基于遙感的南寧市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張?zhí)卣骷爸饕?qū)動(dòng)因素研究

安柳燕，韋燕飛，童新華

（1.南寧師范大學(xué) 自然資源與測繪學(xué)院，廣西 南寧 530001；2.南寧師范大學(xué) 地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院，廣西 南寧 530001）

0 引 言

城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張是城市土地利用變化中最強(qiáng)烈、最直觀的表現(xiàn)，對城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的時(shí)空特征進(jìn)行研究，加深了對城市擴(kuò)張內(nèi)涵的理解，是城市可持續(xù)發(fā)展的合理有效的依據(jù)?，F(xiàn)有研究主要集中在擴(kuò)張?zhí)卣鳌⑿螒B(tài)、模式、驅(qū)動(dòng)力、模擬預(yù)測等方面，范圍涵蓋全國、區(qū)域與城市群、單個(gè)城市等多個(gè)尺度，取得了大量成果。遙感與GIS提供了可靠的數(shù)據(jù)來源和有力的研究工具，大量學(xué)者利用遙感影像提取建設(shè)用地信息刻畫擴(kuò)張過程，廣泛運(yùn)用擴(kuò)張速度、重心、蔓延指數(shù)等測度指標(biāo)，進(jìn)行了定量化研究探索。文章以南寧市為例，基于多期遙感影像，對南寧市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張?zhí)卣鬟M(jìn)行分析，結(jié)合此特征研究南寧市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的驅(qū)動(dòng)因素。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域概況

南寧市位于107°45′～108°51′，北緯22°13′～23°32′之間，地處廣西南部偏西，總面積22 112平方千米，其中建成區(qū)面積242平方千米。地貌類型有平地、丘陵、低山、臺(tái)地和石山。截至2016年底，研究區(qū)常住人口為370.3萬人，占南寧市常住人口的52.43%，戶籍人口為298.5萬人，占戶籍總?cè)丝诘?9.71%。截至2016年底，研究區(qū)GDP占全市GDP的74.11%，研究區(qū)第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值為127.99億元，占全市第一產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的32.33%，第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值為1 059.47億元，占全市第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的74.27%，第三產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值為1 557.62億元，占全市第三產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的82.81%。研究區(qū)域?yàn)槟蠈幨辛爡^(qū)，涉及西鄉(xiāng)塘區(qū)、興寧區(qū)、青秀區(qū)、江南區(qū)、良慶區(qū)、邕寧區(qū)這六個(gè)城區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

遙感影像數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云。下載涵蓋研究區(qū)范圍2002、2006、2012、2016年四個(gè)時(shí)期的Landsat-8影像，影像分辨率為30 m，影像云量均小于5%，運(yùn)用ENVI5.1軟件對影像進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、影像融合等操作，運(yùn)用eCognition 軟件，采用面向?qū)ο蟮姆诸惙椒▽τ跋襁M(jìn)行分類，以提取建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù)，如圖1所示。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于《廣西統(tǒng)計(jì)年鑒》《南寧統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》等資料。

圖1 南寧市城市建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù)

2 研究方法

2.1 擴(kuò)張速度

城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度是指不同時(shí)期研究區(qū)建設(shè)用地年均增長面積，可以定量分析不同時(shí)期的擴(kuò)張速度，其計(jì)算公式為：

式中：為研究時(shí)段內(nèi)建設(shè)用地變化率，U（km），U（km）分別為研究時(shí)段開始和結(jié)束時(shí)建設(shè)用地的面積，為研究時(shí)段。當(dāng)設(shè)定為年時(shí)，模型結(jié)果表示建設(shè)用地年均擴(kuò)張面積（km/年）。

2.2 擴(kuò)張強(qiáng)度

擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)是指研究區(qū)一定時(shí)期內(nèi)城市建設(shè)用地面積的相對擴(kuò)張，用于表示單位時(shí)間內(nèi)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的強(qiáng)度，公式如下：

式中：表示建設(shè)用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)（%），U（km），U（km）分別為研究時(shí)段開始與結(jié)束時(shí)建設(shè)用地的面積，為研究區(qū)域總面積（km），為研究時(shí)段。對城市擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)進(jìn)行劃分，將其分為高速擴(kuò)張（＞1.92），快速擴(kuò)張（1.05＜＜1.92），中速擴(kuò)張（0.59＜＜1.05），低速擴(kuò)張（0.28＜＜0.59），緩慢擴(kuò)張（＜0.28）五個(gè)類型。

