小城镇建设用地扩展的时空分异研究*——以佛山顺德区为例

廖 琪 ， 陈 玲 ， 周艺霖 ， 蒋雪冰

（1.广东省土地调查规划院，广东 广州 510075；2.自然资源部陆表系统与人地关系重点实验室，广东 广州 510075；3.广东省岭南院勘察设计有限公司，广东 广州 510075）

建设用地扩展作为城镇化在空间上最具表征意义的特征之一[1-3]，也是土地利用/土地覆被变化（Land use/land cover change, LUCC）研究的核心领域[4-6]。LUCC研究是全球化研究的热点问题之一，而今逐渐有针对性地转向多地域、多尺度上的研究[7-9]，它不仅丰富了土地利用变化研究的内容与方法，也推动了土地科学的发展[10-15]。近年来，我国城镇化进程中已经开始出现了冒进态势和城市空间蔓延式发展的趋势[16]。“外延式”和“速度型”的城镇化发展方式致使大城市超常规发展，人口急速膨胀、交通拥堵、土地污染、水污染、空气污染、房价高涨和资源紧张以及越来越多的雾霾天气等“大城市病”凸显[17-18]。中小城镇是优化城市体系的战略关键，而发展中小城镇正是化解上述城镇化问题和困局的核心战略路径[17,19]。能否协调好中小城镇发展与土地利用之间的关系，特别是与建设用地扩展之间的关系，是新型城镇化能否成功转型的关键之一。探讨珠三角地区小城镇建设用地发展情况，以期为研究经济高速发展和快速城镇化地区的土地变化提供借鉴和参考。

1 研究区域、数据与方法

1.1 研究区概况

顺德区隶属佛山市，身处珠江三角洲腹地，东连番禺，西邻新会，北接南海，南界中山，是粤港澳大湾区经济圈、广州—佛山都市圈的重要组成部分。地理坐标介于北纬 22°40′~23°2′，东经113°1′~113°23′。土地总面积806.55 km2，全区现辖4街道（大良、容桂、伦教和勒流）、6镇（杏坛、龙江、北滘、均安、乐从和陈村），共含村委会108个、居委会97个。改革开放以来，顺德区突出的城乡建设特点为城镇数量多、规模大、分布密集，城镇密度大大高于国内同级单位，城镇常住人口比重从1978年的23.5%增加到2020年的98.58%。2020年底全区户籍总人口为155.49万人，人口密度为1 904人/km2，人均耕地面积为0.065亩，国内生产总值（GDP）突破3 500亿元，达到了3 593.620 5亿元。社会经济快速发展的同时，也加速了建设用地的扩展。研究区位置示意图如图1所示。

1.2 数据来源及预处理

1.2.1数据来源

本研究数据包含从美国地质勘探局以及地理空间数据云（https://www.gscloud.cn）获取的顺德区1991年、1994年、1997年、2000年、2003年、2006年、2009年和2012年Landsat 5与Landsat 7卫星影像，共8个时相，空间分辨率为30 m×30 m，影像含云量均小于1%，图像质量较好；从顺德区发展规划和统计局获取的1997—2011年的顺德区统计年鉴，2007年土地利用现状图（矢量格式），2009—2020年顺德总体规划图（1∶10 000），2010年的航拍图（空间分辨率为1 m），2010年1∶2 000的全顺德区村镇图（矢量格式）。

1.2.2数据预处理

遥感影像数据采用遥感图像处理软件ENVⅠ 5.0对顺德区地形图进行几何纠正，利用纠正后的地形图对遥感影像图和航拍图进行几何精纠正，均方差误差控制在1个像元内，再进行图像增强处理。参照《土地利用现状调查技术规程》，并根据实地考察结合2007年土地利用现状图、2010年航拍图，利用ArcGIS 10.0软件进行目视解译。首先获得2006年土地利用图，解译精度达85%，采用面向对象分类方法提取出建设用地、农村居民地、水域、林地和耕地五种地类。在此基础上，采用多时相连续对比法[20]，获取其他年份的相关数据。本研究中的城镇建设用地主要包括工业用地、水工建筑用地、采矿用地以及建制镇等。

1.3 研究方法

扩展程度指标以扩展动态度指数、扩展强度指数和扩展贡献率指数这3个指数构建综合扩展程度指数模型，可以综合反映建设用地扩展剧烈程度[15]。

综合扩展程度指数模型在扩展动态度指数、扩展强度指数和扩展贡献率指数的基础上，利用修正的内梅罗（N. L. Nemerow）公式对各指数进行综合算术平均[21]，兼顾三者的综合效应，以期更全面、更准确地反映建设用地扩展在时间上的差异，有一定的科学合理性。其公式为：

