城市边缘区建设用地扩张空间特征及影响因素定量研究——以南京市江宁区为例

城市边缘区建设用地
扩张空间特征及影响因素定量研究
)))以南京市江宁区为例
吕 蕾,周生路,任 奎
(南京大学地理与海洋科学学院,南京210093)
摘要:城市边缘地区内部建设用地扩张空间特征及影响因素研究是当前城市用地空间扩展研究的薄弱环节。

以南京市江宁区为例,构造城市扩张综合指数(U ICI)反映城市边缘区内部建设用地扩张的空间差异,并按计算结果将各镇(街道)城市用地扩张归纳为剧变型、快变型、缓变型及相对稳定型4种类型。

在建立城市用地扩张影响因素因子体系的基础上,运用主成分分析与通径分析相结合的方法,得出以下结论:推动城市边缘区建设用地扩张的因素中科技水平是决定因素,经济水平、人口状况间接影响大于直接影响;主城关联因素不可忽略。

关 键 词:城市边缘区;城市用地扩张;主成分分析;通径分析;南京市;江宁区
中图分类号:F293.2 文献标识码:A 文章编号:1003-2363(2008)03-0103-05
收稿日期:2007-08-01;修回日期:2008-03-31
作者简介:吕蕾(1983-),女,甘肃兰州市人,在读硕士,主要从事土地评价与土地规划研究,(E-m a il)lvle i n j u @g m a.i co m 。

城镇用地是人类活动最为频繁集中的地域。

伴随经济的发展与城市化的推进,城镇用地的空间扩展将日益成为现在乃至将来土地利用变化的主要特征。

因此,对城市扩张空间特征及影响因素的研究已经成为国际城市地理、土地利用等研究领域的热点问题[1-3]。

中国
大陆区域的研究,从尺度上来看多集中在省域内部及大
城市之间或内部
[4-5]。

但对某一城市边缘地区内部的建
设用地扩张空间特征及影响因素的研究却鲜有报道。

而城市边缘区是城市化最活跃、土地利用结构变化速度最快、郊区农业景观向城郊结合景观和城市景观演替最为显著的快速城市化地带,对其内部建设用地扩张空间特征的研究能够探明城市边缘区建设用地扩张的空间差异性特征,进而分析造成该空间特征的影响因素,从而为制定城市边缘区及其所依托大城市的发展战略提供重要的参考依据。

江宁区位于长江下游南岸,是南京市域的一个近郊行政区,也是南京沿江发展主轴向南延伸的枢纽,具有/承北接南、内联外引0的特征,其各项社会经济指标列南京市各区县之首。

自2000年/撤县设区0以来,全区迅速步入快速城市化进程,城镇建设用地年均增长近20km 2。

因此,江宁区可作为研究城市边缘区建设用地扩张空间特征及影响因素的典型地区。

1 建设用地扩张空间特征分析
1.1　测度指标选择与计算方法
参考相关研究[6-9]
,以江宁区的20个镇(街道)为
研究对象,采用以下5个指标来表征城市用地扩张的空
间特征。

城市扩张比例指数UPI 。

该指数用来反映特定时期城市土地利用扩展的总体规模和空间分布格局
[6]
,即
UP I i ,t~t +n =(U i ,t +n -U i ,t )/
T i @100%。

(1)式中:UPI i ,t ~t+n 为镇(街道)i 在t ~t ﹢n 时段内的城市
扩张比例指数;U i ,t +n ,U i ,t 分别为镇(街道)i 在t ﹢n 年
及t 年时的城市建设用地面积;T i 为镇(街道)i 的土地总
面积。

城市扩张幅度指数UEI 。

该指数可直观反映既定土地类型变化的幅度,也即通常意义所说的建设用地动态度指数
[7]
,即
UP I i ,t~t +n =(U i ,t+n -U i ,t )/U i ,t @100%。

(2)式中:UE I i ,t~t ﹢n 表示镇(街道)i 在t ~t ﹢n 时段内的城
市扩张幅度指数。

城市扩张速度指数URI 。

该指数着重强调的是土地变化过程中的递变过程,是对递变规律的解释[8]
,即
UR I i ,
t~t +n
=(
n
U i ,t+n /U i ,t -1)@100%。

(3)
式中:UR I i ,
t~t ﹢n 表示镇
(街道)i 在t ~t ﹢n 时段内的城
市扩张速度指数。

城市扩张强度指数UII 。

该指数说明城市土地利用扩张的相对强弱
[9]。

若UII >1,表示局部区域建设用地
第27卷 第3期 2008年 6月
地域研究与开发
AREA L RESEARC H AND DEV ELO P M ENT V o.l 27 N o .3
Jun .2008
变化较整体平均水平剧烈,反之亦然。

