基于“三生”空间的大连老港区土地利用变化研究

曹艳雪，杨翠霞，曹福存

(大连工业大学艺术设计学院，中国 大连 116034)

在“一带一路”发展战略下，沿海港口作为重要的交通枢纽和节点城市，将成为“21世纪海上丝绸之路”建设的领军者和主力军。港口的发展离不开城市腹地的支撑，港口城市因其强大的资源要素集散功能，正成为全球产业转移的目地和海洋产业的集聚中心，港城之间的空间效应也逐渐增强[1]。港城关系贯穿了港口城市发展的整个过程，其港城空间关系经历了港城一体化、港城扩张、港城分离和港城融合等一系列的发展变化[2]。而随着经济全球化发展和货物结构的变化以及港口城市规划发展，具有几十年历史的港口港区(也称为老港区)的集疏运条件、航道条件和储藏设施等无法满足海运船舶大型化和专业化的需求，已经或者正逐渐从注重集装箱和散货等货物航运输送的传统角色，渐渐转变为以国际邮轮、游艇、综合客运码头为主的客运服务、旅游观光、休闲和文化展示等多元化的服务提供者[3]。为了优化港口城市的空间结构和保持老港区的城市活力与凝聚力，有必要深入研究港口城市更新下老港区的土地利用变化特点及规律。目前，老港区建设侧重于其再开发建设模式、策略及其规划设计等方面研究，例如郭卫东、周挺等和胡昕等等均在总结国外相关的成功经验基础上为国内老港区再开发建设提出了相关策略和建议[3-5]；张晋石从开放空间角度对老港区再开发规划策略提出了相应的设计标准；李立和段苏桐从城市规划和城市设计角度对大连老港区及其周边区域再开发提出相应规划策略[6-8]。港口再开发建设过程中引起海岸带的土地利用变化，已成为人与土地相互作用与全球变化的重点研究之一。其中国内外学者对海岸带土地利用研究侧重于大尺度或中尺度范围内的现状和问题分析[9，10]、空间格局特征[11]、动态变化特征[12，13]、生态系统服务价值[14]等方面研究。但对于港口这种特殊土地利用、时间跨度在十几年以上的动态变化分析的文献却不多。作为国内重要港口的大连港老港区(简称大连老港区)的土地利用功能转变研究还未见报道。

土地利用是国土空间的实体表现形态和核心主体，具有生产、生活和生态(简称“三生”)的多功能性[15]，而基于“三生”空间的土地利用转换为资源优化也带来了新的发展契机。现阶段，“三生”空间的相关研究主要侧重在“三生”空间分类体系[15，16]、“三生”空间识别[17]和“三生”空间优化布局[16，18]等；在尺度方面侧重于国家、省、市县和乡镇等大中尺度的城乡土地向外扩张下的土地利用变化[18-20]。而随着城市土地快速向外扩张逐渐变缓，城市发展和土地利用转向了内城的更新，港口城市也正面临着内城老港区的更新。在“一带一路”战略的指导下，大连老港区的开发和转型可以为沿海港口城市的更新发展提供借鉴。大连老港区已有100多年历史，其港区设施、空间配置与港口相关产业结构变化与物流功能等已无法适应大型化、专业化和集装箱化的船舶发展。“依港立市，先港后市，以港兴市”是大连港城发展历史关系的客观写照，老港区搬迁改造已经对大连城市东部发展拓展新的空间“东港商务区”起了重要作用，这些促使老港区土地利用变化更为明显。因此，本文利用RS和GIS技术，从“三生”功能的角度出发，对2000—2015年老港区土地利用变化情况及特点进行讨论，以期为港城融合城市发展、城市规划及相关部门提供有益参考。

