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城市是区域土地利用变化最为剧烈的区域,而城镇用地扩展是城市发展最直观的表征。近年来,随着城镇化进程的不断加快,城镇用地扩展的速度、模式及综合成效等问题成为社会各界人士关注的焦点。因此分析我国城镇用地扩展在不同尺度下的时空演变特征和空间联系变化,可以系统的剖析中国城镇用地扩展的时空变化特征,揭示我国城市空间联系状态及其演变过程,对新时期我国城镇化政策以及区域发展战略的制定与实施具有重要意义。 本文基于20世纪80年代末(简称“1980s末”)、1995、2000、2005和2010年5期遥感监测的全国城镇用地数据,综合运用单一用地动态度模型、多种景观模型和自由度、蔓延度和感观度指数,从“全国-区域-省域-城市群-市域”5个尺度,系统分析了城镇用地扩展的面积变化、形态特征和综合时空过程模式。引入引力模型,并改进模型的输入参数,从国家和区域两个尺度,分析城市的等级结构和空间联系,并在区域层面上形成节点城市的引力范围,进而耦合城市群范围,综合分析城市群内城市空间联系状态的变化。结果表明: 1980s末-2010年中国城镇用地总面积持续上升,其形态特征、扩展模式等在不同的尺度存在明显的时空差异;城市间的联系不断加强,节点城市的影响力日益提升,影响范围不断扩大。 (1)1980s末-2010年中国城镇用地整体处于快速的、形态破碎化程度降低的、“发散式”的扩展态势。在不同尺度上表现不同,具体表现为: 中国城镇用地总面积由1980s末的34345.76平方千米,增长到2010年的60283.44平方千米,1980s末-2010年全国动态度呈现先下降后增长再下降的趋势,在2000-2005年动态度达到最高0.0443;1980s末-2010年间,全国城镇用地整体扩展景观类型百分比呈现单调递增的趋势,所占比例由1980s末的0.27%,持续增长到2010年的0.65%,全国的PD整斑块密度体呈现下降的趋势,累计下降76.29%,城镇用地斑块形态的破碎化程度整体在降低。 1980s末-2010年“胡焕庸线”东西两侧侧区域,城镇用地面积分布增加了35088.19和1495.86平方千米,但东侧区域城镇用地占总城镇用地面积的比例由89.99%上升到93.48%,西侧区域所占比例有所下降,东西差距日益显著;1980s末-2010年全国和“胡焕庸线”西侧区域城镇用地的动态度呈现先下降后增长再下降的趋势,在2000-2005年动态度达到最高,分别为0.0443和0.0446;“胡焕庸线”东侧区域城镇用地动态度一直是上升的趋势,且在2005-2010年期间动态度最高为0.0798,“胡焕庸线”东侧区域城镇用地扩展的剧烈度日益显著,东西两侧差异逐步拉大;城镇扩展破碎化程度在降低,“胡焕庸线”东、西侧城镇用地斑块密度整体呈现下降的趋势,且累计下降量为75.58%和22.77%;区域发展的协同度降低。“胡焕庸线”西侧地区的总体自由度高于其东侧区域,近11.7倍,说明“胡焕庸线”西部区域扩展协同度较低,扩展连续性较弱;“胡焕庸线”东西两侧蔓延度分别为1.55和1.59,均大于最大限值的半值0.8,呈现“发散式”扩展模式;两侧的感观度分别为-3.40和-5.89,呈现总体均不太理想的扩展态势。 四大经济分区中,东部地区城镇用地所占比例最高且呈持续上升态势,所占比例由44.98%增加到54.49%,西部、中部和东北地区所占比例均有不同程度的下降,分别下降了3.93%、1.32%和4.27%;各分区景观破碎化程度在下降且差距在减小,四大分区均呈现较强的“发散式”扩展模式,扩展蔓延度均高于0.8,蔓延度最高的区域为东北地区为1.59,蔓延度最低的是东部地区为1.54,中部地区和西部地区位于两者之间,分别为1.57和1.58;四大分区扩展过程、模式综合理想程度不高,总体感观度均为负值,其中东部地区感观度最低为-5.30,东北地区和西部地区感观度也较低,分别为-5.13和-4.87,中部地区感观度相对较好,为-2.79。 