郭力娜,訾豐嬌,姜廣輝,趙艷霞,王 剛

1.華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,河北 唐山 063210

2.北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部,北京 100875

3.華北理工大學(xué)管理學(xué)院,河北 唐山 063210

0 引言

根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù),2022年我國城市化率達(dá)65.22%,相比改革開放之初的17.92%增長了2.64倍,但同時(shí)與城市快速發(fā)展伴生的城市病不斷出現(xiàn),不僅影響了城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[1],城市在空間上的無序擴(kuò)張也占用了周邊大量優(yōu)質(zhì)耕地,對糧食生產(chǎn)形成了一定壓力。在全國快速城市化的背景下,特別是在國家提出振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略決策后[2],作為東北三大省之一的遼寧省,1990—2020年以來,全省GDP由0.163萬億增長到2.501萬億;隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,城鎮(zhèn)化率由41.99%增長為72.14%,城鎮(zhèn)化水平整體呈現(xiàn)上升趨勢,并始終快于全國發(fā)展水平。2010年開始,遼寧省人口出現(xiàn)凈流出,城鎮(zhèn)化進(jìn)程開始放緩,但城市建設(shè)用地面積仍增長迅速[3]。遼寧省素有“六山一水三分田”之稱,省內(nèi)自然地理環(huán)境存在明顯的空間差異,經(jīng)濟(jì)發(fā)展也表現(xiàn)出一定的差異,受其影響,城市發(fā)展及其空間擴(kuò)張也存在差異,因此有必要對其進(jìn)行詳細(xì)研究。

國內(nèi)外對于城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的研究比較豐富,研究視角主要包括以下方面。1)宏觀尺度多探究發(fā)達(dá)地區(qū)城市群的擴(kuò)張變化以及城市群之間的發(fā)展差異。如:胡盼盼等[4]以珠三角城市群9座城市為研究對象,分析珠三角城市群尺度上城市擴(kuò)張的時(shí)空變化特征;張穎詩等[5]選取1998—2017年城市建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù),將粵港澳大灣區(qū)與京津冀地區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張時(shí)空差異進(jìn)行對比分析,探究兩大地區(qū)擴(kuò)張影響因素;徐夢潔等[6]選取長三角城市群作為研究區(qū),采用夜間燈光數(shù)據(jù)提取城市群空間信息,研究城市擴(kuò)張類型并選擇典型城市進(jìn)行擴(kuò)張效益評價(jià)并進(jìn)行耦合分析。2)中觀尺度上多探究城市擴(kuò)張數(shù)量、強(qiáng)度及其對周邊地類的影響,研究內(nèi)容主要集中在城市擴(kuò)張的時(shí)空特征[7-9]、模式[10-11]及預(yù)測模型[12]上。如:歐陽曉等[7]選取不同等級的城市群作為研究對象,構(gòu)建人口、經(jīng)濟(jì)與城市用地協(xié)同發(fā)展指數(shù),據(jù)此分析城市用地?cái)U(kuò)張中的人地關(guān)系協(xié)同程度以及不同城市群的城市用地?cái)U(kuò)張時(shí)空特征;劉紀(jì)遠(yuǎn)等[10]首次提出利用凸殼原理識別建設(shè)用地?cái)U(kuò)張類型的方法,該方法將城市用地類型分為填充式和延伸式類型,定量分析了城市擴(kuò)張類型的問題;俞艷等[11]以武漢市作為案例區(qū),采用公共邊測度法構(gòu)建城市擴(kuò)張模式模型,用以分析武漢市城市擴(kuò)張模式。但在中觀尺度下,區(qū)域內(nèi)部典型城市之間的差異對比略有不足。3)在建設(shè)用地信息提取方面,遙感監(jiān)測技術(shù)已成為最主要的技術(shù)手段,國內(nèi)外大量學(xué)者在研究城市擴(kuò)張的過程中都利用了遙感影像提取城市建設(shè)用地,廣泛運(yùn)用擴(kuò)張速度、分型指數(shù)、蔓延指數(shù)等指標(biāo),對城市擴(kuò)張進(jìn)行定量化研究探索[13-16]。

