重慶市主城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張?zhí)卣鞣治黾捌漕A(yù)測(cè)

方喻弘，劉德富，王麗婧，譚德寶，張佳磊，楊正健

(1.湖北工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，武漢 430068； 2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院 國(guó)家環(huán)境保護(hù)飲用水水源地保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012； 3.長(zhǎng)江科學(xué)院 空間信息技術(shù)應(yīng)用研究所，武漢 430010)

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重慶市主城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張?zhí)卣鞣治黾捌漕A(yù)測(cè)

方喻弘1，2，3，劉德富1，王麗婧2，譚德寶3，張佳磊1，楊正健1

(1.湖北工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，武漢 430068； 2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院 國(guó)家環(huán)境保護(hù)飲用水水源地保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012； 3.長(zhǎng)江科學(xué)院 空間信息技術(shù)應(yīng)用研究所，武漢 430010)

考慮到地塊本身空間特征對(duì)城鎮(zhèn)規(guī)劃和擴(kuò)張的影響，有必要耦合空間格局因子來(lái)研究建設(shè)用地的擴(kuò)張過(guò)程。以重慶市主城區(qū)為研究區(qū)域，在甄別土地利用擴(kuò)展特征的基礎(chǔ)上，綜合采用平均增長(zhǎng)率法和基于地塊空間屬性的優(yōu)勢(shì)度評(píng)價(jià)法，預(yù)測(cè)了2020年的建設(shè)用地需求量和新增建設(shè)用地的空間分布。研究結(jié)果顯示：①2010—2016年，重慶市主城區(qū)建設(shè)用地從749.14 km2增加至905.06 km2，年平均增長(zhǎng)率為3.35%；②2010—2016年，研究區(qū)內(nèi)新增建設(shè)用地主要來(lái)源于耕地(53.25%)或林地(37.89%)的轉(zhuǎn)化，同時(shí)更傾向分布于坡度低于12°、海拔低于400 m的區(qū)域，尤其是0～3°坡度區(qū)間(24.44%)和200～300 m高程區(qū)間(47.60%)；③至2020年，研究區(qū)內(nèi)建設(shè)用地面積將增長(zhǎng)115.31 km2，其中56.24%來(lái)源于耕地的轉(zhuǎn)化，47.45%位于200～300 m海拔區(qū)間，58.39%位于0～12°坡度區(qū)間，主要分布于沙坪壩區(qū)、九龍坡區(qū)和渝北區(qū)。

建設(shè)用地；擴(kuò)張預(yù)測(cè)；空間分布；地塊優(yōu)勢(shì)度評(píng)價(jià)；重慶市主城區(qū)

1 研究背景

土地作為一種供應(yīng)有限的稀缺資源，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的快速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，建設(shè)用地的擴(kuò)張必然引起其他地類的相應(yīng)縮減，進(jìn)而對(duì)區(qū)域內(nèi)人口流動(dòng)[1]、城鎮(zhèn)規(guī)劃[2]、生態(tài)環(huán)境安全、交通疏導(dǎo)[3]等方面造成影響。建設(shè)用地需求量預(yù)測(cè)是土地需求量預(yù)測(cè)的核心，科學(xué)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)建設(shè)用地需求量是提高土地利用規(guī)劃的科學(xué)性和可操作性的重要途徑[4]。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于建設(shè)用地需求量預(yù)測(cè)的研究較多，常用預(yù)測(cè)方法有利用各類土地利用類型相互轉(zhuǎn)化關(guān)系的馬爾科夫鏈預(yù)測(cè)法[5-7]、綜合考慮未知因子影響的灰色預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)法[2，4，7-8]、與驅(qū)動(dòng)力分析相結(jié)合的多元回歸分析預(yù)測(cè)法[8-9]、考慮到建設(shè)用地逐步擴(kuò)張過(guò)程的元細(xì)胞模型預(yù)測(cè)法[10]以及依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)的主觀概率法[8]等。而對(duì)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張方位預(yù)測(cè)的研究相對(duì)較少[11]，已有研究大多是通過(guò)CLUE-S模型[12]運(yùn)算而得或驅(qū)動(dòng)力分析法[13]定性推斷，所需數(shù)據(jù)量大、耗時(shí)多、情景考慮有限。

