长株潭主城区城市扩张的时空特征和驱动因素分析

长株潭主城区城市扩张的时空特征和驱动因素分析一、研究区域概况长沙、株洲、湘潭三市，随着城市规模的扩大，实际距离不断缩小，以各自实际建成区边缘来测量，湘潭、株洲与长沙距离20公里，而株洲与湘潭只相距10公里。长株潭城市群位于湖南省中东部，包括长沙、株洲、湘潭三市，是湖南省经济发展的核心增长极。长沙、株洲、湘潭三市沿湘江呈“品”字形分布，两两相距不足40公里，结构紧凑。1997年，湖南成立长株潭经济一体化发展省级协调机构，开始推进长株潭三市一体化。2006年，湖南省对长株潭城市群扩容，首次提出以长株潭为中心、一个半小时车程为半径、囊括环长株潭的另外5个城市，形成如今的“3+5”格局。二、时空特征（1）人口特征近十余年来，长株潭城市群经济发展水平迅速提升，产业结构也经历了较大的调整，人口数量和空间分布也发生了明显变化。目前，长株潭城市群仍处于在人口高速增长、高速流动期。因此，加强长株潭城市群人口及其城镇化的区域格局变化的研究与探索，对促进本区域人口、资源与经济社会的可持续发展有重要的理论意义和现实意义。根据各县市人口变化趋势和特征，共划分为四类：人口快速集聚区、人口平稳集聚区、人口稳定区、人口疏散区。人口集聚区：总人口平均增长率大于3%，同时净迁移人口占总净迁移人口的比例大于5%的区域。主要分布在长株潭城市群三市市区；人口平稳集聚区：总人口增长率大于零，同时净迁移人口所占比例大于零的区域，主要分布于长株潭城市群三市市区之外的核心区范围；人口稳定区：人口总量变化不大，流动人口表现为净迁出，但是户籍人口增长稳定，故人口总量变化稳定。同时满足总人口年均增长率大于零、户籍人口年均增长率大于1%、净迁移人口所占比例小于零的区域。主要分布于长株潭城市群核心区周边地区。从人口密度分布来看，长株潭城市群集聚范围也将进一步扩大。在未来一个时期内，城镇人口空间分布的集聚态势将越来越明显。此外，城镇化的区域差距进一步拉大。在区位较好交通便捷的城镇，经济要素的流入加剧，“集聚”作用加强，经济发展加快，形成集聚的形态。而区位条件较差生态环境脆弱的地区，将以保护生态环境为主要任务，经济发展速度进一步减慢，城镇化的区域差异将进一步拉大。总人口持续增长，且增速较快。长株潭城市群2000年至2010年10年间人口总量增加了118.07万人，增长9.53%，年均增长率为0.91%。其中，长沙人口总量增长最快，为14.70%，增加90.23万人；其次为株洲，增长7.69%，增加27.53万人；湘潭增长3.0%，增加8.01万人。（湖南信息统计网）（2）城市建设用地长株潭城市群1996年建设用地面积为26.20×104hm2，2009年建设用地面积增长到30.28×104hm2。增幅为18.15%。截至2009年末长株潭的城市化水平已经达到56.26%。高速发展的城市化进程，带动了城市人口的增加、经济的快速发展及非农产业产值比重的提高，作为一切生活生产活动承载体的土地也随之扩张。为研究长株潭建设用地情况，选取Landsat-7和HJ-1A/1B共4期遥感数据，对所获取遥感数据进行几何校正、大气校正，图像裁剪，得到预处理后长株潭遥感影像数据。长株潭城市群建设用地信息提取根据目视判别、波段均值和建设用地光谱曲线特征分析。公式如下：NDBI＝（MIR-NIR）／（MIR+NIR）。式中，MIR为短波红外波段的亮度值，NIR为近红外波段的亮度值。通过单一指数计算出的影像，植被、建筑用地、水体的阈值界定不明显，导致提取出的建设用地信息误差较大，所以利用三个指数合成三波段影像来提取建设用地。通过与高分辨率影像对比分析发现，三波段合成提取的建设用地效果明显好于单一NDBI波段提取出的建设用地。