從現(xiàn)有的研究來看,目前針對東北地區(qū)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的研究不及發(fā)達(dá)地區(qū)豐富,在東北地區(qū)人口不斷外流的城市化背景下研究城市擴(kuò)展態(tài)勢和模式或許可以為新型城市化提供參考?；诖?研究選取遼寧省不同方位的沈陽、大連、丹東、朝陽4個(gè)城市為典型案例城市,以1990、2000、2010、2020年4期遙感影像解譯數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對30年來4個(gè)城市的建設(shè)用地占比擴(kuò)張強(qiáng)度、形態(tài)和模式等特征和時(shí)空差異進(jìn)行分析,以期為城市擴(kuò)張研究提供數(shù)據(jù)支持及為新型城市化建設(shè)提供數(shù)據(jù)參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)源

1.1 研究區(qū)概況

遼寧省位于東北地區(qū)南部,與黃海,渤海相連,西南與河北接壤,西北與內(nèi)蒙古毗連,東北與吉林為鄰,屬溫帶季風(fēng)性氣候。在地形地貌上,全省整體是“六山一水三分田”,呈馬蹄形,向渤海傾斜。目前,全省下轄14個(gè)地級市、16個(gè)縣級市、25個(gè)縣、59個(gè)市轄區(qū)。

研究選取遼寧省不同方位的沈陽、大連、丹東、朝陽4個(gè)城市為典型案例城市(圖1),其中:沈陽位于遼寧省中部,為省會城市;大連為東南沿海僅次于沈陽的大城市;丹東位于遼寧東部,是全省重要生態(tài)屏障區(qū);朝陽位于遼寧省西部,歷來是溝通內(nèi)蒙古、京津冀的交通要道。

a． 研究區(qū)位置;b. 沈陽地勢;c. 大連地勢;d. 丹東地勢;e. 朝陽地勢。

截至2022年,遼寧省的城鎮(zhèn)化水平整體呈現(xiàn)上升趨勢,并始終快于全國平均發(fā)展水平;2010年開始,遼寧人口出現(xiàn)凈流出,城鎮(zhèn)化進(jìn)程開始放緩。1990年,沈陽市GDP排名全國第7,到2000年排名14,2010年排名17,經(jīng)濟(jì)發(fā)展增長速度呈下滑趨勢;大連市經(jīng)濟(jì)30年間迅速發(fā)展,但增長率同沈陽市一樣,逐步下滑;丹東市經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)中高速增長,到2020年地區(qū)生產(chǎn)總值和城鄉(xiāng)居民人均收入比2010年翻一番;朝陽市GDP總量由1990年的32.88億元增長為2020年的876億元,增長了25.6倍,經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速。遼寧省“十四五”規(guī)劃中明確提出,主動(dòng)適應(yīng)國家重大區(qū)域戰(zhàn)略要求,形成以沈陽、大連“雙核”為牽引的“一圈一帶兩區(qū)”區(qū)域發(fā)展格局。

研究區(qū)4個(gè)城市分別位于遼寧省中部平原、濱海平原和東西部丘陵區(qū),存在地形差異,且城市間經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r也不相同,具有一定代表性。

1.2 數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理

1)遙感數(shù)據(jù)。研究區(qū)土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn),研究時(shí)段分別選取為1990、2000、2010及2020年。其中1990、2000、2010 年各期數(shù)據(jù)的遙感解譯主要使用 Landsat-TM/ETM(enhanced thematic mapper)遙感影像, 而2020 年土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)更新主要使用Landsat 8 遙感影像。土地利用數(shù)據(jù)的分類系統(tǒng)采用三級分類系統(tǒng)[17-18]：一級分為6 個(gè)類型,主要根據(jù)土地資源及其利用屬性,分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用土地;二級主要根據(jù)土地資源的自然屬性,分為 25個(gè)類型;三級分為8個(gè)類型。分類精度達(dá)97.3%,分辨率為30 m。對4期數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一柵格轉(zhuǎn)矢量并統(tǒng)一投影,對屬性信息分類整理。

