徐州城区土地利用变化过程与格局

第28卷　第1期

2009年1月地　　理　　研　　究GEO GRA P HICAL 　RESEA RC H Vol 128, No 11Jan 1, 2009

徐州城区土地利用变化过程与格局

渠爱雪1,2, 卞正富1, 朱传耿2, 马晓冬2, 孟召宜2, 李志江2

(11中国矿业大学环境与测绘学院, 江苏徐州221008; 　21徐州师范大学城市与环境学院, 江苏徐州221116) 摘要:基于1994、2003年的土地利用现状图, 1987、1994、2000、2003和2007年5个时相的Landsat TM 遥感影像, 构建了矿业城市徐州的城区土地利用时空变化数据库, 以此为基础, 采用动态度、强度、开发度、耗减度等数量变化模型及重心模型、插值分析、各向异性和扇形分析等空间分析方法, 揭示了徐州城区土地利用变化过程与格局特征, 并对其驱动力进行分析。研究表明:耕地的减少和建设用地的增加是研究区土地利用变化的总体特征; 矿产资源的分布影响城市用地格局, 资源生命周期影响城市用地格局演化; 城市建设用地扩展空间异性逐步增强, 并呈现出阶段性演化特征; 、矿产资源、经济因素、城市规划、。

关键词:土地利用变化; 过程; 格局; 徐州城区

文章编号:100020585(2009) 01213

　　, 是从综合与系统的视角探讨, 也是所有与可持续发展相关问题的核心[1～4]。目前, 我

[5～8][9～12]国的土地利用变化研究区域主要集中在“热点区”和“脆弱区”。矿业城市因矿建

城、依矿兴城, 基于资源生命周期的产业转型以及快速推进的城市化对矿业城市土地利用变化过程、格局产生双重而深刻的影响, 故矿业城市是人地关系作用最强烈的区域之一, 也是土地利用发生急剧变化的一种特殊区域[13]。目前, 国内外对矿业城市研究多从行业发展或工矿区建设角度探讨矿业城市转型及其经济社会可持续发展[14～17], 对矿业城市土地利用变化过程、格局的系统研究相对缺乏。徐州是江苏省唯一的能源基地, 是华东地区重要的煤炭生产供应基地, 2006年原煤产量2827146万t , 占江苏省的93%, 是我国12个年产量超过1000万t 的煤炭产地之一, 有百余年的煤炭开采史。2006年徐州规模以上企业煤炭采选业工业总产值143131亿元, 占当年徐州工业总产值的8178%; 煤炭采选业职工平均人数为10103万人, 占全部工业职工人数的26163%, 占全部职工人数的17163%, 是典型的矿业城市。随着煤炭资源的枯竭, 以煤炭资源开发为依托的城市经济系统正在全面转型。1991年, 徐州市采矿业从业人员与制造业从业人员比值为1182, 2006年这一比值降为0111; 1949年徐州吨煤工业总产值约为57元, 1978、1988至2006年分别上升为163、468和5774元。由此, 徐州市已由典型的采煤业城市, 逐步过渡为采煤业-制造业城市、制造业-采煤业城市, 进而向多样化与综合化职能城市发展。同时, 徐州地处东部沿海经济发达地带, 经济开发强度大、城市化进程迅速。2006年, 徐州市人均GDP 已达16256元/人, 城市总人口达181161万人, 尤其是90年代以后, 城市用地　　收稿日期:2008206212; 修订日期:2008209222

　　基金项目:国家自然科学基金项目(40671053) ; 徐州师范大学自然科学基金重点项目(07XL A10)

　　作者简介:渠爱雪(19712) , 女, 江苏丰县人, 副教授, 博士生, 硕士生导师。主要从事经济地理研究。

E 2mail :jsquaixue @1631com

　98地　　理　　研　　究28卷加速扩展, 城市用地功能转换活跃, 城市空间演化显著。因此, 选取徐州市为典型案例, 系统开展徐州城区土地利用变化过程和格局研究, 对于深化认识矿业城市土地利用变化规律和优化调整矿业城市土地利用结构均有重要意义。

1　研究区域及基础数据

111　研究区范围

　　以徐州城区外围环城高速为界, 即以京福高速公路东、西绕城段和连霍高速公路合围的面积约500km 2的区域为研究区范围。该研究区不仅在陆地资源卫星遥感影像上易于识别、操作, 并且也是《徐州市总体规划(2003～2020) 》界定的主城区范围。该区域西北部分布有徐州四大煤田之一的九里山煤田, 能够反映矿产资源开发对土地利用的影响。112　基础数据

　　根据中国《土地利用现状调查技术规程》, 依据土地用途、经营特点、利用方式和覆盖特征等因素, 将研究区土地利用类型分为耕地、林地、水体、5个一级类型; 其中, 建设用地分为城市用地、、(城市主要交通干道及对外交通用地) 4个二级分类; 。研究基础数据包括1987; 2000年。首先利用地形图对遥感, 误差在1个像元以内; 然后对不同时相的遥感影像; 进而通过人机交互解译, 获取2003年土地利用现状图; 以此为基准, 采用多时相连续对比法, 获取其他年份的相关数据, 并通过土地利用现状图及实地调查进行检核, 以此构建出能够反映研究区80年代以来土地利用变化数据库

。2　技术流程及研究方法

211　技术流程

　　利用GIS 与RS 技术揭示土地利

用时空变化规律, 是当前国内外土地

利用变化研究的普遍趋势; 目前国内

外应用较多的土地利用动态变化模型

主要包括土地资源数量变化模型、土

地利用程度变化模型、土地利用变化

区域差异模型、土地利用空间变化模

型等[18～22]。

　　本文基于GIS 与RS 技术, 采用

动态度数量模型、强度、开发度与耗

减度等程度变化模型、扩展分异、重

心模型等空间分析方法, 对矿业城市

徐州城区土地利用演化过程与格局进

行研究。技术流程如图1所示。

212　研究方法

　　(1) 土地利用变化动态度和图1　本研究的技术流程Fig 11　The workflow of the study

　1期渠爱雪等:徐州城区土地利用变化过程与格局　99强度　　土地利用动态度(P ) 是指研究区一定时间内某种土地利用类型的数量变化[19], 公式为:

P =×100%U a T (1)

　　式中, U a 、U b 分别为研究期初及研究期末某一土地利用类型的数量; T 为研究时段年数。

　　土地变化强度(I ) 是用各空间单元的土地面积对其年平均变化速度进行标准化处理, 以使不同土地利用类型变化的速度具有可比性[23], 公式为:

I =×100%T UA T (2)

　　式中, T UA 为研究单元土地总面积, 其他指标含义同公式(1) 。

　　(2) 土地利用开发度和耗减度

　　土地利用开发度(L UD ) [24], 公式为:

L UD =%a T (3)

　　式中, ab , 其他指标含义同公式(1) 。

　　(L UC ) 是单位时间内某土地利用类型被实际消耗的程度[24], 公式为:

L U C =×100%U a T (4)

