基于地理國情監測的城市建成區空間擴張研究

趙卓文，張時智，吳勤書

（江蘇省測繪研究所，江蘇南京 210013）

0 引言

城鎮空間分布格局是城市發展的骨架，是城市經濟發展和總體建設的空間格局的體現［1］，而城市空間擴張是城市化作用于地理空間的直接結果［2］，對于分析城市空間的分布格局與發展趨勢有重要意義。學術界對于城市空間擴張的研究涵蓋面較廣，但通常以城市建成區作為城市擴張監測的主要基礎數據［1-8］。城市建成區通常是行政范圍內實際建成或正在建成的相對集中分布的地區，是城市建設發展在地域分布上的客觀反映。從數據源看，先前城市建成區的提取通常通過遙感影像的解譯直接得到［4-8］，影像分辨率相對低，精度得不到保證。近年來，由于地理國情監測工作的開展，城市建成區擴張是地理國情變化監測的重要組成部分［9］。大量研究均基于地理國情監測成果，通過地理國情監測技術提取城市建成區，分析城市空間擴張特征［10-13］。從研究區域看，以往研究成果充分響應了地理國情普查成果服務國家級新區的政策，大部分城市空間格局的研究都是基于國家級新區［9，14］，對于江蘇省的研究也主要集中在寧鎮揚、蘇錫常等城市建設較快的蘇南地區［8，11，15］，對江蘇省全省的研究相對較少。從研究尺度看，以往研究更多集中在單一地市［16-17］，較少對省域實施大尺度、長時間序列的動態監測。

當前，隨著江蘇省城市化進程的不斷推進，城市擴張速度也越來越快，城市空間格局和用地的合理分布也越來越受到人們的關注。本文以地理國情專題性監測所獲得的多期長時間序列的江蘇全省城鎮建成區數據為基礎，從省級、地市級、縣區級統計單元出發，全面分析了江蘇省城市建成區的空間擴張變化和趨勢，為全省城鎮空間發展戰略制定提供決策支撐。

1 區域概況與數據來源

1.1 研究區概況

江蘇地處長江經濟帶，是中國東部的經濟大省。陸地面積10.72萬km2，占全國的1.12%。截至2017年，江蘇省地區生產總值達到85 900.9億元，地區常住人口達8 029.3萬人，城鎮化率達到67.7%。江蘇省各級政府為了集聚資源促進城市發展，提高城市綜合承載能力及輻射帶動能力，在2005—2017年進行了多次行政區劃調整，例如揚州江都市2011年撤市設區，蘇州吳江市2012年撤市設區，淮安市洪澤縣2016年撤縣設區等。本項目在進行江蘇省城鎮建成區的空間格局監測過程中因地制宜，根據各區縣（市）發展情況及實際需求，進行不同尺度的分析。

1.2 數據來源

本文所采用的基礎數據主要包括2005年、2010年、2015年、2016年、2017年多個時間節點江蘇省70個縣區級城鎮的建成區邊界，主要來源于江蘇省地理國情城鎮監測項目所采集的數據。

2 研究方法

2.1 空間擴展面積比例

空間擴展面積比例指某一城市某一時間段內空間擴展面積占所有城市的比例。具體計算公式為：

Aai為i城市研究初期城市建成區面積，Abi為i城市研究末期城市建成區面積。

2.2 空間擴展速率

空間擴展速率指某一城市某一時間段空間擴展的速度，主要指年增長率。計算公式為：

其中，Aa為研究初期城市建成區面積，Ab為研究末期城市建成區面積，T為時間間隔。

2.3 空間重心遷移

空間重心是描述城市空間分布及遷移的重要指標，其動態變遷反映了城市空間分布的總體變化趨勢［14］。計算公式是：

其中，Xt，Yt分別為 t時間城市用地重心坐標，Xi，Yi為第i個城市地塊的幾何中心坐標，Cti為t時間第i個地塊面積。

3 結果分析

3.1 占地面積

3.1.1 從全省省域級別對比分析

2005—2017年，全省建成區保持增長態勢。2017年江蘇全省建成區面積規模達到5 996.52 km2，占全省陸域總面積的5.8%，對比2015年全省建成區面積，增加了3.08倍。

不同時期建城區擴展速度不一（見圖1）。2005—2010年增幅較大，建成區面積增速較快，2010年與2005年相比，年均增加557.89 km2。2010—2015年增幅收窄，建成區面積增速回落，2015年與2010年相比，年均增加172.50 km2。2016年增幅擴大到323.88 km2，2017年回落到72.26 km2。

3.1.2 從全省13個地級市對比分析

圖1 2005—2017年江蘇省建成區面積匯總統計

總體上，全省13市建成區的面積都呈現增長態勢，各市在不同時期增幅不一。從歷年全省13個地級市建成區面積最大值看，2005年，南京市建成區面積為333.35 km2，全省居首，但從2010年后，蘇州市一直占據全省第一的位置，截至2017年，蘇州市建成區面積達到1 287.55 km2，相比2005年其面積增長了近4倍，遠遠超過全省其他地區。從歷年13市全省建成區面積最小值看，2005—2010年宿遷市建成區面積全省最小，到2010年建成區面積為154.78 km2。2015—2017年，連云港市建成區面積全省最小，到2017年建成區面積為224.81 km2。

