張榮天，張小林

(南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210046)

國內(nèi)外城市空間擴(kuò)展的研究進(jìn)展及其述評

張榮天，張小林

(南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210046)

根據(jù)國內(nèi)外城市空間擴(kuò)展研究內(nèi)容變化和理論進(jìn)展，從演變模式、驅(qū)動(dòng)機(jī)制、模擬預(yù)測和優(yōu)化調(diào)控四個(gè)方面對國內(nèi)外城市空間擴(kuò)展的研究內(nèi)容體系進(jìn)行歸納與總結(jié)。在此基礎(chǔ)上對國內(nèi)外城市空間擴(kuò)展研究趨勢進(jìn)行述評。本文旨在通過大量的文獻(xiàn)資料分析，系統(tǒng)梳理國內(nèi)外的研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢，對比國內(nèi)外相關(guān)研究，以期能對國內(nèi)城市空間擴(kuò)展的研究發(fā)展提供理論借鑒和實(shí)踐指導(dǎo)。

城市化;城市空間擴(kuò)展;研究進(jìn)展;述評

1 國內(nèi)外城市空間擴(kuò)展的研究進(jìn)展

1.1 城市空間擴(kuò)展演變模式

國外對城市空間擴(kuò)展演變模式研究可追溯到19世紀(jì)末城市地理學(xué)對城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)的研究，較早進(jìn)行研究的以E.W.Burgess、H.Hoyt、C.D.Harris為代表的芝加哥人類生態(tài)學(xué)派采用歷史形態(tài)學(xué)方法歸納出城市形態(tài)的同心圓模式、扇形模式與多核心模式三大經(jīng)典模型。J.L.Berry通過大量的實(shí)證案例分析，歸納出城市空間擴(kuò)展呈軸向增長、同心圓式增長、扇形增長以及多核心增長等多種方式，并認(rèn)為“圓形城市 (Circular city)”是城市空間形態(tài)增長的最為理想模式;Leorey等從景觀生態(tài)學(xué)的視角出發(fā)，提出城市用地增長主要有三種類型:緊湊(compact)、邊緣 (edge)和廊道 (corridor);Ca-magni等指出城市空間擴(kuò)展的五種基本類型:填充、外延、沿交通線擴(kuò)展、蔓延、衛(wèi)星城式，并根據(jù)不同的組合方式劃出10個(gè)小類。

國內(nèi)最早對城市空間擴(kuò)展進(jìn)行系統(tǒng)研究與歸納總結(jié)的武進(jìn)指出我國城市空間形態(tài)演變方式主要有四種模式:由內(nèi)向外的同心圓式連續(xù)擴(kuò)展、沿主要對外交通成放射狀擴(kuò)展、跳躍式組團(tuán)擴(kuò)展和低密度蔓延擴(kuò)展;段進(jìn)認(rèn)為城市空間擴(kuò)展是城市內(nèi)部各種功能演替的結(jié)果，主要有同心圓擴(kuò)張、星狀擴(kuò)張、帶狀生長與跳躍式生長四種演變的方式;有些學(xué)者對北京、上海、合肥、廣州、重慶等［1－3］(見表1)城市擴(kuò)展空間模式演替規(guī)律進(jìn)行實(shí)證研究;還有些學(xué)者從定量化的視角，采用凸殼原理［4］、夜間燈光數(shù)據(jù)［5］識別城市擴(kuò)展空間演變模式。

表1 我國部分城市空間擴(kuò)展模式

目前，國內(nèi)外學(xué)者對于城市空間擴(kuò)展演變模式的研究基本還處于定性化的探討階段，通過城市在時(shí)間序列的變化來研究城市用地在空間上呈現(xiàn)出擴(kuò)展模式演替規(guī)律。采用凸殼原理與夜間燈光數(shù)據(jù)定量化的識別城市空間擴(kuò)展模式，這是定量化的開始，但仍需要深化，更多的新技術(shù)、新方法應(yīng)該應(yīng)用于城市空間擴(kuò)展模式的定量化識別。