　　式中, C ab 是从a 时刻到b 时刻某种土地利用类型被消耗面积, 其他指标含义同公式(1) 。

　　(3) 土地利用类型重心转移模型

　　土地利用的空间变化可用土地利用类型重心变化来反映。通过比较研究期初和研究期末各种土地利用类型的重心位置, 可揭示研究时段内土地利用类型的空间变化规律。第t 年某种土地利用类型重心坐标(经纬度) [19], 计算表达式为:

n n

ti X t =

Y t =i =1n ∑(C

∑(C ×X i ) /×Y i ) /i =1n ∑C ti (5)

(6) ti

i =1i =1∑C ti

　　式中, X t 、Y t 分别表示第t 年某种土地资源分布重心的经纬度坐标; C ti 表示第i 个小区域该种土地资源的面积; X i 、Y i 分别表示第i 个小区域的几何中心的经纬度坐标。　　(4) 用地扩张的各向异性

　　年均扩展强度指数是应用较多的一种扩展空间分异模型, 能较好的描述土地利用扩展的空间各向异性特征。其通过计算各空间单元的年均扩展强度指数, 根据年均扩展强度指数的高低, 区分空间分异类型[6]。在此, 运用等扇分析法, 以研究区中心为圆心, 选取适当半径将研究区划分为若干扇形区域, 并与各时期研究区用地现状图叠加, 得到不同时期各扇区土地利用类型面积, 进而分析不同时段各扇区土地利用的扩展强度。

3　结果分析

311　时间过程分析31111　数量及变化强度　根据土地利用结构变化图(图2) 和由公式(1) 、(2) 计算的变化动态度、强度指数(表1) , 可见1987～2007年间研究区土地利用变化呈现如下主要特征:

图2　徐州城区土地利用结构

Fig 12　Structure of land use in Xuzhou urban area

　　(1) 研究区土地利用变化集中体现为耕地的减少和建设用地的增加。从一级用地构成看, 耕地和建设用地占研究区80%以上, 是研究区主要用地类型; 从变化强度看, 耕地和建设用地变化强度最大(变化量最多) , 并具体表现为耕地的减少和建设用地的增加, 可以说, 二者的消长构成了研究区土地利用变化的最大特征。

　　(2) 耕地持续减少, 并呈加速减少趋势。1987年耕地占58119%, 具有绝对优势, 2007年降为3412%, 降幅达24个百分点。从变化过程(图2) 看, 1987～2003年耕地表

表1　徐州城区土地利用变化指数(%)

T ab 11　I ndex of land use change in X uzhou urb an area (%)

土地利

耕地

林地

水体1987～19941994～20002000～20032003～2007用类型动态度强度开发度耗减度动态度强度开发度耗减度动态度强度开发度耗减度动态度强度开发度耗减度-1123-01721127-1162-[**************]6

0174

0131

0116

0125

[***********]5241659188-1115-[***********][1**********]139-3124-11611121-1163-[***********][**************]

[***********][***********][**************]-5184-[***********]780165-4132-[***********][***********][***********][***********]2149-0189-[***********][***********][***********][***********][***********]11174建设用地3141城市用地3142农村居民点2152独立工矿4177交通用地[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********]31末利用地[***********][***********]155

现为持续减少, 2003～2007年有加速减少趋势。从1987～2007年耕地变化动态度和强度绝对值看, 动态度从1987～1994年的1123%、1994～2000年的1115%、2000～2003年的3124%增至2003～2007年的5184%; 变化强度则从0172%、0161%、1161%增加到2161%, 渐呈高速变化态势。

　　(3) 建设用地持续增加, 并呈急剧扩张趋势。建设用地面积比例从1987年的21175%稳步增加到2007年的48118%。其主要表现为城市用地和独立工矿用地的增加。从变化过程(图2) 看, 1987～2003年, 建设用地表现为持续扩张, 2003～2007年则表现出加速扩张的趋势。动态度从1987～1994年的3141%、1994～2000年的2157%、2000～2003年的5147%增至2003～2007年的8128%; 变化强度则从0174%、0169%、1170%增加到3100%。

　　(4) 林地呈缓慢减少趋势; 水体呈缓慢上升趋势, 主要表现为塌陷水体的增加; 未利用地面积基数较小, 影响微乎其微。具体而言, 林地变化相对平缓, 其变化强度主要在011～015%之间波动; 水体变化在1987～1994年表现出较大幅度的增加, 强度别为3161%和0116%, 31112　增减变化分析　(4) 指数(表1) , 　　(1) 。1987～2003年各时段, 耕地, 耕地持续减少; 2003～2007年消耗度骤升至25103, 耕地剧减。耕地主要转化为城镇用地及工矿用地, 其次转为农村居民点等。

　　(2) 建设用地表现为高开发态势, 并有加强趋势。建设用地开发度一直高于20%, 呈高水平状态, 且在2003～2007年间, 表现出46108%的强开发度。其中, 独立工矿、城市用地、农村居民点及交通用地都保持较高的开发度, 发展较快, 建设用地主要由耕地转化而来。

　　(3) 独立工矿用地表现为高开发度和高耗减度, 功能置换逐渐加强。1994～2000年, 独立工矿用地开发度明显降低, 开发度由前一时期的44185%降为这一时期的18177%; 另一方面, 其耗减度保持10%以上的较高水平。2000～2007年间高开发度(28155%和92114%) 和高耗减度(21177%和25141%) 同步出现, 两时期独立工矿用地置换进一步加强。

　　(4) 水体开发趋于平缓。1987～1994年间, 水体开发度为26193%高水平状态, 引致水体面积较快增长, 主要由矿区长期的煤炭开采导致大面积地面塌陷, 形成常年塌陷地积水所致。1994年以后, 水体开发度明显下降, 同时耗减度开始提高, 水体增加趋于平缓。　　(5) 林地主要表现为较快的消耗, 但开发度逐渐提高。1987～2007年间林地耗减度均有较高水平。同时, 至2000年以来, 林地的开发度有明显提高, 林地主要转化为耕地、建设用地和未利用地。

312　空间格局分析

　　将研究区不同时期的土地利用矢量图依次两两叠加, 定位化识别各时段土地利用类型的未变部分和转移部分。由于用地增减组合较多, 在此根据徐州城区1987～2007年土地利用变化贡献率, 考虑矿业城市土地利用变化特点, 主要选取城市用地、独立工矿用地和塌陷水体进行空间变化分析; 通过适当的归类合并为7种类型, 最终生成土地利用变化主

导类型图(图版4, 图3) , 进而借助空间分析模型, 揭示土地利用变化的主要空间格局特征; 其中, 耕地转非工矿建设用地类型是指耕地转为除工矿用地以外的城市用地, 非耕地转建设用地类型是指土地由除耕地以外的非建设用地转为建设用地。

31211　土地利用重心分布及迁移　由图版4图3所示的研究区土地利用演化格局和由公

(6) 计算出的各类用地重心的空间变化轨迹, 可发现土地利用格局具有如下特征:式(5) 、

　　(1) 矿产资源分布及其开采影响矿业城市的用地格局。研究区不同类型用地重心空间分离, 土地利用空间分异性明显。其中, 塌陷水体的重心分布于城区西北矿区(九里山煤田) ; 耕地重心受矿区和林地制约位于城区东偏南; 工矿用地重心相对分布于城区北及东北部; 城市用地重心分布偏南部和东南部。从宏观上看, 塌陷水体重心分布对应着矿区分布, 其余用地重心分布则偏离矿区, 位于研究区东部, 矿产资源分布及其开采影响矿业城市的用地格局。

