基于地理国情数据的建设用地动态监测与分析

吴正鹏，隋克林，陈楚1，，杨魁

(1.天津市遥感中心，天津 300381； 2.天津市测绘院，天津 300381)

1 引 言

城市变迁是一个结构复杂、规模庞大、不断发展的动态过程，具体表现为城镇人口增加、经济持续发展、城市载体功能日趋完善、城市空间结构逐步变化。为充分发挥地理国情普查和监测成果在服务国民经济、社会发展中的重要作用，近两年来国家测绘地理信息局陆续下达了专题性地理国情监测生产任务。国家级新区空间格局变化监测、全国地级以上及典型城市群空间格局变化监测是其重要内容之一。城市空间格局变化直接表现为建设用地空间分布差异性，通过定期或不定期获取其动态变化信息、分析变化趋势，可为城市发展战略与规划的制定和修编提供翔实可靠的数据支撑，从而促使城市建设向资源节约型、环境友好型和可持续发展的方向推进。

2 监测区概况

天津滨海新区是天津市下辖的副省级区、国家级新区和综合配套改革试验区，位于天津市东部沿海地区，地理位置约为东经117°20′～118°00′、北纬38°40′～39°00′。《天津滨海新区城市总体规划(2009-2020)》中明确了新区城市发展目标和主要职能为：北方金融中心、现代制造业和研发转化基地、区域现代服务业中心和国际休闲旅游目的地、我国北方国际航运中心和国际物流中心、海滨宜居的生态城区、服务和带动区域经济发展的综合配套改革试验区。

3 建设用地基本概念

《城市用地分类与规划建设用地标准》GB 50137-2011中将城乡用地即市(县、镇)域范围内所有土地分为建设用地与非建设用地，其中建设用地包括城乡居民点建设用地、区域交通设施用地、区域公用设施用地、特殊用地、采矿用地以及其他建设用地。城市建设用地指城市(镇)内居住用地、公共管理与公共服务设施用地、商业服务业设施用地、工业用地、物流仓储用地、道路与交通设施用地、公用设施用地、绿地与广场用地的统称，为城乡居民点建设用地的子类。

本文结合新区建设用地现状构成情况及规划建设用地对比分析需求，对建设用地和城市建设用地分类体系进行扩充。其中，填海造地作为新区土地资源开发利用的一种重要模式，纳入建设用地分类体系；将城市建成区内部及周边区域，按照城市建设用地类型无法归类的“在建”用地及基本具备建设条件的“已平整”用地统一作为“待建”用地纳入城市建设用地分类体系，以准确反应新区建设现状信息。

4 建设用地动态监测关键技术

4.1 总体技术方案

为准确反映天津滨海新区自设立以来在建设用地供给方面的变化，充分利用已有数据资料，制定监测总体技术方案(如图1所示)。首先，结合天津市第一次全国地理国情普查成果及相关规划专题资料，经信息提取及整合处理形成2015版建设用地数据。收集2006、2010和2015年三期高分辨率遥感影像，经影像配准形成监测影像数据集；考虑到滨海新区沿海区域围填海变化的特殊性，为确保影像配准精度，避免新增围填海区域失控，采用“逆向倒推”的作业思路，以2015年遥感影像数据成果为基准，对其余各时相影像进行配准处理，精度控制在2个像素以内。然后，通过影像变化检测与人工解译相结合的技术路线，以2015版建设用地数据为基准，依次采用逆向更新方法制作2010版、2006版建设用地数据。最后，结合地表覆盖分类信息、规划专题资料开展新区建设用地变化统计分析。

