改革開放以來典型臨港新城空間發展特征分析

程 林,劉 西 漢,田 海 蘭,高 翔,武 愛 彬,王 艷 霞

(1.河北省科學院地理科學研究所,河北 石家莊 050011;2.河北省地理信息開發應用技術創新中心,河北 石家莊 050011;3.河北省科學院,河北 石家莊 050052)

0 引言

臨港新城是港口城鎮化建設的主要成果,是交通樞紐新城的主要類型之一,對促進區域對外開放、深入參與“一帶一路”建設具有重要意義。現有臨港新城研究主要圍繞港—城系統演化規律、港—城經濟聯系、臨港新城土地利用變化及空間發展等方面開展。例如:郭建科等[1]提出海港城市“港—城空間系統”演化理論,總結臨港城市規模、結構時空發展特征,更適用于百年以上臨港城市;隨后不同學者[2-4]探討了包括臨港新城在內的港口—城市建成區規模關系,研究對象主要為區域性臨港城市,難以反映全國臨港新城發展的總體特征;薛天寒等[5-7]對臨港新城的土地利用變化進行模擬分析,但較少關注臨港新城建筑用地細分類及其變化;韓冬等[8-10]對建港歷史較長的臨港城市新港區的空間發展特征進行研究,但對改革開放以來沿海無港城市所建新港新城的特征反映不足。相比百年港城,改革開放以來的臨港新城數量眾多,在支撐地方經濟發展方面重要性不斷增強,其空間發展特征值得深入研究。鑒于此,本文以改革開放以來中國17個典型的沿海臨港新城為研究對象,探索其空間擴張整體特征、空間結構特征及影響因素,以期為臨港新城空間協調發展及城市空間結構優化提供數據支撐和決策參考。

1 數據與方法

1.1 研究區域

本文以中國改革開放以來分布于渤海沿岸、北部灣海沿岸、杭州灣沿岸等地區并已形成“港口—產業—城市”空間結構的17個臨港新城為研究對象(表1),在建設時間、空間位置、港口類型、港口及新城的建設基礎等方面具有代表性。參考郭建科等[1]提出的“港—城空間系統”演化理論及港口運輸結構,研究樣本的港口建設屬性囊括新建港、主城區第一代和第二代外遷港,港口類型包含綜合運輸港、液體能源港、散雜貨港及集裝箱港(表1)。依據臨港新城及其毗鄰新港的建成運營時間,將研究對象分為1980年代組、1990年代組及21世紀初組,3組臨港新城的建設基礎存在顯著差異:1980年代及1990年代所建臨港新城以綜合運輸港為主,21世紀初所建臨港新城多為散雜貨及液體能源港;1980年代及部分1990年代前期臨港新城多建于濱海平原或丘陵地區,21世紀初及部分1990年代后期臨港新城多以填海等方式建于近海灘涂、養殖池塘及鹽田區域。

表1 改革開放以來臨港新城基本情況Table 1 Basic situation of typical port-neighboring new cities since China′s reform and opening up

1.2 數據來源與處理

臨港新城建設用地數據主要來源于GlobeLand30全球地理信息公共產品提供的2000—2020年全球陸表土地利用產品及地球大數據科學工程數據共享服務系統提供的“1990—2020年海上絲綢之路沿線30 m Landsat TM/OLI港口城市建設用地范圍及其變化數據集”“1990—2015年一帶一路(含中國)人口超過30萬城市建成區數據”及文獻[11]所提供的1990年、2000年、2010年、2020年京津冀地區臨港新城數據,對各新城矢量數據剔除農村居民點用地及閑置待利用土地。為分析臨港新城空間內部結構特征,本文基于Landsat系列遙感影像,通過目視解譯將臨港新城建設用地進一步劃分為港口和堆場用地、工業用地及城市用地3種二級用地類型。通過與GF-2、Sentinal-2等影像數據及實地調研經驗對比,解譯精度符合本文數據分析需求。

1.3 研究方法

1)空間擴張特征分析包含空間擴張速率、空間擴張景觀格局及空間擴張模式三方面:空間擴張速率用年均增長量(Annual Area Increase,AAI)和年均增長率(Annual Growth Rate,AGR)[12,13]衡量,分別表征空間擴張的絕對量及相對量變化;景觀格局指數用于分析臨港新城空間發展規律性特征,本文采用斑塊密度指數、斑塊聚合指數、斑塊聚集度指數和景觀分割指數對臨港新城景觀格局總體特征進行分析,各指標含義參見文獻[14];空間擴張模式用景觀擴張指數LLEI(式(1))和緊湊度指數CCI(式(2))[15-17]衡量,二者已廣泛用于城市空間擴張分析[12,18-21],根據LLEI計算結果將景觀擴張模式劃分為填充式擴張(LLEI∈[50,100])、邊緣式擴張(LLEI∈(0,50))和飛地式擴張(LLEI=0)3種模式(圖1)[15-17],對于緊湊度指數而言,值越大,表明城市擴張越緊湊。

