城市化過程中武漢城市景觀系統的演變特征

城市化過程中武漢城市景觀系統的演變特征
The Evolutional Characters of Urban Landscape System in the
Course of Urbanization in Wuhan
梅琳 龔勝生 顏俊
MEI Lin GONG Sheng-sheng YAN Jun

作者簡介：梅琳（1982-），女，湖北武漢市人，中山大學地理科學與規劃學院博士生，研究方向：城市地理與城市規劃，區域可持續發展；
龔勝生（1965-），男，華中師范大學教授，博士生導師，主要從事區域可持續發展和歷史地理研究；
顏俊（1978-），男，華東師范大學博士生，研究方向：城市地理與城市國際化等。

1 引言

　　一個世紀前，世界上多數人口還居住在鄉村，而現在有超過一半的世界人口居住在城市,加快城市化進程是我國21世紀的重要選擇。在中國城市經濟快速發展、城市競爭力不斷提高的同時，中國的城市化進程已經進入高速發展期。人口在城市聚集，城市景觀擴張及由此造成的不良后果已成為近幾十年全球范圍內景觀變化的基本特征。城市化和密集的人類社會經濟活動對城市景觀格局的改變已經導致了一系列的城市問題。
　　地理學對城市景觀的研究在20世紀80年代興起，Zube E. H.[1～2]和Mcharg I.L.[3]等學者在景觀理論和應用方面的研究成果最為突出，初步形成了景觀規劃的基本理論及應用方法框架。20世紀90年代以來，人們已經廣泛認識到，在城市景觀水平基礎上研究格局和過程的關系，對合理進行土地利用規劃和管理及其可持續發展有著至關重要的作用[4]。進入21世紀，關于城市化與城市景觀演變的關系研究成為熱門，Marc Antrop認為景觀系統研究方法的基礎是整體論、感知和演變[ 5 ]，他對歐洲城市景觀及其城市化過程做了大量研究，認為城市與郊區的極化及其通達性仍然是景觀動力機制的重要方面[ 6 ]。很多學者利用景觀生態學的原理從土地利用角度分析不同國家和地區的城市景觀演變，強調景觀空間格局對過程的影響，以及通過格局的改變來控制景觀功能[7～8]。
　　20世紀90年代，我國城市景觀的研究包括景觀的社會文化性[9～10]、景觀生態結構[11]、景觀的安全格局與生物多樣性保護[12]等領域，景觀理論廣泛應用于我國區域規劃、城鄉建設、園林設計以及生態旅游等各個方面，取得了一定的研究成果[13～14]。1990年代后期以來，通過分析城市景觀結構和特征來研究城市問題開始在我國興起[15 ～16]，取得了令人矚目的成果，也為我國城市景觀建設和城市的可持續發展做出了貢獻。
　　自20世紀90年代以來，武漢市的景觀系統發生了劇烈改變。城市景觀系統的演變一方面是城市進步、社會經濟發展的表現，但另一方面，不合理的景觀系統又會反過來制約城市的發展。到目前為止，對武漢市景觀系統進行的專門研究尚不多見，在此基礎上對其城市景觀功能提出規劃建議，對武漢市景觀的演變過程及城市景觀的要素、結構和功能等進行系統研究，對整個城市的合理規劃，對復合系統的社會、經濟、生態環境的可持續發展，以及城市與區域的可持續發展都非常有必要和有意義。
 