式中，Ii（i=1,2,3,…,n）为第i个时间段内的综合扩展程度指数；C为扩展贡献率指数；D为扩展动态度指数；E为扩展强度指数。

1）扩展贡献率。扩展贡献率指数指单位时间、各单元内新增某种土地利用类型用地面积占研究区其土地利用类型扩展总面积的百分比[21]。其公式为：

式中，Ci（i=1,2,3,…,n）为第i个时间段内的扩展贡献率；Ua、Ub分别为研究时段初与研究时段末某种土地利用类型的面积；ΔU为研究时段内建设用地扩展的总面积。

贡献率指数可以直观地表示各单元内增加的某种土地利用类型对整体的重要程度，可看作其绝对变化率，但该指数忽略了各空间单元面积的差异，不能确切地反映其空间差异。

2）扩展动态度。动态度指数也称变化率指数[22]，指某研究区在一定时间范围内某种土地利用类型面积变化与该种土地利用类型初期面积的比值，可反映该土地利用类型变化的幅度与速度[22-23]。其公式为：

式中，Di（i=1,2,3,…,n）为第i个时间段内的扩展动态度；T为研究时段。

动态度指数（变化率指数）以土地利用类型的面积为基础，而不同单元区域的相同用地类型的面积基数不同，指数高只能反映其变化快[22]，并不能全面反映其变化程度。虽然，上述动态度指数（变化率指数）公式对时间变量的处理偏于简单，但对预测未来土地利用变化趋势有积极的作用[22-23]。

3）扩展强度。扩展强度指数是指某研究区在研究时段内的某种土地利用类型扩展面积占研究区土地总面积的百分比[24-25]，反映研究单元新增土地面积占自身土地面积的比例，用以比较不同研究时期某种土地利用类型扩展的强弱或快慢[15,24,26]。其公式为：

式中，Ei（i=1,2,3,…,n）为第i个时间段内的扩展强度；U0为研究区土地总面积。

2 结果与分析

2.1 顺德区城镇建设用地扩展总体特征

在1991—2012年间，顺德区建设用地面积从78.95 km2增至226.85 km2，年均扩展了7.04 km2，增长了187.33%，年均增长率为8.92%。主要原因是顺德区经历了快速城镇化和工业化，建设用地总体扩展速度较快。顺德区1991—2012年不同时段建设用地扩展情况如表1所示，顺德区1991—2012年不同时段扩展指数折线图如图2所示。结合表1、图2，各时段的建设用地扩展趋势可分为：1991—2003年为低速扩展阶段、2003—2009年为快速扩展阶段、2009—2012年为中速扩展阶段。

图2 顺德区1991—2012年不同时段扩展指数折线图

1）低速扩展阶段：1991—2003年为顺德区城镇建设用地扩展的初期摸索阶段，其中城镇中心功能区不突出、各街道（镇）发展比较均衡。在1991—2003年间，城镇建设用地面积从78.95 km2增至123.34 km2，年均扩展了3.7 km2。改革开放后，县城、建制镇街区和农村圩市规模不断扩大，公路网络逐渐完善，公共建筑增多，城镇用地相应增多。1992年顺德区撤县改市后，中心城镇地位不突出，城镇建设用地呈现无序扩展情况。

2）快速扩展阶段：2003—2009年为顺德区规划调整发展阶段，也是多级组团联合发展、资源共享协同合作、集约开发可持续发展阶段。这期间，城镇建设用地面积从123.34 km2增至196.29 km2，年均扩展了12.16 km2。政策的调整变化是这阶段城镇建设用地扩展的主要原因，针对前期城乡一体化发展中的问题，提出了从城乡一体化向城市化战略转变的指导思想。2002年底，国务院批准调整设立佛山市顺德区。评审通过《顺德市市区总体规划（2002—2020）》，建立了多级组团式发展的空间结构，促进建设用地的成片发展以及集约节约发展，公共设施与基础设施共建共享，土地合作开发；加强了交通设施间的联系，加快了城镇建设用地的扩展，同时对工业用地集约连片开发，集中建设市、镇两级的集约工业区。合理的土地利用规划与制度有利于城市化的持续发展与建设用地向精明扩展发展。

