGB整合劃分，達到城鎮(zhèn)增量空間的可持續(xù)性發(fā)展與存量空間的集約化利用的雙重目的。

二、理論模型的建立

（一）PREE系統(tǒng)的定義與內(nèi)涵

1996年我國馮玉廣、王華東等學(xué)者率先采用了“人口—資源—環(huán)境—經(jīng)濟”系統(tǒng)來表達城市的系統(tǒng)構(gòu)成（簡稱PREE系統(tǒng)），建立了定量描述PREE系統(tǒng)發(fā)展的協(xié)調(diào)度公式，[5]用PREE系統(tǒng)協(xié)調(diào)度來評價城鎮(zhèn)空間發(fā)展協(xié)調(diào)與否（見圖2）。

圖2 PREE子系統(tǒng)關(guān)系示意圖

PREE系統(tǒng)是以城市系統(tǒng)論為基礎(chǔ)，將城市看成人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟自組織系統(tǒng)，子系統(tǒng)之間相互作用、相互影響，體現(xiàn)出一種非線性的演化過程，最終形成一種高度協(xié)同發(fā)展的自組織的系統(tǒng)。

（二）PREE系統(tǒng)與UGB劃定的適應(yīng)性研究

1. 城市空間與城市系統(tǒng)的共軛關(guān)系

共軛關(guān)系源于數(shù)學(xué)、物理及化學(xué)術(shù)語中，是指在某種特定規(guī)律下，用于引申指事物與事物之間在某些領(lǐng)域存在相互配對、相互影響、相互補充的一對關(guān)系。

城市空間與城市系統(tǒng)是一對共軛關(guān)系。城市內(nèi)部各系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展，對城市空間的合理布局起到推動作用；相反，城市空間的拓展與壓縮，可以直接反映出城市各系統(tǒng)健康與否。城市空間變化主要體現(xiàn)為城鄉(xiāng)用地的此消彼長，城市系統(tǒng)則是對城市內(nèi)部各關(guān)聯(lián)組織間的整合。[6]社會經(jīng)濟與資源環(huán)境因素的關(guān)系，直接影響到城市系統(tǒng)是紊亂還是健康，城市空間是拓展還是收縮，共軛關(guān)系顯而易見（見圖3）。

圖3 城市空間與城市系統(tǒng)的共軛關(guān)系示意圖

2. PREE系統(tǒng)與UGB的交叉框架構(gòu)建

UGB是研究城市空間的主要理論之一，其內(nèi)涵也是為城市空間增長提供科學(xué)的理論依據(jù)，因此UGB與PREE系統(tǒng)也是一對共軛關(guān)系。分析二者的技術(shù)路線特征，可以建立PREE系統(tǒng)評價與UGB設(shè)定的“交叉框架”，交匯點就是城鎮(zhèn)空間拓展?jié)撛谕恋毓┙o評價與辨識（見圖4）。

圖4 PREE系統(tǒng)評價與UGB設(shè)定的“交叉框架”

而該方面的關(guān)鍵問題則是約束性指標(biāo)體系的構(gòu)建以及對土地的定量評價。城鎮(zhèn)空間拓展?jié)撛谕恋毓┙o主要來源于兩個方面，一方面是拓展式的增量土地，即位于建成區(qū)外的、城郊的農(nóng)業(yè)或未利用土地，同時也是PREE系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度較低的洼地；另一方面則是建成區(qū)內(nèi)部的存量土地，該性質(zhì)用地位于建成區(qū)內(nèi)，通常是因種種原因未進行開發(fā)利用，或是通過舊城更新所整理出的存量土地，需要功能的混合利用及高密度開發(fā)。因此，將PREE系統(tǒng)指標(biāo)體系與UGB傳統(tǒng)約束指標(biāo)體系相結(jié)合，將PREE系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度與UGB傳統(tǒng)用地評價相結(jié)合，建立起交叉框架體系，即可為城鎮(zhèn)空間拓展提供供給，也可提高城鎮(zhèn)建設(shè)的可持續(xù)性，劃定的UGB更具辨識性。