重慶市自成為直轄市以來(lái)，人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速、工業(yè)化和城市化水平快速推進(jìn)，基礎(chǔ)設(shè)施的修建等原因使得人類活動(dòng)增強(qiáng)、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和土地開發(fā)整理活動(dòng)頻繁，最終導(dǎo)致城市建設(shè)用地大幅增長(zhǎng)[14]，與原有土地利用規(guī)劃發(fā)生突出矛盾[5]。同時(shí)重慶市主城區(qū)屬于山區(qū)地貌，區(qū)域內(nèi)地勢(shì)復(fù)雜，地形因素對(duì)于城市建設(shè)用地的限制明顯[15]。在建設(shè)用地預(yù)測(cè)方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者[5，9，14-15]在重慶市主城區(qū)域主要關(guān)注土地覆被轉(zhuǎn)移特征和有關(guān)地形因子的驅(qū)動(dòng)力分析，結(jié)合空間屬性優(yōu)勢(shì)度的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張預(yù)測(cè)尚屬空白。

本文提出基于地塊空間屬性的優(yōu)勢(shì)度評(píng)價(jià)方法，結(jié)合以年增長(zhǎng)率模型為基礎(chǔ)的建設(shè)用地需求量預(yù)測(cè)模型，通過(guò)GIS技術(shù)手段對(duì)目標(biāo)年份建設(shè)用地的分布進(jìn)行預(yù)測(cè)。并以重慶市主城區(qū)為典型區(qū)進(jìn)行案例研究，為制定土地利用相關(guān)制度和政策提供參考。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 研究方法

2.1.1 建設(shè)用地需求量預(yù)測(cè)方法

建設(shè)用地規(guī)模的變化受到自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)多方面因素影響，不同的因素對(duì)其影響程度不同。自然因素(高程、坡度、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等)制約著建設(shè)用地的空間分布，人文因素(人口、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政策導(dǎo)向等)對(duì)建設(shè)用地的規(guī)模變化有決定性的影響[16-18]。在較短研究時(shí)段內(nèi)，可認(rèn)為影響區(qū)域發(fā)展的人文因素保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。即區(qū)域內(nèi)居民的人口、購(gòu)買力、人均需求量等影響建設(shè)用地需求的因素保持相對(duì)恒定的變化速率，相應(yīng)的建設(shè)用地需求量年增長(zhǎng)率不變。故選擇平均增長(zhǎng)率模型對(duì)2020年重慶市主城區(qū)建設(shè)用地的需求量進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)，再采用對(duì)不同已有數(shù)據(jù)量適用性更強(qiáng)的最小二乘法對(duì)模型進(jìn)行校正，即

(1)

式中：An為預(yù)測(cè)年建設(shè)用地需求量(km2)；A0為基準(zhǔn)年建設(shè)用地總面積(km2)；k為預(yù)測(cè)期間區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地年平均增長(zhǎng)率(%)；n為預(yù)測(cè)年限，無(wú)量綱。其中參數(shù)A0與k使得模型所求的預(yù)測(cè)值與觀測(cè)值的殘差平方和最小。

2.1.2 地塊優(yōu)勢(shì)度評(píng)價(jià)方法

地形是自然環(huán)境要素中最重要的組成部分，其分布特點(diǎn)直接影響人類活動(dòng)和土地利用過(guò)程[15]。在低強(qiáng)度土地利用類型(如林地、草地)逐步向高強(qiáng)度土地利用類型(如建設(shè)用地、耕地)轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，地形因子對(duì)土地利用的約束性越顯突出[15，19]，尤其是高程和坡度對(duì)建設(shè)用地的影響顯著[2]。同時(shí)，在土地充分開發(fā)的區(qū)域，建設(shè)用地的擴(kuò)張必然伴隨著對(duì)其他類型土地的占用，而不同類型土地覆被開發(fā)的成本不盡相同，此意味著原土地覆被類型對(duì)于建設(shè)用地這一與人文因素關(guān)系密切的土地利用類型的開發(fā)有一定影響[20-21]。綜上，提出3個(gè)單項(xiàng)分指標(biāo)分別從高程、坡度、原土地利用類型等3個(gè)空間格局因子的角度評(píng)價(jià)某地塊成為新增建設(shè)用地的可能性，并以分指標(biāo)均值作為該地塊優(yōu)勢(shì)度評(píng)價(jià)指標(biāo)，即

