基于遥感的南宁市城市建设用地扩张特征及主要驱动因素研究

安柳燕，韦燕飞，童新华

（1.南宁师范大学 自然资源与测绘学院，广西 南宁 530001；2.南宁师范大学 地理科学与规划学院，广西 南宁 530001）

0 引 言

城市建设用地扩张是城市土地利用变化中最强烈、最直观的表现，对城市建设用地扩张的时空特征进行研究，加深了对城市扩张内涵的理解，是城市可持续发展的合理有效的依据。现有研究主要集中在扩张特征、形态、模式、驱动力、模拟预测等方面，范围涵盖全国、区域与城市群、单个城市等多个尺度，取得了大量成果。遥感与GIS提供了可靠的数据来源和有力的研究工具，大量学者利用遥感影像提取建设用地信息刻画扩张过程，广泛运用扩张速度、重心、蔓延指数等测度指标，进行了定量化研究探索。文章以南宁市为例，基于多期遥感影像，对南宁市城市建设用地扩张特征进行分析，结合此特征研究南宁市城市建设用地扩张的驱动因素。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区域概况

南宁市位于107°45′～108°51′，北纬22°13′～23°32′之间，地处广西南部偏西，总面积22 112平方千米，其中建成区面积242平方千米。地貌类型有平地、丘陵、低山、台地和石山。截至2016年底，研究区常住人口为370.3万人，占南宁市常住人口的52.43%，户籍人口为298.5万人，占户籍总人口的39.71%。截至2016年底，研究区GDP占全市GDP的74.11%，研究区第一产业产值为127.99亿元，占全市第一产业总产值的32.33%，第二产业总产值为1 059.47亿元，占全市第二产业总产值的74.27%，第三产业总产值为1 557.62亿元，占全市第三产业总产值的82.81%。研究区域为南宁市六辖区，涉及西乡塘区、兴宁区、青秀区、江南区、良庆区、邕宁区这六个城区。

1.2 数据来源

遥感影像数据来源于地理空间数据云。下载涵盖研究区范围2002、2006、2012、2016年四个时期的Landsat-8影像，影像分辨率为30 m，影像云量均小于5%，运用ENVI5.1软件对影像进行辐射定标、大气校正、影像融合等操作，运用eCognition 软件，采用面向对象的分类方法对影像进行分类，以提取建设用地数据，如图1所示。统计数据来源于《广西统计年鉴》《南宁统计年鉴》《中国城市建设统计年鉴》等资料。

图1 南宁市城市建设用地数据

2 研究方法

2.1 扩张速度

城市建设用地扩张速度是指不同时期研究区建设用地年均增长面积，可以定量分析不同时期的扩张速度，其计算公式为：

式中：为研究时段内建设用地变化率，U（km），U（km）分别为研究时段开始和结束时建设用地的面积，为研究时段。当设定为年时，模型结果表示建设用地年均扩张面积（km/年）。

2.2 扩张强度

扩张强度指数是指研究区一定时期内城市建设用地面积的相对扩张，用于表示单位时间内城市建设用地扩张的强度，公式如下：

式中：表示建设用地扩张强度指数（%），U（km），U（km）分别为研究时段开始与结束时建设用地的面积，为研究区域总面积（km），为研究时段。对城市扩张强度指数进行划分，将其分为高速扩张（＞1.92），快速扩张（1.05＜＜1.92），中速扩张（0.59＜＜1.05），低速扩张（0.28＜＜0.59），缓慢扩张（＜0.28）五个类型。

3 结果分析

3.1 城市建设用地扩张时间特征

从扩张速度来看，2002—2016年，南宁市城市建设用地规模不断在扩大，建设用地扩张速度在不断的加快，并且各时段的扩张幅度都有差异，总体趋势为扩张速度不断上升，由最初的155.03 km增加到305.59 km，增加了150.56 km，年平均扩张速度为10.75 km/年 ，得到三个研究时段内城市建设用地扩张的特点。在3个时间段内，南宁市城市建设用地扩张呈现出不断加速的变化特征，其中2002—2006年的扩张较为缓慢，建设用地增加不显著，2012—2016年的建设用地的面积显著增加，该时段南宁市主城区发展迅速，2006—2012年的建设用地也有较大幅度的增长，该时期研究区整体处于快速扩张的阶段。总的来说，对应青秀区、江南区和良庆区的扩展区域最为明显，主要是因为这些区域的扩张不受到地形的限制，可以在政策和规划的引领下进行扩张；而兴宁区、西乡塘区是南宁市的老城区地段，可扩张的空间较少，加上受到凤凰山和高峰岭的阻碍，扩张受到限制，扩张的幅度较小。

