安柳燕,韋燕飛,童新華
(1.南寧師范大學 自然資源與測繪學院,廣西 南寧 530001;2.南寧師范大學 地理科學與規(guī)劃學院,廣西 南寧 530001)
城市建設用地擴張是城市土地利用變化中最強烈、最直觀的表現(xiàn),對城市建設用地擴張的時空特征進行研究,加深了對城市擴張內涵的理解,是城市可持續(xù)發(fā)展的合理有效的依據(jù)。現(xiàn)有研究主要集中在擴張?zhí)卣?、形態(tài)、模式、驅動力、模擬預測等方面,范圍涵蓋全國、區(qū)域與城市群、單個城市等多個尺度,取得了大量成果。遙感與GIS提供了可靠的數(shù)據(jù)來源和有力的研究工具,大量學者利用遙感影像提取建設用地信息刻畫擴張過程,廣泛運用擴張速度、重心、蔓延指數(shù)等測度指標,進行了定量化研究探索。文章以南寧市為例,基于多期遙感影像,對南寧市城市建設用地擴張?zhí)卣鬟M行分析,結合此特征研究南寧市城市建設用地擴張的驅動因素。
南寧市位于107°45′~108°51′,北緯22°13′~23°32′之間,地處廣西南部偏西,總面積22 112平方千米,其中建成區(qū)面積242平方千米。地貌類型有平地、丘陵、低山、臺地和石山。截至2016年底,研究區(qū)常住人口為370.3萬人,占南寧市常住人口的52.43%,戶籍人口為298.5萬人,占戶籍總人口的39.71%。截至2016年底,研究區(qū)GDP占全市GDP的74.11%,研究區(qū)第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值為127.99億元,占全市第一產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的32.33%,第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值為1 059.47億元,占全市第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的74.27%,第三產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值為1 557.62億元,占全市第三產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的82.81%。研究區(qū)域為南寧市六轄區(qū),涉及西鄉(xiāng)塘區(qū)、興寧區(qū)、青秀區(qū)、江南區(qū)、良慶區(qū)、邕寧區(qū)這六個城區(qū)。
遙感影像數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云。下載涵蓋研究區(qū)范圍2002、2006、2012、2016年四個時期的Landsat-8影像,影像分辨率為30 m,影像云量均小于5%,運用ENVI5.1軟件對影像進行輻射定標、大氣校正、影像融合等操作,運用eCognition 軟件,采用面向對象的分類方法對影像進行分類,以提取建設用地數(shù)據(jù),如圖1所示。統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于《廣西統(tǒng)計年鑒》《南寧統(tǒng)計年鑒》《中國城市建設統(tǒng)計年鑒》等資料。
圖1 南寧市城市建設用地數(shù)據(jù)
城市建設用地擴張速度是指不同時期研究區(qū)建設用地年均增長面積,可以定量分析不同時期的擴張速度,其計算公式為:
式中:為研究時段內建設用地變化率,U(km),U(km)分別為研究時段開始和結束時建設用地的面積,為研究時段。當設定為年時,模型結果表示建設用地年均擴張面積(km/年)。
擴張強度指數(shù)是指研究區(qū)一定時期內城市建設用地面積的相對擴張,用于表示單位時間內城市建設用地擴張的強度,公式如下:
式中:表示建設用地擴張強度指數(shù)(%),U(km),U(km)分別為研究時段開始與結束時建設用地的面積,為研究區(qū)域總面積(km),為研究時段。對城市擴張強度指數(shù)進行劃分,將其分為高速擴張(>1.92),快速擴張(1.05<<1.92),中速擴張(0.59<<1.05),低速擴張(0.28<<0.59),緩慢擴張(<0.28)五個類型。