圖1 臨港新城空間擴張的3種模式(改自文獻[17])Fig.1 Three types of spatial expansion of port-neighboring new cities

LLEI=100×A0/(A0+Av)

(1)

(2)

式中:A0、Av分別為緩沖區內原有建設用地面積和其余面積,Ai、Li分別為第i個新增斑塊的面積和景觀擴張指數,A為新增建設用地斑塊總面積。

2)空間結構特征研究包含臨港新城內部結構特征分析、臨港新城與區域中心城市空間結構特征分析,具體包括港—產—城用地面積占比、臨港新城與中心城市空間距離演變特征等;空間發展影響因素分析主要是對空間擴張速率、模式和空間內部結構變化的影響因素進行分析,選擇可量化、數據獲取性高的因子,與反映空間擴張及空間內部結構的代表性指標進行相關性分析,在此基礎上,結合政策、區位與自然條件等不可量化因素進行定性分析。

2 臨港新城空間擴張與空間結構特征分析

2.1 臨港新城空間擴張特征

2.1.1 空間擴張速率特征 由圖2可知,自1990年以來,臨港新城用地規模持續擴大,截至2020年,北侖、曹妃甸及黃驊港的臨港新城建設用地面積均超過100 km2,嵐山、鲅魚圈、日照、樂亭、濰坊等臨港新城建設用地面積介于70～100 km2,其余臨港新城建設用地面積在20～50 km2之間(圖3)。結合表2分析:1990—2000年1980年代組臨港新城建設用地面積年均增長量均低于1.50 km2,年均增長率多低于10%;2000—2010年1980年代組臨港新城空間擴張速度顯著提升,多在2 km2/a以上,年均增長率接近或超過10%,1990年代組臨港新城處于起步期,年均增長量與1980年代組臨港新城相當,年均增長率多接近20%;2010—2020年1980年代組及1990年代組臨港新城的面積擴張趨于穩定,增長率出現下降,而21世紀初組臨港新城用地面積快速增加,年均增長量及增長率均較高。

圖2 1990—2020年臨港新城空間發展特征Fig.2 Spatial development characteristics of typical port-neighboring new cities in 1990-2020

圖3 臨港新城面積變化特征Fig.3 Area variation characteristics of typical port-neighboring new cities

表2 臨港新城擴張指數Table 2 Spatial expansion indexes of typical port-neighboring new cities

2.1.2 景觀格局演變特征 景觀格局指數分析結果(圖4)顯示,隨時間變化,同一組臨港新城的斑塊聚合指數、斑塊聚集度指數不斷升高,斑塊密度指數不斷降低,景觀分割指數變化相對復雜但仍以升高為主。上述結果表明,隨時間發展,臨港新城破碎程度不斷減弱,空間連通性及聚合度不斷增加,主要斑塊不斷擴大,城市化持續推進。從2020年景觀格局指數變化看,1980年代組臨港新城的斑塊聚合指數及聚集度指數接近100,斑塊密度接近0,顯示優勢主城區已形成并不斷擴張,1990年代組臨港新城次之,21世紀初組臨港新城仍處于相對破碎狀況,但各年代新城在起步期景觀格局特征接近。

圖4 臨港新城各時期主要景觀格局指數Fig.4 Main landscape pattern indexes of typical port-neighboring new cities in each period

2.1.3 空間擴張模式 圖5顯示,1980年代組及1990年代組臨港新城在初始階段以邊緣式擴張為主,占比多在60%以上;飛地式擴張比例多在40%以內,且2010年以來除欽州、濰坊等臨港新城外,其他新城飛地式擴張面積基本控制在10%以內,填充式擴張面積占比多有增加。21世紀初組臨港新城以飛地式擴張為主且占比多達50%以上,而填充式擴張占比極低,一般不超過5%。新城緊湊度指數變化趨勢與景觀擴張指數變化特征相似(圖6)。1980年代組臨港新城緊湊度指數較高,經歷了集聚—分散—集聚的變化過程,緊湊度指數多在0.3以上;1990年代組臨港新城緊湊度指數總體略低于前者,目前變化趨勢趨向分散,2010—2020年普遍降至0.25以下;21世紀初組臨港新城的緊湊度指數為各組及各時期最低,緊湊度指數均值僅為0.1,整體發展過于分散。

