西北大学学报(自然科学版) 2017年4月,第47卷第2期,Apr.,2017,Vo1.47,No.2 Journal of Noahwest University(Natural Science Edition、 ・环境科学・ 中小城市空间扩展实体边界区域动态变化研究 陈晓键,谭漪玟,樊先祺 (西安建筑科技大学建筑学院,陕西西安710055) 摘要:城市增长边界是近年来城市规划研究的热点,而识别和理解中心城区实体边界动态 变化以及影响因素,有助于合理设定城市增长边界。以陕西关中地区中小城市中心城区 空间扩展实体边界区域为研究对象,基于渭南、铜川、华阴、韩城和兴平中心城区的影像资 料和实地调研信息,探寻其实体边界区域建设用地扩展、形态、产业布局、用地、人口和活 力等特征,提出空间扩展的非完全圈层式多方式交替特征、用地构成变化与实体边界区域 外围继续扩展与否有关、边界区域空间要素有着基因传承的演变特征等规律,并对城市实 体边界动态推进的区位、推力和尺度进行了探讨。 关 键词:空间实体边界区域;演变特征;中小城市 文献标识码:A DOI:10.16152/j.cnki.xdxbzr.2017-02-023 中图分类号:TU984 The spatial evolution of extended physical boundary areas of medium and small cities CHEN Xiaojian,TAN Yiwen.FAN Xianqi (College of Architecture,Xi an University of Architecture and Technology,Xi an 710055,China) Abstract:Identifying and understanding the spatial evolution of extended physical boundary areas of medium and small cities are valuable for delimiting the urban growth.This paper addresses the spatial element charac— ters such as land use,form,industrial layout,population density and vitality based on the image data and in— depth site visit of Weinan,Tongchuan,Huayin,Hancheng and Xingping cities,and reveal the regularity of spatial expansion model and land use.Furthermore,the paper explores the location,drive forces and dimen— sion of extended physical boundary areas. Key words:physical boundary areas;evolution characters;medium and small cities 城市增长边界是控制城市过度扩张和引导城 市形态健康发展的一种技术解决措施和空间 响应。它通过在城市外围设定发展边界,合理安 排发展的区位和时序,达到保护外围生态区域,提 高城市内部土地利用强度的目的¨ 。城市增长 种影响作用通过城市实体边界的动态演变而逐步 体现出来。城市扩展实体边界与城市增长边界之 间具有动态推进特征。因此,识别和理解中心城 区实体边界动态变化以及影响因素,是合理设定 城市增长边界的重要前提。 边界的引导和控制实效既会受到城市生长的自组 织力的影响,又受到城市扩展他组织力的作用,这 收稿日期:2016-06-05 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51378420) 作者简介:陈晓键,女,陕西扶风人,博士,教授,从事城市与区域规划研究。 西北大学学报(自然科学版) 第47卷 边缘地带特征外,其在城市建设常规驱动力和城 1城市空间扩展实体边界区域界定 城市实体边界的动态变化既是城市空间扩展 的形态体现,也是城市社会经济、交通、等因 素在空问发展上的映射。20世纪后期,以卡特 (H Carter)与威特雷(S Wheatley)为代表的学者 们认为城市由于内部压力面向四周扩散其间有静 止阶段,以这一阶段形成的边界界定城市建成区, 称为“固定线”(fixation line),“固定线”以外是边 缘区_4 J。本文将城市不同扩展时期“固定线”之 市边缘区突变非常规驱动力双重作用下,空间形 态、土地利用、产业布局、人口分布等空间要素也 处于动态变化之中,呈现出相应的演化轨迹和规 律_1 M J。