基于gis的重庆市主城区居住用地时空演变研究

基于gis的重庆市主城区居住用地时空演变研究

居住区是人类生存和发展最基本的物质生活基础。随着经济水平的提高、城市化进程的加快以及大量农村人口的转移，城市生活需求显著增加，城市生活空间的扩张趋势日益明显。城市居住用地作为城市用地的重要组成部分,占整个城市用地的比例最高,一般城市居住用地占城市总用地比例为40%左右,某些发达国家高达70%,其利用状况对整个城市用地布局、结构具有重大的影响。以往国内对城市土地扩展的研究主要集中在城市用地扩展及工业用地扩展方面,很少有学者把研究的重点聚焦在居住用地上,基于居住用地在城市用地中的重要性,为实现城市土地资源利用的可持续性,促进城市居住用地科学布局,合理利用,优化城市功能用地空间格局,迫切需要加强城市土地特别是城市居住用地时空演变特征研究。1研究领域的总结和研究方法1.1研究区域及研究范围研究区域包括重庆市渝中区、大渡口区、江北区、沙坪坝区、九龙坡区、南岸区、巴南区、北碚区及渝北区9个行政区,具体的研究范围为九个区的城市建成区,不包括所管辖的农村地区。主城区经济发展水平高,是重庆乃至整个西南地区的经济中心,对周边地区具有较强辐射力。截至2007年,总建设用地面积为31078.24hm2,其中居住用地面积13486.72hm2,占城市建设用地的比例为43.40%。1.2基于gis的段居住用地分析利用地理信息系统(GIS)空间分析工具,对地籍图,遥感影像数据进行处理,提取出所需要的居住用地面积数据,通过对不同时段居住用地空间数据的叠加分析,并运用动态度模型,计算出不同时期各区域居住用地年变化率,分析居住用地的时空演变特征。利用重庆市主城九区1986、1995、2000、2007年等4个时段的地籍图,结合遥感影像数据、城市规划图,运用GIS分析工具进行相关的处理,提取出重庆市主城九区研究范围内的居住用地面积。经济数据及城镇化率数据均来自各时期重庆市统计年鉴。2居住区的时间维度发展特征2.1居住用地面积增长率一直以来,从数量方面研究土地利用空间格局特征是空间格局研究的重要手段之一,数量结构不但是深层次分析的基础,其本身也可以直观地看出各类用地增减情况、用地转化方向。对重庆市主城区居住用地数量变化的分析,能够直观地看出居住用地面积随时间推移的变化情况。重庆市主城九区居住用地面积1986年为4607.501hm2,2007年上升为13486.72hm2,21年间净增面积8879.22hm2,增长速度为192.71%,而研究区域城市用地总面积1986年为11220.21hm2,2007年增加到31078.24hm2,21年净增面积19858.03hm2,增长速度为176.98%,居住用地面积增长速度快于城市总用地面积的增长速度(表1)。从表1可以看出,居住用地面积占区域用地面积的比例1986年为41.06%,1995年为41.47%,2000年为44.98%,2007年为43.40%,前3个时点,居住用地所占的面积比例均逐渐上升,到2007年略有下降,分析其原因:2000-2007年,增加的城市用地中,居住用地所占的比例小于其他用地所占的比例。这一时期,重庆全市第二产业产值上升7个百分点,主城区发展的速度是其余远郊区县的数倍至数十倍不等,尤其是第二产业的发展速度,在用地方面也是如此,所以这一时期居住用地所占的比例低于前一个时期。1986-1995年,居住用地增加面积708.04hm2,增长速度为15.37%;1995-2000年,增加面积3811.45hm2,增长速度为71.7%;2000-2007年,增加面积4359.72hm2,增长速度为47.77%。1986-1995,增长速度最慢,这段时期重庆尚未直辖,隶属于四川省,城市发展速度慢,扩展规模小,居住用地扩展速度慢,重庆又是处于内陆西部,改革的春风从东部沿海城市开始,还未全面往西吹拂,达到内陆西部需要一定的时间和过程,国家西部大开发的政策又是在4年之后才开始的,政策和区位的劣势,社会经济等各项事业发展速度比较慢;1995-2000年,经过直辖后3年多的发展,以及西部大开发的实施,国家对重庆各项投资政策的倾斜,投资增加,就业机会增加,城市人口增加,期间重庆城镇化率增加将近6个百分点,就主城区来说的话增加的更多,主城区发展速度快,扩张规模大,相应居住用地增长速度也快。