劉路云，鄭伯紅

(中南大學(xué)a.土木工程學(xué)院;b.建筑與藝術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙410075)

基于工業(yè)用地?cái)U(kuò)展的長(zhǎng)沙城市空間演變與優(yōu)化

劉路云a，鄭伯紅b

(中南大學(xué)a.土木工程學(xué)院;b.建筑與藝術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙410075)

以工業(yè)園區(qū)形式為主的工業(yè)用地?cái)U(kuò)展對(duì)城市空間演變產(chǎn)生著深刻影響。利用長(zhǎng)沙市1949—2013年的城市用地資料，通過計(jì)算城市與工業(yè)的用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)、等距擴(kuò)散緩沖強(qiáng)度峰值、重心軌跡、形狀緊湊度與空間效率等城市空間衡量指標(biāo)，分析工業(yè)用地?cái)U(kuò)展的時(shí)間特征，揭示工業(yè)用地?cái)U(kuò)展引導(dǎo)城市空間發(fā)展由內(nèi)向填充走向外向擴(kuò)展、空間模式由單中心走向多中心、空間結(jié)構(gòu)由圈層走向軸向、空間聯(lián)系由松散走向緊湊等規(guī)律，并從總體規(guī)劃層面提出相應(yīng)的城市空間優(yōu)化策略，引導(dǎo)工業(yè)用地的合理規(guī)劃。

工業(yè)用地?cái)U(kuò)展;演變規(guī)律;空間優(yōu)化;長(zhǎng)沙市

0 引言

城市空間是指一切圍繞著人而形成的客觀存在的城市物質(zhì)實(shí)體構(gòu)架，物質(zhì)空間環(huán)境與在該環(huán)境中人的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化活動(dòng)的相互作用構(gòu)成了城市空間本質(zhì)［1－2］，城市空間的演變受自然、經(jīng)濟(jì)、交通、工業(yè)、居住文化引導(dǎo)等多因素的綜合作用［3－4］。工業(yè)與城市空間演變的研究一直是學(xué)者們關(guān)注的焦點(diǎn)，相關(guān)研究成果頗豐。呂萍等［5］、王愛民等［6］分別對(duì)北京與廣州的工業(yè)用地集散特征及其內(nèi)在動(dòng)因進(jìn)行了研究;胡喬［7］則針對(duì)上海工業(yè)用地布局和城市空間結(jié)構(gòu)歷史演變進(jìn)行了定性分析，提出工業(yè)用地的空間優(yōu)化策略;梁辰等［8］和楊德進(jìn)［9］從產(chǎn)業(yè)與城市空間結(jié)構(gòu)演化角度出發(fā)，綜合考慮社會(huì)、人口、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)等方面因素，歸納總結(jié)了城市空間結(jié)構(gòu)演變規(guī)律;張仁橋［10］以工業(yè)集聚區(qū)為研究對(duì)象，分析上海工業(yè)集聚區(qū)發(fā)展軌跡和經(jīng)濟(jì)績(jī)效，構(gòu)建了工業(yè)集聚區(qū)的空間整合和優(yōu)化創(chuàng)新模式;鄭國(guó)［11］以開發(fā)區(qū)為研究對(duì)象，分析開發(fā)區(qū)的發(fā)展對(duì)城市經(jīng)濟(jì)、人口和社會(huì)、城市空間形態(tài)重構(gòu)的影響內(nèi)容、方式和肌理，并對(duì)開發(fā)區(qū)發(fā)展和城市規(guī)劃提出了政策建議;易成波等［12］以工業(yè)園區(qū)為研究對(duì)象，提出城園一體化的戰(zhàn)略發(fā)展思路，構(gòu)建了永川城市與工業(yè)園區(qū)互動(dòng)發(fā)展的基本模式。