(2)

式中：p為某地塊成為新增建設(shè)用地的優(yōu)勢(shì)度指標(biāo)，其值越大，表示該地塊越優(yōu)先轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地；ph，ps，pt分別為高程、坡度、原用地類型轉(zhuǎn)化概率分指標(biāo)，其值越大，表示該地塊的高程、坡度、原用地類型因子在地塊轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的過(guò)程中起到越大優(yōu)勢(shì)。

同樣，在人文條件相對(duì)穩(wěn)定的前提下，區(qū)域內(nèi)不同時(shí)段在為新建設(shè)用地選址時(shí)應(yīng)具有相似的方案，新增建設(shè)用地應(yīng)具有相似的格局分布特征和來(lái)源，即：

(3)

(4)

(5)

式中：nh，ns，nt分別為將土地按高程、坡度、土地利用類型劃分為小區(qū)間的總數(shù)；jh，js，jt分別為按高程、坡度、土地利用類型劃分區(qū)間的編號(hào)；phjh，psjs，ptjt分別為第jh高程區(qū)間、第js坡度區(qū)間、第jt種土地利用類土地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的優(yōu)勢(shì)度-高程、坡度、土地類型分指標(biāo)，其值越大，表示該高程、坡度、土地類型區(qū)間內(nèi)的土地有越大的優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地；Cjh,Cjs,Cjt分別為上一個(gè)研究時(shí)段內(nèi)位于第jh高程區(qū)間、第js坡度區(qū)間、第jh種土地利用類型新增建設(shè)用地的面積。

2.1.3 建設(shè)用地?cái)U(kuò)張區(qū)域篩選方法

考慮并簡(jiǎn)化城鎮(zhèn)擴(kuò)張的過(guò)程，可認(rèn)為區(qū)域內(nèi)新建設(shè)用地滿足2個(gè)條件：①新建設(shè)用地位于原有建設(shè)用地一定范圍以內(nèi)，即城鎮(zhèn)是在已有城區(qū)的基礎(chǔ)上向外擴(kuò)張的；②新建設(shè)用地的選址是可選區(qū)域內(nèi)最優(yōu)的，即優(yōu)先在條件最適宜的區(qū)域進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)暫不考慮新建設(shè)用地之間的相互關(guān)聯(lián)。為了突出所篩選結(jié)果的空間特征，通過(guò)GIS技術(shù)將轉(zhuǎn)化概率指標(biāo)作為每一個(gè)地塊的屬性，進(jìn)行空間疊加，并按屬性值從高到低的順序，在原有建設(shè)用地的適當(dāng)距離緩沖區(qū)內(nèi)篩選地塊，直到篩選出地塊的總面積近似于所預(yù)測(cè)新增建設(shè)用地面積。

2.2 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來(lái)源

重慶市位于四川盆地東南部、長(zhǎng)江上游地區(qū)，接壤湖北、湖南、貴州、四川、陜西等省，地跨東經(jīng)105°11′～110°11′，北緯28°10′～32°13′的青藏高原與長(zhǎng)江中下游平原的過(guò)渡地帶[15]。主城區(qū)位于重慶中部，包括渝中區(qū)、大渡口區(qū)、江北區(qū)、沙坪壩區(qū)、九龍坡區(qū)、南岸區(qū)、北碚區(qū)、渝北區(qū)、巴南區(qū)9個(gè)行政區(qū)，總面積5 476.28 km2。研究區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)河谷區(qū)，具有雨量充沛、無(wú)霜期長(zhǎng)、濕度大、云霧多、四季分明等特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)以山地、丘陵為主，平地較少，山脈有縉云山、歌樂(lè)山和中梁山。主要土地利用類型有耕地、林地、水域、建設(shè)用地等。植被主要有常綠闊葉林、次生暖性針葉林、竹林和常綠闊葉灌叢等[5]。