　　(2) 矿产资源分布对研究区用地格局演化趋势有深远影响。从不同类型用地重心变化轨迹看, 塌陷水体分布和煤矿区分布相一致, ; , 城市用地持续向东及东南方向偏移; 。

图4　1987～2007年新增城市用地空间插值图

Fig 14　Spacial interpolation graph of city land increased f rom 1987to 2007

　1期渠爱雪等:徐州城区土地利用变化过程与格局　103　　(3) 建设用地和城市用地空间变化表现出趋势一致性。建设用地和城市用地的重心轨迹均表现为持续向南及东南偏移, 城市用地扩展对城市空间格局演变越来越发挥主导作用。31212　土地利用变化空间趋势　在此, 以城市用地和独立工矿用地为典型案例, 运用空间插值方法, 不考虑空间插值生成趋势面的边界切变因素, 用以描述研究区用地变化的热点区域及基本空间格局。

　　(1) 城市用地变化。综合图3(图版4) 、图4可见, 自1987年以来, 研究区城市用地变化依次经历了独立斑块增加-放射状填充扩展-全面展开-双中心演化的过程。具体而言, 1987～1994年新增城市用地在南部铜山经济开发区形成了一高值中心, 在东北部金山桥经济开发区、西北部九里经济开发区、云龙湖东南及东部沿郭庄路形成诸多独立斑块(图3(a ) 、图4(a ) ) ; 1994～2000年, 城市呈放射状向东北、南、西和东部扩展, 并在东部沿三环路形成东部扩展翼, 以填充方式连接开发区和城区(图3(b ) 、图4(b ) ) ; 2000～2003年, 城市用地在东北和西部形成两个强极中心及南部扩展翼, 金山桥、九里、铜山新区逐步与主城区连成一片, 城市整体框架逐步展开, 势(图3(c ) 、图4(c ) ) ; 2003～2007年,

图5　1987～2007年新增独立工矿用地空间插值图

Fig 15　Spacial interpolation graph of independent industrial land use f rom 1987to 2007

　104地　　理　　研　　究28卷空间上分离的高值中心, 城市用地空间格局呈现由老城单中心向“老城+新城”双中心演变态势(图3(d ) 、图4(d ) ) 。

　　(2) 独立工矿用地变化。综合图3(图版4) 、图5可见, 自1987年以来, 研究区独立工矿用地变化依次经历了多值中心出现-延续扩展、多值区域形成-矿区破碎斑块增加-外围全面展开的演化过程。在这一过程中, 北及东北部延续扩展特征尤为突出。具体而言, 1987～1994年, 矿业用地的增加主要围绕东北金山桥形成一高值中心, 并由此向北拓展形成扩展翼, 同时在西部卧牛山矿区、西北庞庄矿区、柳新矿区、南部铜山新区、东部陇海铁路出现多个次级中心(图3(a ) 、图5(a ) ) ; 1994～2000年矿业用地继续向东北、西北、南部铜山新区以及东南方向呈面状扩展, 形成诸多高值区域(图3(b ) 、图5(b ) ) ; 2000～2003年, 除了东北向的一个高值变化区域外, 主要表现为向东部扩展及西北矿区破碎斑块的增加(图3(c ) 、图5(c ) ) ; 2003～2007年, 工矿用地扩展逐步向城市外围展开, 向北、东北部的面状扩展及西北零碎斑块继续增加, 西、南及东南方向的次变化中心出现(图3(d ) 、图5(d ) ) 。

31213　城市建设用地扩展的各向异性　、与城市相连的工矿用地合并为城市建设用地, , , 11125°为起点, , 将各个时期的16个扇形方位城市, , 在此基础上借助城市建设用地扩展强度指数雷达图(图6) , 描述各时段各方位的城市建设用地扩展的空间差异。分析发现, 研究区城市建设用地扩展的空间异性具有以下主要特征:

　　(1) 空间异性不断增强。1987年以来, 城市建设用地不同方位面积序列的方差和标准差呈现规律性的上升趋势, 方差和标准差分别由1987年的11443和11201, 逐年增加至2007年的221446和41738, 说明不同方位城市建设用地面积差异逐渐增大, 空间异性逐步增强

。

　　(2) 空间异性演化表现出明显阶段性特征。具体表现为, 2003年之前城市建设用地呈放射状向多个方向较快扩展, 2003年之后沿单一方向异速扩展。1987～1994年, 城市向东北部、西部低速扩展及向南部较快扩展(图6(a ) ) , 1994～2000年, 城市向西、西北部缓慢扩展及南部、东南部较快扩展(图6(b ) ) ; 2000～2003年, 城市主要向南部和东及

图6　1987～2007年不同方位城市建设用地扩展强度雷达图

Fig 16　The radar 2graph of land growth intensity in different directions f rom 1987to 2007

　1期渠爱雪等:徐州城区土地利用变化过程与格局　105东北部较快扩展(图6(c ) ) ; 2003年之后, 城市建设用地空间面积方差和标准差陡然加大, 空间范围分异更加显著, 城市扩展方向较为单一, 主要沿东南方向异速扩展(图6(d ) ) 。　　(3) 在城市建设用地扩展的各向异性格局演化过程中, 受煤炭开采空区和塌陷地影响, 西北矿区方向的城市扩展没有显现。

4　驱动力分析

　　研究区土地利用格局及其演化是自然条件、自然资源、经济因素、城市规划、交通等多因素综合作用的结果。

　　(1) 自然条件是研究区土地利用空间格局形成与演化的重要自然本底。徐州城区西和西北受大面积采煤塌陷地限制, 北面受九里山分割和京杭大运河阻碍, 西南多林地, 故研究区西、西南及西北均不同程度地限制城市拓展。城市东和东南平原广布, 地势低平, 地质条件较好, 城市用地向东及东南方向的扩展趋势明显。同时, 废黄河高漫滩顺势自西北向东南穿过市区, 受废黄河的阻隔与切变影响, 城市北向拓展受阻, 。　　(2) , 矿产资, 城区西及西北部塌陷水体面积不断扩大; , 城市用地在西北方向扩展没有显现。, 并在自然本底影响的基础上, 加剧了其空间异性。同时, 基于煤炭资源生命周期, 城区产业结构不断优化, 城市的职能、性质、定位不断调整, 城市用地结构与格局也不断优化。在此, 以加工工业发展水平与采煤规模之间的相对关系[25]来定量化反映矿业城市发展周期, 研究表明, 徐州市1949年K 值(吨煤工业总产值, 元) 约为57, 为典型的采煤业城市; 1978年K 值约为163, 过渡为采煤业-制造业城市; 1988年K 值为468, 发展成为制造业-采煤业城市; 到2006年K 为5774, 成为典型的多样化和综合化职能城市。因此, 1980年代之前, 徐州城市经济发展的资源依托特征明显, 早期具有资源指向及水运指向的工业发展使得工矿用地的分布和扩展在北及东北部突出; 1990年代以来, 基于资源生命周期的产业结构调整加快, 后期重点发展的机械、食品及其他新兴产业受交通吸引, 多在城市东、东南及南部。与此同时, 伴随着煤炭资源的逐步枯竭、矿井的相继关闭, 矿区塌陷水体面积的增加也趋于平缓。

