鄧保彪,王雅琪,翁 睿,蘇 敏,鮑 捷

(安徽大學(xué) 商學(xué)院,安徽 合肥 230601)

城市空間演化特征是城市更新和城市代謝在時(shí)空上的重要表征[1],研究城市空間演化時(shí)空特征和驅(qū)動(dòng)力機(jī)制對(duì)城市合理利用土地、優(yōu)化環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。目前,學(xué)者們對(duì)單個(gè)城市擴(kuò)展模式的研究,國(guó)外最早有生態(tài)位三大經(jīng)典理論,即伯吉斯同心圓理論[2]、霍伊特扇形理論[3]和哈里斯和烏爾曼多核心理論[4]。隨后，國(guó)外學(xué)者在城市群的研究中提出了經(jīng)典的生長(zhǎng)極理論[5]和大都市帶概念[6]。我國(guó)的相關(guān)研究起步較晚,學(xué)者們提出的幾何形態(tài)城市擴(kuò)展模式[7]、精明增長(zhǎng)[8]和城市發(fā)展規(guī)律[9]對(duì)我國(guó)城市發(fā)展意義重大。國(guó)外將城市拓展驅(qū)動(dòng)力大致總結(jié)為市場(chǎng)、人口、經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)、勞動(dòng)力、交通、資本、地租和政策幾個(gè)要素[10-15]，我國(guó)在此基礎(chǔ)之上提出了離心力、向心力和摩擦力作用、人口要素[16,17]等。

綜上所述,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)城市擴(kuò)展的分析研究主要集中在監(jiān)測(cè)、驅(qū)動(dòng)機(jī)制、未來(lái)預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)模擬和管理措施等方面[18],且大部分研究按照地域分類(lèi),較少的研究按照城市類(lèi)型分類(lèi),只有極少的研究針對(duì)某一種類(lèi)型的城市詳細(xì)展開(kāi)。國(guó)內(nèi)大多數(shù)研究集中在發(fā)達(dá)城市或大城市,多聚焦于東部沿海地區(qū)城市,而對(duì)中部或西部一些較不發(fā)達(dá)的城市研究較少,但中西部近年來(lái)也在相繼進(jìn)入快速城市化進(jìn)程。本研究以合肥市為例,著重研究快速城市化背景下迅速擴(kuò)張型的城市空間擴(kuò)展的模式及驅(qū)動(dòng)力,就此類(lèi)型城市在城市空間擴(kuò)展過(guò)程中出現(xiàn)的城市問(wèn)題提出優(yōu)化建議,具有較高的研究?jī)r(jià)值。

1 案例與研究方法

1.1 研究案例

在對(duì)短時(shí)間內(nèi)城市迅速擴(kuò)張型城市研究中,本研究選擇安徽省合肥市作為研究案例。合肥市位于30°57′—32°32′N(xiāo)、116°41′—117°58′E之間,近年發(fā)展取得較大進(jìn)步,在市區(qū)人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建成區(qū)擴(kuò)展等方面表現(xiàn)出在快速城市化背景下迅速擴(kuò)張型城市發(fā)展的普遍特點(diǎn)。

本文使用的數(shù)據(jù)來(lái)自于1997—2017年的《合肥市統(tǒng)計(jì)年鑒》)。人口是城市建設(shè)的支撐力量,合肥市市區(qū)人口數(shù)由1997年的130萬(wàn)人增加到2017年的353萬(wàn)人,短期內(nèi)市區(qū)人口仍將保持快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)(圖1)。

圖1 合肥市1997—2017年人口、生產(chǎn)總值和建成區(qū)面積變化

經(jīng)濟(jì)發(fā)展決定著城市的發(fā)展活力,2017年合肥市的生產(chǎn)總值突破7000億元大關(guān),且保持著較高速度的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。建成區(qū)的擴(kuò)張直接體現(xiàn)城市空間上的發(fā)展,合肥市建成區(qū)面積在1997—2017年均保持著較高的城市擴(kuò)展速度,具有迅速擴(kuò)張型城市最直接的形態(tài)表征。

