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        杭州城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的時(shí)空演變分析

        2022-02-21 04:37:16盧奐王睿飏范今朝
        關(guān)鍵詞:杭州景觀建設(shè)

        盧奐,王睿飏,范今朝

        (浙江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,浙江 杭州 310027)

        近百年來(lái),城市化成為對(duì)人類(lèi)社會(huì)影響最大的社會(huì)過(guò)程之一。中華人民共和國(guó)成立后國(guó)民經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇,改革開(kāi)放后城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)大幅提升了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平[1]。建設(shè)用地?cái)U(kuò)張是城市化空間過(guò)程的直觀體現(xiàn)和綜合反映,相關(guān)研究可為城市規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展提供有效的決策依據(jù)[2-3]。建設(shè)用地?cái)U(kuò)張?jiān)谝?guī)模上表現(xiàn)為城市地域空間范圍的擴(kuò)大,內(nèi)涵上呈現(xiàn)的是城市空間結(jié)構(gòu)的調(diào)整和形態(tài)、密度的演替[4]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張開(kāi)展了研究,研究主要集中在擴(kuò)張?zhí)卣鳎?]、形態(tài)[6]、模式[7]、驅(qū) 動(dòng) 力[8]、模 擬 預(yù) 測(cè)[9]等 方 面,范 圍 涵 蓋 全國(guó)[10]、區(qū)域與城市群[11]、單個(gè)城市[12]等多個(gè)尺度,取得了大量成果。遙感與GIS提供了可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源和有力的研究工具,大量學(xué)者利用遙感影像提取建設(shè)用地信息刻畫(huà)擴(kuò)張過(guò)程,廣泛運(yùn)用擴(kuò)張速度、重心、蔓延指數(shù)等測(cè)度指標(biāo),進(jìn)行了定量化研究探索[13]。建設(shè)用地?cái)U(kuò)張必然引起景觀格局的演變,引入景觀格局分析法對(duì)刻畫(huà)擴(kuò)張過(guò)程及其影響有重要作用[14]。DIETZEL等[15]發(fā)現(xiàn),城市化過(guò)程呈“擴(kuò)散—融合”規(guī)律性變化,并據(jù)此提出了“擴(kuò)散—融 合”假 說(shuō)(diffusion-coalesce hypothesis)。XU等[7]和LI等[16]提出了填充(infilling)、邊緣(edgeexpansion)和 蛙 跳(leapfrogging)3種 增 長(zhǎng) 類(lèi) 型(growth type),并揭示了各優(yōu)勢(shì)度隨城市化進(jìn)程發(fā)生變化的規(guī)律。

        目前對(duì)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的研究時(shí)段主要集中在改革開(kāi)放后,時(shí)間跨度多為10~30 a。近年來(lái),已有學(xué)者利用不同歷史時(shí)期的地圖、地形圖、遙感等多源數(shù)據(jù),在更長(zhǎng)時(shí)間尺度上對(duì)擴(kuò)張機(jī)理和特征進(jìn)行研究[17-19]。但總體看,長(zhǎng)時(shí)間尺度的研究仍較少。

        杭州作為長(zhǎng)江三角洲核心城市,是我國(guó)快速城市化的典型代表之一,引起了不少學(xué)者的關(guān)注,現(xiàn)有研究分別從城市擴(kuò)張[20-22]、土地利用變化[23-24]、景觀格局[25]、城市蔓延[26]等視角對(duì)杭州城市發(fā)展進(jìn)行探索??傮w看,研究時(shí)段集中在改革開(kāi)放后,尚未見(jiàn)在更長(zhǎng)時(shí)間尺度下的研究。

        本文基于GIS技術(shù),綜合集成近代地圖、CORONA、Landsat TM和OLI遙感影像數(shù)據(jù),提取1914—2018年間共6期杭州建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù),對(duì)杭州城市建設(shè)用地的擴(kuò)張過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明和分析,并對(duì)城市擴(kuò)張模式的相關(guān)理論進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)。