图1 建设用地动态监测总体技术方案

4.2 建设用地(城市建设用地)信息提取及整合处理

基于2015年标准时点核准后的地理国情要素及地表覆盖成果，以遥感影像记录的地物特征为最重要解译依据，同时结合城市总体规划、专项规划等专题数据，经信息提取及整合处理制作建设用地和城市建设用地数据。由于天津市地理国情要素详细采集了居住小区、工矿企业、单位院落、铁路、各级道路中心线及路面等信息，在建设用地和城市建设用地采集过程中，首先依据属性信息将面状数据归入相应类别；然后以遥感影像为底图，将围墙、栅栏等作为解译标志补充采集各类型用地边界数据，辅以地理国情要素属性信息，对图斑进行归类处理。具体可参考中国测绘科学研究院编制的《国家级新区建设变化监测信息提取技术规定》执行。

4.3 统计分析方法

基于建设用地数据集和地表覆盖数据，运用相关统计分析模型和方法，从建设用地(城市建设用地)结构、空间分布、图斑数量、面积、占比、变化量、变化速率、变化方向(借助转移矩阵分析)等方面开展基本统计，从而分析其空间聚集、离散和差异特征。在基本统计基础之上，结合《天津滨海新区城市总体规划(2009-2020年)》(以下简称“城总规”)从人口与用地规模、城市建设用地结构及人均指标、空间布局、空间管制区划四个方面对新区空间格局、建设进程等进行综合分析与评估。

5 建设用地变化统计分析

5.1 建设用地

天津滨海新区自设立以来，建设用地总量及结构变化明显，主要表现为城乡居民点建设用地、填海造地及区域交通设施用地面积大幅度增加，采矿用地逐步减少的特点。2006年～2015年，建设用地总量由 748.21 km2增长至 1 277.56 km2，增量 529.35 km2，9年间变化速率为 58.82 km2/a。

2015年，滨海新区建设用地面积最大的类型为城乡居民点建设用地，约 831.26 km2，占比65.07%，主要分布在京津城市发展轴及沿海城市发展带上；采矿用地 252.95 km2，占比19.80%，由盐田、采油、砖瓦窑三种地面生产用地构成，主体为盐田生产用地；填海造地 109.82 km2，占比8.60%；区域交通设施用地占总量的5.47%，主体为机场和港口用地；区域公共设施用地、特殊用地及其他建设用地所占比例较低，三类用地总面积约为 13.66 km2。

借助转移矩阵分析2006年～2015年间建设用地结构变化及空间分布，如图2所示。城乡居民点建设用地占比由52.60%增长至65.07%，面积为2006年的2.11倍；新增部分主要分布在临空产业区、滨海高新区、中新天津生态城及临港工业区等产业功能区，汉沽城区南部亦为其重点分布区域；增量主要源于非建设用地和采矿用地；同时，约有 18 km2城乡居民点建设用地转出为非建设用地和区域交通设施用地。区域交通设施用地占比变化不大，面积由 34.04 km2增长至 69.88 km2；新增部分主体为新建高速公路及天津滨海国际机场扩建用地；增量主要源于非建设用地、城乡居民点建设用地及采矿用地。采矿用地面积由 309.67 km2减少至 252.95 km2。

图2 天津滨海新区2006年、2010年、2015年建设用地情况

结合2006年地表覆盖数据看，9年间新增建设用地主要源于水域、草地、耕地和构筑物、人工堆掘地。其中，水域占比63.95%，面积为 338.16 km2；草地占比12.24%，面积为 64.75 km2；耕地排在第三位，占比9.39%，面积为 49.66 km2；构筑物和人工堆掘地占比分别为5.53%、4.54%；荒漠与裸露地表、林地、园地、房屋建筑(区)及道路贡献较小，面积共计 23.02 km2，与人工堆掘地面积相当。

5.2 城市建设用地

伴随城市建成区范围的不断扩张，滨海新区城市建设用地总量及各类用地面积均呈现出逐步增长的态势。2006年～2015年，总量由 351.50 km2增长至 783.05 km2，增量达 431.55 km2，九年间变化速率为 47.95 km2/a。

