甬台温地区城镇用地扩展时空分布研究

冯陈晨，李加林,2*，朱宇婕

（1.宁波大学地理与空间信息技术系，浙江·宁波 315211；2.浙江省海洋文化与经济研究中心，浙江·宁波 315211）

甬台温地区城镇用地扩展时空分布研究

冯陈晨1，李加林1,2*，朱宇婕1

（1.宁波大学地理与空间信息技术系，浙江·宁波 315211；2.浙江省海洋文化与经济研究中心，浙江·宁波 315211）

甬台温地区在城市化过程中大量城镇用地扩展已经引起学术界的广泛关注。本文根据1995、2000、2005和2010年四个时期的浙江省土地利用数据，利用GIS提取甬台温地区各个时期的城镇用地，分析城镇用地的扩展特征和扩展来源。结果表明：1995～2010年，甬台温地区城镇用地扩展速度和强度呈现先升后降的趋势，扩展强度由强至弱依次为副省级市、地级市、县级市县；甬台温地区城镇用地扩展的内部结构指数和空间结构指数均为宁波＞温州＞台州；甬台温地区城镇用地的扩展来源主要是耕地、林地和农村居民点的城镇化，其中占用耕地的比例最大。

土地利用；城镇用地；扩展特征；城市化

近年来，中国城市进程加快，城镇用地扩展日益成为土地利用变化的主要特征[1]。城镇用地扩展过快导致城市城市空间结构不合理，生态环境恶化，耕地资源大量流失等问题[2]，受到了社会各界的广泛关注。回顾过去城镇用地扩展的特征，分析利弊，对于指导未来城镇用地扩展具有十分重要的意义[3]。国外关于城镇用地扩展的研究起步比较早，已经形成了较为完善的理论体系。国内的研究从改革开放之后开始，研究的对象主要是长江三角洲、珠江三角洲、京津唐等经济发达地区[4～6]，研究的内容主要是城镇用地扩展的速度、强度、来源以及驱动力，缺乏对未来城镇用地扩展的预测，缺乏对城市内部空间扩展的探讨[7]，这正是本课题的主要研究方向。

甬台温地区位于东部沿海地区，城市化速度非常快，城镇用地的迅速扩展给土地资源和生态环境带来了巨大压力[8]。本文主要从扩展速度、强度、内部结构指数和空间结构指数四个方面总结甬台温地区1995～2010年城镇用地扩展的时空特征，研究城镇用地扩展的来源，希望能为甬台温地区的城市规划提供决策参考。

1 研究区概况

甬台温地区位于浙江省东部沿海地区，位置范围为东经119 37 ～122 16 北纬27 03 ～30 33，地形以丘陵和平原为主。甬台温地区包括宁波、台州和温州三个地级市，包括29个县市区，该区域地理位置优越，气候条件适宜，水源充足，土壤肥沃，适宜农业生产，历史上曾孕育了灿烂的河姆渡文化。

甬台温地区经济发达，人口密集，人均国内生产总值高于全国。根据2010年数据统计，甬台温地区陆域面积31288km²，占浙江省的29.66%；GDP为10465.98亿元，占全省的38.40%；常住人口2299.1万人，占全省的41.51%。甬台温地区陆域面积仅占全国的0.032%，但大陆岸线占全国的10%，多优良港湾，适宜发展海洋经济，其中港口、水产养殖和海滨旅游在全国具有优势地位[9]。

2 数据处理与分析方法

2.1 数据来源及处理

本研究的数据主要有1995年 2000年 2005年和2010年的浙江省1:10万土地利用数据。在ArcGIS中，导入国家基础地理信息1:10万浙江省行政区划图，进行配准，裁剪出甬台温地区的土地利用数据，再利用属性列表提取出各个时期的城镇用地，即可得到甬台温地区1995～2010年城镇用地的数据[10]。