2)城市建設(shè)用地界定。依據(jù)《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50137—2011)[19],城市建設(shè)用地[20-22]指城市內(nèi)的居住用地、公共管理與公共服務(wù)用地、商服用地、工業(yè)用地、物流倉儲用地、道路與交通設(shè)施用地、公用設(shè)施用地、綠地與廣場用地[23-24]。本研究“城市建設(shè)用地”與上述標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)涵上保持一致,并結(jié)合中國土地利用/土地覆蓋遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)分類系統(tǒng)中的1980—2020 LUCC(land-use and land-cover change)分類體系,對研究區(qū)4個(gè)時(shí)期城市建設(shè)用地空間信息進(jìn)行提取,利用ArcGIS軟件將解譯數(shù)據(jù)中的二級類涉及的城鎮(zhèn)用地并為一級類作為城市建設(shè)用地遙感解譯標(biāo)準(zhǔn),最終提取4個(gè)典型城市4個(gè)時(shí)期的建設(shè)用地用于后續(xù)研究。

3)其他數(shù)據(jù)。行政邊界數(shù)據(jù)來源于遼寧省自然資源廳,高程數(shù)據(jù)由地理空間數(shù)據(jù)云下載并經(jīng)過校準(zhǔn)與預(yù)處理。

2 研究方法

2.1 擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)

擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)(I)[7]是指某空間單元在不同時(shí)期內(nèi)城市用地?cái)U(kuò)張面積占原有城市面積的百分比,反映不同時(shí)期城市用地?cái)U(kuò)張情況,可用于研究城市用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度,縱向?qū)Ρ瘸鞘械挠玫財(cái)U(kuò)張態(tài)勢。計(jì)算公式為

(1)

2.2 擴(kuò)張強(qiáng)度差異指數(shù)

擴(kuò)張強(qiáng)度差異指數(shù)[7]為城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度與整個(gè)研究區(qū)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度的比值,表征不同城市之間擴(kuò)張強(qiáng)度的差異,計(jì)算公式為

(2)

式中:IDn為第n個(gè)城市的擴(kuò)張強(qiáng)度差異指數(shù);At1、At2分別為t1、t2時(shí)間整個(gè)研究區(qū)的城市用地面積。

2.3 公共邊測度法

公共邊測度法[11]是基于幾何思想的研究方法,其中公共邊表示的是2個(gè)面狀要素的公共邊界,可以表達(dá)2個(gè)面狀要素之間的關(guān)系。城市建設(shè)用地由多個(gè)多邊形構(gòu)成,新增城市用地和原始城市用地的公共邊測度法可用于界定新增用地的擴(kuò)張模式。其計(jì)算公式為

(3)

式中:S為公共邊指數(shù);L為新增城市建設(shè)用地斑塊與現(xiàn)有城市建設(shè)用地斑塊的公共邊長度;P為新增城市建設(shè)用地斑塊的總邊長。當(dāng)S=0時(shí),擴(kuò)張模式類型定義為飛地式擴(kuò)張;當(dāng)0

a. 飛地式;b. 蔓延式;c. 填充式。

傳統(tǒng)的公共邊測度法涉及多期數(shù)據(jù)集整理及數(shù)據(jù)批量處理,重復(fù)性工作較多,工作難度及工作量比較繁瑣。為提高數(shù)據(jù)處理效率及準(zhǔn)確性,本研究利用ArcGIS中的二次開發(fā)工具Arc Engine進(jìn)行編程。該程序分為3步:首先融合相交分析代碼,提取新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地與原有建設(shè)用地公共邊;然后統(tǒng)計(jì)新增建設(shè)用地與原有建設(shè)用地公共邊長度與新增建設(shè)用地總周長;最后根據(jù)式(3)計(jì)算公共邊指數(shù),確定擴(kuò)張模式。