1.2 研究方法

遙感影像處理:以1997年、2001年、2005年、2009年、2013年和2017年LANDSAT5 TM和LANDSAT8 OLI-TIRS作為遙感影像數(shù)據(jù)源(表1)。遙感成像時(shí),由于各種因素的影響,使遙感影像存在一定的幾何畸變、大氣消光、輻射量失真等現(xiàn)象。產(chǎn)生上述畸變和失真的原因是客觀(guān)存在的,難以規(guī)避，因此在實(shí)際影像分析前應(yīng)先對(duì)影像進(jìn)行輻射校正、幾何校正、波段選擇和圖像增強(qiáng)處理,使其達(dá)到分析的基本要求。采用目視解譯的方法作為遙感信息提取方法。目視解譯法是根據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí),通過(guò)影像的色形特征及解譯標(biāo)志來(lái)識(shí)別目標(biāo)或?qū)ο?是最原始最基本的解譯方法,與常用的監(jiān)督分類(lèi)和非監(jiān)督分類(lèi)的方法相比需要更多的工作量,優(yōu)點(diǎn)是影像解譯結(jié)果更為準(zhǔn)確。其中，城市建成區(qū)面積提取數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)相比略大。本研究在對(duì)遙感影像進(jìn)行解譯時(shí),對(duì)城市建成區(qū)的界定為:對(duì)城鄉(xiāng)結(jié)合部的處理,將滿(mǎn)足已與城市相互連接或已被城市包圍的區(qū)域視為城市建成區(qū);靠近城市,且通過(guò)主干道與城市道路相連接的區(qū)域視為城市建成區(qū);城市景觀(guān)特征明顯的區(qū)域,無(wú)論其是否與城市通過(guò)主干道相聯(lián)系，與城市距離的遠(yuǎn)近均視為城市建成區(qū);已具備城市性質(zhì)或者承擔(dān)城市功能的城市外部鄉(xiāng)村,均視為城市建成區(qū)[19]。最終提取城市建成區(qū)的面積數(shù)值與統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)相比略大,原因主要是本文研究區(qū)域選擇為合肥市的主城區(qū)面積,城郊結(jié)合部面積較大,同時(shí)合肥在城市蔓延過(guò)程中對(duì)城市邊界區(qū)域的影響較大,根據(jù)已確立的解譯標(biāo)準(zhǔn),將符合要求的區(qū)域納入城市的建成區(qū)范圍。

城市建成區(qū)空間演化時(shí)空分析方法:采用城市建成區(qū)擴(kuò)展速度、擴(kuò)展強(qiáng)度、空間緊湊度、城市空間分形維數(shù)和建成區(qū)彈性指數(shù)5個(gè)指標(biāo),運(yùn)用GIS技術(shù)中城市重心轉(zhuǎn)移路徑分析技術(shù),從城市時(shí)空擴(kuò)展過(guò)程中城市的空間形態(tài)和空間結(jié)構(gòu)等方面的演變對(duì)城市建成區(qū)空間進(jìn)行分析。

表1 1997—2017年衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)信息

城市空間擴(kuò)展速度與強(qiáng)度分析:城市擴(kuò)展速度表現(xiàn)了城市空間擴(kuò)張?jiān)跁r(shí)間跨度上的變化,城市擴(kuò)展強(qiáng)度是對(duì)城市空間擴(kuò)張強(qiáng)弱程度的直觀(guān)表述,擴(kuò)展速度和強(qiáng)度都能夠直接地反映城市擴(kuò)張的快慢程度[20]。計(jì)算公式為:

(1)

(2)

式中,V為城市空間擴(kuò)展速度指數(shù);R為城市空間擴(kuò)展強(qiáng)度;V為擴(kuò)張年速度;Sa為階段末年建成區(qū)面積;Sb為始年建成區(qū)面積;Ua和Ub分別為末年和起始年的建成區(qū)面積;UTa為研究區(qū)總面積;T為時(shí)間段的跨度[22]。

