基于CA-Markov的南昌市城市增長(zhǎng)邊界劃定研究

張棟華 葉長(zhǎng)盛

摘要：為防止城市無(wú)序擴(kuò)張、空間結(jié)構(gòu)混亂等問(wèn)題，有必要?jiǎng)澏ǔ鞘性鲩L(zhǎng)邊界，提高土地利用效率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。以南昌市為例，利用2000，2010年和2016年Landsat TM遙感影像數(shù)據(jù)，結(jié)合CA-Markov模型和建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)，劃定南昌市2020年和2025年城市增長(zhǎng)邊界。結(jié)果表明：① 根據(jù)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果，得到剛性邊界范圍內(nèi)城鎮(zhèn)用地面積為1 294.88 km2。② 利用CA-Markov模型模擬預(yù)測(cè)得到2020年和2025年南昌市彈性邊界范圍內(nèi)城鎮(zhèn)用地面積分別為648.99 km2和739.24 km2。③通過(guò)各區(qū)面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以得到，新建區(qū)和南昌縣城鎮(zhèn)面積增長(zhǎng)較快，劃定結(jié)果與南昌市未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)相一致，南昌市未來(lái)將重點(diǎn)打造新建區(qū)的九龍湖新區(qū)、儒樂湖新區(qū)和南昌縣的瑤湖新區(qū)。因此基于CA-Markov模型劃定城市增長(zhǎng)邊界有利于緩解經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和資源短缺之間的矛盾，控制城市粗放型擴(kuò)張，提高土地利用效率，對(duì)于南昌市未來(lái)擴(kuò)張方向具有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān) 鍵 詞：城市增長(zhǎng)邊界; CA-Markov; 遙感影像; 城鎮(zhèn)用地; 南昌市

城市增長(zhǎng)邊界是指以防止城市無(wú)序蔓延和保護(hù)土地資源為目的而劃定的允許城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的最大邊界，邊界以內(nèi)作為城市發(fā)展用地可以合理利用[1]。隨著城市化的不斷發(fā)展，許多城市以承載力達(dá)到極限為由，而盲目向城市周邊擴(kuò)張，造成城市內(nèi)部土地閑置浪費(fèi)，同時(shí)，還出現(xiàn)了一系列的城市病，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境不相協(xié)調(diào)，城市呈現(xiàn)“攤大餅”式發(fā)展，一些住宅用地沿著道路向城市邊緣蔓延。黨的十九大報(bào)告中指出，要完成生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界三條控制線劃定工作。因此，劃定城市增長(zhǎng)邊界既可以控制城市的無(wú)序擴(kuò)張，引導(dǎo)城市健康、合理的有序發(fā)展，而且還可以提高土地利用效率，實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)健康發(fā)展。最早對(duì)城市增長(zhǎng)邊界進(jìn)行研究的是19世紀(jì)霍華德提出的田園城市理論[2]，通過(guò)設(shè)置綠帶來(lái)限制城市發(fā)展邊界。美國(guó)為了控制城市蔓延劃定了世界上第一條城市增長(zhǎng)邊界。張進(jìn)等[3]學(xué)者將城市增長(zhǎng)邊界概念引入國(guó)內(nèi)，對(duì)中國(guó)城市發(fā)展中的一些問(wèn)題進(jìn)行了研究，認(rèn)為開展城市增長(zhǎng)邊界研究的前提是對(duì)城市的自然資源進(jìn)行深入分析。馮科[4]等研究認(rèn)為城市增長(zhǎng)邊界的引進(jìn)有利于城市空間擴(kuò)張的管理，可以改善中國(guó)城市建設(shè)的低效率無(wú)序蔓延，更好地推動(dòng)中國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程，保障城市的健康有序發(fā)展。馬強(qiáng)等[5]通過(guò)分析中國(guó)城市空間發(fā)展特征與研究城市增長(zhǎng)邊界面臨的問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，思考城市增長(zhǎng)邊界的中國(guó)化研究。