即
UI I i,t~t+n=(U i,t+n-U i,t)/U i,t
(C t+n-C t)/C t。

(4)
式中:U II i,t~t﹢n表示镇(街道)i在t~t﹢n时段内的城市扩张强度指数;C t+n,C t分别为江宁全区在t﹢n年及t 年时的城市建设用地面积。

城市扩张综合指数U I CI(ur banization integrate d characteristics i ndex)。

为综合反映城市建设用地扩张空间特征,便于进行空间差异性分析,通过以下公式构造城市扩张综合指数UICI i,t~t+n=
4UPI
i,t~t+n
@UE I i,t~t+n@URI i,t~t+n@U II i,t~t+n。

(5)城市扩张综合指数为标准化后所得指标。

与其他指标相比,该指标直观性与可比性较好。

其取值范围为0~ 1,值越大,说明城市建设用地变化越明显、越剧烈。

1.2　计算结果与分析
按上述公式计算所得江宁区各镇(街道)的各项指数(表1)。

由表1可知,各镇(街道)UEI,URI及UII的排序一致,UPI与这3个指标排序有差别。

因此,仅用1个指标来表示城市用地扩张的剧烈程度是片面的,城市扩张综合特征指数UI CI可为我们提供1个衡量城市用地扩张的剧烈程度的客观评价标准。

根据U I CI数值特点把扩张类型划分为4级(表1):Ñ级(剧变型)UI CI\0.8;Ò级(快变型)0.5[UICI<0.8;Ó级(缓变型)0.2[ U I CI<0.5;Ô级(相对稳定型)UI CI<0.2。

研究表明, 8年来江宁区各镇(街道)城市建设用地扩张存在明显差异。

百家湖街道、方山街道属Ñ级剧变型;上坊街道、东山街道属Ò级快变型;禄口镇、铜井镇等属Ó级缓变型;上峰镇、谷里镇等属Ô级相对稳定型。

表1江宁区各镇(街道)城市用地变化相关指标
T ab.1T he i ndex of th e u rban land change i n Jiangn ing County
镇(街道)
扩张比例
指数UP I/%
扩张幅度
指数UE I/%
扩张速度
指数UR I/%
扩张强度
指数UII/%
扩张综合
指数UICI
级别
百家湖街道40.38155.5212.442.97 1.00Ñ方山街道25.66138.2011.462.640.82Ñ上坊街道14.15153.2812.322.930.76Ò东山街道37.1173.977.171.410.59Ò禄口镇7.5556.045.721.070.33Ó铜井镇4.9162.926.291.200.32Ó淳化街道5.8046.314.870.880.27Ó江宁镇5.0647.214.950.900.26Ó陶吴镇4.9140.314.320.770.23Ó汤山镇5.4836.193.940.690.22Ó秣陵街道5.3432.173.550.610.20Ó上峰镇4.1130.393.370.580.18Ô谷里镇3.7228.813.220.550.17Ô周岗镇2.6729.783.310.570.16Ô横溪镇2.8427.993.130.530.15Ô东善桥街道4.1322.562.580.430.15Ô湖熟镇2.6624.302.760.460.14Ô土桥镇2.1622.332.550.430.12Ô丹阳镇1.6817.622.050.340.10Ô麒麟镇2.9612.241.450.230.09Ô
2建设用地扩张影响因素分析
2.1　因素因子选取与指标标准化
参照相关研究[10],根据代表性、互补性、相关性、可
操作性原则,选取经济水平(B
1)、人口状况(B
2
)、社会
生活(B3)、科技水平(B4)及主城关联(B5)等5个影响因素,各因素包含因子及解释见表2。

为避免指标与指标间量纲和数量级的不同,对指标数据进行标准化处理。

2.2　城市扩张影响因素得分
为计算所选因素(B
1~B
5
)对江宁区各镇(街道)
城市用地扩张的影响程度,采用SPSS软件,选取主成分
分析法,在提取主成分后,将每个主成分的贡献率占累
积贡献率的比例作为权重,通过线性加权平均计算各因
素得分。