3 結(jié)果分析

3.1 城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張時(shí)間特征

從擴(kuò)張速度來看，2002—2016年，南寧市城市建設(shè)用地規(guī)模不斷在擴(kuò)大，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度在不斷的加快，并且各時(shí)段的擴(kuò)張幅度都有差異，總體趨勢為擴(kuò)張速度不斷上升，由最初的155.03 km增加到305.59 km，增加了150.56 km，年平均擴(kuò)張速度為10.75 km/年 ，得到三個(gè)研究時(shí)段內(nèi)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的特點(diǎn)。在3個(gè)時(shí)間段內(nèi)，南寧市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張呈現(xiàn)出不斷加速的變化特征，其中2002—2006年的擴(kuò)張較為緩慢，建設(shè)用地增加不顯著，2012—2016年的建設(shè)用地的面積顯著增加，該時(shí)段南寧市主城區(qū)發(fā)展迅速，2006—2012年的建設(shè)用地也有較大幅度的增長，該時(shí)期研究區(qū)整體處于快速擴(kuò)張的階段?？偟膩碚f，對應(yīng)青秀區(qū)、江南區(qū)和良慶區(qū)的擴(kuò)展區(qū)域最為明顯，主要是因?yàn)檫@些區(qū)域的擴(kuò)張不受到地形的限制，可以在政策和規(guī)劃的引領(lǐng)下進(jìn)行擴(kuò)張；而興寧區(qū)、西鄉(xiāng)塘區(qū)是南寧市的老城區(qū)地段，可擴(kuò)張的空間較少，加上受到鳳凰山和高峰嶺的阻礙，擴(kuò)張受到限制，擴(kuò)張的幅度較小。

從擴(kuò)張強(qiáng)度來看，2002—2006年期間南寧市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張是低速的，擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)為0.45，擴(kuò)張較為顯著的區(qū)域是西鄉(xiāng)塘區(qū)和江南區(qū)，2006年之前的南寧市主城區(qū)發(fā)展是較為緩慢的；2006—2012年，南寧市城市建設(shè)用地迅速擴(kuò)張，擴(kuò)張強(qiáng)度與上一研究期相比明顯增加，這一時(shí)期的擴(kuò)張強(qiáng)度為1.35；從2012年到2016年，南寧市城市建設(shè)用地處于高速擴(kuò)張的階段，擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)為2.05，在此期間，城市人口在增加，為了緩解老城區(qū)的壓力，南寧市開始大力建設(shè)五象新區(qū)、瑯東片區(qū)和鳳嶺片區(qū)，主城區(qū)發(fā)展迅速。由以上可見，2002—2016年這14年時(shí)間里南寧市城市化進(jìn)程不斷加快，城市建設(shè)用地在不斷擴(kuò)張，整體處于快速擴(kuò)張的階段。

表1 2002—2016年南寧市各時(shí)段城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度表

3.2 城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張空間特征

為了詳細(xì)掌握南寧市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張空間方位特征，對前面提取的2002—2016年研究區(qū)域建設(shè)用地在不同方位上的擴(kuò)張進(jìn)行分析，得到其空間方位擴(kuò)張?zhí)卣鳌＠肁rcGIS空間統(tǒng)計(jì)工具中的求平均中心功能得到各個(gè)時(shí)期研究區(qū)建設(shè)用地的重心，再以2002年研究區(qū)建設(shè)用地重心為圓心，該重心位于朝陽路與濟(jì)南路交匯處，以包含研究區(qū)的最遠(yuǎn)距離為半徑做圓，在此基礎(chǔ)上作疊加圖。劃分象限進(jìn)行方位分析，方向?yàn)楸逼珫|、東偏北、東偏南、南偏東、南偏西、西偏南、西偏北、北偏西。在此象限的基礎(chǔ)上將四個(gè)年份的建設(shè)用地重心進(jìn)行疊加，得到2002—2016年南寧市城市建設(shè)用地重心變化圖。再利用ArcGIS對相鄰兩個(gè)時(shí)期的城市建設(shè)用地做疊加，對疊加后的圖進(jìn)行分析，研究南寧市城市建設(shè)用地空間方位的擴(kuò)張?zhí)卣鳎詈髮⑺膫€(gè)時(shí)期的建設(shè)用地進(jìn)行疊加，得到南寧市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張疊加圖，如圖2所示。