3 結(jié)果與分析

3.1 城市建設(shè)用地空間分布與變化

3.1.1 不同時(shí)段提取結(jié)果與空間分布

整理經(jīng)過精度驗(yàn)證的遙感解譯結(jié)果并進(jìn)行空間制圖,用以分析不同時(shí)段城市建設(shè)用地?cái)?shù)量和空間分布特征,結(jié)果見表1、圖3—圖6。

表1 城市建設(shè)用地面積及占比匯總表

圖3 1990—2020年沈陽市建設(shè)用地空間分布

根據(jù)表1,1990年沈陽、大連、丹東、朝陽城市建設(shè)用地占地總面積為636.48 km2,至2020年城市建設(shè)用地總面積為1 552.87 km2,30年間城市建設(shè)用地面積共增長了916.39 km2,建設(shè)用地迅速擴(kuò)張。4個(gè)時(shí)期城市建設(shè)用地面積從大到小均為沈陽、大連、丹東、朝陽。4個(gè)城市中,沈陽城市總面積較小,城市建設(shè)用地面積和城市建設(shè)用地面積占比均最大;而朝陽城市總面積最大,建設(shè)用地面積最小,說明城鎮(zhèn)化率最低,其原因歸于朝陽市山地丘陵較多,可供城市發(fā)展的局限性較大。整體上,30年間建設(shè)用地占比呈上升趨勢,且隨著時(shí)間推移擴(kuò)張態(tài)勢更加明顯,但不同城市間存在明顯差異。

如圖3和表1所示,沈陽城市建設(shè)用地分布情況相對聚集。1990年,城市建設(shè)用地面積為307.68 km2,主要集中分布在皇姑區(qū)及大東區(qū)南部,沈河區(qū)西部,于洪區(qū)、和平區(qū)及鐵西區(qū)北部;到2020年,建設(shè)用地面積增長為730.25 km2,空間上蔓延至北部的沈北新區(qū)及南部的渾南區(qū)和蘇家屯區(qū),向主城區(qū)東南部和東北部擴(kuò)張明顯。沈陽作為遼寧省省會,且建成區(qū)多位于沖積平原,行政區(qū)域面積大,存在較為可觀的擴(kuò)展空間。

如圖4和表1所示,大連城市建設(shè)用地空間演變同樣十分顯著,截至2020年,城市建設(shè)用地面積為562.49 km2,4個(gè)時(shí)期城市建設(shè)用地占比分別為1.53%、2.30%、3.03%、4.47%,增長變化僅次于沈陽,但遠(yuǎn)高于朝陽和丹東?？臻g上,大連城市建設(shè)用地主要集中在南部沿海區(qū)域,如金州區(qū)南部、甘井子區(qū)、西崗區(qū)、中山區(qū)等,少量零散分布在瓦房店市、普蘭店區(qū)和莊河市。1990—2020年,城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展多基于原有土地斑塊。

圖4 1990—2020年大連市建設(shè)用地空間分布

如圖5和表1所示,丹東北部山地丘陵較多,城市建設(shè)用地較少,城市建設(shè)用地主要分布在東南沿海的元寶區(qū)、振興區(qū)及振安區(qū)。丹東建設(shè)用地面積和占比處于中低水平狀態(tài),截止到2020年,城市建設(shè)用地面積僅為167.03 km2,4個(gè)時(shí)期城市建設(shè)用地占比分別為0.55%、0.60%、0.78%、1.10%,丹東城市建設(shè)用地均處于增長狀態(tài),但遠(yuǎn)落后于沈陽和大連,城市空間變化較小。