現(xiàn)有城市增長(zhǎng)邊界的劃定方法，主要包括：① 土地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)方法，從土地是否適宜建設(shè)角度來(lái)劃定城市的剛性邊界和彈性邊界[6-8]，或以綜合生態(tài)安全格局為基礎(chǔ)，結(jié)合城鎮(zhèn)中心吸引力、道路吸引力等，利用最小阻力模型，劃定城鎮(zhèn)增長(zhǎng)的剛性邊界與彈性邊界[9]。② 元胞自動(dòng)機(jī)模型，主要從城市增長(zhǎng)邊界的制約因素出發(fā)，采用元胞自動(dòng)機(jī)模型預(yù)測(cè)城市擴(kuò)張來(lái)劃定城市增長(zhǎng)邊界[10-12]。③ 城市增長(zhǎng)徑向距離法，通過(guò)選定城市的多個(gè)中心點(diǎn)，以距離為測(cè)度建立預(yù)測(cè)模型，模擬城市邊界變化位置，劃定城市增長(zhǎng)邊界[13-14]。這些方法均存在一定的不足，如只考慮生態(tài)適宜性，忽略了研究區(qū)現(xiàn)有人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r等城市客觀條件，具有一定的主觀性，或者只從數(shù)量、空間一個(gè)方面進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，具有一定的局限性。而馬爾科夫（Markov）和元胞自動(dòng)機(jī)（CA）相結(jié)合的方法，可以解決數(shù)量和空間兩方面的問(wèn)題，既能對(duì)區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，也能夠?qū)臻g變化進(jìn)行最大程度的研究，是研究時(shí)空變化最有效的方法。它從土地自身生態(tài)承載能力角度，利用建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)，來(lái)劃定城市增長(zhǎng)邊界。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

南昌市作為江西省省會(huì)，是江西省政治、經(jīng)濟(jì)、文化、科技中心。至2016年，全市常住人口城市化率為72.29%，城市居民人均住房面積為35.42 km2，城鎮(zhèn)人口由211.63萬(wàn)上升到379.48萬(wàn)，增長(zhǎng)率為79.31%，城鎮(zhèn)人口增長(zhǎng)迅速，城鎮(zhèn)化水平穩(wěn)步提高。南昌市主要的工業(yè)為汽車、航空、光伏等現(xiàn)代制造業(yè)，旅游、商貿(mào)等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)也在不斷發(fā)展，第三產(chǎn)業(yè)比重為47.7%，經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，地區(qū)生產(chǎn)總值為4 355億元，較上一年增長(zhǎng)了9%。南昌市是長(zhǎng)江中游城市群中心城市之一，交通便利，是江西省乃至全國(guó)重要的綜合性交通樞紐，城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的加速發(fā)展導(dǎo)致城鎮(zhèn)不斷向外無(wú)序蔓延，出現(xiàn)了資源浪費(fèi)、交通擁堵、環(huán)境惡化、土地低效利用、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然資源不相協(xié)調(diào)等城市問(wèn)題。因此有必要對(duì)南昌市劃定增長(zhǎng)邊界，控制城市無(wú)序蔓延，使城市在邊界內(nèi)進(jìn)行集中連片開發(fā)建設(shè)，保障南昌市土地資源高效合理利用，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文原始數(shù)據(jù)源為2000，2010，2016年3個(gè)時(shí)期的Landsat TM遙感影像，空間分辨率為30 m×30 m，經(jīng)輻射糾正、幾何糾正、圖像配準(zhǔn)、人工解譯等處理后得到土地利用現(xiàn)狀圖。土地利用類型包括耕地、林地、水域、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)、其他建設(shè)用地、未利用地七大類，由于草地面積較小，將草地與林地合并起來(lái)，歸為林地。通過(guò)將外業(yè)調(diào)查和隨機(jī)抽取動(dòng)態(tài)圖斑進(jìn)行重復(fù)判讀分析相結(jié)合的方法評(píng)價(jià)分類精度，總體精度均達(dá)到80%以上，Kappa系數(shù)在0.7以上，滿足研究需要。高程數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云，利用ArcGIS軟件Spatial Analyst工具提取出坡度數(shù)據(jù)。道路數(shù)據(jù)來(lái)源于全國(guó)地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)。

