城市性視角的城鎮開發邊界空間量化分析

摘 要：城鎮開發邊界劃定是國土空間規劃的核心要義，但目前尚沒有公認的解決方案。任何行政區域包含城市性和鄉村性兩類屬性，城鄉屬性集合存在著Ust+Rst=1關系。城市性是區域經濟社會發展程度的標志，城市性強則鄉村性弱，反之亦然。嘗試以城市性視角，構建多元化城鄉要素指標體系，按照地理綜合區劃思路，運用GIS空間分析劃定武漢市城鎮開發邊界，提出武漢城鎮空間治理對策。研究發現，城市性和城鎮開發具有目標及內涵上的相似性，利用城市性可科學劃定城鎮開發邊界;建議武漢市城鎮開發空間通過“三生互嵌”、“剛柔并濟”、“城鄉融通”進行優化完善。研究成果可為政府城鎮開發邊界合理劃定和治理提供決策參考依據。

關鍵詞：城鎮開發邊界;空間量化;城市性;城鄉要素;GIS;武漢市

中圖法分類號：TU984? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A

1? 研究背景

“底線約束”是國土空間規劃基本遵循，而劃定城鎮邊界界線則是空間規劃的關鍵。為應對城市無序蔓延，霍華德在《明日的田園城市》提出要在中心城區外圍設立永久性綠帶，以抑制城市無序生長[1]。1973年，美國提出UGB（Urban Growth Boundary，城市增長邊界），通過明確城鄉空間界限，將城市增長引向最合適的地區，隨后UGB內涵不斷深化，并得到了廣泛的運用[2-3]。日本通過城市化政策區 “劃線”，將區域劃分為城市化促進區、城市化控制區和城市規劃區三類空間，以此作為各類規劃層次需要遵守的空間框架[4]。1978年以來，我國城鎮化迅速推進，城鎮空間邊界擴張帶來的系列問題日益凸顯[5-6]。為應對人居環境惡化，2017年，我國在吉林等7個省份開展省級空間規劃試點，通過劃定城鎮、農業、生態空間和生態保護紅線、永久基本農田、城鎮開發邊界（三區三線），圍繞開發強度管控和主要控制線落地開展編制省級空間規劃。在后續的城市管理中，空間規劃管理得到了廣泛認同[7]。2019年5月，《中共中央 國務院關于建立國土空間規劃體系并監督實施的若干意見》提出，要求劃定生態保護紅線、永久基本農田保護紅線、城鎮開發邊界，為可持續發展預留空間[8]。

當前，城鎮開發邊界劃定已成為社會關注的熱點和學術界研究的重點。有學者認為，城鎮開發邊界（Urban Development Boundary，UDB）是指在一定時期內為合理引導城鎮居民點、產業區和城鎮設施建設、防止城鎮無序擴張、有效保護耕地和生態環境而劃定的城鎮建設用地最大范圍，是規劃期內城鎮規劃建設布局的剛性約束條件[9]。城鎮開發邊界應引導界內高效的土地開發，抑制界外建設，保護界外的農林用地、開放空間與自然資源[10]。學術界對此進行了深入研究。楊昔等[11]從城鎮開發邊界劃定規模邏輯、形態邏輯、治理邏輯等三方面探討城鎮開發邊界劃定的可行性、必要性和緊迫性。鄭穎等[12]以福建長汀南部新區為例，提出運用移動格網法進行破碎用地集聚優化，以實現自動化劃定城鎮開發邊界。何波等[13]采用改進的FLUS模型，模擬生態約束條件下的城鎮空間增長趨勢，初步嘗試劃定了重慶市域的城鎮開發邊界。湯燕良等[14]綜合運用耦合神經網絡與元胞自動機兩種方法，通過定總量、定邊界、定形態的方式劃定城鎮開發邊界。胡飛等[15]利用土地系統模擬與優化模型（LANDSCAPE），以武漢市為例，開展了權衡城市擴張與永久基本農田保護的城市增長邊界劃定研究。鐘珊等[16]以空間適宜性評價、人口承載力、城市規模預測、兩規銜接和空間形態控制等方法倒逼縮減建設用地，從而劃定城市發展的剛性和彈性增長邊界。

