皖江流域中小城市空间形态演变研究——以池州市贵池区为例

刘 洋, 陈保平

(池州学院 地理与规划学院，安徽 池州 247100)

引言

城市空间形态在物质空间形态上指的是城市通过占用一定的地表空间而形成的用地形态轮廓。学界针对城市空间形态开展的研究首先从具有悠久发展历史、经济实力较强、城市用地扩张周期跨度较大的大中城市入手，如:王建国通过观察常熟市的城市开发建设历史归纳出常熟市1200多年来城市空间形态演变规律[1]；冯健以杭州为研究对象，使用分形理论对城市各类土地形态的变化情况进行了探讨，揭示了城市自组织演化的特征[2]；朱东风通过对1990年代以来苏州城市拓扑空间(主要是句法空间)变化的内涵剖析，研究了城市演变的双重组织机制,并依此提出新的空间发展思路[3]；党安荣、毛其智、王晓栋根据城市空间相互作用理论和城市综合引力模型综合计算了北京市的空间发展潜力[4]。上述研究从历史沿革、变化过程、研究方法、影响要素讨论等方面为本文的研究提供了重要参考。

近年来，随着大城市的建设目标逐渐从“增量”向“存量”转变以及新型城镇化的推进，中小城市的发展受到越来越多的重视，以中小城市的城市空间形态为对象的研究开始增多。房国坤、王咏、姚士谋等以安徽省芜湖市为例，从城市的外延扩展以及城市内部结构重组两个方面对快速城市化时期的城市形态演变特征进行了分析，归纳了芜湖城市空间结构的基本模式，并从多个角度对城市形态演变的动力机制进行了探讨[5];陈有川、陈朋、韩青以山东省招远市为例，采用定性与定量相结合的方法评价了其空间扩展的合理性并探讨了促进城市空间合理扩展的规划对策[6]；王雪娇以黑龙江省绥化市为例，从都市圈的影响力入手分析了中小城市如何通过调整多种发展策略，实现充分融入都市圈发展来实现区域协同发展[7]；长安大学董璐从城市外部扩张的主导方向、紧凑度水平，城市内部主要功能用地的变迁、更替等方面，对陕南地区盆地型典型小城市外部和内部空间形态进行定量分析，总结了发展中自组织机制和他组织机制的相互作用机制[8]。

上述研究对象虽然地域差别较大，但都提出了一些中小城市发展面临的共性问题，如城市用地、人口短时间内快速增加而服务管理不能快速提高、新设立的开发区发展格局与旧城区存在明显脱节、城市产业结构和对外职能需要重新定位、环境保护与产业发展不能均衡等。上述共性问题为本文的研究提供了借鉴和类比。

皖江流域作为安徽省域内开发、对外交流较早，生产力发展水平最高的区域，在当前国家大力推进的长三角区域一体化战略中面临着新的机遇和挑战。本文选取地处皖江流域的池州市贵池区作为研究对象，对其空间形态发展变化情况进行分析，主要原因如下：

(1)根据第七次人口普查数据可知：池州市贵池区常住人口数量为61.5万人，依据2014年国务院颁布的《国务院关于调整城市规模划分标准的通知》[9]中相关标准，略微超过了Ⅰ型小城市50万人口的上限，达到了中等城市规模，符合研究标准。

(2)通过相关历史资料可知，贵池区城址受自然地形地貌限制影响十分明显：因其城址位于长江冲积平原和皖南丘陵过渡地带，城址北侧有长江天险作为限制，南侧有齐山湖和大片丘陵山体难以开发，西南侧有穿城而过的秋浦河和清溪河分割空间，东侧有平天湖及大片湿地作为限制边界。在封建社会至近代的较长时间内城市范围没有发生变动和显著扩张，具备一定的独特性。贵池区在建国后至改革开放前的30余年时间里城市开展了一定的工业建设，但受当时历史局限，在发展过程中对环境、文脉等造成了明显的破坏。这也是很多中小城市在发展中面临的常见问题。

(3)改革开放后，受行政区划撤销、企业重组和回迁等多方面因素影响，城市建设一度停滞。直到重新恢复建市后，城市才开展了大规模建设，在较短时间内实现了城市用地范围的大幅度扩张，能代表当下部分中小城市发展时间短而迅猛的特点。

