基于生态与居民活动空间的城市增长边界划定研究——以济南市为例（英文）

城市增长边界划定能有效遏制城市无序扩张,优化城市开发空间,保护生态环境。本文通过构建指标体系进行生态环境敏感性评价并提取了禁止建设区,利用POI与微博数据分析了居民活动扩展空间,基于构建的模型综合评价城市空间扩展潜力,并根据城市扩展预测规模划定了济南市2020年城市增长边界。研究结果表明:(1)城市生态环境敏感性评价能有效保护生态用地,为城市扩展提供生态基础。济南市生态环境敏感性较高的地区位于黄河、小清河两岸和东南部山区,中部、北部与西南部的生态环境敏感性则相对较低,城市扩展基础较好。(2)构建的城市居民活动扩展空间评价模型可以量化城市居民活动空间分布,济南市居民活动空间扩展高值区主要集中分布在济南市中部,多为现有建成区及周边地区。(3)基于生态与居民活动空间的城市增长边界划定方法具有一定的合理性,划定结果表明济南市空间扩展主要向东西两翼延伸,该边界与济南市发展的空间战略相符,与相关规划中总体格局一致。基于生态与居民活动空间的城市增长边界划定方法既保护了生态环境,又充分考虑城市扩展的内在驱动力,将为新时代下城市发展研究提供相关参考。     

基于POI与不透水表面指数的城市建成区提取

准确识别城市建成区边界,对科学实施城市规划和建设、促进城乡可持续发展具有重要意义。从城市建成区概念出发,综合考虑建成区连片和公共设施配置,提出一种基于POI核密度与不透水表面指数的建成区边界提取方法。该方法以不透水表面指数和市政公用设施和公共设施POI核密度为主要数据源,通过构建城市建成区综合指数（POI&ISA指数）和最佳阈值选取等步骤可实现较为准确的城市建成区提取。以武汉都市发展区为例,将该方法与基于POI方法的建成区提取结果进行对比,结果表明基于POI&ISA指数的方法提取精度较高。该方法可弥补单一POI数据源在城市尺度建成区提取中的不足,且通过对POI数据类型初选和带宽的适当选取提高对公共设施配置的表征能力,在局部地区可获得更好的建成区提取效果。     

权衡生态安全与城市扩展模拟的山地城市增长边界划定

进行城市空间增长边界模拟研究,对区域有序开发土地资源和有效保护生态效益具有重要意义。传统方法未考虑到现实约束下生态需求对城市扩展的影响,缺乏一定的客观评价。本文以2005年和2015年两期城镇建设用地数据为基础,从协调城市扩展与生态安全的视角出发,借助ArcGIS平台构建改进CA模型,模拟了2025年万州城区的城镇用地扩展情况,并划定了城市增长边界。首先,通过计算生态敏感性、生态服务价值和禁止开发区划定生态保护红线,结合水域用地得到生态安全格局;其次,合理选取城市扩展潜力因子建立Logistic驱动评价体系,并纳入可控的邻域作用和随机作用构建CA模型模拟城市扩展的空间形态;最后,综合评价划定出2025年城市增长边界。结果表明:(1)以2005年为基期模拟2015年研究区的城镇用地情况,模拟总精度为96.80%,Kappa系数为0.86,模型效果好;(2)2025年模拟的城市增长边界内面积为166.79 km~2,占研究区面积的15.32%。模拟结果可为城市空间规划提供定量支撑,保障了城市扩展的可持续性,对生态环境敏感、城市用地紧张的山地型城市的增长边界划定具有参考价值。     