城市空間外部形態(tài)緊湊度分析:城市外部形態(tài)緊湊度BCI體現(xiàn)了城市在擴(kuò)張過(guò)程中的空間集約化程度,能夠表征城市用地?cái)U(kuò)張過(guò)程中的變化,在城市建成區(qū)用地?cái)U(kuò)展的研究中常采用該指標(biāo)[23]。計(jì)算公式為:

(3)

式中,BCI為外部形態(tài)緊湊度;A為城市建成區(qū)的面積;P為城市建成區(qū)的周長(zhǎng),其取值范圍為0

城市空間分形維數(shù):分形維數(shù)描述的是城市邊界形狀的復(fù)雜性,反映出土地利用形狀的變化和土地利用受干擾的程度,是一個(gè)面積與周長(zhǎng)的關(guān)系。計(jì)算公式為:

(4)

式中,St為t時(shí)期城市空間分形維數(shù);Pt為t時(shí)期城市建成區(qū)周長(zhǎng);At為t時(shí)期的城市建成區(qū)面積。

城市建成區(qū)擴(kuò)展彈性系數(shù):城市建成區(qū)擴(kuò)展的彈性系數(shù)城市建成區(qū)擴(kuò)展對(duì)城市非農(nóng)業(yè)人口增長(zhǎng)的彈性系數(shù)用于描述城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度與城市人口增長(zhǎng)速度之間的關(guān)系,評(píng)價(jià)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的合理性[26]。計(jì)算公式為:

(5)

式中,R(i)為城市第i時(shí)段的建成區(qū)擴(kuò)展彈性系數(shù);pop(i)為城市第i時(shí)段城市市區(qū)非農(nóng)業(yè)人口年均增長(zhǎng)速度;pop(i)為第i時(shí)段城市建成區(qū)年均增長(zhǎng)速度[26]。

城市空間重心轉(zhuǎn)移分析[27]:城市空間的重心一般選擇以城市空間的幾何中心來(lái)表示,它可在一定程度上反映城市發(fā)展方向和城市建成區(qū)擴(kuò)展方向的轉(zhuǎn)移情況,是區(qū)位選擇、經(jīng)濟(jì)分析和城市規(guī)劃和管理重要的參考因素。利用的城市建成區(qū)的矢量數(shù)據(jù),建立X、Y坐標(biāo)系,采用GIS空間分析功能,提取城市建成區(qū)重心。

2 城市建成區(qū)擴(kuò)展的時(shí)空分析

利用GIS空間分析得到6個(gè)時(shí)期合肥市建成區(qū)的形狀、建成區(qū)面積和周長(zhǎng)數(shù)據(jù),結(jié)合《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《合肥市統(tǒng)計(jì)年鑒》中合肥市人口和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),利用式(1)—式(5)計(jì)算出合肥市建成區(qū)的擴(kuò)展速度與強(qiáng)度、緊湊度、分形維數(shù)和彈性指數(shù)。

2.1 城市建成區(qū)形狀

將遙感影像進(jìn)行幾何校正、波段組合和圖像增強(qiáng)處理后,再通過(guò)目視解譯法對(duì)影像進(jìn)行解譯, 1997—2017年以4年為一個(gè)時(shí)間跨度,共得到6個(gè)時(shí)期內(nèi)的合肥市城市建成區(qū)數(shù)據(jù),通過(guò)ArcGIS軟件處理,得到不同時(shí)期內(nèi)的城市建成區(qū)形狀(圖2)。

2.2 城市擴(kuò)展速度與強(qiáng)度分析

由表2可見(jiàn),在5個(gè)時(shí)間段內(nèi)合肥市的建成區(qū)面積分別增加了102.93km2、42.49km2、105.50km2、77.12km2、24.68km2,并且從1997年的140.64km2增加到2017年的468.68km2,擴(kuò)大了約4倍。從表2、圖3中城市擴(kuò)展速度和擴(kuò)展強(qiáng)度數(shù)據(jù)可見(jiàn),近20年合肥市的城市擴(kuò)張?zhí)幱谳^快發(fā)展的階段,充分體現(xiàn)了合肥市快速擴(kuò)張的特點(diǎn)。