2 武漢城市景觀演變進程概況

　　建國初，武漢市呈現出比較完善的帶狀組團型城市發展格局，到20世紀80年代，武漢市城市空間沿長江軸線不斷垂直發展。進入20世紀90年代以來，武漢市開始了歷史上最大規模的城市化進程，特別是“十五”期間，城市土地迅速向外蔓延擴張，從“九五”期末到“十五”期間，城市建成區面積擴大了約1.48倍，實際達到355.65km2，已經超過了上輪城市總體規劃預測的2010年343.30km2的規模[17]。武漢市現轄1 3 個區，面積8 4 6 7 .11km2。根據1996年武漢市城市總體規劃，武漢市城市范圍分為三個層次（如圖1）：市域、城鎮和主城（城市建成區）。本文研究區域覆蓋整個市域，但是重點集中在對主城區城市景觀的演變進行深入研究。需要說明的是，由于本文研究武漢市不同時期景觀結構的演變及其特征，主城區的范圍在不同時期會有相應的變化。
　　到2000年以后，武漢市城市發展已經擴展到三鎮軸向填充、由“點”向“面”呈發散布局的擴展。2005年后，武漢市市域面積增加到8549km2，其中建成區425km2，建設用地384km2，城市化水平達68%。武漢城市建成區面積變化及景觀擴展的基本特征見圖2。
　　但是，近10年來，由于城市發展仍以低水平的外延擴張為主，加上城市基礎設施條件的局限和區級經濟利益強化等諸多因素的影響，城市景觀空間拓展主要集中在緊貼主城的黃陂南部、金銀湖、后官湖、湯遜湖等地區，1996 年城市總體規劃確定的“主城+衛星城”的空間發展模式未能有效實施[18]，城鎮地區的農業景觀和林業景觀的生態隔離作用逐漸消減，而被人工化的城市景觀所代替，城市景觀空間結構呈現蔓延發展的態勢。而正是在1995至2005年10年內，武漢市城市景觀變化巨大，因此，本文主要針對這10年武漢城市景觀的演變進行具體分析和研究。
　　在城市景觀的研究分析中，基于武漢市景觀劃分方法，運用ARCGIS9.0軟件對武漢市2000年和2005年的TM遙感影像進行相關處理和分析，通過合并有關土地利用類型，制成了武漢城市景觀總體類型圖（圖3、4）。
 
