改革开放以来中山市的城镇化时空演变格局

朱晓武，江秀明，王园园，巢子豪,3

（1.广东省国土资源测绘院，广东 广州 510663；2.广东省测绘工程有限公司，广东 广州 510663；3.华南师范大学地理科学学院，广东 广州 510631）

城市化是社会经济发展的必然趋势，伴随着城市化进程的推进，城市土地利用及景观格局也发生相应的变化，不断改变和影响区域生态系统物质循环、能量流动和信息传递，进而引发区域生态风险变化。作为粤港澳大湾区中心地带的核心城市，中山市城镇化的可持续性不仅有利于中山市本身的发展，而且对整个大湾区战略的长远推进至关重要。改革开放以来，中山市进入了快速城镇化阶段，伴随着日益增强的城镇化，城镇用地不断扩张，许多问题也随之而来，如农田流失、威胁生物多样性、影响局地气候等[1-4]，城市区域的不断扩大会对城市空间格局和生态环境造成不同程度的影响[5]。另外，城市区域的不合理扩张也会使得城市景观格局，呈现破碎化的发展趋势。作为研究城市形态变化的有力工具，景观格局指数被充分应用起来，通过景观格局指数可以更好地分析出城市景观演变的特征和规律[6]。

在推进粤港澳大湾区建设的背景下，开展中山市城镇化时空演变分析研究具有一定的前瞻性。本研究以中山市为研究对象，将建设用地的数量和形态演变相结合，利用精度较高的土地利用遥感数据集，从多角度探讨改革开放以来中山市城镇化时空演变特征，从而为制定适合中山市特点的科学、可持续的城镇化发展规划提供基础支撑。

1 研究区域与方法

1.1 研究区概况

中山市处于广东省中南部，位于22°11′～22°47′N、113°09′～113°46′E之间，是粤港澳大湾区几何中心、环湾枢纽地区和三大自贸区交汇中心，设25个镇区，拥有国家高新区火炬开发区、大湾区重要平台翠亨新区。

1.2 数据来源

本研究采用中山市以及粤港澳其他地市多时相土地利用土地覆被遥感监测数据集（CNLUCC），同时结合高分影像数据、卫星影像对CNLUCC有明显错误的区域进行了修正，充分保证了数据的真实性、科学性。该数据空间分辨率为30 m，土地利用类型包括耕地、林地、草地、水域、未利用地及城乡、工矿、居民用地6个一级类型以及25个二级类型[6]，采用1980年、1990年、2000年、2010年 及2020年 共5期CNLUCC的建设用地类型，结合中山市的统计年鉴数据，研究中山市城镇化时空演化过程。

2 研究方法

以城镇化面积演变速度较单一的数量特征指标去评判一个城市的时空演变合理性，而忽略其人口承载力和经济发展情况是相对局限的，本研究将从中山市建设用地面积扩张合理性、建设用地布局合理性、建设用地扩张中心3个方面进行分析。

2.1 用地扩张速度指数

为研究中山市建设用地面积扩张合理性，本研究利用中山市1980—1990年、1990—2000年、2000—2010年、2010—2020年4个时段的建设用地面积增长速度与人口增长速度的比值（即城市扩张速度指数），对其进行评价。城市扩张速度指数是反映城市人口的增长速度与城市用地增长速度之间的比例关系，可以对同一时期城市用地规模的合理性进行衡量。目前，我国城市发展过程中当扩张速度指数为1.12时，城市用地规模扩张比较合理；当扩张速度指数＜1.12时，属城市扩张不足；当扩张速度指数＞1.12时，属于城市用地扩张过快[6]。城市扩张速度指数计算公式如下：

式中，K为城市用地扩张速度指数；ΔARx为城市面积的年均增长速度；ΔARp为城市人口的年均增长速度。

2.2 景观格局指数

为研究中山市建设用地布局合理性，本研究基于以上同时段的数据，采用梯度分析和景观格局分析法，从面积测度、形状测度、离散度测度选择景观指数，对中山市建设用地形态演化进行定量分析[7]。其中，景观格局指数是高浓缩的景观格局信息，是反映景观结构组成和空间配置某些方面特征的简单量化指标。本研究选取斑块数量（NP）、斑块密度（PD）、形状指标均值（SHAPE_MH）、分维数均值（FRAC_MN）、分散指数（SPLIT）、聚合度（AI）等6个景观格局[6]指数分析1980—2020年粤港澳大湾区建设用地的形态演化，其中景观指数的计算均在Fragstats软件中完成。