基于地理模拟方法的昆明市空间拓展情景分析简

改革开放以来,西部高原湖滨城市经历的快速城镇化进程给湖泊流域带来了较为严重的生态环境问题,未来城市空间发展政策的调整需要关注城市空间拓展对区域生态环境的影响。以位于滇池湖滨地区的昆明市为例,设定6种不用的城市空间拓展政策情景,应用SLEUTH模型预测了6种情景下未来20年的城市空间格局,采用空间指数和空间分析方法对预测结果进行了分析评价。结果表明：昆明市城市建成区具有典型的摊大饼式空间拓展模式,城市道路网对城市形态具有重要的影响。6种情景模式下未来昆明市建成区空间格局既有相似性,也表现出显著的差异。城市建设用地空间格局总体上呈集约、紧凑型的发展趋势。生态保护与城市发展管制相结合的政策情景对滇池湖滨地区的景观影响最小。多中心城市发展格局和城市发展管制相结合的政策情景对城市总体空间规模的控制具有明显的效果,但不宜在湖滨地区实施。滇池湖滨地区需要划定景观或生态保护区,严格禁止城市建设用地对湖滨用地景观的占用与分割。滇池湖滨以外的区域,适宜执行生态保护与城市发展管制相结合的多中心发展模式。     

权衡城市扩张与永久基本农田保护的城市增长边界划定——以武汉市为例

城市增长边界划定是优化城市空间结构和管理格局、增强城市综合承载力的有力手段。然而,由于城市周边的耕地质量较高,城市增长边界与永久基本农田保护在空间上存在显著的冲突。已有的城市增长边界划定研究大多忽略了城市扩张与永久基本农田保护的冲突,不利于城市周边优质耕地的保护。针对这一问题,该文利用土地系统模拟与优化模型(LANDSCAPE),以武汉市为例,开展了权衡城市扩张与永久基本农田保护的城市增长边界划定研究。结果表明:LANDSCAPE模型在城市增长边界划定过程中能够权衡城市扩张与永久基本农田保护,既能满足城市增长的需求,又有效避让了城市周边的优质耕地和重要生态用地,实现了城市扩张与永久基本农田保护的空间协调;该文提出的城市增长边界划定方法可以为快速城市化地区合理划定城市增长边界、实现区域土地资源的合理有效利用提供方法支撑。建议相关部门应同步划定城市增长边界与永久基本农田边界;同时在城市扩张与耕地保护冲突激烈区域设置耕地保护弹性区,并在该弹性区权衡城市扩张与优质耕地保护。     

基于地理模拟方法的昆明市空间拓展情景分析

改革开放以来,西部高原湖滨城市经历的快速城镇化进程给湖泊流域带来了较为严重的生态环境问题,未来城市空间发展政策的调整需要关注城市空间拓展对区域生态环境的影响。以位于滇池湖滨地区的昆明市为例,设定6种不用的城市空间拓展政策情景,应用SLEUTH模型预测了6种情景下未来20年的城市空间格局,采用空间指数和空间分析方法对预测结果进行了分析评价。结果表明：昆明市城市建成区具有典型的摊大饼式空间拓展模式,城市道路网对城市形态具有重要的影响。6种情景模式下未来昆明市建成区空间格局既有相似性,也表现出显著的差异。城市建设用地空间格局总体上呈集约、紧凑型的发展趋势。生态保护与城市发展管制相结合的政策情景对滇池湖滨地区的景观影响最小。多中心城市发展格局和城市发展管制相结合的政策情景对城市总体空间规模的控制具有明显的效果,但不宜在湖滨地区实施。滇池湖滨地区需要划定景观或生态保护区,严格禁止城市建设用地对湖滨用地景观的占用与分割。滇池湖滨以外的区域,适宜执行生态保护与城市发展管制相结合的多中心发展模式。     

协调发展视角下大南昌都市圈城市增长边界的划定

科学划定城市增长边界(UGB)能合理引导城市发展方向,有效抑制无序蔓延。基于协调发展视角,结合多目标土地利用适宜性评价方法与PLUS模型划定大南昌都市圈刚性UGB及自然增长、政策约束、协调发展3种情景下的弹性UGB。结果表明：(1)多目标土地利用适宜性呈现空间差异且存在重叠和交叉,协调发展最适宜区与农业生产最适宜区、生态保护最重要区重叠面积相比城镇建设最适宜区均有所下降;(2)刚性UGB面积占研究区总面积的76.11%,保障大南昌都市圈城市扩张严格遵循生态保护红线和粮食安全底线;(3)PLUS模型模拟结果总体呈耕地、林地、草地、未利用地减少以及水域和建设用地增加的趋势,其中建设用地扩张最显著,但协调发展情景下城市扩张得到有效约束,且该情景下弹性UGB能有效减缓城市扩张占用农业或生态价值最高区域,更能优化城市景观格局。研究结果有利于引导和实现大南昌都市圈城市可持续发展,也可为其他城市三生空间协调发展提供参考。     