(4)随着长三角区域一体化战略的推进和临近发达省份的产业转移等外部“引力”的增加等外部积极因素推进，贵池区城市面貌在较短时间内有了较为明显的变化，制造业产值年均增速在安徽各市中居于前列。同时在国家重点推进长江流域生态环境修复治理的发展方针及安徽省《关于全面打造水清岸绿产业优美丽长江(安徽)经济带的实施意见》[10]等配套政策影响下，池州市的发展格局也与域内其他先发城市有明显差异。这种发展格局受外部经济因素和宏观政策多重影响的特性在我国后发城市中具有一定的普遍性。

1 研究方法

1.1 文献研究法

对搜集到的相关地图资料、县志、统计资料进行对比，分析与城市扩张相关的用地指标及城市经济指标变化情况，并将该数据与后续研究相对照，进行对比并讨论。

1.2 空间句法

对空间格局的分析需要根据路网的扩展变化进行探讨。空间句法通过将空间简化为“最短且唯一”的线段，实现对大范围空间的抽象描述，因此可运用空间句法对城市空间格局进行有效描述。本文选取英国卡迪夫大学基于ArcGIS平台开发的空间网络分析(Spatial Design Network Analysis,简称SDNA)空间句法插件作为分析工具[11]。

该分析插件相比常用的Depthmap空间句法分析软件，具有能在复杂运算下保持稳定运行、分析结果可在ArcGIS平台下与其他工具无缝对接的优势。在研究指标的选取上，根据研究区域不同年代土地和路网变化情况，重点讨论整合度、穿行度等指标。其中整合度指标反映的是某一空间单元相对于其他单元的集合和分散程度[12]，具体细分为局部整合度和全局整合度。对应到城市路网上，则反映某一路段相对于整条街或者整个城市路网的集合和分散程度。穿行度通常用于衡量路网被搜索半径内交通流通过的概率，穿行度越高代表路网的通过性越强，相应地便承载着较多的通过性人车流[13]。在SDNA空间句法运算得出计算结果后，可对其进行符号化处理，将不同区间的数据赋予不同宽度的线型，得到直观的可视化结果。

1.3 空间自相关性分析

空间自相关(spatial autocorrelation)是指同一变量在不同空间位置上观测数据之间潜在的相关性，能反映该区域内各空间单元中事物属性值的聚集程度[14]。空间自相关包括全局空间自相关和局部空间自相关两种类型。本研究将SDNA分析结果作为基础数据，使用ArcGIS平台下的ArcToolBox中的地理统计和空间自相关性分析工具，探讨相关评价指标与城市扩张之间的联系。

2 分析过程

2.1 历年统计数据对比

首先收集多个历史时期的贵池区地图和卫星遥感影像图作为基础资料进行对比。考虑到封建社会和近代绘制的地图偏示意性、地名与现状差异极大，早期历史卫星地图遥感影像分辨率较低，相关统计数据缺失，故选择具有完整建设统计数据的2004—2018年贵池区建设情况为研究对象。通过查阅公开发布的《安徽省统计年鉴》等相关数据可知：除2004年统计数据因计算方式不同而造成较大差异外，从2006—2018年的12年时间里，池州市贵池区的城区总面积在达到252.93平方公里后趋于稳定，而建成区面积则从19平方公里扩大为38.85平方公里，城市建成区面积扩大了2倍有余。与城市建设保持同步增长的是由于旧城区道路拓宽改造和延伸、新开区区域的道路修建等道路面积总量。对比宏观经济数据可知，相关时段内第二产业对贵池区GDP的贡献率及GDP增速同样保持高位增长，虽在部分年份出现波动，但总体增速仍十分显著。