從各市歷年面積增幅來看，宿遷市增幅最大，2017年建成區面積與2005年相比，增加了4.12倍；蘇州市、鎮江市、無錫市增幅靠前，建成區面積增長均超過了3.7倍以上。而南京市增幅最小，2017年建成區面積與2005年相比，增加了2.22倍，其次為徐州市、連云港市，增幅在2.5倍左右。

3.1.3 從全省區縣級城市對比分析

統計2005—2010年、2010—2015年、2015—2017年全省13個地級市所在主城區面積發展變化，2005年南京市區最大，宿遷市區最小；2010年和2015年蘇州市區面積最大，泰州市區面積最小；2017年蘇州市區面積最大，連云港市區面積最小。

2005年全省建成區超過100 km2的縣級城鎮（區）有5個，2010年增加到10個，2015年增加到14個，2017年則增加到16個。2005—2010年，江蘇省區縣級及以上城市建成區面積增長2 789 km2，增長較大的地區以蘇南地區為主。建成區面積增長較大的地區為蘇州市市區、無錫市市區、常州市市區、南京市市區和蘇州昆山市。2010—2015年，面積增長較大的地區為蘇州市昆山市、南京市市區、宿遷市市區、徐州市市區、南通市市區。2015—2017年，面積增長較大的地區為蘇州市市區、泰州市市區、徐州市市區和南通市市區。近幾年來，建成區面積增長較大的地區除各地級市主城區外，蘇中、蘇北的縣級城鎮如海安、儀征、沛縣、泗洪等建成區面積增長較大。

3.2 空間擴展面積比例

從全省區域來看（見表1），2005—2010年全省建成區面積共增長了2 789.43 km2，占全省2005—2017年建成區增長總面積的69%。2010—2015年全省建成區增長面積有較大幅度減少，縮減至862.48 km2。2015—2017年2年內增加了396.14 km2，占全省2005—2017年建成區增長總面積的10%。

表1 江蘇省建成區面積增量匯總 （單位：km2）

從全省13個地級市看（見圖2），2005—2010年，蘇州市城市空間擴展面積占到全省29.36%，是增長最小的泰州市的十倍有余，該時期是蘇州市城市擴展的巔峰時段。其次是無錫市、南京市，城市空間擴展面積比例分別為16.57%和10.41%，在此時期全省大部分的地區城市空間擴展面積比例都在5%以下，城市面積擴張有限，總體上呈現蘇南高蘇北低的趨勢。2010—2015年，全省空間擴展面積比例最大為徐州市，擴展比例為11.73%；其次是南京市、蘇州市，城市空間擴展面積比例分別10.61%和10.45%；全省空間擴展面積比例最小的為連云港市。2015—2017年，全省空間擴展面積比例最大為泰州市，擴展比例為14.19%；其次是蘇州市、南通市，城市空間擴展面積比例分比為13.58%和12.86%；全省空間擴展面積比例最小的連云港市為4.25%。在此期間全省13個地級市建成區空間擴展比例較大集中蘇中地區和徐州，且沿海地區總體上大于內陸地區。

從全省各區縣對比分析，對2005—2010年、2010—2015年、2015—2017年三個時期全省區縣級及以上城鎮的空間擴展面積比例前10地區進行統計分析（見表2）。

2005—2010年，江蘇省區縣級及以上城鎮建成區面積擴展比例較大的10個地區如表2所示，這10個地區空間擴展面積占全省增加面積的一半以上（63.6%），其中，蘇州市市區建成區空間擴展面積比例達16.42%。這一時期建成區空間擴展面積比例較大的為蘇南地區。2010—2015年，江蘇省區縣級及以上城鎮建成區面積擴展比例較大的10個地區，增加面積占全省增加面積的38.20%。“十二五”較“十一五”期間，一是漲幅大幅度減小，二是增長變化在各區縣級城市趨于均衡增長。2015—2017年，建成區空間擴展比例較大的10個地區，增加面積占全省增加面積的49.40%。近兩年間，江蘇省縣級及以上城鎮建成區面積又呈現集中增長態勢，蘇中地區與蘇南地區一并成為建成區空間擴展面積比例較大的地區，特別是蘇中的海安市和揚州市儀征區處于建成區面積增長的前列。

圖2 2005—2017年各地級市建成區面積擴展比例

表2 江蘇省區縣級城市各時期建成區空間擴展面積比例前10地區

3.3 空間擴展速率

從全省看（見表3），全省城市建成區在2005—2010年大幅增長，空間擴展速率為19.45%。2010年以后，全省城市建成區空間擴展速率保持在3.4%左右，增長速度比較平穩。

