城市化过程中武汉城市景观系统的演变特征

城市化过程中武汉城市景观系统的演变特征
The Evolutional Characters of Urban Landscape System in the
Course of Urbanization in Wuhan
梅琳 龚胜生 颜俊
MEI Lin GONG Sheng-sheng YAN Jun

作者简介：梅琳（1982-），女，湖北武汉市人，中山大学地理科学与规划学院博士生，研究方向：城市地理与城市规划，区域可持续发展；
龚胜生（1965-），男，华中师范大学教授，博士生导师，主要从事区域可持续发展和历史地理研究；
颜俊（1978-），男，华东师范大学博士生，研究方向：城市地理与城市国际化等。

1 引言

　　一个世纪前，世界上多数人口还居住在乡村，而现在有超过一半的世界人口居住在城市,加快城市化进程是我国21世纪的重要选择。在中国城市经济快速发展、城市竞争力不断提高的同时，中国的城市化进程已经进入高速发展期。人口在城市聚集，城市景观扩张及由此造成的不良后果已成为近几十年全球范围内景观变化的基本特征。城市化和密集的人类社会经济活动对城市景观格局的改变已经导致了一系列的城市问题。
　　地理学对城市景观的研究在20世纪80年代兴起，Zube E. H.[1～2]和Mcharg I.L.[3]等学者在景观理论和应用方面的研究成果最为突出，初步形成了景观规划的基本理论及应用方法框架。20世纪90年代以来，人们已经广泛认识到，在城市景观水平基础上研究格局和过程的关系，对合理进行土地利用规划和管理及其可持续发展有着至关重要的作用[4]。进入21世纪，关于城市化与城市景观演变的关系研究成为热门，Marc Antrop认为景观系统研究方法的基础是整体论、感知和演变[ 5 ]，他对欧洲城市景观及其城市化过程做了大量研究，认为城市与郊区的极化及其通达性仍然是景观动力机制的重要方面[ 6 ]。很多学者利用景观生态学的原理从土地利用角度分析不同国家和地区的城市景观演变，强调景观空间格局对过程的影响，以及通过格局的改变来控制景观功能[7～8]。
　　20世纪90年代，我国城市景观的研究包括景观的社会文化性[9～10]、景观生态结构[11]、景观的安全格局与生物多样性保护[12]等领域，景观理论广泛应用于我国区域规划、城乡建设、园林设计以及生态旅游等各个方面，取得了一定的研究成果[13～14]。1990年代后期以来，通过分析城市景观结构和特征来研究城市问题开始在我国兴起[15 ～16]，取得了令人瞩目的成果，也为我国城市景观建设和城市的可持续发展做出了贡献。
　　自20世纪90年代以来，武汉市的景观系统发生了剧烈改变。城市景观系统的演变一方面是城市进步、社会经济发展的表现，但另一方面，不合理的景观系统又会反过来制约城市的发展。到目前为止，对武汉市景观系统进行的专门研究尚不多见，在此基础上对其城市景观功能提出规划建议，对武汉市景观的演变过程及城市景观的要素、结构和功能等进行系统研究，对整个城市的合理规划，对复合系统的社会、经济、生态环境的可持续发展，以及城市与区域的可持续发展都非常有必要和有意义。
 