        1 研究區(qū)域、數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理

        1.1 研究區(qū)域

        杭州市是浙江省省會(huì)(118°21′E~120°30′E,29°11′N(xiāo)~30°33′N(xiāo)),地處長(zhǎng)江中下游平原。歷史上杭州的行政區(qū)劃發(fā)生過(guò)多次變化,但自唐代以來(lái),杭州中心城區(qū)的位置和面積相對(duì)穩(wěn)定。因本文研究城市建設(shè)用地變化,故選取實(shí)體城市地域?yàn)槌鞘蟹秶?,在不同時(shí)期,其地域范圍有所不同?;诤贾莅l(fā)展的歷史情況,考慮資料的可獲取性和可對(duì)比性,選取2021年杭州市部分行政區(qū)劃調(diào)整之前原杭州市的上城、下城、拱墅、江干、西湖5個(gè)市轄區(qū)的地域范圍作為研究區(qū)域(圖1),即本文所稱(chēng)的“杭州城市”。

        圖1 研究區(qū)域Fig.1 Study area

        1.2數(shù)據(jù)來(lái)源

        選取1914、1934、1969、1985、2000和2018年共6個(gè)時(shí)點(diǎn),對(duì)近代地圖、遙感影像等多源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)包括1914年編繪的“浙江省五萬(wàn)分之一地形圖”,1931—1934年編繪的“杭州市、杭縣都圖鄉(xiāng)鎮(zhèn)地圖”,1969年“鎖眼”系列衛(wèi)星拍攝的CORONA KH-4B遙感影像,1985年Landsat 5 TM影像,2000年Landsat 7 TM影 像,2018年Landsat 8 OLI影像,各期數(shù)據(jù)源參數(shù)見(jiàn)表1。

        表1 數(shù)據(jù)源參數(shù)Table 1 Data source parameters

        1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

        由于使用的數(shù)據(jù)來(lái)源較廣,為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)分析,需對(duì)各期數(shù)據(jù)進(jìn)行校正、分類(lèi)處理,提取格式統(tǒng)一的建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù),以重建近百年來(lái)建設(shè)用地的擴(kuò)張過(guò)程。

        “浙江省五萬(wàn)分之一地形圖”和“杭州市、杭縣都圖鄉(xiāng)鎮(zhèn)地圖”與中國(guó)古代所繪傳統(tǒng)地圖不同,因已采用了近代的測(cè)繪技術(shù),精度較高。在處理時(shí),先將各圖拼接,再手動(dòng)選擇水體、道路等無(wú)明顯變化的地物作為控制點(diǎn)進(jìn)行幾何校正,選取的控制點(diǎn)應(yīng)盡可能均勻分散,最終使均方根(RMS)小于1.0。此后,采用目視解譯的方法提取建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù),結(jié)果如圖2(a)和(b)所示。

        用ENVI 4.8軟件對(duì)1985年的Landsat 5 TM影像進(jìn)行校正、剪裁等處理,用最大似然法進(jìn)行分類(lèi),得到建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù)。分類(lèi)結(jié)果如圖2(c)所示,總體分類(lèi)精度為0.94,Kappa系數(shù)為0.90。用eCognition 9.02軟件,基于面向?qū)ο蟮姆诸?lèi)方法,對(duì)1969年的CORONA KH-4B影像、2000年的Landsat 7 TM影像和2018年Landsat 8 OLI影像進(jìn)行分類(lèi)。經(jīng)多尺度分割后,通過(guò)手動(dòng)選取樣本,選擇圖層、形狀、紋理等作為分類(lèi)特征,用決策樹(shù)模塊進(jìn)行分類(lèi),得到建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù),并手動(dòng)修正初次分類(lèi)中的錯(cuò)分部分。1969、2000、2018年影像的分類(lèi)結(jié)果分別如圖2(d)、(e)和(f)所示,總體分類(lèi)精度分別為0.89,0.92和0.87,Kappa系數(shù)分別為0.83,0.88和0.75,基于面向?qū)ο蟮姆诸?lèi)方法取得了較好的效果,分類(lèi)精度滿(mǎn)足研究所需。

        圖2 杭州城市建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù)Fig.2 Construction land data of Hangzhou city

        2 研究方法

        用擴(kuò)張速度、城市重心、景觀格局指數(shù)和增長(zhǎng)類(lèi)型等表征杭州城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張過(guò)程。

        2.1 擴(kuò)張速度

        擴(kuò)張速度(AGV)表示一定時(shí)期內(nèi)建設(shè)用地的年均擴(kuò)張面積:

        其中,Ai+n和Ai分別為第i+n年和第i年的建設(shè)用地面積,n為間隔年。

        2.2 城市重心

        城市重心Di(xi,yi)的變化可反映一定時(shí)期內(nèi)建設(shè)用地空間變化的方向和趨勢(shì):