2 研究方法

Markov模型是基于Markov鏈，根據(jù)系統(tǒng)中不同狀態(tài)的起始概率和狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移概率來(lái)預(yù)測(cè)將來(lái)各個(gè)時(shí)刻的變動(dòng)狀況，從而達(dá)到對(duì)未來(lái)趨勢(shì)預(yù)測(cè)的目的[17]，它既適用于時(shí)間序列，又適用于空間序列[17]。Markov過(guò)程一是分析土地利用類型面積的變化信息，二是由土地利用轉(zhuǎn)移概率矩陣來(lái)預(yù)測(cè)土地利用變化趨勢(shì)[16]。將CA模型和Markov模型結(jié)合到一起，可以從數(shù)量和空間兩方面對(duì)土地利用變化進(jìn)行精確的模擬[18]。

2.1 操作步驟

（1） 轉(zhuǎn)換格式。在ArcGIS中將.shp文件轉(zhuǎn)換為ASCII文件，然后在Idrisi軟件中將ASCII文件轉(zhuǎn)換為Idrisi可以識(shí)別的文件類型（.rst）。

（2） 建立適宜性圖集。參考前人的研究經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況，在MCE模塊中加入高程，坡度，距高速、鐵路、公路的距離，水域，生態(tài)敏感區(qū)這些影響因子，得到土地利用適宜性圖集。

（3） 對(duì)2016年土地利用狀況進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)及精度檢驗(yàn)。本文采用5×5濾波器，以2000～2010年轉(zhuǎn)移矩陣作為轉(zhuǎn)換規(guī)則，在CA-Markov模型中進(jìn)行模擬運(yùn)算，將預(yù)測(cè)的2016年土地利用狀況與2016年真實(shí)數(shù)據(jù)對(duì)比，進(jìn)行數(shù)量和空間精度檢驗(yàn)。

（4） 對(duì)2020年和2025年土地利用狀況進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)。以2016年為基準(zhǔn)年，將適宜性圖集加入到2020年和2025年預(yù)測(cè)的模型中，使其作為限制性或約束性因素，對(duì)2020年和2025年進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)。

2.2 適宜性圖集制作

（1） 水域。南昌市瀕臨鄱陽(yáng)湖，傍贛江而建，水域面積達(dá)2 204.37 km2，占城市面積的27%，水資源豐富。南昌市在擴(kuò)張的過(guò)程中，應(yīng)該注意對(duì)水域的保護(hù)，把水域作為劃定城市增長(zhǎng)邊界的適宜性因素之一。

（2） 生態(tài)敏感區(qū)。生態(tài)敏感區(qū)主要包括自然保護(hù)區(qū)、水源保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等，是禁止進(jìn)行開發(fā)建設(shè)的土地。梅嶺風(fēng)景名勝位于南昌市灣里區(qū)，是避暑勝地，也是全省首批和全市唯一一個(gè)榮獲“江西省首批省級(jí)森林養(yǎng)生基地”稱號(hào)的森林公園。贛江是江西省最大的河流，流經(jīng)南昌市，匯入鄱陽(yáng)湖，最后流入長(zhǎng)江，是重要的水域保護(hù)區(qū)。這些生態(tài)敏感區(qū)不能轉(zhuǎn)化為其他土地類型，在一定程度上會(huì)影響城市擴(kuò)張。

（3） 高程。高程是從空間分辨率為30 m的DEM數(shù)據(jù)中提取的。高程不僅影響到土地利用的高度界線，而且還決定了土地類型。高程對(duì)城市的布局和擴(kuò)張有著重要影響。南昌市全境山、丘、崗、平原相間，但以平原為主，東南相對(duì)平坦，西北丘陵起伏。地勢(shì)越高的地區(qū)，城市越難以擴(kuò)張，建成區(qū)的面積也相對(duì)越小，說(shuō)明地形對(duì)城市擴(kuò)張的方向具有重要影響。因此，應(yīng)該將高程作為劃定城市增長(zhǎng)邊界的適宜性因素之一。