圖2 1997—2017年合肥市建成區(qū)形狀

表2 建成區(qū)面積、周長(zhǎng)、擴(kuò)展速度與擴(kuò)展強(qiáng)度分布

圖3 合肥市擴(kuò)展速度與擴(kuò)展強(qiáng)度

圖4 合肥市緊湊度與分形維數(shù)

2.3 城市空間緊湊度與分形維數(shù)分析

本文根據(jù)數(shù)據(jù)分析得出自1997年以來(lái)20年內(nèi)的合肥市空間緊湊度整體呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)(圖4、表3),分形維數(shù)在逐漸增加,緊湊度的減少和分形維數(shù)的增加在城市空間變化上的體現(xiàn)就是城市空間的向外擴(kuò)張。

表3 緊湊度分布與分形維數(shù)分布

2.4 城市建成區(qū)擴(kuò)展彈性指數(shù)

從表4可見(jiàn),建成區(qū)擴(kuò)展彈性指數(shù)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值1表明處于較大的偏離程度,僅有2001—2005年和2009—2013年兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)偏離較小,總體上合肥市的城市空間擴(kuò)張與人口增長(zhǎng)處于不協(xié)調(diào)發(fā)展模式。

表4 城市建成區(qū)擴(kuò)展彈性指數(shù)分布

2.5 城市空間重心轉(zhuǎn)移分析

基于ArcGIS技術(shù),本文分別求得1997年、2001年、2005年、2009年、2003年和2017年合肥市的城市建成區(qū)中心在投影坐標(biāo)系下的經(jīng)緯度坐標(biāo),并計(jì)算出各相鄰年份的空間重心轉(zhuǎn)移的直線(xiàn)距離(表5)。

圖5 合肥市城市空間重心轉(zhuǎn)移狀況

從圖5可見(jiàn),近20年合肥市歷年城市空間重心基本位于城市主城區(qū)中心位置附近,其中2005—2009年城市空間重心的偏移距離最長(zhǎng),為548.88m;2009—2013年城市的空間重心偏移距離最短,為171.85m,城市空間重心在經(jīng)度方向上總體是向東進(jìn)行轉(zhuǎn)移,在緯度方向上總體是向南進(jìn)行轉(zhuǎn)移。從城市重心的轉(zhuǎn)移路徑可見(jiàn),隨著濱湖新區(qū)發(fā)展建設(shè),合肥市的城市空間重心逐漸偏移傳統(tǒng)老城區(qū)的中心位置,逐步向東南方向,即濱湖新區(qū)方向靠攏。

表5 合肥市建成區(qū)重心轉(zhuǎn)移情況

注:轉(zhuǎn)移距離是利用ArcGIS在投影坐標(biāo)下計(jì)算得出。

3 城市擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)力機(jī)制分析

3.1 數(shù)據(jù)選取與來(lái)源

已有研究表明,經(jīng)濟(jì)、人口、政策和交通等是城市擴(kuò)張的主要驅(qū)動(dòng)力因素[29,30]。同時(shí),城市空間擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)力與城市自身發(fā)展水平密切相關(guān),因此應(yīng)從多角度、全方位對(duì)其進(jìn)行研究。本文在已有研究成果的基礎(chǔ)之上,結(jié)合研究時(shí)期內(nèi)合肥市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r,選取了包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口因素、政策因素和交通發(fā)展水平等4個(gè)方面14個(gè)指標(biāo)對(duì)1997—2016年合肥城市建成區(qū)擴(kuò)展的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了定量分析(表6),數(shù)據(jù)來(lái)源于1997—2016年的《合肥統(tǒng)計(jì)年鑒》。

