泸州市发展空间格局变化驱动力分析*

黄志勤，辜寄蓉，刘 寅，李 琳，余如意

(1.四川省国土资源厅信息中心，成都 610072;2.西南土地资源监测与评价教育部重点实验室，四川成都 610066)

·研究报告·

泸州市发展空间格局变化驱动力分析*

黄志勤1，辜寄蓉2，刘 寅2，李 琳2，余如意2

(1.四川省国土资源厅信息中心，成都 610072;2.西南土地资源监测与评价教育部重点实验室，四川成都 610066)

[目的]空间格局既是社会经济发展的支撑，也是区域的自然条件、区位条件的影响产物。研究以地理国情监测数据为基础，分析空间格局的形成因素以及与社会经济发展之间的相互作用。研究提取泸州市的城市发展空间格局，构建空间格局影响因素集，包括中心城镇影响、道路影响、河流影响等。[方法]该研究采用空间非线性方程，识别驱动力的空间异质性，并模拟范围内不同子区域的状态转换差异。建立协方差矩阵，找出与空间格局变化具有相关性的影响因素，识别影响因素对空间格局的影响力大小。[结果]分析发现， 2010～2013年间泸州市交通轴线沿线经济社会总量和增长速度的变化较快，泸州市依托轴带发展模式推进经济社会发展的规划已初见成效，沿长江经济带及沿川黔高速公路发展带均已形成并开始对沿线经济社会发展起到积极的带动作用。同时随着泸州市城市总体规划和成渝经济区规划的实施，沿长江经济带即横向发展带对经济社会发展的带动作用将更加显著，并且将在泸州市未来发展中发挥重要作用。[结论]研究结果表明，建立空间格局的空间要素吸引力方程可以准确地表达不同的空间要素对空间格局形成的作用力大小、作用力方向，可以更好地为空间规划地制定提供参考。

空间格局 变化驱动力 logisitc模型 城镇发展

0 引言

“十二五”时期，泸州面临着的重大发展机遇。经过前一阶段的发展，泸州特色优势产业竞争力进一步提升，大城市框架基本形成，经济社会发展已经站在一个新的历史起点上，具备了加快推进现代化、实现新跨越的基础条件。同时，国家和省加快建设成渝经济区以及川南经济区，为泸州依托自身发展基础，打造沿江产业带和“中国白酒金三角”，实现优势互补搭建了广阔的发展平台。三是四川省加快建设西部综合交通枢纽，将有利于泸州加快形成川滇黔渝结合部的区域性综合交通枢纽，全面改善发展条件。

2013年7月，国务院印发了《第一次全国地理国情普查实施办法》的通知，启动了该项工作。2013年9月，四川省人民政府下发了《四川省人民政府关于开展第一次全国地理国情普查的通知》，明确了四川省的实施细则和工作方案。随即开展的“成渝经济区经济发展试点监测之泸州市经济发展试点监测项目”，通过收集整合泸州市的地理国情普查成果数据、基础地理监测相关专题数据，针对泸州市的地表覆盖、重要要素及社会经济等方面，开展区域总体发展规划实施监测。

此次研究探索通过地理国情监测数据，建立泸州空间发展格局与地理国情监测因素之间的相关性，分析覆被因素的变化对区域空间格局变化的影响。

1 空间格局驱动力分析现状

空间格局是政府引导和控制区域发展的重要体现。在区域发展过程中，空间格局的实施受到诸多因素的影响，如何判断因素的影响程度，可为实施效果监测提供依据。而实施效果如何是未来区域规划的基本依据。因此，研究空间格局的驱动力可以更准确地判断本轮规划的实施效果，为下轮规划提供参考依据。

在城市扩展的相关研究中，对驱动力的空间异质性有探索性研究。如CA城市模型中考虑状态转换规则的空间分异，即模拟范围内不同子区域的元胞状态转换规则的参数设置存在差异[1-3]。在土地利用变化模型中考虑驱动力的空间异质性[4]。关于空间异质性，城市经济学中对分市场的研究与其比较类似。这类研究侧重于验证住房分市场效应的存在[5-8]； 以及识别分市场的边界[9]。我们参考城市扩展的研究方法进行空间格局驱动力的研究。首先利用协方差矩阵，找出与空间格局变化具有相关性的影响因素，再利用空间分异模型对空间格局变化过程进行分析，识别影响因素在其中的影响力。

