中图分类号: F512
文献标识码: A
文章编号: 1000-0690(2014)03-0288-07
收稿日期: 2012-10-20
修回日期: 2013-03-5
网络出版日期: 2014-03-10
版权声明: 2014 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献,在以下情况下可以自由使用:学术研究、学术交流、科研教学等,但不允许用于商业目的.
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作者简介:
作者简介:李阳兵(1968-),男,重庆潼南人,博士后,教授,主要从事土地利用与生态过程研究。E-mail: li-yapin@sohu.com
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摘要
选取以重庆市主城区为中心,包括其周边的几个区、县的平行岭谷区为研究区,探讨当前的“二环八射”道路格局下建设用地演变特征及道路格局对建设用地扩展演变的驱动机制。结果表明,研究区逐步形成的“二环八射”高速道路格局突破了平行低山岭谷的阻隔, 1988~2010年,建设用地的分布与扩展存在由内向外的圈层梯度效应,有着沿高速公路沿线集中分布的趋势。各高速沿线建设用地扩展与各高速路的通车时间有一定的正相关关系,同时受沿线地形因素和区位因素的影响。
关键词:
Abstract
Researches on the influence of the fast developed road network in recent years upon land use and landscape pattern change in the region with original obstructed transportation can provide reference for future land use. In this article, the study area, including Chongqing metropolitan region and several counties around it, is located in the western paralleled ridge-valley area, which is chosen as an example to explore how the road pattern being developed gradually drives the evolving of construction land in this area through comparing the evolution pattern and proportion of construction land. The image data of TM in 1988, 2001, 2007 and China′s environmental satellite image in 2010 were chosen as a datum source. The results show that the “two ring and eight radial freeway” road pattern formed individually in recent 20 years has broken the obstruction of mountains distributed in the study area with paralleled ridge and valley area, therefore, from 1988 to 2010, the expansion intensity of construction land has increased with a gradient effect from inside to outside, and the construction land is grouped mainly along the highway. The evolving models of construction land could be summed up: first, the urban land showed markedly a kind of ‘sphere-type’expansion mode in the center of the study area; second, the expansion of construction land behaved as an agglomeration and group development mode in the middle of the study area; third, the construction land behaves as a leap frogging or scattered expansion in the outer sphere of the study area. At the same time, the evolving of construction land is influenced by the run time of each highway and the topography and locational factor along highways. These results indicate that the road pattern play a significant role in the rapid expansion processes of the construction land, and the road network has an obvious routeway effect upon the land use changes in the study area.