3 武漢城市景觀系統的演變特征

　　在對武漢市城市景觀的演變過程進行概括的基礎上，要了解武漢市城市景觀的整體演變特征，就需要從城市景觀的系統角度出發，分別討論在演變過程中，特別是1995～2005年城市化快速發展過程中，城市建成景觀的擴展程度如何？城市景觀各要素之間、景觀結構和景觀功能都發生了怎樣的變化？
3.1 武漢城市景觀的主要要素
　　在1995～2005年之間，武漢市各類景觀都處于一個不斷地相互轉移和變化的過程中，對城市景觀主要類型演變特征進行統計和分析可以幫助我們研究城市景觀演變的總體情況。武漢市1995～2005年不同時段城市景觀要素面積變化見表1。
　　從表1可見，武漢市景觀要素面積在10年間發生了復雜的變化，景觀變化十分明顯。城市農業景觀和生態景觀的面積不斷萎縮，而建成景觀要素所占面積則不斷增加，存在逐年擴展的現象。
　　耕地、湖泊和林地景觀面積的減少十分驚人。武漢城市景觀中農業景觀所占比例最大，主要分布在武漢市西北部和西南部地區。1995到2000年間，耕地、湖泊和林地景觀面積分別減少79.10km2、43.11km2和6.64km2；而2000～2005年5年間，面積減少更快更明顯，分別為101.00km2、145.32km2和14.26km2。（2）各種城市建成景觀要素的面積出現不同程度的增加。10年間以居住景觀、工業景觀和公共設施景觀為主要類型的建成景觀面積不斷擴展，特別是2000年到2005年間，居住景觀和工業景觀面積出現大幅度增長，面積達到125.94km2和65.43km2，相對于1995年，增長比例分別為110.24%和17.46%。
　　具體來看，生態景觀面積不斷減少，在城市景觀中所占比重不斷降度指數。景觀利用程度綜合指數反映人類對景觀利用的廣度和深度，它不僅反映了景觀本身的自然屬性，也反映了人為因素和自然環境的綜合效應。景觀利用程度及其變化可以定量地表達景觀利用的綜合水平和變化趨勢。本文借鑒劉紀遠[20]提出的土地利用程度分級標準，根據相關學者對城市景觀的研究經驗，在城市景觀分類基礎上，對武漢城市景觀的綜合利用程度進行分析。景觀利用程度及其變化可以分別用景觀利用程度綜合指數和土地利用時空變化模型來測量。 
3.2.1 武漢城市景觀構成變化
　　在城市土地使用基礎上形成的景觀結構的特征，也一定程度上反映出了城市的結構特征。武漢市1995～2005年整體景觀格局在自然因子和人為因子共同作用的情況下，發生了一定的變化（表2）。從表中可以看出，武漢市景觀多樣性指數和均勻度指數從1995～2005年呈現逐漸增加的趨勢。多樣性指數從1995年的1.0160上升到2 0 0 5 年的1 . 1 0 5 2 ，其中，2000～2005年，多樣性指數增幅明顯。均勻度指數從1995年的0.5298上升到0.5549。同時，優勢度指數則呈現逐漸降低的趨勢，從0.3703下降到0.2811。說明各類型景觀面積比例的差異在逐步縮小，城市景觀格局分布越來越均勻，某一占優勢地位景觀類型的面積正逐漸縮小，導致景觀多樣性和均勻度增加，優勢度不斷縮小。[NextPage]
　　一般來說,城市景觀結構的動態演變過程是伴隨著多樣性值和均勻度值上升的過程，同時也預示著城市結構的優化調整過程。城市經濟的快速增長將引起城市用地規模的擴大,而景觀格局的調整則從宏觀上反映城市用地結構和空間結構的變化。縱觀武漢市10年間的城市景觀格局變化,可以看出武漢市隨著經濟的快速發展，其用地規模也在逐年擴大,城市建成區面積從1995年的200km2增長到2005年的425km2,10年間增長了2.13倍。主要擴大了主城外圍的城市用地，如在陽邏、北湖、蔡甸、紙坊等地規劃建設7座新城,提供工業、對外交通、倉儲業等主要城市功能用地。很明顯，城市工業活動是武漢城市發展的主導因素，它在宏觀上決定了城市景觀格局的擴張速度，在微觀上決定了城市用地的結構形態；在擴展距離上，工業用地向外伸展，并帶動居住用地和倉庫、交通設施向外擴張。這也是導致武漢市多樣性值和均勻度值不斷上升的主要原因。
　　從另一方面來看，城市景觀多樣性指數和景觀優勢度指數越大，也說明了武漢城市景觀整體結構受人類活動影響較大，人類活動對景觀的干擾越來越嚴重。對于城市自然生態的維護和自然環境的保護、創造和諧的居民生存和生活環境，也提出了更高的要求。 
3.2.2 武漢城市景觀綜合利用程度
　　相對變化率是一種反映景觀利用變化差異的很好方法。如果研究區域某種類型景觀的相對變化率R>1，則表示該區域該類景觀變化較整個區域整體景觀大。
　　一個特定范圍內景觀利用程度的變化是多種景觀類型變化的結果，其變化速度和變化率可定量地揭示該范圍內景觀利用的綜合水平和變化趨勢。由圖5可知，1995～2005年間，武漢市景觀綜合利用程度指數不斷提高，利用程度總體處于平衡狀態。其中，1995～2000年間，利用程度指數變化不大，為緩慢發展時期；2000～2005年景觀利用程度較之前有一定提高，指數增幅達到6.3250，該時期城市處于一般發展階段。
　　從各城市景觀要素具體的變化量和變化率來看（表3），研究期間武漢市景觀利用程度變化量均大于零，再次說明10年來武漢市一直處于發展時期；從變化率來看，景觀利用程度的發展并不是十分突出。
　　總體來看，景觀利用程度指數均有所提高，景觀利用程度總體趨于平衡，不同時段分別呈現一定的增長規律。其中1 9 9 5 ～2 0 0 0 年的增長較2000～2005年小，表明人類活動對景觀利用的影響不斷加強。
　　（1）1995～2000年變化率最大的為倉儲景觀、居住景觀、公共設施景觀和工業景觀，這四種景觀要素都屬于城市建成景觀類型，可見該年段武漢市人類活動強烈，對城市建成景觀的建設幅度大。
　　（2）2000～2005年變化最大的依次為居住景觀、道路廣場景觀、綠地景觀和工業景觀，居住景觀利用程度變化大成為武漢市景觀建設的一大重點，說明隨著城市的不斷發展，大量人口涌進城市，加上城市人口居住的分區規劃，帶動了城市房地產業的發展，城市居住建筑占用了大量土地，居住
景觀的發展勢頭越來越強勁。與前5年不同的是，在城市建成景觀不斷擴展的基礎上，武漢市越來越重視城市環境的維護和建設，特別是交通景觀和生態景觀對城市發展的巨大影響，道路廣場景觀和綠化景觀的變化指數分別達到了1.7534和1.6605。值得一提的是，該階段武漢市耕地景觀變化量略大于1 ，說明耕地減少的現象得到一定程度緩解，城市景觀的發展逐步成熟化。
　　（3）從1995～2005年各種景觀功能類型的變化情況來看，建成景觀成為城市景觀利用程度最高的景觀類型，隨著城市的發展人類活動對城市土地建設的影響在不斷加強。其中居住景觀和工業景觀成為景觀建設的重點，增長速度有不斷加快的趨勢。另外，交通景觀也出現了持續增長，說明隨著對城市基礎設施建設的重視，也從側面反映出了武漢市經濟的發展。因經濟發展的需要，帶動了城市基礎設施建設的投入和道路交通運輸的不斷完善。但是，生態景觀和農業景觀的變化幅度卻基本小于1，
景觀利用面積不斷縮小。在2000年以后，隨著對農業用地的保護加強，以及城市近郊都市農業的迅速發展，農業景觀相對變化率首次超過了整體景觀變化程度。但是總的來看，對城市生態景觀和農業景觀的保護和建設不容忽視。

