海岸带建设用地空间格局及其演变特征研究

胡 慧，李伟芳，傅杰超，王 奇

（1. 宁波大学地理与空间信息技术系，浙江·宁波 315211；2. 宁波大学土木工程系，浙江·宁波 315211）

随着城市的发展，建设用地需求日益增加，城市边缘区的非城市建设用地也逐渐转化为城市建设用地。为缓解土地压力，同时保证城乡建设用地能满足城市发展需要，海岸带滩涂用地便成为经济发展水平较高地区的重点规划区域。海岸带是由陆地向海洋的过渡地带，资源丰富，且具有很高的开发利用价值[1-3]。近几十年来，伴随着城市化现代化的发展目标，人类加大了对海岸带的利用力度，也使海岸带生态环境的压力日益增大。

国外学术界对海岸带土地利用/覆盖变化（LUCC）方面做了大量工作，Neslihan 等以库赛达斯为研究对象，提出旅游业的发展不仅会使海岸带建设用地无节制的扩展，而且会使土地质量下降[4]。Micha Gebel 等通过南非西开普海岸带土地利用对沉积物和营养盐转移的影响模拟旨在发现土地利用对当地海岸带地区水资源的影响[5]。中国目前对于海岸带LUCC 的研究主要分为三个方面：（1）海岸带LUCC 动态变化监测。如利用计算土地利用类型动态度、土地利用转移矩阵、土地利用结构信息熵和土地开发利用强度综合指数4 种指标模型，分析象山港海岸带1985-2015 年土地开发利用时空变化[6]；通过不同时期的土地利用数据，分析甬台温地区海岸带利用强度变化特征[7]；基于LUCC 遥感解译数据，研究1980-2015 年山东省海岸带土地利用变化并作量化分析[8]。（2）海岸带LUCC 驱动力研究。如采用遥感和地理信息系统技术对1985 年和2005年广东省海岛海岸带土地利用进行数据处理，对海岛海岸带土地利用变化及其驱动因子进行分析[9]；基于遥感影像，对2000-2014 广州南沙区土地利用变化进行动态分析[10]；基于1978 年和2010 年两期连云港海岸带Landsat 影像，分析土地利用特征及其动态变化过程，并进行土地利用变化驱动力分析[11]；基于ArcGIS 10.2 软件对福建省2005-2015年LUCC 数据进行分析，并采用灰色关联度法对其驱动机制进行探讨[12]。（3）海岸带LUCC 的环境响应。如对比浙江省生态系统与土地利用之间的影响关系，研究驱动土地利用强度和自然生态系统发生变化的原因[13-15]；构建海岸带土地发展潜力评价体系，提出杭州湾南岸经济—生态协同型土地利用模式[16]。

杭州湾南岸海岸多数以平原淤泥质为主[17-18]，资源丰富，适宜各类产业布局，有很大的开发潜力，是宁波市海洋经济研究的未来重要后备土地资源。因此，以杭州湾南岸沿岸海岸带慈溪段作为研究范围，结合相关土地政策，研究慈溪市海岸带城乡建设用地空间格局的演变及其演变特征。

1 研究区概况

浙江慈溪为县级市，属宁波市管辖行政区，位于杭州湾的南岸（图1），为沪、杭、甬三角地区结合部。慈溪市的城乡建设用地重心位于其市南部地区，而滩涂资源主要分布该市的北部地区。1990-2000 年慈溪市的滩涂面积都在100 km2以上，而土地用途管制实施以后，滩涂被大规模开发，导致2005 年的滩涂将近减少30 km2，为72.85 km2。2006 年开始实行的城乡建设总规模控制，导致滩涂大量作为城乡建设用地使用，滩涂面积进一步减少至69.89 km2。

在转移比例方面，拥有大量滩涂资源的慈溪市，滩涂转移到城乡建设用地的比例，除1995-2000 年比较低，其他各个研究时段都比较高，2005 年达到14.01%，在2010-2015 年更达到了27.36%。可以看出在1990-2015 年期间，慈溪市滩涂面积减少，而滩涂围垦后作为城乡建设用地使用的面积和比例越来越大。

图1 慈溪市地理区位图Fig.1 Geographic map of Cixi city

2 数据来源及处理

2.1 数据来源

卫星遥感数据主要下载杭州湾慈溪段1990年、1995年、2000 年、2005 年、2010 年和2015 年的遥感影像数据，分辨率为15 米，每年影像共6 景。地图及其他相关参考数据主要为浙江省行政区划图、浙江省土地利用图以及相关统计部门的统计数据和其他土地利用数据等。本文的遥感图像和地理信息的处理采用ENVI 5.2、ERDAS IMAGINE 8.5和ArcGIS 10.2 等软件。

2.2 数据处理

本文主要应用ENVI 5.2 和ArcGIS 10.2 对遥感图像进行处理和分析。先用ENVI 5.2 进行波段选择、影像处理；后在ArcGIS 10.2 中绘制研究区的范围，实现栅格数据向矢量数据的转换，并对生成的土地利用分类数据进行分析。

