程 林,刘 西 汉,田 海 兰,高 翔,武 爱 彬,王 艳 霞

(1.河北省科学院地理科学研究所,河北 石家庄 050011;2.河北省地理信息开发应用技术创新中心,河北 石家庄 050011;3.河北省科学院,河北 石家庄 050052)

0 引言

临港新城是港口城镇化建设的主要成果,是交通枢纽新城的主要类型之一,对促进区域对外开放、深入参与“一带一路”建设具有重要意义。现有临港新城研究主要围绕港—城系统演化规律、港—城经济联系、临港新城土地利用变化及空间发展等方面开展。例如:郭建科等[1]提出海港城市“港—城空间系统”演化理论,总结临港城市规模、结构时空发展特征,更适用于百年以上临港城市;随后不同学者[2-4]探讨了包括临港新城在内的港口—城市建成区规模关系,研究对象主要为区域性临港城市,难以反映全国临港新城发展的总体特征;薛天寒等[5-7]对临港新城的土地利用变化进行模拟分析,但较少关注临港新城建筑用地细分类及其变化;韩冬等[8-10]对建港历史较长的临港城市新港区的空间发展特征进行研究,但对改革开放以来沿海无港城市所建新港新城的特征反映不足。相比百年港城,改革开放以来的临港新城数量众多,在支撑地方经济发展方面重要性不断增强,其空间发展特征值得深入研究。鉴于此,本文以改革开放以来中国17个典型的沿海临港新城为研究对象,探索其空间扩张整体特征、空间结构特征及影响因素,以期为临港新城空间协调发展及城市空间结构优化提供数据支撑和决策参考。

1 数据与方法

1.1 研究区域

本文以中国改革开放以来分布于渤海沿岸、北部湾海沿岸、杭州湾沿岸等地区并已形成“港口—产业—城市”空间结构的17个临港新城为研究对象(表1),在建设时间、空间位置、港口类型、港口及新城的建设基础等方面具有代表性。参考郭建科等[1]提出的“港—城空间系统”演化理论及港口运输结构,研究样本的港口建设属性囊括新建港、主城区第一代和第二代外迁港,港口类型包含综合运输港、液体能源港、散杂货港及集装箱港(表1)。依据临港新城及其毗邻新港的建成运营时间,将研究对象分为1980年代组、1990年代组及21世纪初组,3组临港新城的建设基础存在显著差异:1980年代及1990年代所建临港新城以综合运输港为主,21世纪初所建临港新城多为散杂货及液体能源港;1980年代及部分1990年代前期临港新城多建于滨海平原或丘陵地区,21世纪初及部分1990年代后期临港新城多以填海等方式建于近海滩涂、养殖池塘及盐田区域。

表1 改革开放以来临港新城基本情况Table 1 Basic situation of typical port-neighboring new cities since China′s reform and opening up

1.2 数据来源与处理

临港新城建设用地数据主要来源于GlobeLand30全球地理信息公共产品提供的2000—2020年全球陆表土地利用产品及地球大数据科学工程数据共享服务系统提供的“1990—2020年海上丝绸之路沿线30 m Landsat TM/OLI港口城市建设用地范围及其变化数据集”“1990—2015年一带一路(含中国)人口超过30万城市建成区数据”及文献[11]所提供的1990年、2000年、2010年、2020年京津冀地区临港新城数据,对各新城矢量数据剔除农村居民点用地及闲置待利用土地。为分析临港新城空间内部结构特征,本文基于Landsat系列遥感影像,通过目视解译将临港新城建设用地进一步划分为港口和堆场用地、工业用地及城市用地3种二级用地类型。通过与GF-2、Sentinal-2等影像数据及实地调研经验对比,解译精度符合本文数据分析需求。

1.3 研究方法

1)空间扩张特征分析包含空间扩张速率、空间扩张景观格局及空间扩张模式三方面:空间扩张速率用年均增长量(Annual Area Increase,AAI)和年均增长率(Annual Growth Rate,AGR)[12,13]衡量,分别表征空间扩张的绝对量及相对量变化;景观格局指数用于分析临港新城空间发展规律性特征,本文采用斑块密度指数、斑块聚合指数、斑块聚集度指数和景观分割指数对临港新城景观格局总体特征进行分析,各指标含义参见文献[14];空间扩张模式用景观扩张指数LLEI(式(1))和紧凑度指数CCI(式(2))[15-17]衡量,二者已广泛用于城市空间扩张分析[12,18-21],根据LLEI计算结果将景观扩张模式划分为填充式扩张(LLEI∈[50,100])、边缘式扩张(LLEI∈(0,50))和飞地式扩张(LLEI=0)3种模式(图1)[15-17],对于紧凑度指数而言,值越大,表明城市扩张越紧凑。