綜上，現有的城鎮開發邊界劃定研究，從邊界劃定原則、路徑和技術方法進行了探索，對完善城鎮開發邊界劃定機制具有積極意義，但城鎮開發邊界劃定在具體實踐上并未形成統一的理解和認識，研究設定的指標體系各自獨立，多以統計數據為基礎，要素選擇、權重設置等存在較多經驗值，且多元要素綜合區劃考量不夠，通用的城鎮開發邊界劃定研究范式尚未建立。城鎮開發邊界劃定的本質是協調解決人地關系矛盾，目的是構建人與自然和諧共生的城市生態，城鎮開發邊界的“最外邊界”就是人化自然[17]所界定的地理范圍。本文以武漢市為例，首次嘗試以城市性視角，通過綜合構建包含“自然”和“社會”的城鄉屬性關系量化指標體系，運用GIS軟件有效劃定武漢市城鎮開發邊界，以期為國家城鎮開發邊界劃定和治理提供決策參考。

2? 理論假設與研究方法

從城鄉屬性角度看，國家通過劃定城鎮開發邊界，將城鎮開發限定在城鎮空間內，通過各種經濟、政策以及技術手段，提高城鎮空間內城市性，引導城鎮集約發展;與此相反，對界限外的非城鎮空間的城市性進行嚴格管控，防止非城鎮空間區域城市性過快增長威脅生態安全。城鎮開發邊界劃定實質上就是通過一定的科學方法找到城鎮空間中城鄉屬性合理的裂變邊界。

2.1? 理論假設

2.1.1? 城市性及鄉村性及其關系

凡是存在著人類活動的地表空間，都存在城市和鄉村兩大聚落空間。阿斯頓和邦德認為城市由人、并且為人而建的[18]。亞里士多德則認為，人們為了生活來到城市，為了更好地生活而居留于城市[19]。伊利爾·沙里寧認為，凡是按人類的本性和需要來建設城市都符合城市發展規律，否則都是違背城市規律的[20]。羅伯特·帕克則強調人性是探求城市本質的最重要線索，城市產生于人性的驅動，是人類文明的象征，目的是為了滿足人類的不斷增長的物質和精神需要[21]。城市的本質強調了人是城市的主體，人的需要驅動了城市的產生和發展[22]。

隨著城市的發展，城市的傳統概念已不能囊括城市的全部屬性，城市性的理念開始出現。城市性的最早論述來源于1938 年路易斯·沃思的論文《作為一種生活方式的城市性（Urbanism as a Way of? Life）》[23]。安德森定義城市性為“現代城市的生活方式”[24]?？死{德將城市性定義為包括非人格性、高度流動性和差別化的聯系在內的一系列社會關系特征[25]。城市性的一個重要前提是充滿生機的功能混合[26]，是塑造具有城市特色的生活模式的一套特性[27]，也是區域經濟社會發展程度的標志。城市化本質上是人類經濟活動區域城市性不斷提高的過程，即在城市化發展過程中，農村地區和城市地區的城市性都處于不斷提高的發展狀態[28]。

城市和鄉村是一個有機整體，也是一個極其復雜的特大系統，該系統中各部分均存在兩種屬性，一是城市性，二是鄉村性。城市性是一個地區經濟和社會發展水平滿足人類美好生活追求程度的重要綜合度量指標。每個地區都可以看作是城市性（Ust）與鄉村性（Rst）的統一體，鄉村性強的地區就是鄉村地區（Ust<Rst），城市性強的地區就是城市地區（Ust>Rst）。假設鄉村性與城市性合計為1，其城鄉屬性關系滿足：

Ust+Rst =1? （1）

式（1）中：Rst為t時段s區域鄉村性程度值;Ust為t時段s區域城市性程度值。

2.1.2? 城鄉屬性空間界定模型

托布勒地理學第一定律——“任何事物都相關，只是相近的事物關聯更緊密”，闡述了距離對于地理現象的影響[29]。在空間交互中，隨著距離的增長，交互強度相應減弱，這種現象稱為距離衰減?？蹈ニ沟摹皵嗔腰c”理論表明，從城市中心區到偏遠農村地區的空間分布上，城市性程度值呈現出距離衰減規律，在遠離城市的農村地區變化不明顯，越靠近城市中心區變化越快[30]。根據空間作用力距離衰減規律，以城市中心為原點，以城鄉之間的距離為橫坐標，以城鄉屬性指數為縱坐標，可以作出城市性指向性指標的變化趨勢曲線（見圖1）。

圖1中，f（x）為地域城市性程度變化曲線，沿城市中心區向偏遠農村地區逐漸降低;v（x）為相對應的鄉村性程度變化曲線，沿城市中心區向偏遠農村地區逐漸升高。城鄉屬性程度值存在此消彼長的特征，城市中心區城市性主導，城市性程度Ust≈1，鄉村性程度Rst≈0;但在城鄉之間，城市性程度和鄉村性程度Ust≈Rst;在偏遠農村地區，鄉村性主導，鄉村性程度Rst≈1，城市性程度Ust≈0。