（4） 坡度。坡度值是提取研究區(qū)高程數(shù)據(jù)得到的。坡度不同，土地利用類型也就不同，坡度的大小直接影響城市用地布局和建筑物的布置，坡度的合理選擇會(huì)指引城市擴(kuò)張的方向。陡坡不適合用于建設(shè)用地、交通用地和工業(yè)工地。

（5） 交通因素。城市道路附近的土地類型會(huì)受到道路的拓展影響，城市擴(kuò)張變化的方向與交通干線緊密相關(guān)[19]。道路交通作為城市骨架，對(duì)城市發(fā)展起著重要作用，道路對(duì)城市建設(shè)活動(dòng)有一定的吸引力，人們會(huì)利用道路進(jìn)行各種活動(dòng)，也會(huì)刺激道路周邊房屋和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，離道路越近就越有可能被開發(fā)。南昌市是江西省最重要的綜合交通樞紐之一，路網(wǎng)密布，四通八達(dá)，本文將道路分為公路、鐵路、高速公路3類。

（6） 創(chuàng)建適宜性圖集。運(yùn)用Logistic對(duì)每一個(gè)柵格可能出現(xiàn)的每一種土地利用類型進(jìn)行分析，得到各個(gè)土地利用類型的空間分布概率圖。利用Idrisi軟件中的collection editor將各個(gè)土地利用類型的適宜性圖疊置，得到適宜性圖集作為CA-Markov的轉(zhuǎn)化規(guī)則，作為2020年和2025年預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。

2.3 精度檢驗(yàn)

3 結(jié)果與分析

3.1 南昌市城市增長(zhǎng)邊界變化現(xiàn)狀

考慮到南昌市的地形、坡度等自然條件和南昌市的交通狀況，借鑒北京城市增長(zhǎng)邊界的劃定情況[21]，本文將主城區(qū)最大連片的城鎮(zhèn)用地劃出作為南昌市的彈性增長(zhǎng)邊界。

南昌市2000年彈性增長(zhǎng)邊界范圍內(nèi)城鎮(zhèn)用地面積為107.81 km2，分布在青山湖區(qū)、青云譜區(qū)和東湖區(qū);2010年彈性增長(zhǎng)邊界范圍內(nèi)城鎮(zhèn)用地面積為326.45 km2，分布在青山湖區(qū)、青云譜區(qū)和東湖區(qū)面積較多，南昌縣和新建區(qū)的城鎮(zhèn)用地開始發(fā)展起來(lái);2016年彈性增長(zhǎng)邊界范圍內(nèi)城鎮(zhèn)用地面積為439.62 km2，分布在青山湖區(qū)、青云譜區(qū)和東湖區(qū)，南昌縣和新建區(qū)城鎮(zhèn)用地面積增長(zhǎng)速度加快。

2000，2010年和2016年3個(gè)時(shí)期邊界內(nèi)均包含了青山湖區(qū)、東湖區(qū)和青云譜區(qū)的部分區(qū)域。2000～2010年，城市彈性邊界沿著主城區(qū)不斷向外擴(kuò)張，青山湖區(qū)、南昌縣和新建區(qū)擴(kuò)張尤為明顯，擴(kuò)張面積分別為80.70，75.77 km2和33.44 km2;2010～2016年，城市彈性邊界繼續(xù)向青山湖區(qū)、南昌縣和新建區(qū)擴(kuò)張，擴(kuò)張速度加快，擴(kuò)張面積分別為32.83，78.36 km2和35.93 km2。因此，2000～2016年，城市邊界在沿著主城區(qū)擴(kuò)張的同時(shí)，向青山湖區(qū)、南昌縣和新建區(qū)擴(kuò)張明顯。

3.2 建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)