數(shù)據(jù)源采用Landsat7/8系列陸地衛(wèi)星所攝2010年、2013年和2016年空間分辨率為30 m的TM遙感影像。在ERDAS IMAGINE2014和ENVI 5.1軟件環(huán)境中整理校正后，通過(guò)eCognition 8.9軟件根據(jù)全國(guó)土地利用現(xiàn)狀調(diào)查分類體系(1984年版)進(jìn)行分類，將土地利用類型劃分為6個(gè)一級(jí)類，即耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地。最后在ArcGIS10.0中進(jìn)行數(shù)據(jù)整理得到影像解譯結(jié)果，生成重慶市主城區(qū)2010年、2013年和2016年3個(gè)時(shí)間點(diǎn)的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。所用DEM數(shù)據(jù)來(lái)自于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息庫(kù)(國(guó)家測(cè)繪地理信息局發(fā)布)，精度為1∶250 000。

圖1 研究區(qū)域Fig.1 Map of the study area

圖2 2010—2016年重慶市主城區(qū)建設(shè)用地空間分布變化Fig.2 Spatial change of construction land in the main urban area of Chongqing from 2010 to 2016

3 結(jié)果與討論

3.1 重慶主城區(qū)建設(shè)用地總量變化及需求量預(yù)測(cè)

遙感影像解譯結(jié)果顯示，2010年、2013年與2016年重慶市主城區(qū)共有749.14，796.71，905.06 km2建設(shè)用地，分別占區(qū)域總面積的13.70%，14.57%，16.55%，空間分布如圖2所示。

以2010年作為預(yù)測(cè)基準(zhǔn)年，將2010年、2013年與2016年建設(shè)用地面積代入式(1)求解得到建設(shè)用地需求量預(yù)測(cè)模型中基準(zhǔn)年建設(shè)用地總面積A0=739.40 km2、建設(shè)用地年增長(zhǎng)率k=3.273 3%。模型對(duì)2010年、2013年與2016年建設(shè)用地面積的計(jì)算值分別為739.40，814.41，897.03 km2，殘差分別為9.75，17.70，8.03 km2。求得模型標(biāo)準(zhǔn)誤差RMSE(Root Mean Square Error)為12.55 km2，平均絕對(duì)百分誤差MAPE(Mean Absolute Percent Error)為1.47%，預(yù)測(cè)精度良好，故采用此模型對(duì)2020年建設(shè)用地需求量進(jìn)行預(yù)測(cè)，求得2020年重慶市主城區(qū)建設(shè)用地預(yù)測(cè)值為1 020.37 km2，占區(qū)域總面積的18.66%。

3.2 重慶主城區(qū)地塊優(yōu)勢(shì)度評(píng)價(jià)

3.2.1 高程分布特征及分指標(biāo)計(jì)算

根據(jù)已有研究可知，三峽庫(kù)區(qū)內(nèi)建設(shè)用地主要分布于海拔1 200 m以下地區(qū)[20]，故該研究以100 m的間隔劃分為12個(gè)高程區(qū)間：(0,100], (100,200], (200,300], (300,400], (400,500], (500,600], (600,700], (700,800], (800,900], (900,1 000], (1 000,1 100],以及1 100 m以上。再將重慶市主城區(qū)2010—2013年和2013—2016年2個(gè)時(shí)間段的建設(shè)用地變化數(shù)據(jù)與DEM高程分級(jí)數(shù)據(jù)相結(jié)合，疊加提取出各高程區(qū)間中新增建設(shè)用地的面積與比例。結(jié)果顯示，2010—2016年間，重慶市主城區(qū)新增建設(shè)用地主要集中于200～300 m高程區(qū)間內(nèi)，與文獻(xiàn)[15]結(jié)論相符。2010—2013年和2013—2016年研究時(shí)段中，在此區(qū)間內(nèi)的新增面積分別為25.69，44.42 km2，占總新增面積的54.73%，41.41%。雖然2013—2016年研究時(shí)段內(nèi)的新增建設(shè)用地的平均高程(342.03 m)稍高于2010—2013年研究時(shí)段(289.57 m)，但2個(gè)研究時(shí)段內(nèi)新增建設(shè)用地的高程分布特征和趨勢(shì)相似度高。據(jù)此，可認(rèn)為在2016—2020年預(yù)測(cè)時(shí)間段中，新增的建設(shè)用地仍具有相似的高程分布特征。將2013—2016年研究時(shí)段中新增建設(shè)用地于不同高程區(qū)間的分布數(shù)據(jù)代入式(3)，求得各高程區(qū)間內(nèi)土地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地優(yōu)勢(shì)度-高程分指標(biāo)ph的值，如圖3(a)所示。

