基于地理国情监测的城市建成区空间扩张研究

赵卓文，张时智，吴勤书

（江苏省测绘研究所，江苏南京 210013）

0 引言

城镇空间分布格局是城市发展的骨架，是城市经济发展和总体建设的空间格局的体现［1］，而城市空间扩张是城市化作用于地理空间的直接结果［2］，对于分析城市空间的分布格局与发展趋势有重要意义。学术界对于城市空间扩张的研究涵盖面较广，但通常以城市建成区作为城市扩张监测的主要基础数据［1-8］。城市建成区通常是行政范围内实际建成或正在建成的相对集中分布的地区，是城市建设发展在地域分布上的客观反映。从数据源看，先前城市建成区的提取通常通过遥感影像的解译直接得到［4-8］，影像分辨率相对低，精度得不到保证。近年来，由于地理国情监测工作的开展，城市建成区扩张是地理国情变化监测的重要组成部分［9］。大量研究均基于地理国情监测成果，通过地理国情监测技术提取城市建成区，分析城市空间扩张特征［10-13］。从研究区域看，以往研究成果充分响应了地理国情普查成果服务国家级新区的政策，大部分城市空间格局的研究都是基于国家级新区［9，14］，对于江苏省的研究也主要集中在宁镇扬、苏锡常等城市建设较快的苏南地区［8，11，15］，对江苏省全省的研究相对较少。从研究尺度看，以往研究更多集中在单一地市［16-17］，较少对省域实施大尺度、长时间序列的动态监测。

当前，随着江苏省城市化进程的不断推进，城市扩张速度也越来越快，城市空间格局和用地的合理分布也越来越受到人们的关注。本文以地理国情专题性监测所获得的多期长时间序列的江苏全省城镇建成区数据为基础，从省级、地市级、县区级统计单元出发，全面分析了江苏省城市建成区的空间扩张变化和趋势，为全省城镇空间发展战略制定提供决策支撑。

1 区域概况与数据来源

1.1 研究区概况

江苏地处长江经济带，是中国东部的经济大省。陆地面积10.72万km2，占全国的1.12%。截至2017年，江苏省地区生产总值达到85 900.9亿元，地区常住人口达8 029.3万人，城镇化率达到67.7%。江苏省各级政府为了集聚资源促进城市发展，提高城市综合承载能力及辐射带动能力，在2005—2017年进行了多次行政区划调整，例如扬州江都市2011年撤市设区，苏州吴江市2012年撤市设区，淮安市洪泽县2016年撤县设区等。本项目在进行江苏省城镇建成区的空间格局监测过程中因地制宜，根据各区县（市）发展情况及实际需求，进行不同尺度的分析。

1.2 数据来源

本文所采用的基础数据主要包括2005年、2010年、2015年、2016年、2017年多个时间节点江苏省70个县区级城镇的建成区边界，主要来源于江苏省地理国情城镇监测项目所采集的数据。

2 研究方法

2.1 空间扩展面积比例

空间扩展面积比例指某一城市某一时间段内空间扩展面积占所有城市的比例。具体计算公式为：

Aai为i城市研究初期城市建成区面积，Abi为i城市研究末期城市建成区面积。

2.2 空间扩展速率

空间扩展速率指某一城市某一时间段空间扩展的速度，主要指年增长率。计算公式为：

其中，Aa为研究初期城市建成区面积，Ab为研究末期城市建成区面积，T为时间间隔。

2.3 空间重心迁移

空间重心是描述城市空间分布及迁移的重要指标，其动态变迁反映了城市空间分布的总体变化趋势［14］。计算公式是：

其中，Xt，Yt分别为 t时间城市用地重心坐标，Xi，Yi为第i个城市地块的几何中心坐标，Cti为t时间第i个地块面积。

3 结果分析

3.1 占地面积

3.1.1 从全省省域级别对比分析

2005—2017年，全省建成区保持增长态势。2017年江苏全省建成区面积规模达到5 996.52 km2，占全省陆域总面积的5.8%，对比2015年全省建成区面积，增加了3.08倍。

不同时期建城区扩展速度不一（见图1）。2005—2010年增幅较大，建成区面积增速较快，2010年与2005年相比，年均增加557.89 km2。2010—2015年增幅收窄，建成区面积增速回落，2015年与2010年相比，年均增加172.50 km2。2016年增幅扩大到323.88 km2，2017年回落到72.26 km2。

3.1.2 从全省13个地级市对比分析

图1 2005—2017年江苏省建成区面积汇总统计

总体上，全省13市建成区的面积都呈现增长态势，各市在不同时期增幅不一。从历年全省13个地级市建成区面积最大值看，2005年，南京市建成区面积为333.35 km2，全省居首，但从2010年后，苏州市一直占据全省第一的位置，截至2017年，苏州市建成区面积达到1 287.55 km2，相比2005年其面积增长了近4倍，远远超过全省其他地区。从历年13市全省建成区面积最小值看，2005—2010年宿迁市建成区面积全省最小，到2010年建成区面积为154.78 km2。2015—2017年，连云港市建成区面积全省最小，到2017年建成区面积为224.81 km2。