在ArcGIS中，將選取的高程、坡度、水域、土地利用現(xiàn)狀、道路、城鎮(zhèn)吸引力、自然保護(hù)區(qū)等7個(gè)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行疊加分析，利用層次分析法確定因子權(quán)重，權(quán)重分別為0.082 3，0.045 4，0.297 4，0.231 0，0.167 2，0.058 9，0.117 7。結(jié)合ArcGIS的空間分析技術(shù)得到建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果，適宜性評(píng)價(jià)得分越高，建設(shè)用地空間擴(kuò)展敏感度越低，土地越適宜建設(shè)用地發(fā)展。結(jié)果表明，南昌市建設(shè)用地空間適宜性指數(shù)在1.20～4.95之間，采用自然斷點(diǎn)法將其劃分為5類：[1.20，2.15）為最適宜，[2.15，2.85）為較適宜，[2.85，3.44）為基本適宜，[3.44，4.13）為勉強(qiáng)適宜，[4.13，4.95）為不適宜，并分別對(duì)應(yīng)優(yōu)化建設(shè)區(qū)、重點(diǎn)建設(shè)區(qū)、限制建設(shè)區(qū)和禁止建設(shè)區(qū)[22]。

統(tǒng)計(jì)表明（表1）：南昌市最適宜、較適宜、基本適宜、勉強(qiáng)適宜和不適宜建設(shè)用地面積分別為677.7，133 9.8，1 846.6，1 297.8 km2和2 042.0 km2，它們對(duì)應(yīng)的優(yōu)化建設(shè)區(qū)、重點(diǎn)建設(shè)區(qū)、限制建設(shè)區(qū)和禁止建設(shè)區(qū)的建設(shè)用地面積分別為677.7，1 339.8，3 143.6 km2和2 042.0 km2，分別占南昌市土地總面積的9.4%，18.6%，43.65%和28.35%。最適宜建設(shè)區(qū)和較適宜建設(shè)區(qū)占土地總面積的28%，整體的適宜區(qū)占比面積較小。

南昌市最適宜建設(shè)用地主要分布在青山湖區(qū)、青云譜區(qū)和進(jìn)賢縣的西南部，現(xiàn)在也多為建設(shè)用地，可以作為未來(lái)的優(yōu)化建設(shè)區(qū);較適宜建設(shè)用地多分布在最適宜建設(shè)用地的周邊區(qū)域，可以作為未來(lái)的重點(diǎn)建設(shè)區(qū);基本適宜和勉強(qiáng)適宜建設(shè)用地主要分布在進(jìn)賢縣的東部、安義縣的北部、新建區(qū)的西南部，在一定條件下可以用作建設(shè)用地，可以作為未來(lái)的限制建設(shè)區(qū);不適宜建設(shè)區(qū)主要分布在南昌市的東北部和東南部，該區(qū)域水域分布廣，生態(tài)環(huán)境脆弱，不適宜開發(fā)為建設(shè)用地，可以作為未來(lái)的禁止建設(shè)區(qū)（圖1）。

3.3 南昌市2020，2025年城市增長(zhǎng)邊界劃定

3.3.1 模擬預(yù)測(cè)南昌市土地利用狀況

為了保證2020年和2025年土地利用狀況的模擬精度，先模擬預(yù)測(cè)2016年的土地利用狀況，將2016年的模擬結(jié)果與土地利用現(xiàn)狀對(duì)比，進(jìn)行精度檢驗(yàn)，以保證較高模擬精度。現(xiàn)以南昌市2010年的土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，模擬預(yù)測(cè)南昌市2016年的土地利用狀況（見圖2）。

通過(guò)模型精度檢驗(yàn)，可以得到2016年南昌市土地利用模擬誤差分析表。根據(jù)表2可以看出，CA-Markov模型能夠較好地模擬出土地利用變化趨勢(shì)。其中，從數(shù)量誤差來(lái)看，水域、未利用地、林地、耕地的誤差較小，都在90%以上。城鎮(zhèn)用地的誤差稍大，主要是因?yàn)槌鞘邪l(fā)展中政策因素的影響。從空間誤差來(lái)看，水域、未利用地、耕地、其他建設(shè)用地的誤差較小，林地和農(nóng)村居民點(diǎn)的誤差相對(duì)較大，但都在75%以上，可以接受。由以上分析可知，CA-Markov基本能夠模擬南昌市土地利用變化情況，以此為基礎(chǔ)，預(yù)測(cè)南昌市2020年和2025年土地利用狀況。