3.3 武漢城市景觀功能
3.3.1武漢城市景觀功能分化過程
　　20世紀90年代后期開始，在武漢市城市中心地區和區位優越的地區，建成景觀功能不斷加強，特別是第三產業職能發展，工業景觀逐漸向外擴展和遷移，居住景觀不斷擴大，并向主體方向發展。在城市中環線附近等外圍地區逐漸形成東湖高新技術開發區（關山、光谷）、沌口、青山、吳家山等4個大型產業聚集的工業景觀區（圖6）和后湖、常青、金銀湖、南湖、徐東、關山等6 個大型居住景觀區（圖7）。同時，農業景觀的不斷萎縮和生態環境的惡化同人民生活需求層次的不斷提高形成較大矛盾。
　　進入21世紀，城市從初始階段進入空間持續擴展、產業結構調整高度化階段，城市的人口規模、產業種類及城市對鄰近地區的作用均不斷發展。耕地景觀受到保護，良好生態景觀的創建逐漸得到重視，居住景觀隨工業景觀逐漸由老城向新區遷移。在城市景觀的演化過程中，各種功能的景觀類型其土地利用及區位組合均向有利于城市現代化、高效化和自組織化的方向調整。 
3.3.2武漢城市景觀交互式功能結構
　　在城市景觀的空間構建上，景觀功能結構存在強烈的結構效應，有效的組合因產生良好的經濟效益和社會效益等，通常能對其他地區和企業的區位選擇產生示范效應。從城市景觀地域結構分布的角度來看，盡管居住景觀的用地比例與工業景觀接近，但是分布范圍廣，且多有與其他景觀混合分布的區域。通向外圍的是工業景觀-居住景觀混合分布區域；在從城市建成區向外過渡的邊緣地帶，則
分化出均質度較高的工業景觀和居住景觀功能區，但是在較長時間內，由于交通景觀和公共設施景觀配套水平較低，吸引力不理想。對城市耕地景觀和生態景觀的保護是城市可持續發展的基礎，但是城市居住景觀和工業景觀通常成為控制城市景觀空間優化的要素，在一定程度上限制了城市景觀功能結構的效應。
　　武漢市是典型的“一城三鎮”獨立組合型跨水域城市，其水域多岸同時發展，漢口、漢陽、武昌既有聯系又相對獨立，組合成武漢市的主體。經過20世紀50年代～20世紀70年代的發展，武漢城市景觀基本上形成了以漢口為中心，由內向外的3個同心圓狀的環帶。
　　內環帶是景觀中心區，是武漢市的核心區,主要為居住和公共設施景觀功能區。20世紀80年代以后，武漢市3個半環帶地域的勻質度及功能組合發生了明顯的變化：首先是不同環帶土地利用的變化導致城市內部地域結構發生轉型，內環帶、中環帶土地利用的混合程度有所下降，功能顯著分化；其次，內環帶已形成明顯的景觀功能區（主要是居住和公共設施功能區），而中環帶仍為居住、工業、
文教、交通等用地的混合景觀功能區域；最后，外環帶的用地結構開始混合化，新增的工業及居住用地開始在此環帶出現。
　　進入20世紀90年代以后，工業外遷、經濟技術開發區及郊區居住區建設使20世紀80年代出現的土地利用空間變化趨勢得以繼續強化：工業景觀外遷和居住景觀的郊區化，一方面使內環帶地域的勻質度進一步提高；另一方面工業和居住在外圈層落戶，使該地域由原來以綠地和空地為主的相對勻質地域向綠地、居住用地、工業用地等混合地域轉化。
 