以往研究多從工業(yè)對(duì)城市空間格局影響的正向思維角度來談工業(yè)自身空間的優(yōu)化與調(diào)整，雖然工業(yè)用地的擴(kuò)展是城市空間擴(kuò)展的主要?jiǎng)右?，有序的工業(yè)發(fā)展將塑造一個(gè)合理的城市空間形態(tài)，但是，反過來一個(gè)合理的城市空間格局也將更好地引導(dǎo)工業(yè)的健康運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，借鑒以往相關(guān)成果，遵循從城市到工業(yè)的逆向思維方法，利用長(zhǎng)沙市1949—2013年的城市用地資料，計(jì)算城市與工業(yè)的用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)、等距擴(kuò)散緩沖強(qiáng)度峰值、重心軌跡、形狀緊湊度與空間效率等城市空間衡量指標(biāo)，定量分析，尋找工業(yè)與城市空間演變之間的內(nèi)在規(guī)律，并從城市總體空間發(fā)展戰(zhàn)略高度，提出分區(qū)制定城市用地功能轉(zhuǎn)換措施、加快城市副中心的建設(shè)、構(gòu)建軸線型城市空間骨架、引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)集群式發(fā)展的空間優(yōu)化策略，引導(dǎo)工業(yè)用地的合理規(guī)劃。

1 長(zhǎng)沙工業(yè)用地?cái)U(kuò)展的時(shí)間特征

2009—2013年，長(zhǎng)沙城市用地以平均30 km2/a的速度向外擴(kuò)張，截至2013年長(zhǎng)沙市共有長(zhǎng)沙高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、長(zhǎng)沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、長(zhǎng)沙寧鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)等3個(gè)國(guó)家級(jí)開發(fā)區(qū)和7個(gè)省級(jí)開發(fā)區(qū)。5年期間已開發(fā)面積達(dá)105 km2，平均每年增加21 km2，園區(qū)每年新開發(fā)面積占城市新增建成區(qū)面積的70%。預(yù)計(jì)到2020年上述產(chǎn)業(yè)園區(qū)新擴(kuò)展面積將達(dá)250 km2，占同期新增城市建設(shè)用地面積的60%。研究以都市區(qū)1 450 km2范圍為對(duì)象展開。從《長(zhǎng)沙市統(tǒng)計(jì)年鑒》(1979—2014)中提取長(zhǎng)沙市1978—2013年建成區(qū)面積、GDP、工業(yè)增加值、市區(qū)人口、固定資產(chǎn)投資、一二三產(chǎn)業(yè)比例、交通運(yùn)輸業(yè)、房產(chǎn)業(yè)、批發(fā)零售業(yè)10項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)其做相關(guān)性分析(圖1)，結(jié)果顯示前3項(xiàng)指標(biāo)相關(guān)系數(shù)達(dá)0.95以上。而1949—2013年，長(zhǎng)沙市經(jīng)歷了1979，1996，2003，2008和2013年5次總體規(guī)劃調(diào)整與修編，利用這5個(gè)時(shí)間點(diǎn)的總體規(guī)劃現(xiàn)狀用地資料，根據(jù)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)(urbanization intensity index，UII)定量分析每一時(shí)段長(zhǎng)沙工業(yè)與城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的強(qiáng)弱和快慢，探討兩者與GDP、工業(yè)增加值變化之間的關(guān)系(圖2)，可以審視長(zhǎng)沙工業(yè)用地?cái)U(kuò)展特征之全貌。用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度計(jì)算公式為:

式中:It－(t+n)為某空間單元在t－(t+n)時(shí)段內(nèi)的用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度指數(shù);St+n和St分別為第t+n年和第t年的用地面積;S為空間單元用地總面積;n為研究時(shí)段。

解放初期，長(zhǎng)沙手工業(yè)的恢復(fù)和發(fā)展為全市工業(yè)化進(jìn)程奠定了良好的基礎(chǔ)，在老城邊緣天心區(qū)南二環(huán)兩側(cè)及開福區(qū)伍家?guī)X一帶集中了大片工業(yè)用地，其面積占城市建設(shè)用地面積的25%。1949—1978年間，由于遭遇各種政治運(yùn)動(dòng)的干擾，工業(yè)發(fā)展比例失調(diào)，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行極不穩(wěn)定，工業(yè)用地與城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度分別從1949年的0.02和0.10增長(zhǎng)至1978年的0.11和0.12，僅增長(zhǎng)0.09和0.02個(gè)點(diǎn)，GDP與工業(yè)增加值非常低。