运用ENVI 5.2 遥感影像处理软件，分别对慈溪市1990年、1995 年、2000 年、2005 年、2010 年和2015 年的图像进行几何校正。采用三次多项式模型，选取变化小且目标物容易识别的地物标志（如道路的交叉点、桥梁的端点、天文台中心等）作为地面控制点，每景的影像控制点起码在20 个以上，并要求均匀分布。

3 结果分析

3.1 建设用地宏观数量变化

1990 年到2015 年慈溪市的城乡建设用地面积一直保持增长（图2）。可以明显看出，在1990-2000 年之间，面积增长速度保持一个比较低速的状态，而进入2000 年以后，城乡建设用地迅速增加，增长速度明显加快，在政策调控下，2005-2010 年为1990-2015 年研究时段内的最低增长速度，之后城乡建设用地增长速度又明显上升。

图2 慈溪市不同年份城乡建设用地面积Fig.2 Urban and rural construction land area of Cixi city in different years

不同时段慈溪市城乡建设用地的数量变化及其受土地政策的影响概述如下：

（1）1990-1995 年，该时间段内城乡建设用地面积增加34.95 km2，增长速度为6.69 km2/年。这个时间段内政策刚起步，对城乡建设用地的使用没有过多的约束和鼓励，城乡建设用地增长和社会经济发展协调发展。

（2）1995-2000 年，该时间段内城乡建设用地面积增加26.36 km2，增长速度为5.27 km2/年。该时期的土地政策相对而言较为稳定，土地使用权出租权等的出让和流转开始正规化和模式化，积极的政策让土地投资商看到有利可图，多股资金进入土地市场。期间的土地相关制度也使地方政府获得较多的财政收入，所以地方政府的态度也非常积极。1995 年《自然保护区土地管理法》《建设用地计划管理办法》等相关土地政策的颁布，逐步引导城市发展。1998 年国家开始实行土地用途管制制度，该制度的实行对城乡建设用地增加有抑制作用。

（3）2000-2005 年，该时间段内城乡建设用地面积增加100.96 km2，增长速度为20.19 km2/年。2000 年开始土地市场基本形成，合理规范的土地市场对经济发展起到积极作用，也让政府和投资商合作更加密切。之后几年出台的相关土地政策，重点涉及的就是土地出让。其中招拍挂制度成为获得经营性建设用地的唯一途径，导致土地出让量和建设用地面积大幅度增加。期间，慈溪市产业发展迅速，政府为增加GDP，积极打造各类产业园区，也间接导致城乡建设用地面积增加。

（4）2005-2010 年，该时间段内城乡建设用地面积增加9.52 km2，增长速度为1.90 km2/年。这个时期，国家已意识到土地资源紧缺，建设用地增加无度且效益低下，耕地受到严重侵害，由此决定用土地政策进行宏观调控。在此期间出台了一系列抑制建设用地增长的政策，如城乡建设用地总规模作为约束性指标来控制、促进节约集约用地、严格建设用地转批以及对各类建设用地的限制政策，极大抑制了城乡建设用地的增长面积和增长速度。

（5）2010-2015 年，该时间段内城乡建设用地面积增加87.71 km2，城乡建设用地平均增加速度为14.62 km2/年。国际国内经济形势的稳定让土地政策退出宏观调控的手段，但出于对建设用地发展过快的考虑，土地政策还是抑制建设用地增长。受制于城乡建设用地总规模，海岸带地区城市开始围垦沿海滩涂，为城乡建设用地增加和建设用地置换提供新的途径，在此背景下，城乡建设用地面积的增速又逐步加快。

3.2 城市重心坐标转移分析

以慈溪市1990 年的建设用地图层为基础，计算每个研究年份内的城乡建设用地重心，即作为城市在该时期的重心，从而得出城市重心的地理坐标以及两个时期城市中心之间的移动距离。

（1）城市重心坐标

重心转移指数通常用来描述土地空间分布的有效单一量算量，表示某一固定时期内的重心位置，以此来反映不同时期内的土地重心分布变化情况。本文运用ArcGIS 10.2软件对杭州湾南岸慈溪段在不同时期的城乡建设用地图层进行方向分布分析，计算出重心坐标，进而分析重心转移情况。计算公式如下：

式中：Xt、Yt分别为t 时城市用地重心坐标；Xi、Yi为第i 块城市用地的几何中心坐标；Cti为第i 个片区面积。

（2）城市转移距离

依据城市重心坐标，计算两个不同时期内的城市建设用地重心的转移距离，再对城市重心转移特点进行定量描述。计算公式如下：

式中：D 是城市重心之间的转移距离；X1、Y1是城乡建设用地初期的重心坐标；X2、Y2是城乡建设用地后期的重心坐标。

经过计算得到慈溪市重心转移方向和转移距离（表1），制图得到重心转移图（图3）。

（3）城市重心转移结果

从表1 和图2 中可以看出，慈溪市城市重心转移方向有三种：1990-1995 年向东南转移，2000-2005 年向东北转移，其余时段内都是向西北转移。慈溪市的城乡建设用地一方面在市中心增长，另一方面在海岸滩涂地区增长。除了1990-1995 年，其余研究时段重心都向北移动。从移动距离来看，2010-2015 年移动距离最大，为1.39 km，且移动距离是增长趋势，直接反映了城乡建设用地重心向有大面积海岸滩涂的北部地区转移。2005-2010年移动距离最小，为0.59 km。在1990-2015 年25 年间，城市重心总共向东北方向转移了2.72 km。