從擴張速度來看,2002—2016年,南寧市城市建設用地規(guī)模不斷在擴大,建設用地擴張速度在不斷的加快,并且各時段的擴張幅度都有差異,總體趨勢為擴張速度不斷上升,由最初的155.03 km增加到305.59 km,增加了150.56 km,年平均擴張速度為10.75 km/年 ,得到三個研究時段內城市建設用地擴張的特點。在3個時間段內,南寧市城市建設用地擴張呈現(xiàn)出不斷加速的變化特征,其中2002—2006年的擴張較為緩慢,建設用地增加不顯著,2012—2016年的建設用地的面積顯著增加,該時段南寧市主城區(qū)發(fā)展迅速,2006—2012年的建設用地也有較大幅度的增長,該時期研究區(qū)整體處于快速擴張的階段??偟膩碚f,對應青秀區(qū)、江南區(qū)和良慶區(qū)的擴展區(qū)域最為明顯,主要是因為這些區(qū)域的擴張不受到地形的限制,可以在政策和規(guī)劃的引領下進行擴張;而興寧區(qū)、西鄉(xiāng)塘區(qū)是南寧市的老城區(qū)地段,可擴張的空間較少,加上受到鳳凰山和高峰嶺的阻礙,擴張受到限制,擴張的幅度較小。
從擴張強度來看,2002—2006年期間南寧市城市建設用地擴張是低速的,擴張強度指數(shù)為0.45,擴張較為顯著的區(qū)域是西鄉(xiāng)塘區(qū)和江南區(qū),2006年之前的南寧市主城區(qū)發(fā)展是較為緩慢的;2006—2012年,南寧市城市建設用地迅速擴張,擴張強度與上一研究期相比明顯增加,這一時期的擴張強度為1.35;從2012年到2016年,南寧市城市建設用地處于高速擴張的階段,擴張強度指數(shù)為2.05,在此期間,城市人口在增加,為了緩解老城區(qū)的壓力,南寧市開始大力建設五象新區(qū)、瑯東片區(qū)和鳳嶺片區(qū),主城區(qū)發(fā)展迅速。由以上可見,2002—2016年這14年時間里南寧市城市化進程不斷加快,城市建設用地在不斷擴張,整體處于快速擴張的階段。
表1 2002—2016年南寧市各時段城市建設用地擴張速度表
為了詳細掌握南寧市城市建設用地擴張空間方位特征,對前面提取的2002—2016年研究區(qū)域建設用地在不同方位上的擴張進行分析,得到其空間方位擴張?zhí)卣鳌@肁rcGIS空間統(tǒng)計工具中的求平均中心功能得到各個時期研究區(qū)建設用地的重心,再以2002年研究區(qū)建設用地重心為圓心,該重心位于朝陽路與濟南路交匯處,以包含研究區(qū)的最遠距離為半徑做圓,在此基礎上作疊加圖。劃分象限進行方位分析,方向為北偏東、東偏北、東偏南、南偏東、南偏西、西偏南、西偏北、北偏西。在此象限的基礎上將四個年份的建設用地重心進行疊加,得到2002—2016年南寧市城市建設用地重心變化圖。再利用ArcGIS對相鄰兩個時期的城市建設用地做疊加,對疊加后的圖進行分析,研究南寧市城市建設用地空間方位的擴張?zhí)卣?,最后將四個時期的建設用地進行疊加,得到南寧市城市建設用地擴張疊加圖,如圖2所示。
圖2 南寧市4個時期城市建設用地方位分析
自2002—2016年以來,南寧市的城市建設用地持續(xù)向周邊擴張,且建設用地重心在不斷變化,2002年南寧市城市建設用地重心位于興寧區(qū)的西南方向,這個時期南寧市城市建設用地主要分布在西鄉(xiāng)塘區(qū)、興寧區(qū)、江南區(qū),其他區(qū)域分布較少,2006年重心轉移至興寧區(qū)北偏東方向,2012年重心移至興寧區(qū)東偏北方向,2006—2012年期間的重心變化較小。2012年以來,南寧市政府確立了“西建東擴”的發(fā)展戰(zhàn)略,隨著該戰(zhàn)略的實施,瑯東新區(qū)、東盟商務區(qū)的大力發(fā)展,使得2016年南寧市建設用地重心轉移至青秀區(qū),呈現(xiàn)出高度擴張的趨勢。但是,不同時期的擴建規(guī)模和建設用地擴張強度存在一定差異,南寧市整體擴張趨勢是沿著邕江兩岸串珠開發(fā),沿其支流發(fā)展,2002—2006年南寧市城市建設用地向北偏西方向擴展,該時段內北偏西方向擴張較強烈,北偏東、南偏東方向的建設用地擴張較微弱,其他方向的擴張?zhí)幱谡K剑Y合研究區(qū)域范圍示意圖,南寧市2002—2006年主要沿邕江發(fā)展,西鄉(xiāng)塘區(qū)沿邕江地段是擴張最為顯著的區(qū)域,這一時段主要是高新區(qū)和相思湖片區(qū)在發(fā)展;2006—2012年城市建設用地主要往西偏南、東偏南方向擴張,從2006—2012年,南寧中心城區(qū)建設用地依舊沿邕江擴張,最明顯的擴展是邕江沿岸的西鄉(xiāng)塘區(qū)和青秀區(qū)。在三個研究期內,2012—2016年各方向的擴張和擴張強度都處于較高水平。其中,東北,東南和南東方位擴展顯著。建設用地由最初的在邕江沿岸部分地區(qū)擴張,轉變?yōu)橄驏|邊和南邊擴張,建設用地擴張最明顯的區(qū)域是瑯東片區(qū),五象新區(qū)和鳳嶺片區(qū)。
