中國(guó)特大城市空間形態(tài)演變特征

中國(guó)特大城市空間形態(tài)演變特征

城市空間形態(tài)是指城市空間在形狀、緊湊、破碎等方面的特征。它受到特定時(shí)期社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化因素的影響。這是城市地理和城市規(guī)劃的重要研究領(lǐng)域。20世紀(jì)90年代以來(lái)隨著地理信息和空間分析技術(shù)的日益成熟和廣泛應(yīng)用,相關(guān)研究日益豐富。已有研究主要關(guān)注城市空間形態(tài)演變特征及其影響因素、城市空間形態(tài)演變方式、城市空間形態(tài)理論模式等方面,且以定性研究為主,大部分以北京、上海、廣州、天津、南京、廈門等為研究對(duì)象。王新生、劉紀(jì)遠(yuǎn)以31個(gè)特大城市為樣本,采用形狀指數(shù)、緊湊度、分維數(shù)等指標(biāo)對(duì)1990-2000年中國(guó)特大城市空間形態(tài)進(jìn)行了系統(tǒng)分析,認(rèn)為1990-2000年中國(guó)特大城市空間形態(tài)演變的總體特征是:填充增長(zhǎng)類型的城市占多數(shù),該類城市空間緊湊性增加、分維減少、形狀指數(shù)減少;外延增長(zhǎng)類型的城市相對(duì)較少,該類城市空間緊湊性降低、分維增加、形狀指數(shù)增加。而2000年以來(lái)中國(guó)城市空間形態(tài)又發(fā)生了許多新的變化,如許多城市提出了多中心發(fā)展戰(zhàn)略,城市空間結(jié)構(gòu)和形態(tài)趨于分散化,表現(xiàn)出與2000年以前不同的空間形態(tài)特征,對(duì)此尚無(wú)學(xué)者做過(guò)較為系統(tǒng)的研究。為此,本文以2008年52個(gè)市轄區(qū)人口100萬(wàn)以上的特大城市(1)為樣本,對(duì)1990年特別是2000年以來(lái)中國(guó)特大城市空間形態(tài)演變特征及其影響因素進(jìn)行系統(tǒng)分析,是對(duì)現(xiàn)有研究的進(jìn)一步發(fā)展和補(bǔ)充;同時(shí)對(duì)研究中國(guó)特大城市空間形態(tài)演變規(guī)律及其形成機(jī)制以及制定合理的城市空間增長(zhǎng)管理政策有重要意義。52個(gè)特大城市1990-2008年城市空間形態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)源于Googleearth中提取的1990年、2008年高清衛(wèi)星影像圖,同時(shí)以各城市相近年份土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行比對(duì)修正(圖1)。1城市輪廓邊界線下小長(zhǎng)軸中小型城市空間缺失度的計(jì)算城市空間形態(tài)主要包括形狀特征、空間緊湊度、空間破碎度三方面的特征,其中形狀特征可以采用形狀率(以正方形為標(biāo)準(zhǔn)形狀,用區(qū)域面積與區(qū)域空間最長(zhǎng)軸長(zhǎng)度平方的比值表示,越小帶狀特征越明顯)、圓形率(以圓形為標(biāo)準(zhǔn)形狀,用區(qū)域面積與區(qū)域周長(zhǎng)平方的比值表示,越小帶狀特征越明顯)反映;空間緊湊度可以采用面積-周長(zhǎng)緊湊度(以區(qū)域面積和周長(zhǎng)的比例關(guān)系表示,越小離散程度越高)、面積-軸線緊湊度(以區(qū)域面積和區(qū)域長(zhǎng)短軸的比例關(guān)系表示,越小離散程度越高)反映;空間破碎度可以采用分形維數(shù)(根據(jù)分形理論,采用網(wǎng)格法計(jì)算覆蓋有城市輪廓邊界線的格網(wǎng)數(shù)目與覆蓋圖形區(qū)域的格網(wǎng)數(shù)目之間的關(guān)系獲得,越大破碎程度越高)反映。通過(guò)計(jì)算得出1990-2008年中國(guó)特大城市空間形態(tài)演變特征。1.1各城市形狀率在不同空間方向上的變化情況從1990-2008年中國(guó)特大城市形狀指數(shù)的變化情況看,形狀率、圓形率指數(shù)均呈下降趨勢(shì),下降的城市數(shù)量分別為33個(gè)和46個(gè),占總樣本數(shù)的63.46%和88.46%,平均下降幅度分別為26.1%和43.6%?？梢娭袊?guó)特大城市空間形狀指數(shù)整體上表現(xiàn)出下降趨勢(shì),城市帶狀特征越來(lái)越明顯(表1)。