3）中速扩展阶段：2009—2012年为顺德区中速优化发展阶段，这期间积极推进“城中村”改造、加强与周边城市的联系。2009年根据《佛山市顺德区总体规划修编（2009—2020年）》，按照“合并自然村，建设中心村，重点发展小城镇”，积极推进村的合并以及“城中村”的改造。经过合并和调整，全区村的数量从原来的191个减至109个。城镇建设用地面积从196.29 km2增至226.85 km2，年均扩展了10.19 km2。引导工业用地集中成片发展，工业企业向工业园区集中。同时，加强房地产市场宏观调控，推进城际轨道、高速公路及周边对外连接道路建设，加强与周边地区的交通联系，形成了与珠三角主要城市相连接的一小时经济圈，实现了土地资源的集约利用，提高了土地利用率，逐渐实现建设用地精明扩展。

2.2 顺德区城镇建设用地扩展的时空分异特征

1991—2012年顺德区不同区域各时段建设用地综合扩展程度指数表，如表2所示。根据表2，分析顺德区城镇建设用地扩展的时空分异特征，发现同一时段不同街道（镇）有不同的扩展发展态势，各街道（镇）的扩展速度呈现不同程度的分异现象。

表2 1991—2012年各时段各街道（镇）建设用地综合扩展程度指数表

1991—2003年，位于西部的龙江镇的综合扩展程度指数远高于其他街道（镇），表明这期间相较于其他街道（镇），该镇为全区城镇建设用地扩展的集中区，因为其以家具制造业为主，城镇建设用地所占比重较大。杏坛镇、容桂街道、大良街道、乐从镇、伦教街道的综合扩展程度指数小，城镇建设用地增速缓慢，容桂街道与大良街道为顺德区的中心发展区，建设用地规模基本形成，所需建设用地比重较小。其他街道（镇）建设用地增速较平缓，从同一时段同一维度上来看，均处在增速平稳扩展期。

2003—2009年，由于政府政策影响，顺德区建设用地扩展的速度明显增长，各街道（镇）组团发展效果较明显，工业、制造业发展较快，各街道（镇）建设用地扩展的速度也较为均衡。其中，勒流街道的建设用地综合扩展程度指数（0.08）最小，这是因为该街道主要产业集中在电力、供水以及小五金家电企业，所需建设用地比重较小。龙江镇、陈村镇、杏坛镇、伦教街道、大良街道和乐从镇的建设用地综合扩展程度指数都在0.2~0.3之间，建设用地扩展较均衡，而综合扩展程度指数最大的是均安镇（0.31），其余两街道（镇）的建设用地综合扩展程度指数分别是北滘镇的0.16和容桂街道的0.13。总体上各街道（镇）建设用地的扩展处于增速均衡扩展期。

2009—2012年，建设用地扩展的优势逐步减小，工业区集中转移成片发展以及“城中村”改造成为建设用地扩展的主导。期间，工业快速发展导致建设用地扩展，主要为勒流街道，其次为乐从镇、杏坛镇，这3个街道（镇）的建设用地综合扩展程度指数分别为0.70、0.52、0.31，说明其均处于快速扩展期。陈村镇、均安镇、大良街道与容桂街道的扩展缓慢，综合扩展程度指数均小于0.1。其他街道（镇）的建设用地综合扩展程度指数处于0.1~0.2之间，均处于增速减缓扩展期。

3 结论

1）1991—2012年，随着城镇化进程的加快，顺德区建设用地持续增长，其建设用地面积共增加了147.9 km2，占研究区总面积的18.3%。其中，2003—2006年建设用地扩展速度最快，扩展面积、扩展贡献率和扩展强度均最大。2003—2006年、2006—2009年以及2009—2012年的建设用地扩展面积均超过了30 km2，其各项扩展指标均大于其他4个时间段。

2）研究区各时段建设用地均呈增长趋势，但政府政策导向、经济发展水平和自然区位条件等因素致使各街道（镇）建设用地扩展在不同时段存在差异：低速扩展阶段（1991—2003年），研究区行政中心所在街道的建设用地扩展程度综合指数低于其他街道（镇）；快速扩展阶段（2003—2009年），由于政策导向、组团发展等原因，各街道（镇）建设用地扩展综合程度指数相对均衡；中速扩展阶段（2009—2012年），工业园区转移成片集中发展的街道（镇）的建设用地综合扩展程度指数大于其他街道（镇），有大量“城中村”改造的街道（镇）的建设用地综合扩展程度指数小于其他街道（镇）。建设用地的集约节约利用可提高土地利用率，实现区域土地利用的可持续发展。