2000-2007年,虽然增长速度低于前一阶段,但是居住用地增加的绝对量仍大于上一阶段,这是因为,这段时间城市发展速度快,扩展规模也较大,增加的城市用地面积中,工业、仓储用地,对外交通、市政设施等用地所占的比列大于居住用地所占的比例。2.2变化率的年际变化为了反映和表示土地利用类型的变化规模和变化速度,借用了相关研究中已成功应用的土地利用动态度模型,分析重庆市主城区居住用地的动态变化,对比不同时段的居住用地变化差异,能够客观真实的反映研究区域不同时段的土地变化剧烈程度、土地扩展的规模、速度等。居住用地利用动态度表达式:式中:K为研究时段内居住用地利用动态度;Ua、Ub分别为研究期初和研究期末居住用地面积;T为研究时段。当T设为年时,K值为研究时段内居住用地利用年变化率。从表2可以看出,不同时段居住用地年变化率差别较大。1986-2007年为研究区域总时间段,年变化率为9.18,总时段时间跨度比较大,虽然能够反映这一时间跨度的年平均变化率,但是不能体现每年变化的差异程度。为此,把这一长时间段细分为3个相对较短的时间段,为了方便数据的获取,这3个时段没有平均划分。1986-1995年,年均变化率为1.71,1995-2000年,年均变化率为14.34,2000-2007年,年均变化率为6.82。3个时段居住用地的变化率的差异程度,从一定层面上反映了居住用地的扩展速度和城市的发展速度、用地的扩展规模等。1986-1995年,重庆尚未直辖,加之全国各地区社会经济发展速度也慢,重庆地处西部内陆区,受整个宏观经济背景的影响,这段时期居住用地的增长速度也慢;1995-2000年,经历了重庆直辖之后3年的大发展,社会经济发展速度加快,城市化速度在加快推进,居住用地扩展速度最快,年变化率接近15;2000-2007年,居住用地年变化率为6.82,低于1995-2000年的变化率,变化率低,并不能说明其用地扩展规模小,2000-2007年,居住用地净增量为4359.72hm2,大于前一时段居住用地净增总量3811.45hm2,绝对变化数量仍大。重庆是西部老工业城市,直辖之前行政地位低,工业技术落后,滨临“两江”的区位优势没显露出来,城市化进程缓慢,城市发展滞后,居住用地的年变化率和扩展规模相应的也很小。直辖之后,行政级别提升,国家各项政策的扶持,投资环境改善,区位优势凸显,吸引了一批国外及国内知名企业,以及城市化、住房市场化的推进,越来越多的人从远郊区县、农村到主城区工作和居住,这大大促进了主城区房地产市场的发展,这一期间重庆城镇化率从1996年的29.5%增加到2007年的48.3%,2007年都市经济圈城镇化率更是高达87.5%,城镇化率高,城镇人口占总人口比例大,所需居住用地面积就大,居住用地扩展的规模和速度也大。3扩展规模比较均衡1986年重庆市主城九区居住用地面积为4607.50hm2,到2007年,已扩展到13486.72hm2,年均扩展面积422.8hm2,年变化率为9.18。其中,年均扩展面积最小的渝中区、大渡口区、北碚区分别为3.91hm2、15.75hm2、23.25hm2;巴南区、江北区、沙坪坝区、九龙坡区,扩展数量比较均衡,在36～54hm2;南岸区扩展面积达61.31hm2,在九区中排名第二;扩展规模最大的渝北区扩展面积为134.57hm2。年变化率和扩展规模基本吻合,最小的渝中区年变化率为0.62;九龙坡区、江北区、北碚区、南岸区、沙坪坝区年变化率差别不大,在5.7～7.6;巴南区、大渡口区年变化率分别为12.85和15.14,与扩展规模不均衡,主要是由于这两区及其基期面积和区域面积都小,横向比较扩展规模,显得特别小。分析3个时段的统计数据,根据重庆市主城区居住用地的扩展速度、规模、年均变化率,可以分为缓慢发展期(1986-1995年),快速发展期(1995-2000年)和稳定发展期(2000-2007年)3个阶段,居住用地的扩展在不同的阶段有不同的特点,各区域差别也较大(表3、图1)。3.11扩展规模和年变化率此阶段为缓慢发展期,居住用地面积从4607.50hm2增加到5315.54hm2,净增面积708.04hm2,年变化率为1.71。