其中圓形率下降更明顯,表明城市空間形態(tài)的帶狀特征由內(nèi)部形狀的破碎(圓形率變化因素)而非整體的長(zhǎng)寬(形狀率變化因素)變化引起。1990-2008年形狀率在不同空間方向上的變化情況(圖2)如下:1990年?yáng)|部和南部城市形狀率指數(shù)較高,其中東部城市包括淄博、煙臺(tái)、蘇州、寧波、南京、青島、杭州、濟(jì)南、淮南、徐州、無(wú)錫、上海,平均形狀率為0.48,南部城市包括?？?、南寧,平均形狀率為0.39,高于所有特大城市樣本平均形狀率0.37;其次為東南部城市如汕頭、佛山、廈門、福州、東莞、深圳、廣州等,西南部城市如成都、重慶、貴陽(yáng)、昆明等,西北部城市如包頭、西寧、蘭州、呼和浩特等,所有特大城市平均形狀率指數(shù)相當(dāng);東北部城市如鞍山、大連、撫順、哈爾濱、吉林、齊齊哈爾、沈陽(yáng)、長(zhǎng)春,西部城市如大同、邯鄲、太原、烏魯木齊、西安等,北部城市如北京、石家莊、唐山、天津相對(duì)較低。2008年形狀率指數(shù)最高的是西部城市,平均為0.44,遠(yuǎn)高于所有特大城市樣本平均值0.29;其次為東北部和南部城市,平均值均為0.33;北部城市平均形狀率指數(shù)仍最小,為0.11。1990-2008年?yáng)|部城市形狀率下降最大,平均下降0.23;其次為西北部和東南部城市,分別平均下降0.18和0.14;而西部城市形狀率平均上升0.15;其余城市形狀率增減幅度不大。1990-2008年圓形率在不同空間方向上的變化情況如下:1990年最高的是西北部城市,平均為0.12,其次為西部城市0.10,高于所有特大城市樣本平均值0.08;2008年仍是西北部城市最高,平均為0.05,其次為西部和東南部城市0.04,高于所有特大城市樣本平均值0.03。1990-2008年所有方向城市圓形率均呈下降趨勢(shì),其中下降幅度最大的是西北部、西部和西南部的城市,分別下降0.07、0.06和0.05。1.2中國(guó)城市群散化方向發(fā)展從1990-2008年中國(guó)特大城市空間緊湊指數(shù)的變化看,面積-周長(zhǎng)緊湊度和面積-軸線緊湊度指數(shù)均呈下降趨勢(shì),下降的城市數(shù)量分別為47個(gè)和32個(gè),占總城市樣本數(shù)的90.4%和61.5%,平均下降幅度分別為30.8%和23.8%。城市空間緊湊度下降表明1990-2008年中國(guó)特大城市空間形態(tài)整體上向分散化方向發(fā)展(表2)。1990-2008年中國(guó)特大城市面積-周長(zhǎng)緊湊度和面積-軸線緊湊度指數(shù)在各個(gè)空間方位上的變化具有相似性(圖3):1990年城市空間緊湊度在東部、南部和西北部較高,東北部、西南部較低。其中面積-周長(zhǎng)緊湊度最大是南部城市0.61,最小是東北部城市0.37;面積-軸線緊湊度最大是東部和西北部城市0.59,其次是西部城市0.57,最小是西南部城市0.32和北部城市0.34。2008年北部城市緊湊度較高,東部和西部城市緊湊度較低。其中面積-周長(zhǎng)緊湊度最大的是北部城市0.45,最小是西部城市0.26,南部和東北部城市0.27;面積-軸線緊湊度最大的是北部城市0.50,最小的是西南部城市0.30和西部城市0.32。1990-2008年大部分方向城市空間緊湊度呈下降變化,其中下降最多的是西部城市,面積-周長(zhǎng)緊湊度和面積-軸線緊湊度指數(shù)分別下降0.26和0.25;其次為南部城市分別下降0.35和0.16,東部城市分別下降0.15和0.23,西北部城市分別下降0.10和0.24。1.3．中國(guó)城市群空間分形維數(shù)的變化情況從1990-2008年中國(guó)特大城市空間分形維數(shù)的變化看,呈上升趨勢(shì)的城市有41個(gè),占總城市樣本數(shù)的78.8%,上升幅度為0.31%,表明中國(guó)特大城市空間趨于破碎化(表3)。1990-2008年中國(guó)特大城市空間分形維數(shù)的變化情況(圖4)如下:1990年各個(gè)方向分形維數(shù)相差不大,最大的為東部城市1.0047,最小的為西南部城市1.0011。2008年?yáng)|南部和西南部城市分形維數(shù)較大,分別為1.0157和1.0084,最小的是北部城市1.0011。1990-2008年各個(gè)方向均呈上升變化,其中西南部城市和東南部城市上升幅度最大,分別為0.0146和0.0057。