　　(3) 经济因素是城区土地利用结构演化的内在主导力量。徐州市区GDP 由1949年的0130亿元, 增加至1987年的26117亿元和2006年的747188亿元; 市区人口由1949年的29194万人, 增加至1987年的85157万人和2006年的181161万人; 建成区面积由1987年的4713km 2增加到2006年的12711km 2。经济、人口的快速增长和用地规模的扩大成为城市建设用地快速扩张的强劲动力和耕地持续减少的直接原因。另一方面, 随着基于资源生命周期的产业转型和城市化进程的推进, 城市产业结构和用地结构不断优化调整。市区工业占GDP 比重由1978年的77166%, 下降为1987年的62112%, 2006年进而下降为50%; 第三产业比重则由1978年的1515%, 上升为1987年的2719%, 2006年进而上升为4015%。工业比重持续下降, 工矿用地逐步减少; 三产比重稳步上升, 城市用地逐步增多; 与此同时, 市区现代服务业加快发展, 工矿用地逐步向城市外围展开, 城

　106地　　理　　研　　究28卷市用地格局不断优化。　　(4) 城市规划是城区土地利用扩展演化的重要调控力量。不同时期的城市总体规划对徐州城区的土地利用格局调整与演化有着重要的调控影响, 尤其是城市规划引导下的工业区、开发区和新城区建设是城区土地利用扩展演化的重要推动力。1980年代前的徐州城市总体规划将东北方向作为城市主要发展方向, 突出了徐州以煤炭、电力为主的工业城市功能, 使得工矿用地在北及东北部的分布和扩展突出, 从而奠定了徐州城区基本的工业地域格局。1990年代以来, 城市规划逐步确立大徐州观念, 突出徐州区域中心城市功能, 经济开发区与新区加快规划建设, 工业用地置换加快, 引导城市用地多组团圈层式扩展速度加快, 城市向东、西部、南部、北部等方向呈放射状扩展。顺应城市向东、东南扩张的趋势, 2000年代以来徐州城市总体规划提出主城区建设用地以向东和东南方向发展为主, 并在徐州东南方向, 规划面积50km 2, 居住人口40多万的城市新区。受新规划引导, 2003年以来城市建设用地沿104国道东南轴向异速扩张, 新城区快速发展, 引导城市由“单核心、圈层式”空间结构向“双核心、轴向式”空间结构演化。

　　(5) 局。1987年以来, , 、连徐徐州, , 逐步形成了以三104等国道为主的对外交通通道和世纪大道等城市快速干道相连接的综合性城市立体交通网络。在这一过程中, 沿三环路首先成为城市建设用地变化的活跃区域, 城市用地形态逐渐由圈层扩展向放射状轴向扩展演化, 城市框架迅速被拉大。

5　结论与讨论

　　(1) 耕地的减少和建设用地的增加是研究区土地利用变化的总体特征。既要满足城市用地快速扩展的需求, 又要加强耕地资源的保护, 是土地利用决策需要着重协调的一对矛盾。

　　(2) 伴随着城市建设步伐加快, 研究区城市用地扩展空间异性增强, 呈现独立斑块增加、放射状填充式扩展、双中心演化的阶段性特征。矿业城市土地利用时空演化模式研究还有待于进一步加强。

　　(3) 从影响机理看, 自然条件对土地利用基本格局的本底性影响将长期存在; 矿产资源对土地利用格局形成和演化的型塑及促动作用将持续存在; 工业化、城市化和产业结构调整等经济因素对土地利用格局演化的内在主导作用必将持续增强, 此时, 合理的城市空间规划成为城市用地演化和城市用地优化调整不可或缺的重要调控力量; 交通, 尤其是快速交通网络的发展将愈来愈成为城市用地扩展的强劲牵引力。

　　(4) 矿产资源的分布与开发影响着矿业城市的用地格局, 资源开发的生命周期影响矿业城市的用地格局演化, 其对矿业城市用地格局和演化的影响往往和自然条件、经济因素交织于一起, 使矿业城市用地特征具有明显的资源烙印。伴随着矿业城市资源的逐步枯竭, 加快城市用地结构调整势在必行。

　　(5) 研究方法还有待进一步创新, 以深化矿业城市土地利用变化特征与机理研究。

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　108地　　理　　研　　究28卷

Study on the process and pattern of land use

change in Xuzhou urban area

QU Ai 2xue 1,2, BIAN Zheng 2f u 1, ZHU Chuan 2geng 2, MA Xiao 2dong 2,

M EN G Zhao 2yi 2,L I Zhi 2jiang 2

(11School of Environment and Spatial informatics , China University of Mining and

Technology , Xuzhou 221008, China ;

21College of Urban and Environmental Science , Xuzhou Normal University , Xuzhou 221009, China ) Abstract :Bot h rapid urbanization and industry conversion based on t he life cycle of re 2source have great effect s on t he land use change and pattern of mining cities. So , land use change in mining cities was a special process st rongly affected by t he human 2land relation 2ship. Therefore , based on L ANDSA T TM remote images in , 2000, 2003, 2007, and on map s of urban land use stat us estab 2lished on land use of t he mining 22p and pattern of land use change models such as dy 2namic L analysis met hods including gravity center changes , analysis , spatial differentiation and fan analysis. Furt her , t he mechanism of land use change was analyzed. Result s show t hat :(1) Farmland keeping re 2ducing and built 2up land keeping increasing was t he main characteristic of t he land use change. Therefore , on one hand , we sho uld meet t he need of rapid urban land expansion , on t he ot her hand we should st rengt hen arable land protection. (2) The spatial dist ribu 2tion of built 2up area expansion showed t he step character f rom separated patch increasing , radial infill expansion to allomet ric expansion and double 2center evolution. Furt her st udy should be done o n t he time 2space pattern of land use in mining cities. (3) Land use change resulted f rom several factors. Nat ural conditions will take effect a long time. Mineral re 2sources were always playing an important role in t he shape and t he evolution of land use. Economic factors , such as indust rialization , urbanization and adjust ment of industrial st ruct ure , were t he leading force of t he land use st ruct ure evolution. Under t his back 2ground , city spatial planning , especially t he rational planning of t he indust rial zones , eco 2nomic develop ment zones and t he new city zones were t he important force of built 2up ex 2pansion evolution. Transportation , especially rapid t ransit network was a st rong traction force of land use changes. (4) Land use pattern was affected by t he dist ribution of t he mineral resources and spatial pattern evolution of mining city land was affected by t he life cycle of mineral resources. Mineral resources toget her wit h nat ural conditions and econom 2ic factors always had great effect s on mining city land use. As mineral resources exhaus 2ted , adjust ment of land use st ruct ure should be speeded up in mining cities. (5) Methods need to be improved for further study on the characteristics and the mechanisms of mining cities. K ey w ords :land use change ; process ; pattern ; Xuzhou urban area