2 武汉城市景观演变进程概况

　　建国初，武汉市呈现出比较完善的带状组团型城市发展格局，到20世纪80年代，武汉市城市空间沿长江轴线不断垂直发展。进入20世纪90年代以来，武汉市开始了历史上最大规模的城市化进程，特别是“十五”期间，城市土地迅速向外蔓延扩张，从“九五”期末到“十五”期间，城市建成区面积扩大了约1.48倍，实际达到355.65km2，已经超过了上轮城市总体规划预测的2010年343.30km2的规模[17]。武汉市现辖1 3 个区，面积8 4 6 7 .11km2。根据1996年武汉市城市总体规划，武汉市城市范围分为三个层次（如图1）：市域、城镇和主城（城市建成区）。本文研究区域覆盖整个市域，但是重点集中在对主城区城市景观的演变进行深入研究。需要说明的是，由于本文研究武汉市不同时期景观结构的演变及其特征，主城区的范围在不同时期会有相应的变化。
　　到2000年以后，武汉市城市发展已经扩展到三镇轴向填充、由“点”向“面”呈发散布局的扩展。2005年后，武汉市市域面积增加到8549km2，其中建成区425km2，建设用地384km2，城市化水平达68%。武汉城市建成区面积变化及景观扩展的基本特征见图2。
　　但是，近10年来，由于城市发展仍以低水平的外延扩张为主，加上城市基础设施条件的局限和区级经济利益强化等诸多因素的影响，城市景观空间拓展主要集中在紧贴主城的黄陂南部、金银湖、后官湖、汤逊湖等地区，1996 年城市总体规划确定的“主城+卫星城”的空间发展模式未能有效实施[18]，城镇地区的农业景观和林业景观的生态隔离作用逐渐消减，而被人工化的城市景观所代替，城市景观空间结构呈现蔓延发展的态势。而正是在1995至2005年10年内，武汉市城市景观变化巨大，因此，本文主要针对这10年武汉城市景观的演变进行具体分析和研究。
　　在城市景观的研究分析中，基于武汉市景观划分方法，运用ARCGIS9.0软件对武汉市2000年和2005年的TM遥感影像进行相关处理和分析，通过合并有关土地利用类型，制成了武汉城市景观总体类型图（图3、4）。
 