如圖6和表1所示,朝陽山地較多,以低山、丘陵為主要地形特征,城市建設(shè)用地分布零散;所以城市建設(shè)用地占比在4個(gè)城市中最低,4個(gè)時(shí)期建設(shè)用地面積分別為52.65、56.87、80.22、93.10 km2,空間分布上變化差異較小,基本處于相對緩慢的勻速增長狀態(tài)。

圖6 1990—2020年朝陽市建設(shè)用地空間分布

3.1.2 空間變化態(tài)勢

1)建設(shè)用地占比。整體上,4個(gè)城市建設(shè)用地占比從1990年的4.74%增長到了2020年11.72%(表1),城市建設(shè)用地增長情況明顯。根據(jù)表1繪制4個(gè)城市不同時(shí)段建設(shè)用地占比對比折線圖(圖7),反映建設(shè)用用地增長特征,進(jìn)一步分析不同城市之間的增長差異。從圖7可見:在1990、2000、2010、2020年4個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上,4個(gè)城市建設(shè)用地占比從大到小均為沈陽、大連、丹東、朝陽,與城市自身大小基本一致;但城市間也存在一些差異,從變化曲線上看,朝陽和丹東的城市發(fā)展明顯低于沈陽和大連,城市建設(shè)用地占比增長變化不大,大連在研究期間一直保持了較快的增長變化,沈陽在2020年增長明顯。

圖7 城市建設(shè)用地占比對比圖

2)空間變化。為了清晰地表達(dá)建設(shè)用地空間增長情況,利用ArcGIS軟件分析功能,以1990年建設(shè)用地矢量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對提取的城市建設(shè)用地進(jìn)行一系列擦除及相交處理,將各時(shí)段各城市建設(shè)用地增長情況用一張圖呈現(xiàn),用以分析城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的空間特征,結(jié)果見圖8。30年間沈陽城市建設(shè)用地表現(xiàn)出較為典型的同心圓擴(kuò)張態(tài)勢,即以主城區(qū)為圓心,逐次向外圍蔓延擴(kuò)張(圖8a);大連城市建設(shè)用地主要在南部沿海區(qū)域呈“C”字狀不規(guī)則擴(kuò)張?jiān)鲩L(圖8b);丹東(圖8c)和朝陽(圖8d)城市建設(shè)用地面積較小,城市化率低,城市擴(kuò)形態(tài)趨于一致,空間分布來看,城市擴(kuò)張形態(tài)呈低密度連續(xù)蔓延狀態(tài),無明顯規(guī)律。

a. 沈陽市;b. 大連市;c. 丹東市;d. 朝陽市。

3.2 城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度空間分異特征

研究城市建設(shè)用地空間分布及面積占比的同時(shí),需對城市擴(kuò)張強(qiáng)度進(jìn)行空間量化研究,基于式(1)和式(2)分別計(jì)算4個(gè)城市的城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)和擴(kuò)張強(qiáng)度差異指數(shù),結(jié)果見表2、圖9、表3、圖10。

表2 擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)

表3 擴(kuò)張強(qiáng)度差異指數(shù)

圖9 擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)

圖10 擴(kuò)張強(qiáng)度差異指數(shù)

3.2.1 擴(kuò)張強(qiáng)度

分析發(fā)現(xiàn),不僅不同城市用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度存在差異,而且同一城市不同時(shí)間段內(nèi)的用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度也存在差異。1990—2000年,大連城市用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度最大,擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)為5.01%,丹東次之,為1.00%,朝陽為0.80%,沈陽擴(kuò)張強(qiáng)度最小,擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)僅為0.39%;2000—2010年,沈陽擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)最大,為5.05%,朝陽次之,為4.11%,大連為3.17%,丹東擴(kuò)張強(qiáng)度最小,擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)為2.90%;2010—2020年,沈陽與大連城市用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)相近,沈陽最大,為5.18%,大連為4.77%,丹東為4.11%,朝陽擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)最小,為1.61%(表2)。總結(jié)分析發(fā)現(xiàn),1990—2020年,大連一直處于高速擴(kuò)張狀態(tài),沈陽和丹東在第一時(shí)期為低速擴(kuò)張,在第二、第三時(shí)期轉(zhuǎn)為高速擴(kuò)張,朝陽由低速擴(kuò)張轉(zhuǎn)至高速擴(kuò)張,又轉(zhuǎn)為中速擴(kuò)張(圖9)?？傮w來看,擴(kuò)張強(qiáng)度從大到小依次為沈陽、大連、丹東和朝陽。