2.2 城镇用地扩展的分析指标

本文将从城镇用地扩展速度 强度 内部结构指数和空间结构指数四个方面来研究甬台温地区城镇用地扩展的特征。

（1）城镇用地扩展速度

指某研究单元城镇用地扩展的年均增长率，其表达式为

式中：V表示某研究单元的扩展速度，Sa表示该研究单元初期城镇用地面积，Sb表示该研究单元末期城镇用地面积，T表示时段。

（2）城镇用地扩展强度

指某研究单元平均每年的增长的城镇用地占土地总面积的比重，表达式为：

式中：Q表示某研究单元城镇用地扩展的强度，S总表示该研究单元的土地总面积。

（3）城镇用地内部结构指数

指某研究单元的城镇用地占土地总面积比重的变化量。表达式为：

式中：J表示城镇用地内部结构指数，Pa表示某研究单元初期的城镇用地占土地总面积的比例，Pb表示该研究单元末期城镇用地面积占土地总面积的比例。

（4）城镇用地空间结构指数

指某研究单元城镇用地扩展面积占甬台温地区城镇用地扩展总量的比重。表达式为：

式中：K表示城镇用地空间结构指数，Ua表示初期甬台温地区城镇用地面积，Ub表示末期甬台温地区的城镇用地面积。

3 甬台温地区城镇用地扩展的特征

3.1 扩展速度

根据浙江省土地利用数据，利用GIS筛选出各个时期甬台温地区的城镇用地，发现城镇用地面积呈不断上升趋势。

表1 甬台温地区1995～2010年城镇用地面积Table1 The urban land area in Ningbo, Wenzhou and Taizhou city from 1995 to 2010

如表1所示，甬台温地区1995年城镇用地面积仅为429.68km2，2010年扩展到1209.61km2，城镇用地面积年均增加52.0km2，年均增长速率为12.10%。其中2000～2005年扩展速度最快，五年扩展了696.28km2，年均增加139.256km2，年均增长率高达32.57%。据相关研究表明，世界城镇用地扩展的平均速度为1.2%[11]，所以，从总体上看，甬台温地区1995～2010年城镇用地扩展速度过快。

单桩嵌岩工艺2的具体流程如图2所示。首先通过单桩自沉如泥、桩锤沉桩，将单桩打至岩层表面；其次，在单桩内部下钻机，扩孔钻至设计底标高处；此后，将钻机提出，在单桩内下放内套管；再次，将内套管和钻孔间灌满混凝土，即灌浆环节；最后，用桩锤继续讲单桩沉桩至指定标高。

如图1所示，从1995～2010年，甬台温地区城镇用地扩展速度先增大后减小，扩展速度变化显著。分别看宁波、台州和温州的扩展速度，从中发现，在1995～2000年中，宁波和温州的扩展速度较快，超过了甬台温地区的平均水平，均达到2.6%以上，而台州的扩展速度最慢，只有1.09%；在2000～2005年中，宁波、台州、温州的扩展速度较前5年来说，都有了巨大的飞跃，其中温州的扩展速度最快，达到36.05%，台州和宁波次之，分别是27.12%和23.78%；到了2005～2010年，扩展速度又迅速减慢，宁波、温州、台州都在2%以下，其中宁波的扩展速度还保持在较高的水平，为1.80%，台州的城镇扩展速度最慢，仅为0.58%，与2000～2005年的高速扩展形成巨大反差。

图1 甬台温地区1995～2010年城镇用地扩展速度Fig.1 The expansion velocity of urban land in Ningbo, Taizhou and Wenzhou city from 1995 to 2010

为方便后文描述，本文根据扩展速度大致将甬台温地区1995～2010年的城镇用地扩展划分为三个阶段，1995～2000年第一阶段，扩展速度较小，为低速扩展阶段；2000～2005年为第二阶段，城镇用地迅速扩展，为高速扩展阶段；2005～2010年为第三阶段，扩展速度减慢，城镇用地扩展趋于成熟，为稳定增长阶段。

甬台温地区城镇用地扩展表现一定的波动性[12]。从城镇用地扩展的稳定性上看，宁波最为稳定，城市空间形态的变化也较为合理，不同阶段城镇用地扩展速度变化起伏最小，而温州的变化最为剧烈，尤其是2000～2005年的扩展速度大大超过宁波和台州。

3.2 扩展强度

扩展速度（V）与扩展强度（Q）之间存在着一定的联系，V值代表城镇用地的年均增长速率，而Q表示平均每年的增长的城镇用地占土地总面积的比重[13]，相当于是对扩展速度进行标准化处理[14]，使得各个地区之间的数据更具可比性。甬台温地区的城镇用地扩展强度和速度具有相同的变化趋势，均是先增加后减小（图2）。