从各市历年面积增幅来看，宿迁市增幅最大，2017年建成区面积与2005年相比，增加了4.12倍；苏州市、镇江市、无锡市增幅靠前，建成区面积增长均超过了3.7倍以上。而南京市增幅最小，2017年建成区面积与2005年相比，增加了2.22倍，其次为徐州市、连云港市，增幅在2.5倍左右。

3.1.3 从全省区县级城市对比分析

统计2005—2010年、2010—2015年、2015—2017年全省13个地级市所在主城区面积发展变化，2005年南京市区最大，宿迁市区最小；2010年和2015年苏州市区面积最大，泰州市区面积最小；2017年苏州市区面积最大，连云港市区面积最小。

2005年全省建成区超过100 km2的县级城镇（区）有5个，2010年增加到10个，2015年增加到14个，2017年则增加到16个。2005—2010年，江苏省区县级及以上城市建成区面积增长2 789 km2，增长较大的地区以苏南地区为主。建成区面积增长较大的地区为苏州市市区、无锡市市区、常州市市区、南京市市区和苏州昆山市。2010—2015年，面积增长较大的地区为苏州市昆山市、南京市市区、宿迁市市区、徐州市市区、南通市市区。2015—2017年，面积增长较大的地区为苏州市市区、泰州市市区、徐州市市区和南通市市区。近几年来，建成区面积增长较大的地区除各地级市主城区外，苏中、苏北的县级城镇如海安、仪征、沛县、泗洪等建成区面积增长较大。

3.2 空间扩展面积比例

从全省区域来看（见表1），2005—2010年全省建成区面积共增长了2 789.43 km2，占全省2005—2017年建成区增长总面积的69%。2010—2015年全省建成区增长面积有较大幅度减少，缩减至862.48 km2。2015—2017年2年内增加了396.14 km2，占全省2005—2017年建成区增长总面积的10%。

表1 江苏省建成区面积增量汇总 （单位：km2）

从全省13个地级市看（见图2），2005—2010年，苏州市城市空间扩展面积占到全省29.36%，是增长最小的泰州市的十倍有余，该时期是苏州市城市扩展的巅峰时段。其次是无锡市、南京市，城市空间扩展面积比例分别为16.57%和10.41%，在此时期全省大部分的地区城市空间扩展面积比例都在5%以下，城市面积扩张有限，总体上呈现苏南高苏北低的趋势。2010—2015年，全省空间扩展面积比例最大为徐州市，扩展比例为11.73%；其次是南京市、苏州市，城市空间扩展面积比例分别10.61%和10.45%；全省空间扩展面积比例最小的为连云港市。2015—2017年，全省空间扩展面积比例最大为泰州市，扩展比例为14.19%；其次是苏州市、南通市，城市空间扩展面积比例分比为13.58%和12.86%；全省空间扩展面积比例最小的连云港市为4.25%。在此期间全省13个地级市建成区空间扩展比例较大集中苏中地区和徐州，且沿海地区总体上大于内陆地区。

从全省各区县对比分析，对2005—2010年、2010—2015年、2015—2017年三个时期全省区县级及以上城镇的空间扩展面积比例前10地区进行统计分析（见表2）。

2005—2010年，江苏省区县级及以上城镇建成区面积扩展比例较大的10个地区如表2所示，这10个地区空间扩展面积占全省增加面积的一半以上（63.6%），其中，苏州市市区建成区空间扩展面积比例达16.42%。这一时期建成区空间扩展面积比例较大的为苏南地区。2010—2015年，江苏省区县级及以上城镇建成区面积扩展比例较大的10个地区，增加面积占全省增加面积的38.20%。“十二五”较“十一五”期间，一是涨幅大幅度减小，二是增长变化在各区县级城市趋于均衡增长。2015—2017年，建成区空间扩展比例较大的10个地区，增加面积占全省增加面积的49.40%。近两年间，江苏省县级及以上城镇建成区面积又呈现集中增长态势，苏中地区与苏南地区一并成为建成区空间扩展面积比例较大的地区，特别是苏中的海安市和扬州市仪征区处于建成区面积增长的前列。

图2 2005—2017年各地级市建成区面积扩展比例

表2 江苏省区县级城市各时期建成区空间扩展面积比例前10地区

3.3 空间扩展速率

从全省看（见表3），全省城市建成区在2005—2010年大幅增长，空间扩展速率为19.45%。2010年以后，全省城市建成区空间扩展速率保持在3.4%左右，增长速度比较平稳。