表3 江蘇省城鎮建成區空間擴展速率

從全省13個地級市看（見圖3），2005—2010年，各市空間擴展速率整體較快，全省13市城市空間擴展速率平均達到18.02%，城市空間擴展速率最大的為蘇州市（28.64%），其次為無錫市、常州市，均集中在蘇南地區。城市空間擴展速率最小的為徐州市（11.17%）。該期間總體上呈現南高北低的趨勢。2010—2015年，各市空間擴展速率大幅減緩，全省13市城市空間擴展速率平均僅為4.41%，城市空間擴展速率最大的為宿遷市（8.37%），城市空間擴展速率最小的為蘇州市（1.53%）。總體上蘇北建成空間擴展速率較高。2015—2017年，全省13市城市空間擴展速率平均為4.32%；城市空間擴展速率最大的為泰州市（12.25%），城市空間擴展速率最小的為無錫市（1.44%），建成區空間擴展速率沿海地區總體上大于內陸地區。

圖3 2005—2017年江蘇省地級市建成區空間擴展速率

表4 江蘇省區縣級城市各時期建成區空間擴展速率前10地區

從全省各區縣對比分析（見表4），2005—2010年，江蘇省區縣級及以上城市建成區空間擴展速率最大的地區是鎮江丹徒區（76.89%）。空間擴展速率最小的地區是徐州邳州市（3.46%）。“十一五”期間，江蘇省縣級及以上城市建成區面積平均每年增長為17.93%。2010—2015年，全省縣級及以上城市建成區空間擴展速率最大的地區是泰州高港區（13.46%），緊隨其后的為徐州賈汪區、南通通州區、徐州邳州市、淮安淮安區，全省前10地區空間擴展速率相差不大。空間擴展速率較最小的地區是蘇州張家港市（0.21%）。“十二五”期間，江蘇省縣級及以上城市建成區面積平均每年增長5.56%。2015—2017年，全省縣級及以上城市建成區空間擴展速率較最大的地區是泰州市區（25.46%），從排名前10的區域看，地區空間擴展速率的差距增大，城市建成區擴展速率不一。空間擴展速率較最小的地區是鹽城建湖縣（0.69%）。“十三五”前期，江蘇省縣級及以上城市建成區面積平均每年增長4.78%。

3.4 空間重心遷移

江蘇省測繪地理信息局發布確定了江蘇省陸域地理幾何中心點，坐標為32.970 7°N、119.498 1°E，位于揚州市高郵市境內（見圖4）。2005年，江蘇省城鎮空間重心位于地理坐標為32.482 55°N、119.572 2°E。2010年，城鎮空間重心往東南方向遷移至鎮江市境內，地理坐標為32.284 93°N、119.761 2°E，偏移量為28.24 km，移動幅度較大。截至2015年，重心向北折回，移至揚州市內南部邊界，地理坐標為32.356 75°N、119.715 1°E，偏移量為9.08 km。2016年、2017年偏移趨勢與2015年一致，重心偏移量較小，分別為1.23 km和0.93 km，城市建成區空間擴展趨于穩定，同時城市建設應以邊緣連片式建設和內部填充建設為主［14］。

表5 江蘇省不同時期城鎮空間重心

4 結論與討論

圖4 2005—2017年江蘇省城鎮空間重心遷移

本文基于地理國情監測數據，通過對省、市、縣各個層級的建成區空間擴張綜合分析，全面掌握2005—2017年江蘇省不同層級的城鎮空間發展趨勢和特征。（1）從空間擴展面積比例看，2005—2017年期間，全省各地區建成區總面積都在增長，但各地增幅不一。十一五和十二五時期，全省各市建成區空間擴展面積比例較大的地區主要為蘇南地區；2015—2017年，增長熱點主要集中在泰州市、蘇州市、南通市等長江沿岸地區。2005—2017年，一方面城市間建成區空間擴展比例差異大幅度減小，另一方面由蘇南地區增長占絕對主導的局面變為蘇南、蘇中、蘇北齊增長。（2）從空間擴展速率看，十一五期間城市建成區空間擴展速率均保持高速增長，擴展速率較高的地區主要集中蘇南地區；十二五時期各市空間擴展速率整體大幅度減小，擴展速率較大的地區以蘇北、蘇中地區為主；十三五初期空間擴展速率較大的地區主要集中蘇中和沿海地區，包括泰州市、南通市、鹽城市等。（3）從空間重心遷移看，2005年，江蘇省建成區空間重心位于全省地理空間中心以南，此時期全省城鎮的空間重心分布偏向江蘇省南部。十一五期間，由于蘇南地區城鎮大規模建設和建成區邊界的急劇擴展，全省城鎮空間重心進一步向南遷移；十二五期間，城鎮空間建成區增長由蘇南地區占絕對主導變為蘇南、蘇中、蘇北齊增長，全省城鎮空間重心略向北遷移，這一時期，蘇北地區的城鎮建設水平與蘇南地區差距略縮小；近兩年來，城鎮空間重心繼續微量北移，變化幅度極小，說明近年來城鎮建成區的開發態勢整體趨向平穩，且以內部填充式和邊緣連片式發展為主。