圖5 臨港新城景觀擴張模式Fig.5 Landspace expansion patterns of typical port-neighboring new cities

圖6 臨港新城緊湊度指數Fig.6 Values of CI for typical port-neighboring new cities

2.2 臨港新城空間結構特征

2.2.1 臨港新城內部空間結構特征 不同年代臨港新城在“港—產—城”空間用地結構上存在顯著差異。2020年臨港新城空間結構統計(圖7)顯示,1980年代組臨港新城城市用地面積及占比均屬最高;工業用地是主要用地類型,以21世紀初組臨港新城的面積占比最高,平均達63.03%,1980年代組及1990年代組臨港新城的工業用地面積占比均值分別為42.98%、58.45%;港口用地面積占比多低于20%,1980年代組臨港新城的港口用地面積占比最低。由各時期臨港新城空間結構(圖8)可知,1980年代組臨港新城工業用地/城市用地比值不斷增加,且2010年以來工業用地面積占比逐漸超過城市用地面積占比;港口用地面積占比相對穩定,各新城的“港—產—城”面積比例自2010年以來逐漸趨同,保持在20%∶45%∶35%左右。1990年代組臨港新城變化特征為:2010年港口與城市用地面積占比顯著下降,其后保持穩定并略有增長;工業用地面積于2010年顯著上升,其后趨于穩定;除建港較早的儋州外,其余臨港新城的工業用地面積占比接近60%。21世紀初組臨港新城的“港—產—城”用地結構時空變化規律不明顯,2020年工業用地面積占比保持在65%以上,城市用地面積占比僅在10%左右。

圖7 2020年臨港新城港—產—城用地結構總體特征Fig.7 Land use structures of port-industry-city for typical port-neighboring new cities in 2020

圖8 臨港新城港—產—城用地結構變化特征Fig.8 Temporal variation of land use structures of port-industry-city for typical port-neighboring new cities

2.2.2 臨港新城與區域中心城市空間關系 從新城港址與中心城市的距離看(圖9),1980年代組臨港新城港址多在40 km以內,1990年代組臨港新城港址集中于20～50 km,21世紀初組臨港新城港址與中心城市距離多在50 km以上。根據周春山[22]對新城開發模式的劃分,臨港新城主要以遠郊跳躍型為主。分析與中心城市的“向心性”發展趨勢可知,1980年代組臨港新城向心性發展趨勢相對顯著,其中日照、北侖、防城港等臨港新城外緣到2020年幾乎與中心城市空間相接,為典型的“向心型”發展;1990年代組臨港新城“向心性”發展趨勢明顯減弱,其中濰坊、平湖及欽州等地與中心城市距離在20 km左右,而樂亭、儋州等不存在向中心城市發展的趨勢;21世紀初組臨港新城與中心城市距離在30～50 km之間,為典型的“獨立型”發展。

圖9 臨港新城與區域中心城市空間距離演變Fig.9 Variation of distance between central cities and typical port-neighboring new cities

2.3 臨港新城空間發展總體特征及存在的問題

1980年代組臨港新城建于計劃經濟向市場經濟過渡期,經過長期發展積累,在行政建制上已成為市轄區或地級市,港口也多成為區域性綜合貿易大港,促進了新城的城市化發展,臨港新城發展呈現為有序擴張、向心發展的緊湊式港—產—城空間組團,但也面臨著港—產—城用地功能沖突、用地緊張、新城環境壓力增加的問題;1990年代組臨港新城建設于我國市場經濟大發展時期,港口發展水平、新城發展速度、內部結構緊湊度不及1980年代組臨港新城,其行政建制仍處于開發區或新區階段,城市發展尚不成熟;21世紀以來臨港新城建設于我國“入世”以來經濟社會全面發展時期,新城建設以地方推動為主,開發方式以大規模圍填海為主,但受區域性港口競爭激烈等多方面因素影響,除梅山外,港口主要為大宗散雜貨輸運港,工業發展空間凝聚性較差、城鎮發展不足、閑置土地面積過大,總體呈現無序擴張、空間過于松散的發展特征。

3 空間發展影響因素分析

選擇臨港新城總面積及港口、工業、城市用地面積年均增長量和產/城用地比例、緊湊度為代表性指標,以數據較充足的2010—2020年為研究時段,對各指標與臨港新城發展有密切關系的因子進行相關性分析,包括建港時長(港口建成運營至2010年)、港口貨物吞吐量增長量(2010—2020年)、臨港新城人口增長量(2010—2020年)及臨港新城與中心城市距離(2010年距離)等。結果(表3)顯示,建港時長、港口貨物吞吐量增長量及與中心城市距離是影響臨港新城多個指標的重要因素。