圖3 新增建設(shè)用地空間分布與地塊優(yōu)勢(shì)度指標(biāo)的關(guān)聯(lián)關(guān)系Fig.3 Relationship between the spatial distribution of newly built urban construction land and different factors concerning land use superiority

3.2.2 坡度分布特征及分指標(biāo)計(jì)算

由已有研究可知，三峽庫(kù)區(qū)內(nèi)建設(shè)用地主要分布于坡度33°以下地區(qū)[20]，所以該研究劃分12個(gè)坡度區(qū)間，分別為(0,3°]，(3°,6°]，(6°,9°]，(9°,12°]，(12°,15°]，(15°,18°]，(18°,21°]，(21°,24°]，(24°,27°]，(27°,30°]，(30°,33°]以及33°以上。再將重慶市主城區(qū)2010—2013年和2013—2016年2個(gè)時(shí)間段的建設(shè)用地變化數(shù)據(jù)與DEM所提取出的坡度分級(jí)數(shù)據(jù)相結(jié)合，疊加提取出各坡度區(qū)間中新增建設(shè)用地的面積與比例。結(jié)果顯示，低坡度的區(qū)域在新建建設(shè)用地的選址中有明顯優(yōu)勢(shì)，2010—2016年間，重慶市主城區(qū)新增建設(shè)用地主要集中于坡度12°以下的區(qū)域中，與文獻(xiàn)[12]和文獻(xiàn)[15]結(jié)論相符。2010—2013年和2013—2016年研究時(shí)段中在此區(qū)間內(nèi)的新增面積分別為34.72，69.35 km2，占總新增面積的71.37%，64.40%。雖然2013—2016年研究時(shí)段內(nèi)的新建建設(shè)用地的平均坡度(10.41°)稍高于2010—2013年研究時(shí)段(8.93°)，但2個(gè)研究時(shí)段內(nèi)新增建設(shè)用地的坡度分布特征和趨勢(shì)相似度高。據(jù)此，可認(rèn)為在2016—2020年預(yù)測(cè)時(shí)間段中，新增的建設(shè)用地仍具有相似的坡度分布特征。將2013—2016年研究時(shí)段中新增建設(shè)用地于不同坡度區(qū)間的分布數(shù)據(jù)代入式(4)，求得各坡度區(qū)間內(nèi)土地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地優(yōu)勢(shì)度-坡度分指標(biāo)ps的值，如圖3(b)所示。

3.2.3 原用地類型轉(zhuǎn)移特征及分指標(biāo)計(jì)算

對(duì)2010—2013年和2013—2016年2個(gè)時(shí)間段新增建設(shè)用地的轉(zhuǎn)化來(lái)源分析，結(jié)果顯示，重慶市主城區(qū)近6 a來(lái)新建的建設(shè)用地主要來(lái)自于對(duì)耕地和林地的開發(fā)占用。研究區(qū)域在2010—2013年內(nèi)新增了47.57 km2建設(shè)用地，其中42.92%(20.41 km2)來(lái)自于耕地，46.01%(21.88 km2)來(lái)自于林地。2013—2106年內(nèi)新增了108.35 km2建設(shè)用地，其中57.79%(62.62 km2)來(lái)自于耕地，34.32%(37.19 km2)來(lái)自于林地。此表明，在最近3 a內(nèi)，新城鎮(zhèn)的選址更傾向于占用耕地而非林地。將2013—2016年研究時(shí)段中新增建設(shè)用地的來(lái)源類型數(shù)據(jù)代入式(5)，求得各覆被類型土地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地優(yōu)勢(shì)度-原類型分指標(biāo)pt的值如圖3(c)所示,整體變化趨勢(shì)與周揚(yáng)等[22]在萬(wàn)州區(qū)所做研究結(jié)論相符。