通过ARCGIS10.2软件，将提取出的建设用地制作成长株潭城市群建设用地图谱。长株潭城市群建设用地扩展时空演变分析通过提取出来的建设用地信息，计算出长株潭历年建设用地面积。结果显示，2013年建设用地面积是2001年建设用地面积的11.5倍。城市质心转移描述地理目标空间分布的最有用的单一量算量是目标的质心位置。地理目标的质心是目标的半径位置。它是目标保持均匀分布的平衡点，可通过对目标坐标值加权平均求得[6运用NBVI、NDBI和NDWI3种指数构成的3波段影像提取了长株潭城市群建设用地信息，并运用GIS技术制作了长株潭城市群建设用地图谱，通过分析，可以看出2001-2013年间，长株潭城市群建设用地面积呈线性增长，其中2013年建设用地面积是2001年建设用地面积的11.5倍。通过城市质心转移分析，长沙的重心是逐渐向南转移，株洲的重心是往西转移，湘潭的重心是逐渐向东转移，长株潭城市群的重心在相互靠拢。三、城市扩张因素驱动力分析（1）经济驱动力经济发展是城市扩张最根本、最直接的原因，经济发展不仅意味着国民经济规模的扩大，更意味着经济和社会生活素质的提高。所以，经济发展涉及的内容超过了单纯的经济增长，还应该包括产业结构的变化、社会成员生活水平的提高、环境与经济可持续发展。一切经济活动都必须以土地为载体，当经济处于快速发展阶段时，带来实际收入水平和建设投资的增加，进而加速城市区域的扩张。GDP与建设用地面积相关性分析。长株潭GDP从1996年的704.95×108元增长到2009年的5509.04×108元，增长率高达602.11%，相对于GDP来说，建设用地的增长速度并不高，GDP带动着建设用地的扩张。通过运用SPSS软件分析，地区生产总值与建设用地面积的相关系数达到0.968，GDP与建设用地面积是呈高度正相关的。说明城市扩张与之相关度很高。近年来，随着新型工业化的推进，长株潭地区生产总值增幅达6.02倍。但第一产业在生产总值中的比重不断下降，与此同时第二产业迅速发展（见图2），2009年，长株潭三大产业的比重为6.84:51.58:41.58，三大产业进入了二三一的演进过程。产业结构的变化使大量的资金和劳动力向第二、三产业转移，对建设用地的需求大幅增加。应用SPSS软件对长株潭建设用地面积与第一、二、三产业产值进行相关性分析，得出其相关系数分别为：0.622、0.948、0.983。数据显示，建设用地面积与经济增长主要影响因子是第二三产业。（2）人口增长的驱动力人口因素对建设用地扩张的影响是综合性和多重性的，除了满足最基本的生活需求外，娱乐休闲等更高方面的需求也随之出现。本文在研究人口增长驱动力时，选取了城镇人口数作为衡量指标。城镇人口是指居住于城市、集镇的人口，依据人群的居住地和所从事的产业进行归类，城镇人口占有率的高低能够在一定程度上反应出一个地区的工业化、城镇化或城市化水平。人口规模膨胀、家庭结构发生变化，在居住和就业方面的刚性需求必然推动建设用地面积的增加。从1997～2007年末，长株潭人口增长总量达到96.22×104人，相对于城镇人口增长率，建设用地面积增长率并不高，但是两者增长趋势较为一致。（3）城市化的驱动力城市化是农业人口转化为非农业人口、农村转变为城市、农业用地转化为非农业用地的过程，主要表现为人口职业、产业结构的转变以及土地利用结构的变化。2000年，建设用地面积与城市化水平增长幅度相差5.13个百分点，2004年仅相差0.1个百分点。从长远来看，城市化水平的提高与建设用地面积的扩张处于均衡状态，通过SPSS进行分析，建设用地扩张与城市化率相关系数为0.966，两者呈高度正相关。