不同发展阶段煤炭资源型城市空间结构演化的对比研究——以淮南、淮北为例

自然资源学报JOURNAL OF NATURAL RESOURCES第30卷第1期2015年1月V ol.30No.1Jan.,2015不同发展阶段煤炭资源型城市空间结构演化的对比研究——以淮南、淮北为例杨显明1,2，焦华富2*，许吉黎2（1.西华师范大学国土资源学院，四川南充637002；2.安徽师范大学国土资源与旅游学院，安徽芜湖241003）摘要：通过追踪淮南、淮北城市空间扩展，对比分析了中兴期和枯竭衰退期煤炭资源型城市空间结构扩展过程、特征、影响因素，结果表明：煤炭资源城市空间形态较为分散，都会经历“相对紧凑→分散布局→再度集聚”的演化过程、具有沿交通线轴向延伸的共性；都会经历飞地拓展、轴向延伸、内向填充、区位再造4个阶段，但无依托型煤炭资源城市初期还会经历缘矿建镇阶段；城市空间扩展总量、扩展速度、扩展强度方面又具有阶段性差异。

城市规模的扩张主要依靠工业用地、居住用地、商业及公共设施用地的增长来推动，空间重构现象自20世纪80年代开始在逐步加强，并以居住用地取代工业用地、商业及公共服务用地取代居住用地两种形式为主。

从影响因素角度看，资源禀赋与矿区开发建设、地形及地质条件、交通运输、技术进步、城市职能以及城市规划对煤炭资源型城市空间结构产生共性影响。

关键词：空间结构演化；煤炭资源型城市；不同发展阶段中图分类号：F426.21文献标志码：A 文章编号：1000-3037(2015)01-0092-14DOI ：10.11849/zrzyxb.2015.01.008城市空间研究是城市地理学重要的研究内容。

当前，城市空间重构研究成为地理学、规划学、社会学的研究热点，为加快城市转型发展提供了重要的理论参考。

西方学者对城市空间结构的研究经历了城市空间形态与布局研究、城市功能空间研究的转换过程[1]。

前期代表性成果包括克里斯泰勒的中心地理论、凯文林奇的城市形态、城市意象研究成果[2-3]，后期代表性成果有美国芝加哥学派的同心圆、扇形、多核心3种城市空间结构模式[4-6]。

同期，引入新古典主义、行为主义、马克思主义等理论到城市空间研究中，并衍生出各具特色的城市地理学派，对城市社会空间结构的形成、演化规律进行深刻解析[7-9]。

现代西方城市空间研究趋向基于大尺度的城市群体空间研究和基于微观尺度的城市内部空间重构研究——前者涵盖了都市圈、都市区、大都市区、都市连绵带等[10-12]，后者以社区、邻里为单元进行社会空间研究[13]。

我国学者在民国时期就对西南地区的城镇空间进行了初步研究，20世纪80年代开始引入国外相关理论并进行研究方法的探讨[14]；90年代以后，对城市空间形态演变过程、基本特征进行了概括[15-16]，还有基于“生态城市”、“山水园林城市”、“宜居城市”等理念的城市空间结构规划设计研究[17-18]；更多的是收稿日期：2013-11-28；修订日期：2014-05-12。

基金项目：国家自然科学基金（41171144）；西华师范大学基本科研业务费专项资金（14E002）。

第一作者简介：杨显明（1980-），男，四川安岳人，博士，主要研究方向为城市地理与城市经济。

E-mail:21cnyjs@*通信作者简介：焦华富（1962-），男，安徽黄山人，教授、博导，主要从事城市地理与经济地理的教学、研究工作。

E-mail:jiaohuafu@1期杨显明等：不同发展阶段煤炭资源型城市空间结构演化的对比研究93运用GIS技术、景观研究、计量分析的方法对城市空间结构演变的过程、特征、影响因素、动力机制进行实证研究[19-26]，普遍认为是城市社会经济发展推动了城市外部形态和内部各功能空间演化[27]；也有部分学者采用CA模型仿真模拟城市空间演化情况[28]。

学术界对中国煤炭城市空间结构的研究起步于20世纪90年代，先期注重对煤炭城市社会结构的研究[29]、之后加大了对城市空间结构演化过程、演化机理[30-31]以及规划调控研究[32]的力度，当前研究的热点是对转型期城市内部功能空间和社会空间重构的研究[33-35]，以更好地为城市规划、旧城改造、产业规划提供理论支撑，推进产城融合、城矿协调发展。

对煤炭城市空间结构的研究存在空间尺度偏大、时间尺度偏短、研究方法较传统等问题，从微观视角研究煤炭城市内部空间演化、社会空间重构还有待进一步深入。

对不同发展阶段、不同类型煤炭资源型城市空间演化进行对比，有助于深入认识煤炭资源型城市空间结构演化的规律，为优化调控提供理论支撑。

1研究区概况淮南市位于安徽省中部偏北，煤炭资源储量丰富，是我国重要的能源基地。

淮南是伴随煤矿开发而形成的无依托型煤炭城市，始于清末对大通煤矿的开发，1949年成立县级淮南市，1952年升级为省辖市，经过一个世纪的开发建设，现已成为安徽省及淮海经济区重要的工业城市。

