朱曉武，江秀明，王園園，巢子豪,3

（1.廣東省國(guó)土資源測(cè)繪院，廣東 廣州 510663；2.廣東省測(cè)繪工程有限公司，廣東 廣州 510663；3.華南師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510631）

城市化是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，伴隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市土地利用及景觀格局也發(fā)生相應(yīng)的變化，不斷改變和影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞，進(jìn)而引發(fā)區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化。作為粵港澳大灣區(qū)中心地帶的核心城市，中山市城鎮(zhèn)化的可持續(xù)性不僅有利于中山市本身的發(fā)展，而且對(duì)整個(gè)大灣區(qū)戰(zhàn)略的長(zhǎng)遠(yuǎn)推進(jìn)至關(guān)重要。改革開放以來，中山市進(jìn)入了快速城鎮(zhèn)化階段，伴隨著日益增強(qiáng)的城鎮(zhèn)化，城鎮(zhèn)用地不斷擴(kuò)張，許多問題也隨之而來，如農(nóng)田流失、威脅生物多樣性、影響局地氣候等[1-4]，城市區(qū)域的不斷擴(kuò)大會(huì)對(duì)城市空間格局和生態(tài)環(huán)境造成不同程度的影響[5]。另外，城市區(qū)域的不合理擴(kuò)張也會(huì)使得城市景觀格局，呈現(xiàn)破碎化的發(fā)展趨勢(shì)。作為研究城市形態(tài)變化的有力工具，景觀格局指數(shù)被充分應(yīng)用起來，通過景觀格局指數(shù)可以更好地分析出城市景觀演變的特征和規(guī)律[6]。

在推進(jìn)粵港澳大灣區(qū)建設(shè)的背景下，開展中山市城鎮(zhèn)化時(shí)空演變分析研究具有一定的前瞻性。本研究以中山市為研究對(duì)象，將建設(shè)用地的數(shù)量和形態(tài)演變相結(jié)合，利用精度較高的土地利用遙感數(shù)據(jù)集，從多角度探討改革開放以來中山市城鎮(zhèn)化時(shí)空演變特征，從而為制定適合中山市特點(diǎn)的科學(xué)、可持續(xù)的城鎮(zhèn)化發(fā)展規(guī)劃提供基礎(chǔ)支撐。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)概況

中山市處于廣東省中南部，位于22°11′～22°47′N、113°09′～113°46′E之間，是粵港澳大灣區(qū)幾何中心、環(huán)灣樞紐地區(qū)和三大自貿(mào)區(qū)交匯中心，設(shè)25個(gè)鎮(zhèn)區(qū)，擁有國(guó)家高新區(qū)火炬開發(fā)區(qū)、大灣區(qū)重要平臺(tái)翠亨新區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究采用中山市以及粵港澳其他地市多時(shí)相土地利用土地覆被遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集（CNLUCC），同時(shí)結(jié)合高分影像數(shù)據(jù)、衛(wèi)星影像對(duì)CNLUCC有明顯錯(cuò)誤的區(qū)域進(jìn)行了修正，充分保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性、科學(xué)性。該數(shù)據(jù)空間分辨率為30 m，土地利用類型包括耕地、林地、草地、水域、未利用地及城鄉(xiāng)、工礦、居民用地6個(gè)一級(jí)類型以及25個(gè)二級(jí)類型[6]，采用1980年、1990年、2000年、2010年 及2020年 共5期CNLUCC的建設(shè)用地類型，結(jié)合中山市的統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，研究中山市城鎮(zhèn)化時(shí)空演化過程。

2 研究方法

以城鎮(zhèn)化面積演變速度較單一的數(shù)量特征指標(biāo)去評(píng)判一個(gè)城市的時(shí)空演變合理性，而忽略其人口承載力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況是相對(duì)局限的，本研究將從中山市建設(shè)用地面積擴(kuò)張合理性、建設(shè)用地布局合理性、建設(shè)用地?cái)U(kuò)張中心3個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1 用地?cái)U(kuò)張速度指數(shù)