第28卷　第1期

2009年1月地　　理　　研　　究GEO GRA P HICAL 　RESEA RC H Vol 128, No 11Jan 1, 2009

徐州城区土地利用变化过程与格局

渠爱雪1,2, 卞正富1, 朱传耿2, 马晓冬2, 孟召宜2, 李志江2

(11中国矿业大学环境与测绘学院, 江苏徐州221008; 　21徐州师范大学城市与环境学院, 江苏徐州221116) 摘要:基于1994、2003年的土地利用现状图, 1987、1994、2000、2003和2007年5个时相的Landsat TM 遥感影像, 构建了矿业城市徐州的城区土地利用时空变化数据库, 以此为基础, 采用动态度、强度、开发度、耗减度等数量变化模型及重心模型、插值分析、各向异性和扇形分析等空间分析方法, 揭示了徐州城区土地利用变化过程与格局特征, 并对其驱动力进行分析。研究表明:耕地的减少和建设用地的增加是研究区土地利用变化的总体特征; 矿产资源的分布影响城市用地格局, 资源生命周期影响城市用地格局演化; 城市建设用地扩展空间异性逐步增强, 并呈现出阶段性演化特征; 、矿产资源、经济因素、城市规划、。

关键词:土地利用变化; 过程; 格局; 徐州城区

文章编号:100020585(2009) 01213

　　, 是从综合与系统的视角探讨, 也是所有与可持续发展相关问题的核心[1～4]。目前, 我

[5～8][9～12]国的土地利用变化研究区域主要集中在“热点区”和“脆弱区”。矿业城市因矿建

城、依矿兴城, 基于资源生命周期的产业转型以及快速推进的城市化对矿业城市土地利用变化过程、格局产生双重而深刻的影响, 故矿业城市是人地关系作用最强烈的区域之一, 也是土地利用发生急剧变化的一种特殊区域[13]。目前, 国内外对矿业城市研究多从行业发展或工矿区建设角度探讨矿业城市转型及其经济社会可持续发展[14～17], 对矿业城市土地利用变化过程、格局的系统研究相对缺乏。徐州是江苏省唯一的能源基地, 是华东地区重要的煤炭生产供应基地, 2006年原煤产量2827146万t , 占江苏省的93%, 是我国12个年产量超过1000万t 的煤炭产地之一, 有百余年的煤炭开采史。2006年徐州规模以上企业煤炭采选业工业总产值143131亿元, 占当年徐州工业总产值的8178%; 煤炭采选业职工平均人数为10103万人, 占全部工业职工人数的26163%, 占全部职工人数的17163%, 是典型的矿业城市。随着煤炭资源的枯竭, 以煤炭资源开发为依托的城市经济系统正在全面转型。1991年, 徐州市采矿业从业人员与制造业从业人员比值为1182, 2006年这一比值降为0111; 1949年徐州吨煤工业总产值约为57元, 1978、1988至2006年分别上升为163、468和5774元。由此, 徐州市已由典型的采煤业城市, 逐步过渡为采煤业-制造业城市、制造业-采煤业城市, 进而向多样化与综合化职能城市发展。同时, 徐州地处东部沿海经济发达地带, 经济开发强度大、城市化进程迅速。2006年, 徐州市人均GDP 已达16256元/人, 城市总人口达181161万人, 尤其是90年代以后, 城市用地　　收稿日期:2008206212; 修订日期:2008209222

　　基金项目:国家自然科学基金项目(40671053) ; 徐州师范大学自然科学基金重点项目(07XL A10)

　　作者简介:渠爱雪(19712) , 女, 江苏丰县人, 副教授, 博士生, 硕士生导师。主要从事经济地理研究。

E 2mail :jsquaixue @1631com

　98地　　理　　研　　究28卷加速扩展, 城市用地功能转换活跃, 城市空间演化显著。因此, 选取徐州市为典型案例, 系统开展徐州城区土地利用变化过程和格局研究, 对于深化认识矿业城市土地利用变化规律和优化调整矿业城市土地利用结构均有重要意义。

1　研究区域及基础数据

111　研究区范围

　　以徐州城区外围环城高速为界, 即以京福高速公路东、西绕城段和连霍高速公路合围的面积约500km 2的区域为研究区范围。该研究区不仅在陆地资源卫星遥感影像上易于识别、操作, 并且也是《徐州市总体规划(2003～2020) 》界定的主城区范围。该区域西北部分布有徐州四大煤田之一的九里山煤田, 能够反映矿产资源开发对土地利用的影响。112　基础数据

　　根据中国《土地利用现状调查技术规程》, 依据土地用途、经营特点、利用方式和覆盖特征等因素, 将研究区土地利用类型分为耕地、林地、水体、5个一级类型; 其中, 建设用地分为城市用地、、(城市主要交通干道及对外交通用地) 4个二级分类; 。研究基础数据包括1987; 2000年。首先利用地形图对遥感, 误差在1个像元以内; 然后对不同时相的遥感影像; 进而通过人机交互解译, 获取2003年土地利用现状图; 以此为基准, 采用多时相连续对比法, 获取其他年份的相关数据, 并通过土地利用现状图及实地调查进行检核, 以此构建出能够反映研究区80年代以来土地利用变化数据库

。2　技术流程及研究方法

211　技术流程

　　利用GIS 与RS 技术揭示土地利

用时空变化规律, 是当前国内外土地

利用变化研究的普遍趋势; 目前国内

外应用较多的土地利用动态变化模型

主要包括土地资源数量变化模型、土

地利用程度变化模型、土地利用变化

区域差异模型、土地利用空间变化模

型等[18～22]。

　　本文基于GIS 与RS 技术, 采用

动态度数量模型、强度、开发度与耗

减度等程度变化模型、扩展分异、重

心模型等空间分析方法, 对矿业城市

徐州城区土地利用演化过程与格局进

行研究。技术流程如图1所示。

212　研究方法

　　(1) 土地利用变化动态度和图1　本研究的技术流程Fig 11　The workflow of the study

　1期渠爱雪等:徐州城区土地利用变化过程与格局　99强度　　土地利用动态度(P ) 是指研究区一定时间内某种土地利用类型的数量变化[19], 公式为:

P =×100%U a T (1)

　　式中, U a 、U b 分别为研究期初及研究期末某一土地利用类型的数量; T 为研究时段年数。

　　土地变化强度(I ) 是用各空间单元的土地面积对其年平均变化速度进行标准化处理, 以使不同土地利用类型变化的速度具有可比性[23], 公式为:

I =×100%T UA T (2)

　　式中, T UA 为研究单元土地总面积, 其他指标含义同公式(1) 。

　　(2) 土地利用开发度和耗减度

　　土地利用开发度(L UD ) [24], 公式为:

L UD =%a T (3)

　　式中, ab , 其他指标含义同公式(1) 。

　　(L UC ) 是单位时间内某土地利用类型被实际消耗的程度[24], 公式为:

L U C =×100%U a T (4)