2 泸州市发展空间格局规划

《成渝经济区规划(2011-2020)》提出要根据成渝经济区资源环境承载力和发展基础，统筹区域发展空间布局，形成以重庆、成都为核心，沿江、沿线为发展带的“双核五带”空间格局，推动区域协调发展。其中以重庆主城区为中心，包括泸州、宜宾等重要区域性中心城市的沿长江发展带要依托长江黄金水道和沿江高速公路、铁路等重要交通干线，聚集冶金化工、装备制造、商贸物流等产业，加快城镇发展，加强环境保护，建成长江上游重要的产业和城镇聚集带(图1)。

《泸州市城市总体规划(2010-2030)》提出，要从大区域的视角着手，分析泸州市在川南城市群乃至整个“成渝经济区”、川滇黔渝毗邻地区的发展定位与目标，以泸州市中心城区为核心，以长江流域为重点经济带，以主要交通干线为骨架，以县城为辅助增长极，通过“核的集聚、带的生长、网的复合”，形成泸州市域内“一心一带、一区二轴”的城乡空间总体格局，带动区域社会经济的持续快速发展。其中一心即泸州都市区核心，一带即沿长江经济带，一区为泸州都市核心区、泸县和合江围成的金三角重点发展区，二轴即沿川黔高速公路发展轴和宜遵高速公路发展轴(图2)。

图1 成渝经济区总体布局规划注：地图数据来源：成渝经济区区域规划(2011-2020)

图2 泸州市城乡空间结构注：地图数据来源：泸州市城市总体规划(2010-2030)

图3 泸州市交通网络分布

规划还特别提出，要加强市域交通设施建设，加快形成分工合理、功能互补的综合交通体系，将泸州市建设成为四川省南向重要的交通枢纽城市。到2030年，泸州市将构建三横三纵的铁路网络和三横三纵的高速公路网络。其中3条纵向铁路线包括隆黄铁路、内江-泸州城际铁路及成贵客货铁路，3条横向铁路包括渝昆铁路、纳溪至合江支线铁路以及叙永-古蔺-太平-遵义铁路； 3条纵向高速公路包括川黔高速(隆纳高速南延)、成自泸赤高速公路及机场高速-重庆外环高速公路，3条横向公路包括宜泸渝高速公路、宜宾-叙永-古蔺-习水高速公路以及泸县-合江(中心城区绕城)高速。与此同时，泸州市还会将泸州港整合为纳溪港区、中心港区、泸县港区、合江港区和古蔺港区共5个港区，发挥长江的重要航运作用，带动沿线社会经济的发展，打造长江流域经济发展带。

3 泸州市空间格局影响因素

从《泸州市城市总体规划》和《成渝经济区区域规划》可以看出，两者对泸州空间格局规划定位是一致的。因此，我们根据泸州市发展空间格局规划定位以及本次地理国情监测数据及监测目标，选取对发展空间格局影响较明显的三大因素进行研究。

3.1 道路因素

图4 主干道路影响力 图5 其他道路影响力

图6 河流吸引力 图7 泸州市城镇体系

根据《泸州市城市总体规划》，泸州市当前已形成比较完善的公路、铁路及航运交通系统(图3)。泸州机场是四川省较大的航空港； 隆泸铁路南北贯穿泸州市域大部； 有3条高速公路分布在区域内，分别是横贯东西的G93成渝环线高速、贯穿南北的G76厦蓉高速和成自泸高速公路； 国道321经泸县、纳溪，过叙永入贵州； 省道307、308和省道207在泸州市区交会，省道309横贯泸州市南部古蔺、叙永两县； 航运方面，长江、沱江、赤水河在泸州市境内通航，永宁河部分河段也能通航，泸州市同时还建有四川省第一个集装箱码头。

根据泸州市空间布局，我们将G76厦蓉高速、S4成自泸赤高速、G321国道和隆黄铁路设为纵向发展带，以G93成渝环线高速、S308省道设为横向发展的“长江经济带”(图4、图5)。

3.2 河流因素

泸州空间布局有明显的沿江发展格局，我们将长江、沱江设为“长江经济带”中一个重要影响因素(图6)。

3.3 城镇因素

根据《泸州市城市总体规划》，泸州的城镇体系分为4个等级(图7)。核心区包括江阳、龙马潭、纳西。中心镇包括合江县、泸县、古蔺县、叙永县4个县城。重点镇包括玄滩镇、立石镇、兆雅镇等共计22个。一般镇是一般建制镇。主要城镇影响力包括核心区和中心镇(图8)，其他城镇的吸引力如图9所示。