国土空间规划中城镇空间和城镇开发边界的划定

在2016年国务院印发的《省级空间规划试点方案》所提出的“开展基础评价”和“绘制规划底图”两项主要任务中,城镇适宜性的评价与城镇空间、城镇开发边界的划定属于核心内容,同时也是一项具有较强探索性的工作。以国家对国土空间规划的基本设想为依据,对城镇空间和城镇开发边界的概念和内涵、空间关系、相关规则进行深入探讨,确定了城镇适宜性评价与城镇空间、城镇开发边界划定的主要思路和技术路线。结合福建省空间规划的案例,分析了城镇适宜性评价与城镇空间、城镇开发边界划定的过程、方法和结果。不同于以往各部门开展的空间性规划,城镇空间和城镇开发边界的划定建立在资源环境承载能力和国土空间开发适宜性的基础评价之上,这使得城镇开发建设活动的空间布局在资源环境本底方面得到合理保障,城镇空间和城镇开发边界的划定也有了较为科学、客观的依据。此外,把基础底图的研制与城镇发展潜能、城镇开发指向的评估,以及开发建设的规模管控、空间管控、开发强度管控系统地整合起来,使得规划底图的随意性得到了较好的控制。实践表明,本文的思路和技术方法是合理可行的,这一尝试可为空间规划理论和方法体系的完善提供参考。     

基于资源环境承载力的合肥市增长边界划定

在快速城市化和主体功能区战略背景下,滨湖城市作为城湖共生体,具有湖泊生态系统和城市社会经济系统双重属性,既是中国新型城市化格局中最具活力和潜力的核心单元之一,又是湖泊生态环境问题集中激化的高度敏感区,保护与开发并重,发展与风险共存。以行政区划调整后将巢湖纳入内湖的新合肥市为例,借助GIS平台,运用单因子评价法和综合敏感性评价法构成城市生态适宜性评价的方法体系,以水域因子、坡度因子、湿地因子、覆被因子、灾害风险因子组建资源环境约束指标体系,将合肥市域划分为极高敏感区、高敏感区、中敏感区、低敏感区、非敏感区5 种资源环境承载类型区;基于反规划理念,构建滨湖城市空间增长模型,并划定作为城市扩展生态底线的刚性和弹性空间增长边界。在此基础上,统筹考虑城市空间资源环境保障能力、人口与用地规模,结合城市总体规划方案,明确城市空间扩展方向,科学划定城市近期、中期和远期的增长边界。该方法在中国滨湖城市的空间增长规模与方向、湖泊生态系统安保与开发、城市用地调控与优化组合以及城市规划方案的合理性评价方面可提供科学决策依据。     

农产品质量安全导向的耕地质量评价及在城市开发边界划定中的应用——以南通市为例

快速城镇化过程中,耕地面临日益严重的质量和数量安全问题,改进耕地质量评价方法并探索其在城市开发边界划定中的应用研究,对于耕地和农产品质量安全保护、“多规合一”的实施具有重要意义。通过融合农用地自然质量分等和多目标地球化学调查成果,重构耕地质量评价指标体系与集成方法,结合耕地质量与规划城镇用地的耦合分析,探索可占用耕地与城市开发边界识别路径,并以南通为例进行验证。研究表明：沿江地区土壤重金属含量较高,沿海地区土壤肥力较差,西部和北部地区土壤肥沃,耕地质量较好。沿江地区规划城镇用地和耕地质量空间匹配较好,可占耕地和开发边界范围较大,北部地区相反。耕地质量评价—耕地与规划城镇用地耦合—可占用耕地选择与边界框定的方法,可以为城市开发边界划定提供指引,但城市用地需求和耕地可占用规模确定是有待深入研究的问题。     

