开发区建设与城市结构形态演变以西安市为例

(西安外国语大学 旅游学院·人文地理研究所,陕西 西安 710128)

1 引言

城市结构与城市形态的研究一直以来是地理学特别是城市地理学关注的焦点[1]。国外学者对相关方面的研究开展得较早,Boyce等早在20世纪60年代首次提出了城市空间形态的概念[2]，随后Lee等逐步利用定量方法展开了对城市空间形态的研究[3]。关于城市结构方面的研究，美国芝加哥学派的研究极具代表性[4]。国内学者在吸收国外研究经验和成果的基础上,将城市扩展的动态过程与城市结构、城市形态相结合,逐步展开了对我国城市的相关研究。国内学者对有关城市扩展、城市结构与形态演变方面方面的研究取得了丰硕的成果[4-7]。以开发区建设带动城市化是我国城市化过程中特有的特征。从20世纪80年代国家为加快经济发展而设立开发区以来,经过30多年的发展,开发区已经成为我国城市化的重要动力,同时成为改变城市既有空间结构与空间形态的主要原因[8]。

梳理国内已有研究,伴随着我国开发区的建设过程,学者对开发区关注的焦点也有所变化[9]。早期研究多侧重于对开发区建设的选址、发展对策、发展模式等方面[10]。随着开发区建设力度的加大,开发区已成为城市中重要的组成部分和城市建设的主要动力,促使学者们将研究重心转向开发区建设对城市空间的影响。首先,开发区建设将对原有的城市经济、社会、文化、交通等方面产生影响。高雁鹏的研究表明，开发区建设将在城市中形成新的经济增长点和商业娱乐空间,同时将导致城市居民职住分离,城市交通不堪重负[11];张志斌的研究颇具代表性,他通过对兰州市的实证研究,提出城市在开发区建设的引导下,将会形成新的社会空间,城市社会空间将日益分异[12];张志斌等以兰州为案例地,提出开发区建设将形成以创新为核心的新型社区,为城市打造新型文化空间[13]。开发区建设对城市最明显的影响主要集中在城市实体空间,开发区建设是城市空间增长、城市结构演变的重要原因。张王雁提出，开发区的建设过程就是城市的再造过程,这一过程中往往伴随着空间开发、经济要素集中、资本力量流入、人员聚集等的相互作用,高强度的建设将直接导致开发区与城区相连接,城市空间显著扩展[14];何丹的研究表明,开发区建设将带动城市空间的迅速扩展,同时也促进了城市边缘地区的城市化进程[15]，这是开发区建设对城市最明显的影响。此外,开发区也将影响原有的城市结构。其中,张晓平的研究结论被学者们广为采纳,他提出了开发区与城市结构演进的三种结构,分别是连片带状结构、双核心结构和多级触角结构[10]。纵观国内研究,学者们大都将关注的焦点集中在开发区建设对城市社会经济和城市空间结构的影响上,而对城市形态方面的研究少有学者关注。已有研究多采用定性研究方法,在研究方法和数据的选择上难以适应如今日新月异的城市变化。

西安市是我国西北地区最大的城市,也是我国开发区试点建设的重要区域。本文以高分辨率的遥感数据为基础,开展了对西安市开发区与城市的相关研究,不但提高了研究结论的科学性与可靠性,而且揭示了西安市开发区的扩展特征及其对城市空间结构与空间形态的影响,为未来城市的可持续发展、城市空间结构优化、土地利用方式转变提供有价值的科学依据。

2 研究区域与数据处理

2.1 研究区域

开发区是指在城市内部、城市近郊或其他区域,经过科学调研、系统论证、划出具备开发条件,并有发展前景的区域,经政府审批而实施特殊的经济体制或给予特殊优惠政策的发展开发区域。根据开发区的功能定位,目前我国主要的开发区有以下几类:旅游度假区、经济技术开发区(简称“经开区”)、出口加工区、高新技术产业开发区(简称“高新区”)、保税区等,其中影响最大、数量较多的是经济技术开发区与高新技术产业开发区[16]。本文研究范围以西安市六城区为主,包含长安区部分区域。研究范围内共有规模以上的各类型开发区6个,见表1。

表1 西安市开发区建设过程

2.2 数据来源与处理

本研究基于2004—2016年西安市的Quick Bird遥感影像,Quick Bird是目前全球分辨率最高的民用商业遥感卫星,它的有效空间分辨率达到0.6m。与目前已有研究大量使用的Landsat MSS、Landsat TM/ETM+等卫星图像相比,Quick Bird影像可提供更加丰富的地表信息、更加直观的纹理特征和更加清晰的领域空间关系[17]。由于Quick Bird影像包含着种类较多、数量庞杂的地物信息,目前的计算机技术还不能实现对影像的自动识别与分类[17],因此本研究采用人机交互方法解译影像。