1979—1984年，長(zhǎng)沙工業(yè)結(jié)構(gòu)首次調(diào)整，產(chǎn)業(yè)以機(jī)械、食品、化工、紡織業(yè)產(chǎn)品為主，輕工業(yè)比重逐步調(diào)高; 1985—1990年，工業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行第二次重大調(diào)整，機(jī)械、交通運(yùn)輸設(shè)備、化工、紡織、食品構(gòu)成工業(yè)經(jīng)濟(jì)的支柱，輕重工業(yè)結(jié)構(gòu)差距明顯縮小;1991—1996年，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開始成長(zhǎng)，機(jī)械、交通運(yùn)輸設(shè)備業(yè)、電氣機(jī)械制造業(yè)等重工業(yè)行業(yè)和以煙草加工為代表的輕工業(yè)行業(yè)成為該時(shí)期長(zhǎng)沙工業(yè)發(fā)展的主要行業(yè)。因此，這期間工業(yè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度與城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度均呈下滑趨勢(shì)，僅為0.04和0.06，而從GDP與工業(yè)增加值柱狀圖來看，兩項(xiàng)指標(biāo)開始快速增長(zhǎng)，漲幅達(dá)15%。

1997—2003年，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)與信息產(chǎn)業(yè)快速增長(zhǎng)，工業(yè)結(jié)構(gòu)全面整合，城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和升級(jí)促使各企業(yè)開始向開發(fā)區(qū)集聚，工業(yè)的郊區(qū)化引發(fā)郊區(qū)城市化，從而導(dǎo)致城市空間向外擴(kuò)展，工業(yè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度與城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度呈平緩上升趨勢(shì)，但后者上升幅度較大，柱狀圖顯示GDP保持高速增長(zhǎng)狀態(tài)，但由于工業(yè)調(diào)整尚處在起步時(shí)期，工業(yè)增加值上升并不明顯。

2005年，長(zhǎng)沙市新型工業(yè)化發(fā)展規(guī)劃出臺(tái)，提出工業(yè)發(fā)展走園區(qū)化、集群化、集約化路徑，工業(yè)用地在空間上逐步向長(zhǎng)沙高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、長(zhǎng)沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、隆平高科技園、長(zhǎng)沙新港工業(yè)園、長(zhǎng)沙環(huán)保工業(yè)園、湖南望城食品工業(yè)園等各園區(qū)集聚。2004—2008年，城市建設(shè)用地與工業(yè)用地的擴(kuò)展速度緩慢，呈下降趨勢(shì)，但土地集約效率高，GDP與工業(yè)增加值呈直線上升。

2009—2013年，工業(yè)進(jìn)一步集聚在三環(huán)周邊以及星馬片區(qū)的長(zhǎng)沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，隆平高科技園、岳麓片區(qū)的長(zhǎng)沙高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，高星組團(tuán)的湖南望城經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，并開始形成以工業(yè)園區(qū)為核心的產(chǎn)業(yè)基地和配套小區(qū)，工業(yè)用地的擴(kuò)展帶動(dòng)著城市居住、公共管理與公共服務(wù)設(shè)施用地、商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地等建設(shè)用地向城市邊緣地帶轉(zhuǎn)移，該時(shí)間段工業(yè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度與城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度快速上升，表現(xiàn)為工業(yè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度曲線上升的斜率較大，GDP與工業(yè)增加值也相應(yīng)地呈直線式快速上升。

總之，在工業(yè)用地?cái)U(kuò)展引導(dǎo)下，長(zhǎng)沙城市空間擴(kuò)展并非均衡向外推進(jìn)，而是遵循著加速、減速、穩(wěn)定再加速的一般規(guī)律，工業(yè)用地與城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展速度同步呈現(xiàn)出加速、減速、穩(wěn)定再加速的周期性變化，在擴(kuò)展強(qiáng)度曲線上則表現(xiàn)為上升、下降、平穩(wěn)再上升的波浪式趨勢(shì)。

圖1 建成區(qū)與GDP、工業(yè)增加值、人口的相關(guān)性分析Fig.1 The correlation between GDP，value added and city population

圖2 用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度與GDP、工業(yè)增加值的關(guān)系Fig.2 Constrained graph about industry and urbanization intensity index，GDP and value added

圖3 1949—2013工業(yè)用地面積變化及圈層分布Fig.3 Area change and layer distribution of industrial land during 1949—2013