3. 技術(shù)路線設(shè)定

UGB設(shè)定與PREE系統(tǒng)的“交叉框架”是以城鎮(zhèn)土地保護和開發(fā)的協(xié)調(diào)為研究線索，以建立資源特性與土地利用方式的關(guān)聯(lián)從而實現(xiàn)一定時間尺度的城市空間增長，強調(diào)資源特性與價值與土地利用方式的耦合。本文將小城鎮(zhèn)空間劃分為城鎮(zhèn)建設(shè)空間與非建設(shè)空間，并分別對建設(shè)用地與非建設(shè)用地進行評價，并最終將存量空間與潛在增量空間劃分為彈性UGB，其他作為剛性UGB，具體研究技術(shù)路線如下（見圖5）：

圖5 UGB劃定技術(shù)路線圖

（三）模型建立

基于上文探討，運用MATLAB、ARCGIS等輔助軟件建立模型，利用遙感圖像建立柵格數(shù)據(jù)，并引入PREE系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度進行評價與辨識。

本模塊是在前兩個模塊研究的基礎(chǔ)上，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與圖層資料建立起一一對應(yīng)的關(guān)系，并最終將評價成果呈現(xiàn)出來。本研究參照國內(nèi)外各種綜合指數(shù)分級方法，采用多級分級標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實際需要，將PREE系統(tǒng)協(xié)調(diào)度劃分為極不協(xié)調(diào)、不協(xié)調(diào)、一般協(xié)調(diào)、協(xié)調(diào)四個等級（見圖5），并分別在城鎮(zhèn)建設(shè)用地與非建設(shè)用地上賦予顏色進行呈現(xiàn)，并作為UGB劃定的最終依據(jù)。

三、案例研究

（一）研究區(qū)概況

石板灘鎮(zhèn)位于成都市新都區(qū)東南部，是成都重要的工貿(mào)型城鎮(zhèn)，是全國重點鎮(zhèn)，也是成都市重點建設(shè)特色小城鎮(zhèn)，行政區(qū)劃面積43.74平方公里。2015年，石板灘鎮(zhèn)城鎮(zhèn)建成區(qū)面積3.75平方公里，居住人口2.79萬人，城鎮(zhèn)化率49.1%，主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)以軌道交通、農(nóng)機制造為主，配套產(chǎn)業(yè)有物流、建材、制造等。

（二）指標(biāo)體系的建立

結(jié)合石板灘鎮(zhèn)實際，初擬指標(biāo)體系，運用德爾菲法最終篩選出城鄉(xiāng)建設(shè)用地評價指標(biāo)14個（見表1），非建設(shè)用地評價指標(biāo)12個（見表2），并運用層次分析法，確定了各指標(biāo)權(quán)重。

表1 城鄉(xiāng)建設(shè)用地PREE系統(tǒng)評價指標(biāo)體系表

（三）PREE系統(tǒng)綜合評價圖的呈現(xiàn)

根據(jù)石板灘鎮(zhèn)現(xiàn)狀，從數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)采集等因素考慮，將石板灘鎮(zhèn)全域以150×150米的格網(wǎng)進行劃分。首先將獲取的TM影像，通過衛(wèi)星所應(yīng)用的光學(xué)原理將石板灘鎮(zhèn)地表的不同物體進行識別，最后將獲得的影像導(dǎo)入ArcGIS軟件，得到2 088個網(wǎng)格，并按照二級塊式編碼對其進行編號。

表2 城鄉(xiāng)非建設(shè)用地PREE系統(tǒng)評價指標(biāo)體系表

整理收集相關(guān)數(shù)據(jù)，運用MATLAB進行數(shù)據(jù)處理，最終得到石板灘鎮(zhèn)PREE系統(tǒng)綜合評價圖（見圖6），可作為石板灘鎮(zhèn)UGB劃分依據(jù)。

圖6 石板灘鎮(zhèn)PREE系統(tǒng)綜合評價圖

城鎮(zhèn)總體規(guī)劃是法定的城鎮(zhèn)可建設(shè)空間，本文將石板灘鎮(zhèn)總體規(guī)劃邊界作為城鎮(zhèn)建設(shè)用地評價界限，本次評價面積為9.54平方公里，評價單元424個。城鎮(zhèn)建設(shè)用地協(xié)調(diào)度評價分為四個等級，顏色越深分值越高，說明協(xié)調(diào)度越高。農(nóng)村非建設(shè)用地為總規(guī)范圍以外至行政區(qū)劃邊界的范圍，評價面積為37.44平方公里，評價單元1 664個。農(nóng)村非建設(shè)用地協(xié)調(diào)度評價分為四個等級，顏色越深分值越高，說明協(xié)調(diào)度越高。