　　式中, C ab 是从a 时刻到b 时刻某种土地利用类型被消耗面积, 其他指标含义同公式(1) 。

　　(3) 土地利用类型重心转移模型

　　土地利用的空间变化可用土地利用类型重心变化来反映。通过比较研究期初和研究期末各种土地利用类型的重心位置, 可揭示研究时段内土地利用类型的空间变化规律。第t 年某种土地利用类型重心坐标(经纬度) [19], 计算表达式为:

n n

ti X t =

Y t =i =1n ∑(C

∑(C ×X i ) /×Y i ) /i =1n ∑C ti (5)

(6) ti

i =1i =1∑C ti

　　式中, X t 、Y t 分别表示第t 年某种土地资源分布重心的经纬度坐标; C ti 表示第i 个小区域该种土地资源的面积; X i 、Y i 分别表示第i 个小区域的几何中心的经纬度坐标。　　(4) 用地扩张的各向异性

　　年均扩展强度指数是应用较多的一种扩展空间分异模型, 能较好的描述土地利用扩展的空间各向异性特征。其通过计算各空间单元的年均扩展强度指数, 根据年均扩展强度指数的高低, 区分空间分异类型[6]。在此, 运用等扇分析法, 以研究区中心为圆心, 选取适当半径将研究区划分为若干扇形区域, 并与各时期研究区用地现状图叠加, 得到不同时期各扇区土地利用类型面积, 进而分析不同时段各扇区土地利用的扩展强度。

3　结果分析

311　时间过程分析31111　数量及变化强度　根据土地利用结构变化图(图2) 和由公式(1) 、(2) 计算的变化动态度、强度指数(表1) , 可见1987～2007年间研究区土地利用变化呈现如下主要特征:

图2　徐州城区土地利用结构

Fig 12　Structure of land use in Xuzhou urban area

　　(1) 研究区土地利用变化集中体现为耕地的减少和建设用地的增加。从一级用地构成看, 耕地和建设用地占研究区80%以上, 是研究区主要用地类型; 从变化强度看, 耕地和建设用地变化强度最大(变化量最多) , 并具体表现为耕地的减少和建设用地的增加, 可以说, 二者的消长构成了研究区土地利用变化的最大特征。

　　(2) 耕地持续减少, 并呈加速减少趋势。1987年耕地占58119%, 具有绝对优势, 2007年降为3412%, 降幅达24个百分点。从变化过程(图2) 看, 1987～2003年耕地表

表1　徐州城区土地利用变化指数(%)

T ab 11　I ndex of land use change in X uzhou urb an area (%)

土地利

耕地

林地

水体1987～19941994～20002000～20032003～2007用类型动态度强度开发度耗减度动态度强度开发度耗减度动态度强度开发度耗减度动态度强度开发度耗减度-1123-01721127-1162-[**************]6

0174

0131

0116

0125

[***********]5241659188-1115-[***********][1**********]139-3124-11611121-1163-[***********][**************]

[***********][***********][**************]-5184-[***********]780165-4132-[***********][***********][***********][***********]2149-0189-[***********][***********][***********][***********][***********]11174建设用地3141城市用地3142农村居民点2152独立工矿4177交通用地[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********]31末利用地[***********][***********]155

现为持续减少, 2003～2007年有加速减少趋势。从1987～2007年耕地变化动态度和强度绝对值看, 动态度从1987～1994年的1123%、1994～2000年的1115%、2000～2003年的3124%增至2003～2007年的5184%; 变化强度则从0172%、0161%、1161%增加到2161%, 渐呈高速变化态势。

　　(3) 建设用地持续增加, 并呈急剧扩张趋势。建设用地面积比例从1987年的21175%稳步增加到2007年的48118%。其主要表现为城市用地和独立工矿用地的增加。从变化过程(图2) 看, 1987～2003年, 建设用地表现为持续扩张, 2003～2007年则表现出加速扩张的趋势。动态度从1987～1994年的3141%、1994～2000年的2157%、2000～2003年的5147%增至2003～2007年的8128%; 变化强度则从0174%、0169%、1170%增加到3100%。

　　(4) 林地呈缓慢减少趋势; 水体呈缓慢上升趋势, 主要表现为塌陷水体的增加; 未利用地面积基数较小, 影响微乎其微。具体而言, 林地变化相对平缓, 其变化强度主要在011～015%之间波动; 水体变化在1987～1994年表现出较大幅度的增加, 强度别为3161%和0116%, 31112　增减变化分析　(4) 指数(表1) , 　　(1) 。1987～2003年各时段, 耕地, 耕地持续减少; 2003～2007年消耗度骤升至25103, 耕地剧减。耕地主要转化为城镇用地及工矿用地, 其次转为农村居民点等。

　　(2) 建设用地表现为高开发态势, 并有加强趋势。建设用地开发度一直高于20%, 呈高水平状态, 且在2003～2007年间, 表现出46108%的强开发度。其中, 独立工矿、城市用地、农村居民点及交通用地都保持较高的开发度, 发展较快, 建设用地主要由耕地转化而来。

　　(3) 独立工矿用地表现为高开发度和高耗减度, 功能置换逐渐加强。1994～2000年, 独立工矿用地开发度明显降低, 开发度由前一时期的44185%降为这一时期的18177%; 另一方面, 其耗减度保持10%以上的较高水平。2000～2007年间高开发度(28155%和92114%) 和高耗减度(21177%和25141%) 同步出现, 两时期独立工矿用地置换进一步加强。

　　(4) 水体开发趋于平缓。1987～1994年间, 水体开发度为26193%高水平状态, 引致水体面积较快增长, 主要由矿区长期的煤炭开采导致大面积地面塌陷, 形成常年塌陷地积水所致。1994年以后, 水体开发度明显下降, 同时耗减度开始提高, 水体增加趋于平缓。　　(5) 林地主要表现为较快的消耗, 但开发度逐渐提高。1987～2007年间林地耗减度均有较高水平。同时, 至2000年以来, 林地的开发度有明显提高, 林地主要转化为耕地、建设用地和未利用地。

312　空间格局分析

　　将研究区不同时期的土地利用矢量图依次两两叠加, 定位化识别各时段土地利用类型的未变部分和转移部分。由于用地增减组合较多, 在此根据徐州城区1987～2007年土地利用变化贡献率, 考虑矿业城市土地利用变化特点, 主要选取城市用地、独立工矿用地和塌陷水体进行空间变化分析; 通过适当的归类合并为7种类型, 最终生成土地利用变化主

导类型图(图版4, 图3) , 进而借助空间分析模型, 揭示土地利用变化的主要空间格局特征; 其中, 耕地转非工矿建设用地类型是指耕地转为除工矿用地以外的城市用地, 非耕地转建设用地类型是指土地由除耕地以外的非建设用地转为建设用地。

31211　土地利用重心分布及迁移　由图版4图3所示的研究区土地利用演化格局和由公

(6) 计算出的各类用地重心的空间变化轨迹, 可发现土地利用格局具有如下特征:式(5) 、

　　(1) 矿产资源分布及其开采影响矿业城市的用地格局。研究区不同类型用地重心空间分离, 土地利用空间分异性明显。其中, 塌陷水体的重心分布于城区西北矿区(九里山煤田) ; 耕地重心受矿区和林地制约位于城区东偏南; 工矿用地重心相对分布于城区北及东北部; 城市用地重心分布偏南部和东南部。从宏观上看, 塌陷水体重心分布对应着矿区分布, 其余用地重心分布则偏离矿区, 位于研究区东部, 矿产资源分布及其开采影响矿业城市的用地格局。