        其中,xi,yi分別為第i年城市重心的經(jīng)、緯度坐標(biāo),xt,yt分別為第t個(gè)斑塊重心的經(jīng)、緯度坐標(biāo),Cit為第i年第t個(gè)斑塊的面積,m為斑塊數(shù)。

        2.3 景觀格局指數(shù)

        選取斑塊占景觀面積比例PLAND、平均斑塊面積MPS、斑塊面積標(biāo)準(zhǔn)差PSSD、斑塊密度PD、邊緣密度ED、平均歐式最鄰近距離ENN_MN等6個(gè)景觀格局指數(shù)[29]分析建設(shè)用地的斑塊類(lèi)型特征,并用Fragstats 4.2軟件進(jìn)行計(jì)算。選取的景觀格局指數(shù)定義如表2所示。

        表2 景觀格局指數(shù)定義Table 2 Landscape metrics definition

        2.4 增長(zhǎng)類(lèi)型

        借鑒XU等[7]的研究,用建設(shè)用地新增斑塊與原有斑塊的公共邊長(zhǎng)度Lc、新增斑塊的周長(zhǎng)P定義增長(zhǎng)類(lèi)型:

        其中,當(dāng)S≥0.5時(shí),呈填充增長(zhǎng),即新增斑塊被原有斑塊所包圍;當(dāng)0<S<0.5時(shí),呈邊緣增長(zhǎng),即新增斑塊由原斑塊邊緣擴(kuò)張得到;當(dāng)S=0時(shí),呈蛙跳增長(zhǎng),即新增斑塊與原斑塊不存在公共邊。通過(guò)計(jì)算3種增長(zhǎng)類(lèi)型的占比,確定建設(shè)用地?cái)U(kuò)張過(guò)程中的主導(dǎo)增長(zhǎng)類(lèi)型。

        3 結(jié)果與分析

        3.1 建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度分析

        近百年來(lái),杭州城市建設(shè)用地面積擴(kuò)張迅速,從1914年的17.58 km2增至2018年的518.39 km2,約增長(zhǎng)29.5倍。6期的建設(shè)用地面積、擴(kuò)張速度數(shù)據(jù)如表3所示。

        表3 杭州城市建設(shè)用地面積及擴(kuò)張速度Table 3 The Area and AGV of construction land of Hangzhou city

        1914—1934 年,民國(guó)時(shí)期由于城墻的拆除和工商業(yè)的發(fā)展,杭州經(jīng)歷了初步擴(kuò)張。1934—1969年,經(jīng)歷了10余年因受戰(zhàn)爭(zhēng)影響城市發(fā)展幾乎停滯的階段和中華人民共和國(guó)成立后10余年計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下的城市發(fā)展階段,1969年的建設(shè)用地規(guī)模是1934年的3.19倍。1969—1985年,前期受“文革”影響,城市發(fā)展受阻,改革開(kāi)放后逐步恢復(fù)。1985—2000年,城市化進(jìn)程加快,向城西、城北擴(kuò)張趨勢(shì)較為明顯,擴(kuò)張速度達(dá)4.99 km2·a-1。2000—2018年,建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度最快,達(dá)17.24 km2·a-1,該時(shí)期江干、下沙、之江等片區(qū)發(fā)展迅速,成片開(kāi)發(fā)令建設(shè)用地規(guī)模空前增加,城市郊區(qū)化進(jìn)程顯現(xiàn)(同時(shí),杭州開(kāi)始向東跨江發(fā)展,向西跳出繞城高速路發(fā)展,使得這一趨勢(shì)更加明顯。因超出本文的研究區(qū)域,暫不予討論,下同)。