中小城市由于处于城市演化的前期阶 段,城市聚集扩张的潜能和提高内部土地利用强 度的压力并存,城市规模继续扩大,能级提升与规 模稳定或萎缩的可能也并存,面临与大城市、特大 城市过度扩张不同的环境和目的。因 此,中小城市增长的特殊性使得对其实体边界区 域的研究尤为必要。 间的区域称为空间扩展实体边界区域,并尝试通 过对若干时期相对静止阶段“固定线”之间城市 空间要素的研究,发掘中小城市空间扩展实体边 界区域动态变化的一般规律。 2 实体边界区域空间要素动态变化 的案例研究 2.1 案例选取和数据源 已有对城市边缘区问题的研究揭示出随着城 市地域的周期推进,在核心区外围新形成的边缘 区也进入新的发育周期。由于特定的空问扩展因 陕西关中地区是全省人口和经济活动最为密 集的区域,是省会城市西安所处区域。关中地区 的中小城市近年来人口增长速度不断提升,由于 素和特定的空间扩展形式相互作用,城市边缘区 的发展在空间上也具有相应的演化规律。逐渐从 地理条件的相似性和经济发展的活跃性,使其实 体空间扩展轨迹具有一定的代表性。本文以关中 地区渭南、铜川、华阴、韩城和兴平5个中小城市 中心城区空间扩展实体边界为研究对象,通过选 取5个中小城市中心城区3~4个时问节点的影 发展初期混沌和无序的非平衡状态演变为后期各 类因素趋于有序的状态_5 J。城市扩展实体边界 区域由于毗邻核心区和边缘区,处于从房屋密度 高且向垂直方向延伸明显的核心区空间向具有城 市和乡村特征,人口密度低于中心城区而又高于 周围农村的城市边缘区空间过渡的地带,兼具核 心区与边缘区的特性。作为界于城市核心区与边 缘区之间的动态地域空间,实体边界区域除具有 城市化活跃、土地利用结构变化速度快、郊区农业 景观向城郊结合景观和城市景观演替显著的城区 像图,几何校准后对相对应时期城市中心城区实 体边界进行提取,并对中心城区各个时期空间扩 展后的空间要素现状表现进行实地调研,根据现 实情况修正提取边界,校核边界间各类用地的增 长变化情况。 表1影像资料时间节点 Tab.1 The time of image data 2.2空间要素比较分析 随着城市经济社会的发展和空间扩展,中心 关中地区中小城市的中心城区在近十年的时 间,空间不断扩展。案例研究的5个城市建设用 地扩展量和扩展速度除铜川2007_2O1 1时期有 城区实体边界区域在用地形态、产业布局、人口分 布和活力等方面均呈现出相应的阶段性特征,并 处于不断发展演变中。 所降低外,其余都呈现出逐步加快的特点,特别是 渭南和铜川,在2011.2014年问扩展显著增强。 1)建设用地扩展 第2期 陈晓键等:中小城市空间扩展实体边界区域动态变化研究 表2关中地区中小城市中心城区空间扩展建设用地增量数据表 Tab.2 The expansion amount and speed of constructive land m一秆 2)形态特征 以机械工业、化工工业和房地产开发为主。医药、 M 撼 化利用格网法求出关中地区5个中小城市中心 城区在相应年份的维数值可知,关中地区5个中 小城市中心城区在2011年后,空间形态的分形维 数都呈逐渐上升趋势,边界区域用地整合度均有 所下降,城区边缘更为复杂,用地破碎程度变大, 新增用地与城边村相连接区域边界线性犬牙交 化工、机械、食品等工业是除华阴近期外,所有案 例城市中心城区空间扩展各时期边界区域发展的 主要工业类型。从单一城市纵向发展看,产业有 所调整。华阴由于华山风景名胜区保护要求,新 扩用地内已无工业用地。渭南,铜川和兴平的中 心城区二产分布空间不断向外扩展。近年来产业 类型有从较单一工业类型逐步向医药制造,新能 删 错。2011年以前,兴平和韩城中心城区各时期的 边界整体连续性较好,没有出现较大的分割区域。 华阴和铜川边界的连续性不断提升。渭南中心城 区空间扩展边界随着两次跳跃式扩展引发新组团 的生成和组团间不断填充,连续性经历了割断到 相联后再断开的历程。 1.365 1.35 1.335 源和新材料生产以及电子工业等多元化发展的态 势。从第三产业发展看,案例城市最新的实体边 界区域仓储物流用地增加,空间黏滞性较强的旅 游、体育等用地也逐渐增多。 署南 平 棚 础I 发.台甘 榜藏 赣篱 虏地 吁F 1.32 1 305 发. 甘 1.29 1 275 Ⅱ 柏癌商 北 业, 新村辩 器 产开 发.教育 商韭, 生产, 鬟管 t 晶加 房地产 自 发. 仓‘i辅 开炭 ■证工 删.蜊华阴-._兴平 年份 韩城凄商 业 #事 科研.