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。