        3.2 城市重心轉(zhuǎn)移分析

        近百年來(lái),杭州城市重心經(jīng)歷了“北—西北—北—東南—南”的變化過(guò)程,如圖3所示。1914年,杭州城市重心位于現(xiàn)今的延安路、解放路一帶。1914—1934年,由于拱宸橋一帶被劃為日本租界,工商業(yè)相對(duì)繁榮,杭州城市重心北移至現(xiàn)武林廣場(chǎng)附近。此后經(jīng)歷戰(zhàn)爭(zhēng)破壞,至中華人民共和國(guó)成立初期的恢復(fù)及10余年的建設(shè),城市重心向西北方向移動(dòng)。1969—1985年,由于城北工業(yè)區(qū)的建設(shè),杭州北部涌現(xiàn)大量建設(shè)用地,城市重心顯著北移。1985—2000年,由于江干、下沙等片區(qū)的開(kāi)發(fā),城市重心開(kāi)始向東南方向移動(dòng)。2000—2018年,之江片區(qū)快速發(fā)展,促使城市重心南移(同期,杭州東部的濱江區(qū)、蕭山區(qū)和錢(qián)塘新區(qū)與杭州西部未來(lái)科技城所在的余杭區(qū)2大區(qū)域發(fā)展迅速,但由于方向相反,重心變化基本相互抵消)??傮w看,研究區(qū)域內(nèi),杭州城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張受西湖、錢(qián)塘江等自然地理因素的影響較為明顯;前期主要呈霍伊特扇形模式,以向西北方向發(fā)展為主,后期由于新區(qū)開(kāi)發(fā)不再局限于單一方向,逐步向哈里斯和烏爾曼多中心模式轉(zhuǎn)變[20,23]。

        圖3 建設(shè)用地重心轉(zhuǎn)移Fig.3 Gravity change of construction land

        3.3 建設(shè)用地景觀格局分析

        通過(guò)分析研究區(qū)域建設(shè)用地斑塊的景觀格局,得到相應(yīng)的景觀格局指數(shù),見(jiàn)表4,用于表征城市化過(guò)程中出現(xiàn)的擴(kuò)散融合特征。

        表4 建設(shè)用地景觀格局指數(shù)Table 4 Landscape metrics of construction land

        3.3.1 面積特征

        研究期內(nèi)PLAND值持續(xù)上升,表示城市景觀不斷擴(kuò)張。1914—1934年,MPS值 上 升,PD值下降,表明原有小斑塊向大斑塊整合,建設(shè)用地團(tuán)聚程度增加,PSSD上升,說(shuō)明斑塊面積差異增大。1934—1969年,受戰(zhàn)爭(zhēng)等影響,MPS值有所下降,PD值上升,斑塊破碎化程度增加,零星小斑塊分布增多。改革開(kāi)放后,城市化進(jìn)程加快,PD值持續(xù)下降,建設(shè)用地斑塊聚集,出現(xiàn)成片開(kāi)發(fā)現(xiàn)象,PSSD持續(xù)上升,反映大斑塊與零星斑塊共存。

        3.3.2 形狀特征

        1914和1934 年,ED值較小,主要是受原城墻和道路的影響,斑塊形狀較為規(guī)則。至1969年,ED值明顯上升,由于新中國(guó)成立初期較為粗放的開(kāi)發(fā)方式,斑塊形狀趨于復(fù)雜,破碎程度增加。改革開(kāi)放后,城 市 發(fā)展有序 推 進(jìn),1985年的ED值較1969年略小,斑塊形狀趨于規(guī)則。1985—2000年,城市化進(jìn)程加快,ED值較高,斑塊形狀不規(guī)則程度和破碎度增大。2018年,ED值略減小,由于城市規(guī)劃和土地整理等工作的展開(kāi),建設(shè)用地斑塊形狀更為規(guī)則。

        3.3.3 空間分布特征

        1914—1934 年,城市外圍新增大量建設(shè)用地,分布更為分散,導(dǎo)致ENN_MN值上升,景觀連通度下降。受戰(zhàn)爭(zhēng)影響,城市發(fā)展停滯,中華人民共和國(guó)成立后,生產(chǎn)建設(shè)恢復(fù),但開(kāi)發(fā)方式較為粗放,建設(shè)用地分布零散,導(dǎo)致1969年的ENN_MN值下降。改革開(kāi)放后,1985年的ENN_MN值上升,建設(shè)用地呈向外擴(kuò)散的特征。1985年后,城市化高速發(fā)展,原有用地間的空白區(qū)域逐漸被填充,建設(shè)用地分布更為密集連片,景觀連通度上升。