2.3 标准差椭圆

在完成建设用地扩张速度和布局合理化分析的基础上，分析城市建设用地重心，标准差椭圆[8]最早用来精确分析各类地理要素空间分布特征，对1980年、1990年、2000年、2010年和2020年中山市建设用地矢量数据进行空间分析，得到历年建设用地的标准差椭圆和平均中心，进而得到城市重心的转移情况。

3 结果与分析

3.1 中山市建设用地面积扩张变化分析

改革开放以来，中山市建设用地面积总体呈现明显的增长趋势，1980—2000年期间，增长速度比较明显并且逐渐加快，2010年左右中山市建设用地面积增长速度达到最高值。此后10 a间，增长速度逐渐放缓，呈现出倒“V”字型的趋势（图1）。1980—1990年，我国国民经济长期徘徊不前，相应的城市发展也十分缓慢，城市化进程受阻，人口扩张较为合理，城市扩张速度指数处于合理水平线附近且稍微高于标准线，中山市城市建设用地扩张规模基本合理且有加快的趋势；1990—2000年，小城镇发展战略的实施、经济开发区的普遍建立以及乡镇企业的兴起，带动了城市化水平的高速发展，改革开放政策效益逐渐明显，中山市政府调整农业生产结构，城镇化年均增长面积为9.65 km2/a，而随着中山市的城市化进程加速，城镇经济的发展，人口剧增，居住用地需求量增加，中山市城市建设用地扩张速度指数处于合理水平线以下，表明此时期中山市城市建设用地扩张规模不足；2000—2010年，城市作为区域经济社会发展的中心，其地位和作用得到前所未有的认识和重视，中山市逐步提高城市化水平，坚持城市协调发展，城镇化年均增长面积为27.95 km2/a，同时为了满足经济高速发展的需求，大量的耕地和基塘用地转化为建设用地，建设用地扩张逐渐加快，并且在2000—2010年间城镇化扩张指数达到最大值，表明中山市城市建设用地扩张规模过快；2010—2020年期间提出树立和落实科学发展观、构建社会主义和谐社会、建设资源节约型环境友好型社会等新思想新举措，同时中山市的城镇化已经达到一定水平，虽然期间城市扩张速度指数仍远远高于合理水平线，但是增长速度大幅降低，远高于人口增长所需的用地量日益趋向合理（图2）。

图1 中山市建设用地面积演化图

图2 中山市城镇扩张速度指数

3.2 中山市建设用地布局变化分析

3.2.1 中山市建设用地时空分布

整体来看，中山市建设用地随时间推移空间分布变化显著，主要是中部建设用地逐渐向外扩张，西北与东部建设用地面积有明显增长（图3）。1980年开始，建设用地主要在石岐区与中山港附近逐渐向外扩张，中山港的开埠开放对中山市承接香港制造业转移起到至关重要作用。1990—2000年，中山境内西北部，中部与东南部分地区建设用地增长明显，由于经济发展迅速，建设用地需求量剧增，为满足发展需求将一些鱼塘与耕地转化成了建设用地。2000—2010年，中山市建设用地在继续向外扩张的同时，中部石岐区和中山港建设用地开始连绵成片，西南部以小榄镇为建设用地主要扩张中心。2010—2020年，中山市工业发展水平有所减慢，服务业所占据的比重逐渐超过工业，城市建设用地扩张趋势放缓，建设用地增加转变为由外部扩张向内部填充的方式。

图3 1980—2020年中山市建设用地空间分布

3.2.2 中山市建设用地景观格局指数分析

1980—2020年，中山市的斑块密度始终在降低且降低速度逐渐变缓，建设用地的破碎化程度在降低，城市的规模在扩张；1980—1990年间，分维数均值不断减小，随后的30 a不断增长，增长幅度逐渐减小；1980—2020年中山市形状指标均值不断上升，总体来看中山市建设用地形状复杂程度在上升，越来越不规整。在1980—2000期间，中山市的周长面积分维数略微的上升，2000—2020年中山市周长面积分维数逐渐减小，期间人为干扰力较大；1980—2010年中山市的城乡分离程度在逐步减小，在2010—2020期间，基本维持不变，城乡分散指数稳定；1980—2010年中山市集聚度上升明显，2010—2020年增长趋于平缓，分散指数总体呈现下降趋势，中山市建设用地景观聚集程度在升高，整体建设用地内部斑块变大（图4）。