3 开发区扩展与城市空间增长

3.1 开发区扩展特征

本文结合绝对指标和相对指标两个维度对开发区的扩展特征进行分析。绝对指标即每年增长的绝对面积,反映的是在研究时段内该时期相对于上一时期建设用地增加的绝对面积，用扩展速度(US)代替,计算公式为:

(1)

相对指标即每年增长的百分比,反映的是这一时期相对于上一时期建设用地在数量方面的变化情况,用扩展强度(UE)代替。相对于绝对指标强调增加的是绝对面积,相对指标说明的是增长率。利用两个维度相结合分析城市(开发区)的扩展特征,这样的分析过程更加科学、结论也更加可靠,计算公式为:

UE=Ub-UaUa×1T×100%

(2)

式中,Ua表示研究时段期初的城市(开发区)建设用地面积;Ub表示研究期末的面积;T表示时间跨度。根据式(2),分别计算研究区域内开发区扩展强度与速度,结果见表2。

表2 各开发区扩展特征

对扩展强度的分析,本文借鉴已有学者的研究结论将其分为四个等级:扩展强度低于2%为缓慢扩展，2%—3%为中速扩展，3%—4%为快速扩展，高于4%为高速扩展[18]。结合表2结果可见,各个开发区在过去12年中都属于高速甚至超高速扩展型。进一步分析各个开发区的扩展特征,截止2016年高新区用地面积最大,氵产灞区次之,经开区第三,航天城最小;分析扩展强度,氵产灞区最高,同时氵产灞区的增长面积也位居各开发区之首,航天城扩展强度居第二位;而高新区的扩展面积仅次于氵产灞区,航天城扩展面积最小。

综上所述,2004—2016年西安市规模以上开发区都实现了高速扩展,但各开发区扩展特征迥异。其中,氵产灞区扩展面积最大,扩展强度最高;高新区次之;航天城增长面积较少,但扩展强度较高;曲江新区与经开区都实现了大面积高速扩展。

3.2 开发区建设与城市空间增长

2004—2016年,西安市城市总体扩展特征与开发区扩展特征作统计对比见表3。从表3可见,西安市各开发区的平均扩展强度达14%以上,而西安市的扩展强度为7%,说明从扩展强度看,开发区建设力度远高于西安市境内的其他区域,开发区每年都在进行大规模建设与改造活动。分析其扩展面积:12年中西安市城市用地面积共增加了约220km2,而同一时期开发区共计增长了约110km2。这就意味着，2004—2016年西安市每增加1km2的城市面积就有0.5km2的新增城市区域发生在开发区范围内。同时,开发区占城市用地总面积的比重也在不断提高,12年中提升了约12%,2016年该比重达到了37%。通过上述结果分析,开发区扩展极大地带动了城市整体的扩展强度与速度,这种带动作用在12年中不断增强。即西安市的城市扩展对开发区具有依赖性,且这种依赖性在不断增强。

表3 西安及开发区扩展特征

4 开发区扩展与城市结构形态

4.1 城市形态演变

为了揭示西安市开发区扩展对城市空间形态的影响,从紧凑度指数与扩展的空间分异两个维度进行分析。

城市紧凑度:紧凑度是分析城市空间形态的重要指标,紧凑度数值越接近1,说明紧凑性越高,计算公式为:

C=2πA/P

(3)

式中,C为城市用地紧凑度;P为周长;A为研究区域城市面积。

由表4可知,研究时段内西安的城市紧凑度小于1。其中,2004年最高,为0.119;2016年紧凑度最小,仅为0.076。说明在2004—2016年,西安各个方位的扩展强度差异较大,城市整体形状越来越不规则,城市形态日趋离散,空间形态日益复杂。