1.2 城市空間擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)機(jī)制

國外對于城市空間擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究，不同的研究學(xué)派作出了不同的解釋，主要從經(jīng)濟(jì)、政治、土地、制度等方面闡述其驅(qū)動(dòng)機(jī)制。Form W.H從政治學(xué)的視角出發(fā)，將影響城市空間擴(kuò)展的動(dòng)力分為市場驅(qū)動(dòng)力與權(quán)利行為力;Muth從區(qū)域經(jīng)濟(jì)的角度，指出地方農(nóng)產(chǎn)品的需求彈性、城市工資水平、離城市中心的距離和技術(shù)水平共同決定了城市空間擴(kuò)展的進(jìn)程;Amott從土地開發(fā)成本收益均衡的角度，指出城市空間擴(kuò)展的均衡點(diǎn)是土地價(jià)格、利率、預(yù)期的租金和地產(chǎn)價(jià)值共同決定的;Ding［6］從土地利用與管理制度視角，解釋城市空間擴(kuò)展的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

國內(nèi)對城市空間擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)機(jī)制眾說紛紜，劉盛和［7］則全面總結(jié)了國外學(xué)者在這方面的研究成果，認(rèn)為城市空間擴(kuò)展動(dòng)力機(jī)制總體上可以分為5大類:動(dòng)力因素、自然機(jī)制、市場機(jī)制、社會(huì)價(jià)值機(jī)制和政治權(quán)力機(jī)制。國內(nèi)更多學(xué)者則選取單個(gè)城市進(jìn)行實(shí)證研究，通過大量的實(shí)證研究可以發(fā)現(xiàn)，城市空間擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)機(jī)制具有較多的相同之處，如自然條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)演替、交通等因子。此外，部分研究者針對特殊地形的城市(山地城市、港口城市)進(jìn)行了研究;還有學(xué)者從城鎮(zhèn)群組空間的角度，分析了長三角［8］、珠三角［9］等城市群體空間擴(kuò)展的動(dòng)力機(jī)制;最近還有學(xué)者從物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展［10］等新的視角，探討城市空間擴(kuò)展的動(dòng)力機(jī)制。

城市空間擴(kuò)展是在特定的地理環(huán)境和一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段中，人類活動(dòng)與自然因素相互作用的綜合結(jié)果。城市空間擴(kuò)展過程受到了不同時(shí)空尺度下的自然、人文、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化等多種因素的綜合作用，是一個(gè)復(fù)雜的人地系統(tǒng)相互作用的動(dòng)力學(xué)過程。在進(jìn)行不同類型城市空間擴(kuò)展的動(dòng)力機(jī)制分析和探討時(shí)，往往需要因地制宜的綜合考慮其地理特征，采用某一種或者幾種的組合來有針對性地定性或者定量分析。

1.3 城市空間擴(kuò)展模擬預(yù)測

國外學(xué)者從不同角度建立了多種數(shù)學(xué)模型和空間模型，用來模擬和預(yù)測城市空間擴(kuò)展。Tobler在20世紀(jì)70年代首次正式采用CA模型來模擬美國五大湖區(qū)底特律城市用地空間擴(kuò)展;80年代，CA模型在西方的地理學(xué)中的應(yīng)用得到長足發(fā)展。Batty等人應(yīng)用分形理論和元胞自動(dòng)機(jī)模型對城市空間擴(kuò)展進(jìn)行了深入細(xì)致地研究;Clarke等利用城市發(fā)展的歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)城市的交通、地形條件等設(shè)定適當(dāng)?shù)膮?shù)，建立SLEUTH模型，對舊金山和華盛頓都市區(qū)進(jìn)行了成功模擬和長期預(yù)測;Waddell［11］結(jié)合了 CA和多主體模型 (MAM)，集成發(fā)展了城市仿真Urbansim預(yù)測模型;Deal［12］等運(yùn)用城市生態(tài)學(xué)的方法，綜合集成生態(tài)學(xué)模型、CA模型和環(huán)境影響評價(jià)模型，提出了城市土地利用演化和評價(jià)的LEAM模型。

國內(nèi)城市空間擴(kuò)展模擬預(yù)測的研究與應(yīng)用起步較晚，受國際研究的推動(dòng)，20世紀(jì)90年代末城市地理學(xué)界才開始類似的研究。周成虎［13］等在Batty和Xie的CA模型的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建了面向?qū)ο蟮?、隨機(jī)的、不同構(gòu)的和兩個(gè)CA模型耦合的GeoCA—Urban模型;黎夏［14］等通過構(gòu)建約束性單元自動(dòng)演化CA模型，結(jié)合主成分分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)成功地對東莞市的城市用地空間擴(kuò)展進(jìn)行了模擬;國內(nèi)許多學(xué)者應(yīng)用SLEUTH模型，對中國各個(gè)大中型城市用地空間增長進(jìn)行了成功地模擬與預(yù)測。此外，國內(nèi)學(xué)者等也開始嘗試CA與MAM的集成一體化的研究。