3 武汉城市景观系统的演变特征

　　在对武汉市城市景观的演变过程进行概括的基础上，要了解武汉市城市景观的整体演变特征，就需要从城市景观的系统角度出发，分别讨论在演变过程中，特别是1995～2005年城市化快速发展过程中，城市建成景观的扩展程度如何？城市景观各要素之间、景观结构和景观功能都发生了怎样的变化？
3.1 武汉城市景观的主要要素
　　在1995～2005年之间，武汉市各类景观都处于一个不断地相互转移和变化的过程中，对城市景观主要类型演变特征进行统计和分析可以帮助我们研究城市景观演变的总体情况。武汉市1995～2005年不同时段城市景观要素面积变化见表1。
　　从表1可见，武汉市景观要素面积在10年间发生了复杂的变化，景观变化十分明显。城市农业景观和生态景观的面积不断萎缩，而建成景观要素所占面积则不断增加，存在逐年扩展的现象。
　　耕地、湖泊和林地景观面积的减少十分惊人。武汉城市景观中农业景观所占比例最大，主要分布在武汉市西北部和西南部地区。1995到2000年间，耕地、湖泊和林地景观面积分别减少79.10km2、43.11km2和6.64km2；而2000～2005年5年间，面积减少更快更明显，分别为101.00km2、145.32km2和14.26km2。（2）各种城市建成景观要素的面积出现不同程度的增加。10年间以居住景观、工业景观和公共设施景观为主要类型的建成景观面积不断扩展，特别是2000年到2005年间，居住景观和工业景观面积出现大幅度增长，面积达到125.94km2和65.43km2，相对于1995年，增长比例分别为110.24%和17.46%。
　　具体来看，生态景观面积不断减少，在城市景观中所占比重不断降度指数。景观利用程度综合指数反映人类对景观利用的广度和深度，它不仅反映了景观本身的自然属性，也反映了人为因素和自然环境的综合效应。景观利用程度及其变化可以定量地表达景观利用的综合水平和变化趋势。本文借鉴刘纪远[20]提出的土地利用程度分级标准，根据相关学者对城市景观的研究经验，在城市景观分类基础上，对武汉城市景观的综合利用程度进行分析。景观利用程度及其变化可以分别用景观利用程度综合指数和土地利用时空变化模型来测量。 
3.2.1 武汉城市景观构成变化
　　在城市土地使用基础上形成的景观结构的特征，也一定程度上反映出了城市的结构特征。武汉市1995～2005年整体景观格局在自然因子和人为因子共同作用的情况下，发生了一定的变化（表2）。从表中可以看出，武汉市景观多样性指数和均匀度指数从1995～2005年呈现逐渐增加的趋势。多样性指数从1995年的1.0160上升到2 0 0 5 年的1 . 1 0 5 2 ，其中，2000～2005年，多样性指数增幅明显。均匀度指数从1995年的0.5298上升到0.5549。同时，优势度指数则呈现逐渐降低的趋势，从0.3703下降到0.2811。说明各类型景观面积比例的差异在逐步缩小，城市景观格局分布越来越均匀，某一占优势地位景观类型的面积正逐渐缩小，导致景观多样性和均匀度增加，优势度不断缩小。[NextPage]
　　一般来说,城市景观结构的动态演变过程是伴随着多样性值和均匀度值上升的过程，同时也预示着城市结构的优化调整过程。城市经济的快速增长将引起城市用地规模的扩大,而景观格局的调整则从宏观上反映城市用地结构和空间结构的变化。纵观武汉市10年间的城市景观格局变化,可以看出武汉市随着经济的快速发展，其用地规模也在逐年扩大,城市建成区面积从1995年的200km2增长到2005年的425km2,10年间增长了2.13倍。主要扩大了主城外围的城市用地，如在阳逻、北湖、蔡甸、纸坊等地规划建设7座新城,提供工业、对外交通、仓储业等主要城市功能用地。很明显，城市工业活动是武汉城市发展的主导因素，它在宏观上决定了城市景观格局的扩张速度，在微观上决定了城市用地的结构形态；在扩展距离上，工业用地向外伸展，并带动居住用地和仓库、交通设施向外扩张。这也是导致武汉市多样性值和均匀度值不断上升的主要原因。
　　从另一方面来看，城市景观多样性指数和景观优势度指数越大，也说明了武汉城市景观整体结构受人类活动影响较大，人类活动对景观的干扰越来越严重。对于城市自然生态的维护和自然环境的保护、创造和谐的居民生存和生活环境，也提出了更高的要求。 
3.2.2 武汉城市景观综合利用程度
　　相对变化率是一种反映景观利用变化差异的很好方法。如果研究区域某种类型景观的相对变化率R>1，则表示该区域该类景观变化较整个区域整体景观大。
　　一个特定范围内景观利用程度的变化是多种景观类型变化的结果，其变化速度和变化率可定量地揭示该范围内景观利用的综合水平和变化趋势。由图5可知，1995～2005年间，武汉市景观综合利用程度指数不断提高，利用程度总体处于平衡状态。其中，1995～2000年间，利用程度指数变化不大，为缓慢发展时期；2000～2005年景观利用程度较之前有一定提高，指数增幅达到6.3250，该时期城市处于一般发展阶段。
　　从各城市景观要素具体的变化量和变化率来看（表3），研究期间武汉市景观利用程度变化量均大于零，再次说明10年来武汉市一直处于发展时期；从变化率来看，景观利用程度的发展并不是十分突出。
　　总体来看，景观利用程度指数均有所提高，景观利用程度总体趋于平衡，不同时段分别呈现一定的增长规律。其中1 9 9 5 ～2 0 0 0 年的增长较2000～2005年小，表明人类活动对景观利用的影响不断加强。
　　（1）1995～2000年变化率最大的为仓储景观、居住景观、公共设施景观和工业景观，这四种景观要素都属于城市建成景观类型，可见该年段武汉市人类活动强烈，对城市建成景观的建设幅度大。
　　（2）2000～2005年变化最大的依次为居住景观、道路广场景观、绿地景观和工业景观，居住景观利用程度变化大成为武汉市景观建设的一大重点，说明随着城市的不断发展，大量人口涌进城市，加上城市人口居住的分区规划，带动了城市房地产业的发展，城市居住建筑占用了大量土地，居住
景观的发展势头越来越强劲。与前5年不同的是，在城市建成景观不断扩展的基础上，武汉市越来越重视城市环境的维护和建设，特别是交通景观和生态景观对城市发展的巨大影响，道路广场景观和绿化景观的变化指数分别达到了1.7534和1.6605。值得一提的是，该阶段武汉市耕地景观变化量略大于1 ，说明耕地减少的现象得到一定程度缓解，城市景观的发展逐步成熟化。
　　（3）从1995～2005年各种景观功能类型的变化情况来看，建成景观成为城市景观利用程度最高的景观类型，随着城市的发展人类活动对城市土地建设的影响在不断加强。其中居住景观和工业景观成为景观建设的重点，增长速度有不断加快的趋势。另外，交通景观也出现了持续增长，说明随着对城市基础设施建设的重视，也从侧面反映出了武汉市经济的发展。因经济发展的需要，带动了城市基础设施建设的投入和道路交通运输的不断完善。但是，生态景观和农业景观的变化幅度却基本小于1，
景观利用面积不断缩小。在2000年以后，随着对农业用地的保护加强，以及城市近郊都市农业的迅速发展，农业景观相对变化率首次超过了整体景观变化程度。但是总的来看，对城市生态景观和农业景观的保护和建设不容忽视。