為研究中山市建設(shè)用地面積擴(kuò)張合理性，本研究利用中山市1980—1990年、1990—2000年、2000—2010年、2010—2020年4個(gè)時(shí)段的建設(shè)用地面積增長(zhǎng)速度與人口增長(zhǎng)速度的比值（即城市擴(kuò)張速度指數(shù)），對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。城市擴(kuò)張速度指數(shù)是反映城市人口的增長(zhǎng)速度與城市用地增長(zhǎng)速度之間的比例關(guān)系，可以對(duì)同一時(shí)期城市用地規(guī)模的合理性進(jìn)行衡量。目前，我國(guó)城市發(fā)展過程中當(dāng)擴(kuò)張速度指數(shù)為1.12時(shí)，城市用地規(guī)模擴(kuò)張比較合理；當(dāng)擴(kuò)張速度指數(shù)＜1.12時(shí)，屬城市擴(kuò)張不足；當(dāng)擴(kuò)張速度指數(shù)＞1.12時(shí)，屬于城市用地?cái)U(kuò)張過快[6]。城市擴(kuò)張速度指數(shù)計(jì)算公式如下：

式中，K為城市用地?cái)U(kuò)張速度指數(shù)；ΔARx為城市面積的年均增長(zhǎng)速度；ΔARp為城市人口的年均增長(zhǎng)速度。

2.2 景觀格局指數(shù)

為研究中山市建設(shè)用地布局合理性，本研究基于以上同時(shí)段的數(shù)據(jù)，采用梯度分析和景觀格局分析法，從面積測(cè)度、形狀測(cè)度、離散度測(cè)度選擇景觀指數(shù)，對(duì)中山市建設(shè)用地形態(tài)演化進(jìn)行定量分析[7]。其中，景觀格局指數(shù)是高濃縮的景觀格局信息，是反映景觀結(jié)構(gòu)組成和空間配置某些方面特征的簡(jiǎn)單量化指標(biāo)。本研究選取斑塊數(shù)量（NP）、斑塊密度（PD）、形狀指標(biāo)均值（SHAPE_MH）、分維數(shù)均值（FRAC_MN）、分散指數(shù)（SPLIT）、聚合度（AI）等6個(gè)景觀格局[6]指數(shù)分析1980—2020年粵港澳大灣區(qū)建設(shè)用地的形態(tài)演化，其中景觀指數(shù)的計(jì)算均在Fragstats軟件中完成。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓

在完成建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度和布局合理化分析的基礎(chǔ)上，分析城市建設(shè)用地重心，標(biāo)準(zhǔn)差橢圓[8]最早用來精確分析各類地理要素空間分布特征，對(duì)1980年、1990年、2000年、2010年和2020年中山市建設(shè)用地矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，得到歷年建設(shè)用地的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓和平均中心，進(jìn)而得到城市重心的轉(zhuǎn)移情況。

3 結(jié)果與分析

3.1 中山市建設(shè)用地面積擴(kuò)張變化分析

改革開放以來，中山市建設(shè)用地面積總體呈現(xiàn)明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)，1980—2000年期間，增長(zhǎng)速度比較明顯并且逐漸加快，2010年左右中山市建設(shè)用地面積增長(zhǎng)速度達(dá)到最高值。此后10 a間，增長(zhǎng)速度逐漸放緩，呈現(xiàn)出倒“V”字型的趨勢(shì)（圖1）。1980—1990年，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期徘徊不前，相應(yīng)的城市發(fā)展也十分緩慢，城市化進(jìn)程受阻，人口擴(kuò)張較為合理，城市擴(kuò)張速度指數(shù)處于合理水平線附近且稍微高于標(biāo)準(zhǔn)線，中山市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張規(guī)模基本合理且有加快的趨勢(shì)；1990—2000年，小城鎮(zhèn)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的普遍建立以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的興起，帶動(dòng)了城市化水平的高速發(fā)展，改革開放政策效益逐漸明顯，中山市政府調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，城鎮(zhèn)化年均增長(zhǎng)面積為9.65 km2/a，而隨著中山市的城市化進(jìn)程加速，城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口劇增，居住用地需求量增加，中山市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度指數(shù)處于合理水平線以下，表明此時(shí)期中山市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張規(guī)模不足；2000—2010年，城市作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的中心，其地位和作用得到前所未有的認(rèn)識(shí)和重視，中山市逐步提高城市化水平，堅(jiān)持城市協(xié)調(diào)發(fā)展，城鎮(zhèn)化年均增長(zhǎng)面積為27.95 km2/a，同時(shí)為了滿足經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求，大量的耕地和基塘用地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張逐漸加快，并且在2000—2010年間城鎮(zhèn)化擴(kuò)張指數(shù)達(dá)到最大值，表明中山市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張規(guī)模過快；2010—2020年期間提出樹立和落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)、建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會(huì)等新思想新舉措，同時(shí)中山市的城鎮(zhèn)化已經(jīng)達(dá)到一定水平，雖然期間城市擴(kuò)張速度指數(shù)仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于合理水平線，但是增長(zhǎng)速度大幅降低，遠(yuǎn)高于人口增長(zhǎng)所需的用地量日益趨向合理（圖2）。