總的來看，國外城市空間擴(kuò)展的模擬預(yù)測研究取得了長足發(fā)展，提出很多城市模擬預(yù)測的新方法與新模型，為我國城市空間擴(kuò)展模擬預(yù)測的理論與實(shí)證研究提供有益參考。這些基于CA模型的城市空間動(dòng)態(tài)模型主要集中在兩個(gè)方面:一是對虛擬城市空間發(fā)展演變過程的模擬;二是對城市實(shí)際發(fā)展過程進(jìn)行重建與城市未來可能的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測。雖然CA模型可以有效地模擬城市空間增長的趨勢，但目前CA與GIS的空間模型結(jié)合不夠以及和MAM的集成也不夠，仍需不斷深化。

1.4 城市空間擴(kuò)展優(yōu)化調(diào)控

1898年英國社會(huì)活動(dòng)家霍華德 (Edbenezer Howard)提出了“田園城市” (Garden City)理論，核心思想為通過重塑城市空間形態(tài)，建立了城市內(nèi)部各種各樣的動(dòng)態(tài)平衡，通過限制面積、人口、居住密度等措施，對城市空間擴(kuò)張進(jìn)行控制。1925年法國人勒.柯布西埃 (Le Corbusier)提出了“光明城”的規(guī)劃，反對霍華德通過分散主義手法來解決“城市病”的主導(dǎo)思想，主張用全新的規(guī)劃和建筑方式來改造城市。二戰(zhàn)以后，隨著城市空間擴(kuò)張的不斷加劇，生態(tài)環(huán)境問題越演越烈，抑制城市過快的蔓延成為研究城市最主要的焦點(diǎn)問題。在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生了緊湊城市 (Compact City)、精明增長等可持續(xù)發(fā)展的理念。1989年，歐洲社區(qū)委員會(huì) (CEC)首次公開提出“緊湊城市”的城市形態(tài);1997年美國馬里蘭州州長PN.G Lendening首次提出了“精明增長”(Smart Growth)的概念，它強(qiáng)調(diào)環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)的共同發(fā)展，是一種較為緊湊、集中、高效的發(fā)展模式，其中“城市增長邊界”(Urban Growth Boundaries)是精明增長實(shí)踐中最著名的措施，核心思想是通過劃定城市周邊的自然保護(hù)區(qū)和生態(tài)敏感區(qū)將其作為限制建設(shè)區(qū)，從而劃定城市可建設(shè)區(qū)。目前，國外城市精明增長組織網(wǎng)絡(luò)日益龐大，并且精明增長的核心內(nèi)容日益豐富。

國內(nèi)對于城市空間擴(kuò)展優(yōu)化調(diào)控的研究起步較晚，到21世紀(jì)初才開始借鑒“精明增長”的理論。陳雯［15］等介紹了精明增長概念的提出背景、主要內(nèi)容及其基本實(shí)踐，系統(tǒng)闡述目前國內(nèi)外廣泛研究的“城市蔓延”和與之相對的“精明增長”，提出我國城市空間具有“城市蔓延”趨勢，呼吁借鑒國外所采用的“精明增長”戰(zhàn)略，為制定更為科學(xué)合理的城市規(guī)劃進(jìn)行理念更新;國內(nèi)還有學(xué)者借鑒美國“精明增長”的理論，以特定區(qū)域城鎮(zhèn)為研究對象 (浙江省、蘭州市等)［16－17］，提出科學(xué)合理的城市空間發(fā)展模式，制定適合中國國情的精明增長策略 (見表2)。

整體來看，國外“精明增長”的理論與實(shí)踐已比較成熟，而我國對精明增長的相關(guān)研究歷史短，基本上處于對國外城市“精明增長”概念的學(xué)習(xí)、內(nèi)涵的分析和策略技術(shù)的引介階段。目前，國內(nèi)對精明增長的研究已經(jīng)開始逐漸向城市空間合理擴(kuò)展的城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)與管理調(diào)控等方面展開，但對如何將精明增長與城市空間擴(kuò)展系統(tǒng)地結(jié)合研究甚少，仍需深化。

2 國內(nèi)外城市空間擴(kuò)展研究述評

2.1 研究評價(jià)