表1 2004—2018年贵池区城市建设指标变化情况统计表

2.2 相关历史资料分析

从LandSat-6遥感卫星的对应区域解译结果、谷歌地球等的历年卫星影像图、矢量化后的历年路网轴线及相关文史资料分析可知：贵池区直至2004年还未形成完整的城市道路环网，城市道路的尽端一般为自然河湖水体、丘陵等障碍，城市路网和过境公路区分不明显。城市的发展较为迟缓。为了突破自然环境的限制，谋求城市经济社会的更快速发展，池州市政府先于2006年在贵池至铜陵现有公路沿线设立了“经济技术开发区”，迈开了城市空间扩展的第一步。随着池州第一条过境铁路“铜九铁路”于2005年开始修建，池州市政府依托该铁路线路和拟设的铁路站点，将汽车客运站和公交总站设立在城区以南2公里处的火车站场相邻位置，以“飞地”的形式设立了“站前区”。这一先通过“飞地”形式开辟新区，再逐步填充主城区和飞地之间“空白”的方式，也成为之后池州城市框架拓展的基本模式。在向东建立经济技术开发区和向南建立站前区之后，池州市又进一步向东建立了平天湖风景区、高新技术开发区、江南集中区等，至2018年，池州市贵池区已形成了以老城区为中心的“C”形包围式发展，整体空间向东呈带状拓展。

伴随着城区面积的不断扩大、建成区的不断充实，池州城市路网也在不断完善。从2004—2008历年路网轴线的观察可知：2004年，老城区尚存在着大量尽端式道路；到2006年，尽端式道路已基本消失，老城区的外围环状路网开始修建，内部南北走向道路开始增加；至2008年时，老城区的外围环状路网已基本形成，同时老城区路网密度显著增加，并建成了联通老城区与开发区的主干道，短短四年时间提升极为明显。在总体框架基本定型后，各个区域内部路网结构也在不断完善和优化。

2.3 空间句法分析过程

选取清晰分辨率的2004年、2006年、2008年、2010年、2012年、2014年、2016年、2018年共8年的贵池区卫星遥感地图作为研究对象，通过谷歌地图矢量化、30m精度的LandSat卫星遥感影像解译后再矢量化等方式，获得上述年份的路网矢量地图(如图1)，通过地理配准，将各年份地图的比例统一，再将对应年份的路网图导入Arcmap软件，通过加载SDNA空间句法插件对其整合度、穿行度进行计算和对比，得到表2。

图1 2004—2018年贵池区路网发展变化图

对SDNA空间句法分析结果图层中分别选取整合度和穿行度为字段值，进行符号化表达，分类方法选取“自然间断法点”，按数值由低到高分为5类，以由粗到细的不同线宽进行符号可视化操作。其中最细线宽的道路表示得分最低的区域，最宽线型的道路表示得分最高的区域，中间宽度的线型表示得分居中的区域，得到2004—2018年全局整合度变化(左)和全局穿行度变化(右)对比图(图2)。

图2 全局整合度(左)和全局穿行度(右)对比图

由图2可知，整合度得分较高的区域由原来的市内主干道向连接新主城区的交通主干道转移。如2004年时，全局整合度得分最高的是城区南北走向主干道“长江路”，得分为0.22，其次为连接池州与铜陵的跨境公路，得分为0.21。从2006年开始的开发区建设使得原先的跨境公路整合度显著提升，其2006年全局整合度得分已升至0.31，而城市南北向多条南北向主干道的全局整合度也随道路密度增加而有所

表2 2004—2018年池州城区路网空间句法指标计算结果

提升，表现为2006年的较宽线段的数量明显增加。2008年以后，随着城市环网的建成和开发区的建设，原先的跨境公路融入城市发展，成为连接各区域的主干道，其全局整合度进一步提升至0.69，显示为最宽线型并一直延续至2018年。当贵池区的空间总体框架基本稳定后，主城区的宽线型范围处于相对稳定的状态，而各个新建开发区的宽线型区域则一直在稳步扩大中，说明开发区的建设相对较快。

穿行度表示的是某段道路必须通过的频率，由2004—2018年全局穿行度的变化情况分析结果可知：2004年时全局穿行度得分较高的区域基本集中在城市外围与过境公路联通的路段，城市内部主干道由于交通联系的相对便捷，穿行度较低。由此也说明城市对外交通方式的单一。如2004年全局穿行度分析图中最宽线型所示的清风大道即为原先联通池州市与铜陵市的过境公路。从2006年之后，全局穿行度得分最高的路段随城市外围环网的修建完善而逐步固定，原先联通过境公路的路段穿行度却因多种交通方式的投入使用而有所下降。同时清风大道因开发区的建设和发展而逐步融入城市，成为联通城市老城区与开发区的主干道，因此其穿行度得分一直居高不下。表2中全局穿行度的最大值由2006年时的26.79快速上升至2008年时的107.08就是这一现象的反映。正是由于2006年开始的开发区建设，拉开了城市框架，使全局穿行度发生了迅猛提升。随着2012年后外环路的逐步修建完善，其全局穿行度评分长期稳居得分前列。其中东外环路牧之路由于地形限制、没有其他道路分流，而成为评分次高的区域，在分析图上表现为由较细线型逐步升级为较宽线型并保持稳定。