从扩张强度来看，2002—2006年期间南宁市城市建设用地扩张是低速的，扩张强度指数为0.45，扩张较为显著的区域是西乡塘区和江南区，2006年之前的南宁市主城区发展是较为缓慢的；2006—2012年，南宁市城市建设用地迅速扩张，扩张强度与上一研究期相比明显增加，这一时期的扩张强度为1.35；从2012年到2016年，南宁市城市建设用地处于高速扩张的阶段，扩张强度指数为2.05，在此期间，城市人口在增加，为了缓解老城区的压力，南宁市开始大力建设五象新区、琅东片区和凤岭片区，主城区发展迅速。由以上可见，2002—2016年这14年时间里南宁市城市化进程不断加快，城市建设用地在不断扩张，整体处于快速扩张的阶段。

表1 2002—2016年南宁市各时段城市建设用地扩张速度表

3.2 城市建设用地扩张空间特征

为了详细掌握南宁市城市建设用地扩张空间方位特征，对前面提取的2002—2016年研究区域建设用地在不同方位上的扩张进行分析，得到其空间方位扩张特征。利用ArcGIS空间统计工具中的求平均中心功能得到各个时期研究区建设用地的重心，再以2002年研究区建设用地重心为圆心，该重心位于朝阳路与济南路交汇处，以包含研究区的最远距离为半径做圆，在此基础上作叠加图。划分象限进行方位分析，方向为北偏东、东偏北、东偏南、南偏东、南偏西、西偏南、西偏北、北偏西。在此象限的基础上将四个年份的建设用地重心进行叠加，得到2002—2016年南宁市城市建设用地重心变化图。再利用ArcGIS对相邻两个时期的城市建设用地做叠加，对叠加后的图进行分析，研究南宁市城市建设用地空间方位的扩张特征，最后将四个时期的建设用地进行叠加，得到南宁市城市建设用地扩张叠加图，如图2所示。

图2 南宁市4个时期城市建设用地方位分析

自2002—2016年以来，南宁市的城市建设用地持续向周边扩张，且建设用地重心在不断变化，2002年南宁市城市建设用地重心位于兴宁区的西南方向，这个时期南宁市城市建设用地主要分布在西乡塘区、兴宁区、江南区，其他区域分布较少，2006年重心转移至兴宁区北偏东方向，2012年重心移至兴宁区东偏北方向，2006—2012年期间的重心变化较小。2012年以来，南宁市政府确立了“西建东扩”的发展战略，随着该战略的实施，琅东新区、东盟商务区的大力发展，使得2016年南宁市建设用地重心转移至青秀区，呈现出高度扩张的趋势。但是，不同时期的扩建规模和建设用地扩张强度存在一定差异，南宁市整体扩张趋势是沿着邕江两岸串珠开发，沿其支流发展，2002—2006年南宁市城市建设用地向北偏西方向扩展，该时段内北偏西方向扩张较强烈，北偏东、南偏东方向的建设用地扩张较微弱，其他方向的扩张处于正常水平，结合研究区域范围示意图，南宁市2002—2006年主要沿邕江发展，西乡塘区沿邕江地段是扩张最为显著的区域，这一时段主要是高新区和相思湖片区在发展；2006—2012年城市建设用地主要往西偏南、东偏南方向扩张，从2006—2012年，南宁中心城区建设用地依旧沿邕江扩张，最明显的扩展是邕江沿岸的西乡塘区和青秀区。在三个研究期内，2012—2016年各方向的扩张和扩张强度都处于较高水平。其中，东北，东南和南东方位扩展显著。建设用地由最初的在邕江沿岸部分地区扩张，转变为向东边和南边扩张，建设用地扩张最明显的区域是琅东片区，五象新区和凤岭片区。