        3.4 建設(shè)用地增長(zhǎng)類(lèi)型分析

        為探究建設(shè)用地?cái)U(kuò)張過(guò)程中城市不同區(qū)域呈現(xiàn)的差異化特征,基于核心-邊緣理論[30],引入城市核心區(qū)的概念,利用建設(shè)用地密度差異特征,在研究區(qū)域內(nèi)提取城市核心區(qū)。具體方法為:用ArcGIS 10.2軟件,按100 m×100 m的窗口進(jìn)行分割,計(jì)算建設(shè)用地密度,利用自然斷點(diǎn)法提取城市核心區(qū)。由于城市核心區(qū)范圍隨城市發(fā)展不斷變化,對(duì)每期數(shù)據(jù)均按上述步驟操作,得到各期的城市核心區(qū)范圍,如圖4所示。分別計(jì)算城市核心區(qū)和研究區(qū)域3種增長(zhǎng)類(lèi)型的占比,結(jié)果如表5所示。

        表5 杭州城市建設(shè)用地增長(zhǎng)類(lèi)型及其占比Table 5 The percentage and growth type of construction land of Hangzhou city

        圖4 城市核心區(qū)范圍Fig.4 The scope of urban core area

        3.4.1 城市核心區(qū)增長(zhǎng)類(lèi)型分析

        從城市核心區(qū)看,主導(dǎo)增長(zhǎng)類(lèi)型呈交替式變化。1914—1934年,蛙跳增長(zhǎng)占主導(dǎo)地位,由于核心區(qū)范圍較小,蛙跳增長(zhǎng)顯著。1934—1969年,蛙跳增長(zhǎng)仍為主導(dǎo)類(lèi)型,填充增長(zhǎng)的比例有所提高。1969—1985年,填充增長(zhǎng)成為主導(dǎo)類(lèi)型,受“文革”等影響,城市向外擴(kuò)張進(jìn)程減緩,主要表現(xiàn)為城市內(nèi)部空間的填充。1985—2000年,隨著建設(shè)用地規(guī)模的擴(kuò)張,邊緣增長(zhǎng)成為主導(dǎo)類(lèi)型,其次為填充增長(zhǎng),這一時(shí)期核心區(qū)仍存在較大比例的蛙跳增長(zhǎng),2000—2018年,建設(shè)用地集聚程度進(jìn)一步提升,表現(xiàn)為邊緣擴(kuò)張和內(nèi)部填充模式占優(yōu)勢(shì)地位,蛙跳增長(zhǎng)的重要性減弱。

        3.4.2 研究區(qū)域整體增長(zhǎng)類(lèi)型分析

        從研究區(qū)域整體看,部分時(shí)期與核心區(qū)呈差異化特征。1914—1934年和1934—1969年,蛙跳增長(zhǎng)和邊緣增長(zhǎng)占比較大,填充增長(zhǎng)主要位于核心區(qū),但由于核心區(qū)較小,研究區(qū)域整體表現(xiàn)為不顯著。1969—1985年和1985—2000年,研究區(qū)域的邊緣增長(zhǎng)較核心區(qū)更顯著,主要是由于核心區(qū)以外的區(qū)域尚未得到充分開(kāi)發(fā),基于原有斑塊的邊緣增長(zhǎng)占比較高??傮w看,在研究區(qū)域尺度內(nèi),邊緣增長(zhǎng)占相對(duì)重要的地位。

        4 討論

        4.1 城市擴(kuò)張模式的理論檢驗(yàn)

        探討了城市擴(kuò)張模式是否具有普遍性和規(guī)律性的問(wèn)題?!皵U(kuò)散—融合”假說(shuō)和3種增長(zhǎng)類(lèi)型理論都被廣泛應(yīng)用于表征城市擴(kuò)張模式。景觀格局和3種增長(zhǎng)類(lèi)型主導(dǎo)地位的轉(zhuǎn)變可用于觀察杭州是否符合“擴(kuò)散—融合”假說(shuō)及3種增長(zhǎng)類(lèi)型理論。

        4.1.1 “擴(kuò)散—融合”假說(shuō)

        DIETZEL等[15]提出,城市擴(kuò)張過(guò)程中存在“擴(kuò)散—融合”規(guī)律性變化,城市化早期,斑塊形狀較為規(guī)則且間距較大,擴(kuò)張過(guò)程中,景觀異質(zhì)性提升,斑塊呈不均勻分布和破碎化特征,隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn),異質(zhì)性景觀向同質(zhì)性的城市景觀轉(zhuǎn)變,融合過(guò)程顯現(xiàn),斑塊集聚程度提升,形狀趨于規(guī)則。景觀格局指數(shù)可表征這一變化過(guò)程,一般來(lái)說(shuō),PD、ED、ENN_MN值上升表征擴(kuò)散過(guò)程,反之則表征融合過(guò)程。因 此 在“擴(kuò) 散—融 合”過(guò) 程 中,PD、ED、ENN_MN值將出現(xiàn)“單峰”的變化特征。已有研究實(shí)證支持了“擴(kuò)散—融合”假說(shuō)[12,31-32]。