4 空间格局与影响因素的相关性分析

该研究中采用ArcGIS软件生成500m×500m的格网，覆盖整个泸州空间范围，并逐网格获取空间格局变量和影响因素变量。

4.1 因素相关性判断

空间格局变量确定为当前城市二维空间。具体到一个研究单元或网格，则为该网格在指定时间段内是否由是城镇建设用地，是则Xi记为1，否则Xi记为0。

该研究首先建立每个影响因素与空间格局变量的协方差矩阵，其每个元素是各个向量元素之间的协方差，计算每个影响因素与空间格局的相关性。

设X1，X2，X3为一组随机变量，这些随机变量构成随机向量X=[X1，X2，…，Xn]T，每个随机变量有m个样本，则有样本矩阵：

(1)

随机变量Xi，Xj之间的协方差可以表示为

cij=E{[Xi-E(Xi)][Xj-E(X)]

(2)

根据已知的样本值可以得到协方差的估计值如下：

(3)

从而得到了协方差矩阵表达式。

通过协方差矩阵，计算得到各影响因素与空间格局现状之间的相关性，如表1所示。

表1 空间格局变化与影响因素的相关系数

核心区中心镇其他镇主干道路其他道路河流空间格局相关系数1.521.450.911.140.771.17

从表1可以看到，与空间格局密切相关的因素有：核心区、中心镇、主干道路和河流。其相关性均超过了1。相关性充分表现出泸州空间格局的现状特点，也表现出这几个因素是泸州市空间格局形成的主要影响因素。

4.2 空间格局变化驱动力分析

建立空间格局变化与影响因素之间的关系：

Y=F(A，X)

(4)

式中:Y为空间格局变化量，X为影响因素，A为影响因素的作用程度，F为影响函数。此时Y为可以观测的变量，X为影响因素的空间分布(如制度性因素的作用范围、作为市场力量的可达性因素的空间分布等)，一般也可以观测，因此可以求取各个因素的影响程度A。假设需要评价的城市状态S有n个，相应的城市状态的变化为y，影响因素X有m个，其中每项影响因素为xp，每项影响因素的影响程度为ap，则公式(4)可以更具体地表示为公式(5)：

yp=fn(a1，a2，…ap，…am，x1，x2，…xp，…xm)

(5)

如果仅从空间维度考察，则这一关系可以表示为公式(6)：

yk=F(Ak，Xk)

(6)

间格局变化量为城市空间扩展(二维)，具体到一个研究单元或网格，则为该网格在指定时间段内是否由非城镇建设用地状态(未开发)转变为城镇建设用地状态(已开发)，如果是，则yk记为1，表示发生了城市扩展，否则yk记为0，表示没有发生城市扩展(图10)。

图10 城市状态变量

图11 空间格局变化总吸引力

表2 Logistic回归系数

变量BS.EWalsDf河流吸引力-1.266860119.2531其他道路吸引力0.60505011.1491主干道路吸引力0.800650192.6631核心区吸引力1.877640383.6991中心镇吸引力1.208140352.2531其他镇吸引力0.84378033.0371常量8.978873.5132.558981

4.3 参数拟合

按500m×500m的空间格网，进行城市扩展拟合。根据2010年和2013年间的城市状态设定变化量。影响因素的权重系数识别，采用Logistic方法实现。Logistic回归的因变量是否发生由非城镇建设用地向城镇建设用地的转变(发生转变为1，不发生转变为0)。回归结果如表2所示，回归的总精度可以达到96%，Kappa精度为72.5%，变量的显著水平均为0.001。

表中的影响力取值与相关性取值基本一致，但河流的影响力取值为负值，呈现出与相关性完全相反的影响力。按其取值解释的话，离河流越近，空间格局变化越小。其他影响因素均表现出距离越近，空间格局变化越大的趋势。为分析产生这个结果的原因，将3种影响力因素进行叠加，得到一张总的空间格局变化吸引力图层(图11)。

图12 2010～2013年交通轴带沿线经济社会增速

从图11可以明显看出，当3类影响因素叠加后，由于城镇核心区、道路集中区以及河流交汇区均与城镇核心区重合，而城镇发展的吸引力和沿道路发展的吸引力超过和沿江发展的吸引力，导致沿江发展的吸引力下降，而被分配到核心区的吸引力和沿道路发展的吸引力上面去了。

为验证这个想法，分别计算了与“长江经济带”相关的沿线道路和长江与沱江的各乡镇的发展情况。

5 空间格局变化与影响因素的相关性分析

收集并对比了由G93成渝环线高速、S308省道和长江、沱江组成的横向发展带以及由G76厦蓉高速、S4成自泸赤高速、G321国道和隆黄铁路组成的纵向发展带的各乡镇的社会、经济指标。