3.3 重慶主城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張預(yù)測(cè)

在ArcGIS軟件中分別將第3.2節(jié)計(jì)算的ph，ps，pt值賦入對(duì)應(yīng)數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)圖層、坡度圖層、土地利用/土地覆蓋變化(Land-Use and Land-Cover Change，LUCC)數(shù)據(jù)，使指標(biāo)值與區(qū)域空間屬性相結(jié)合。然后使用柵格疊加分析，根據(jù)式(2)計(jì)算出各像元所代表區(qū)域的轉(zhuǎn)化概率指標(biāo)P值。因?yàn)樵撗芯坎⒉豢紤]城鎮(zhèn)用地的退化和三峽庫(kù)區(qū)水面周期性漲跌所帶來(lái)的影響，故以2016年LUCC數(shù)據(jù)中的建設(shè)用地和水域區(qū)域作為掩膜，提取出有可能在預(yù)測(cè)時(shí)間段轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地的區(qū)域(林地、草地、耕地和其他非建設(shè)用地類型的土地)。最后，結(jié)合空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表和第2.1節(jié)中所預(yù)測(cè)的2016—2020年建設(shè)用地的擴(kuò)張面積115.31 km2，將指標(biāo)值P≥0.387的區(qū)域認(rèn)定為可能在2020年之前轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地的區(qū)域，該區(qū)域即為預(yù)測(cè)新增建設(shè)用地面積的具體分布區(qū)域。

圖4 2020年重慶市主城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張預(yù)測(cè)Fig.4 Prediction of the expansion of construction land in the main urban area of Chongqing in 2020

如圖4所示，預(yù)測(cè)新增建設(shè)用地主要分布于九龍坡區(qū)(17.68%)、北碚區(qū)(17.29%)、巴南區(qū)(15.61%)和渝北區(qū)(13.62%)，集中于縉云山與歌樂(lè)山之間的平原地區(qū)。2016—2020年重慶市主城區(qū)城鎮(zhèn)擴(kuò)張具有外圍拓張和區(qū)塊型發(fā)展的特征，中心城區(qū)的建設(shè)受地形因素受到一定限制，九龍坡新興城區(qū)和渝北區(qū)東側(cè)耕地的城鎮(zhèn)化值得關(guān)注，土地流轉(zhuǎn)方式與孔次芬等[5]所預(yù)測(cè)新建建設(shè)用地主要來(lái)自于耕地的結(jié)論一致，分布趨勢(shì)亦與倪九派等[23]所預(yù)測(cè)跨區(qū)域建設(shè)城鎮(zhèn)的結(jié)論較為一致。

4 結(jié)論及展望

4.1 結(jié) 論

(1) 對(duì)重慶市主城區(qū)2010—2016年城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張過(guò)程的分析結(jié)果顯示，6 a間該區(qū)域城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張了155.92 km2，相當(dāng)于2010年原建設(shè)用地面積的20.81%，其中83.03 km2和59.07 km2的土地來(lái)自于對(duì)耕地和林地的開發(fā)，分別占總擴(kuò)張面積的53.25%和37.89%。

(2) 提出了基于地塊空間屬性的優(yōu)勢(shì)度評(píng)價(jià)方法，結(jié)合以年增長(zhǎng)率模型為基礎(chǔ)的建設(shè)用地需求量預(yù)測(cè)模型，通過(guò)GIS技術(shù)手段對(duì)目標(biāo)年份建設(shè)用地的分布進(jìn)行預(yù)測(cè)。以重慶市主城區(qū)為案例，證明了上述方法的可操作性，該方法既能避免直接建立建設(shè)用地分布與其變化相關(guān)因素之間響應(yīng)關(guān)系的復(fù)雜不確定性，又能較好地考慮先驗(yàn)數(shù)據(jù)(指先前已被驗(yàn)證了的數(shù)據(jù))的延續(xù)性和體現(xiàn)地塊屬性對(duì)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的影響；相比傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法，該方法更能適應(yīng)實(shí)際管理中建設(shè)用地的快速預(yù)測(cè)需求。