1 大连老港区概况

大连老港区位于大连市东部(坐标为38°55＇44＇＇N,121°39＇17＇＇E)，于1899年开始兴建，1899—1905年被沙俄租借和统治，1905—1945年被日本侵占和统治，1945—1950年由苏联代管，1951年回归祖国怀抱[21]。其功能也从注重集装箱和散货等货物航运输送的传统角色，渐渐转变为以国际邮轮、游艇、综合客运码头为主的客运服务、旅游观光、休闲和文化展示等多元化的服务提供者。2000年大连市委、市政府决定对大连港东部地区实施搬迁改造(现称为“东港”)，2004年大连市政府通过了《大连东港地区改造规划方案》，总规划用地面积5.97 km2，其中陆域面积2.78 km2，填海面积3.19 km2(图1)。2005—2007年老港区完成了全部搬迁，保留西侧的滚装码头、客运码头和内贸集装箱码头。本文的研究区域为老港区原陆域范围(图1)，西北侧为造船厂，西南侧为长江路，东北侧与黄海相接壤。从图1可知，老港区土地利用调整了东侧的道路，港隆路和长江路的延伸使得核心区与东侧的各个街区形成更好的连接，路网结构变得更加清晰，其可达性以及活力度都得到了提升，发展模式也由原来的以生产空间为主逐渐转为服务于生活空间和生态空间。由此，本研究结合大连城市规划发展，选用2000，2005，2010和2015年的土地利用类型的变化图来进行对比分析。

图1 大连老港区的区位图 Fig. 1 The location graph of Dalian old seaport

2 数据来源和研究方法

2.1 数据来源

本文通过对大连老港区不同年份的地图和相关文献分析[21]，并结合大连城市发展和规划设计纲要，最终确定以2000，2005，2010和2015年作为研究的时间节点，利用快鸟(Quickbird)卫星遥感图、谷歌地图和实际调研，对大连老港区土地利用变化进行可视化处理。利用实际测量和ArcGIS技术，对不同年份和不同土地利用变化类型的面积进行计算并分析其空间演变特征。

2.2 研究方法

2.2.1 大连老港区“三生”空间土地利用分类体系构建 三生空间是一种根据国土利用类型划分的功能空间，包括生产空间、生活空间和生态空间。生产空间指提供物质资料和服务等生产行为的区域；生活空间指人类居住、消费和休闲等日常生活行为的具体区域；生态空间指提供生态资源及其服务的区域[15，22，23]。而土地本身不仅是一个集生产、生活和生态多功能体，还是一个相互关联、相互统一的复杂综合体。港区土地利用变化是其利用类型在生产、生活和生态三大空间中功能间的转变。结合已有学者研究[6-9]，港口区域内生产空间主要是指满足集装箱的仓储、道路与交通设施、公共管理和服务设施等场所；生活空间主要是指为人们提供居住、消费和休闲服务等空间；生态空间主要是指绿地与广场用地、空闲地等用地场所。但不同的土地利用方式、强度和相关使用者，土地利用分类也在变化，如港口区的道路与交通设施用地在堆场区域内主要突出其为生产服务，而在居住区范围内突出其为生活服务，因此本研究将其分为生产性和生活性道路与交通设施用地。基于此，本研究以2017新版《土地利用现状分类》、《大连市城市总体规划(2001—2010年)2017年修订》、《大连东港地区改造规划》等为依据，结合研究区土地利用特点，参考杨清可等、张红旗等相关研究[23，24]，三生空间分类与土地利用分类的对应关系如表1所示。

表1 大连老港区“三生”空间土地利用的分类体系

2.2.2 土地利用转移矩阵 土地利用转移矩阵可以分析不同土地利用结构特征变化和类型特征变化，这在已有相关研究成果中得到了验证[25，26]。该方法来源于系统分析中对系统状态之间转移的定量描述[28]。土地利用转移矩阵通常是行表示T1时间节点土地利用类型，列表示T2时间节点土地利用类型(表2)。表2中各行之和为T1时间节点的面积，各行之和减去对角线元素值为T1～ T2内减少量；各行之列为T2时间节点的面积，各列之和减去对角线元素值为T1～ T2内增加量。本文在表1 土地利用分类体系基础上，利用GIS技术对不同时期土地利用数据进行汇总、空间叠加等交叉分析和统计，建立土地利用类型转移矩阵，并分析其土地利用变化的规律及特征。

表2 土地利用转移矩阵

2.2.3 土地利用的净变化与交换变化 土地利用类型的净变化量是土地利用变化分析中最常用到的信息，也是各土地利用类型的研究期末和研究期初面积之差的绝对值[28]。其计算公式：

Dj=MAX(Pj+-Pjj,P+j-Pjj)-MIN(Pj+-Pjj,P+j-Pjj),

(1)