以经济水平(B
1
)的因素得分计算为例。

首先对因子
C
1
~C
7
进行主成分分析,按照主成分对应的特征值>
0.8且累积贡献率\80%的原则,提取了4个主成分
(X
1~4
),它们的累积贡献率达到93.878%,表明这4个
主成分反映了原因子信息的93.878%,可以作为反映江
#
104
#地域研究与开发第27卷
表2江宁区各镇(街道)城市用地变化因素因子表
Tab.2The factors and forces of urban land change in Jiangn i ng Coun ty 因素代码名称因子代码名称单位因子解释
B1经济水平C1人均GDP元/人GDP/总人口
C2地均财政收入元/hm2财政收入/土地总面积
C3地均固定资产投资元/hm2固定资产投资完成额/城市建设用地面积C4第二产业比重%第二产业增加值/GDP
C5第三产业比重%第三产业增加值/GDP
C6经济产出比工业总产值/农业总产值
C7用地效益比非农地单位面积产值/农地单位面积产值
B2人口状况C8城市化率%非农人口/总人口@100%
C9非农就业比%企业从业人员/乡镇从业人员@100% C10人口密度人/m2总人口/土地总面积
B3社会生活C11污水处理率%
C12养老保险普及率%参加养老保险人数/总人口@100% C13公共绿地面积hm2
C14每万人拥有小汽车辆/万人小汽车拥有量/总人口@10000
C15生活用燃气普及率%
B4科技水平C16每万人拥有移动电话部/万人移动电话拥有数量/总人口@10000 C17有线电视入户率%
C18互联网络普及率%互联网上网用户/总户数@100%
C19科技人员比例%科技人员/总人口@100%
B5主城关联C20与主城中心距离km各镇(街道)中心与南京鼓楼区中心的距离
C21与主城交通联系度采用二值法,如果有与南京相连结的主干道通过,则取值1;否则取值0
宁区各镇(街道)经济发展水平的综合指标B1= 35.506X1+27.612X2+19.331X3+11.429X4。

(6)再通过SPSS统计软件计算20个镇(街道)的4个主成分的得分,然后以各主成分的贡献率作为权重按公式(6)计算各镇(街道)的经济水平因素综合得分B
1
,见表3和表4。

表3经济水平方差分解主成分提取分析表T ab.3T otal var i an ce exp lai n ed of econo m ic level
主成分特征值贡献率/%累计贡献率/%
X12.48535.50635.506
X21.93327.61263.118
X31.35319.33182.449
X40.80011.42993.878
表4经济水平主成分载荷矩阵
Tab.4The co mp onen t m atr i x of econo m ic l evel 因子第一主成分第二主成分第三主成分第四主成分C10.2680.3640.857-0.064
C20.5650.617-0.3850.307
C30.4220.8390.249-0.063
C40.465-0.5730.5400.253
C5-0.5930.1130.1360.774
C60.890-0.010-0.3130.165
C70.746-0.612-0.0120.087
其他因素的综合得分(B
2~B
5
)也按上述方法计
算,计算结果见表5。

¹经济水平综合得分B
1
东山街道最高,横溪镇最低。

东山街道作为江宁经济发展的中心,其对城市工业区、居住区与娱乐区等现代化设施的需求较大,同时,政府在旧城改造及新区开发上也可提供强
大的资金保障,而经济落后的横溪镇则没有此优势,因此城市用地扩张较小。

但也发现,东山街道虽然经济水平在各镇(街道)中列第一,但城市用地扩张综合指数并非最高,这反映出经济发展是决定城市用地扩张的主要因素,但并不是唯一因素。

º人口状况综合得分B
2
东山街道最高,而横溪镇最低。

东山街道当年人口规模达到10.39万人,而横溪镇仅有2.78万人,前者相当于后者的3.74倍。

更大的人口规模不仅意味着对居住用地的更多需求,也意味着对公建、绿地、道路和市政等用地的更多需求,因此人口因素也是影响城市用地扩张的关键因
素。

»社会生活综合得分B
3
东山街道最高,湖熟镇最低。

说明东山街道的生活质量较高,居民对基础设施的完备及科教文卫的完善有着更高要求,表现出更强烈的对居住、交通、管道、文化、教育、体育、娱乐等用地的需
求。

¼科技水平综合得分B
4
东山街道最高,湖熟镇最低。

东山街道的信息网络建设不断扩大,引导更多的产业和人口扩张外延,城市的各种功能地域也得以延伸。

½主城关联因素综合得分B
5
反映出南京主城对江宁区城市用地扩张的影响,东山街道与主城关联度最高,而丹阳镇与主城关联度最低。

明显看出与主城关联度越高的地区交通越便捷、贸易越频繁,从而经济发展势头更好,对建设用地需求也更旺盛,相反,距南京主城较偏远的丹阳镇建设用地需求较小,城市扩张综合指数仅为0.10,说明与主城关联度也是推动城市用地扩张的一个重要因素。