　　(2) 矿产资源分布对研究区用地格局演化趋势有深远影响。从不同类型用地重心变化轨迹看, 塌陷水体分布和煤矿区分布相一致, ; , 城市用地持续向东及东南方向偏移; 。

图4　1987～2007年新增城市用地空间插值图

Fig 14　Spacial interpolation graph of city land increased f rom 1987to 2007

　1期渠爱雪等:徐州城区土地利用变化过程与格局　103　　(3) 建设用地和城市用地空间变化表现出趋势一致性。建设用地和城市用地的重心轨迹均表现为持续向南及东南偏移, 城市用地扩展对城市空间格局演变越来越发挥主导作用。31212　土地利用变化空间趋势　在此, 以城市用地和独立工矿用地为典型案例, 运用空间插值方法, 不考虑空间插值生成趋势面的边界切变因素, 用以描述研究区用地变化的热点区域及基本空间格局。

　　(1) 城市用地变化。综合图3(图版4) 、图4可见, 自1987年以来, 研究区城市用地变化依次经历了独立斑块增加-放射状填充扩展-全面展开-双中心演化的过程。具体而言, 1987～1994年新增城市用地在南部铜山经济开发区形成了一高值中心, 在东北部金山桥经济开发区、西北部九里经济开发区、云龙湖东南及东部沿郭庄路形成诸多独立斑块(图3(a ) 、图4(a ) ) ; 1994～2000年, 城市呈放射状向东北、南、西和东部扩展, 并在东部沿三环路形成东部扩展翼, 以填充方式连接开发区和城区(图3(b ) 、图4(b ) ) ; 2000～2003年, 城市用地在东北和西部形成两个强极中心及南部扩展翼, 金山桥、九里、铜山新区逐步与主城区连成一片, 城市整体框架逐步展开, 势(图3(c ) 、图4(c ) ) ; 2003～2007年,

图5　1987～2007年新增独立工矿用地空间插值图

Fig 15　Spacial interpolation graph of independent industrial land use f rom 1987to 2007

　104地　　理　　研　　究28卷空间上分离的高值中心, 城市用地空间格局呈现由老城单中心向“老城+新城”双中心演变态势(图3(d ) 、图4(d ) ) 。

　　(2) 独立工矿用地变化。综合图3(图版4) 、图5可见, 自1987年以来, 研究区独立工矿用地变化依次经历了多值中心出现-延续扩展、多值区域形成-矿区破碎斑块增加-外围全面展开的演化过程。在这一过程中, 北及东北部延续扩展特征尤为突出。具体而言, 1987～1994年, 矿业用地的增加主要围绕东北金山桥形成一高值中心, 并由此向北拓展形成扩展翼, 同时在西部卧牛山矿区、西北庞庄矿区、柳新矿区、南部铜山新区、东部陇海铁路出现多个次级中心(图3(a ) 、图5(a ) ) ; 1994～2000年矿业用地继续向东北、西北、南部铜山新区以及东南方向呈面状扩展, 形成诸多高值区域(图3(b ) 、图5(b ) ) ; 2000～2003年, 除了东北向的一个高值变化区域外, 主要表现为向东部扩展及西北矿区破碎斑块的增加(图3(c ) 、图5(c ) ) ; 2003～2007年, 工矿用地扩展逐步向城市外围展开, 向北、东北部的面状扩展及西北零碎斑块继续增加, 西、南及东南方向的次变化中心出现(图3(d ) 、图5(d ) ) 。

31213　城市建设用地扩展的各向异性　、与城市相连的工矿用地合并为城市建设用地, , , 11125°为起点, , 将各个时期的16个扇形方位城市, , 在此基础上借助城市建设用地扩展强度指数雷达图(图6) , 描述各时段各方位的城市建设用地扩展的空间差异。分析发现, 研究区城市建设用地扩展的空间异性具有以下主要特征:

　　(1) 空间异性不断增强。1987年以来, 城市建设用地不同方位面积序列的方差和标准差呈现规律性的上升趋势, 方差和标准差分别由1987年的11443和11201, 逐年增加至2007年的221446和41738, 说明不同方位城市建设用地面积差异逐渐增大, 空间异性逐步增强

。

　　(2) 空间异性演化表现出明显阶段性特征。具体表现为, 2003年之前城市建设用地呈放射状向多个方向较快扩展, 2003年之后沿单一方向异速扩展。1987～1994年, 城市向东北部、西部低速扩展及向南部较快扩展(图6(a ) ) , 1994～2000年, 城市向西、西北部缓慢扩展及南部、东南部较快扩展(图6(b ) ) ; 2000～2003年, 城市主要向南部和东及

图6　1987～2007年不同方位城市建设用地扩展强度雷达图

Fig 16　The radar 2graph of land growth intensity in different directions f rom 1987to 2007

　1期渠爱雪等:徐州城区土地利用变化过程与格局　105东北部较快扩展(图6(c ) ) ; 2003年之后, 城市建设用地空间面积方差和标准差陡然加大, 空间范围分异更加显著, 城市扩展方向较为单一, 主要沿东南方向异速扩展(图6(d ) ) 。　　(3) 在城市建设用地扩展的各向异性格局演化过程中, 受煤炭开采空区和塌陷地影响, 西北矿区方向的城市扩展没有显现。

4　驱动力分析

　　研究区土地利用格局及其演化是自然条件、自然资源、经济因素、城市规划、交通等多因素综合作用的结果。

　　(1) 自然条件是研究区土地利用空间格局形成与演化的重要自然本底。徐州城区西和西北受大面积采煤塌陷地限制, 北面受九里山分割和京杭大运河阻碍, 西南多林地, 故研究区西、西南及西北均不同程度地限制城市拓展。城市东和东南平原广布, 地势低平, 地质条件较好, 城市用地向东及东南方向的扩展趋势明显。同时, 废黄河高漫滩顺势自西北向东南穿过市区, 受废黄河的阻隔与切变影响, 城市北向拓展受阻, 。　　(2) , 矿产资, 城区西及西北部塌陷水体面积不断扩大; , 城市用地在西北方向扩展没有显现。, 并在自然本底影响的基础上, 加剧了其空间异性。同时, 基于煤炭资源生命周期, 城区产业结构不断优化, 城市的职能、性质、定位不断调整, 城市用地结构与格局也不断优化。在此, 以加工工业发展水平与采煤规模之间的相对关系[25]来定量化反映矿业城市发展周期, 研究表明, 徐州市1949年K 值(吨煤工业总产值, 元) 约为57, 为典型的采煤业城市; 1978年K 值约为163, 过渡为采煤业-制造业城市; 1988年K 值为468, 发展成为制造业-采煤业城市; 到2006年K 为5774, 成为典型的多样化和综合化职能城市。因此, 1980年代之前, 徐州城市经济发展的资源依托特征明显, 早期具有资源指向及水运指向的工业发展使得工矿用地的分布和扩展在北及东北部突出; 1990年代以来, 基于资源生命周期的产业结构调整加快, 后期重点发展的机械、食品及其他新兴产业受交通吸引, 多在城市东、东南及南部。与此同时, 伴随着煤炭资源的逐步枯竭、矿井的相继关闭, 矿区塌陷水体面积的增加也趋于平缓。