圖1 中山市建設(shè)用地面積演化圖

圖2 中山市城鎮(zhèn)擴(kuò)張速度指數(shù)

3.2 中山市建設(shè)用地布局變化分析

3.2.1 中山市建設(shè)用地時(shí)空分布

整體來看，中山市建設(shè)用地隨時(shí)間推移空間分布變化顯著，主要是中部建設(shè)用地逐漸向外擴(kuò)張，西北與東部建設(shè)用地面積有明顯增長(zhǎng)（圖3）。1980年開始，建設(shè)用地主要在石岐區(qū)與中山港附近逐漸向外擴(kuò)張，中山港的開埠開放對(duì)中山市承接香港制造業(yè)轉(zhuǎn)移起到至關(guān)重要作用。1990—2000年，中山境內(nèi)西北部，中部與東南部分地區(qū)建設(shè)用地增長(zhǎng)明顯，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，建設(shè)用地需求量劇增，為滿足發(fā)展需求將一些魚塘與耕地轉(zhuǎn)化成了建設(shè)用地。2000—2010年，中山市建設(shè)用地在繼續(xù)向外擴(kuò)張的同時(shí)，中部石岐區(qū)和中山港建設(shè)用地開始連綿成片，西南部以小欖鎮(zhèn)為建設(shè)用地主要擴(kuò)張中心。2010—2020年，中山市工業(yè)發(fā)展水平有所減慢，服務(wù)業(yè)所占據(jù)的比重逐漸超過工業(yè)，城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張趨勢(shì)放緩，建設(shè)用地增加轉(zhuǎn)變?yōu)橛赏獠繑U(kuò)張向內(nèi)部填充的方式。

圖3 1980—2020年中山市建設(shè)用地空間分布

3.2.2 中山市建設(shè)用地景觀格局指數(shù)分析

1980—2020年，中山市的斑塊密度始終在降低且降低速度逐漸變緩，建設(shè)用地的破碎化程度在降低，城市的規(guī)模在擴(kuò)張；1980—1990年間，分維數(shù)均值不斷減小，隨后的30 a不斷增長(zhǎng)，增長(zhǎng)幅度逐漸減??；1980—2020年中山市形狀指標(biāo)均值不斷上升，總體來看中山市建設(shè)用地形狀復(fù)雜程度在上升，越來越不規(guī)整。在1980—2000期間，中山市的周長(zhǎng)面積分維數(shù)略微的上升，2000—2020年中山市周長(zhǎng)面積分維數(shù)逐漸減小，期間人為干擾力較大；1980—2010年中山市的城鄉(xiāng)分離程度在逐步減小，在2010—2020期間，基本維持不變，城鄉(xiāng)分散指數(shù)穩(wěn)定；1980—2010年中山市集聚度上升明顯，2010—2020年增長(zhǎng)趨于平緩，分散指數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，中山市建設(shè)用地景觀聚集程度在升高，整體建設(shè)用地內(nèi)部斑塊變大（圖4）。

圖4 中山市景觀格局指數(shù)分析

隨著中山市經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，建設(shè)用地逐年擴(kuò)張，連綿成片，使得城市復(fù)雜程度下降。建設(shè)用地?cái)U(kuò)張對(duì)景觀格局變化的影響機(jī)理是理解人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能、格局和過程變化影響機(jī)制的關(guān)鍵。1980—2020年，中山市建設(shè)用地的破碎化程度在降低，中山市建設(shè)用地斑塊邊界形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，同時(shí)中山市建設(shè)用地內(nèi)部斑塊變大，中山市的城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，人為活動(dòng)對(duì)城市的影響逐步變大，使得城市發(fā)展由無序變?yōu)橛行?，由破碎趨于平衡穩(wěn)定[9-10]。