圖2 南寧市4個(gè)時(shí)期城市建設(shè)用地方位分析

自2002—2016年以來，南寧市的城市建設(shè)用地持續(xù)向周邊擴(kuò)張，且建設(shè)用地重心在不斷變化，2002年南寧市城市建設(shè)用地重心位于興寧區(qū)的西南方向，這個(gè)時(shí)期南寧市城市建設(shè)用地主要分布在西鄉(xiāng)塘區(qū)、興寧區(qū)、江南區(qū)，其他區(qū)域分布較少，2006年重心轉(zhuǎn)移至興寧區(qū)北偏東方向，2012年重心移至興寧區(qū)東偏北方向，2006—2012年期間的重心變化較小。2012年以來，南寧市政府確立了“西建東擴(kuò)”的發(fā)展戰(zhàn)略，隨著該戰(zhàn)略的實(shí)施，瑯東新區(qū)、東盟商務(wù)區(qū)的大力發(fā)展，使得2016年南寧市建設(shè)用地重心轉(zhuǎn)移至青秀區(qū)，呈現(xiàn)出高度擴(kuò)張的趨勢。但是，不同時(shí)期的擴(kuò)建規(guī)模和建設(shè)用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度存在一定差異，南寧市整體擴(kuò)張趨勢是沿著邕江兩岸串珠開發(fā)，沿其支流發(fā)展，2002—2006年南寧市城市建設(shè)用地向北偏西方向擴(kuò)展，該時(shí)段內(nèi)北偏西方向擴(kuò)張較強(qiáng)烈，北偏東、南偏東方向的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張較微弱，其他方向的擴(kuò)張?zhí)幱谡Ｋ?，結(jié)合研究區(qū)域范圍示意圖，南寧市2002—2006年主要沿邕江發(fā)展，西鄉(xiāng)塘區(qū)沿邕江地段是擴(kuò)張最為顯著的區(qū)域，這一時(shí)段主要是高新區(qū)和相思湖片區(qū)在發(fā)展；2006—2012年城市建設(shè)用地主要往西偏南、東偏南方向擴(kuò)張，從2006—2012年，南寧中心城區(qū)建設(shè)用地依舊沿邕江擴(kuò)張，最明顯的擴(kuò)展是邕江沿岸的西鄉(xiāng)塘區(qū)和青秀區(qū)。在三個(gè)研究期內(nèi)，2012—2016年各方向的擴(kuò)張和擴(kuò)張強(qiáng)度都處于較高水平。其中，東北，東南和南東方位擴(kuò)展顯著。建設(shè)用地由最初的在邕江沿岸部分地區(qū)擴(kuò)張，轉(zhuǎn)變?yōu)橄驏|邊和南邊擴(kuò)張，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張最明顯的區(qū)域是瑯東片區(qū)，五象新區(qū)和鳳嶺片區(qū)。

3.3 驅(qū)動(dòng)因素分析

3.3.1 自然地理因素

自然地理因素包括氣候、土壤、水文、地質(zhì)地貌等，是城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的基礎(chǔ)。它影響了城市的形成和發(fā)展。自然環(huán)境對城市空間擴(kuò)展的潛力、方向、速度、模式和結(jié)構(gòu)有著直接的影響。南寧市地勢平坦，平地分布在左江、右江下游匯流處和邕江，這使得南寧城市建設(shè)用地沿邕江的擴(kuò)張不受自然條件的限制。位于主城區(qū)西部的鳳凰山，位于主城區(qū)北部的高峰嶺，城市西北部以及壇洛鎮(zhèn)區(qū)域的峰林石山和孤峰石山，限制了西邊建設(shè)用地的擴(kuò)張。沿邕江中部地帶地勢平坦，減少了建設(shè)的前期平整工程，更利于建設(shè)大的工業(yè)區(qū)和住宅區(qū)，這就決定了南寧市城市建設(shè)用地是沿邕江向東和向南擴(kuò)張的。

3.3.2 經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人口增長

經(jīng)濟(jì)的快速增長是推動(dòng)城市建設(shè)用地向外擴(kuò)張的直接影響因素。南寧市地區(qū)生產(chǎn)總值從2002年的269.06億元增長到2016年的2 781.51億元，增長了10倍多；社會(huì)固定資產(chǎn)總投資也從2002年的101.26億元增長到2016年的3 138.79億元，增長了30多倍，南寧市建設(shè)用地面積也從155.03 km增長到305.59 km，增長了將近2倍，進(jìn)行相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)分別為0.997 7和0.999 7。