基于水文效应的城市增长边界的确定——以镇江新民洲为例

城市增长边界(UGB)是城市增长管理、控制城市无序蔓延的重要工具,但如何科学定量划定城市增长边界一直是一个技术难题。针对目前城市增长边界定量划定研究的不足,提出一种基于城市水文效应,适用于城市内涝易发区的城市增长边界划定方法。该方法整合了元胞自动机(CA)模型与区域水文模型(SCS),通过CA模型预测城市不透水面积的扩张范围与形态,并以此作为城市水文模型的参数,评估城市淹水面积的比例及风险,最后根据风险水平确定城市增长边界。以镇江新民洲为例,实证研究了该地区的城市增长边界的合理划定,研究发现该区域城市扩张规模控制500 hm2之内,城市在最大降雨条件下城市积水面积的风险水平能有效降低。研究结果可为新民洲的水文风险控制及城市规划提供依据,同时可为其他城市增长边界划定提供方法参考。     

中国城市市政基础设施投资效率及对经济增长的影响

城市市政公用基础设施的建设对经济的发展有着重要的影响,基础设施投入产出效率问题已经引起了众多学者的关注,因而对市政公用基础设施效率的研究具有重要的现实意义。利用DEA模型和Malmquist生产率指数,对2005-2014年中国290个城市市政设施的投入产出效率进行了评价并分析其对经济增长的影响。结果表明:(1)中国城市市政公用基础设施综合效率水平差异较大,且仅有少数城市达到了效率最优。城市市政基础设施的纯技术效率总体偏低并呈缓慢增加趋势。规模效率增长较快,且高于城市综合效率和纯技术效率,是综合效率最重要的决定因素。(2)东部地区城市基础设施综合效率、纯技术效率和规模效率均高于其他区域,呈现出由东部沿海向中西部地区递减的趋势,且与人口规模呈现正相关。(3)2005-2014年城市综合效率变化指数、技术变化效率指数、纯技术效率变化指数以及生产率变化指数呈增长趋势,且空间差异特征不显著。(4)城市全要素生产率在不同规模的城市中均有提升,且大城市的提高程度大于小城市,小城市大于中等城市。此外,通过多元线性回归模型发现城市基础设施效率的提高对经济增长有着积极的意义。     

城市空间扩展的自组织特征与规划管控效应评估——以北京市为例

城市空间自组织是一种潜在的城市发展机制。当前中国正处于快速城市化进程中,正确认识和发挥自组织机制,有效复合空间规划的管控效应,将对城市空间良性扩展至关重要。通过构建空间逻辑斯蒂模型,阐释了城市空间扩展的基本机制,定量诠释了城市空间扩展在“面状”空间规划与“点线状”交通基础设施规划引导下呈现出连续性和复杂性并存的自组织特征。“面状”空间规划体现在区位择优发展、临近建成区拓展等规律,“点线状”交通基础设施规划主要表现为城市空间扩展的不完全预知性。在此基础上,采用相同模型对研究区全域、城市规划建设区、非城市规划建设区进行对比研究,进一步揭示了“面状”空间规划对城市空间扩展的强制性管控作用和“点线状”交通基础设施规划的空间引导作用。因此,为了有效预防规划失效并引导城市空间的良性增长,应当科学使用、谨慎布局“面状”空间规划,需要构建一套顾及城市空间自组织机制,以自下而上的“点线状”交通基础设施规划为基础,并充分发挥好自上而下的“面状”空间规划强制管制功能与“点线面”相协调的综合管控方案。     

基于生境质量的城市增长边界研究——以长三角地区为例

基于“生态优先”理念,提出一种利用生境质量评估策略的城市增长边界划定方法。结合ArcGIS和InVEST模型,通过综合评估生境自身及其在威胁情境下的质量,模拟各市独立规划、建设用地指标再分配及区域一体化发展的三类建设用地扩张情景,分别划定2024和2034年的长三角地区城市增长边界。结果表明：研究区生境质量总体呈南高北低格局,平均生态系统服务价值密度为10 770.604元/（hm²·a）,高质生境位于西南地区;根据指标再分配及一体化发展情景模拟的2024年研究区建设用地总量分别为10 583.273 km2和10 489.090 km2,2034年达到13 603.535 km2和13 252.370 km2;模拟的建设用地集中在东部沿海地区,并向北部及环杭州湾区域拓展;建设用地指标再分配能从整体上减少建设用地对优质生境的占用,区域一体化发展则能进一步降低城市发展造成的生态压力。     