3.3 武汉城市景观功能
3.3.1武汉城市景观功能分化过程
　　20世纪90年代后期开始，在武汉市城市中心地区和区位优越的地区，建成景观功能不断加强，特别是第三产业职能发展，工业景观逐渐向外扩展和迁移，居住景观不断扩大，并向主体方向发展。在城市中环线附近等外围地区逐渐形成东湖高新技术开发区（关山、光谷）、沌口、青山、吴家山等4个大型产业聚集的工业景观区（图6）和后湖、常青、金银湖、南湖、徐东、关山等6 个大型居住景观区（图7）。同时，农业景观的不断萎缩和生态环境的恶化同人民生活需求层次的不断提高形成较大矛盾。
　　进入21世纪，城市从初始阶段进入空间持续扩展、产业结构调整高度化阶段，城市的人口规模、产业种类及城市对邻近地区的作用均不断发展。耕地景观受到保护，良好生态景观的创建逐渐得到重视，居住景观随工业景观逐渐由老城向新区迁移。在城市景观的演化过程中，各种功能的景观类型其土地利用及区位组合均向有利于城市现代化、高效化和自组织化的方向调整。 
3.3.2武汉城市景观交互式功能结构
　　在城市景观的空间构建上，景观功能结构存在强烈的结构效应，有效的组合因产生良好的经济效益和社会效益等，通常能对其他地区和企业的区位选择产生示范效应。从城市景观地域结构分布的角度来看，尽管居住景观的用地比例与工业景观接近，但是分布范围广，且多有与其他景观混合分布的区域。通向外围的是工业景观-居住景观混合分布区域；在从城市建成区向外过渡的边缘地带，则
分化出均质度较高的工业景观和居住景观功能区，但是在较长时间内，由于交通景观和公共设施景观配套水平较低，吸引力不理想。对城市耕地景观和生态景观的保护是城市可持续发展的基础，但是城市居住景观和工业景观通常成为控制城市景观空间优化的要素，在一定程度上限制了城市景观功能结构的效应。
　　武汉市是典型的“一城三镇”独立组合型跨水域城市，其水域多岸同时发展，汉口、汉阳、武昌既有联系又相对独立，组合成武汉市的主体。经过20世纪50年代～20世纪70年代的发展，武汉城市景观基本上形成了以汉口为中心，由内向外的3个同心圆状的环带。
　　内环带是景观中心区，是武汉市的核心区,主要为居住和公共设施景观功能区。20世纪80年代以后，武汉市3个半环带地域的匀质度及功能组合发生了明显的变化：首先是不同环带土地利用的变化导致城市内部地域结构发生转型，内环带、中环带土地利用的混合程度有所下降，功能显著分化；其次，内环带已形成明显的景观功能区（主要是居住和公共设施功能区），而中环带仍为居住、工业、
文教、交通等用地的混合景观功能区域；最后，外环带的用地结构开始混合化，新增的工业及居住用地开始在此环带出现。
　　进入20世纪90年代以后，工业外迁、经济技术开发区及郊区居住区建设使20世纪80年代出现的土地利用空间变化趋势得以继续强化：工业景观外迁和居住景观的郊区化，一方面使内环带地域的匀质度进一步提高；另一方面工业和居住在外圈层落户，使该地域由原来以绿地和空地为主的相对匀质地域向绿地、居住用地、工业用地等混合地域转化。
 