3.3.2 劃定彈性增長(zhǎng)邊界

根據(jù)上面的模擬結(jié)果，將2020年和2025年主城區(qū)最大連片的城鎮(zhèn)用地劃出，可以得到2020年和2025年城市彈性邊界（見圖4）。從圖4可以看出，2000，2010，2020年和2025年4個(gè)時(shí)期的城市彈性邊界內(nèi)均包含了青云譜區(qū)、東湖區(qū)和青山湖區(qū)的部分區(qū)域。未來(lái)南昌市城市擴(kuò)張將沿著主城區(qū)向四周擴(kuò)張，尤其是向新建區(qū)、青山湖區(qū)和南昌縣擴(kuò)張最明顯。南昌市2020年增長(zhǎng)邊界范圍內(nèi)城鎮(zhèn)用地面積為648.99 km2，2025年增長(zhǎng)邊界范圍內(nèi)城鎮(zhèn)用地面積為739.24 km2。

由4期邊界內(nèi)各區(qū)的面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表3）可知，2000～2010年，青山湖區(qū)、南昌縣和新建區(qū)城鎮(zhèn)面積擴(kuò)張最多，增長(zhǎng)的面積分別為80.70，75.77 km2和33.44 km2;2010～2020年，青山湖區(qū)、南昌縣和新建區(qū)城鎮(zhèn)增長(zhǎng)的面積持續(xù)增長(zhǎng)，分別為84.49，172.33，77.02 km2;2020～2025年，青山湖區(qū)、南昌縣和新建區(qū)城鎮(zhèn)增長(zhǎng)的面積分別為12.05，96.76，33.85 km2。青山湖區(qū)城鎮(zhèn)擴(kuò)張面積增長(zhǎng)幅度減小，南昌縣和新建區(qū)面積增長(zhǎng)速度加快，主要是由于離南昌市中心城區(qū)較近，土地面積大，地勢(shì)平坦，還有政策的支持。青云譜區(qū)、東湖區(qū)、西湖區(qū)是南昌市的老城區(qū)，擴(kuò)張的空間有限，灣里區(qū)也發(fā)展了一部分城鎮(zhèn)用地，但是由于梅嶺這樣的地形限制會(huì)阻礙城鎮(zhèn)用地的擴(kuò)張，因此這些區(qū)域在未來(lái)擴(kuò)張面積不大。南昌市未來(lái)的城市發(fā)展方向主要是新建區(qū)和南昌縣。新建區(qū)位于南昌市中心的西北方向，地處鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心區(qū)，與紅谷灘新區(qū)聯(lián)為一體，具有良好的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和政策支持，是南昌市城區(qū)的主要拓展區(qū)域。南昌縣位于鄱陽(yáng)湖平原，地勢(shì)較為平坦，交通發(fā)達(dá)，貫通南北，三面環(huán)抱南昌市主城區(qū)，區(qū)位條件優(yōu)越，發(fā)展條件較好。

3.3.3 劃定剛性增長(zhǎng)邊界

根據(jù)以上的建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果，本文將建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)中主城區(qū)限制建設(shè)區(qū)的邊界線作為南昌市剛性增長(zhǎng)邊界，也就是把主城區(qū)的最適宜和較適宜的建設(shè)用地劃到一起，將其作為城市開發(fā)過(guò)程中城市擴(kuò)張的最大界限，在城市未來(lái)發(fā)展中，城市都要控制在這個(gè)最大的界限內(nèi)（見圖5）。剛性邊界內(nèi)包含了青山湖區(qū)、新建區(qū)、青云譜區(qū)、南昌縣的大部分區(qū)域和東湖區(qū)、西湖區(qū)的小部分區(qū)域。剛性邊界的總面積為1 294.88 km2。