3.3.1 自然地理因素
自然地理因素包括氣候、土壤、水文、地質地貌等,是城市建設用地擴張的基礎。它影響了城市的形成和發(fā)展。自然環(huán)境對城市空間擴展的潛力、方向、速度、模式和結構有著直接的影響。南寧市地勢平坦,平地分布在左江、右江下游匯流處和邕江,這使得南寧城市建設用地沿邕江的擴張不受自然條件的限制。位于主城區(qū)西部的鳳凰山,位于主城區(qū)北部的高峰嶺,城市西北部以及壇洛鎮(zhèn)區(qū)域的峰林石山和孤峰石山,限制了西邊建設用地的擴張。沿邕江中部地帶地勢平坦,減少了建設的前期平整工程,更利于建設大的工業(yè)區(qū)和住宅區(qū),這就決定了南寧市城市建設用地是沿邕江向東和向南擴張的。
3.3.2 經(jīng)濟發(fā)展及人口增長
經(jīng)濟的快速增長是推動城市建設用地向外擴張的直接影響因素。南寧市地區(qū)生產(chǎn)總值從2002年的269.06億元增長到2016年的2 781.51億元,增長了10倍多;社會固定資產(chǎn)總投資也從2002年的101.26億元增長到2016年的3 138.79億元,增長了30多倍,南寧市建設用地面積也從155.03 km增長到305.59 km,增長了將近2倍,進行相關性分析,相關系數(shù)分別為0.997 7和0.999 7。
城市人口的增加伴隨而來的是對城市居民住房、公共設施和交通設施用地的需求加大,為了緩解人地矛盾,就要求城市向外擴張。2002—2016年,南寧市城區(qū)總人口數(shù)量從232.99 萬人增長到298.49萬人,14年里增加了65.50萬人,相關系數(shù)為0.961 0,GDP、社會固定資產(chǎn)總投資和人口因素與城市建設用地面積的相關性很高。
3.3.3 交通因素
近十幾年來,南寧市投入了大量資金建設和完善交通設施,城市交通面貌有了很大的變化,由最開始的只有一條快速路,且主城區(qū)道路狹窄,通行困難,到現(xiàn)在的條條暢通,各城區(qū)之間的路網(wǎng)逐漸完善,主城區(qū)路網(wǎng)已基本實現(xiàn)“四縱四橫”的交通格局,將來將實現(xiàn)構建綜合交通樞紐的目標。隨著軌道交通1號線和跨江大橋的開通,南寧市城市交通有了向地下發(fā)展和跨江的趨勢,軌道交通1號線是支撐南寧邕江北岸城市發(fā)展軸線的重要交通骨架線路,連接了目前南寧已經(jīng)建成的所有市級城市中心,有助于沿線土地價值的大幅度提升,帶動了周邊建設用地的發(fā)展。
3.3.4 政策因素
通過對南寧市歷年規(guī)劃進行研究,發(fā)現(xiàn)南寧市建設用地的擴張基本都在規(guī)劃的引領下。在2006-2020年南寧市城市總體規(guī)劃中,提出中心城區(qū)要突出“一軸兩帶多中心”發(fā)展模式,沿著邕江發(fā)展;2011—2020年城市總體規(guī)劃提出南寧市發(fā)展要以邕江為軸線,在建設西邊的同時往東邊擴張,重點是南邊,土地開發(fā)利用布局應注重五象新區(qū),這些時期的政策規(guī)劃不同程度地影響了南寧城市建設用地的擴張,保證城市在擴張的同時獲得最大效益。
通過對南寧市2002—2016年城市建設用地面積變化的比較分析,得出南寧市城市建設用地擴張的時空特征,結合社會經(jīng)濟數(shù)據(jù),研究影響南寧市城市建設用地擴張的驅動因素。主要結論如下:
(1)從南寧市城市建設用地擴張的時間過程來看,近14年來,其擴張速度和強度都在持續(xù)遞增,2002—2006年期間城市建設相對緩慢,2006年之后,開始進入快速擴張的階段,城市發(fā)展開始進入上升期。而從空間方位上看,南寧市城市建設用地擴張明顯,呈“外延式”擴張,在各個方位上都有擴張,但受多方面因素的影響,在不同方位上的擴張強度和擴張幅度存在差異,主要是以邕江為軸,沿東南方向擴張,擴張較為明顯的區(qū)域有瑯東片區(qū)、鳳嶺片區(qū)、五象新區(qū)等區(qū)域,城市建設的重點區(qū)域在變化,主要是由于城市發(fā)展規(guī)劃的不斷調整。
(2)在影響南寧市城市建設用地擴張的各種因素中,自然地理因素在一定程度上制約著南寧市城市建設用地的擴張,建設用地的擴張與人口的增加和城市總體經(jīng)濟水平的提高有著密切的關系,交通建設對建設用地的擴張具有指向性作用,而政府的政策和規(guī)劃不僅促進著城市的發(fā)展,同時又引導著城市建設用地的擴張。
(3)將南寧市歷年城市規(guī)劃與南寧市城市建設擴張現(xiàn)狀進行對比,可以看出南寧市城市建設用地擴張的方位和幅度大致符合規(guī)劃所確定的預期目標。