图4 中山市景观格局指数分析

随着中山市经济迅速发展，建设用地逐年扩张，连绵成片，使得城市复杂程度下降。建设用地扩张对景观格局变化的影响机理是理解人类活动对生态系统功能、格局和过程变化影响机制的关键。1980—2020年，中山市建设用地的破碎化程度在降低，中山市建设用地斑块边界形状相对简单，同时中山市建设用地内部斑块变大，中山市的城市规模不断扩大，人为活动对城市的影响逐步变大，使得城市发展由无序变为有序，由破碎趋于平衡稳定[9-10]。

3.2.3 中山市建设用地景观格局梯度分析

根据1980年的市政府位置作为中心以5 km为间隔建立缓冲区覆盖全部研究区以进行梯度分析（图5）。

图5 中山市区梯度分析图

斑块数量在20 km处有峰值，斑块密度峰值的区域逐渐向缓冲区外围迁移，形状指标均值、分维数均值在靠近中心的区域随时间变化明显，而在相同年度除了中心区域的地方数值起伏较为平缓，聚合度在城市外围地区聚合度逐渐降低，而市中心部分聚合度最高，分散指数在距离市中心20 km的中部区域随时间变化明显（图6）。中山市景观破碎度随着距中心距离的增加，先升高后降低，在距中山市政府中心20 km的区域景观破碎度最高，越靠近外围空间异质性越来越大。大量的工业基地引起了周边地区的空间极化，吸引人力、财力、物力、技术、信息纷纷向工业基地周围集中，使得城市中心的工业建设用地聚合度随之大幅提高。随着距离增加聚集度开始逐步下降，但是在中山市周边区域，由于工业发展的需要开始围海造陆，将一些种植基地和鱼塘转换为建设用地[11]，这使得城市外围区域零碎的形状斑块开始聚合。除此之外，斑块形状在中心区域由于规划建设趋于规整，因此表示其不规则程度的分维数较低。随着距离城市中心距离的增加，其斑块形状规则程度的形状指标均值随着时间的发展逐年减少，表明城市形状斑块随到中心距离的增加逐渐变得分散，形状指标均值不断减少，分散程度逐渐增加。但是城市中部区域处于建设阶段，不规则程度大大降低，因此分维数有一个很明显的低谷，表明城市中部地区正在逐渐规划成规则形状。

3.3 中山市建设用地扩张中心变化分析

对1980年、1990年、2000年、2010年和2020年中山市建设用地矢量数据进行空间分析，得到历年建设用地的标准差椭圆和平均中心（图7）。中山市建设用地的平均中心1980—2000年期间从东部不断向西部迁移，2000—2010年向西北方向移动，之后的10 a间有所调整（向右移动到石岐区），总体上是先向西移动，而后又向石岐区这个城市重心调整，最终落在中山市中心区域。

受城市工业改革的影响，汽车总站附近酒店以及周边工商业的建成兴起，岐江河两岸成为中山市的中心的经济重心。2000年后，中山市中心逐渐转向了石岐区；2010—2020年期间，在中山市政府政策引导下，中心商业区坐落在东区范围内，中山行政服务中心、市府、规划局、检察院等大批政府部门纷纷进驻办公，东区成为了这座城市最核心的地区。

4 结语

城镇化演变进程与中山市各项政策息息相关，随着社会经济发展，城市化进程不断加快，人类活动的干预高度影响了城镇化时空演变。改革开放以来，中山市城镇化进程明显加快，人口和建设用地都急剧增加。2000—2010年，由于大量的耕地和西北部的基塘用地转化为建设用地，导致中山市生态环境遭到了严重的破坏，带来了严重的生态问题。虽然在近几年来制定相关措施限制城市建成区扩张规模和严厉打击违法建设用地行为，取得了一定成效，在2010—2020年间扩张趋势放缓，景观空间格局趋向稳定，但城镇扩张规模仍旧高于合理水平线。为了秉持习近平总书记“绿水青山就是金山银山”的发展理念，为了坚持中山市可持续发展理念，中山市的经济发展过程中还需进一步加强环境治理，提高土地利用效率，科学规划城镇化发展路线方针，才能保证中山市城镇化发展进程更加稳妥地开展。