式中Dj表示土地利用类型的净变化量,Pj+表示T1时间节点土地类型j的所占总面积百分比,P+j表示T2时间节点土地类型j的所占总面积百分比。Pjj表示T1～T2期间土地类型j保持不变的面积百分比，Pj+-Pjj为T1～T2期间土地类型j面积减少的百分比,P+j-Pjj为T1～ T2期间土地类型j面积增加的百分比。但在土地利用变化中，净变化量不能真实反映其土地利用的动态演变过程，而交换变化量在总变化量中具有重要作用[29]。交换变化量就是一个地类在一个地方转换为其他地类，同时在另外地方又有其它地类转换为该地类的方法[28]。交换变化量的计算公式为

Sj=2×MIN(Pj+-Pjj,P+j-Pjj)，

(2)

式中Sj表示j种土地利用类型的交换量。各土地利用的总变化量是各土地利用类型的净变化量和交换变化量之和。

3 “三生”视角下的大连老港区土地利用变化分析

3.1 大连老港区土地利用结构变化

依据表1和图1的数据，本文对土地利用变化进行分析，得出其时空演变特征(图2和图3)。结果表明： 2000—2015年老港区的土地利用结构变化明显，主要表现为生产空间用地快速减少、生活空间和生态空间用地逐渐增加，其中生活空间和生态空间的用地面积分别增加了130.82 hm2和55.88 hm2。2000—2005年间，整体上用地结构变化幅度较小，这与其正处于搬迁和转型的筹划阶段有很大关系。2007年底老港区搬迁全部完成，因而2005年和2010年的仓储用地、空闲地、港口码头及道路用地的变化较大，呈现出由生产空间向生态空间转变的趋势；其中仓储用地面积减少了118.57 hm2、比2005年减少了42.65%；空闲地面积增加了146.72 hm2,是2005年的8.7倍。这与老港区处于规划建设期以及保留其历史文化遗迹有很大的关系。2010—2015年间，土地利用结构变化较大，其中道路及服务场站用地、住宅用地、混合用地、公园与绿地用地和商务金融用地的变化最为明显，面积分别增加了54.7，41.81，30.41，21.48和10.03 hm2；而空闲地的减幅较大，共减少了112.55 hm2，并转变为生活空间用地。区域内还增加了4 hm2的文化及教育设施用地，丰富了居民日常生活。此外，老港区保留了具有历史遗迹价值的水工建筑物，比如建成于1903年的大连商港形成重要标志的乙码头、甲码头和二码头，建成于1912年的船舶进出港的首要导航设施的灯塔。综上分析，老港区15年来土地利用结构变化特征：一是以生活空间为主的土地利用结构变化明显，住宅用地及商住混合用地面积大幅增加，以公园与绿地等生态空间用地类型也逐步增加；二是以生产空间为主的仓储用地结构变化非常明显并全部转变为以生活和生态空间的用地类型，同时保留了老码头的客运和部分货运功能；三是土地利用变化受政策影响明显，仓储用地转变非常迅速。

图2 2000-2015年大连老港区三生空间格局 Fig. 2 Spatial pattern of production-living-ecological space in Dalian old seaport during 2000—2015

图3 2000—2015年大连老港区三生空间结构变化 Fig. 3 Spatial structure of production-living-ecological space in Dalian old seaport during 2000—2015