图1 临港新城空间扩张的3种模式(改自文献[17])Fig.1 Three types of spatial expansion of port-neighboring new cities

LLEI=100×A0/(A0+Av)

(1)

(2)

式中:A0、Av分别为缓冲区内原有建设用地面积和其余面积,Ai、Li分别为第i个新增斑块的面积和景观扩张指数,A为新增建设用地斑块总面积。

2)空间结构特征研究包含临港新城内部结构特征分析、临港新城与区域中心城市空间结构特征分析,具体包括港—产—城用地面积占比、临港新城与中心城市空间距离演变特征等;空间发展影响因素分析主要是对空间扩张速率、模式和空间内部结构变化的影响因素进行分析,选择可量化、数据获取性高的因子,与反映空间扩张及空间内部结构的代表性指标进行相关性分析,在此基础上,结合政策、区位与自然条件等不可量化因素进行定性分析。

2 临港新城空间扩张与空间结构特征分析

2.1 临港新城空间扩张特征

2.1.1 空间扩张速率特征 由图2可知,自1990年以来,临港新城用地规模持续扩大,截至2020年,北仑、曹妃甸及黄骅港的临港新城建设用地面积均超过100 km2,岚山、鲅鱼圈、日照、乐亭、潍坊等临港新城建设用地面积介于70～100 km2,其余临港新城建设用地面积在20～50 km2之间(图3)。结合表2分析:1990—2000年1980年代组临港新城建设用地面积年均增长量均低于1.50 km2,年均增长率多低于10%;2000—2010年1980年代组临港新城空间扩张速度显著提升,多在2 km2/a以上,年均增长率接近或超过10%,1990年代组临港新城处于起步期,年均增长量与1980年代组临港新城相当,年均增长率多接近20%;2010—2020年1980年代组及1990年代组临港新城的面积扩张趋于稳定,增长率出现下降,而21世纪初组临港新城用地面积快速增加,年均增长量及增长率均较高。

图2 1990—2020年临港新城空间发展特征Fig.2 Spatial development characteristics of typical port-neighboring new cities in 1990-2020

图3 临港新城面积变化特征Fig.3 Area variation characteristics of typical port-neighboring new cities

表2 临港新城扩张指数Table 2 Spatial expansion indexes of typical port-neighboring new cities

2.1.2 景观格局演变特征 景观格局指数分析结果(图4)显示,随时间变化,同一组临港新城的斑块聚合指数、斑块聚集度指数不断升高,斑块密度指数不断降低,景观分割指数变化相对复杂但仍以升高为主。上述结果表明,随时间发展,临港新城破碎程度不断减弱,空间连通性及聚合度不断增加,主要斑块不断扩大,城市化持续推进。从2020年景观格局指数变化看,1980年代组临港新城的斑块聚合指数及聚集度指数接近100,斑块密度接近0,显示优势主城区已形成并不断扩张,1990年代组临港新城次之,21世纪初组临港新城仍处于相对破碎状况,但各年代新城在起步期景观格局特征接近。

图4 临港新城各时期主要景观格局指数Fig.4 Main landscape pattern indexes of typical port-neighboring new cities in each period

2.1.3 空间扩张模式 图5显示,1980年代组及1990年代组临港新城在初始阶段以边缘式扩张为主,占比多在60%以上;飞地式扩张比例多在40%以内,且2010年以来除钦州、潍坊等临港新城外,其他新城飞地式扩张面积基本控制在10%以内,填充式扩张面积占比多有增加。21世纪初组临港新城以飞地式扩张为主且占比多达50%以上,而填充式扩张占比极低,一般不超过5%。新城紧凑度指数变化趋势与景观扩张指数变化特征相似(图6)。1980年代组临港新城紧凑度指数较高,经历了集聚—分散—集聚的变化过程,紧凑度指数多在0.3以上;1990年代组临港新城紧凑度指数总体略低于前者,目前变化趋势趋向分散,2010—2020年普遍降至0.25以下;21世纪初组临港新城的紧凑度指数为各组及各时期最低,紧凑度指数均值仅为0.1,整体发展过于分散。

