浙江省城市化空间格局演变及耕地保护研究

摘要

改革开放以来，浙江省作为中国东部沿海发达地区经历了快速城市化和工业化过程，引发了一系列城市环境问题，同时导致耕地面积锐减。因此亟需科学有效的方法对城市化时空格局演变进行描述和辨识，为浙江省推进城市化的可持续发展战略提供科学依据。本文借助遥感、地理信息系统技术和景观生态学的相关方法，对1990-2010年间浙江省建设用地扩张时空格局、驱动机制、城市结构体系以及区域发展差异展开研究，分析不同城镇扩张模式和空间发展战略对土壤资源的影响，并对快速城市化背景下耕地保护对策及成效进行综合评价，最后选取浙江省临安市作为典型案例，从土地规划编制源头探究和制定耕地保护方案。主要研究内容和结论如下:
　　(1)首先对浙江省在1990-2010年间建设用地扩张强度、空间格局变化以及驱动机制进行分析。浙江省建设用地面积占全省陆域面积的比例从1990年的4.4％增加到2000年的6.6％和2010年的10.6％，扩张的建设用地主要分布于海拔50米以下、坡度5度以内区域。距离交通道路、市中心和已有建设用地等区位因素，人口、GDP、固定资产投资等社会经济因素以及政府政策方针对建设用地扩张具有显著的导向和驱动作用。建设用地扩张存在空间自相关性，高速扩张县市聚集在浙江东北平原地区，而低速扩张聚集在浙西南地区。全省建设用地景观格局表现为破碎化、不规则化趋势，不同地形分区城市间差异较大。
　　(2)通过分析浙江省城市建成区在1990-2010年间时空格局变化、人地协同状况，讨论不同城市结构体系和地形区位因素对城市空间形态和用地效益的影响。结果显示，浙江省城市建成区面积从1990年的1329.2km2扩张到2000年的1999.7km2和2010年的4166.4km2。城市空间呈现无序扩张，尤其是2000-2010年间，全省平均城市扩张弹性系数高达2.85，人口城市化水平明显滞后于空间城市化水平。淅中盆地区在20年间，城市建成区面积甚至扩张了五倍，人均城市面积高达360m2，为浙东丘陵区的1.6倍，揭示出浙中盆地土地利用粗放问题突出。景观格局分析发现浙江省城市建成区空间形态总体复杂化，建成区中心斑块的优势度增加。同时，经济发展和城市化水平区域差异不断扩大，尤其是2000年以后，人口城市化水平空间自相关结果和城市建成区重心转移轨迹均显示城市化发展呈现区域集聚特征，都市圈发展模式已初显雏形。城市规模、地形区位对城市扩张模式、空间格局、用地效益具有显著影响。大城市人口容纳度最高，城市空间形态也最复杂，在未来应注重城市空间格局的优化。中小城市建成区扩张速率远高于城市人口增长速率，土地利用效益低下。
　　(3)对1990-2010年间不同城市结构和区域发展模式对土壤资源的侵占和土壤景观变化的影响进行分析。研究发现快速城市化和工业化的推进以侵占大量优质土壤为代价，尤其是平原地区的水稻土资源。过去20年浙江省建设用地扩张侵占的土壤多为水稻土（约占60％），和质量最优级土壤（Ⅰ级，约占70％）。浙江省大部分的优质土壤资源分布在浙江北部平原和浙东沿海地区，在建设用地剧烈扩张环境下遭受严重损失。浙江北部平原和浙东滨海地区在1990-2010年间共侵占最优级土壤面积达3249.6km2，侵占水稻土面积达2664.4km2。尽管大中小城市因地制宜，充分利用区位优势，努力拓宽建设用地扩张空间，为保护优质土壤资源进行了积极有力的探索，如大城市建设用海，小城市开发低丘缓坡，但大量优质土壤资源持续被侵占的态势并未得到缓解。土壤景观总体呈现出破碎度增加，聚集度和优势度降低的趋势，建设用地扩张对土壤景观变化存在显著影响。
　　(4)结合土地利用调查数据、遥感影像对杭州地区在2004-2010年间非农建设占用的耕地和通过开发、整理、复垦新增的耕地质量进行综合评价。评价单元涵盖耕地数量、土壤质量、空间格局、区域用地布局以及后期耕种管理情况。结果显示非农建设占用的多为地势平坦、土壤质量优良、连片性较高的耕地;而补充的耕地则大多土壤质量低劣，连片性较低，很大部分位于低丘缓坡地带或者与城镇建设用地邻接区域，空间不稳定性较高。利用2010和2013年两期遥感影像数据，通过监测补充耕地的植被覆盖度变化，对补充耕地的后期利用情况进行动态监测，发现大部分县市植被覆盖度均有所提升，个别县市的植被覆盖度反而下降，有些区块甚至出现撂荒现象。
　　(5)协调城市化建设与耕地保护的矛盾任重而道远，最后以浙江省临安市为典型案例，从土地规划编制源头探索快速城市化背景下山区城市如何破解地形要素，协调经济发展与耕地保护的关系进行实证研究。结合土地利用调查数据和遥感数据进行分析，发现临安市通过积极开发利用低丘缓坡资源进行城镇建设以保护平原优质耕地取得明显成效。截止2012年底，临安市低丘缓坡已开发建设面积7465公顷，约占全市建设用地总面积的60％。在2006-2020土地利用规划前期（2005-2012年底），临安市约68％的新增建设用地指标使用在低丘缓坡建设上，且与2005年前开发的低丘缓坡建设区块相比，规模更大，分布更集中，用地方式由单一住宅用地为主向工业用地、住宅和旅游用地的多元化模式发展。以临安市土地利用总体规划中期修编为契机，通过对2013-2020年新增建设用地空间布局进行调整，充分提高低丘缓坡的开发建设力度，尽量避免占用耕地，有效将建设占用耕地系数从原规划的73.5％降低至40.2％。
　　浙江省总体城市化水平仍然较低，不同城市规模、不同地形分区城市之间差异不断扩大。提高人口城市化以及优化城市空间将成为未来城市化推进过程的首要任务。21世纪开始逐渐形成的都市圈发展模式将为推进中小城市和区域协调发展带来积极的贡献，中小城市无疑将成为未来吸纳农业转移人口定居的主要载体，生态环境建设和土壤保护尤其是耕地保护难度将不断加大。因此，需要大中小城市在城市规划中因地制宜，利用区位优势，积极探索荒滩利用、低丘缓坡开发建设等形式，减少城镇扩张对优质耕地的侵占，促进城市化和社会经济的可持续发展。