2.2? 研究方法

2.2.1? 城鄉要素量化指標選擇

城鄉地域系統是一個復雜的系統，城市性程度越高的地區相對應的城市特性越明顯，鄉村性程度越高的地區相對應的鄉村特性越明顯。本文選取城鄉土地利用現狀、產業用地類型、土地利用規劃、人口密度、永久基本農田、土地權屬空間、土地市場交易等七類指標構建識別要素體系。根據城市性程度差異對每類城鄉要素進行類型劃分及分級賦值，賦值越大，對應該要素類型的城市性越強、鄉村性越弱（見表1）。

2.2.2? 城市性量化度量

漁網分析法是一種經典的地學分析方法，學術界已將其作為增長邊界劃定的一種基本方法 [31]。本文采用漁網法來確定基本研究單元，并參考傳統土地利用程度計算公式，結合城鄉地域多要素特征及要素的城市性程度，綜合確定研究單元各要素城市性度量公式如下：

式（2）中：u為研究單元內某類要素城市性程度;Ci為某種要素第i級城市性指數分級面積百分比;Xi為某種要素第i級城市性指數分級指數。其數值越大，城市性程度越高，城市屬性特征越明顯。

將獲得的各類城鄉屬性矢量化圖件分別按照表1的城市性賦值在ArcGIS環境下完成空間分類賦值;利用GIS軟件得到各類城鄉要素城市性網格數據及圖件。為保證各要素權重確定的科學性，本文選取熵權法確定各要素城市性權重。

3? 武漢市城鎮開發邊界劃定

3.1? 研究區概況及城市性程度計算

武漢是湖北省省會城市，全境面積8 494km2，下轄12個行政區，3個國家級開發區。研究數據包括公開的武漢地理國情普查數據、土地利用總體利用規劃、城市用地現狀，土地利用數據（土地征收、土地供應）以及人口空間分布數據。數據均采用統一的坐標系統和投影方式，地理坐標系：GCS_Xian_1980;投影：Gauss-Kruger;基準面：D_Xian_1980。原始數據采用矢量shp格式，根據武漢市實際情況，采用500 m×500 m網格進行分析，共有35 200個網格。根據城市性度量計算公式，首先計算研究單元土地利用現狀（uTDXZ）、土地利用規劃（uTG）、產業用地類型（uCY）、人口空間（uRK）、永久基本農田（uJBNT）、土地權屬（uTDQS）、土地供應市場（uTDSC）城市性數值。之后根據熵權法計算公式，計算得出各要素相應權重值（WTDXZ、WTG、WCY、WRK、WTDSC、WTDQS、WJBNT）（見表2）。

3.2? 城市性程度計算及空間表達

根據各要素權重計算結果，運用GIS軟件得到武漢市城市性綜合程度值空間分布。

可以得出，城市性綜合程度數值最高為0.9227，數值較高區域位于沿長江、漢江一帶，主要是武漢市傳統的老三鎮——漢口、漢陽、武昌，還包括近幾年發展比較快速的武漢經濟技術開發區、武漢東湖高新技術開發區、武漢臨空港經濟技術開發區和江夏區、黃陂區、新洲區區政府所在區域;而城市性程度綜合數值較低區域主要位于基本農田分布區域，遠離城市中心區。

3.3? 城鎮開發邊界劃定及驗證

為了引導城鎮集約發展，城鎮開發邊界中不宜包含現狀城鎮建成區外圍過于細碎或過于分散的土地斑塊。為此，本文運用GIS中空間統計分析工具中的熱點分析功能[32]，以“城市性指標值”為輸入要素及字段，選擇對鄰近要素環境中的每個要素進行分析，確定距離法為兩點間的直線距離，最終識別城市性程度指數具有統計顯著性的高值（熱點）和低值（冷點）的空間聚類，如圖2（a）所示。