表6 主成分分析指標(biāo)體系

3.2 城市擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)力數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)變量的描述性統(tǒng)計(jì)分析:通過(guò)對(duì)合肥市擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)力14個(gè)指標(biāo)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果見(jiàn)表7。計(jì)量結(jié)果表明,本研究采用城市空間演化驅(qū)動(dòng)力因素?cái)?shù)據(jù)達(dá)到以下要求:偏度的絕對(duì)值皆小于1,偏度的標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.512,峰度的絕對(duì)值都小于2,峰度的標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.992,滿(mǎn)足正態(tài)分布模型要求,且數(shù)據(jù)分布較為平坦,適宜本研究。

表7 變量描述分析

適宜性檢驗(yàn):利用SPSS22.0軟件對(duì)量表進(jìn)行適宜性檢驗(yàn),量表的整體信度為0.719,所選取的數(shù)據(jù)符合研究要求。

3.3 主成分分析

通過(guò)對(duì)合肥市城市建成區(qū)用地?cái)U(kuò)展的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行主成分分析,提取主要的影響因素(表8),有助于將復(fù)雜的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化,便于后續(xù)分析。步驟為:①數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理。由于不同的指標(biāo)使用不同的單位,需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,以便后續(xù)比較和分析,使所有數(shù)據(jù)都能在因子分析中標(biāo)準(zhǔn)化[1]。②KMO和Bartlett的測(cè)試。在進(jìn)行主成分分析之前,為確定所選取的數(shù)據(jù)是否滿(mǎn)足主成分分析要求,首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO和Bartlett的測(cè)試。結(jié)果表明,量表中KMO的值為0.748,變量間有較強(qiáng)的相關(guān)性,顯著性為0,小于0.01,相關(guān)矩陣不是一個(gè)單位矩陣,指標(biāo)之間并非獨(dú)立。本研究選取的因素?cái)?shù)據(jù)滿(mǎn)足主成分分析要求,適宜做研究。③主成分分析。本文使用SPSS22.0軟件對(duì)選取的變量進(jìn)行主成分分析,計(jì)算結(jié)果表明解釋的總方差總共解釋了93.201%的總體變量,因此共得到兩個(gè)主成分，其中一個(gè)主成分特征值為11.751,方差貢獻(xiàn)率為83.934%,另一個(gè)主成分特征值為1.297,方差貢獻(xiàn)率為9.267%。通常,提取的主成分的方差的累計(jì)貢獻(xiàn)率要達(dá)到85%,因此提取出的兩個(gè)主成分符合要求[1]。

表8 變異數(shù)總計(jì)

注:擷取方法為主體元件分析。

由旋轉(zhuǎn)組件矩陣可(表9),國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、財(cái)政支出、財(cái)政收入、城鎮(zhèn)居民人均居住面積、固定資產(chǎn)投資、社會(huì)消費(fèi)品零售總額、總?cè)丝?、非農(nóng)業(yè)人口、二產(chǎn)從業(yè)人員比重、三產(chǎn)從業(yè)人員比重、建設(shè)用地面積、公路里程在第一主成分中占取較高載荷,第一主成分主要反映城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口增長(zhǎng)、政策導(dǎo)向以及交通發(fā)展,二產(chǎn)和三產(chǎn)產(chǎn)值比重在第二主成分中占取較高載荷,主要反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