2 工業(yè)用地?cái)U(kuò)展對(duì)城市空間演變的影響

2.1 空間發(fā)展由內(nèi)向填充走向外向擴(kuò)展

將都市區(qū)1 450 km2范圍用地分成一、二、三及都市圈4個(gè)圈層(老城核心區(qū)為第一圈層，二環(huán)以內(nèi)為第二圈層，二環(huán)至繞城高速為第三圈層，繞城高速以外為都市圈層)，通過ArcGIS疊置分析對(duì)1949—2013年期間6個(gè)時(shí)期的現(xiàn)狀用地進(jìn)行切割，并利用ArcGIS中的Zonal Statistics工具對(duì)用地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到每個(gè)時(shí)期各圈層的工業(yè)用地面積數(shù)據(jù)，可從時(shí)空兩軸線對(duì)工業(yè)用地的圈層變化特征進(jìn)行分析。

根據(jù)1949—2013年不同圈層面積的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，繪制工業(yè)用地面積變化及圈層分布圖(圖3)。1949年工業(yè)用地全部集中在一、二圈層以內(nèi);至1979年用地向第三圈層擴(kuò)展，其用地比例上升趨勢(shì)較快，達(dá)28%，而一、二圈層用地面積比例直線下降至30%和42%;至1996年，一、二圈層繼續(xù)保持下降趨勢(shì)，第三圈層和都市圈層的用地比例開始上升，但總體分布仍集中在二、三圈層; 2003年，工業(yè)用地均勻分布于二、三圈層和都市圈層;至2008年以后，一、二圈層所占比例甚少，且第三圈層的比例從1978年以來保持的平穩(wěn)曲線開始下降，工業(yè)用地主要集中在都市圈層，占總比例的61%。以第三圈層比例趨勢(shì)線作為參照可以清晰看出工業(yè)用地外遷的規(guī)律特征:1979年以前主要為一、二圈層向第三圈層的轉(zhuǎn)移，1979—2008年主要為一、二圈層向都市圈層的轉(zhuǎn)移，2008年以后工業(yè)用地從一、二、三圈層整體向都市圈層轉(zhuǎn)移。

從1949—2013年工業(yè)與城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展斑塊的空間分異特征來看(圖4)，1949—1979年，工業(yè)用地在一、二圈層均勻散狀分布，斑塊面積小而零散;1980—2003年，工業(yè)在一、二圈層呈同心圈向外蠶食，同時(shí)在第三圈層出現(xiàn)跳躍式發(fā)展雛形，用地拓展均以小斑塊散填為主，而城市建設(shè)用地也在工業(yè)斑塊周邊零星散狀分布;2004—2008年，一、二圈層的工業(yè)用地斑塊逐步減少，部分用地開始與城市中心功能融合，在第三圈層以外也不再是小斑塊散填發(fā)展而是以大斑塊的集聚式發(fā)展形態(tài)為主，工業(yè)斑塊周邊的城市建設(shè)用地也呈現(xiàn)出成片開發(fā)模式;至2013年第三圈層以外的工業(yè)與城市建設(shè)用地圖斑形態(tài)越來越大，集聚度越來越高?？傮w來看，長(zhǎng)沙工業(yè)空間集散基本遵循著“集聚—分散—集聚”的演變規(guī)律，空間變動(dòng)上主要從一、二圈層的小斑塊填充向第三圈層以外的大斑塊集聚，即由內(nèi)向填充向外向擴(kuò)展式發(fā)展演變，由此引導(dǎo)著城市空間拓展模式(圖5)。

圖4 工業(yè)用地與城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展斑塊空間分異Fig.4 Space-time coupling between industrial land and urban development land expansion