基于夜间灯光影像数据的黄河流域中心城市建成区空间扩展及动力因子分析

研究黄河流域建成区扩展特征有助于透视用地开发效果和践行中心城市高质量发展规划。基于1992、1997、2002、2007、2012、2018年6期夜间灯光影像与统计数据,提取建成区范围,采用扩展强度指数、紧凑度指数、协调发展系数与灰色关联分析,探究1992—2018年黄河流域8个中心城市扩展的时空格局、质量及动力因子。结果表明：（1）黄河流域中心城市建成区面积分化明显,中下游城市扩展规模和强度大,扩展形态呈紧凑度普遍下降趋势。（2）夜间灯光影像数据刻画的西安建成区综合水平高、西宁水平低,银川综合发展快、兰州慢;除西宁、呼和浩特与太原外,其他中心城市平均夜间灯光指数在1997—2018年呈下降趋势,反映城市扩展水平降低。（3）中心城市人口-土地协调发展系数均呈波动下降趋势,除呼和浩特、太原和济南外,人口-土地由基本协调型向土地过快扩展型转变;中心城市经济-土地协调发展系数呈波动下降趋势,经济年均增长率降低,建成区面积年均扩展率增加,基本由经济过快增长型向经济-土地协调发展型转变。（4）中心城市空间扩展主要受经济发展（地区生产总值）影响;从中心城市整体看,全时段（1996—2018年）行政力（固定资产投资）和内源力（人口规模）影响作用较大,分时段（1996—2002年、2002—2012年与2012—2018年）行政力影响系数亦较高,市场力（社会消费品零售总额）与外向力（实际利用外资额）影响作用程度随时间增加明显。新时期黄河流域中心城市空间扩展应注重内部提质增效,提高建设用地利用效率,促进城市高质量发展。     

城市增长边界研究进展——理论模型、划定方法与实效评价

新型城镇化背景下,传统粗放的城镇土地利用模式难以为继,控制城市规模、优化空间格局已成为当前国土资源管理的重点工作之一。城市增长边界(UGB)作为一种西方国家控制城市蔓延的技术手段和政策工具已逐渐被引入国内。采用文献资料法和归纳演绎法,梳理并分析了国内外城市增长边界的理论模型、划定方法与实效评价,挖掘未来城市增长驱动力和增长边界制定方法可能的研究方向,为后续研究和未来其在中国的实践提供参考。结果表明：① 城市增长边界实证研究的理论基础主要源于古典单中心城市模型,由于国情不同,国内主要关注经济水平、产业结构和可达性对城市增长的影响,而国外在此基础上还关注公共政策和服务、外部性以及主体间的博弈对城市蔓延的促进或抑制作用;② 城市增长刚性边界划定主要以土地适宜性和承载力评价为基础,弹性边界可采用元胞自动机进行空间辅助模拟;③ 国外城市增长边界的实施效果具有地区差异性,国内目前还缺乏城市增长边界实施效果评价相关方面的研究。因此,城市增长驱动力后续研究应吸纳多源理论,识别不同尺度下其机理特征,探索宏观环境的情景变量对微观环境下“驱动力—城市增长”这一关系的影响。城市增长弹性边界制定需要考虑城乡土地利用转换背后不同情景下主体间的复杂博弈对用地转换在空间上分布的决定作用。为了保证政策的持续性和统筹区域发展,未来需要明确城市增长边界的管理机构,制定对应的法律条款和管理体系。     