2分析了中國(guó)城市群空間形態(tài)發(fā)展的影響因素2.1全國(guó)城市區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀城市規(guī)模擴(kuò)大帶來(lái)了城市空間的需求,需求的增加是整體上促使中國(guó)特大城市空間形態(tài)向分散化發(fā)展的根本因素。1990s以來(lái)是中國(guó)城市快速發(fā)展的時(shí)期,期間中國(guó)城市于1998年城市化超過(guò)30%進(jìn)入快速城市化階段,2001年人均GDP超過(guò)3000美元進(jìn)入工業(yè)化中高級(jí)階段;城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)均處于高速發(fā)展時(shí)期,特別是2000年以來(lái)增長(zhǎng)變化更明顯。經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速增長(zhǎng)帶來(lái)城市規(guī)模的迅速擴(kuò)大,《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)顯示,全國(guó)城市非農(nóng)人口1990-2008年由17709.46萬(wàn)人增至22566.2萬(wàn)人,同期城市建成區(qū)面積由16588.3km2增至30445.0km2。城市規(guī)模的擴(kuò)大在特大城市中表現(xiàn)尤為明顯,如1993-2008年北京城市建設(shè)用地由454km2增至1311km2,上海由300km2增至886km2,廣州由207km2增至895km2。城市規(guī)模的擴(kuò)大對(duì)城市空間形態(tài)產(chǎn)生了重要影響,表現(xiàn)在規(guī)模擴(kuò)大過(guò)程中將周邊的鄉(xiāng)村、河流、山體等要素納入到城市范圍,城市采取跨越式增長(zhǎng)方式向外拓展,從而帶來(lái)了城市空間形態(tài)上的分散化、破碎化的變化特征。1990-2008年城市空間形態(tài)指數(shù)的下降和上升幅度隨城市規(guī)模呈正相關(guān)變化,期間人口增加100萬(wàn)以上的城市有西安、杭州、石家莊、成都、煙臺(tái)、深圳、濟(jì)南、南京、青島、佛山、重慶、北京、廣州、上海、汕頭共15個(gè),這些城市各項(xiàng)城市形態(tài)指數(shù)的變化幅度均超過(guò)所有特大城市樣本的平均變化幅度,其中形狀率指數(shù)平均下降0.12(所有樣本下降/上升平均值0.08,下同),圓形率指數(shù)平均下降0.04(0.03),面積-周長(zhǎng)緊湊度指數(shù)平均下降0.15(0.13),面積-軸線緊湊度指數(shù)平均下降0.15(0.11),分形維數(shù)平均上升0.005(0.003)。2.2城市空間要素城市空間要素的變化及其布局是影響城市空間形態(tài)的內(nèi)部因素。1990s以來(lái)是中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)體制進(jìn)行大規(guī)模改革的時(shí)期,期間在土地使用制度、住房制度、國(guó)有企業(yè)改革等的影響下出現(xiàn)了許多新的城市空間要素類型或城市空間要素的新形式,主要分為4類:新型產(chǎn)業(yè)空間如工業(yè)開發(fā)區(qū)、會(huì)展中心、物流中心、汽車城等,新型居住空間如商品房住區(qū)、保障性住房、城中村等,新型專業(yè)設(shè)施空間如大學(xué)城、行政中心、體育中心、生態(tài)空間等,綜合性城市空間如新城、城市新區(qū)開發(fā)等。這些新型城市空間要素作為城市空間的基本構(gòu)成元素影響了城市空間形態(tài)的特征變化,其在區(qū)位布局上表現(xiàn)出兩方面的特征使城市空間形態(tài)趨于分散化、破碎化:一是區(qū)位選擇上向城市郊區(qū)或外圍鄉(xiāng)村地區(qū)擴(kuò)展,二是功能上的專業(yè)性分化。2.3多中心城市空間發(fā)展戰(zhàn)略城市空間結(jié)構(gòu)是城市空間要素的組合方式,是從空間組合方式上對(duì)城市空間形態(tài)發(fā)生作用的影響因素。1990-2008年中國(guó)特大城市的空間結(jié)構(gòu)出現(xiàn)向多中心變化趨勢(shì),許多城市實(shí)施了多中心的城市空間發(fā)展戰(zhàn)略,以疏導(dǎo)中心城區(qū)過(guò)度集中的功能壓力,促進(jìn)了城市空間結(jié)構(gòu)的多中心化轉(zhuǎn)變。