表1 慈溪市不同年份城市重心及其转移Table 1 City center and its transfer in different years of Cixi city

图3 慈溪市城市重心分布图Fig.3 Distribution of regional centers of gravity in Cixi city

3.3 空间演变特征分析

以1990 年和2015 年的城乡建设用地图层为基础，利用ArcGIS 10.2 绘制慈溪市海岸带城市的空间扩展过程图，可更加具体和明显地表示过去25 年间慈溪市海岸带城市空间扩展的具体变化和范围（图4、图5）。

通过对比发现，蓝色区域扩展规律是在中心城区和海岸滩涂区域同时扩展，2005 年之前中心城区扩展速度较快，2005 年之后海岸滩涂地区扩展速度较快。2010-2015 年，慈溪市大规模开发滩涂围垦地区，将许多工业区和产业园区在此开发，城市空间扩展方式为中心向四周外延式和外围填充式。

3.4 海岸带城乡建设用地扩展与滩涂利用分析

以1990 年城乡建设用地为基础，再以慈溪市的滩涂图层为基础，计算下个研究年份滩涂转移为城乡建设用地的面积，从而得出慈溪市滩涂转移到城乡建设面积总量（表2）。

图4 慈溪市不同时段城市扩展过程图Fig.4 Urban expansion process of Cixi city in different periods

图5 慈溪市不同时段城市扩展面积及比例Fig.5 Urban expansion area and incremental ratio of Cixi city in different periods

表2 慈溪市滩涂转移到城乡建设用地面积Table 2 Area of tidal flat transferred to urban and rural construction land in Cixi city

在城乡建设用地扩展与滩涂分布分析中，可以看出滩涂面积变化和滩涂转移到城乡建设用地的面积比例，用地类型从滩涂转移到城乡建设用地的面积越来越大。在1995-2000 年之间，受到土地用途管制制度影响，滩涂转移到城乡建设用地的面积和转移比例有明显下降。2000 年以后，滩涂被大面积使用。到2005 年，滩涂面积都有不同程度减少。2006 年开始实行城乡建设用地总规模控制，慈溪市围海增加滩涂面积，滩涂仍被大规模转移到建设用地上。因此，土地用途管制制度在一定程度上引导了海岸带城乡建设用地得空间格局。

4 结论

（1）从时间特征来看，阶段性的土地政策影响了城乡建设用地面积的增长趋势，经历了快速—高速—低速—高速的发展过程。1990-2015 年间慈溪市城乡建设用地增长了227.33 km2，年均增长8.74 km2。1998 年国家实行土地用途管制制度之后，慈溪市城乡建设用地面积扩展速度明显小于1990-1995 年。而在2000 年之后，慈溪市产业迅速发展，建设用地扩展速度先急剧增长后较慢增长。其中，在1995-2000 年之间，受到土地用途管制制度影响，滩涂转移到城乡建设用地的面积和转移比例都有明显下降。2000 年后，滩涂被大面积使用。2006 年实行城乡建设用地总规模控制，滩涂资源仍被大规模转移到城乡建设用地上，利用围海来增加城乡建设用地可使用面积。

（2）从空间特征来看，城乡建设用地重心整体沿东北方向移动，进一步形成了中心向四周外延式和外围填充式两种模式，且与土地资源更新方向一致。1990-2005 年间，城市中心向外扩展强度剧烈，主要是外延式扩展，扩展面积达162.27 km2，占城乡建设增长总面积的71.4%；2005年以后主要以外围填充式为主，由于土地制度的管制，慈溪市政府大规模开发滩涂围垦地区，形成填充式发展模式，尤其是2010-2015 年，总扩展面积达87.71 km2，占增长总面积的38.6%。

（3）土地用途管制制度在一定程度上引导了海岸带城乡建设用地空间格局，使海岸带用地类型转向城乡建设用地。目前为了协调城市和农村建设用地发展，土地制度的政策核心是抑制城乡建设用地过快增加。2000 年之前，土地制度抑制了滩涂转向城乡建设用地的趋势。2000-2005 年滩涂被大面积的使用。直到2006 年实行城乡建设用地总规模控制，限制海岸带城乡建设用地面积。虽在此土地制度下，增加面积有所下降，但填海造地面积过大，用地类型仍从滩涂转移到城乡建设用地。因此，在制订土地制度时，应该有前瞻性和可控性，在保持现有土地资源的前提下，更好地促进城市空间发展。