表9 旋轉(zhuǎn)成分矩陣

注:擷取方法為主體元件分析;轉(zhuǎn)軸方法為具有Kaiser正規(guī)化的最大變異法;在3疊代中收斂循環(huán)。

利用主成分分析確定權(quán)重系數(shù):在確定權(quán)重系數(shù)時(shí),要明確各主成分線(xiàn)性組合中各指數(shù)的系數(shù)和主成分的方差貢獻(xiàn)率。全部指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)之和為1,需要對(duì)綜合模型中的指標(biāo)系數(shù)進(jìn)行歸一化的處理,從而得到每一個(gè)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。從表10可見(jiàn),影響合肥市建成區(qū)土地?cái)U(kuò)張的主要驅(qū)動(dòng)力為:經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平(國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、財(cái)政支出、財(cái)政收入、固定資產(chǎn)投資、城鎮(zhèn)人均居住面積、社會(huì)消費(fèi)品零售總額、三產(chǎn)產(chǎn)值比重),代表合肥市的經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r;交通發(fā)展水平(公路里程),反映交通發(fā)展水平;政策導(dǎo)向(建設(shè)用地面積),反映城區(qū)建設(shè)情況;人口因素(總?cè)丝?、非農(nóng)業(yè)人口、三產(chǎn)從業(yè)人員比重),反映市區(qū)人口變化情況。其他因素影響不大,可忽略不計(jì)。

表10 指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

3.4 城市擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)力機(jī)制

經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平:經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)合肥城市的空間演化具有主導(dǎo)作用,代表因子為X1、X2、X3、X4、X5、X6。經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生集聚效應(yīng),能為城市空間拓展帶來(lái)更多的資金和資源,經(jīng)濟(jì)發(fā)展能吸引產(chǎn)業(yè)聚集,尤其是第二、三產(chǎn)業(yè)。由于傳統(tǒng)的城市中心空間已趨于飽和,因此二產(chǎn)和部分三產(chǎn)傾向于聚集分布在城市近郊區(qū),從而引起城市空間進(jìn)一步拓展。合肥市1997—2016年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增加了近25倍,第二、三產(chǎn)的產(chǎn)值比重增長(zhǎng)明顯,經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)和高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)等產(chǎn)業(yè)園區(qū)的建設(shè)進(jìn)一步說(shuō)明經(jīng)濟(jì)發(fā)展能引起產(chǎn)業(yè)聚集,進(jìn)而帶來(lái)城市空間拓展。

交通發(fā)展水平:城市交通發(fā)展是城市空間演化的重要因素,代表因子為X14。交通技術(shù)的創(chuàng)新和交通道路的發(fā)展能夠加快和擴(kuò)大城市信息和資源的流通速度和流通范圍,增加城市空間的可達(dá)性,從而促進(jìn)城市空間拓展。1997—2016年合肥市擴(kuò)大了148倍,城市空間沿包河大道、京臺(tái)高速、合安路等交通干線(xiàn)向外延伸。同時(shí),“米”字型高鐵網(wǎng)的建設(shè)將繼續(xù)加強(qiáng)合肥與周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系,促進(jìn)合肥經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市空間拓展。

政策導(dǎo)向:政策體制是是城市空間演化的規(guī)范控制力量,代表因子為X13。合肥市作為迅速擴(kuò)張型城市的代表之一,城市用地面積擴(kuò)大具有獨(dú)特的政策因素。1997—2007年合肥市建設(shè)用地面積增加較平緩,該階段城市發(fā)展格局是構(gòu)建圈層式城鎮(zhèn)群體。2011年巢湖市部分區(qū)縣劃入合肥市,合肥市的城市空間進(jìn)一步擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)臨湖發(fā)展。此后,合肥實(shí)施“141”城市發(fā)展戰(zhàn)略,建設(shè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)和濱湖新區(qū)。2013年,合肥實(shí)施“1331”市域空間戰(zhàn)略,建設(shè)產(chǎn)業(yè)新城和環(huán)巢湖示范區(qū),城市空間快速擴(kuò)展。政策導(dǎo)向還影響其他驅(qū)動(dòng)力因素,如人口、交通、產(chǎn)業(yè)等,因此政策導(dǎo)向也是合肥城市空間擴(kuò)展的重要因素之一。