表3 江苏省城镇建成区空间扩展速率

从全省13个地级市看（见图3），2005—2010年，各市空间扩展速率整体较快，全省13市城市空间扩展速率平均达到18.02%，城市空间扩展速率最大的为苏州市（28.64%），其次为无锡市、常州市，均集中在苏南地区。城市空间扩展速率最小的为徐州市（11.17%）。该期间总体上呈现南高北低的趋势。2010—2015年，各市空间扩展速率大幅减缓，全省13市城市空间扩展速率平均仅为4.41%，城市空间扩展速率最大的为宿迁市（8.37%），城市空间扩展速率最小的为苏州市（1.53%）。总体上苏北建成空间扩展速率较高。2015—2017年，全省13市城市空间扩展速率平均为4.32%；城市空间扩展速率最大的为泰州市（12.25%），城市空间扩展速率最小的为无锡市（1.44%），建成区空间扩展速率沿海地区总体上大于内陆地区。

图3 2005—2017年江苏省地级市建成区空间扩展速率

表4 江苏省区县级城市各时期建成区空间扩展速率前10地区

从全省各区县对比分析（见表4），2005—2010年，江苏省区县级及以上城市建成区空间扩展速率最大的地区是镇江丹徒区（76.89%）。空间扩展速率最小的地区是徐州邳州市（3.46%）。“十一五”期间，江苏省县级及以上城市建成区面积平均每年增长为17.93%。2010—2015年，全省县级及以上城市建成区空间扩展速率最大的地区是泰州高港区（13.46%），紧随其后的为徐州贾汪区、南通通州区、徐州邳州市、淮安淮安区，全省前10地区空间扩展速率相差不大。空间扩展速率较最小的地区是苏州张家港市（0.21%）。“十二五”期间，江苏省县级及以上城市建成区面积平均每年增长5.56%。2015—2017年，全省县级及以上城市建成区空间扩展速率较最大的地区是泰州市区（25.46%），从排名前10的区域看，地区空间扩展速率的差距增大，城市建成区扩展速率不一。空间扩展速率较最小的地区是盐城建湖县（0.69%）。“十三五”前期，江苏省县级及以上城市建成区面积平均每年增长4.78%。

3.4 空间重心迁移

江苏省测绘地理信息局发布确定了江苏省陆域地理几何中心点，坐标为32.970 7°N、119.498 1°E，位于扬州市高邮市境内（见图4）。2005年，江苏省城镇空间重心位于地理坐标为32.482 55°N、119.572 2°E。2010年，城镇空间重心往东南方向迁移至镇江市境内，地理坐标为32.284 93°N、119.761 2°E，偏移量为28.24 km，移动幅度较大。截至2015年，重心向北折回，移至扬州市内南部边界，地理坐标为32.356 75°N、119.715 1°E，偏移量为9.08 km。2016年、2017年偏移趋势与2015年一致，重心偏移量较小，分别为1.23 km和0.93 km，城市建成区空间扩展趋于稳定，同时城市建设应以边缘连片式建设和内部填充建设为主［14］。

表5 江苏省不同时期城镇空间重心

4 结论与讨论

图4 2005—2017年江苏省城镇空间重心迁移

本文基于地理国情监测数据，通过对省、市、县各个层级的建成区空间扩张综合分析，全面掌握2005—2017年江苏省不同层级的城镇空间发展趋势和特征。（1）从空间扩展面积比例看，2005—2017年期间，全省各地区建成区总面积都在增长，但各地增幅不一。十一五和十二五时期，全省各市建成区空间扩展面积比例较大的地区主要为苏南地区；2015—2017年，增长热点主要集中在泰州市、苏州市、南通市等长江沿岸地区。2005—2017年，一方面城市间建成区空间扩展比例差异大幅度减小，另一方面由苏南地区增长占绝对主导的局面变为苏南、苏中、苏北齐增长。（2）从空间扩展速率看，十一五期间城市建成区空间扩展速率均保持高速增长，扩展速率较高的地区主要集中苏南地区；十二五时期各市空间扩展速率整体大幅度减小，扩展速率较大的地区以苏北、苏中地区为主；十三五初期空间扩展速率较大的地区主要集中苏中和沿海地区，包括泰州市、南通市、盐城市等。（3）从空间重心迁移看，2005年，江苏省建成区空间重心位于全省地理空间中心以南，此时期全省城镇的空间重心分布偏向江苏省南部。十一五期间，由于苏南地区城镇大规模建设和建成区边界的急剧扩展，全省城镇空间重心进一步向南迁移；十二五期间，城镇空间建成区增长由苏南地区占绝对主导变为苏南、苏中、苏北齐增长，全省城镇空间重心略向北迁移，这一时期，苏北地区的城镇建设水平与苏南地区差距略缩小；近两年来，城镇空间重心继续微量北移，变化幅度极小，说明近年来城镇建成区的开发态势整体趋向平稳，且以内部填充式和边缘连片式发展为主。