        本研究中,1914—1934年,ED、ENN_MN值上升,斑塊形狀趨于不規(guī)則,破碎度增加,符合城市化早期特征。1969—2018年,經(jīng)歷了較為連續(xù)的擴(kuò)張過(guò)程,ED值在1985年后呈先上升后下降的“單峰”特征,并于2000年達(dá)到頂峰;ENN_MN值則于1969年后呈先上升后下降的“單峰”特征,于1985年達(dá)到頂峰??傮w看,杭州城市在一定程度上表現(xiàn)出“擴(kuò)散—融合”過(guò)程,基本符合“擴(kuò)散—融合”假說(shuō)。但如LI等[16]指出的,由于景觀格局指數(shù)的局限性和復(fù)雜性,利用不同景觀格局指數(shù)表征的“擴(kuò)散—融合”特征可能存在差異。

        4.1.2 主導(dǎo)增長(zhǎng)類(lèi)型

        LI等[16]認(rèn)為,“擴(kuò) 散—融合”二分法過(guò)于簡(jiǎn) 單,提出了3種增長(zhǎng)類(lèi)型相互轉(zhuǎn)化的螺旋式發(fā)展理論,蛙跳增長(zhǎng)和填充增長(zhǎng)的主導(dǎo)地位相互交替,邊緣增長(zhǎng)在城市化進(jìn)程中始終保持相對(duì)重要地位。部分實(shí)證研究支持這一理論[33],也有學(xué)者認(rèn)為這一理論在不同空間范圍的表現(xiàn)存在差異[34]。

        本研究中,蛙跳、填充、邊緣增長(zhǎng)在城市核心區(qū)近百年的發(fā)展過(guò)程中依次占主導(dǎo)地位。從研究區(qū)域看,除1969—1985年外,邊緣增長(zhǎng)始終占主導(dǎo)地位;20世紀(jì)初期,蛙跳增長(zhǎng)所占比例較高,隨后呈下降趨勢(shì),而填充增長(zhǎng)的比例有所提升,蛙跳增長(zhǎng)和填充增長(zhǎng)存在一定的交替關(guān)系??傮w看,在城市核心區(qū),較好地反映了3種增長(zhǎng)類(lèi)型相互轉(zhuǎn)化的螺旋式發(fā)展過(guò)程,而在研究區(qū)域,則表現(xiàn)為較顯著的邊緣增長(zhǎng)主導(dǎo)過(guò)程。3種增長(zhǎng)類(lèi)型的交替轉(zhuǎn)換在不同空間范圍存在差異。

        4.2 影響建設(shè)用地?cái)U(kuò)張因素的初步分析

        影響城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的因素很多,不同時(shí)段其發(fā)揮作用的程度也有所差異。因本文的重點(diǎn)是利用多源數(shù)據(jù)分析杭州城市建設(shè)用地的擴(kuò)張過(guò)程與擴(kuò)張模式,故此處僅就前述分析中所揭示的明顯影響建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的方面做初步分析。

        4.2.1 政治變革與制度變遷

        1895年,《馬關(guān)條約》簽訂后杭州成為通商口岸,拱宸橋一帶被劃為日本租界,工商業(yè)發(fā)展較快,推動(dòng)了20世紀(jì)初期城北的發(fā)展。1914年前后拆除“滿(mǎn)城”建立“新市場(chǎng)”,該時(shí)期蛙跳增長(zhǎng)較為明顯。1937年杭州淪陷,城市發(fā)展停滯。1949—1979年,確立了計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制,但其間也經(jīng)歷了劇烈的政治變動(dòng)與政策變遷,雖有一定程度發(fā)展,但速度較慢。改革開(kāi)放后,經(jīng)濟(jì)發(fā)展加快,但城鄉(xiāng)隔離體制仍未破除,工業(yè)化使得建設(shè)用地?cái)U(kuò)張主要體現(xiàn)在低密度的外圍區(qū)域[21]。1992年,社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制確立后,隨著土地制度、財(cái)稅制度、戶(hù)籍制度等各項(xiàng)改革的深化,建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度大幅提升。