2015年，居住用地面积59.53 km2，道路与交通设施用地面积 58.34 km2，绿地与广场用地面积 79.32 km2，公共管理与公共服务设施用地、公用设施用地两者的总面积 32.06 km2；与第二、第三产业相关的工业用地、物流仓储用地及商业服务业设施用地面积合计 222.24 km2；而待建面积达到 331.55 km2。从城市建设用地各类型空间分布情况看，居住用地在塘沽、汉沽、大港城区及中新天津生态城集中分布；物流仓储用地分布在海港物流区及其周边；工业用地主要分布在汉沽、大港城区以南区域，临空产业区、滨海高新区、先进制造业产业区及临港工业区；绿地主体为森林公园、街心公园及城市绿化用地，中新天津生态城绿地分布比重较大。

图3 天津滨海新区2006年、2010年、2015年城市建设用地情况

如图3所示，从城市建设用地面积及结构(不含待建用地)变化情况看，2006年～2015年间：居住用地面积增加 22.37 km2，占比由15.03%降至13.19%；公共管理与公共服务设施用地增加 5.42 km2，但占比由6.17%降至4.58%；商业服务业设施用地增加 17.87 km2，占比变化较小；工业用地增加 52.96 km2，占比由30.32%降至28.33%；物流仓储用地增加 22.06 km2，占比由13.93%降至12.51%；道路与交通设施用地增加 30.22 km2，占比由11.38%增至12.92%；绿地与广场用地增加 47.25 km2，占比由12.98%大幅增长至17.57%。

滨海新区城市建设发展直接反映为待建用地面积的快速增长。从2015年城市建设用地状态看，已建成 451.50 km2，占比57.66%；待建用地构成类型中：已平整用地 284.21 km2，在建用地 47.34 km2。2006年～2015年间，待建用地由 104.35 km2增长至 331.55 km2，为2006年的3.18倍，占城市建设用地的比例亦由29.69%上升至42.34%；新增待建用地主要分布在产业功能区(不含中心商务区)及汉沽城区南部、轻纺经济区；此间，约有 62.78 km2待建用地转化为工业用地、物流仓储用地、绿地与广场用地及居住用地等其他城市建设用地类型。

结合2006年地表覆盖情况看，9年间新增城市建设用地主要源于水域、构筑物、草地、耕地及人工堆掘地、荒漠与裸露地表。其中，水域占53.55%，构筑物占13.17%，草地占13.03%，耕地占8.93%，人工堆掘地占比5.23%，荒漠与裸露地表、房屋建筑(区)、林地、道路及园地贡献较小。

6 用地现状与规划对比分析

6.1 人口与用地规模

天津滨海新区成立以来，人口保持平稳增长；2015年末，常住人口达297.01万人。常住人口规模与“城总规”中所确定的“2020年常住人口规模的高限值规划控制在600万人，城镇化率98.0%”存在较大的差距；参考对比天津市2015年82.64%的城镇化率，与规划指标差距亦不小。

2015年建设用地总面积为 1 277.56 km2，尚未突破“城总规”中确定的至2020年“建设用地总规模控制在 1 400 km2以内”的指标要求。结合2010年以来 34.29 km2/a的增长速度看，2020年前此项控制性指标被突破的可能性极大。同时，由于将 331.55 km2的“待建用地”纳入城市建设用地总量统计，2015年城市建设用地总面积达到 783.05 km2，已突破“城总规”中确定的“2020年城镇建设用地规模控制在 720 km2”的指标要求；人均城镇建设用地面积亦高于“城总规”中确定的控制性指标，说明新区对外地人口的吸引尚不强烈，土地利用效率有待进一步提升。

6.2 城市建设用地结构及人均指标

为方便与《城市用地分类与规划建设用地标准(GB 50137-2011)》所规定的“规划城市建设用地结构”、“规划人均单项城市建设用地面积标准”指标进行对比，将2015年已建成城市建设用地进行分类统计，其结果如表1所示。