本文將CA-Markov模型與建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)相結(jié)合，預(yù)測(cè)2020年和2025年城市增長(zhǎng)邊界。結(jié)果表明：CA-Markov模型以其強(qiáng)大的時(shí)間和空間模擬功能，對(duì)南昌市進(jìn)行長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的同時(shí)，空間變化上也能很好的模擬預(yù)測(cè)，經(jīng)過(guò)模擬預(yù)測(cè)可以得到2020，2025年南昌市彈性增長(zhǎng)邊界范圍內(nèi)城鎮(zhèn)用地面積分別為648.99 km2和739.24 km2。通過(guò)將南昌市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況相結(jié)合進(jìn)行分析，從而劃定南昌市剛性增長(zhǎng)邊界，剛性增長(zhǎng)邊界范圍內(nèi)城鎮(zhèn)用地面積為1 294.88 km2。

4 結(jié) 論

（1） 南昌市未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)是新建區(qū)和南昌縣。將劃定結(jié)果與《南昌市城市總體規(guī)劃（2016-2035年）》綱要方案對(duì)比，基于CA-Markov模型的劃定結(jié)果與南昌市未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)相一致，南昌市未來(lái)將重點(diǎn)打造新建區(qū)的九龍湖新區(qū)、儒樂湖新區(qū)和南昌縣的瑤湖新區(qū)。因此，CA-Markov模型預(yù)測(cè)結(jié)果為城市邊界的劃定提供了切實(shí)可行的思路。

（2） 城市彈性邊界不是一成不變的，它會(huì)隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而發(fā)生變化。本文劃定的2020年和2025年城市彈性增長(zhǎng)邊界是南昌市發(fā)展到2020年和2025年城鎮(zhèn)用地的最大規(guī)模，在一定程度上能夠滿足人類的發(fā)展需要，原則上是不可更改的，若遇到特殊情況，要對(duì)彈性增長(zhǎng)邊界進(jìn)行調(diào)整時(shí)，應(yīng)與當(dāng)?shù)卣?、企業(yè)、公眾在公平、公開的情況下，通過(guò)協(xié)商和談判的方式達(dá)成共識(shí)，再對(duì)城市增長(zhǎng)邊界進(jìn)行調(diào)整。

（3） 城市彈性增長(zhǎng)邊界內(nèi)部要提高土地利用效率，避免出現(xiàn)土地閑置浪費(fèi)，使城市在邊界內(nèi)進(jìn)行集中連片開發(fā)建設(shè)，有效保護(hù)農(nóng)村土地資源，還應(yīng)加大城區(qū)公共交通的建設(shè)，提供多元化交通出行方式，減輕城區(qū)交通壓力。在邊界外部，要大力推進(jìn)交通設(shè)施的建設(shè)，加強(qiáng)邊界內(nèi)外之間的聯(lián)系，同時(shí)還要加強(qiáng)邊界外部區(qū)域的發(fā)展，減小邊界內(nèi)外的差距，能夠相對(duì)緩解人們不斷向邊界內(nèi)部聚集的情況，減輕城市內(nèi)部壓力。

（4） CA-Markov模型在進(jìn)行土地利用狀況模擬中不適用于外部因素突變的情況，而且建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)中評(píng)價(jià)因子的選取不夠全面，在以后的工作中還應(yīng)該進(jìn)行改進(jìn)和完善。本文只對(duì)2020年和2025年的城市增長(zhǎng)邊界進(jìn)行預(yù)測(cè)，還需要對(duì)未來(lái)城市增長(zhǎng)邊界的穩(wěn)定性進(jìn)行深入分析，以便對(duì)未來(lái)的城市規(guī)劃起更好的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 付玲，胡業(yè)翠，鄭新奇.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的城市增長(zhǎng)邊界預(yù)測(cè)：以北京市為例[J].中國(guó)土地科學(xué)，2016，30（2）：22-30.