3.2 大连老港区土地利用类型变化

为了探讨老港区土地利用类型间的内部转换情况，根据表1的分类体系和大连城市规划发展，本研究利用ArcGIS 10.2技术对2000年和2015年2期土地利用的数据进行处理，构建土地利用变化的转移矩阵，见表3。从表3得出，从2000到2015年仓储用地转变为商住混合用地和住宅用地占的比重最大，约占43.55%，公园与绿地以及商务金融用地差别不大；港口码头及道路用地除了保留的港口码头用地和空闲地外，转变为商务金融用地比重最大，达到8.8%。这与其历史文化、交通和周围商务圈构建有很大的关系。根据表3，本研究计算出2000—2015年间土地利用的变化情况，见表4。从表4看出，“三生”空间中以生产空间为主的用地总变化量最大，占土地总面积的73.10%；其次是生活空间，占47.67%；此外各土地利用变化构成也不相同，生产空间和生态空间用地的变化为交换变化，生活空间用地的变化为净变化。其中仓储用地具有最大的总变化量，占生产类用地总面积77.69%，但交换变化量几乎为0；港口码头及道路用地的总变化量仅次于仓储用地，其交换变化量也几乎为0。这表明仓储用地、港口码头及道路用地的变化主要表现为数量的减少。公园与绿地和公用设施用地则刚好相反，其总变化量分别为11.91%和4.57%，但其净变化量分别达到1.42%和1.37%，这表明公园与绿地和公用设施用地的变化主要表现为空间位置的转移；公园与绿地面积数量减少，其原因与老港区填海和大连城市规划发展有很大的关联。商务金融、文化及教育设施和混合用地等均为增加用地类型，而住宅用地和商住混合用地新增量占地面积最大，共计占28.80%；空闲地新增量次之，占21.58%，表明住宅用地和商住用地、空闲地变化主要表现为土里利用变化的数量上增加。

表3 2000—2015年大连老港区土地利用转移矩阵 单位：%

表4 2000—2015年大连老港区土地利用变化信息 单位：%

3.3 大连老港区海岸空间的土地利用转变

港口海岸区域建设已成为改变城市转型发展方式之一，并也成为重新定位城市形象的一张名片，比如上海、深圳和香港等。本研究对比2000年和2015年谷歌影像(图4)，得出结果：2000年老港区海岸空间建设关系重点是“生产”，其功能类型为货物集散、加工转口、国际物流、贸易商流；2015年老港区海岸建设关系重点是“生态”，其功能为邮轮、休闲娱乐、观光旅游、文化保护和生态体验，是可持续发展，也是服务业增值。目前老港区海岸滨水区域主要是填海造地的，有恢宏壮观的音乐喷泉广场、现代时尚的国际游艇港，也有浪漫休闲的东方水城；6 km长的海韵大道紧邻东港沿海区，设置了木栈道、塑胶跑道、自行车道和林荫马车大道，是市民休闲娱乐、亲海观海的黄金海岸。

图4 2000—2015年大连老港区海岸空间土地利用变化 Fig. 4 Land use change of coastal space in Dalian old seaport between 2000 and 2015

4 结论

本文利用GIS技术与数理统计方法， 从“三生”空间的视角对2000—2015年大连老港区的土地利用变化特征进行了分析。结果表明：

(1)2000—2015年间，老港区土地利用变化显著，以生产空间为主的用地类型减少，生活空间和生态空间用地面积分别增加了130.82 hm2和55.88 hm2。其中以生产空间为主的仓储用地类型转变为以生活空间为主的住宅用地类型占的比例较大，港口码头用地保留了体现大连老港区和大连城市发展的历史文化遗迹，延续其以客运为主的输运功能。

(2)通过对土地转换矩阵的新增用地和流失分析，以生产和生态空间为主的用地变化表现为交换变化，以生活空间为主的用地变化表现为净变化。仓储用地的总变化量最大，商务金融、文化及教育设施和混合用地等均为增加用地类型，而住宅用地和商住混合用地、空闲地主要表现为数量上的增加，这些大都由仓储用地减少转变而来。从土地利用的流失方向分析来看，仓储用地、港口码头及道路等用地类型和数量减少以转变为住宅用地(包括商住混合用地)和空闲地最具有优势。

(3)老港区海岸空间用地类型是从2000年以货物集散、国际物流和贸易商流为主的生产空间，转为2015年以国际邮轮、休闲娱乐、观光旅游、文化保护和生态体验为主的生活生态空间，即以“物”为服务主体的土地利用逐渐转变为以“人”为服务主体的亲水休憩的生活和生态空间用地类型。

大连老港区土地利用在空间上的变化反映了当时各项自然、社会、政治、经济和科技等环境因素与社会价值观念的改变。本文借鉴已有研究成果，利用“三生”空间概念对历史悠久老港区土地利用类型进行分类，分析了老港区土地利用变化在统计学上的表征分析，虽可以为土地利用变化机制分析提供有价值信息，但不能代替土地利用变化机制的分析，还需在后期研究中作进一步分析。