人口因素:人口增加是城市空間演化的支撐因素,代表因子為X9、X10、X12。人口增加能為城市建設(shè)提供必要的勞動(dòng)力,同時(shí)需要更多的城市生存空間。中心城區(qū)人口聚集帶來(lái)空間壓力增大、生活成本增加。郊區(qū)低廉的土地價(jià)格和優(yōu)美的自然環(huán)境吸引人口的聚集,從而引起城市空間進(jìn)一步擴(kuò)展。1997—2016年合肥市總?cè)丝谠黾恿?.7倍,非農(nóng)業(yè)人口增加了2.5倍,第二、三產(chǎn)從業(yè)人員比重出現(xiàn)明顯增長(zhǎng),對(duì)城市空間拓展起到了促進(jìn)作用。

4 城市空間演化趨勢(shì)

4.1 城市空間演化速度趨勢(shì)

建立多元線(xiàn)性回歸模型:城市空間擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)力機(jī)制由多個(gè)因素共同作用下形成,綜合分析多個(gè)要素,構(gòu)建城市建成區(qū)面積與驅(qū)動(dòng)因素之間多元線(xiàn)性回歸模型。其中,以主成分分析得出的兩個(gè)主成分(F1、F2)作為自變量,以城市建成區(qū)面積(Y)作為因變量,計(jì)算結(jié)果為:Y=245.800+118.796×F1+8.479×F2(表11)。

表11 系數(shù)

注:應(yīng)變數(shù)為城市建成區(qū)面積(km2)。

多元線(xiàn)性回歸模型預(yù)測(cè):根據(jù)以上結(jié)果,可利用合肥市1997—2016 年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),結(jié)合主成分得分,利用指數(shù)平滑法Brown線(xiàn)性趨勢(shì)模型推算出2020年和2030年的兩個(gè)主成分的得分?jǐn)?shù)值,結(jié)果見(jiàn)表12。計(jì)量結(jié)果表明,使用時(shí)間序列預(yù)測(cè)方法,數(shù)據(jù)符合研究需要,依據(jù)1997年—2016年的相關(guān)研究數(shù)據(jù),結(jié)合2020年預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),提取出2020年的兩個(gè)主成分的得分系數(shù),即F1為3.256、F2為1.568。采用前文研究建立的回歸方程:Y=245.800+118.796×F1+8.479×F2計(jì)算出合肥市2020年建成區(qū)面積為634.771km2。同理,計(jì)算出2030年合肥市建成區(qū)面積為1011.592km2，表明合肥市將在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)保持較高的城市擴(kuò)展速度。

表12 主成分系數(shù)

4.2 城市空間演化總體趨勢(shì)

城市擴(kuò)展模式趨勢(shì):城市未來(lái)空間擴(kuò)展模式是以多中心擴(kuò)展模式為主,內(nèi)部伴有填充模式。以合肥市為例,在快速城鎮(zhèn)化發(fā)展階段,合肥市建立了4個(gè)城市新區(qū),新區(qū)建設(shè)不僅采用向外擴(kuò)張用地方式,還采用對(duì)內(nèi)填充方式。新區(qū)承擔(dān)了合肥市重要的經(jīng)濟(jì)、政治和居住等職能,緩解了老城區(qū)的壓力，尤其濱湖新區(qū)發(fā)展?jié)摿薮?逐漸成為合肥市第二個(gè)核心區(qū)。同時(shí),新區(qū)的發(fā)展也帶動(dòng)了合肥市交通體系的進(jìn)一步完善,減小產(chǎn)業(yè)布局局限,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與升級(jí),帶動(dòng)了整個(gè)合肥市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

城市空間結(jié)構(gòu)趨勢(shì):在快速城鎮(zhèn)化背景下,為了以最低的成本進(jìn)行最快的對(duì)外擴(kuò)展,由單個(gè)中心向外輻射道路粗放的圈層式擴(kuò)展是這一階段城市擴(kuò)張的主要模式。但隨著單中心輻射的區(qū)域范圍愈來(lái)愈廣,城市邊緣區(qū)域與單中心之間交流困難,不利于邊緣區(qū)域后期的健康發(fā)展,并且這種城市結(jié)構(gòu)發(fā)展到一定階段必然會(huì)帶來(lái)一系列交通、環(huán)境、人口等問(wèn)題,因此城市結(jié)構(gòu)趨向以軸向發(fā)展為主的多中心城市結(jié)構(gòu)。軸向式的擴(kuò)展較于圈層式擴(kuò)展更有利于節(jié)約土地資源,適應(yīng)多變的城市空間拓展規(guī)律。多中心的城市結(jié)構(gòu)也更加有利于地區(qū)間的功能互補(bǔ),提高城市發(fā)展活力。