Keywords:
道路网络已经成为当今社会和经济发展的中枢,道路的变化使区域可达性发生变化,可达性被认为是土地利用/土地覆被变化的最重要的驱动力[1,2]。实证研究表明尽管国家大力推动城镇化进程,但交通不发达地区的城镇化速度会很快出现下降趋势,而交通状况较好地区的城镇化则能保持一定的速度[3]。对20 世纪中国铁路的时空演化的可达性研究表明中国铁路网络扩展明显促进了经济发展和强烈影响城市系统的构成[4],近年来高速公路对沿线城市空间要素的影响也越来越引起人们的关注[5-11]。目前缺乏对原本交通阻隔地区近年来快速发展的道路网络对土地利用和景观格局变化的影响效应研究,尤其是其对建设用地格局扩展演变的影响效应缺乏研究,而从多种角度(自然、历史和经济等)来解释这种格局[12],可为未来的土地利用提供参考。2010年,重庆至宜昌的渝宜高速云阳到奉节段、奉节到巫山段,以及重庆至长沙的渝湘高速黔江到酉阳段、酉阳到秀山洪安段建成通车,标志着重庆“二环八射”高速公路全面建成,路网密度居西部地区第一。初步研究表明近年来的人为通道对重庆市建设用地的跳跃式空间扩散起着显著作用,充分体现了道路网络的通道效应[13]。因此,本文选取以重庆市主城区为中心,包括其周边的几个区、县的平行岭谷区为研究区,探讨当前的“二环八射”格局下建设用地演变特征及道路格局对建设用地扩展演变的驱动机制,探讨该区域城镇扩展的“热点区” 空间分布及演化,以进一步了解该区域建设用地扩展的特殊性、阶段性。本文研究结果对了解中国西南丘陵山地区近年来快速发展的高速公路对城镇演变的影响和作用机制是有意义的。
研究区范围包括重庆市主城区及合川、长寿、江津、壁山、永川、大足、铜梁等市、区、县,属于重庆市的“1小时经济圈”,地貌具有典型的川东平行岭谷特点,自西向东分别为巴岳山、云雾山、缙云山、中梁山、龙王洞山、铜锣山、明月山和桃子荡山南北贯通,将研究区分成几个南北向长条形区域,平行低山山岭之间的向斜地带多为丘陵,是现在城区发展的主要地域。研究区总面积18 783.31 km2。
基础数据来源于1988年、2001年、2007年TM影像和2010年中国环境卫星影像数据,采用4、3、2 波段假彩色合成影像为基本数据源,辅以1∶50 000地形图及相关的野外调查、交通和城市规划图件资料,得到4个研究时段的城镇等建设用地分布图(图1)。本文所指的建设用地包括城镇、道路以及独立工业用地,及可分辨的农村居民点。
图1 研究区建设用地空间分布
Fig. 1 The spatial distribution of construction land and DEM model of the study area
2.2.1 分区的划分
根据研究区域的地形特点和道路分布特点,将研究区域划分为3个研究区,即内环快速路所包括的区域为第1区,内、外环高速之间为第2区,外环高速以外为第3 区。进一步,根据研究区的8条放射状高速公路分别做缓冲距离为2.5 km的缓冲区[14],得到8条5 km宽的缓冲区(图2)。
2.2.2 指标计算
本文采用各区建设用地面积占各区面积的比例、各区建设用地面积占研究区建设用地总面积的比例和城镇扩展强度指数(Ei)用以比较不同研究时期城市土地利用扩展的强度和快慢。城镇扩展强度指数Ei其实质就是用各研究空间单元的土地面积对其年平均扩展速度进行标准化处理,使不同时期城市土地利用扩展的速度具有可比性,能很好反应建设用地扩展的空间差异[15]。
Ei=[(CLAi,t+n-CLAi,t)/(TCLAi×n)]×100%
式中,Ei、CLAi,t+n、CLAi,t分别为空间单元i在t~t+n时段内的城镇扩展强度指数,以及t+n,t城镇土地利用面积;TCLAi为空间单元i的总面积。该指数没有考虑到建设用地初始面积的影响,因此称为建设用地相对变化率更为准确。
研究区4个时期建设用地总面积分别为28 717.95 hm2、41 216.39 hm2、75 327.67 hm2和92 280.87 hm2。但从各区建设用地面积占研究区建设用地总面积比例分析,内环以内所占比例逐年下降;内-外环之间建设用地面积在1988年和2001年是3个分区最低的,但所占比例逐年上升,2007年、2010年其建设用地面积已超过内环以内,为3个分区最高;外环以外从1988年到2007年建设用地比例下降,2010年又上升(表1)。
表1 分区建设用地的比例(%)