基于建设用地适宜性评价的建设用地空间拓展研究——以晋江市为例

针对晋江市土地资源稀缺、建设开发强度过高、建设用地增长迅速,导致人口、资源与环境之间的矛盾日趋激烈的问题,遵循生态保护优先的原则,运用极限条件法、适宜性指数法和空间分析法,开展建设用地适宜性评价和建设用地拓展空间分析,摸清全市建设用地的最大供给量和建设用地可拓展空间的规模和分布,为进一步优化国土开发空间格局、合理高效配置国土资源,解决城市建设发展与生态保护之间的矛盾提供有效的空间决策依据。结果表明:晋江市土地资源建设用地适宜性水平较高,土地建设开发仍有一定的潜力,全市适宜建设土地、建设用地可拓展空间分别占土地总面积的70.17%、30.42%。但受到土地开发强度偏高、建设用地指标和耕地占补平衡制度的约束,土地资源进一步建设开发的空间十分有限,晋江市未来建设过程中必须转变以消耗资源、外延发展为主的模式,大力推进节约和集约用地,积极盘活城镇低效土地。     

中国大运河沿线城市扩张时空差异研究

自20世纪80年代以来,中国大运河沿线城市建成区规模、空间扩张模式以及空间分布特征都发生了显著变化。虽然当前不缺乏大运河重要河段以及沿线典型城市的研究,但对于大运河沿线城市整体扩张的研究较为少见。论文结合统计数据与遥感数据分析了1984—2016年中国大运河沿线城市建成区扩张速度特征、空间特征以及区域差异。结果显示：① 中国大运河沿线城市建成区扩张速度特征可被归纳为4类,不同类别之间差异显著;② 基于遥感影像提取的运河沿线城市建成区面积通常为相同城市对应年份的统计年鉴中建成区面积的1~2倍;③ 运河沿线城市建成区空间分布整体趋于离散、破碎,江浙地区运河沿线城市的建成区空间分布最离散、破碎,且离散度增长最剧烈。     

21世纪初期南京城市用地类型与用地强度演变关系

城市三维空间扩展已成为21世纪初期中国城市空间扩展的重要特征。利用南京市2000年和2012年两期三维城市数字重建成果,将地类变化转移矩阵的应用方法进行拓展,研究城市建成区用地类型变化引致的用地强度的演变。主要结论为：① 21世纪以来南京建成区处于高速扩张之中,12年间工业用地增长幅度最大,其增加的来源主要是农用地,其次为住宅用地,农用地和水域面积减少较为明显;② 在城市内部5种主要地类的转化过程中,除住宅用地转为其他建设用地的类型容积率有所降低外,其余转换类型容积率均有明显增长,城市内部用地类型未发生变化的地块,容积率也处在不断的提高中;③ 在城市扩展区各地类的容积率保持在较好的水平,新增住宅、教育和其他建设用地的容积率超过了老城区相应地类的容积率,新建工业用地容积率与老工业用地容积率持平,新建商业用地容积率是老商业用地容积率的65.67%。     

基于生态安全格局的山地河谷地区建设用地空间管制研究——以福建省沙溪重点开发区为例

构建山地河谷地区的生态安全格局对协调生态脆弱区的人地关系,指导建设用地空间管制,推动山区经济社会可持续发展具有重要意义。本文以福建省沙溪重点开发区为例,基于1992年、2000年和2015年三期土地利用数据,分析建设用地变化特点,并通过识别地质灾害防护、乡土文化遗产保护、生物保护和洪水防范等四类生态源地,应用MCR构建区域综合生态安全格局,结合DEM开展建设用地空间管制分区研究。结果表明:23 a间研究区居住用地和工矿用地持续增长,特别是工矿用地增长速度高达264.63%,但受河谷地形制约,建设用地扩张的集聚性极强,主要集中在沙溪干流5 km的缓冲区内,区域人口、资源与环境的矛盾日益突出;研究区综合生态安全格局以中、高安全格局区域为主,分别占研究区总面积的42.43%和41.47%,而低安全格局面积仅占16.10%,生态安全格局与其重点开发区的主体功能定位基本吻合;基于综合生态安全格局和山地河谷地形特点,提出建设用地空间管制分区方案,其中禁止建设区面积1354.66 km~2,占38.94%;限制建设区面积最大,为1408.70 km~2,占40.49%;作为建设用地后备资源的允许建设区受地形制约显著,面积504.10 km~2,占14.49%,且分布离建成区较远。研究结果将为主体功能区的国土空间规划、土地资源利用与生态环境协调发展提供科学依据与参考。