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改革开放以来,我国工业化步入快速发展时期,伴随着城市产业空间的迅速扩展和乡镇企业的迅速崛起,城市区域工业用地空间布局却未能科学规划和调整,使得中心城市工业用地空间扩展出现较为混乱的局面,特别是在那些工业发展较快的城市,问题尤显突出。
长沙市是湖南省省会,地处湘中丘陵向滨湖平原过渡地带,是中部地区工业化快速推进的典型地区,但长沙市中心城市近年来的工业用地空间布局与可持续发展要求仍有较大的距离。由于微观层面的开发建设缺乏有效协调,导致局部区域工业用地空间布局的失控,各类工业用地在宏观层面上的混杂,集聚性不强,工业区片的布局较为零散,整个区域的空间形态呈现“满天星”的蔓延趋势,造成土地资源的极大浪费;同时工业区开发中,往往为减少拆迁、降低开发成本而绕过居住、商业区,造成工业用地和民宅犬牙交错,相互影响,进一步加大了工业布局的分散性。
为此,本文采用地理信息技术方法,对城市工业用地空间配置加以定量计算和模拟预测。研究在定性描述长沙市土地利用尤其是中心城市工业用地分布状况及变化趋势的基础上,探讨长沙市中心城市工业用地分形特征,把握中心城市工业用地宏观变化趋势;同时对土地利用栅格影像作微观评价,就所建立工业用地发展适宜性评价体系中的若干因素因子指标进行评估分析;最后将包括分形维数(分形约束条件)在内的多种限制性或非限制性约束条件加以综合处理,通过元胞自动机演化模型模拟输出长沙市中心城市工业用地发展空间布局图,结合规划要求对其精度加以评判。
研究运用分形几何学理论,采用网格计数法来测算分维,统计不断等分的网格中工业用地图斑覆盖的非空格子数,将其与空间度量尺度即等分的细化程度作相关分析,在双对数坐标图进行直观判断的基础上采用幂指函数加以拟合,提取城市工业用地分形测度,从宏观层次分析中心城市内部工业用地空间配置分形特征。结果显示长沙市中心城市工业用地分形形态渐趋合理,分维有上升趋势,基本与长沙市改革开放以来的产业布局变化一致。考虑到城市发展的综合趋势,从耗散结构理论的角度出发,长沙市中心城市工业用地分形形态将趋于稳定,通过与城市人口的拟合分析,对未来15年的长沙市中心城市工业用地分形特征予以预测。
工业是长沙市经济发展的主导力量,工业发展用地是工业发展的载体,工业发展用地的合理布局是提高产业集聚度、推动产业结构优化、促进工业经济发展的必要条件,对工业发展用地适宜性评价可以辅助引导工业发展用地的布局。为此,论文选取100 m×100 m的栅格单元为基本的评价单元对长沙市中心城市范围内的各栅格空间进行土地利用发展空间定量评价,通过建立多因素多因子综合评价体系,反映影响长沙市中心城市工业用地配置的自然条件、区位条件、产业集聚以及其它政策相关因素,在计算出评价单元内各影响因素因子作用分值后,通过区分限制性和非限制性影响因子,根据指标体系中各自不同的权重值,采用不同的方式计算评价单元内总作用分值,最后通过基于栅格单元的空间叠置分析技术汇总出评价单元综合作用分值,从而实现对长沙市中心城市工业用地空间配置适宜性的微观评价。
综合分析工业用地空间配置分形约束和发展适宜性约束,对传统的地理元胞自动机演化模型加以修正,利用多准则判断方法对多种约束条件进行分析,建立约束性CA城市工业用地配置模型,对长沙市中心城市工业用地发展过程进行模拟,验证显示,模拟具有较高的精度,利用该模型对长沙市中心城市工业用地空间做布局规划模拟,配置长沙市中心城市工业用地发展空间。
论文在综合分形几何学模型与元胞自动机模型对中心城市工业用地分布格局模拟上有所创新,综合考虑了土地利用格局的宏观测度和微观评价分析,一定程度上克服了元胞自动机模型静态单一的缺点,提高了模型的可靠性。