图5 临港新城景观扩张模式Fig.5 Landspace expansion patterns of typical port-neighboring new cities

图6 临港新城紧凑度指数Fig.6 Values of CI for typical port-neighboring new cities

2.2 临港新城空间结构特征

2.2.1 临港新城内部空间结构特征 不同年代临港新城在“港—产—城”空间用地结构上存在显著差异。2020年临港新城空间结构统计(图7)显示,1980年代组临港新城城市用地面积及占比均属最高;工业用地是主要用地类型,以21世纪初组临港新城的面积占比最高,平均达63.03%,1980年代组及1990年代组临港新城的工业用地面积占比均值分别为42.98%、58.45%;港口用地面积占比多低于20%,1980年代组临港新城的港口用地面积占比最低。由各时期临港新城空间结构(图8)可知,1980年代组临港新城工业用地/城市用地比值不断增加,且2010年以来工业用地面积占比逐渐超过城市用地面积占比;港口用地面积占比相对稳定,各新城的“港—产—城”面积比例自2010年以来逐渐趋同,保持在20%∶45%∶35%左右。1990年代组临港新城变化特征为:2010年港口与城市用地面积占比显著下降,其后保持稳定并略有增长;工业用地面积于2010年显著上升,其后趋于稳定;除建港较早的儋州外,其余临港新城的工业用地面积占比接近60%。21世纪初组临港新城的“港—产—城”用地结构时空变化规律不明显,2020年工业用地面积占比保持在65%以上,城市用地面积占比仅在10%左右。

图7 2020年临港新城港—产—城用地结构总体特征Fig.7 Land use structures of port-industry-city for typical port-neighboring new cities in 2020

图8 临港新城港—产—城用地结构变化特征Fig.8 Temporal variation of land use structures of port-industry-city for typical port-neighboring new cities

2.2.2 临港新城与区域中心城市空间关系 从新城港址与中心城市的距离看(图9),1980年代组临港新城港址多在40 km以内,1990年代组临港新城港址集中于20～50 km,21世纪初组临港新城港址与中心城市距离多在50 km以上。根据周春山[22]对新城开发模式的划分,临港新城主要以远郊跳跃型为主。分析与中心城市的“向心性”发展趋势可知,1980年代组临港新城向心性发展趋势相对显著,其中日照、北仑、防城港等临港新城外缘到2020年几乎与中心城市空间相接,为典型的“向心型”发展;1990年代组临港新城“向心性”发展趋势明显减弱,其中潍坊、平湖及钦州等地与中心城市距离在20 km左右,而乐亭、儋州等不存在向中心城市发展的趋势;21世纪初组临港新城与中心城市距离在30～50 km之间,为典型的“独立型”发展。

图9 临港新城与区域中心城市空间距离演变Fig.9 Variation of distance between central cities and typical port-neighboring new cities

2.3 临港新城空间发展总体特征及存在的问题

1980年代组临港新城建于计划经济向市场经济过渡期,经过长期发展积累,在行政建制上已成为市辖区或地级市,港口也多成为区域性综合贸易大港,促进了新城的城市化发展,临港新城发展呈现为有序扩张、向心发展的紧凑式港—产—城空间组团,但也面临着港—产—城用地功能冲突、用地紧张、新城环境压力增加的问题;1990年代组临港新城建设于我国市场经济大发展时期,港口发展水平、新城发展速度、内部结构紧凑度不及1980年代组临港新城,其行政建制仍处于开发区或新区阶段,城市发展尚不成熟;21世纪以来临港新城建设于我国“入世”以来经济社会全面发展时期,新城建设以地方推动为主,开发方式以大规模围填海为主,但受区域性港口竞争激烈等多方面因素影响,除梅山外,港口主要为大宗散杂货输运港,工业发展空间凝聚性较差、城镇发展不足、闲置土地面积过大,总体呈现无序扩张、空间过于松散的发展特征。

3 空间发展影响因素分析

选择临港新城总面积及港口、工业、城市用地面积年均增长量和产/城用地比例、紧凑度为代表性指标,以数据较充足的2010—2020年为研究时段,对各指标与临港新城发展有密切关系的因子进行相关性分析,包括建港时长(港口建成运营至2010年)、港口货物吞吐量增长量(2010—2020年)、临港新城人口增长量(2010—2020年)及临港新城与中心城市距离(2010年距离)等。结果(表3)显示,建港时长、港口货物吞吐量增长量及与中心城市距离是影响临港新城多个指标的重要因素。