圖5 城市空間拓展模式Fig.5 Modeling of urban space expansion

2.2 空間模式由單中心走向多中心

采用緩沖帶分析法，以五一廣場(chǎng)作為基準(zhǔn)面等距擴(kuò)散緩沖，向外建立間距為2 km的緩沖帶15個(gè)，以緩沖帶作為基本單元計(jì)算擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)，分析工業(yè)用地與城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)UII隨距離變化的趨勢(shì)(圖6)。結(jié)果顯示:1949—1979年，工業(yè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度峰值出現(xiàn)在距五一廣場(chǎng)基準(zhǔn)面6 km的范圍，隨后隨著距離的增加擴(kuò)展強(qiáng)度逐漸減小，至12 km處接近基線0，相應(yīng)的城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度最大峰值出現(xiàn)在4 km處，曲線趨勢(shì)與工業(yè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度趨勢(shì)一致，說明該時(shí)期工業(yè)用地?cái)U(kuò)展引導(dǎo)的城市空間演變范圍尚局限于湘江東岸，但已開始向河西拓展;1980—1996年，工業(yè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度曲線與上一時(shí)段近似，在12 km內(nèi)擴(kuò)展強(qiáng)度增大，12 km以外有外移趨勢(shì)，城市空間結(jié)構(gòu)演變中最活躍的部分已經(jīng)推至距五一廣場(chǎng)6 km的區(qū)域，在12 km范圍內(nèi)的城市擴(kuò)展速度也在加快，并與工業(yè)用地?cái)U(kuò)展速度保持高度一致性，該階段工業(yè)擴(kuò)展強(qiáng)度的單峰值特征對(duì)應(yīng)的城市擴(kuò)展仍呈現(xiàn)單核心形態(tài);1997—2003年，工業(yè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度曲線在上一時(shí)段基礎(chǔ)上整體外移4 km，其峰值也由原來的6 km移至10～14 km處，相應(yīng)城市擴(kuò)展UII曲線波動(dòng)較大，分別在距五一廣場(chǎng)6 km和12 km處擴(kuò)展最為活躍，除五一廣場(chǎng)外增加了一個(gè)明顯的擴(kuò)展核，表明城市空間結(jié)構(gòu)由單核心模式向雙核模式演變;2004—2008年，工業(yè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度10 km處峰值維持不變，但在22 km處出現(xiàn)了第2個(gè)峰值，該時(shí)期城市擴(kuò)展強(qiáng)度曲線趨向平緩，表明其擴(kuò)展位置距兩核分布較為均勻;2009—2013年，工業(yè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度集中在12～22 km區(qū)域，城市擴(kuò)展除6和14 km處呈現(xiàn)2個(gè)明顯的峰值外，18和24 km處開始出現(xiàn)小波峰，說明長(zhǎng)沙受新的工業(yè)用地?cái)U(kuò)展核作用增強(qiáng)，城市呈多中心演變態(tài)勢(shì)愈加明顯。

圖6 用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)隨距離變化的趨勢(shì)Fig.6 Chart of the trend that urbanization intensity index expansion varies with distance

2.3 空間結(jié)構(gòu)由圈層走向軸向

重心轉(zhuǎn)移是城市空間演變的重要量化指標(biāo)之一，借用人口重心計(jì)算方法來計(jì)算城市重心與工業(yè)重心。其計(jì)算公式為:

式中:(Xt，Yt)為第t年工業(yè)/城市重心坐標(biāo);Ati為第t年i塊圖斑面積;(xti，yti)為第t年i塊圖斑重心所處坐標(biāo)。

用ArcGIS求出每個(gè)地塊的重心坐標(biāo)(x，y)及其面積參數(shù)。根據(jù)公式(2)得到5個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的工業(yè)重心與城市重心坐標(biāo)(表1，圖7)。從1979—2013年工業(yè)與城市重心整體移動(dòng)軌跡來看，2個(gè)軌跡運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)均保持高度一致性，說明工業(yè)用地?cái)U(kuò)展一直是長(zhǎng)沙城市擴(kuò)展的主要?jiǎng)恿ΑＦ渲校?949—2003年，工業(yè)與城市重心坐標(biāo)位移較小，工業(yè)重心主要在南二環(huán)線北側(cè)游離，城市重心坐標(biāo)則主要在五一廣場(chǎng)附近1 km圈移動(dòng);2004—2008年，工業(yè)與城市重心位置均出現(xiàn)劇烈跳動(dòng)，工業(yè)重心向西移動(dòng)1.42 km、向北移動(dòng)4.19 km，空間上已從南二環(huán)沿線向北移至伍家?guī)X一帶，說明這一時(shí)期工業(yè)用地?cái)U(kuò)展方向發(fā)生了巨大的變化，已跳出了老工業(yè)區(qū)空間區(qū)域向北發(fā)展，而城市重心相應(yīng)表現(xiàn)為向西北移動(dòng)至營(yíng)盤路與湘江中路交叉口東面;2009—2013年，工業(yè)與城市重心繼續(xù)向北向東移動(dòng)，工業(yè)重心空間上已接近岳麓大道—三一大道的工業(yè)發(fā)展軸線，說明這一時(shí)段該軸線上的工業(yè)發(fā)展力度較大，城市重心受此作用則移至湘江中路與開福寺路南側(cè)，移動(dòng)幅度較小。岳麓大道—三一大道軸線上工業(yè)用地占總工業(yè)用地比例穩(wěn)步增加，1979，1996，2003，2008，2013年工業(yè)用地所占比分別為5.24%，14.08%，17.33%，41.20%，38.71%，表明2008年以后工業(yè)主要沿該軸線有機(jī)生長(zhǎng)。