Table 1 Proportion of construction land in each subregion and the total construction land (%)
各区建设用地面积占各区面积的比例 | 各区建设用地面积占研究区建设用地总面积比例 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
内环以内 | 内-外环之间 | 外环以外 | 内环以内 | 内-外环之间 | 外环以外 | |
1988年 | 37.01 | 3.22 | 0.69 | 38.03 | 21.98 | 40.00 |
2001年 | 50.19 | 5.08 | 1.00 | 35.93 | 24.15 | 39.92 |
2007年 | 68.20 | 15.20 | 1.54 | 26.71 | 39.51 | 33.78 |
2010年 | 68.88 | 19.74 | 2.02 | 22.03 | 41.87 | 36.10 |
根据各区建设用地面积占各区面积的比例分析,3个分区的建设用地比例都是逐年增加(表1)。1988~2007年,内环以内增加了31.09%,内-外环之间增加了11.98%,外环以外增加了0.85%,2007~2010年内-外环之间增加了4.54%,增幅最大。到2010年,内环以内建设用地面积已占其总面积的68.88%(除水系、林地及不适宜地形等外,已接近极限,目前以旧城改造为主)、内-外环之间已占到19.74%、外环以外范围建设用地占其总面积的2.02%。
内环以内分区面积占研究区总面积的1.57%,但其建设用地面积在1988年占研究区建设用地总面积38.03%,然后逐年下降,从扩展强度看,1988~2001 年内环以内范围保持了较高的扩展速度,尤其2001~2007 年扩展强度达到了3.0,2007~2010 年扩展速度下降(表2)。内-外环之间分区面积占研究区总面积的10.42%,其建设用地面积占研究区建设用地总面积的比例然后逐年上升,2001~2007年期间内-外环之间建设用地扩展迅速,2007~2010年扩展强度低于前一时期,但已高于内环内的扩展。外环以外分区面积占研究区总面积的88.01%,1988~2001年、2001~2007年外环以外扩展强度很低,2007~2010年扩展强度为0.159,相对而言有较大的提高,但仍低于2个环线以内建设用地的扩展强度。因此,从各区建设用地面积占各区面积的比例来看,研究区建设用地在1988年集中分布于内环以内,然后向内-外环之间扩展。因此,研究区3个分区建设用地面积占研究区建设用地总面积比例、各区建设用地面积占各区面积的比例和建设用地扩展强度显示了建设用地的分布与扩展存在由内向外的梯度效应,各区建设用地斑块平均面积的变化也能说明这一点(表3)。
表2 分区建设用地扩展强度(%)
Table 2 The expansion intensity of construction land (%)
内环以内 | 内-外环之间 | 外环以外 | |
---|---|---|---|
1988~2001年 | 0.879 | 0.124 | 0.020 |
2001~2007年 | 3.000 | 1.686 | 0.091 |
2007~2010年 | 0.230 | 1.512 | 0.159 |
表3 分区建设用地斑块平均面积(ha)
Table 3 The average area of construction land patch (ha)
内环以内 | 内-外环之间 | 外环以外 | |
---|---|---|---|
1988年 | 191.58 | 30.49 | 19.60 |
2001年 | 251.02 | 38.13 | 20.49 |
2007年 | 214.06 | 33.97 | 24.56 |
2010年 | 130.00 | 36.52 | 26.97 |
本文划分的研究区“八射”高速公路沿线缓冲区均位于外环以外,渝蓉高速和渝合高速通车时间较早,在1988~2010年的3个时段建设用地扩展强度相对较高(图3);其余6条高速沿线在1988~2001年扩展强度非常低,在2001~2007年时段渝遂、渝万高速沿线建设用地扩展强度增加;在2007~2010年时段,渝遂、渝万和渝昆高速沿线建设用地扩展强度增加。但对渝达、渝长和渝黔高速沿线来说,在2001~2010年,扩展强度都很低,其原因各不相同,渝长和渝黔高速沿线为低山丘陵地貌,不适合大规模发展建设用地,渝达缓冲区沿线的靠南部分地形相对平坦,又接近两江新区,预计以后建设用地会得到一定程度的发展。
图3 高速公路沿线缓冲区建设用地扩展强度
Fig.3 The expansion intensity of construction land along the highway buffer
在2001~2007年时段,除渝长、渝黔和渝昆外,其余5条高速沿线建设用地扩展强度都大于其所在的外环以外分区的扩展强度指数0.091;在2007~2010年时段,渝遂、渝合、渝万、渝昆和渝蓉高速沿线建设用地扩展强度都大于其所在的外环以外分区的扩展强度指数0.159。