4 結論

　　本文是以定量分析為基礎，結合采用定性分析方法，對城市化過程中武漢城市景觀演變的一個實證研究，是把城市地理學和景觀生態學理論相結合，從城市景觀角度對城市形態演變的一次探索性研究。在概括城市景觀演變歷程的基礎上，從城市景觀系統的層面，分別對其要素、結構和功能所表現出的特征進行實證分析。由于指標選取的主觀性和資料數據采集的限制，本研究存在一定的疏漏和缺陷，但是這并不妨礙本研究得出一些初步的結論：
　　第一，武漢市城市景觀的演變最主要表現為建成景觀不斷吞食生態景觀和農業景觀的過程。以居住景觀、工業景觀和公共設施景觀為主要類型的建成景觀面積不斷增加，存在逐年擴展的現象；耕地、湖泊和林地景觀的面積的減少十分驚人。城市景觀主要要素中，工業景觀與城市居住景觀相分離，城市工業景觀基本完成了其分化過程；城市居住景觀面積迅速增加，向城市外圍全面擴展；城市綠地景觀面貌取得了很大改善，但是還存在較多問題；城市道路廣場景觀的建設不斷得到重視，整體環境有所改善；城市交通景觀實現超常規、跨越式發展；城市建設用地擴展致使耕地減少，對耕地景觀的影響突出；城市發展給湖泊景觀帶來的負面影響不斷增強。
　　第二，城市景觀結構發生變化主要表現在多樣性指數和均勻度指數呈現逐漸增加的趨勢，優勢度指數則呈現逐漸降低的趨勢。說明各類型景觀面積比例的差異在逐步縮小，城市景觀格局分布越來越均勻，某一占優勢地位景觀類型的面積正逐漸縮小；也說明了武漢城市景觀整體結構受人類活動影響較大，人類活動對景觀的干擾越來越嚴重。
　　從景觀利用程度來看，建成景觀成為城市景觀變化幅度最高的景觀類型，其中居住景觀和工業景觀成為景觀建設的重點，增長速度有不斷加快的趨勢。另外，交通景觀出現持續增長也從側面反映出了武漢市經濟的發展。但是，生態景觀和農業景觀的變化幅度卻基本小于1 ，景觀利用面積不斷縮小。對城市生態景觀和農業景觀的保護和建設不容忽視。
　　第三，武漢城市景觀的功能演變主要表現為功能分化過程和交互式分布模式。從景觀功能的分化過程來看：城市發展初期，城市的各項景觀功能較弱，景觀混雜布局；20世紀80年代后期起，武漢市城市建設規模逐步擴大，各種景觀功能分區日益顯著，并進一步強化了各景觀功能分工及作用；20世紀90年代后期開始，在武漢市城市中心地區和區位優越的地區，建成景觀功能不斷加強；進入21世紀，各種功能的景觀類型其土地利用及區位組合均向有利于城市現代化、高效化和自組織化的方向調整。
　　研究武漢城市景觀系統的演變機制、構成的變化和結構特征等，目的就是希望為解決城市景觀存在的問題提供依據，為改進武漢市景觀結構和功能提供理論支撐，為探索城市景觀的未來發展趨勢打下基礎。
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摘要：
快速城市化進程帶來了城市景觀的擴張，自20世紀90年代以來，武漢市的景觀系統發生了劇烈改變，各類型景觀都處于不斷的相互轉移和變化過程中。在概括武漢城市景觀演變歷程的基礎上，從城市景觀系統的層面，以定量分析為基礎，結合定性分析方法，分別對其要素、結構和功能的特征進行實證分析得出，武漢市城市景觀要素的演變最主要表現為建成景觀不斷吞食生態景觀和農業景觀的過程。城市景觀結構發生變化主要表現在多樣性指數和均勻度指數呈現逐漸增加的趨勢，優勢度指數則呈現逐漸降低的趨勢。從景觀利用程度來看，各類型建成景觀變化幅度最高。武漢城市景觀的功能演變主要表現為功能分化過程和交互式分布模式。分析城市景觀系統演變特征，能為改進武漢市景觀結構和功能提供理論支撐，為探索武漢快速城市化過程中城市景觀的未來發展趨勢打下基礎。
關鍵詞：
城市化；城市景觀系統；演變特征；武漢市
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