2.3　各影响因素对城市扩张作用机制
建立各因素得分(B
1
~B
5
)与城市扩张综合指数
#
105
#
第3期吕蕾等:城市边缘区建设用地扩张空间特征及影响因素定量研究
表5江宁区各镇(街道)各因素得分表
T ab.5The score of each factor i n Jiangn ing County
影响因素经济水
平B1
人口状
况B2
社会生
活B3
科技水
平B4
主城关
联B5
UICI
东山街道1.211.201.59 2.39 1.000.59百家湖街道0.550.630.870.420.97 1.00方山街道0.540.840.790.400.650.82
麒麟镇0.120.070.430.130.950.09上坊街道0.970.570.440.220.970.76东善桥街道0.200.560.720.230.880.15禄口镇0.300.560.780.250.580.33秣陵街道0.360.600.520.310.810.20汤山镇0.230.130.920.160.810.22谷里镇0.140.050.640.150.930.17上峰镇0.280.070.330.170.230.18淳化街道0.320.550.940.160.280.27陶吴镇0.340.091.010.120.170.23江宁镇0.190.070.790.160.840.26湖熟镇0.230.090.180.110.190.14横溪镇0.020.030.350.120.020.15土桥镇0.150.070.370.190.090.12铜井镇0.290.540.770.240.780.32周岗镇0.260.040.380.240.090.16丹阳镇0.070.060.590.140.000.10
(UICI)的线性回归方程,由图1发现R2普遍偏低,说明各影响因素与城市用地扩张并不表现出明显的线性关系,这表明它们对城市扩张的影响作用比较复杂,并不
图1江宁区各影响因素与城市扩张线性关系Fig.1The linear re l ation s h ip between th e inf l uenc i ng
factors and u rban expansi on i n Jiangn i n g Coun ty
仅仅是直接作用,还通过相互作用进而对城市用地扩张
产生间接影响。

为了分析江宁区城市扩张影响因素的作用机制,用DPS软件进行通径分析。

首先以影响城市建设用地的5大因素(B
1
~B
5
)为自变量,UICI为因变量进行回归分析,得到线性回归方
程为UICI=-0.3261+0.6548B
1
+0.1987B
2
+0.211
9B
3
+1.7404B
4
+0.0079B
5。

(7) (F=9.8620,p<0.001,R2=0.804,SE=0.243)从得到的模型可以看出,回归结果极显著有效(p< 0.001),5个影响因素对UI CI的方差解释量达80.4%,说明这5个因素基本上表征了对城市扩张综合指数的主要影响作用。

通过通径分析进一步研究各影响因素间的相互作用,结果见表6。

表6江宁区城市用地扩张影响因素通径分析
Tab.6Path an al ysis on th e factors of urban l and expansion i n Ji an gn i ng Coun ty
作用因子直接作用通过B1通过B2通过B3通过B4通过B5 B10.3771-0.16940.10020.5311-0.0037 B20.22780.2804-0.10210.5275-0.0052 B30.21480.17590.1082-0.1834-0.0049 B40.65780.30450.18270.0599--0.0050 B50.01190.11640.10040.08830.2747-
由此可知,各影响因素对城市用地扩张的通径系数大小依次为科技水平>经济水平>人口状况>社会生活>主城关联。

科技水平对城市用地扩张的通径系数最大,说明科技水平对江宁区城市用地扩张起决定作用,表现为科技水平越高的镇(街道),城市用地扩张越剧烈。

作为南京城市边缘区的江宁区,拥有江宁经济技术开发区、滨江经济技术开发区、科学园等工业园区,这些区域本身条件优越再加之政策倾斜,促使工业企业及相关配套产业向该地域集聚,从而导致城市用地的扩张。

另外,经济水平、人口状况及社会生活也是影响江宁区城市用地扩张的重要因素,其中经济水平及人口状况通过科技水平对城市用地扩张的间接影响大于该因素本身的影响,这从另一侧面表现出科技水平因素的决定作用。

主城关联因素对江宁区城市用地扩张的通径系数较小,表明江宁区城市发展具有相对独立性,但此因素不可忽略,它通过影响科技水平、经济水平及人口状况间接作用于城市用地扩张。

3结论
(1)城市扩张比例指数(U P I)、城市扩张幅度指数(UEI)、城市扩张速度指数(URI)、城市扩张强度指数(UII)可以从不同侧面反映城市用地扩张的剧烈程度。