图4表明,研究区“八射”高速公路沿线缓冲区建设用地占各缓冲区总面积的比例在逐年提高,通车时间相对较早的渝蓉、渝合和渝万,其比例分别达到了9.25%、12.35%和6.52%;但在面积比例增长的同时,各高速沿线缓冲区建设用地斑块平均面积变化规律却不一致(图5)。进一步分析发现,在3个研究时段,除渝达、渝长和渝黔外,其余5条高速沿线缓冲区建设用地比例的增加速度明显超过整个外环以外范围建设用地比例增加的速度,说明整个外环以外范围建设用地增长集中在“八射”高速公路沿线。
图4 高速公路沿线缓冲区建设用地占各缓冲区总面积比例
Fig.4 The proportion of construction land along the highway buffer in each buffer
8条高速沿线2.5 km的缓冲区总面积占外环以外总面积的13.22%,但在1988、2001、2007和2010年,8条高速沿线2.5 km的缓冲区建设用地分别占外环以外总建设用地的29.15%、33.65%和39.63%,其中通车时间相对较早的渝蓉、渝合和渝万,其比例在2010年达到了13.03%、12.38%和8.43%(图6)。研究区“八射”高速公路沿线缓冲区建设用地占研究区外环以外建设用地总面积的比例,充分说明了研究区建设用地空间分布的不均匀性,有着沿高速公路沿线集中分布的趋势。
图6 高速公路沿线缓冲区建设用地占研究区外环以外建设用地总面积比例
Fig.6 The proportion of construction land along the all highway buffers in the third subregion outside the ring line highway
到2010年为止,研究区“八射”高速公路沿线缓冲区建设用地占各缓冲区总面积的比例,及占外环以外建设用地总面积的比例,与各高速的通车时间有一定的正相关关系,渝蓉高速通车时间最早为1995年,上述2个比例为9.25%和13.03%;渝合通车时间为2002年,上述2个比例为12.35%和12.38%;渝万通车时间最早为2003年,上述2个比例为6.52%和8.43%;渝昆通车时间最晚为2009年,上述2个比例分别为2.32%和1.71%,说明高速公路沿线建设用地数量随通车时间不断增长(图7)。但也有例外,2007年通车的渝长高速线缓冲区建设用地占外环以外建设用地总面积的比例大于2001年通车的渝黔高速,则是渝黔高速沿线受地形限制不适宜建设用地扩展所致。
图7 高速公路沿线缓冲区建设用地比例与通车时间关系
Fig.7 The relation between the proportion of construction land along each highway buffers and the run time
4.1.1 梯度效应的解释
平行排列的背斜低山阻碍着研究区的交通。与重庆主城一山之隔的东西两侧谷地如虎溪镇、长生桥镇为单一的农业土地利用,景观格局演替缓慢。近20多年来,随着岭谷区的渝合、渝黔、渝万、渝遂、渝邻等高速公路,及重庆主城区内环、外环高速公路逐步建成,2010年形成了“二环八射”的高速路网格局,使原有的低山东西向和河流南北向阻隔被打破,内环主要沟通了歌乐山–真武山之间丘陵的南北联系,外环高速主要沟通了与重庆主城最邻近的东西两侧谷地,在内环以内的1分区,原有的城区在歌乐山-铜锣山之间的丘陵谷地沿高速向南北蔓延扩展,并不断填充。已由直辖初期的“极核式”空间布局逐步发展成为由“分散集团式”和“集中型同心圆式”组合成的复合式空间格局[16]。
在内-外环之间的2分区,1988~2001年,建设用地扩展局限于歌乐山-铜锣山之间的丘陵,受低山阻隔,内环以内的中心城区对缙云山-中梁山、龙王洞山-铜锣山、明月山之间形成的南北向丘陵谷地辐射效应弱;2001~2007年,在歌乐山-真武山之间的南北条带谷地同时向纵深扩展,但向北扩展强度大于向南扩展,在其它条带谷地,高速公路的建设打破了低山阻隔,高速通道效应凸现,沿两江带状扩展,沿外环高速呈组团状扩展,以一些大型项目的开发建设形成的新生建设用地斑块为主;2007~2010年,建设用地在已有的格局下填充。
4.1.2 通道效应的解释
“八射”高速的建成使研究区存在的通道效应可以沿高速通道延伸到更远的区域。在外环以外的3分区,沿线城镇扩展以新生斑块为主,又可以分为2种情况:① 沿高速公路跳跃式扩展。包括渝遂、渝合、渝万、渝昆和渝蓉5条高速沿线,其中渝遂高速沿线的青木关镇、壁山大路镇、铜梁蒲吕镇、全德镇、铜梁县城扩展较快;渝合高速沿线的北碚城区、合川草街镇、盐井镇、东津沱镇和合川城区发展较块;渝东北渝宜高速公路沿线的洛碛、晏家、凤城、渡舟、合兴和垫江桂溪发展较快;渝蓉高速公路沿线的九龙坡区走马镇、壁山青杠镇、壁山丁家镇、永川大安镇、永川市区、大足邮亭镇和荣昌峰高镇发展较快。② 沿渝达、渝长和渝黔3条高速沿线零星式扩展,渝-广安高速沿线的渝北区大湾镇、渝东南高速公路沿线的巴南南彭镇和渝黔高速公路沿线巴南区一品镇建设用地发展较快。零星式扩展的原因既有地形因素的影响,也有高速公路通车时间较短和区位较差的影响。