3.3 驱动因素分析

3.3.1 自然地理因素

自然地理因素包括气候、土壤、水文、地质地貌等，是城市建设用地扩张的基础。它影响了城市的形成和发展。自然环境对城市空间扩展的潜力、方向、速度、模式和结构有着直接的影响。南宁市地势平坦，平地分布在左江、右江下游汇流处和邕江，这使得南宁城市建设用地沿邕江的扩张不受自然条件的限制。位于主城区西部的凤凰山，位于主城区北部的高峰岭，城市西北部以及坛洛镇区域的峰林石山和孤峰石山，限制了西边建设用地的扩张。沿邕江中部地带地势平坦，减少了建设的前期平整工程，更利于建设大的工业区和住宅区，这就决定了南宁市城市建设用地是沿邕江向东和向南扩张的。

3.3.2 经济发展及人口增长

经济的快速增长是推动城市建设用地向外扩张的直接影响因素。南宁市地区生产总值从2002年的269.06亿元增长到2016年的2 781.51亿元，增长了10倍多；社会固定资产总投资也从2002年的101.26亿元增长到2016年的3 138.79亿元，增长了30多倍，南宁市建设用地面积也从155.03 km增长到305.59 km，增长了将近2倍，进行相关性分析，相关系数分别为0.997 7和0.999 7。

城市人口的增加伴随而来的是对城市居民住房、公共设施和交通设施用地的需求加大，为了缓解人地矛盾，就要求城市向外扩张。2002—2016年，南宁市城区总人口数量从232.99 万人增长到298.49万人，14年里增加了65.50万人，相关系数为0.961 0，GDP、社会固定资产总投资和人口因素与城市建设用地面积的相关性很高。

3.3.3 交通因素

近十几年来，南宁市投入了大量资金建设和完善交通设施，城市交通面貌有了很大的变化，由最开始的只有一条快速路，且主城区道路狭窄，通行困难，到现在的条条畅通，各城区之间的路网逐渐完善，主城区路网已基本实现“四纵四横”的交通格局，将来将实现构建综合交通枢纽的目标。随着轨道交通1号线和跨江大桥的开通，南宁市城市交通有了向地下发展和跨江的趋势，轨道交通1号线是支撑南宁邕江北岸城市发展轴线的重要交通骨架线路，连接了目前南宁已经建成的所有市级城市中心，有助于沿线土地价值的大幅度提升，带动了周边建设用地的发展。

3.3.4 政策因素

通过对南宁市历年规划进行研究，发现南宁市建设用地的扩张基本都在规划的引领下。在2006-2020年南宁市城市总体规划中，提出中心城区要突出“一轴两带多中心”发展模式，沿着邕江发展；2011—2020年城市总体规划提出南宁市发展要以邕江为轴线，在建设西边的同时往东边扩张，重点是南边，土地开发利用布局应注重五象新区，这些时期的政策规划不同程度地影响了南宁城市建设用地的扩张，保证城市在扩张的同时获得最大效益。

4 结 论

通过对南宁市2002—2016年城市建设用地面积变化的比较分析，得出南宁市城市建设用地扩张的时空特征，结合社会经济数据，研究影响南宁市城市建设用地扩张的驱动因素。主要结论如下：

（1）从南宁市城市建设用地扩张的时间过程来看，近14年来，其扩张速度和强度都在持续递增，2002—2006年期间城市建设相对缓慢，2006年之后，开始进入快速扩张的阶段，城市发展开始进入上升期。而从空间方位上看，南宁市城市建设用地扩张明显，呈“外延式”扩张，在各个方位上都有扩张，但受多方面因素的影响，在不同方位上的扩张强度和扩张幅度存在差异，主要是以邕江为轴，沿东南方向扩张，扩张较为明显的区域有琅东片区、凤岭片区、五象新区等区域，城市建设的重点区域在变化，主要是由于城市发展规划的不断调整。

（2）在影响南宁市城市建设用地扩张的各种因素中，自然地理因素在一定程度上制约着南宁市城市建设用地的扩张，建设用地的扩张与人口的增加和城市总体经济水平的提高有着密切的关系，交通建设对建设用地的扩张具有指向性作用，而政府的政策和规划不仅促进着城市的发展，同时又引导着城市建设用地的扩张。

（3）将南宁市历年城市规划与南宁市城市建设扩张现状进行对比，可以看出南宁市城市建设用地扩张的方位和幅度大致符合规划所确定的预期目标。