截至2012年，全市累计采煤量超过120×108t，处于矿业城市生命周期的中兴期阶段。

淮北市地处皖北苏鲁皖豫省际边缘地带，是以濉溪县城为基础发展起来的有依托型煤炭资源型城市。

该区煤质优良，煤种齐全，是华东能源基地。

自1957年开矿，1960年成立濉溪市起，经过半个多世纪的开发建设，已成为皖北及淮海经济区重要的工业城市。

到2012年，全市累计采煤近10×108t，煤炭可采年限不超过5a，2009年被国务院列入44个资源枯竭型城市名单，属于典型的资源枯竭型煤炭城市。

选取淮南、淮北为案例，通过对比研究两市城市空间结构的演化，能够反映煤炭资源型城市空间结构演化的轨迹、特征及规律。

2研究方法与数据来源本文以淮南、淮北2市作为研究对象，收集了两市建市以来4次城市规划用地现状图，辅以同期城市地图，在对比4次用地分类标准的基础上，将城市用地归并为居住用地、工业用地、仓储用地、商业及公共设施用地、市政设施用地、交通用地、绿地等7个大类，利用ArcGIS软件绘制4个时点的城市空间结构图，并运用该软件的空间统计分析功能，测算出城市外部形态在不同时点的紧凑度（I c）、边界分维数（D），通过城市建成区面积的演化，计算不同历史时期的扩张速度（M ue）、扩张强度指数（I ue）①，最后基于不同用地类型面积、空间演变，从微观层面分析煤炭城市内部空间结构的演化过程和特征。

①I c=A/A′=A/(πr2),ln P=lnφ+1/2c ln A+1/2DA1/2ln A,M ue=∆U j/(∆t j×s j)×100%,I ue=∆U j/(∆t j×s)×100%。

A为城市建成区面积，A′为城市轮廓最小外接圆面积，r为最小外接圆半径；P为边界周长，D为面积-周长分维数；∆U为j时段的时间跨度，s j为j时段初期建成区面积，s为辖区面积或参考面积，φ、c为参为j时段建成区扩展面积，∆tj数。

30卷自然资源学报3淮南、淮北两市城市空间结构演化过程分析通过动态追踪淮南、淮北二市建市以来城市空间形态的演化过程，能够揭示不同发展阶段煤炭城市空间结构的发展演化过程、特征，对比分析中国特殊国情背景下的不同发展阶段、不同发展基础的煤炭资源型城市空间结构演化特征，为非枯竭型煤炭城市早期预警提供理论依据，有助于推动煤炭资源型城市的转型发展。

3.1外部形态演化通过绘制4个时点案例城市用地现状图，得到淮南、淮北两市城市空间结构演化图（图1），利用ArcGIS 相关统计分析软件，进一步对其进行量化分析研究。

3.1.1紧凑度、分维数的变化两个案例城市在不同历史时期的紧凑度和分维数（表1）表明：①两市城市空间结构的紧凑度总体上很小，空间形态都较为分散；②淮北城市空间结构较淮南市紧凑；③两市的城市空间结构紧凑度呈上升趋势，城市空间经过多次嵌套填充后逐步向紧凑布局演化。

边界分维数的变化表明：①两个案例城市形态的稳定性较差。

②城市空间结构在不同时期扩展类型有别：新中国成立至20世纪80年代初，两个城市边界维数降低，说明城市空间以外向扩展为主；80年代初至90年代中期,边界分维数上升,说图1淮南（a ）、淮北（b ）城市空间形态演化Fig.1Evolution of the urban spatial development of Huainan and Huaibei表1淮南和淮北城市空间形态紧凑度和边界维数Table 1The spatial compactness and boundary dimensions of Huainan andHuaibei注：*系淮南、淮北历次城市规划时间，因两市城市规划时间高度接近，能反映同一时期城市的用地现状特征。

941期杨显明等：不同发展阶段煤炭资源型城市空间结构演化的对比研究明以内部填充扩展为主；到21世纪初，边界分维数再次减小，但减小的幅度小于第一个时期，表明城市空间扩展模式为外向扩张和内向填充相结合的混合型扩展。

3.1.2扩展速度和扩展强度指数的变化作为两种不同类型煤炭资源型城市，淮南、淮北城市空间扩展速度和扩展强度指数差异明显：淮南城市空间扩展经历了缓慢扩展期（1960—1984年）、中速扩展期（1985—1996年）、快速扩展期（1997—2009年）3个阶段，在第一阶段，城市建成区面积由23.32km 2增加到28.15km 2，年均扩展0.2km 2，扩展速度、扩展强度指数分别为0.85%、0.01%；第二阶段，城市建成区面积增加到42.18km 2，年均扩展1.17km 2，扩展速度、扩展强度指数分别为4.15%、0.07%；第三阶段，城市建成区面积净增约35km 2，年均扩展2.68km 2，扩展速度、扩展强度指数分别为6.4%、0.16%。

淮北则经历了快速扩展期（1960—1980年）、缓慢扩展期（1981—1995年）、高速扩展期（1996—2010年）3个阶段。

在第一阶段，城市建成区面积由2.97km 2增加到19.33km 2，年均扩展0.91km 2，扩展速度、扩展强度指数分别为0.31%、0.002%；第二阶段，城市建成区面积增加到25.89km 2，年均扩展0.44km 2，扩展速度、扩展强度指数分别为0.02%、0.001%；第三阶段，城市建成区面积净增53.22km 2，年均扩展3.56km 2，扩展速度、扩展强度指数分别为0.14%、0.10%。

3.1.3空间扩展轴向的差异煤炭资源型城市空间具有“沿着交通线延伸扩展”的共性特征：淮南在“三山一河”（八公山、舜耕山、上窑山、淮河）围合空间内，西部城区依托大八铁路沿西北—东南轴向扩展，东部主城区则沿东西轴向扩展，空间扩展轴线呈“L ”型；淮北城市空间则依托夹符铁路沿东北—西南轴向扩展，空间扩展轴线呈“C ”型（图1）。