3.2.2 擴(kuò)張強(qiáng)度差異

如表3所示,1990—2000年,沈陽與大連土地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度差異指數(shù)相近,分別為1.12和1.03,丹東擴(kuò)張強(qiáng)度差異指數(shù)為0.89,朝陽擴(kuò)張強(qiáng)度差異指數(shù)最小,為0.35;2000—2010年,沈陽擴(kuò)張強(qiáng)度差異指數(shù)最大,為1.26,朝陽為1.03,僅次于沈陽,大連和丹東相近,分別為0.79、0.73;2010—2020年,沈陽擴(kuò)張強(qiáng)度差異指數(shù)降低明顯,僅為0.21,大連擴(kuò)張強(qiáng)度差異指數(shù)為2.64,增長最多,丹東與朝陽相近,分別為0.53和0.42。

總體來看,如圖10所示,1990—2010年大連及丹東擴(kuò)張差異逐漸減小,沈陽及朝陽擴(kuò)張差異增大;2000—2020年大連擴(kuò)張差異上升明顯,其余3市都呈下降趨勢,下降幅度從大到小為沈陽、朝陽、丹東。1990—2020年,除大連外,其余3市城市擴(kuò)張差異逐漸減小,符合城市增長相位理論[24]中的先擴(kuò)散再集聚。大連由于自身地理位置及發(fā)展情況限制,雖表現(xiàn)出相異的增長相位,但在后續(xù)城市發(fā)展中,會趨于集聚。

3.3 城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張模式及空間差異

根據(jù)公共邊測度研究方法識別各新增建設(shè)用地斑塊擴(kuò)張模式,對不同城市建設(shè)用地空間擴(kuò)張模式進(jìn)行空間制圖和面積統(tǒng)計(jì),以分析擴(kuò)張模式特征。

3.3.1 擴(kuò)張模式差異

圖11為1990—2020年城市擴(kuò)張模式空間圖。由圖11a可知,1990年沈陽城市建設(shè)用地集中分布在皇姑區(qū)及大東區(qū)南部,沈河區(qū)西部、于洪區(qū)、和平區(qū)及鐵西區(qū)北部,少量零散分布在沈北新區(qū)中部、新民市東部、遼中區(qū)中部和東部、法庫縣東北部。1990—2020年,城市建設(shè)用地蔓延式擴(kuò)張較為突出,蔓延式擴(kuò)張用地主要分布在中心城區(qū)四周的沈北新區(qū)南部、于洪區(qū)與皇姑區(qū)交界、鐵西區(qū)北部、蘇家屯區(qū)北部、渾南區(qū)西部;其次是在渾南區(qū)西部和沈北新區(qū)南部的飛地式擴(kuò)張,以及零散分布在核心城區(qū)西部皇姑區(qū)、大東區(qū)和鐵西區(qū)的填充式擴(kuò)張。以蔓延式為主的擴(kuò)張形態(tài)充分利用自然資源,有利于沈陽向北部發(fā)展。沈陽中心城區(qū)位于東南角,廣大的北部和西部鞭長莫及,實(shí)際利用和開發(fā)不足。

