邵鑫

摘  要：该文以上海城区为统计分析单元，以城市地理国情监测数据成果中的城区边界数据为数据基础，结合上海市常住人口、地区生产总值等专题数据，运用上海市城区扩展面积、扩展速率、扩展强度、分形维数等多种方法，为上海市城市规划、区域扩张发展提供数据支持与决策依据。

关键词：地理国情  上海市  城区扩展  空间分析

中图分类号：P208   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）08（c）-0188-03

为了更好地服务“上海市城市总体规划（2017—2035年）”，充分發挥地理国情数据成果服务城市发展。将城市地理空间数据与人口、经济数据相结合，进行城区空间扩展分析评价，研究城市发展模式及城市扩张形态，为城市区域规划提供数据支持，满足上海城市建设的发展需求。

“上海市城市总体规划（2017—2035年）”提出，上海要优化城市空间布局，严格控制城市规模，牢牢守住人口、土地、生态、安全4条红线，提高城市治理水平，加强城市精细化管理，建设具有自身特色的超大型城市。

城市扩张分析研究是以地理空间数据和经济、人文等专题数据为数据源，利用相关模型和指数等研究方法进行综合统计分析，结合区域发展规划，对其空间发展趋势进行分析和研究，揭示其内在动力，为城市发展提供数据支持与决策依据。

1  研究区概况

上海市位于太平洋西岸，亚洲大陆东沿，地处120°51′E～122°12′E，30°40′N～31°53′N，是中国南北海岸中心点，长江和钱塘江在此入海。北界长江，东濒东海，南临杭州湾，西接江苏和浙江两省，是长江三角洲冲积平原的一部分。上海目前辖有16个区，其中7个市区，9个郊区。上海是长三角城市群中的核心城市，在社会经济发展中一直处于龙头位置，在交通枢纽、资源配置、文化交流和科技创新等方面具有重要的战略地位。作为中国发展最快的城市之一，上海的目标是要建设成具有全球资源配置能力的国际经济、金融、贸易和航运中心，成为经济繁荣、社会和谐、环境优美的社会主义现代化国际大都市，并为建设具有较强国际竞争力的长三角世界级城市群做出贡献。

2  数据及研究方法

城区空间扩展分析数据源主要包括上海市2000年、2005年、2010年、2015年与2018年5个年度的城市地理国情监测成果数据以及历年的上海市统计年鉴人口数据、GDP经济数据。利用地理空间数据及人口、GDP等专题数据进行建模及指数分析，对上海市城区空间扩展进行分析评价。

采取的主要统计方法如下。

（1）城区扩展速率。

指在某一段时间内的城区面积的增长速度。

Vi=?Uij/?tj                                                               （1）

式中：Vi为城市扩展速度;?Uij为j时段第i个研究单元城区扩展面积;Δtj为j时段的时间跨度。

（2）扩展强度分析。

指某一时间段内城区面积相对于基期城区的年扩展比例，表示单位时间内城区扩展快慢的差异性。

Ni=?Uij/?tj×Mj×100%                                             （2）

式中：Ni为城市扩展强度;?Uij为j时段第i个研究单元城区扩展面积;?tj为j时段的时间跨度;Mj为j时段初期第i个单元城区总面积。

（3）分形维数分析。

指利用城市空间形态不规则的程度，反映城市发展的阶段与状态。

St=2ln（Pt/4）/ln（At）                                               （3）

式中，St为t时期城市斑块的分形维数;At、Pt分别是t时期城市斑块的面积和周长。

（4）地均人口分析。

B=P/A                                                                      （4）

式中：P为市辖区常住人口数;A为城区面积。

（5）地均GDP分析。

G=Qi/Ai                                                                   （5）

式中：Qi为市辖区地区生产总值;Ai为城区面积。

3  城区空间扩展分析

3.1 扩展面积及速率分析

如图1所示，上海市的城区面积逐年增长，2000—2015年上海市的城区面积扩展速率较快，处于快速建设时期，其中，2000—2005年间的扩展速率为58km2/年，2005—2010年间的扩展速率为59km2/年。2010—2015年，城市化建设速度有所放缓，扩展速率为35km2/年。2015—2018年随着上海严控城市规模，控制建设用地规模，优化用地结构，城区扩展速率进一步降低，仅为17km2/年。