目录

声明

致谢

摘要

图目录

表目录

缩写

软件环境

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究概况

1．2．1 建设用地扩张研究进展

1．2．2 城市建成区边界扩张研究进展

1．2．3 城市化／城镇扩张对土壤资源的侵占

1．2．4 补充耕地及质量评价研究

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 研究区及数据资料

2．1 研究区概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 自然资源概况

2．1．3 社会经济状况

2．2 数据资料与预处理

2．2．1 遥感数据来源及预处理

2．2．2 遥感影像土地利用分类

2．2．3 城市扩展边界提取

2．2．4 其他数据

2．2．5 城市分析单元划分

3 城镇建设用地扩张时空格局分析

3．1 城镇扩张的时空变化

3．1．1 浙江省社会经济状况

3．1．2 建设用地扩张情况

3．2 城镇扩张驱动力分析

3．2．1 地形区位因素对建设用地扩张的驱动作用

3．2．2 社会经济因素对建设用地扩张的驱动作用

3．3 建设用地景观格局变化分析

3．3．1 景观指数选择

3．3．2 景观变化的空间自相关分析

3．3．3 建设用地景观格局时空变化

3．4 讨论与小结

3．4．1 浙江县城经济发展模式下的建设用地扩张

3．4．2 建设用地扩张驱动机制

3．4．3 浙江省建设用地扩张空间格局

4 城市建成区扩张时空格局

4．1 城市化水平测度

4．1．1 人口城市化水平

4．1．2 空间城市化强度

4．1．3 城市化水平区域差异

4．2 城市建成区扩张的时空格局演变

4．2．1 城市空间建设比例

4．2．2 城市扩张空间形态

4．2．3 城市发展战略

4．3 城市用地效益评价

4．3．1 城市扩张弹性系数

4．3．2 城市用地效益分析

4．4 不同城市体系下的城市用地评价

4．4．1 城市规模对用地效益的影响

4．4．2 地形分位对用地效益的影响

4．5 讨论与小结

4．5．1 城市建成区扩张及空间格局

4．5．2 城市规模结构设置

4．5．3 城市化发展区域差异

5 城市化过程对土壤侵占及景观格局的影响

5．1 浙江省土壤资源分布

5．1．1 土壤类型分布

5．1．2 土壤质量分布

5．2 城市化对土壤侵占的影响

5．2．1 城市规模对土壤侵占的影响

5．2．2 地理区位分区对土壤侵占的影响

5．2．3 城乡建设扩张对土壤侵占的影响

5．3 城市化对土集景观的影响

5．3．1 土壤景观指数的选择

5．3．2 土壤景观格局时空变化

5．3．3 人类活动对土壤景观的影响

5．4 讨论与小结

5．4．1 人类活动对土壤景观的影响

5．4．2 浙江省城市布局对土攘损失影响评价

6 耕地质量占补平衡分析研究-以杭州地区为例

6．1 浙江省耕地占补现状

6．2 占补耕地空间格局

6．2．1 占补耕地空间分布

6．2．2 补充耕地景观格局

6．3 占补耕地土壤评价

6．4 补充耕地土地利用情况

6．4．1 补充耕地原土地利用情况

6．4．2 补充耕地区域用地情况

6．4．3 补充耕地利用情况

6．5 讨论和小结

7 县(市)级土地规划编制与耕地保护研究-以临安市为例

7．1 临安市简介

7．2 低丘缓坡综合开发利用

7．2．1 低丘缓坡资源调查

7．2．2 已开发低丘缓坡建设项目评估

7．2．3 可供开发低丘缓坡资源

7．2．4 低丘缓坡建设开发效益评价

7．3 土地利用规划修编

7．3．1 临安修编中针对耕地保护举措

7．3．1 新增建设用地空间调整

7．4 讨论和小结

8 总结与展望

8．1 研究结论

8．1．1 建设用地时空交化

8．1．2 城市建成区时空变化

8．1．3 建设用地扩张对土壤侵占及土壤景观的影响

8．1．4 耕地数量和质量“占补平衡”评价结果

8．1．5 临安市土地规划编制对耕地保护的研究

8．2 研究进展

8．3 研究展望

参考文献

攻读博士期间完成的论文