由圖11b可知,1990年大連城市建設(shè)用地集中分布在金州區(qū)南部、甘井子區(qū)、西崗區(qū)和中山區(qū)。1990—2020年,城市建設(shè)用地呈蔓延式擴(kuò)張面積最大,分布特征明顯,主要分布在甘井子區(qū)東北部、金州區(qū)南部,零散分布在瓦房店市東部城區(qū)外圍、普蘭店區(qū)西南部和莊河市南部;建設(shè)用地呈飛地式和填充式擴(kuò)張面積較小,空間特征不明顯,飛地式零散分布在金州區(qū)中部、瓦房店市西部和莊河市西南部,填充式零散分布在甘井子區(qū)城區(qū)內(nèi)部和金州區(qū)城區(qū)內(nèi)部。大連擴(kuò)張模式同樣以蔓延式為主,但飛地式特征相對明顯,城市發(fā)展迅速但不穩(wěn)定,歸因于城市發(fā)展政策缺乏連貫性,30年間不斷變換戰(zhàn)略發(fā)展方向。

由圖11c可知,1990年丹東城市建設(shè)用地分布在振安區(qū)東部、東港市西部和東部、鳳城市中部和寬甸滿族自治縣中部。1990—2020年,建設(shè)用地主要呈蔓延式擴(kuò)張,主要分布在東港市東部和振興區(qū);建設(shè)用地飛地式擴(kuò)張面積小于蔓延式,主要分布在東港市東北部、鳳城市西北部和寬甸滿族自治縣南部;填充式擴(kuò)張面積較小,空間特征不明顯。丹東飛地式模式擴(kuò)張?jiān)鏊倜黠@,與大連不同之處為丹東堅(jiān)持發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè),合理規(guī)劃開發(fā)旅游項(xiàng)目及旅游基地,有序推進(jìn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)移人口市民化,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)和城鎮(zhèn)融合發(fā)展、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級與社會和諧進(jìn)步。

由圖11d可知,1990年朝陽城市建設(shè)用地主要分布在凌源市北部、建平縣南部、龍城區(qū)和雙塔區(qū)交界地帶以及北票市中部。1990—2020年,建設(shè)用地的擴(kuò)張模式主要為蔓延式,空間分布上集中在北票市城區(qū)西南地帶和龍城區(qū)與雙塔區(qū)交界城區(qū)處外圍;朝陽建設(shè)用地?cái)U(kuò)張模式中,飛地式和填充式面積較少,分布特征不顯著。持續(xù)穩(wěn)定的蔓延式擴(kuò)張促進(jìn)朝陽經(jīng)濟(jì)發(fā)展整體呈現(xiàn)企穩(wěn)向好態(tài)勢,發(fā)展后勁明顯增強(qiáng),為未來承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移奠定了良好的基礎(chǔ)。

總體來看,遼寧省作為東北老工業(yè)基地,城市發(fā)展模式呈現(xiàn)以蔓延式穩(wěn)定發(fā)展為主、飛地式次之、填充式面積較小的特征。

3.3.2 不同擴(kuò)張模式面積占比差異

基于圖11,分別統(tǒng)計(jì)各城市不同擴(kuò)張模式的面積,并對其占比進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果見圖12,用以對不同擴(kuò)張模式進(jìn)行量化分析。

整體上,在不同研究時(shí)段,4個(gè)城市均以蔓延式擴(kuò)張最明顯,占比最大,普遍在50%以上;填充式擴(kuò)張次之,但在不同城市不同時(shí)段的面積占比差異較大;飛地式擴(kuò)張最少,僅在各城市個(gè)別時(shí)段出現(xiàn)。

不同擴(kuò)張模式在不同城市間也存在一定差異:沈陽在1990—2000年以填充式和蔓延式相當(dāng)?shù)膽B(tài)勢向外擴(kuò)張,后期表現(xiàn)為蔓延式明顯主導(dǎo)的特征;大連一直以蔓延式擴(kuò)張為主要特征,后期3種擴(kuò)張模式并存,但蔓延式擴(kuò)張仍占絕對優(yōu)勢;丹東城市擴(kuò)張雖在2000—2010年出現(xiàn)3種模式并存的情況,但80%以上的蔓延式擴(kuò)展仍成為其主要擴(kuò)張模式;朝陽在1990—2000年擴(kuò)張模式特征與沈陽相似,后期一直是3種模式并存,但蔓延式擴(kuò)張面積占比仍保持在50%以上。