其中各区扩展规模和发展速率差别较大,渝中区和江北区扩展规模、年变化率皆为负,居住用地面积分别净减少43.29hm2和7.53hm2。扩展规模最大的是渝北区、九龙坡区、巴南区和沙坪坝区,增加面积分别为398.63hm2、134.05hm2、80.76hm2、75.91hm2,居住用地面积年变化率最大的是渝北区、巴南区和大渡口区,分别为27.28、3.16和2.07,其余各分区年变化率均小于九区总年变化率。年变化率和扩展规模不太吻合,如大渡口区,扩展规模小,仅有19.41hm2,主要是因为其区域面积小,基期年居住用地面积也小,对年变化率的影响大,虽然扩展绝对规模小,但相对年变化率却大。在扩展规模和年变化率都较大的几个区中,渝北区两项指标都遥遥领先于其他几个区,扩展规模大,发展速度快,这个时期已开始初步显露出重庆城区往北的发展战略。3.21扩展规模的区域分布此阶段为快速发展期,居住用地从5315.54hm2增加9127.00hm2,净增面积3811.45hm2,3个时期中此阶段扩展规模较大,发展速度最快,为171.7%,年变化率也最快,为14.34。各区域扩展规模和年变化率都为正。根据各区域扩展规模大小,分三个扩展规模等级。(1)扩展面积大于500hm2为第一扩展规模等级,处于这一等级的有渝北区、江北区、南岸区和九龙坡区四个区,总扩展数量为2929.83hm2,占这一时期扩展总数的77%,平均每个区县扩展数量为732.46hm2。其中渝北区、江北区、南岸区年变化率均大于九区总年变化率。(2)扩展面积大于100hm2小于500hm2为第二扩展规模等级,处于这一等级的有沙坪坝区、巴南区、北碚区,三区扩展规模为799.01hm2,三区中沙坪坝区扩展规模最大,其扩展数量为435.87hm2,占这一时期三区扩展总量的54.55%。巴南区和沙坪坝区的年变化率为13.01和12.21,十分接近九区的总年变化率14.34。(3)扩展面积小于100hm2为第三扩展规模等级,处于这一等级的区域有渝中区和大渡口区。渝中区扩展数量66.14hm2,大渡口区扩展数量16.47hm2,这两个区总扩展规模小,扩展速度慢,年变化率也最小,分别2.24和2,67。分析其原因主要是这两个区自身区域总面积就很小,扩展的空间受大了极大的限制。3个扩展规模等级中,第一规模等级的扩展规模数量远远高于第二、三规模等级,第一规模等级中,渝北区的扩展规模最大,是第三规模等级中扩展规模最小的大渡口区扩展数量的60倍。3.32hp思想地震扩张型此阶段为稳定发展期,居住用地面积从2000年的9127.00hm2增加到2007年的13486.72hm2,净增面积4359.72hm2,年变化率为6.82。这一时期各区域居住用地扩展规模和年变化率相对前面两个时期来说变化较小。扩展规模大于500hm2的区域有渝北区、南岸区、、沙坪坝区,三区扩展总规模为2580.97hm2,其中渝北区扩展数量为1438.46hm2,占三区扩展总量的56%,对这一总规模的贡献最大,渝中区扩展数量不到60hm2,其余区域扩展数量都在200～500hm2之间。这一时期除了扩展规模最大的渝北区和扩展规模最小的渝中区外,其余各区扩展规模差别不是很大。从年变化率上来分析,各分区年变化率大于九区域总年变化率的有大渡口区、渝北区、巴南区、北碚区,其中大渡口区年变化率最大,为30.12,其余三区年变化率都在9～14之间。沙坪坝区和南岸区年变化率分别为6.26和6.13,接近九区年变化率,其余各区年变化率在1～4之间。重庆市主城区居住用地往东北即渝北区扩展的方向明显,东北区扩展空间大,用地条件好,交通便利,是目前乃至未来期重庆发展的重点地区。4重庆市基本居住用地扩张趋势通过各时期各区域居住用地扩展规模和年变化率的统计和分析,发现重庆市主城区居住用地时空演变具有如下特征:(1)1986-2007年间,各区域居住用地面面积都发生了很大的变化,其中,扩展规模最大的是渝北区,共增加居住用地2826.02hm2,年均增加134.57hm2,其次是南岸区,增加1287.50hm2,年均增加61.31hm2;增加面积最小的是渝中区,共增加81.85hm2,年均增加3.9hm2。年变化率最大的是渝北区82.88,其次