3.2.3 中山市建設(shè)用地景觀格局梯度分析

根據(jù)1980年的市政府位置作為中心以5 km為間隔建立緩沖區(qū)覆蓋全部研究區(qū)以進(jìn)行梯度分析（圖5）。

圖5 中山市區(qū)梯度分析圖

斑塊數(shù)量在20 km處有峰值，斑塊密度峰值的區(qū)域逐漸向緩沖區(qū)外圍遷移，形狀指標(biāo)均值、分維數(shù)均值在靠近中心的區(qū)域隨時(shí)間變化明顯，而在相同年度除了中心區(qū)域的地方數(shù)值起伏較為平緩，聚合度在城市外圍地區(qū)聚合度逐漸降低，而市中心部分聚合度最高，分散指數(shù)在距離市中心20 km的中部區(qū)域隨時(shí)間變化明顯（圖6）。中山市景觀破碎度隨著距中心距離的增加，先升高后降低，在距中山市政府中心20 km的區(qū)域景觀破碎度最高，越靠近外圍空間異質(zhì)性越來越大。大量的工業(yè)基地引起了周邊地區(qū)的空間極化，吸引人力、財(cái)力、物力、技術(shù)、信息紛紛向工業(yè)基地周圍集中，使得城市中心的工業(yè)建設(shè)用地聚合度隨之大幅提高。隨著距離增加聚集度開始逐步下降，但是在中山市周邊區(qū)域，由于工業(yè)發(fā)展的需要開始圍海造陸，將一些種植基地和魚塘轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地[11]，這使得城市外圍區(qū)域零碎的形狀斑塊開始聚合。除此之外，斑塊形狀在中心區(qū)域由于規(guī)劃建設(shè)趨于規(guī)整，因此表示其不規(guī)則程度的分維數(shù)較低。隨著距離城市中心距離的增加，其斑塊形狀規(guī)則程度的形狀指標(biāo)均值隨著時(shí)間的發(fā)展逐年減少，表明城市形狀斑塊隨到中心距離的增加逐漸變得分散，形狀指標(biāo)均值不斷減少，分散程度逐漸增加。但是城市中部區(qū)域處于建設(shè)階段，不規(guī)則程度大大降低，因此分維數(shù)有一個(gè)很明顯的低谷，表明城市中部地區(qū)正在逐漸規(guī)劃成規(guī)則形狀。

3.3 中山市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張中心變化分析

對(duì)1980年、1990年、2000年、2010年和2020年中山市建設(shè)用地矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，得到歷年建設(shè)用地的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓和平均中心（圖7）。中山市建設(shè)用地的平均中心1980—2000年期間從東部不斷向西部遷移，2000—2010年向西北方向移動(dòng)，之后的10 a間有所調(diào)整（向右移動(dòng)到石岐區(qū)），總體上是先向西移動(dòng)，而后又向石岐區(qū)這個(gè)城市重心調(diào)整，最終落在中山市中心區(qū)域。

受城市工業(yè)改革的影響，汽車總站附近酒店以及周邊工商業(yè)的建成興起，岐江河兩岸成為中山市的中心的經(jīng)濟(jì)重心。2000年后，中山市中心逐漸轉(zhuǎn)向了石岐區(qū)；2010—2020年期間，在中山市政府政策引導(dǎo)下，中心商業(yè)區(qū)坐落在東區(qū)范圍內(nèi)，中山行政服務(wù)中心、市府、規(guī)劃局、檢察院等大批政府部門紛紛進(jìn)駐辦公，東區(qū)成為了這座城市最核心的地區(qū)。

4 結(jié)語(yǔ)

城鎮(zhèn)化演變進(jìn)程與中山市各項(xiàng)政策息息相關(guān)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，人類活動(dòng)的干預(yù)高度影響了城鎮(zhèn)化時(shí)空演變。改革開放以來，中山市城鎮(zhèn)化進(jìn)程明顯加快，人口和建設(shè)用地都急劇增加。2000—2010年，由于大量的耕地和西北部的基塘用地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，導(dǎo)致中山市生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重的破壞，帶來了嚴(yán)重的生態(tài)問題。雖然在近幾年來制定相關(guān)措施限制城市建成區(qū)擴(kuò)張規(guī)模和嚴(yán)厲打擊違法建設(shè)用地行為，取得了一定成效，在2010—2020年間擴(kuò)張趨勢(shì)放緩，景觀空間格局趨向穩(wěn)定，但城鎮(zhèn)擴(kuò)張規(guī)模仍舊高于合理水平線。為了秉持習(xí)近平總書記“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，為了堅(jiān)持中山市可持續(xù)發(fā)展理念，中山市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中還需進(jìn)一步加強(qiáng)環(huán)境治理，提高土地利用效率，科學(xué)規(guī)劃城鎮(zhèn)化發(fā)展路線方針，才能保證中山市城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程更加穩(wěn)妥地開展。