2.4 基于空间句法分析结果的空间自相关性分析

全局空间相关性分析一般侧重于研究区域空间对象某一属性取值的空间分布状态，通常使用Moran’s I作为全局空间自相关性指标，该系数是用来衡量相邻的空间分布对象及其属性取值之间关系的参考系数。取值范围在-1～1之间，正值表示该空间事物的属性分布具有正相关性，负值表示该空间事物的属性分布具有负相关性，0表示该空间事物的属性分布不存在相关性。局部空间自相关是研究范围内各空间位置与各自周围邻近位置的同一属性相关性。其发展是由全局空间相关性分析向局域或单个空间研究对象分解而来，目的在于分析某一空间对象取值的邻近空间聚类关系、空间不稳定性及空间结构框架[15]。对历年的空间句法分析结果层分别进行全局莫兰指数I的计算，考察其空间自相关性。“输入字段”分别设定为全局整合度和全局穿行度，“空间关系的概念化”选“INVERSE_DISTANCE”，距离法默认为“EUCLIDEAN_DISTANCE”，标准化为“ROW”，各计算结果汇总如下。

由表3统计结果可知：历年整合度、穿行度的全局莫兰指数I均大于0，说明两项指标均具有空间正相关性。对比表1可知：2010年贵池区建成区面积达到35平方公里，比2008年增加了8.67平方公里，如此迅速的增幅说明城市的建设规模非常巨大，但也必然带来道路布局不能充分完善的问题，导致全局整合度的空间自相关性降至波谷，随着道路系统内“毛细血管”的不断完善，其自相关性又逐步提高。由历年穿行度的全局莫兰指数数据可知：其数值在2006年达到波峰，之后在2008年迅速下降，之后仍存在波动。查找相关资料可知：2008年全局整合度和全局穿行度均明显下降的原因是新开发区投入使用、城市框架短时间内迅速拉大。横向对比两组全局莫兰指数I可发现：全局整合度的I值得分远大于全局穿行度的I值得分，反映出穿行度的增幅与城市建设的正向联系并不紧密。这也从数据上证实主城区的空间发展始终存在用地松散、不紧凑的问题。

表3 历年全局整合度与全局穿行度的全局莫兰指数计算结果汇总

3 贵池区空间形态演变的特征总结

3.1 空间扩展趋势表现为逐渐向外蔓延与“飞地”式跨越发展同步进行的复合式特征

贵池区旧城区空间的快速城市化过程首先体现为圈层式向外蔓延，将紧靠城区的村庄用地转变为城市建设用地进行开发建设。原先城区内大量的尽端式道路通过延伸和交叉串联了城区扩展形成的新街区。这一扩展过程直到抵达旧城周边的自然边界，如长江、河湖水体、丘陵，才基本宣告终止。与此同时，由政府主导设立的工业开发区和火车站场则直接跨越不利地形另辟新址进行“飞地”式建设。在新区建设取得一定成果后，再通过逐步填充与旧城区之间的“留白”区域来提高城市的紧凑度。但“留白”区域包含有大量自然湿地水体、丘陵等，难以有效利用。因此该种复合开发模式的紧凑程度较完全由圈层式开发形成的城市明显偏低。面对这种存在自然障碍的组团布局，苏州市的建设实例可作为有效参考：苏州工业园和主城区之前存在金鸡湖和独墅湖的天然阻隔，严重影响交通联系。苏州市为此建设了下穿湖泊的隧道和地铁作为纽带，有效提高了各组团之间的联系。