1)臨港新城總面積、港口用地面積及工業用地面積年均增長量與港口貨物吞吐量增長量呈顯著正相關。臨港新城是承接港口運輸功能及臨港工業的重要載體,經濟發展水平較高的省市可為臨港新城的港口發展提供綜合實力強的腹地,進而帶動臨港工業用地及城市用地擴張,推動臨港新城快速發展,如浙江的北侖和平湖以及山東的日照、嵐山和濰坊等。國家政策扶持及國家長期重大項目的實施也可顯著提升港口貨物吞吐量,促進臨港新城發展,以曹妃甸及黃驊港為例,二者作為國家“北煤南運”工程的重要海運口岸,近10年貨物吞吐量增長達2億～3億t,港口用地需求增加也帶動了臨港工業用地增長。

2)城市用地面積年均增長量、產/城用地比例影響因素較多。其中,城市用地面積年均增長量與人口增長量、建港時長呈顯著正相關,與到中心城市距離呈顯著負相關;而產/城用地比例與建港時長呈負相關,與到中心城市距離呈正相關。城市用地服務于臨港新城人口,人口聚集促進城市用地快速擴張。而新城人口的增加依賴于時間過程、空間近鄰效應及產業發展特征。建港時間短的新城人口聚集尚不顯著,城市用地擴張相對慢于工業用地,產/城用地比例相對較高;而建港時間長的臨港新城經過長期發展,人口聚集、城市用地擴張加快,產/城用地比例也相應降低。1980年代組及1990年代前期臨港新城港口多為綜合運輸港,有利于形成多門類工業體系,吸引大量人口,而新城靠近中心城市的特點為人口及產業從中心城市向臨港新城遷移提供了便利性;21世紀初組以及部分1990年代后期建設的臨港新城港口功能以能源原材料運輸為主,工業體系多以重化工業門類為主,吸納人口能力有限,且遠離中心城市,人口聚集相對困難,城市用地擴張受限。

3)緊湊度與到中心城市距離及建港時長呈顯著正相關。1980年代組及1990年代前期臨港新城(如防城港、北侖、鲅魚圈、錦州、日照等)經過長期發展,空間相對飽和,加之靠近中心城市、開辟新園區、新城區成本相對較高,新增用地主要以填充式擴張為主,新城空間緊湊度相對較高;1990年代中后期臨港新城(如濰坊、曹妃甸、黃驊、大豐等地)多遠離中心城市且建在填海土地上,土地開發成本降低,用地空間可選擇性大,新城規劃超前及實際建設過程中規劃管控不力、時空擴張失序,形成多園區、多城區建設同時推進狀況,使臨港新城在空間上呈飛地式擴張,緊湊度相對較低。

4 結論與建議

本文對改革開放以來所建臨港新城的空間擴張、空間結構變化及影響因素進行分析,結論如下:臨港新城受港口發展水平、新城與中心城市空間聯系、建港時長、新城人口聚集速度、新城規劃管理等因素影響,空間擴張和空間結構存在顯著差異性,1980年代組臨港新城呈現為空間有序擴張、港—產—城用地空間銜接及比例協調的緊湊式空間布局;1990年代組臨港新城擴張速度相對較低、空間緊湊度出現下降;21世紀初組臨港新城主要特點為空間快速擴張、空間布局離散。

為促進臨港新城空間有序、高效發展,應結合不同年代新城的空間發展特征,因類因城施策。具體建議如下:

1)1980年代組及1990年代組前期臨港新城應協調好港口交通、產業園區與城市發展規劃,進一步提高港—產—城融合質量。①提高土地利用效率,推動產業結構向技術、資本密集型升級;②構建環境友好型新城,推進散雜貨及液體化工港區外遷,推進市區重化工業區搬遷或綠色化升級改造,構建港—城間及產—城間綠色隔離帶,預留城市親水岸線。

2)21世紀初組及1990年代組中后期部分臨港新城應重點考慮空間集約、協調發展。①加快推進新城空間集約化發展,加強空間規劃及空間利用管控,在充分考慮人口及產業潛力的基礎上,科學劃定開發時序及優先開發區,全力保障優先開發區的基礎設施建設及公共服務覆蓋,其他待開發區域要做好復耕或生態修復;②在充分考慮區域發展及腹地經濟的基礎上,協調推進港口功能及臨港產業多元化,帶動臨港城鎮發展,以經濟協同推進空間協調;③加快改善港—產—城空間分離狀況,進一步優化空間布局,構建連接中心城市、串聯港—產—城空間的快速交通聯絡網,提升新城發展質量。