体 业,台 育 * ..I铜川_._渭南 图1 关中地区中小城市中心城区分维数变化图 Fig.1 The fractal dimension change 3)实体边界区域产业特征 5个城市中心城区在扩展的2~3个时期边 界处的产业类型相似性较大,近8—13年问,主要 图2关中地区中小城市中心城区边界区域产业演变 时间轴 Fig.2 The industrial layout evolution ・292・ 西北大学学报(自然科学版) 第47卷 4)实体边界区域用地特征 关中地区中小城市近l0多年来中心城区边 界问新增的主要建设用地类型为工业用地和二类 居住用地。其中,兴平,渭南的工业用地扩展引发 5)实体边界区域人口特征 5个中心城区实体边界区域居住人口密度除 局部表现出簇团式增长情况外,基本呈现出从内 到外逐渐递减的特征,这一方面是由于201 1— 2014年4月边界间新增建设用地的居住项目部 的中心城区的实体边界区域扩展最为明显。兴平 工业用地在边界区域的增长已经超过了其他所有 用地增长的总和,2008--2014年4月边界间的工 分仍在建;另一方面部分建成商业住宅项目和一 些保障性住房项目由于地处城区边缘,生活、交通 及小孩上学均不便,也导致入住率不高。 业用地占总增长用地的比例从2003--2008年边 界问的53%上升到了7l%。渭南的新增工业用 地在2002--2008,2008--201l,201 l--2014.4三 个边界区域的增量分别占当期总增长用地的 38%,27%和53%,总体保持上升的趋势。而华 阴,韩城两个城市中心城区二类居住用地的扩展 成为拉大边界的主要力量。铜川工业用地和二类 居住用地对城市空间扩展均起着主要作用。经历 了二类居住+公共服务设施一工业+二类居住一 (a)渭南 二类居住用地起主导作用的变化过程。三类居住 用地(自建住房)的扩展也或多或少对这5个城 市中心城区实体边界区域的变化产生一定影响, 特别是在渭南的2002--2008和2008--201 I两个 时期的实体边界区域,以及华阴的2006--201 1实 体边界区域,三类居住用地占总增长用地的比例 达到了20%。 孽一- : (c)韩城 图4 中心城 实体边界区域人L=『密度及入住率 (a)兴平 (b)渭南 Fig.4 The population density and occupancy rate 6)实体边界区域活力特征 据现场调研,5个中小城市中心城区在近些 年的空间扩展中,城区实体边界区域的公园广场、 文化体育没施和商业没施发挥着活力效应,产生 了聚集人气的作用。案例城市研究同时表明:城 (c)华阴 (d)韩城 区实体边界向外扩展的同时活力源效应呈现出不 同的状态。城市实体边界区域的活力并非随城市 空间扩展逐步提升,而是表现出小空问叠加、强老 城区联系的活力源效应大于大空间尺度中分散的 活力源效应。华阴位于2014年边界处的南部广 场和位于2011年边界处集超市、酒店、餐饮、 货 (e)铜JlI 等业态为一体的商业中心活力要大于位于201 1 年边界处的高铁站前广场。兴平市位于201 1年 边界处以超市、餐饮为核心的商业中心由于位于 图3 中心城区扩展用地占比 Fig.3 The ratio of expansion land 第2期 陈晓键等:中小城市空间扩展实体边界区域动态变化研究 连接老城区和装备工业园区的中心节点,区位优 的边界特征继续保持。另外,在实体边界区域变 化过程中,存在城边村变为城中村的情况。 3)边界区域空间要素有着基因传承的演变 特征 案例城市规划引导对城市空间扩展方式 和强度的影响显著,而产业发展、人口聚集却具有 顺应产业演替规律或顺应服务半径覆盖规律的由 势明显,对中心城区的人气聚集能力强,而有较大 扩展的南部和西部均没有设施能有效聚集人气。 韩城位于2002年边界处的体育场和位于体育场 东侧的2005年边界处的公园起步较早,二者地块 相毗邻,活力效应较明显。铜川中心城区目前新 增活力源中活力效应最强的是位于2007年边界 处的铜川市城市运动公园。渭南中心城区位于 核心区向外的传承性。实体边界的活力特征随城 2002年边界和2008年边界问的公园和位于2008 年边界处的建材市场活力效应较好。 3 实体边界区域演变规律及影响因 素分析 对比关中地区5个案例城市实体边界区域空 间要素变化,可以发现:关中地区中小城市空间扩 展具有相似的发展历程,但却呈现出不同的扩展 模式;具有第二产业和住房市场共同推动的作用 特点,但却体现出微观差异;具有规划等其他组织 力的演变干预,但却有着基因传承的演变特征。 3.1规律性总结 1)空间扩展的非完全圈层式多方式交替特 征 通过案例城市不同时期空间扩展实体边界的 叠合分析,发现案例城市空间扩展并非完全呈现 出圈层式特征。不同于特大城市空问扩展过程 中,集中连片式、轴向扩展、发展模式3种典 型的扩展形式相互交错的特点 ,案例中小城市 研究表明:零散扩展、填充式扩展和连片扩展是案 例城市研究期主要的扩展方式,其中各时期既有 单一扩展方式,也有复合扩展方式。