从表3的统计结果来看， 2010年纵向发展带的经济发展水平远远好于横向发展带。其中纵向发展带的GDP为230.01亿元，而横向发展带的GDP仅为177.45亿元，二者相差52.57亿元。同时纵向发展带的第一、二、三产业增加值及农民人均纯收入也均高于横向发展带的第一、二、三产业增加值及农民人均纯收入。因此可以看出纵向经济发展带依托高速公路、国道和铁路等高等级道路的辐射带动作用吸引了大量的人口，并通过产业聚集推进了沿线经济社会的快速发展。而横向发展带中长江、沱江、S308省道及G93成渝环线高速仍处于低速发展阶段，与纵向发展带相比对沿线经济社会的带动作用还较弱。

到2013年，纵向发展带和横向发展带沿线的经济社会水平都得到显著提高，同时纵向发展带和横向发展带沿线的人口占全市总人口的比重均大于31%，GDP占全市的比重均大于50%，表明泸州市横纵向发展带对沿线经济的带动作用已经形成。从总量上看(表3)，纵向发展带沿线的经济社会发展水平仍然高于横向发展带沿线的经济发展水平。从经济社会增长速度上看，两条发展带的人口和农民人均年收入的增速基本一致，但横向发展带的经济增长速度远高于纵向经济发展带(图12)。其中横向发展带的GDP从2010年的177.45亿元增加到了2013年的474.74亿元，与纵向发展带的476.51亿元基本持平。同时其GDP增速也达到了167.54%，比纵向发展带的GDP增速高了60.37个百分点。再从第一、二、三产业增加值来看，虽然横向发展带沿线的第一、二、三产业增加值总量小于纵向发展带沿线的第一、二、三产业增加值，但其第一、二、三产业增加值增速比纵向发展带分别高出5.99%、15.90%和42.84%，增长速度极快。

表3 交通轴带沿线经济社会数据

年份发展带户籍人口(万人)GDP(亿元)第一产业增加值(亿元)第二产业增加值(亿元)第三产业增加值(亿元)农民人均纯收入(万元)2010纵向发展带155.3391230.013232.0644132.869247.106520.5847横向发展带153.7850177.446613.676277.984014.482716.44612013纵向发展带159.1205476.510036.3389187.935662.053934.1339横向发展带156.8220474.740016.8048122.704025.283034.3922

因此从2010年到2013年横向发展带和纵向发展带沿线经济社会总量和增长速度的变化上可以看出，泸州市依托轴带发展模式推进经济社会发展的规划已初见成效，沿长江经济带及沿川黔高速公路发展带均已形成并开始对沿线经济社会发展起到积极的带动作用。同时随着泸州市城市总体规划和成渝经济区规划的实施，沿长江经济带即横向发展带对经济社会发展的带动作用将更加显著，并且将在泸州市未来发展中发挥重要作用。

此次研究明确了泸州市发展空间格局的影响因素，并量化了其影响力的大小。通过当地的社会、经济数据，验证了综合影响力的作用效果。空间格局及其影响因素以及驱动力的产生机制、作用机制和作用范围，是下一步研究的重点。

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THE DRIVING FORCES OF SPATIAL PATTERNS CHANGE IN LUZHOU*

Huang Zhiqin1, Gu Jirong2, Liu Yan2, Li Lin2, Yu Ruyi2

(1 Information Center of Land and Resources Department of Sichuan Province, Chengdu 610072, China; 2. Key Laboratory of Land Resources Evaluation and Monitoring in Southwest, Chengdu, Sichuan 610068, China)

Spatial patternis the support of the social and economic development, which can be effected by natural and location conditions. Based on the database of national geographical condition monitoring, this paper analyzed the forming factors of spatial pattern and the interactive role of social economy, established the database of the impacting factors, identified the spatial heterogeneity by adopting the spatial nonlinear equation, and found out the factors influencing the spatial pattern changes by using the covariance matrix. The results showed that the growth rate of total economic and social output along the traffic axis changed fast from 2010 to 2013. Luzhou city had achieved a great economic and social development by relying on the planning of traffic axis development model, and also promoted the economic and social development along the Yangtze River economic belt and the Sichuan and Guizhou expressway development zone. With the implementation of the overall urban planning of Luzhou and Chengdu and Chongqing economic zone, the horizontal development belt had played a leading role in China′s economic and social development. It concluded that the identification equationof patterns and factors can accurately express the strength and direction of influencing forces, and provide a reference for the spatial planning.

spatial pattern; driving forces; logistic model; urban growth

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170206

2015-12-18 作者简介：黄志勤(1966—)，男，四川眉山人，博士、高级工程师。研究方向：土地资源评价、GIS与遥感应用、国土资源信息化。Email：annygu@21cn.com *资助项目：四川省国土资源厅科技项目“土地资源优化布局调整方法研究”项目(KJ2015-4)

TU982

A

1005-9121[2017]02041-08