(3) 預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，至2020年重慶市主城區(qū)的建設(shè)用地面積將增長(zhǎng)115.31 km2，年平均增長(zhǎng)率為3.27%。預(yù)測(cè)新增建設(shè)用地主要分布于九龍坡區(qū)(17.68%)、北碚區(qū)(17.29%)、巴南區(qū)(15.61%)和渝北區(qū)(13.62%)，集中于縉云山與歌樂(lè)山之間的平原地區(qū)。擴(kuò)張趨勢(shì)具有外圍拓展和區(qū)塊型發(fā)展的特征，中心城區(qū)的建設(shè)受地形因素的影響而受到一定限制，九龍坡新興城區(qū)和渝北區(qū)東側(cè)耕地的城鎮(zhèn)化值得關(guān)注。

4.2 展 望

研究中仍存在一些不足之處，未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)完善：

(1) 受數(shù)據(jù)資料所限，僅以2010年與2016年兩景影像數(shù)據(jù)確定建設(shè)用地需求量預(yù)測(cè)模型，雖通過(guò)2013年影像數(shù)據(jù)予以準(zhǔn)確性驗(yàn)證，仍會(huì)導(dǎo)致結(jié)果產(chǎn)生一定偏差。

(2) 未能更細(xì)致考慮區(qū)域內(nèi)已有交通設(shè)施、民生設(shè)施等對(duì)新建建設(shè)用地分布的影響，據(jù)此，對(duì)于城鎮(zhèn)化進(jìn)程差異過(guò)大的研究區(qū)，該方法的適用性有待商榷。

(3) 此外，優(yōu)勢(shì)度評(píng)價(jià)方法在設(shè)計(jì)時(shí)假定了高程、坡度、原土地覆被類型3個(gè)因子對(duì)新建建設(shè)用地的選址有相似影響力，而實(shí)際中3個(gè)因子對(duì)于土地覆被分布的影響更為復(fù)雜且存在差異，對(duì)因子權(quán)重的細(xì)化完善能有效提高方法的可靠性。

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(編輯：黃 玲)

Characteristics and Prediction of Construction Land Expansionin Main Urban Area of Chongqing

FANG Yu-hong1,2,3, LIU De-fu1, WANG Li-jing2, TAN De-bao3, ZHANG Jia-lei1, YANG Zheng-jian1

(1.College of Resources and Environmental Engineering, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China; 2.State Environmental Protection Key Laboratory of Drinking Water Source, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China; 3.Spatial Information Technology Application Department, Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China)

The expansion of construction land use needs to be predicted in consideration of the influence of spatial pattern factors. In this research, we take the main urban area of Chongqing city as study area to predict the spatial distributions of construction land use demand and newly built construction land in 2020 using the method of average growth rate of construction land in association with land use superiority evaluation of three spatial factors (elevation, slope, and original land-use type)by GIS technological means. Results indicate that:1) between 2010 and 2016, the area of urban construction land in urban Chongqing has increased from 749.14 km2to 905.06 km2, with an average annual growth rate of 3.35%; 2) newly built area were mainly transformed from cultivated land(accounting for 53.25%) and forest land(37.89%), and more likely located in the area of slope gradient smaller than 12°and elevation below 400m, especially in the range of 0-3° slope (24.44%)and 200-300 m elevation(47.60%); 3) up to 2020, the area of urban construction land will be increased by 115.31 km2, mainly transformed from cultivated land (56.24%) and distributed in the range of 200-300m elevation (47.45%) and 0-12°slope (58.39%), mainly located in Shapingba district, Jiulongpo district and Yubei district.

urban construction land；expansion prediction；spatial distribution；land use superiority evaluation；main urban area of Chongqing

2016-06-23；

2016-07-18

國(guó)家國(guó)際科技合作項(xiàng)目(2014DFE70070)

方喻弘(1991-)，女，湖北荊門人，碩士，主要從事GIS技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用方面研究，(電話)15907128611(電子信箱)676392879@qq.com。

劉德富(1962-)，男，湖北枝江人，教授，博士，主要從事水工結(jié)構(gòu)工程、防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程與生態(tài)水工學(xué)等方面的研究工作,(電話)18071016888(電子信箱)dfliu@189.cn。

10.11988/ckyyb.20160643

2016,33(11):43-48

F301.24

A

1001-5485(2016)11-0043-06