填充式扩展 多发生在老城区和有早先跳出发展的组团的区域 和城市;连片扩展多发生在没有自然条件制约的 区域或跨越制约形成新组团的区域和城市。多种 扩展模式交替是案例城市表现出的最大特征。 2)用地构成变化与实体边界区域外围继续 扩展与否有关 案例城市实体边界区域用地构成表现出较强 的工业化阶段城市发展的特征。各期实体边界区 域发展现状对比同时反映出:当某一时期扩展边 界的外围存在下一个时期新的扩展用地时,上一 时期扩展边界区域就逐渐演化为城市核心区,用 地构成发生变化;当某一时期扩展边界的外围没 有下一个时期新的扩展用地时,上一期边界区域 区边界向外扩展的同时,活力源效应呈现出不同 的状态。活力并非随城市空间扩展逐步提升,而 是表现出小空间叠加、强老城区联系的活力源效 应大于大空间尺度中分散的活力源效应。 3.2实体边界区域动态变化的影响因素 关中地区中小城市中心城区空间扩展边界变 化,是不同的驱动因素发挥相应驱动作用的结果。 在地价级差边界的扩张力度和位移变化的趋势直 接作用下,新区建设、搬迁、城边村内渗、服务 设施布局、企业外迁、新建道路、居民自建等均引 发边界空间要素发生变动。对比案例城市空间扩 展影响因素作用效应发现:不同因素对各城区的 作用会随着相关规划和实施,以及社会经济 发展,呈现出增强或减弱等不同的作用效果。 4思考与讨论 4.1关于城市实体边界动态推进的区位思考 案例中小城市所呈现出的非完全圈层式的城 市空间扩展特征,对增长边界的划定提出了充分 考虑扩展的方式和时序性的要求。笔者对兴平、 韩城、铜川和渭南4个城市最新一轮已完成的总 规划中的中心城区建设用地边界与2014年调研 时的边界进行比对,发现这4个城市均不同程度 上存在实体扩展边界突破规划期末建设用地边界 的情况。兴平中心城区扩展边界超出部分位于城 区北部和东部。韩城中心城区扩展边界超出规划 边界部分位于城区南部。铜川中心城区边界超出 部分主要位于廊道两侧。渭南中心城区扩展边界 超出部分位于城区东部及东北部和城区南部。这 些超出地域既有处于主要扩展区位的,也有处于 非主要扩展区域的,但基本上均位于连片扩展地 域。研究还揭示出城市实体边界区域在优势区位 逐层推进现象明显,而在非优势区位呈现出小规 模或零推进的情况。由此可以判断:当优势区域 出现连片扩展方式时城市实体边界大规模推进, ・294・ 西北大学学报(自然科学版) 第47卷 且超出控制界限的可能性增强,而当处于非优势 且超出控制界限的可能性大大降低。 区域,填充式扩展时,城市实体边界大规模推进, 表3案例城市空间扩展方式 Tab.3 The expansion way of case study cities 表4 中心城区空间扩展影响因素作用效应对比 Tab.4 The comparison of influence factors effects 注:▲作用效应强,△作用效应弱 第2期 陈晓键等:中小城市空间扩展实体边界区域动态变化研究 ・295・ 4.2关于城市实体边界动态推进的推力思考 我国学者已有研究表明:城市边缘区的空间 扩展随着经济发展的周期性波动而变化,经济的 扩张一过热一收缩一再扩张导致了边缘区的扩展 速度也表现出典型的周期性特征,存在着加速期、 减速期和稳定期3种变化状态。案例城市研究表 明:工业用地、居住用地和公共服务设施用地是西 北地区中小城市边界新增的主要用地类型,特别 是工业用地增加明显,且以园区形式呈现,如兴平 中心城区的装备产业园区,铜川中心城区南部工 业园区,以及韩城中心城区北部已破土动工的园 区等,由于园区具有规模较大、位置相对固定的特 点,使得案例城市实体边界区域用地扩展并没有 随着经济发展的周期性波动呈现出加速期、减速 期和稳定期的周期性特征,而是表现出持续强劲 增长的态势,而人口的变化却呈现出空间不匹配 现象。由此可以判断:工业城市在工业化演替阶 段,实体边界动态推进的主要决定因素是一定产 业结构下工业用地扩展,而地区中心城市和旅游 城市则呈现出人口变化的决定作用。 4.3关于城市实体边界动态推进的尺度思考 案例城市研究显示:关中地区中小城市中心 城区在伴随着用地块状增长~团块状增长~连片 增长不断向外扩展的过程中,在实体边界区域形 成了大量的功能较为单一的区域,或为住宅建设, 或为工业园或高新区的开发,或为商业购物中心。 除商业购物中心外,这种大尺度空间区域往往缺 乏活力,而小空间功能复合、与发展成熟区联系较 为紧密的区域有较大活力。由此可以判断:要想 保持城市和区域的活力,应对其扩展地域开发尺 度有所控制和要求,以实现城市空间和活力共同 增长的图景。 参考文献: [1] 冯科,吴次芳.城市增长边界的理论探讨与应用 [J].经济地理,2008(3):427. 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