1980s末-2010年城镇用地动态度高于全国均值的省域有22个,江苏、广东、山东、浙江等东部省份面积增长最大,且扩展的自由度较高,东部地区各省城镇用地动态度均高于全国均值,尤其是广东省、北京市和江苏省动态变化最剧烈。中国各省域整体扩展动态度较高;扩展斑块数较多且景观破碎化程度高省域主要分布在湖南、江苏、浙江、湖北和安徽等中东部地区的南方省份;1980s末-2010年,扩展自由度降低比例整体呈现下降趋势,由1980s末-1995年的64.7%下降到2005-2010年的32.4%,各省域蔓延度均高于最大阈值的半值0.8,表现强劲的“发散式”蔓延模式,海南、北京、辽宁、四川、山西和贵州扩展理想程度上升过10位,而上海、云南、重庆、香港、广西、天津扩展理想程度下降了至少10位。 1980s末-2010年动态度最大的是珠江三角洲城市群,其次为长江三角洲、山东半岛和成渝城市群,5个国家级城市群占20个城市群城镇用地总面积比例整体呈上升趋势,到2010年所占比例达55.19%;珠江三角洲、长江三角洲、山东半岛、中原和京津冀城市群面积所占比例较大;长江中游、长江三角、成渝、海峡西岸和山东半岛城市群城镇扩展斑块数量较多,破碎化程度较高,辽中南城市群、京津冀城市群、成渝城市群和中原城市群城镇扩展破碎化程度持续降低;1980s末-2010年城市群城镇扩展自由度在降低,降低的比例由60%持续减少至20%,且1980s末-2010年,中国城市群蔓延度均值由0.26持续增加到0.36,总体呈现向“发散式”蔓延模式发展的扩展态势,兰西城市群、黔中城市群、关中城市群、成渝城市群、晋中城市群扩展优势在上升,而海峡西岸城市群、江淮城市群和滇中城市群扩展优势在下降。 中国市域城镇用地整体处于快速、“发散式”蔓延的扩展局势。中国省会城市、直辖市等较大城市城镇用地面积在1980s末-2010年呈现持续增长的态势,但占全国城镇用地比例呈现先增长后下降的趋势;东部苏州、宁波、杭州,西部成都、重庆、广元、宝鸡和咸阳等城市城镇扩展剧烈,破碎化程度较高;整体处于扩展不均衡性加剧、“发散式”蔓延的扩展过程,扩展理想程度不高;扩展均衡城市比例由1980s末-1995年的57.2%持续减少到2005-2010年的32.55%;76%的城市扩展蔓延度高于蔓延最大阈值的半值0.8,“发散式”蔓延态势显著;仅32%的城镇扩展感观度为正值,整体扩展理想程度不高,扩展理想程度上升较快的前五位城市是威海、鹤岗、杭州、大同、宿州,扩展理想程度在降低的末五位城市为东营、天津、盐城、铜陵、扬州。 (2)1980s末-2010年中国城市空间联系由简单趋向复杂,节点城市引力范围呈现扩大的趋势,节点城市引力强度有明显的层次和区域差异。 1980s末-2010年期间,国家层面城市联系表现为节点城市的数量和层次均有明显增加,城市间空间联系日趋密切,节点城市的影响力和辐射范围在不断扩大。1980s末Ⅰ级节点城市不发育,仅有北京一个城市,1995年之后Ⅰ级节点城市影响力与作用范围迅速提升,到2010年达到峰值,且均分布在胡焕庸线以东的东部地区,Ⅱ级节点城市中的成都、重庆、武汉、徐州和郑州等城市引力影响力较为突出,各监测时期城市联系强度排名前十位的城市均位于长三角、珠三角和京津冀三个国家级城市群; 区域城市的空间联系演化在1980s末-2010年间节点城市的引力关系数量增加,引力作用范围和强度也有明显提升,区域城市网络逐渐趋于完善,但其节点城市区域分布极不均衡,“胡焕庸线”以西整体联系较弱,胡线东部也有较大的区域差异,所有的较强联系均位于东部地区;中部地区的城市联系较多,但较为破碎,缺乏中心城市的引导作用。