城市人口的增加伴隨而來的是對城市居民住房、公共設(shè)施和交通設(shè)施用地的需求加大，為了緩解人地矛盾，就要求城市向外擴(kuò)張。2002—2016年，南寧市城區(qū)總?cè)丝跀?shù)量從232.99 萬人增長到298.49萬人，14年里增加了65.50萬人，相關(guān)系數(shù)為0.961 0，GDP、社會(huì)固定資產(chǎn)總投資和人口因素與城市建設(shè)用地面積的相關(guān)性很高。

3.3.3 交通因素

近十幾年來，南寧市投入了大量資金建設(shè)和完善交通設(shè)施，城市交通面貌有了很大的變化，由最開始的只有一條快速路，且主城區(qū)道路狹窄，通行困難，到現(xiàn)在的條條暢通，各城區(qū)之間的路網(wǎng)逐漸完善，主城區(qū)路網(wǎng)已基本實(shí)現(xiàn)“四縱四橫”的交通格局，將來將實(shí)現(xiàn)構(gòu)建綜合交通樞紐的目標(biāo)。隨著軌道交通1號線和跨江大橋的開通，南寧市城市交通有了向地下發(fā)展和跨江的趨勢，軌道交通1號線是支撐南寧邕江北岸城市發(fā)展軸線的重要交通骨架線路，連接了目前南寧已經(jīng)建成的所有市級城市中心，有助于沿線土地價(jià)值的大幅度提升，帶動(dòng)了周邊建設(shè)用地的發(fā)展。

3.3.4 政策因素

通過對南寧市歷年規(guī)劃進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)南寧市建設(shè)用地的擴(kuò)張基本都在規(guī)劃的引領(lǐng)下。在2006-2020年南寧市城市總體規(guī)劃中，提出中心城區(qū)要突出“一軸兩帶多中心”發(fā)展模式，沿著邕江發(fā)展；2011—2020年城市總體規(guī)劃提出南寧市發(fā)展要以邕江為軸線，在建設(shè)西邊的同時(shí)往東邊擴(kuò)張，重點(diǎn)是南邊，土地開發(fā)利用布局應(yīng)注重五象新區(qū)，這些時(shí)期的政策規(guī)劃不同程度地影響了南寧城市建設(shè)用地的擴(kuò)張，保證城市在擴(kuò)張的同時(shí)獲得最大效益。

4 結(jié) 論

通過對南寧市2002—2016年城市建設(shè)用地面積變化的比較分析，得出南寧市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的時(shí)空特征，結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，研究影響南寧市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的驅(qū)動(dòng)因素。主要結(jié)論如下：

（1）從南寧市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的時(shí)間過程來看，近14年來，其擴(kuò)張速度和強(qiáng)度都在持續(xù)遞增，2002—2006年期間城市建設(shè)相對緩慢，2006年之后，開始進(jìn)入快速擴(kuò)張的階段，城市發(fā)展開始進(jìn)入上升期。而從空間方位上看，南寧市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張明顯，呈“外延式”擴(kuò)張，在各個(gè)方位上都有擴(kuò)張，但受多方面因素的影響，在不同方位上的擴(kuò)張強(qiáng)度和擴(kuò)張幅度存在差異，主要是以邕江為軸，沿東南方向擴(kuò)張，擴(kuò)張較為明顯的區(qū)域有瑯東片區(qū)、鳳嶺片區(qū)、五象新區(qū)等區(qū)域，城市建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域在變化，主要是由于城市發(fā)展規(guī)劃的不斷調(diào)整。

（2）在影響南寧市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的各種因素中，自然地理因素在一定程度上制約著南寧市城市建設(shè)用地的擴(kuò)張，建設(shè)用地的擴(kuò)張與人口的增加和城市總體經(jīng)濟(jì)水平的提高有著密切的關(guān)系，交通建設(shè)對建設(shè)用地的擴(kuò)張具有指向性作用，而政府的政策和規(guī)劃不僅促進(jìn)著城市的發(fā)展，同時(shí)又引導(dǎo)著城市建設(shè)用地的擴(kuò)張。

（3）將南寧市歷年城市規(guī)劃與南寧市城市建設(shè)擴(kuò)張現(xiàn)狀進(jìn)行對比，可以看出南寧市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的方位和幅度大致符合規(guī)劃所確定的預(yù)期目標(biāo)。