图2 甬台温地区1995～2010年城镇用地扩展强度Fig.2 Expansion intensity of urban land in Ningbo, Taizhou and Wenzhou city from 1995 to 2010

从时间分布上看，2000～2005年甬台温地区的城镇用地扩展强度最大，高达0.42，而1995～2000年和2000～2005的扩展强度仅为0.03和0.04。从空间分布上看，宁波的城镇用地扩展强度最大，三个阶段的扩展强度均最大，台州最小，温州居中。

具体来看，在1995～2000年，甬台温地区城镇用地扩展强度较小，宁波、温州、台州的扩展强度分别为0.06、0.02和0.01。2000～2005年，扩展强度大幅提升，宁波达到0.64，温州为0.36，台州也达到了0.27，这一阶段甬台温地区城镇用地快速扩张。到了2005～2010年，扩展的强度又大大减小，这时只有宁波还保持着0.11的扩展强度，而温州降至0.019，台州降至0.013，扩展强度起伏变化同样非常大。

图3 宁波市各县市区城镇用地扩展强度Fig.3 Expansion intensity of urban land in Ningbo city

1995～2000年，宁波的扩展强度为0.06，其中慈溪市的扩展强度最大，为0.20，除此之外，还有宁波市辖区和余姚市的扩展强度大于宁波市的平均水平，分别为0.075和0.073，而奉化市和宁海县的扩展强度较小。2000～2005年，各县市区的扩展强度普遍较高。宁波的扩展强度为0.614，其中宁波市辖区的扩展强度最大，为1.20，此外，慈溪市和余姚市的扩展强度大于宁波市，分别为1.13和0.84，而奉化市和宁海县扩展强度较小。2005～2010年，各县市区的扩展强度大大减小。宁波的扩展强度为0.106，其中奉化市、宁波市辖区和宁海县高于宁波市的平均水平，分别为1.157、0.146和0.142。值得一提的是，在三个阶段中，宁市辖区城镇用地的扩展强度均大于宁波市的平均水平。

从变化趋势上看，宁波市辖区、慈溪市、余姚市和象山县的扩展强度先增后减，这与宁波市的变化趋势是一致的，而宁海县和奉化市在三个阶段中的扩展强度表现为持续上升。从变化的剧烈程度上看，宁波市辖区、慈溪市和余姚市的变化十分剧烈，主要是由于第二阶段的扩展强度特别大，而奉化市、象山县和宁海县三个阶段的扩展强度均较小，变化也较为平稳。

台州和温州各县区的扩展强度与宁波的情况类似，但总体上小于宁波，这与宁波是副省级市，城市建设强度较大有关。所以，总体来看，甬台温地区地级市的扩展强度要高于县级市（县），表现为市辖区的扩展强度较大，均高于全市平均水平。所以在扩展强度上，满足副省级市＞地级市＞县级市（县）。

3.3 内部结构指数

如图4所示，从总体上看，宁波、台州、温州三个地区的Pa、Pb和J值均较低，也就是说，甬台温地区目前城镇用地面积占土地总面积的比例还比较低，未来的城镇用地扩展还有很大的发展空间。

1995年，温州和台州的城镇用地占土地总面积的比重（Pa）差不多，城市化水平差异不大，而且台州的Pa值稍大于温州。但到了2010年，温州的城镇用地占土地总面积的比重（Pb）反超台州，所以，温州城镇用地扩展的内部结构指数（J）要大于台州。相比较而言，宁波1995～2010年的城镇用地面积占土地总面积的比例一直远大于台州和温州，而且之间的差距越来越大。所以，宁波的空间扩展指数最大，温州次之，台州最低，分别为4.05%、2.00%和1.49%。

图4 甬台温地区城镇用地扩展的内部结构指数Fig.4 Internal structure index of urban land expansion in Ningbo, Taizhou and Wenzhou city