表4 研究时段内城市紧凑度

图1 开发区位置示意图

城市扩展的空间分异:本研究的开发区建设对城市形态演变的影响采用扇形法分析,结合西安市不同方向的城市扩展特征,叠加各个开发区所在方向进行分析。扇形法的具体操作是:以西安市钟楼为中心,以北偏东22.5°为起点,将西安划分为夹角为45°的8个相等扇形区域,并依次命名为正北方向、西北方向、正西方向、西南方向、正南方向、东南方向、正东方向、东北方向。由图1可知,除西安市的氵产灞区外,各个开发区均处在西安市的不同方向,其中高新区绝大多数区域位于城市的西南方向,仅有一小部分在城市正西方向;曲江新区大部分区域位于东南方向,一部分在正南方向;而航天城除一小部分在东南方向外,其他大部分区域位于正南方向;经开区位于正北方向,即西安的正北、东南、西南、正南、东北、东北方向以开发区用地为主。对2004—2010年、2010—2016年和2004—2016年西安市各个方位增长的面积绘制雷达图,见图2。从图2可知,西安市各方位城市扩展强度具有明显的差异。2004—2010年,西安市城市扩展以西南方向为主,扩展面积达到25km2,其次在正南、正北方向扩展面积较大;2010—2016年,西安市城市扩展以西南、正北为主,正南方扩展面积较大。2004—2016年从西安市各方位扩展面积(图2c)可知:12年中西安市西南方向扩展面积最大,其次是正北方向与正南方向。

图2 2004—2016西安各方向增长面积示意图

结合图1与图2的对比分析表明,一直以来被高新区基本全部覆盖的西南方向就是西安市城市扩展最稳定、扩展强度最高的区域;被经开区大部覆盖的正北方向,扩展面积仅次于西南方向;被航天城与曲江大部覆盖的正南方向也是西安市城市扩展的主要方向。在西安市城市的正东、西北等方向,开发区覆盖范围较小,城市扩展强度都不高。因此,西安市开发区建设将导致城市扩展空间分异,开发区将带动所处方位的城市化进程。

进一步分析图2,在西安市城市东南和东北方向,分别被曲江新区与氵产灞区覆盖,但该方向增加面积却不多。由表1可知,西安市曲江新区与氵产灞区扩展强度与年均扩展面积都高于经开区,但它所在方向的城市扩展强度却不及经开区所在的城北方向,这是由曲江新区和氵产灞区的性质与发展阶段所决定的。西安市曲江新区是在旅游度假区的基础上发展而成,而氵产灞区定位为生态区,在带动城市扩展方面的效果远不及经开区这种经济型开发区,经济型开发区容易吸引第二产业落户发展,第二产业所需的劳动力、基础设施等都远高于第三产业。此外,西安市曲江新区与氵产灞区的建设周期较短,开发程度仍然不足。由于氵产灞区定位为生态区,因此其规划区域以氵产河和灞河流向为主,这使氵产灞区出现了横跨西安市城东,整体呈长条形的规划特征,而这一规划特征带来的问题是建设与发展区域分散。虽然西安市氵产灞区与曲江区在总体上对城市扩展强度与速度有明显的拉动作用,但对城市扩展的空间分异产生的影响却很小。以上研究结果表明，西安市开发区扩展将影响城市的空间形态,一方面开发区所处方位的扩展强度远高于未进行开发区建设的区域;另一方面,由于各个开发区的扩展特征、开发区性质、建设阶段、规划类型的差异,也造成了城市扩展的空间分异。

4.2 城市结构演变

西安是我国的古都,城市发展历史悠久。建国前,西安市城市范围基本在城墙以内;建国后,西安市城市范围增长明显,但城市仍然呈现出明显的单中心结构,西安市古城墙包裹的区域一直以来就是西安市的城市中心,政府机关、事业单位、旅游资源、购物中心等公共资源集中分布于此。但随着西安市城市建设步伐的加快,尤其是各个开发区的快速发展,以前的城市郊区逐步成为基础设施完善、公共资源密集的城市新中心。基于此,利用2016年西安市的POI资源,分析西安市城市空间结构(图3)。

图3 2016年西安城市空间结构

由图3可知,西安市城市空间结构呈现出明显的多中心结构。城市公共资源密集区除在传统的钟楼周边外,在小寨—电视塔、曲江、高新区出现了明显的资源富集区。此外,在西安市城北的行政中心周边、城南大学城周边和城东的氵产灞区也出现了资源密集的副中心,可见西安市城空空间结构已日益复杂,不再是以往的“单中心”结构而是“多核心”结构。西安市高新区、经开区、曲江新区都成为城市公共资源密集分布的区域,各类开发区的建设不仅带动了当地的城市化进程,更在经历了长期的发展后成为交通便利、人流密集、资源密布的城市新中心。西安市曲江新区周边区域的城市化进程虽然不如高新区、经开区等经济型开发区,但却更容易吸引城市资源的流入,从而形成城市的新中心。