从城市建设用地结构现状与规划对比情况看，工业用地占比已接近“15%～30%”的上限值；而居住用地尚未达到“25.0%～40.0%”的下限值，占比明显偏低；公共管理与公共服务设施用地占比与居住用地类似，占比略低于“5.0%～8.0%”的下限值；道路与交通设施用地占比则位于“10.0%～25.0%”的区间内；同时，绿地与广场用地占比达到17.57%，已突破“10.0%～15.0%”的规定上限值，说明滨海新区城市建设过程中比较注重城市绿化，进而实现建设“环境优美的宜居生态型新城区”的目标。总体来说，城市建设用地结构直接反映出新区产业职能突出、生活职能偏弱的特征。

天津滨海新区2015年城市已建成建设用地信息统计表 表1

从人均单项城市建设用地指标看，人均居住用地用地略低于“Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ气候区的人均居住用地面积指标为 28.0 m2/人～38.0 m2/人”的要求；人均公共管理与公共服务设施用地略高于“规划人均公共管理与公共服务设施用地面积不应小于 5.5m2/人”的要求；人均道路与交通设施用地明显高出“规划人均道路与交通设施用地面积不应小于 12.0 m2/人”的要求；人均绿地与广场用地则是“规划人均绿地与广场用地面积不应小于 10.0 m2/人”指标的2.7倍，远高于《国家生态园林城市标准》提出的“人均公共绿地 12 m2/人”的要求。

6.3 空间布局

天津滨海新区2005版“城总规”依托环渤海地区京津发展主轴和天津市域发展主轴、东部滨海发展带提出了“一轴、一带、三城区、七功能区”的城市空间结构；2009版“城总规”结合新区轴带发展格局，按照强化优势、突出特色、产业集聚、城市宜居的原则，统筹产业和生活、交通和市政、城区与功能区，形成“一城三片两港”的城市空间结构，如图4所示。将2015年城市建设用地分别与2005版、2009版“城总规”城市空间结构图进行叠加分析可知：滨海新区近10年来的城市发展及拓展方向与两版总规所确定的城市空间结构基本吻合；城市建设用地主要分布在“沿海河和京津塘高速公路的城市发展主轴”及“沿海城市发展带”上；随着“城总规”的修编调整，城市建设用地空间分布与“一城三片两港”的城市空间结构亦基本相符。

图4天津滨海新区2015年城市建设用地空间布局与规划对比示意图

6.4 空间管制区划

为协调建设与生态保护之间的关系，引导城镇各项用地建设，保护和改善区域生态环境，滨海新区在现状发展特点与趋势基础上，结合空间布局影响因素分析，提出空间管制区划及管治要求。禁止建设地区是严禁各种开发建设活动的地区，包括自然保护区的核心区和缓冲区、水库、河流、主要行洪通道、风景区核心景区、基本农田、大型市政通道控制带、道路和农田林网以及城市楔形绿地控制范围等。总体来看，滨海新区空间管制规划执行情况较好，随着示范小城镇、工业园建设的陆续推进，禁止建设区内建设用地(主体为农村居民点建设用地)总量呈现逐年退出的可喜态势。

7 结 语

与城市总体规划实施评估紧密相关的建设用地变化动态是地理国情监测的重要内容。本文基于地理国情普查数据、多期历史遥感影像，结合城市总体规划、同时期社会人文经济数据，从地理空间角度分析天津滨海新区建设用地变化动态。监测结果表明：新区设立以来，以《天津滨海新区城市总体规划》为指导，建设用地变化呈现明显的空间特征和方向性；建设用地规模不断扩大，呈高速外拓式的扩张特征；功能区发展迅速，城市区域骨架初步形成；建设用地结构反映了新区产业职能突出、生活职能偏弱的特征。总体来说，近些年新区在对外开放、带动区域发展、现代制造业和研发转化基地建设、北方国际航运中心和国际物流中心建设、生态宜居城区建设等方面取得巨大成绩，部分实现城市定位。