与这些指标相比,城市扩张综合特征指数(UI CI)更综合直观,为我们提供一个衡量城市用地扩张的剧烈程度的
#
106
#地域研究与开发第27卷
客观评价标准。

(2)江宁区作为城市边缘地区,城市化剧烈,内部差异明显,通过城市扩张综合特征指数测算,各镇(街道)扩张呈现出剧变型、快变型、缓变型及相对稳定型。

(3)城市边缘地区城市用地扩张的影响因素错综复杂,通过主成分分析与通径分析可知:科技水平是主要决定因素;经济水平、人口状况及社会生活因素不仅直接对城市用地扩张产生影响,还通过科技水平产生间接作用;主城关联因素虽直接影响较小,但通过其他因素间接推动城市用地的扩张,故该因素不可忽略。

(4)通径分析得到剩余通径系数为0.442,说明该研究建立的城市用地扩张的影响因素因子指标体系尚不完整,还有待进一步完善补充。

参考文献:
[1] L i nu Yhohe i Sato ,Zhu H a i hong .S i m u l ating Spatial U r -ban ex .P ansion Based on A Physical P rocess[J].L and -scape and U rban P lann i ng ,2003,34:67-76.
[2] M arti n H erold ,N oah C G o l dstein ,K e it h C C larke .Thespa -ti o te m pora l for m of U rban G row th :M easure m ent ,A na l y si s andM odeli ng [J].R e m ote Sensi ngof Env i m ranent ,2003,
86:286-302.
[3] 姚士谋,朱振国.香港城市空间扩展的新范式[J].现
代城市研究,2002(2):61-64.
[4] 谈明洪,李秀彬,吕昌河.20世纪90年代中国大中城
市建设用地扩张及其对耕地的占用[J].中国科学D 辑(地球科学),2004,34(12):l 157-l 165.
[5] 林目轩,陈秧分,师迎春,等.大城市内部建设用地扩张
差异及其原因)))以长沙市区为例[J].经济地理,2006,26(5):836-845.
[6] 李晓文,方精云,朴世龙.上海及周边主要城镇城市用
地扩展空间特征及其比较[J].地理研究,2003,22(6):769-779.
[7] 朱会义,李秀彬.关于区域土地利用变化指数模型方法
的讨论[J].地理学报,2003,58(5):643-650.[8] 韦索琼,陈健.闽台建设H J 地变化与工业耦合的对比
分析[J].地理研究,2006,25(1):36-45.
[9] 李丽娟,杨俊伟.20世纪90年代无定河流域土地利用
的时空变化[J].地理研究,2005,24(7):527-535.[10] 贾鹏,杨钢桥.城市用地扩张驱动力分析)))以湖北
省为例[J].水土保持研究,2006,13(2):182-185.
Quantitati ve Study on the Spati al Characteristics
of Constructi on L and Expansion and Its Infl uenci ng Factors
in U rban Fri nge A rea )))A Case Study of Jiangni ng D istrict in Nanjing
L B L ei,Z HOU Sheng -l u ,REN Ku i
(School of G eographic and Oceanographic Sciences ,Nanjing Un i v ersit y ,N anjing 210093,China)Abst ract :The spatial characteristics of constructi o n land expansi o n and its i n fl u enci n g factors in urban fri n ge area is a w eak part o f the who le study o f ur ban land expansi o n .Taking Jiangning County i n N an jing as an exa m ple ,t h is paper estab lishes U rban ization I ntegrated Characteristics Index(U I C I)to reflect the spatia l diversity o f the i n -si d e of ur ban fri n ge area and then generalizes four sty les :exquisite chang i n g sty le ,fast chang i n g sty le ,slo w chan -ging sty le and relati v e l y steady sty le .B ased on the urban l a nd expansi o n i n fl u enc i n g syste m and usi n g the m ethods of pri n ciple co m ponen t ana l y sis and pat h ana l y sis ,this paper m akes t h e follo w i n g conc l u si o n:a mong all the factors t h at infl u ence ur ban fringe area land expansion ,sc i e nce and techn ique is the deter m i n an,t econo m y and popu lation
have m ore indirect infl u ence ,and the connection w ith host city can not be i g nored .
K ey w ords :urban fri n ge area ;urban land expansion;pr i n ciple co m ponent analysis ;path ana l y sis ;N anjing C ity ;Jiangni n g D istrict
#
107# 第3期吕 蕾等:城市边缘区建设用地扩张空间特征及影响因素定量研究。