（四）石板灘鎮(zhèn)UGB的劃定

根據(jù)上文論述，結(jié)合石板灘鎮(zhèn)PREE系統(tǒng)綜合評價圖，將農(nóng)村非建設(shè)用地不協(xié)調(diào)與極不協(xié)調(diào)范圍內(nèi)的區(qū)域劃為彈性UGB范圍，一般協(xié)調(diào)與協(xié)調(diào)范圍劃為剛性UGB范圍。同時，結(jié)合石板灘鎮(zhèn)總體規(guī)劃，將總體規(guī)劃范圍作為階段性（2015-2030）彈性UGB范圍（見圖7），及范圍統(tǒng)計（見表3）。

表3 石板灘鎮(zhèn)UGB范圍統(tǒng)計表

四、小結(jié)與討論

城鎮(zhèn)空間拓展是一個復(fù)雜的過程，涉及了人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟等多方面因素，基于PREE系統(tǒng)的UGB劃定方法研究，為我們構(gòu)建了多視角、多維度的評價指標(biāo)體系，結(jié)果基本具有客觀性和實用性，并對城鎮(zhèn)空間拓展方向具有前瞻性的意義。同時也可以看到，該方法存在以下幾點缺陷需要改進，一是指標(biāo)選取與空間拓展的關(guān)系性上有待完善，二是UGB邊界控制的可行性上有待進一步論證。

[1] 張潤朋, 周春山. 美國城鎮(zhèn)增長邊界研究進展與述評[J]. 規(guī)劃師, 2010, 26(11): 89-96.

[2] Myung-Jin Jun. The Effects of Portland’s Urban Growth Boundary on Housing Prices. Journal of the American Planning Association. 2006(4): 239-243.

[3] 龍瀛, 韓昊英, 毛其智. 利用約束性CA制定城鎮(zhèn)增長邊界[J]. 地理學(xué)報, 2009, 64(8): 999-1 008.

[4] Nelson A C, Moore T. Assessing Urban Growth Management: The Case of Portland, Oregon, the USA’s Largest Urban Growth Boundary[J]. Land Use Policy, 1993, 10(4): 293-302.

[5] 馮玉廣, 王華東. 區(qū)域PREE系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的定量描述[J]. 中國人口資源與環(huán)境, 1996(2): 42-46.

[6] 蔣芳, 劉盛和, 袁弘. 城鎮(zhèn)增長管理的政策工具及其效果評價[J]. 城鎮(zhèn)規(guī)劃學(xué)刊, 2007(1): 33-38.

[7] 丁成日. 城市增長邊界的理論模型[J]. 規(guī)劃師, 2012, 28(3): 5-11.

The UGB Demarcation Method based on Urban PREE System Evaluation

CHAI Hailong1, CHENG Ai1, YU Xiaofang2

（1. School of Achitecture and Design, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China; 2. School of Landscape and Gardern, Sichuan Agriculture University, Chengdu 611130, China）

The Urban Growth Boundary is a contemporary scholars who explore the one of the means of curbing urban space expands blindly, conducive to the protection of the urban ecological security, to optimize the urban space structure. At present the UGB has been widely practiced in large and medium-sized cities in China, and the delimitation method of UGB has become an important part of the research. For the target partial limit light restructuring traditional UGB delimit method and index of partial ecological problem such as light society, it predicts partial ideal light changes. This article puts forward to urban and rural land as the carrier, the introduction of UGB delimit the PREE system evaluation method, by means of the town space of PREE system coupling coordination degree, it draws UGB line, taking stone beach town of Chengdu as an example it is simulated, it aims to provide reference for UGB delimit method and using for reference.

urban growth boundary; UGB; PREE system; urban space expansion

2018-01-08

柴海龍（1988-），男，四川蓬安人，碩士研究生，主要從事城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究；程艾（1990-），女，四川溫江人，風(fēng)景園林學(xué)工學(xué)碩士，主要從事風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計研究；

余小芳（1982-），女，四川德陽人，副教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事園林生態(tài)、景觀規(guī)劃研究

TU 984

A

10.3969/j. issn. 2096-059X.2018.05.017

2096-059X(2018)05–0098–05

（責(zé)任編校：彭 萍）