表1 1979—2013年長(zhǎng)沙市工業(yè)與城市重心坐標(biāo)計(jì)算Tab.1 Barycentric coordinate of industry-land and urban-land during 1979—2013

圖7 長(zhǎng)沙市工業(yè)與城市重心轉(zhuǎn)移軌跡Fig.7 The temporal and spatial movement of the industry and urban gravity centers

2.4 空間聯(lián)系由松散走向緊湊

城市形態(tài)緊湊度是度量城市空間形態(tài)變化的主要特征之一，計(jì)算公式為:

式中:C為城市緊湊度;A為城市建成區(qū)面積;P為城市輪廓周長(zhǎng)。一般情況下C值在0～1之間，且C值越大說明城市形態(tài)越緊湊，反之則緊湊性越差。

城市空間效率則可作為城市土地利用水平的度量指標(biāo)，計(jì)算公式為:

式中:g為工業(yè)區(qū)工業(yè)總產(chǎn)值;m為工業(yè)用地面積;G為城市工業(yè)總產(chǎn)值;M為城市建設(shè)用地面積。E值越大表明空間效率越高，工業(yè)區(qū)與城市發(fā)展越集約。因此，根據(jù)公式(3)和公式(4)分別計(jì)算長(zhǎng)沙市不同時(shí)段的形狀緊湊度、空間效率兩項(xiàng)指標(biāo)值，可直觀反映工業(yè)園區(qū)用地變化對(duì)城市空間的影響(圖8)。

圖8 形狀緊湊度與空間效率變化Fig.8 The variation of shape intensity and space efficiency

從整個(gè)城市空間格局看，長(zhǎng)沙自然山水格局導(dǎo)致了城市形狀緊湊度C相對(duì)較低為0.16～0.29，而空間效率E值則較高為1.66～4.70，說明工業(yè)區(qū)與城市集約度較高，但布局上相對(duì)零散。從時(shí)間序列來看，2003年以前工業(yè)區(qū)的初步發(fā)育引導(dǎo)著城市空間外向拓展，而居住、商貿(mào)服務(wù)等配套功能尚缺乏，且大部分依托城區(qū)提供，工業(yè)區(qū)與城市土地利用效率上升慢、幅度小，城市形態(tài)緊湊度呈下降趨勢(shì);2003年以后，產(chǎn)業(yè)向園區(qū)集群發(fā)展使得其經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)作用增強(qiáng)，至2013年長(zhǎng)沙基本形成工程機(jī)械、汽車、電子信息、家電、生物醫(yī)藥和材料六大產(chǎn)業(yè)集群，各產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì)顯著，如長(zhǎng)沙高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)和長(zhǎng)沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)集中了97.9%的工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)、75.9%的汽車產(chǎn)業(yè)、91.2%的電子信息產(chǎn)業(yè)和90.6%的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，望城經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)集中了67.8%的材料產(chǎn)業(yè)，天心經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)集中了49.8%的家電產(chǎn)業(yè)，園區(qū)各項(xiàng)配套設(shè)施也逐漸完善，功能走向綜合，引導(dǎo)著城市空間向各組團(tuán)呈大團(tuán)狀集聚，此時(shí)段城市空間效率與形態(tài)緊湊度同步同幅上升，且上升幅度明顯，產(chǎn)業(yè)的集群式發(fā)展使得城市空間聯(lián)系由松散向緊湊不斷優(yōu)化。