4 结论

　　本文是以定量分析为基础，结合采用定性分析方法，对城市化过程中武汉城市景观演变的一个实证研究，是把城市地理学和景观生态学理论相结合，从城市景观角度对城市形态演变的一次探索性研究。在概括城市景观演变历程的基础上，从城市景观系统的层面，分别对其要素、结构和功能所表现出的特征进行实证分析。由于指标选取的主观性和资料数据采集的限制，本研究存在一定的疏漏和缺陷，但是这并不妨碍本研究得出一些初步的结论：
　　第一，武汉市城市景观的演变最主要表现为建成景观不断吞食生态景观和农业景观的过程。以居住景观、工业景观和公共设施景观为主要类型的建成景观面积不断增加，存在逐年扩展的现象；耕地、湖泊和林地景观的面积的减少十分惊人。城市景观主要要素中，工业景观与城市居住景观相分离，城市工业景观基本完成了其分化过程；城市居住景观面积迅速增加，向城市外围全面扩展；城市绿地景观面貌取得了很大改善，但是还存在较多问题；城市道路广场景观的建设不断得到重视，整体环境有所改善；城市交通景观实现超常规、跨越式发展；城市建设用地扩展致使耕地减少，对耕地景观的影响突出；城市发展给湖泊景观带来的负面影响不断增强。
　　第二，城市景观结构发生变化主要表现在多样性指数和均匀度指数呈现逐渐增加的趋势，优势度指数则呈现逐渐降低的趋势。说明各类型景观面积比例的差异在逐步缩小，城市景观格局分布越来越均匀，某一占优势地位景观类型的面积正逐渐缩小；也说明了武汉城市景观整体结构受人类活动影响较大，人类活动对景观的干扰越来越严重。
　　从景观利用程度来看，建成景观成为城市景观变化幅度最高的景观类型，其中居住景观和工业景观成为景观建设的重点，增长速度有不断加快的趋势。另外，交通景观出现持续增长也从侧面反映出了武汉市经济的发展。但是，生态景观和农业景观的变化幅度却基本小于1 ，景观利用面积不断缩小。对城市生态景观和农业景观的保护和建设不容忽视。
　　第三，武汉城市景观的功能演变主要表现为功能分化过程和交互式分布模式。从景观功能的分化过程来看：城市发展初期，城市的各项景观功能较弱，景观混杂布局；20世纪80年代后期起，武汉市城市建设规模逐步扩大，各种景观功能分区日益显著，并进一步强化了各景观功能分工及作用；20世纪90年代后期开始，在武汉市城市中心地区和区位优越的地区，建成景观功能不断加强；进入21世纪，各种功能的景观类型其土地利用及区位组合均向有利于城市现代化、高效化和自组织化的方向调整。
　　研究武汉城市景观系统的演变机制、构成的变化和结构特征等，目的就是希望为解决城市景观存在的问题提供依据，为改进武汉市景观结构和功能提供理论支撑，为探索城市景观的未来发展趋势打下基础。
[NextPage]
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摘要：
快速城市化进程带来了城市景观的扩张，自20世纪90年代以来，武汉市的景观系统发生了剧烈改变，各类型景观都处于不断的相互转移和变化过程中。在概括武汉城市景观演变历程的基础上，从城市景观系统的层面，以定量分析为基础，结合定性分析方法，分别对其要素、结构和功能的特征进行实证分析得出，武汉市城市景观要素的演变最主要表现为建成景观不断吞食生态景观和农业景观的过程。城市景观结构发生变化主要表现在多样性指数和均匀度指数呈现逐渐增加的趋势，优势度指数则呈现逐渐降低的趋势。从景观利用程度来看，各类型建成景观变化幅度最高。武汉城市景观的功能演变主要表现为功能分化过程和交互式分布模式。分析城市景观系统演变特征，能为改进武汉市景观结构和功能提供理论支撑，为探索武汉快速城市化过程中城市景观的未来发展趋势打下基础。
关键词：
城市化；城市景观系统；演变特征；武汉市
Abstract: The rapid urbanization goes with expansion of urban landscape. Since 1990s, there are exceptional changes of urban landscape system in Wuhan, with continuous ly transformation and diversification. After summarizing the evolution process of urban landscape in the area, the paper analyzes the landscape system with quantitative and qualitative methods to have empirical explanation from the characteristics of elements, structures and functions. The purpose of studying the characters of urban landscape system of the city is to have theoretical
and empirical foundation for improving the structure and function of urban landscape, and exploring for a better
development pattern during the rapid urbanization.
Key words: urbanization; urban landscape system; evolution characters; Wuhan