1)临港新城总面积、港口用地面积及工业用地面积年均增长量与港口货物吞吐量增长量呈显著正相关。临港新城是承接港口运输功能及临港工业的重要载体,经济发展水平较高的省市可为临港新城的港口发展提供综合实力强的腹地,进而带动临港工业用地及城市用地扩张,推动临港新城快速发展,如浙江的北仑和平湖以及山东的日照、岚山和潍坊等。国家政策扶持及国家长期重大项目的实施也可显著提升港口货物吞吐量,促进临港新城发展,以曹妃甸及黄骅港为例,二者作为国家“北煤南运”工程的重要海运口岸,近10年货物吞吐量增长达2亿～3亿t,港口用地需求增加也带动了临港工业用地增长。

2)城市用地面积年均增长量、产/城用地比例影响因素较多。其中,城市用地面积年均增长量与人口增长量、建港时长呈显著正相关,与到中心城市距离呈显著负相关;而产/城用地比例与建港时长呈负相关,与到中心城市距离呈正相关。城市用地服务于临港新城人口,人口聚集促进城市用地快速扩张。而新城人口的增加依赖于时间过程、空间近邻效应及产业发展特征。建港时间短的新城人口聚集尚不显著,城市用地扩张相对慢于工业用地,产/城用地比例相对较高;而建港时间长的临港新城经过长期发展,人口聚集、城市用地扩张加快,产/城用地比例也相应降低。1980年代组及1990年代前期临港新城港口多为综合运输港,有利于形成多门类工业体系,吸引大量人口,而新城靠近中心城市的特点为人口及产业从中心城市向临港新城迁移提供了便利性;21世纪初组以及部分1990年代后期建设的临港新城港口功能以能源原材料运输为主,工业体系多以重化工业门类为主,吸纳人口能力有限,且远离中心城市,人口聚集相对困难,城市用地扩张受限。

3)紧凑度与到中心城市距离及建港时长呈显著正相关。1980年代组及1990年代前期临港新城(如防城港、北仑、鲅鱼圈、锦州、日照等)经过长期发展,空间相对饱和,加之靠近中心城市、开辟新园区、新城区成本相对较高,新增用地主要以填充式扩张为主,新城空间紧凑度相对较高;1990年代中后期临港新城(如潍坊、曹妃甸、黄骅、大丰等地)多远离中心城市且建在填海土地上,土地开发成本降低,用地空间可选择性大,新城规划超前及实际建设过程中规划管控不力、时空扩张失序,形成多园区、多城区建设同时推进状况,使临港新城在空间上呈飞地式扩张,紧凑度相对较低。

4 结论与建议

本文对改革开放以来所建临港新城的空间扩张、空间结构变化及影响因素进行分析,结论如下:临港新城受港口发展水平、新城与中心城市空间联系、建港时长、新城人口聚集速度、新城规划管理等因素影响,空间扩张和空间结构存在显著差异性,1980年代组临港新城呈现为空间有序扩张、港—产—城用地空间衔接及比例协调的紧凑式空间布局;1990年代组临港新城扩张速度相对较低、空间紧凑度出现下降;21世纪初组临港新城主要特点为空间快速扩张、空间布局离散。

为促进临港新城空间有序、高效发展,应结合不同年代新城的空间发展特征,因类因城施策。具体建议如下:

1)1980年代组及1990年代组前期临港新城应协调好港口交通、产业园区与城市发展规划,进一步提高港—产—城融合质量。①提高土地利用效率,推动产业结构向技术、资本密集型升级;②构建环境友好型新城,推进散杂货及液体化工港区外迁,推进市区重化工业区搬迁或绿色化升级改造,构建港—城间及产—城间绿色隔离带,预留城市亲水岸线。

2)21世纪初组及1990年代组中后期部分临港新城应重点考虑空间集约、协调发展。①加快推进新城空间集约化发展,加强空间规划及空间利用管控,在充分考虑人口及产业潜力的基础上,科学划定开发时序及优先开发区,全力保障优先开发区的基础设施建设及公共服务覆盖,其他待开发区域要做好复耕或生态修复;②在充分考虑区域发展及腹地经济的基础上,协调推进港口功能及临港产业多元化,带动临港城镇发展,以经济协同推进空间协调;③加快改善港—产—城空间分离状况,进一步优化空间布局,构建连接中心城市、串联港—产—城空间的快速交通联络网,提升新城发展质量。