[2] 黃明華，田曉晴.關(guān)于新版《城市規(guī)劃編制辦法》中城市增長(zhǎng)邊界的思考[J].規(guī)劃師，2008（6）：13-15.

[3] 張進(jìn).美國(guó)的城市增長(zhǎng)管理[J].國(guó)際城市規(guī)劃，2002（2）：37-40.

[4] 馮科，金曉云，鄭娟?duì)?，?浙江省城鎮(zhèn)空間擴(kuò)展的理性選擇：以精明增長(zhǎng)的視角[C]∥北京：中國(guó)城市發(fā)展與土地政策國(guó)際會(huì)議，2007.

[5] 馬強(qiáng)，徐循初.“精明增長(zhǎng)”策略與我國(guó)的城市空間擴(kuò)展[J].城市規(guī)劃學(xué)刊，2004（3）：16-22.

[6] 祝仲文，莫濱，謝芙蓉.基于土地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的城市空間增長(zhǎng)邊界劃定：以防城港市為例[J].規(guī)劃師，2009，25（11）：40-44.

[7] 蔣瑋.成都市中心城區(qū)城市空間增長(zhǎng)邊界研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2012.

[8] 王玉國(guó)，尹小玲，李貴才.基于土地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的城市空間增長(zhǎng)邊界劃定：以深汕特別合作區(qū)為例[J].城市發(fā)展研究，2012，19（11）：76-82.

[9] 周銳，王新軍，蘇海龍，等.基于生態(tài)安全格局的城市增長(zhǎng)邊界劃定：以平頂山新區(qū)為例[J].城市規(guī)劃學(xué)刊，2014（4）：57-63.

[10] 蘇偉忠，楊桂山，陳爽，等.城市增長(zhǎng)邊界分析方法研究：以長(zhǎng)江三角洲常州市為例[J].自然資源學(xué)報(bào)，2012，27（2）：322-331.

[11] 徐康，吳紹華，陳東湘，等.基于水文效應(yīng)的城市增長(zhǎng)邊界的確定：以鎮(zhèn)江新民洲為例[J].地理科學(xué)，2013，33（8）：979-985.

[12] 龍瀛，韓昊英，毛其智.利用約束性CA制定城市增長(zhǎng)邊界[J].地理學(xué)報(bào)，2009，64（8）：999-1008.

[13] Tayyebi A，Pijanowakii B C，Pekin B.Two rule-based urban growth boundary models applied to the Tehran Metropolitan Area， Iran[J]. Applied Geography， 2011，31（3）：908-918.

[14] 石偉偉.武漢市城市發(fā)展邊界的設(shè)定研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[15] Teerasit K， Manoj K A， Pramod K， et al. Super-resolution land cover mapping using a Markov random field based approach[J]. Remote Sensing of Environment， 2005， 96（3/4）： 302-314.

[16] Kiira A.Simulating vegetation dynamics and land use in a mire landscape using a Markov model[J].Landscape and Urban Planning， 1995， 31（1/3）：129-142.

[17] 吳林川，宋嬰嬰.加權(quán)馬爾科夫鏈在榆林市降水量預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J] .人民長(zhǎng)江，2017，48（S1）：82-84，100.

[18] 黃曉磊，劉東云.基于CA-Markov模型的天津市土地利用預(yù)測(cè)研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2012，14（5）：84-89.

[19] 唐寬金，鄭新奇，閆宏文，等.基于空間相鄰的地類轉(zhuǎn)換傾向性模型的構(gòu)建及應(yīng)用[J]生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，28（2）：409-418.

[20] 唐寬金.基于景觀生態(tài)學(xué)的土地利用時(shí)空格局變化研究：以長(zhǎng)清區(qū)為例[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2009.

[21] 胡業(yè)翠，付玲，李琦.北京城市增長(zhǎng)邊界預(yù)測(cè)[J].地球信息科學(xué)學(xué)報(bào)，2017，19（4）：486-492.

[22] 宗紀(jì)昌，董玉祥.佛山市土地資源[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2016.

（編輯：黃文晉）