　　(3) 经济因素是城区土地利用结构演化的内在主导力量。徐州市区GDP 由1949年的0130亿元, 增加至1987年的26117亿元和2006年的747188亿元; 市区人口由1949年的29194万人, 增加至1987年的85157万人和2006年的181161万人; 建成区面积由1987年的4713km 2增加到2006年的12711km 2。经济、人口的快速增长和用地规模的扩大成为城市建设用地快速扩张的强劲动力和耕地持续减少的直接原因。另一方面, 随着基于资源生命周期的产业转型和城市化进程的推进, 城市产业结构和用地结构不断优化调整。市区工业占GDP 比重由1978年的77166%, 下降为1987年的62112%, 2006年进而下降为50%; 第三产业比重则由1978年的1515%, 上升为1987年的2719%, 2006年进而上升为4015%。工业比重持续下降, 工矿用地逐步减少; 三产比重稳步上升, 城市用地逐步增多; 与此同时, 市区现代服务业加快发展, 工矿用地逐步向城市外围展开, 城

　106地　　理　　研　　究28卷市用地格局不断优化。　　(4) 城市规划是城区土地利用扩展演化的重要调控力量。不同时期的城市总体规划对徐州城区的土地利用格局调整与演化有着重要的调控影响, 尤其是城市规划引导下的工业区、开发区和新城区建设是城区土地利用扩展演化的重要推动力。1980年代前的徐州城市总体规划将东北方向作为城市主要发展方向, 突出了徐州以煤炭、电力为主的工业城市功能, 使得工矿用地在北及东北部的分布和扩展突出, 从而奠定了徐州城区基本的工业地域格局。1990年代以来, 城市规划逐步确立大徐州观念, 突出徐州区域中心城市功能, 经济开发区与新区加快规划建设, 工业用地置换加快, 引导城市用地多组团圈层式扩展速度加快, 城市向东、西部、南部、北部等方向呈放射状扩展。顺应城市向东、东南扩张的趋势, 2000年代以来徐州城市总体规划提出主城区建设用地以向东和东南方向发展为主, 并在徐州东南方向, 规划面积50km 2, 居住人口40多万的城市新区。受新规划引导, 2003年以来城市建设用地沿104国道东南轴向异速扩张, 新城区快速发展, 引导城市由“单核心、圈层式”空间结构向“双核心、轴向式”空间结构演化。

　　(5) 局。1987年以来, , 、连徐徐州, , 逐步形成了以三104等国道为主的对外交通通道和世纪大道等城市快速干道相连接的综合性城市立体交通网络。在这一过程中, 沿三环路首先成为城市建设用地变化的活跃区域, 城市用地形态逐渐由圈层扩展向放射状轴向扩展演化, 城市框架迅速被拉大。

5　结论与讨论

　　(1) 耕地的减少和建设用地的增加是研究区土地利用变化的总体特征。既要满足城市用地快速扩展的需求, 又要加强耕地资源的保护, 是土地利用决策需要着重协调的一对矛盾。

　　(2) 伴随着城市建设步伐加快, 研究区城市用地扩展空间异性增强, 呈现独立斑块增加、放射状填充式扩展、双中心演化的阶段性特征。矿业城市土地利用时空演化模式研究还有待于进一步加强。

　　(3) 从影响机理看, 自然条件对土地利用基本格局的本底性影响将长期存在; 矿产资源对土地利用格局形成和演化的型塑及促动作用将持续存在; 工业化、城市化和产业结构调整等经济因素对土地利用格局演化的内在主导作用必将持续增强, 此时, 合理的城市空间规划成为城市用地演化和城市用地优化调整不可或缺的重要调控力量; 交通, 尤其是快速交通网络的发展将愈来愈成为城市用地扩展的强劲牵引力。

　　(4) 矿产资源的分布与开发影响着矿业城市的用地格局, 资源开发的生命周期影响矿业城市的用地格局演化, 其对矿业城市用地格局和演化的影响往往和自然条件、经济因素交织于一起, 使矿业城市用地特征具有明显的资源烙印。伴随着矿业城市资源的逐步枯竭, 加快城市用地结构调整势在必行。

　　(5) 研究方法还有待进一步创新, 以深化矿业城市土地利用变化特征与机理研究。

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　108地　　理　　研　　究28卷

Study on the process and pattern of land use

change in Xuzhou urban area

QU Ai 2xue 1,2, BIAN Zheng 2f u 1, ZHU Chuan 2geng 2, MA Xiao 2dong 2,

M EN G Zhao 2yi 2,L I Zhi 2jiang 2

(11School of Environment and Spatial informatics , China University of Mining and

Technology , Xuzhou 221008, China ;

21College of Urban and Environmental Science , Xuzhou Normal University , Xuzhou 221009, China ) Abstract :Bot h rapid urbanization and industry conversion based on t he life cycle of re 2source have great effect s on t he land use change and pattern of mining cities. So , land use change in mining cities was a special process st rongly affected by t he human 2land relation 2ship. Therefore , based on L ANDSA T TM remote images in , 2000, 2003, 2007, and on map s of urban land use stat us estab 2lished on land use of t he mining 22p and pattern of land use change models such as dy 2namic L analysis met hods including gravity center changes , analysis , spatial differentiation and fan analysis. Furt her , t he mechanism of land use change was analyzed. Result s show t hat :(1) Farmland keeping re 2ducing and built 2up land keeping increasing was t he main characteristic of t he land use change. Therefore , on one hand , we sho uld meet t he need of rapid urban land expansion , on t he ot her hand we should st rengt hen arable land protection. (2) The spatial dist ribu 2tion of built 2up area expansion showed t he step character f rom separated patch increasing , radial infill expansion to allomet ric expansion and double 2center evolution. Furt her st udy should be done o n t he time 2space pattern of land use in mining cities. (3) Land use change resulted f rom several factors. Nat ural conditions will take effect a long time. Mineral re 2sources were always playing an important role in t he shape and t he evolution of land use. Economic factors , such as indust rialization , urbanization and adjust ment of industrial st ruct ure , were t he leading force of t he land use st ruct ure evolution. Under t his back 2ground , city spatial planning , especially t he rational planning of t he indust rial zones , eco 2nomic develop ment zones and t he new city zones were t he important force of built 2up ex 2pansion evolution. Transportation , especially rapid t ransit network was a st rong traction force of land use changes. (4) Land use pattern was affected by t he dist ribution of t he mineral resources and spatial pattern evolution of mining city land was affected by t he life cycle of mineral resources. Mineral resources toget her wit h nat ural conditions and econom 2ic factors always had great effect s on mining city land use. As mineral resources exhaus 2ted , adjust ment of land use st ruct ure should be speeded up in mining cities. (5) Methods need to be improved for further study on the characteristics and the mechanisms of mining cities. K ey w ords :land use change ; process ; pattern ; Xuzhou urban area