縱觀國內(nèi)外城市空間擴(kuò)展的相關(guān)研究進(jìn)展，對于城市空間擴(kuò)展的理論與實(shí)踐研究大致經(jīng)歷了由定性到定量、靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、由小尺度到大尺度、由結(jié)構(gòu)分析到機(jī)制探索等過程。國外學(xué)者關(guān)于對城市空間擴(kuò)展的研究不僅在技術(shù)方面，同時(shí)也在理論方面取得了較為積極的成果，為國內(nèi)的城市空間擴(kuò)展研究提供了大量可供參考的經(jīng)驗(yàn)，為我國的城市空間擴(kuò)展動(dòng)態(tài)研究有所借鑒。國內(nèi)外關(guān)于城市空間擴(kuò)展的研究呈現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的特征:

表2 精明增長策略工具箱

(1)從研究尺度來看，國外關(guān)于城市空間擴(kuò)展的研究呈現(xiàn)出從單一城市尺度向區(qū)域尺度乃至全球尺度的發(fā)展;對單一中心城市的空間格局演變規(guī)律的研究逐漸轉(zhuǎn)向區(qū)域更宏觀尺度的探討，如對城市群、城鎮(zhèn)密集區(qū)、都市帶、都市連綿區(qū)等宏觀尺度的探索，研究的空間尺度不再是某一單一中心城市，而是城鎮(zhèn)群體空間，這是近些年來國外城市空間擴(kuò)展研究呈現(xiàn)的新特征;國內(nèi)對城市空間擴(kuò)展研究基本從20世紀(jì)80年代中期開始，研究的時(shí)間較短，并以大量的個(gè)案為主，局限于單一城市的空間擴(kuò)展研究，缺乏“區(qū)域”的宏觀視角，系統(tǒng)歸納和總結(jié)的不多，不能十分有效地指導(dǎo)當(dāng)前我國城市化進(jìn)程加速的時(shí)代要求。

(2)從研究內(nèi)容來看，國外研究重點(diǎn)經(jīng)歷了單一城市內(nèi)部空間擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)變化與形成機(jī)制的研究到城市與區(qū)域互動(dòng)關(guān)聯(lián)的空間擴(kuò)展模式與機(jī)制研究，再到全球化跨國跨區(qū)域城市體系研究的轉(zhuǎn)變，國外城市空間擴(kuò)展研究處于不斷轉(zhuǎn)型與重構(gòu)之中，研究內(nèi)容體系較為完整;國內(nèi)對城市空間擴(kuò)展的演變模式、動(dòng)力機(jī)制、模擬預(yù)測及優(yōu)化調(diào)控等方面作了全面地研究，取得了積極的成果，但目前國內(nèi)對于城市擴(kuò)展的動(dòng)力機(jī)制與空間機(jī)理分析不盡全面，擴(kuò)展模式識別偏向于定性化的描述，優(yōu)化調(diào)控策略研究仍處在借鑒與討論之中，個(gè)案研究往往更多是針對某一角度而言，不具有普適性與系統(tǒng)性。

(3)從研究方法來看，國外城市空間擴(kuò)展研究方法呈現(xiàn)出從定性描述研究轉(zhuǎn)向定量模型研究、從個(gè)案研究轉(zhuǎn)向區(qū)域城市實(shí)證研究、從單因素單學(xué)科分散研究轉(zhuǎn)向多學(xué)科綜合研究，國外的研究方法一直不斷在創(chuàng)新，研究視角十分全面;國內(nèi)研究也呈現(xiàn)出從定性描述研究轉(zhuǎn)向定量模型研究、從單一學(xué)科分散研究轉(zhuǎn)向多學(xué)科的綜合研究，借鑒景觀生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及社會(huì)科學(xué)等學(xué)科，多學(xué)科相互交融，拓寬了城市空間擴(kuò)展研究的深度;但是目前國內(nèi)城市空間擴(kuò)展研究的視角仍不夠全面，缺乏宏觀、中觀、微觀系統(tǒng)化的綜合研究，基于各學(xué)科的交叉研究多停留在定性描述的層面上，需要進(jìn)一步深化。

2.2 研究展望

基于中國快速城市化的時(shí)代大背景，關(guān)于城市空間擴(kuò)展研究的理論與實(shí)踐也會(huì)進(jìn)一步豐富，未來中國城市空間擴(kuò)展研究主要有以下幾個(gè)方面的趨勢:

(1)研究尺度更側(cè)重于對城市群、城鎮(zhèn)密集區(qū) (長三角、珠三角、環(huán)渤海、長株潭、皖江城市帶、中原城市群等)“區(qū)域”尺度城鎮(zhèn)群體空間格局演變規(guī)律的探討，揭示城市空間在大時(shí)空尺度上擴(kuò)展的特征與群體之間相互作用的形式;同時(shí)更加關(guān)注對中西部經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)城市空間擴(kuò)展深入研究，探討與總結(jié)欠發(fā)達(dá)地區(qū)城市空間擴(kuò)展的擴(kuò)展特征、演變模式及其內(nèi)在機(jī)制，并且深化與發(fā)達(dá)地區(qū)城市空間擴(kuò)展規(guī)律的對比研究，提出更適合欠發(fā)達(dá)地區(qū)城市空間發(fā)展模式，更好地指導(dǎo)中西部城市化的可持續(xù)發(fā)展;

(2)建立城市空間擴(kuò)展宏觀 (政策、規(guī)劃、制度等)、中觀 (經(jīng)濟(jì)、人口、社會(huì)、文化等)、微觀(地形、交通、區(qū)位等)的多尺度綜合驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究范式，探討城市空間擴(kuò)展不同尺度的綜合驅(qū)動(dòng)機(jī)制，并且揭示不同尺度機(jī)制內(nèi)在的相互作用機(jī)理，深入地解釋城市空間擴(kuò)展的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)機(jī)制;

(3)借鑒其他學(xué)科的理論與方法，加強(qiáng)城市空間擴(kuò)展與其他學(xué)科的交叉研究，拓寬城市空間擴(kuò)展研究的視角，不斷完善國內(nèi)城市空間擴(kuò)展的研究內(nèi)容體系。更多的新技術(shù)、新方法應(yīng)用于城市空間擴(kuò)展研究之中，如加強(qiáng)CA模型與GIS空間模型的耦合、CA模型與MAS模型的綜合集成的研究，不斷提高城市空間擴(kuò)展模擬預(yù)測的精度;

(4)深入對國外“精明增長”理念與技術(shù)的研究與探討，提煉出更具普適性和系統(tǒng)性的城市空間擴(kuò)展的優(yōu)化調(diào)控策略。當(dāng)前我國東中西部城市空間擴(kuò)展仍處于不斷深化階段，基于區(qū)域之間發(fā)展的差異，制定相應(yīng)的城市空間擴(kuò)展的優(yōu)化調(diào)控策略，引導(dǎo)城市空間向更加科學(xué)、合理的方向發(fā)展;

(5)隨著城市空間擴(kuò)張的不斷加劇，對地區(qū)耕地資源的侵占力度也不斷加強(qiáng)，區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題越演越烈，也將會(huì)危及到區(qū)域糧食安全。加強(qiáng)城市空間擴(kuò)展與區(qū)域生態(tài)、糧食安全的關(guān)系研究，重點(diǎn)在于探討它們之間內(nèi)在的耦合關(guān)系，以及制定相應(yīng)的政策響應(yīng)機(jī)制，這是未來研究城市空間擴(kuò)展的重要落腳點(diǎn)，體現(xiàn)研究為政策服務(wù)的社會(huì)性。

以城市空間擴(kuò)展研究為切入點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)前中國城市化的實(shí)際情況，對國內(nèi)城市空間擴(kuò)展的特征、動(dòng)力機(jī)制、典型模式進(jìn)行歸納與總結(jié)研究，不僅有助于構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)的城市空間擴(kuò)展的理論研究體系，豐富城市地理學(xué)的研究成果，也可以為政府制定城市空間規(guī)劃策略與政策提供科學(xué)的決策與依據(jù)。

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［17］李雪梅，張志斌，基于“精明增長”的城市空間擴(kuò)展——以蘭州市為例［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2008，22(11):108－113.

(責(zé)任編輯 劉傳忠)

Research Progress and Review of Urban Spatial Expansion

Zhang Rongtian，Zhang Xiaolin
(School of Geography Science，Nanjing Normal University，Nanjing 210046，China)

According to the change of urban spatial expansion research content and the progress of theory both at home and abroad，the paper summarizes the urban spatial expansion research content system as follow:evolution mode，driving mechanism，simulation forecast and optimizing adjustment.This article analyzes the system sort of foreign research and development trends for the domestic research in contrast with a view to the domestic research and development of urban expansion to provide theoretical and practical reference guide.

Urbanization;Urban spatial expansion;Research progress;Review

F293.2

A

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“發(fā)達(dá)地區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間格局轉(zhuǎn)型與重構(gòu)研究——以蘇南為例”(41071114)

2011－12－20

張榮天 (1987－)，男，江蘇溧水人，碩士研究生;研究方向:城鄉(xiāng)規(guī)劃與區(qū)域發(fā)展。