交通系统周边的城市建设用地扩张特征对揭示区域经济发展形态及识别城市发展中存在的问题具有重要价值[17],高速大容量的交通模式使运输成本大幅降低,吸引着资金、技术、劳动力等生产要素向交通沿线聚集[18,19]。国内其它区域的研究表明,北京市周围建设用地格局呈现出4条非常清晰的放射带,所有城市用地图斑和较大的、较为密集的农村居民点斑块主要位于重要交通线(国道或铁路)附近[12];沪宁沿线、沪杭沿线、杭甬沿线和沿江地区成为驱动长三角城镇社会经济发展的核心区[20];在珠江三角洲核心区,整体城镇空间形态表现出点状扩张到线状空间出现,再到形成密集发展带和都市建设圈层的动态演变过程[21]。在中国,中部地区城镇化呈现出明显的“高等级公路偏好”[22]。
研究区“二环八射”高速公路的逐步形成带动了沿线形成一些新的建设用地组团和产业带,且使“一小时经济圈”成为可能[23]。由于研究区特殊的地形和地貌条件和所处的社会经济发展阶段,研究区建设用地演变可初步归纳为3种模式:1分区,建设用地呈圈层式扩展,城镇建设用地沿交通线扩展具有很强的空间集中性;2分区,在通道效应和梯度效应的耦合作用下,建设用地呈组团状扩展;3分区,在通道效应作用下,沿高速公路跳跃式或零星式扩展。
在研究区,高速公路对建设用地扩展的通道效应明显,但与北上广相比,差异体现在:由内向外的梯度圈层没有完全形成;沿高速沿线的带状扩展不连续;受地形的限制,圈层不对称,总体上,建设用地向西扩展。造成这种差异的原因可能有以下3种原因:地形是研究区山多平地少背景下高速公路沿线城镇演变的基本环境因子;高速公路改变了可达性,通道效应明显,能打破地形的空间阻隔,但却未必能打破经济阻隔;前两点决定了沿线城镇的发展则具有空间跳跃性,但城镇是否能得到较大发展还要由经济驱动因子决定,如是否能承接中心城市的产业转移,以及是否具有适宜的地形条件。
1) 研究区3个分区建设用地面积占研究区建设用地总面积比例、各区建设用地面积占各区面积的比例和建设用地扩展强度显示了建设用地的分布与扩展存在由内向外的梯度效应,各区建设用地斑块平均面积的变化也能说明这一点。
2) 研究区“八射”高速公路沿线缓冲区建设用地占研究区外环以外建设用地总面积的比例,充分说明了研究区建设用地空间分布的不均匀性,有着沿高速公路沿线集中分布的趋势,这种趋势与各高速的通车时间有一定的正相关关系。
3) 在研究区的选取上尽管綦江、南川、涪陵、武隆、潼南也属于“1小时经济圈”,但位于渝黔高速沿线河谷中的綦江城区,渝东南高速的南川等,尽管有低山的阻隔,通道效应也是十分明显,但地形地貌相对复杂,因本文是重点考虑平行岭谷区,故没有选取。潼南为丘陵地貌,因此也未选取。同时,本文主要考虑了地形对高速沿线建设用地扩展的影响,对沿线的社会经济条件考虑不足同时对建设用地类型也没有进一步区分,但以上这些不足并不影响本研究所得结论,而是需要在此基础上进一步研究。
The authors have declared that no competing interests exist.
[1] |
Roads, land use, and deforestation: a spatial model applied to Belize [J]. , |
[2] |
Rethinking the causes of deforestation: lessons from economic models [J]. , |
[3] |
|
[4] |
Spatiotemporal evolution of China’s railway network in the 20th century: an accessibility approach [J]. , |
[5] |
高速公路建设与城镇发展的相互关系研究初探——以苏南地区高速路段为例 [J]., |
[6] |
高速公路沿线小城镇发展的比较研究——以上海S20以西地区为例 [J].,
|
[7] |
高速公路经济带形成演化机制与布局规划方法探讨 [J].,
|
[8] |
高速公路对城市群结构演变的影响研究——以山东半岛城市群为例 [J].,
|
[9] |
中国高速公路规划网的空间效应与政策机制 [J].,
|
[10] |
长江三角洲高速公路网通达性与城镇空间结构发展 [J].,
|
[11] |
福建省综合交通可达性格局及其与制造业空间分布的关系分析 [J]., |
[12] |
北京周围建设用地空间分布格局及解释 [J]., |
[13] |
平行岭谷区建设用地格局演变扩展的通道与低山阻隔效应 [J]., |
[14] |
道路生态影响评价方法研究:以兰海高速公路为例 [J]., |
[15] |
苏南地区典型城镇建设用地扩展的时空分异 [J]., |
[16] |
重庆市直辖以来的城市空间扩展与机制 [J]., |
[17] |
深圳快速城市化地区公路沿线土地利用空间集聚 [J]. , |
[18] |
城市空间扩展的交通脉动规律研究——以济南市为例 [J]. , |
[19] |
高速铁路对河南沿线城市可达性及经济联系的影响 [J]., |
[20] |
长江三角洲地区城镇空间扩展特征及机制 [J]., |
[21] |
政府行为视角下的珠江三角洲核心区空间形态演化分析 [J]., |
[22] |
公路基础设施对中部地区城镇化贡献的空间计量分析 [J]., |
[23] |
基于GIS的重庆市道路密度的空间分异 [J]., |
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