从城区面积来看，2000—2018年間上海的城区面积增加约800km2，2018年的城区面积约为2000年城区面积的2倍。

3.2 空间扩展强度分析

3.2.1 八方位扩展强度分析

以上海市城区质心为原点，将城区划分为8个夹角相同且面积相同的扇形，按年份对城区八方位面积进行扩展强度统计分析。2000—2018年的城区八方位扩展强度图反映了各方位城区建设快慢，可对城区扩展的变化趋势进行较为直观的展示，如图2所示。

上海市在不同时期内城区内部发展较不均衡。历年数据对比发现，2000—2018年上海城区在东南、正西等区域城区扩展强度较高，与上海市两大综合交通枢纽虹桥国际机场、浦东国际机场空间位置相吻合，符合城市大型交通枢纽周围集群化建设发展的规划特点，而东北、正北地区无明显的产业优势与城市发展特色，扩展强度较弱。根据城区扩展强度八方图来看，上海城市快速扩展的阶段主要集中在2015年之前，2015年之后随着上海市着力于控制城市规模，城市定位逐步向人文之城、生态之城转向，更加注重于城市精细化管理，城区外延性扩展逐渐减弱。

3.2.2 分形维数分析

针对上海市城市边界空间形态，利用分形维数方法对历年城区形态进行量化统计，评价其形态结构变化。其中，若分形维数小于1.5时，说明该图形趋向于简单;大于1.5时，图形更为复杂，越接近于1.5，稳定性越差。

分形维数历年数值变化可以反映两种城区扩展情况。分形维数数值增长，城市空间形态不规则的程度增加，则反映在这一时期内城区面积的增加以外部扩展为主;形维数数值减少，城市间形态的不规则程度下降，说明城市城区面积的增加是以城区内部填充为主。

通过表1可以看出，2005—2010年，上海市城区分形维数由1.41增加到1.475，增加明显，该阶段城区发展主要以外延式扩张为主。而2010年之后，上海城区的分形维数维持在1.45～1.48，呈逐年递减趋势。分形维数递减说明城市发展逐步从外延式扩张转向为内部填充、城区改造为主的城区发展模式，城区边界逐渐规整，用地紧凑节约。

3.3 城区扩展与人口、经济关联性分析

人口规模是城市扩张发展的重要影响因素，人口的流入、流出情况直接影响着城市的建设与规划决策。上海为人口流入型城市，外来人口多，2018年统计年鉴中常住人口数据为2418.33万人，相比于2000年的1608.6万人，增加了50.3%。随着人口的增长，道路与交通设施建设用地与公共服务设施用地等与居民生活息息相关的建设用地明显增加。模型分析了城区面积与地均常住人口数的相关系数，得出城区面积与地均常驻人口呈典型的二元强负相关性，R2为-0.998。

GDP为驱动城区建设扩展的另一重要影响因素（见图3）。2018年上海市生产总值为30632.99亿元，2000年为4812.15亿元，2018年的生产总值是2000年的6.4倍，经济增长显著。2005—2010年，上海市GDP稳步增长，2015年后GDP增长率呈现稳中有缓，与八方位强度扩展趋势相吻合。地均GDP与城区面积相关性模型结果得出，二者间呈现二元强正相关性，相关系数R2为0.989。

4  结语

上海市城区扩展分析评价是监测上海市城市地理国情监测的内容之一。在地理国情成果数据、人口数据、GDP经济数据的基础上，多维度分析上海市城区扩展趋势。从统计分析结果来看，上海市的城区扩展速率呈现“先快速、后平稳放缓”的趋势。扩展强度受城市规划、区域定位发展、产业结构、交通设施等诸多原因的影响下，东南、西等方向扩展强度增加明显，东北、正北方位增长缓慢，具有明显的空间特征和方位性。从分形维数分析结果来看，自2005年以来，城区空间形态呈现先增加、后减少的趋势，基本反映了上海市这一时期城市处于快速扩展阶段，而后随着上海市严控城市发展规模、守住4条红线的发展目标，城市扩展趋于稳定，城市空间形态以内部填充为主，城市规划逐步转变为向居民提供更舒适、更美好的民生环境为服务目标。

同时，在经济发展和人口布局方面，受长三角城市群协同发展和国家政策的支持，经济发展突飞猛进。至2018年，人口规模与GDP水平均有跨越性的提高，两者促进了上海市的城市快速发展，与城区面积扩展具有强相关性，对城区扩展产生了较强的拉动作用。

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