5 结论与讨论

5.1 结论

本文基于2004—2016年的西安市Quick Bird遥感影像,在分析西安市各开发区扩展特征的基础上,研究了开发区建设对城市结构形态的影响。主要研究结论为:①2004—2016年,西安市规模以上开发区实现了高速扩展,对城市空间的增长有极强的带动作用,并且西安的城市扩展对开发区具有依赖性,这种依赖性在12年中不断增强。②开发区建设将影响城市的空间形态,导致城市形态日趋离散。一方面,西安市开发区覆盖的区域扩展强度远高于未被开发区覆盖的区域;另一方面,由于西安市各个开发区的性质、建设阶段、规划类型的差异,造成了城市扩展的空间分异。③西安市开发区建设将形成新的城市中心和城市副中心,引导城市空间结构由“单中心”向“多核心”转变。

5.2 讨论

在我国特殊的国情与经济体制下,开发区建设对实现我国城市化进程、带动区域增长等方面发挥着极为重要的作用，但同时我们也要看到在全国范围内,东部地区的开发区密度高、等级高、发展水平高,而对应的中西部地区则是“三低”;在省域或市域的范围内,开发区内的居民往往生活质量较高、基础设施更完善。因此,无论是在大尺度还是小尺度方面,开发区都是造成区域经济差异、社会空间分异乃至社会阶层分化的重要原因。

本文建议在发挥开发区带动城市发展的同时,尽可能减少开发区带来的负面影响，主要从以下着手:①优化开发区分布数量与等级。无论是在宏观尺度上还是在微观尺度上,开发区在带动区域发展方面有着无可比拟的优势,因此首先需要在未建立开发区但满足成立开发区的区域给予政策制度优惠,成立开发区;在开发区的分布数量与等级上尽可能地缩小区域间的差距。②实现开发区间的优势互补。各开发区在建设历程与优势产业上各不相同,发展成熟的开发区为新开发区提供了经验与资本,尽可能使新开发区在建设过程中少走弯路。同时,要实现不同开发区产业间的优势互补,进一步促进各开发区城市功能的完善与成熟,形成新的等级更高的城市副中心,缓解城市压力,缩小区域差异。

参考文献:

[1]顾朝林,张敏,甄峰,等.人文地理学导论[M].北京:科学出版社,2012∶113-116.

[2]Boyce R R,Clark W A V.The Concept of Shape in Geography[J]. The Geographical Review,1964,54(4)∶561-572.

[3]Lee D R,Sallee G T.A Method of Measuring Shape[J].The Geographical Review,1970,60(4)∶555-563.

[4]耿甜伟.西安市城市扩展时空特征、空间分异及其动力机制研究[D].西安：西安外国语大学硕士学位论文,2017∶11-12.

[5]杨荣南,张雪莲.城市空间扩展的动力机制与模式研究[J].地域研究与开发,1997,16(2)∶1-6.

[6]刘盛和,吴传钧,沈洪泉.基于GIS的北京市城市土地利用扩展模式[J].地理学报,2000,55(4)∶407-416.

[7]杨勇,任志远,李开宇.基于GIS的西安市城市扩展与模拟研究[J].人文地理,2010,25(2)∶95-98.

[8]张越,叶高斌,姚士谋.开发区新城建设与城市空间扩展互动研究——以上海、杭州、南京为例[J].经济地理,2015,35(2)∶84-91.

[9]李朝旭,蔡善柱,陆林.国内外城市开发区研究进展及启示[J].安徽师范大学学报(自然科学版),2012,35(5)∶476-485.

[10]张晓平,刘卫东.开发区与我国城市空间结构演进及其动力机制[J].地理科学,2003,23(2)∶142-149.

[11]高雁鹏,庞瑞秋,王唯.长春市开发区的空间拓展及其对城市空间的影响[J].现代城市研究,2012(1)∶79-83.

[12]张志斌,师安隆.开发区与城市空间结构演化——以兰州市为例[J].城市问题,2008,(11)∶52-57.

[13]张小平,师安隆,张志斌.开发区建设及其对兰州城市空间结构的影响[J].干旱区地理,2010,33(2)2∶277-284.

[14]张王雁,潘庆.芜湖市开发区对城市空间结构演进分析[J].资源开发与市场,2011,27(2)∶157-159.

[15]何丹,蔡建明,周王景.天津开发区与城市空间结构演进分析[J].2008,28(6)∶97-103.

[16]厉无畏,王振.中国开发区的理论与实践[M].上海：上海财经大学出版社,2004.

[17]吴喜慧,李卫忠.基于QuickBird的遥感影像的土地利用变化及驱动力研究[J].西北林学院学报,2010,25(6)∶216-221.

[18]章剑龙,吕成文.安徽省城市扩展及驱动力分析[J].安徽师范大学学报(自然科学版),2007,30(6)∶708-711.