如廣州市在2000年制定了第一個(gè)城市空間發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃,提出了“南拓、北優(yōu)、東進(jìn)、西聯(lián)”的戰(zhàn)略目標(biāo),重點(diǎn)發(fā)展了南部的番禺、南沙,東部的黃埔、蘿崗,強(qiáng)化了城市空間結(jié)構(gòu)的多中心化特征;上海的浦東新區(qū)、天津的濱海新區(qū)、重慶的兩江新區(qū)、鄭州的鄭東新區(qū)等的開發(fā)建設(shè)均使城市空間結(jié)構(gòu)向多中心轉(zhuǎn)變。在選取的52個(gè)特大城市樣本中先后制定多中心城市空間發(fā)展戰(zhàn)略的城市數(shù)量有16個(gè),占總數(shù)的30%左右。城市空間結(jié)構(gòu)的多中心化在空間組合方式上進(jìn)一步強(qiáng)化了城市空間形態(tài)的分散化、破碎化特征。1990-2008年向多中心城市空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的16個(gè)城市各項(xiàng)空間形態(tài)指數(shù)下降和上升幅度均超過(guò)所有城市平均值,其中形狀率平均下降0.11,圓形率指數(shù)平均下降0.05(0.03),面積-周長(zhǎng)緊湊度平均下降0.16(0.13),面積-軸線緊湊度指數(shù)平均下降0.18(0.11),分形維數(shù)平均上升0.006(0.003)。3從發(fā)展角度上看,中國(guó)城市群空間形態(tài)演變經(jīng)歷了不同階段和不同發(fā)展階段城市空間形態(tài)分散化、破碎化一方面是中國(guó)城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要和客觀反映;另一方面也應(yīng)看到城市空間形態(tài)分散化、破碎化帶來(lái)的問(wèn)題,如不利于城市資源有效整合,不利于城市功能的合理布局,造成大量土地資源浪費(fèi)、生態(tài)環(huán)境破壞等負(fù)面影響。在20世紀(jì)50-60年代西方國(guó)家城市郊區(qū)化時(shí)期出現(xiàn)過(guò)與中國(guó)城市空間形態(tài)分散化、破碎化所帶來(lái)的類似問(wèn)題,為此在20世紀(jì)90年代相繼提出了精明增長(zhǎng)、緊湊型城市、低碳城市等城市空間增長(zhǎng)理念來(lái)應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題。然而中西方國(guó)家在土地所有制、城市發(fā)展階段、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人文環(huán)境和社會(huì)傳統(tǒng)等方面均存在較大差異,在學(xué)習(xí)和借鑒西方國(guó)家城市空間增長(zhǎng)管理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,針對(duì)中國(guó)特大城市空間形態(tài)演變的實(shí)際特征及其形成原因,中國(guó)特大城市空間增長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)做好以下工作:1)明確城市功能定位,制定合理的城市空間引導(dǎo)策略;2)適度控制城市空間規(guī)模,劃定城市空間增長(zhǎng)邊界;3)統(tǒng)籌城鄉(xiāng)空間布局,制定城鄉(xiāng)一體的空間規(guī)劃;4)強(qiáng)化城市內(nèi)部空間聯(lián)系,形成有機(jī)增長(zhǎng)的整體。1990s以來(lái)是改革開放全面鋪開和深入開展的時(shí)期,各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)體制發(fā)生了重大轉(zhuǎn)型,給中國(guó)特大城市空間形態(tài)帶來(lái)了重要影響,使其表現(xiàn)出新的變化特征,特別是2000年前后我國(guó)城市化進(jìn)入快速發(fā)展階段、工業(yè)化進(jìn)入中高階段后城市空間形態(tài)的變化更加劇烈。對(duì)1990-2000年中國(guó)特大城市空間形態(tài)特征的研究表明,期間中國(guó)城市空間以填充式增長(zhǎng)為主,城