3.4 空间结构指数

空间结构指数（K）可以反映各个地区城镇用地扩展的贡献率[15]。

从图5的折线图中可以看到甬台温地区城镇用地扩展的空间差异比较明显，空间结构指数（K）的大小为宁波＞温州＞台州。

结合柱状图看，宁波新增的城镇面积最大，空间结构指数最大，为50.03%，贡献率达到一半以上。台州的城镇用地占总面积的比例最小，15年来为甬台温地区城镇用地扩展所做出的贡献也最小，空间结构指数仅占17.98%。温州城镇用地扩展情况与台州较为类似，K值为30.99%，但比较温州1995年和2010年的城镇用地面积，可判断出温州城镇用地面积变化最为剧烈。

从目前趋势上来看，甬台温地区城镇用地扩展的速度将会减慢，但扩展强度还将不断加大，内部结构指数增大，空间结构指数差异减小，城市的空间结构趋于合理，城镇化水平进一步提高，城市土地的利用效率不断提高。

图5 甬台温地区城镇用地扩展的空间结构指数Fig.5 Spatial structure index of urban land expansion in Ningbo, Taizhou and Wenzhou city

4 甬台温地区城镇用地扩展的来源

近年来，甬台温地区经济快速发展，许多地区纷纷对行政区划进行重新调整，建起经济开发区[16]，兴建大学城，使得城镇建设面积迅速增加。此外，还有人口增加、产业结构优化调整、交通道路建设等因素都会促进甬台温地区的城镇用地扩展。但是城镇用地扩展会大量占用耕地资源[17]，使得人地矛盾变得更加尖锐。

4.1 总体特征

如表2所示，甬台温地区1995～2010年土地利用变化转移矩阵[18]，发现甬台温地区1995～2010年面积变化较大地类的有耕地和城镇用地，表现为大量耕地转变为城镇用地。甬台温地区1995年的城镇用地面积为429.7m2，2010年为1208.7km2，增加了591.8km2，城镇用地的扩展来源有耕地、林地、草地、水域、未利用土地及其他建设用地，其中占用耕地的面积最大，有656.6km2的耕地转变成了城镇用地。

表2 甬台温地区1995～2010年土地利用变化转移矩阵Table2 Change matrix of land use in Ningbo, Taizhou and Wenzhou city from 1990 to 2000

分析甬台温地区耕地资源的去向，发现耕地主要转变成城镇用地、农村居民点和其他建设用地，其中转变为城镇用地的比例最大，所以城镇用地扩展是导致耕地资源大量减少的重要原因。在耕地资源转变为其他用地的过程中，土壤的质量会大大下降[19]，所在政府在城市规划的过程中，要协调好城镇用地扩展与耕地保护之间的矛盾。

4.2 时间特征

如图6所示，1995～2000年甬台温地区城镇用地面积扩展58.6km²，扩展强度不大，但是扩展来源绝大部分都是耕地，比例高达96.59%。对比1995～2010年的情况，甬台温地区前5年城镇用地扩展对林地、草地、水域和其他用地的占用比例都较小，农村居民点的城镇化的比例也很小，只有0.39km²的农村居民点转变为城镇，城镇用地扩展速度较慢，扩展强度较低。2000～2005年城镇用地扩展迅速，总面积达到687.3km²，占用耕地比重下降明显，降到75.5%，而占用其他类型土地的比重均有上升，说明城镇用地扩展来源变得多样化、均衡化。2005-2010年城镇用地扩展面积相比前一阶段大大减少，占用耕地的面积在三个阶段中为最少，比重下降到64.02%，而农村居民点的比重上升至24.4%，接近1/5。第三阶段的城镇用地扩展相比前两个阶段来说，更加符合可持续发展的理念。

图6 甬台温地区城镇用地扩展来源变化趋势Fig.6 The changing trend to expansion source of urban land in Ningbo, Taizhou and Wenzhou city

从变化趋势上看，城镇用地占用耕地以及农村居民点的比例变化明显，表现为占用耕地资源的比例不断下降，农村居民点的比例不断上升。这种变化是可喜的，并且未来的城镇用地扩张来源将趋于多元化，会继续减少对耕地、林地、草地等农用地的占用，转以农村居民点的城镇化为主。

4.3 空间特征

如图7所示，通过比较宁波、台州、温州1995～2010年城镇用地的扩展来源，发现宁波和温州的扩展来源结构比较接近，而台州为对耕地资源的占用以及农村居民点的转换比例相对宁波和温州来说较小，而对林地的占用比例却较大，这一点比较特殊，其对林地资源的占用比例高达11.883%。这是因为城镇用地扩展总是就近占用周围的农用地，而台州的城镇用地旁边多林地资源，所以台州城镇用地扩展占用耕地的比重会较高。