城市內(nèi)涵發(fā)展趨勢(shì):通過(guò)研究,快速擴(kuò)張型城市的空間擴(kuò)展體現(xiàn)出空間結(jié)構(gòu)分散,城市分形維數(shù)偏高,緊湊度偏低的特點(diǎn)。城市空間不斷擴(kuò)張會(huì)增加土地需求的壓力,也會(huì)對(duì)城市生態(tài)環(huán)境造成不利影響。而現(xiàn)代城市的快速擴(kuò)張,城市發(fā)展主要強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)效益,城市開(kāi)發(fā)趨于無(wú)序,城市用地規(guī)模急劇增加,這對(duì)于環(huán)境保護(hù)十分不利。為同時(shí)保障城市的快速擴(kuò)張和保護(hù)生態(tài)環(huán)境,必須在城市建設(shè)中樹(shù)立可持續(xù)發(fā)展理念注重城市空間的內(nèi)涵式更新,實(shí)現(xiàn)城市土地的集約化利用,堅(jiān)持城市擴(kuò)展與環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)張型城市的良性發(fā)展。

5 結(jié)論與討論

主要是:①?gòu)亩糠治鼋嵌瓤?1997—2017年合肥市擴(kuò)展速度與擴(kuò)展強(qiáng)度保持在一個(gè)較高的數(shù)值,城市快速向外擴(kuò)展;緊湊度減少和分形維數(shù)增加表現(xiàn)出城市在空間上向外擴(kuò)展,但城市形態(tài)分散;城市建成區(qū)(人口)彈性指數(shù)總體偏小,表明城市空間的擴(kuò)展與人口增長(zhǎng)是一種不協(xié)調(diào)的關(guān)系;城市重心總體向東南偏移,城市趨向于東南方向擴(kuò)展。②從驅(qū)動(dòng)力機(jī)制角度看,經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)城市空間演化具有主導(dǎo)作用,人口增長(zhǎng)是城市空間演化支撐元素,此外城市交通發(fā)展是城市空間演化又一重要因素,而政策體制是對(duì)城市空間演化有著規(guī)范控制作用。③從城市空間演化趨勢(shì)角度看,利用多元線(xiàn)性回歸方程,說(shuō)明合肥在未來(lái)仍將保持較高的城市擴(kuò)展速度。迅速擴(kuò)張型城市未來(lái)空間擴(kuò)展模式以多中心擴(kuò)展模式為主,建成區(qū)內(nèi)伴有內(nèi)部填充式的模式,城市結(jié)構(gòu)將以“圈層拓展”向“軸向發(fā)展”轉(zhuǎn)變、“單中心”模式向“多中心”模式轉(zhuǎn)變，進(jìn)而優(yōu)化城市的空間布局,注重內(nèi)涵式更新,科學(xué)合理控制城市規(guī)模。④城市空間演化驅(qū)動(dòng)力機(jī)制是由地理、歷史、社會(huì)、文化、經(jīng)濟(jì)等多方面因素共同組成,本文在采用主成分分析法對(duì)城市空間演化的驅(qū)動(dòng)力機(jī)制進(jìn)行分析時(shí),僅采用了經(jīng)濟(jì)、人口、政策、交通這些人文因子作為分析指標(biāo),但忽略了自然、文化等難以進(jìn)行量化的指標(biāo),而這些因素對(duì)城市空間演化具有不可忽視的作用。在以后的研究中,如何將這些因素科學(xué)地納入指標(biāo)體系中,將是重點(diǎn)思考的部分。