圖2（a）中城市性程度指數冷熱點優化分七級，反映置信度為 99% 、95% 、90%的城市性程度指數指標高值統計顯著性（高值空間集聚）和反映置信度為99%、95%、90%的城市性程度指數指標低值統計顯著性（低值空間集聚）。根據城市性程度指數優化熱點分析結果，本文將圖2（a）中城市性程度指數高值集聚區中置信度超過 90% 以上的區域劃定為城鎮開發區范圍。利用GIS提取圖2（a）中城鎮開發區全部邊界，得到武漢市城鎮開發邊界，如圖2（b）所示。武漢市城鎮開發空間主要包括武昌區、江岸區、硚口區、江漢區、漢陽區行政區全域，武漢經濟技術開發區、東湖高新技術開發區、武漢臨空港經濟技術開發區、陽邏港經濟技術開發區、天河機場片區等開發區的部分區域，新洲區邾城、黃陂區前川街集鎮、江夏區集鎮等區域。其開發空間界限受水系分割等原因限制，較為破碎零散（見表3）。

4? 空間治理建議

本文基于城鄉屬性關系及其地理空間變化規律，合理選定多元城鄉要素指標，運用GIS軟件劃定武漢市城鎮開發邊界。結合本文研究成果，對完善武漢市空間治理提出以下建議：

（1）“三生互嵌”解武漢城鎮空間擁堵頑疾。武漢城鎮開發邊界受轄區內長江、漢江、府河、東湖等水系制約，其城鎮開發邊界較為破碎、零散?；诖?，建議武漢市引入“斑塊-廊道-基質”理念，發揮各類“斑塊”在生態環境以及物種遷徙過程中的中繼作用，通過各類廊道（包含水廊道、山體廊道、交通廊道等）的合理布局，打破生產、生活、生態三類空間的物理阻隔，構建“三生”空間相互嵌入的空間形態，達到城中可見“麥浪”，城內隨處可見山，顯綠觀水的“你中有我，我中有你”的空間嵌入關系，從而有效疏解武漢城市中心擁堵頑疾。

（2）“剛柔并濟”促武漢經濟可持續發展。在武漢城鎮開發邊界以內，存在大量生態用地，如武漢市內分布的長江、漢江、府河、東湖等河湖濕地水系，九峰山、蛇山等自然山脈。這類區域應劃定為城鎮開發邊界內的剛性邊界，用于區分城市內可建設用地和不可建設用地。為保障城市可持續發展，在城鎮開發區域內的可建設區范圍內，應結合經濟社會發展規劃的空間用地需求，建立應變彈性合理的城鎮空間結構，確定最佳城市空間開發時序，有節有度有序利用城鎮空間，通過剛柔并濟的邊界紅線管理方式，促進武漢市經濟社會生態的可持續發展。

（3）“城鄉融通”助武漢鄉村振興提檔升級。武漢城鎮開發邊界之外，分布著大量優質基本農田，有景觀特色的蔬果農業用地，也有傳統風貌保留完好的村落。為此，可在城鎮開發邊界外劃定永久農村地區，確保該區域糧食生產、景觀農業、鄉愁文化等得到永久保護，進而反向約束城鎮開發邊界的擴張。充分發揮城鎮開發邊界和永久鄉村邊界兩界“融通”媒介功能，通過實施一系列優化土地資源、完善權籍管理、布局鄉村產業、激發集體經濟活力等政策，形成合力，促進融通，從而推進更高層次的城鄉融合。

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Spatial Quantitative Analysis of Urban Growth Boundary under

Urban Attribute：A Case Study on Wuhan

Huang Qi

（Institute of Economic Research on Changjiang River Valley，Hubei Academy of Social Sciences，Wuhan 430077）

Abstract：The delimitation of urban growth boundary is the core of land spatial planning which yet lacks an acknowledged solution. Any administrative region has urban and rural attributes which meet the relationship of Ust+Rst=1. Urban attribute is the symbol of the degree of regional economic and social development. Strong urban attribute leads to weak rurality，and vice versa. In the paper we attempt to construct a diversified urban and rural elements index system from the perspective of urbanity. According to the idea of geographical comprehensive zoning，we delimit the urban development boundary of Wuhan city using GIS spatial analysis，and put forward the countermeasures for urban spatial governance of Wuhan city. We found that the goal and connotation of urban attribute and urban development are similar，and the boundary of urban development can be defined scientifically by urban attribute. We suggest that the urban development space of Wuhan should be optimized and improved through “inter-embedding production-living-ecological space”，“combining and coordinating rigid and flexible boundaries”，and “integrating urban and rural areas”. The research results can provide decision-making reference for reasonable delimitation and governance of urban growth boundary.

Key words：urban growth boundary;spatial quantification;urban attribute;GIS;Wuhan city

收稿日期：2021-12-23

作者簡介：黃琦，男，助理研究員，博士，研究方向為土地利用與信息管理、區域經濟。E-mail：397730973@qq.com