3 城市空間優(yōu)化策略

3.1 分區(qū)制定城市用地功能置換措施

針對(duì)空間發(fā)展由內(nèi)向填充走向外向擴(kuò)展導(dǎo)致工業(yè)用地在外遷過程中一、二、三圈層的用地面臨著功能置換問題，可根據(jù)所在圈層分區(qū)制定相應(yīng)控制措施。第一圈層外遷后用地主要實(shí)行“退二進(jìn)綠”嚴(yán)格控制，并優(yōu)先滿足核心區(qū)停車設(shè)施、市民游憩及傳統(tǒng)舊區(qū)中公共綠地等功能需求;第二圈層外遷后用地主要實(shí)行“退二進(jìn)三”引導(dǎo)控制，使置換后的用地主要向道路、綠化和第三產(chǎn)業(yè)服務(wù)的公共設(shè)施、居住開發(fā)等性質(zhì)轉(zhuǎn)化;第三圈層外遷后用地主要實(shí)行“退二進(jìn)二”限制發(fā)展三類工業(yè)，并對(duì)現(xiàn)有三類工業(yè)加大技術(shù)改造力度，促進(jìn)其產(chǎn)品升級(jí)、轉(zhuǎn)型，或?qū)⒉糠稚a(chǎn)環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移至郊區(qū)，逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型引導(dǎo)用地功能的成功置換。

3.2 加快城市副中心的建設(shè)

工業(yè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度與城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度峰值的外移規(guī)律與趨勢(shì)表明，長(zhǎng)沙城市經(jīng)歷了單核式和雙核式擴(kuò)張的發(fā)展階段，應(yīng)引導(dǎo)其城市空間向多中心和網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)方向演進(jìn)。一方面，大力發(fā)展軌道交通，形成大集中、小分散的有機(jī)分散布局模式，在城市局部區(qū)域集中發(fā)展打造集聚優(yōu)勢(shì)，在各片適度分散，形成組團(tuán)中心;另一方面，在組團(tuán)中心合理預(yù)留用地條件好、交通便利、發(fā)展?jié)摿Υ蟮墓?jié)點(diǎn)地區(qū)，引導(dǎo)企業(yè)管理、商業(yè)、金融、信息服務(wù)等職能機(jī)構(gòu)向中心地區(qū)聚集，積極培育次級(jí)中心，疏散老城中心行政和部分商務(wù)辦公職能，并對(duì)重點(diǎn)中心節(jié)點(diǎn)地區(qū)建立嚴(yán)格的控制體系，避免空間資源被其他建設(shè)所占據(jù)。

規(guī)劃在公共服務(wù)配套建設(shè)上實(shí)施層級(jí)均衡配置，岳麓、星馬城市副中心加大高端商務(wù)、大型商業(yè)綜合體、集中辦公的行政CBD、區(qū)域性醫(yī)療衛(wèi)生、體育中心等公用設(shè)施建設(shè)的投入力度，形成高品質(zhì)、強(qiáng)輻射和大范圍的極核型副中心;空港、金霞、高星和暮云等組團(tuán)中心適當(dāng)配置商務(wù)、商業(yè)文化、教育、社會(huì)福利、體育等生產(chǎn)性功能區(qū)域和生活型功能區(qū)域，以滿足組團(tuán)發(fā)展需要的科技創(chuàng)新、居住、生活等方面的功能需求。

3.3 構(gòu)建軸線型城市空間骨架

工業(yè)帶動(dòng)城市的快速發(fā)展，現(xiàn)有規(guī)劃設(shè)想的城市外圍各工業(yè)組團(tuán)均衡發(fā)展的態(tài)勢(shì)因潛力差異，導(dǎo)致發(fā)展速度不同而實(shí)際呈非均衡的狀態(tài)，長(zhǎng)沙城市空間結(jié)構(gòu)將由原來的“中心城區(qū)+外圍”圈層結(jié)構(gòu)逐步演變成“T”型生長(zhǎng)的軸線結(jié)構(gòu)。因此，軸線可生長(zhǎng)的非均衡式結(jié)構(gòu)更適應(yīng)長(zhǎng)沙新型工業(yè)化發(fā)展的實(shí)際需要，其開放、動(dòng)態(tài)的特征更能增加空間結(jié)構(gòu)的彈性和開放性，突顯線性空間發(fā)展趨勢(shì)。