图7 甬台温地区城镇用地扩展来源分析Fig.7 The expansion of urban land in Ningbo, Taizhou and Wenzhou city

进一步分析发现，台州的林资源并不最多的，但1995～2010年中被城镇用地占用的耕地资源中，有41.02%来自台州，35.26%来自温州，23.72%来自宁波，所以台州对林地的占用强度最大。计算各个研究单位中被占用的林地资源与自身林地总面积的比例，得出台州的比例最高、宁波次之，温州最低，分别为0.284%、0.228%和0.183%。所以未来台州在城镇用地扩展中还要注重对林地资源的保护。

5 结论

本文依据四个时期的浙江省土地利用数据，主要利用ArcGIS进行有效数据的提取与分析，研究甬台温地区1995～2010年城镇用地扩展的特征和来源，得出以下结论：

（1）甬台温地区城镇用地扩展过快，扩展速度和强度都呈现出先增后减的趋势。甬台温地区1995年城镇用地面积为429.68km²，2010年扩展到1209.61km²，年均增长速率为12.10%，其中2000～2005年扩展速度最快，年均增长率高达32.57%。城镇用地扩展的空间差异比较明显，不同行政等级的城市扩展强度表现为副省级市＞地级市＞县级市（县）。

（2）甬台温地区目前城镇用地面积占土地总面积的比例还比较低，未来的城镇用地扩展还有很大的发展空间。内部结构指数和空间结构指数均表现为宁波＞温州＞台州。总体来看，宁波的城镇用地扩展在时空分布上较为合理。

（3）甬台温地区城镇用地的扩展的来源主要有耕地、林地和农村居民点的城镇化，其中占用耕地的比例最大，达到80%以上。早期城镇用地扩展的主要来源是耕地，但未来城镇用地扩展来源将趋于多元化，农村居民点城镇化的比重会越来越大。从空间上看，宁波和温州的扩展来源结构比较接近，而台州城镇用地扩展对耕地的占用以及农村居民点的转换比例较小，对林地的占用比例较大，未来台州政府要注重对耕地资源的保护。

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Spatio-temporal characteristics of urbanization area growth in Ningbo, Taizhou and Wenzhou city

FENG Chen-Chen1, LI Jia-Lin1,2, ZHU Yu-Jie1
(1.Department of Geography & Spatial Information Technology, Ningbo University, Zhejiang Ningbo 315211, China; 2.Marine Culture and Economic Research Center of Zhejiang Province, Zhejiang Ningbo 315211, China)

In the process of urbanization, a large number of urban land expansion in Ningbo, Taizhou and Wenzhou city has aroused widespread concern in academia.According to the land use data of Zhejiang Province in four periods (1995, 2000, 2005 and 2010), the study extracts urban land information for each period with the help of GIS software, and analyzes the characteristics and sources of urban land expansion in Ningbo, Taizhou and Wenzhou city.The results show: (1) From 1995 to 2010, the expansion velocity and intensity of the urban land in Ningbo, Taizhou and Wenzhou city has increased frst and then decreased, the characteristics of the expansion intensity are sub-provincial cities＞ prefecture-level cities＞ county-level cities.(2) In the expansion of the internal structure index and spatial structure index are Ningbo＞ Wenzhou＞ Taizhou.(3)The extension of urban land use in Ningbo, Taizhou and Wenzhou city is mainly the urbanization of cultivated land, woodland and rural settlements, and the great majority source is cultivated land.

land use; cities and towns use land; expansion characteristics; urbanization

F293.22

A

2095-1329(2017)03-0024-06

10.3969/j.issn.2095-1329.2017.03.006

2017-05-16

修回日期: 2017-06-25

冯陈晨(1996-),女,地理科学专业,主要从事土地资源管理研究.

电子邮箱: 770446333@qq.com

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国家自然科学基金项目(U1609203);浙江省社科规划重点项目(16JDGH005);宁波市重大科技攻关项目(2015C110001)

*通讯作者: 李加林(博士/教授): nbnj2001@163.com