        4.2.2 人口增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展

        自1927年設(shè)市至1937年,杭州市人口快速增長(zhǎng),1937年達(dá)民國(guó)時(shí)期人口發(fā)展的最高峰,杭州市經(jīng)歷了初步擴(kuò)張過(guò)程[35]。1937—1949年,期間戰(zhàn)亂頻繁,人口數(shù)量有所減少,城市發(fā)展受阻停滯[35]。中華人民共和國(guó)成立后,杭州人口規(guī)模逐步增大。改革開(kāi)放后,杭州市區(qū)戶(hù)籍人口由1978年的104.53萬(wàn)增至2018年的635.30萬(wàn),市區(qū)戶(hù)籍人口人均生產(chǎn)總值由1978年的1 389元增至2018年的21.35萬(wàn)元,人口規(guī)模的增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升促使杭州城市快速擴(kuò)張[36]。

        4.2.3 開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)與行政區(qū)劃調(diào)整

        1912年,并錢(qián)塘、仁和為杭縣,特別是1927年杭州設(shè)市,直接框定了近代杭州城市建設(shè)用地的發(fā)展空間。改革開(kāi)放前后,杭州的行政區(qū)劃雖經(jīng)歷多次調(diào)整,但受限于當(dāng)時(shí)條件,區(qū)劃調(diào)整力度較小,城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度較為緩慢。20世紀(jì)80年代城北工業(yè)區(qū)和城西文教區(qū)的建設(shè),90年代杭州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)和之江旅游度假區(qū)的設(shè)立,1996年下沙、九堡、三墩等地并入杭州市,2001年蕭山、余杭的撤市設(shè)區(qū)等,均不同程度促進(jìn)了建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度的提升,使得邊緣增長(zhǎng)較為顯著。

        概略而言,杭州城市建設(shè)用地的擴(kuò)張過(guò)程明顯受政治變革與制度變遷的宏觀制約、人口規(guī)模增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大力推動(dòng)以及開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)與行政區(qū)劃調(diào)整的直接引導(dǎo),這些因素對(duì)城市空間擴(kuò)張的速度與方向等均有顯著影響。

        由于研究資料的局限,關(guān)于杭州城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因素及其生態(tài)環(huán)境影響等內(nèi)容的定量分析,尚待后續(xù)進(jìn)一步研究。

        5 結(jié)論

        利用近代地圖、CORONA、Landsat TM和OLI影像資料提取杭州市1914—2018年間6期建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù),對(duì)杭州城市的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度、重心變化、景觀格局指數(shù)和增長(zhǎng)類(lèi)型進(jìn)行了計(jì)算,刻畫(huà)了建設(shè)用地的擴(kuò)張過(guò)程,主要結(jié)論如下:

        (1)近百年來(lái)杭州經(jīng)歷了較為明顯的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張過(guò)程,期間受戰(zhàn)爭(zhēng)、“文革”等影響,擴(kuò)張過(guò)程曾一度減緩或停滯,改革開(kāi)放后擴(kuò)張速度持續(xù)加快。

        (2)杭州城市重心經(jīng)歷了“北—西北—北—東南—南”的變化過(guò)程,總體上由早期的向單一方向擴(kuò)張逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)方向均衡發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

        (3)通過(guò)分析景觀格局指數(shù)發(fā)現(xiàn),杭州建設(shè)用地?cái)U(kuò)張過(guò)程基本符合“擴(kuò)散—融合”假說(shuō)。對(duì)于城市核心區(qū),蛙跳、填充、邊緣增長(zhǎng)依次占主導(dǎo)地位,較好地驗(yàn)證了3種增長(zhǎng)類(lèi)型相互轉(zhuǎn)化的螺旋式發(fā)展理論。而對(duì)于研究區(qū)域整體,邊緣增長(zhǎng)始終占主導(dǎo)地位,蛙跳增長(zhǎng)和填充增長(zhǎng)存在一定的交替關(guān)系。

        (4)基于GIS對(duì)近代地圖與遙感影像進(jìn)行了集成,通過(guò)紙質(zhì)地圖的數(shù)字化拼接、校正、分類(lèi),面向?qū)ο蟮倪b感分類(lèi)方法取得了較好的分析效果,為長(zhǎng)時(shí)間尺度的城市研究提供了一種途徑。

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