3.2 空间扩展方向的选择受外力影响显著

虽然贵池区主城区的东西两侧都存在自然限制条件，但“飞地”的选址并非简单地向多个方向均衡发展，而是首先表现为越过平天湖向东侧的长江下游方向设立经济开发区，其次为向南部跨过沼泽湿地和丘陵，依托现有铁路线设立交通站场区。究其原因都是为了面向经济发达区域，充分接收外部的经济辐射，增加对外交流的便利性。而靠近长江上游的西侧由于缺乏外部经济辐射影响，导致其长期处于未开发状态，并因此在新一轮国土空间规划的制定中被大量划为基本农田。这一发展模式也使得贵池区的城市布局从单中心形式逐渐转变为多组团形式。

3.3 空间变化相关指标与经济增长相关指标呈显著正相关趋势

由统计结果可知：道路面积的增长率及建成区面积增长率等空间变化相关指标与GDP增速及第二产业对GDP的贡献率等反映经济增长趋势的指标呈现显著的正相关趋势，说明旧城区道路系统的拓宽改造、开辟新区等建设活动为第二产业提供了充足的发展空间，为经济增长打下了良好基础。经济的快速增长、民众收入水平的提高促进了建成区面积的增加并要求道路空间等增加来为其服务。

3.4 宏观政策和时代发展的新要求促使城市空间形态产生新的发展趋势

随着国家对于长江流域生态保护的重视程度不断提高及安徽省对沿江城市保护与发展总体方针的颁布，池州市作为皖江流域后发城市，其空间形态发展与域内其他沿江先发城市相比也产生了较为明显的变化：在相关政策规定的指导和要求下，贵池区在沿江岸线1公里内开展了生态修复和环境整治工作，并对沿江岸线近距离内新开发建设项目严格控制。以上行动不仅保证了沿江岸线周边环境的明显改观，也使得城市发展格局并未呈现紧靠长江的线性形态，而是表现为围绕平天湖的多组团、多中心布局。

4 研究结论

4.1 研究总结

4.1.1 “飞地”跳跃式空间扩展对促进城市发展利大于弊 根据上述研究分析可知：相比大中城市常见的“圈层式”“扇形”空间演变模式，“飞地”式扩展方式能有效破解自然障碍的限制，短时间内即可有效拉动城市空间的拓展和快速城镇化。但“飞地”式跳跃发展造成城市空间紧凑度降低、市民通勤时间被拉长、部分新拓展土地难以得到有效利用的问题，从总体而言仍利大于弊。上述问题可通过修建联系各组团之间的道路，提高现有联系干道的通达性来解决。

4.1.2 城市对外服务职能提升是促进城市空间形态优化、建设发展水平上升的根本动力 从历史可知，池州的第一次工业化发展正是得益于外地大量工厂下迁这一“他组织”的推动。池州新区选址考虑的首要因素也是如何便利对接外部投资。目前长江经济带区域协同发展战略的推进再次为池州带来了新的契机。池州近年的统计数据也充分说明了建设水平与经济水平的紧密关联程度。因此不断提升对外服务职能，促进第二产业充分发展，才能使建设水平不断提升。

4.1.3 空间扩展过程中新旧城区路网的可达性指标变化差异较为明显 由上文的分析可知：旧城区与开发区的空间开发模式具有显著差异，因此导致道路系统的可达性指标变化差异较大。如旧城区路网系统在达到自然边界后，拓展逐渐停止，建设重点由环城主干道转变为内部交通网络的改造升级，整体路网随着建设的推进最终达到普遍较高的稳定态。部分联系主城区和开发区之间的主干道的可达性指标由于所经区域建设水平的变化，常可能出现较大的起伏，但总体趋势仍为快速上升。新建开发区内的部分支路在建设之初，常存在利用率低下的问题，但随着设施的完备、土地开发程度的推进，其可达性、利用率常会在短时间内得到迅速提升。

4.2 不足与展望

本研究主要从道路结构的演变过程入手，以池州市贵池区为例，对安徽沿江小城市的城市外部形态演变特征及影响因素进行分析。由于精力和资料获取难度等原因，本研究仅以12年的道路空间结构演变数据作为研究对象，有可能造成一定的研究误差。因此在后续研究中，可在研究对象上增加土地性质、人口分布等多个方面进行横向对比，并在研究的时间范围上进行拓展，以减少研究误差。