4 結(jié)論與討論

1)整體上,4個(gè)城市建設(shè)用地占比由1990年的4.74%增長到了2020年11.72%,且4個(gè)城市在4個(gè)時(shí)期建設(shè)用地占比從大到小均依次為沈陽、大連、丹東、朝陽,建設(shè)用地占比呈上升趨勢,且隨著時(shí)間推移擴(kuò)張態(tài)勢更加明顯,但不同城市間存在明顯差異。沈陽城市建設(shè)用地近30年表現(xiàn)出較為典型的同心圓擴(kuò)張態(tài)勢;大連城市建設(shè)用地主要在南部沿海區(qū)域呈“C”字狀不規(guī)則擴(kuò)張?jiān)鲩L;丹東和朝陽城市擴(kuò)張形態(tài)呈低密度連續(xù)蔓延狀態(tài),無明顯規(guī)律。

2)1990—2020年,擴(kuò)張強(qiáng)度從大到小依次為沈陽、大連、丹東和朝陽,大連一直處于高速擴(kuò)張狀態(tài),沈陽和丹東在第一時(shí)期為低速擴(kuò)張,在第二、第三時(shí)期轉(zhuǎn)為高速擴(kuò)張;朝陽由低速擴(kuò)張轉(zhuǎn)至高速擴(kuò)張,又轉(zhuǎn)為中速擴(kuò)張。1990—2020年,沈陽、朝陽及丹東城市擴(kuò)張差異逐漸減小,大連城市擴(kuò)張差異增大。

3)4個(gè)城市3種擴(kuò)張模式并存,整體上主要以蔓延式擴(kuò)張為主,飛地式次之,填充式占比較小。城市發(fā)展主要呈現(xiàn)的是四周擴(kuò)散的蔓延式發(fā)展。但城市間由于自身發(fā)展需求不同,也存在一定差異。對于沈陽,除了要調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)比例外,城市發(fā)展重心向北部移動(dòng)可以幫助沈陽擴(kuò)展城市發(fā)展空間,合理布局經(jīng)濟(jì),關(guān)系到城市的未來發(fā)展上限。大連在追求城市迅速發(fā)展的同時(shí),注重產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,做到穩(wěn)中求快。丹東繼續(xù)發(fā)揮區(qū)位和港口優(yōu)勢,以新一輪東北振興為契機(jī),繼續(xù)完善飛地式擴(kuò)張模式,打造東北地區(qū)重要旅游目的地。朝陽經(jīng)濟(jì)發(fā)展整體呈現(xiàn)企穩(wěn)向好態(tài)勢,發(fā)展后勁明顯增強(qiáng),為未來承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移奠定了良好的基礎(chǔ)。

4)研究選取典型城市為案例城市,從空間分布和數(shù)量特征兩方面對四市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的時(shí)空分異特征進(jìn)行對比分析,凸顯不同城市在城市擴(kuò)張中的獨(dú)特性與差異性,為省級尺度城市建設(shè)用地后續(xù)研究提供借鑒參考。研究只對研究區(qū)內(nèi)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的大小、數(shù)量和模式進(jìn)行研究,缺少擴(kuò)張影響因素的分析,后續(xù)可以對擴(kuò)張驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)一步探討。同時(shí),研究采取4個(gè)時(shí)段30 m分辨率遙感影像進(jìn)行解譯,提取城鎮(zhèn)建設(shè)用地,精度仍有提升空間,后續(xù)可采用更高分辨率影像進(jìn)行研究。