因此，未來10年工業(yè)空間發(fā)展態(tài)勢(shì)仍沿著有利于工業(yè)區(qū)位的對(duì)外交通軸線拓展，東西向岳麓大道—三一大道—長(zhǎng)瀏高速、南北向S102—芙蓉南路—中意二路聯(lián)系的大型工業(yè)園區(qū)將成為長(zhǎng)沙工業(yè)發(fā)展的T字型生長(zhǎng)軸線，軸線上主要發(fā)展長(zhǎng)沙高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、長(zhǎng)沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、金霞經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)3個(gè)開發(fā)區(qū)和新能源汽車基地、臨空制造業(yè)基地兩個(gè)特色工業(yè)基地。城市空間結(jié)構(gòu)需順應(yīng)區(qū)域工業(yè)格局和發(fā)展導(dǎo)向，構(gòu)建“一軸兩廊兩帶”的城市空間結(jié)構(gòu)，突出廊道型空間發(fā)展模式。

3.4 引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)集群式發(fā)展

長(zhǎng)沙城市形態(tài)經(jīng)歷了由緊湊到較為松散再到更為緊湊的周期性擴(kuò)展變化，但緊湊度與空間效率仍然較低。應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，強(qiáng)化城市產(chǎn)業(yè)空間的牽引效應(yīng)，通過產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展來提高城市競(jìng)爭(zhēng)力，摒棄大而全的規(guī)劃傾向。同時(shí)應(yīng)加快對(duì)現(xiàn)有工業(yè)園區(qū)的整合和開發(fā)建設(shè)，加大企業(yè)向園區(qū)集中的力度，引導(dǎo)處于同一產(chǎn)業(yè)群、同一產(chǎn)業(yè)鏈上的關(guān)聯(lián)企業(yè)及相互配套組織相對(duì)集聚。

規(guī)劃將全市產(chǎn)業(yè)空間規(guī)劃為東部、西部、南部三大產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，東部產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)打造協(xié)作緊密的現(xiàn)代制造業(yè)基地，以長(zhǎng)沙經(jīng)開區(qū)為核心，突出工程機(jī)械、汽車的專業(yè)化生產(chǎn);以隆平高科技園為核心，突出食品、材料、新能源產(chǎn)業(yè)。西部產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)打造高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地，以長(zhǎng)沙高新區(qū)、望城經(jīng)開區(qū)為核心，突出電子信息、材料、食品、精密機(jī)械制造的專業(yè)化生產(chǎn);以岳麓工業(yè)集中區(qū)為核心，依托周邊高校云集優(yōu)勢(shì)，突出科技成果轉(zhuǎn)化優(yōu)勢(shì)。南部產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)以雨花經(jīng)開區(qū)、天心經(jīng)開區(qū)、暮云經(jīng)開區(qū)為核心，著力發(fā)展新能源汽車及生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)。通過產(chǎn)業(yè)空間結(jié)構(gòu)的重組和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)在地理空間上的相對(duì)集中，引導(dǎo)城市向更為緊湊的形態(tài)演進(jìn)。

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Evolution and Optimization of Changsha City Space Based on Industrial Land Expansion

Liu Luyuna，Zheng Bohongb
(a.Institute of Civil Engineering;b.Institute of Architectural and Art，Central South University，Changsha 410075，China)

Urban space had a profound change due to the influence of the rapid industrialization.The paper firstly used the land-use data from 1949 to 2013 to analyze the timing characteristics.Then，the paper choose the urban expansion intensity index，buffer analysis，center of gravity，compact shape degree and space efficiency of urban space index to analyze the characteristics of the urban spatial expansion.The results indicated that city development from internal filling type to outward extension type，spatial pattern from single-center structure to multiplecenter structure，spatial structure from layer-expansion model to axial-expansion model，spatial combination from loose to compact.Finally，the paper put forward the corresponding urban space optimization strategy from the urban master planning，so as to guide the reasonable planning and control of industrial land.

industrial land expansion;evolution rule;spatial optimization;Changsha City

TU984.1

:A

:1003-2363(2015)04-0054-06

2014－05－20;

:2015－06－23

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51478470);中南大學(xué)研究生自主探索創(chuàng)新項(xiàng)目(2014zzts047);湖南省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳科學(xué)技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目(KY201305)

劉路云(1983－)，女，湖南邵陽市人，博士，主要從事城鄉(xiāng)規(guī)劃與區(qū)域發(fā)展研究，(E-mail)liuluyun@csu.edu.cn。