海岛城市化时空格局演变及其陆岛联动的响应研究

发布时间：2017-12-11 13:36

  本文关键词：海岛城市化时空格局演变及其陆岛联动的响应研究

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【摘要】：在海洋经济大发展的背景下,海岛成为对外开放的前沿地带,陆岛联动成为一种新的发展趋向。由于海岛生态系统的脆弱性决定海岛生态保护、特色开发和可持续发展的必要性和迫切性。长期以来海岛重开发轻保护,缺乏动态监测,规划和管理明显滞后。因此开展海岛城市化演变及其驱动力和效应分析十分必要,将为海岛可持续发展提供科学依据。本文以浙江省主要海岛为研究对象,利用遥感、地理信息系统、景观生态学和空间统计学等方法,对1980-2013年间海岛土地利用变化和城市化时空格局演变展开研究;并以陆岛联动为切入点,比对陆岛城市化水平差异,探索不同联动模式下陆岛城市时空格局演变规律。借助空间回归模型,深入挖掘城市化对海岛景观格局演变的影响机制;并以浙江省洞头县为典型案例,从生态保护和城市扩张角度出发,利用最小累积模型构建海岛生态适应性分区;最后提出海岛合理开发利用的科学建议。主要研究内容和结论如下:(1)基于长时间序列的遥感数据(1980-2013),对不同区位、不同功能类型的海岛土地利用变化进行分析,突出量化海岛围垦用地功能演变规律。随着城市化进程加快,浙江省海岛城市发展与土地资源矛盾日益加剧,1980至2013年通过大量围垦新增土地241.26 km~2,围垦强度和围垦速度持续增加,2000-2013期间围垦面积是前二十年(1980-2000)的11倍,年均增长率远高于整个研究期水平(0.91 km~2/年v.s.0.43 km~2/年)。围垦区域土地利用类型剧烈变化,建设占比不断升高。33年间,49.52%的新增土地转为建设用地,25.33%变成水体。围垦为海岛发展提供大量土地空间,也导致海岛土地利用空间布局发生转变。研究初期,土地利用变化主要集中在本岛陆域范围。随着建设用地需求急剧增加,海岛耕地、水体和林地被陆续开发,至2013年建设用地面积赶超耕地,成为海岛地区第二重要的土地类型,林地优势度持续降低,土地利用变化热点区域不断向沿海移动,围垦区域建设占比高于整个海岛水平(25.34%v.s.20.38%)。不同功能类型的海岛在土地开发利用方面存在显著差异,综合型海岛在城市化进程中土地利用变化最为剧烈(变化总量为355.25 km~2),其中建设占用耕地是其首要变化方向。港口物流型和临港工业型海岛凭借其良好的区位条件和岸线资源优势,近年来迅速发展,土地利用变化程度远高于其他类型海岛,向海要地是建设用地扩张和水体增加的主要来源。以嵊泗县的洋山岛为例,为了打造洋山岛深水港区,整个研究期间围垦范围超过本岛面积三倍,超过70%的围垦新增土地转换成建设用地。随着人类加大海岛开发力度,区位条件等自然因素的影响逐渐弱化,政府决策和产业布局对海岛土地利用方式及发展方向起到主导作用。(2)从经济结构、人口城市化与空间城市化角度剖析1980-2013年间浙江省海岛城市化时空格局,量化区位条件、社会经济和地形因素的影响机制。结果表明:1980-2013期间浙江省海岛经济高速发展,产业结构由传统农渔业为主转向综合开发利用。33年间建设用地增加394.85 km~2,2000-2013年扩张面积约为前20年的三倍(206.46km~2 v.s.73.31km~2)。新增建设用地大量集聚于海拔高度低于50米、坡度小于5度的近岸海岛。随着城市化进程全面推进,海岛建设用地向高海拔、高坡度地区蔓延,远岸海岛也加入到开发建设中。不同于沿海快速城市化区域,海岛的自然条件和经济基础限制了人口增长和集聚,人口因子对浙江省海岛建设用地扩张并无显著影响。通过多元逐步回归分析,第二产业和第三产业的迅速发展是其首要驱动因素。产业结构和产业布局调整导致建设用地需求急剧增加,新增建设用地由城市中心向海岛四周沿岸快速蔓延,主要用于港口、物流基地、临海产业集聚区和滨海旅游设施等建设。综合运用景观格局指数和空隙度分维数方法,提取基于斑块信息和空间信息的海岛建设用地空间分布特征,结果显示:海岛建设用地连片扩张显著,但斑块形状更加复杂,城市空间的优势地位逐渐提高。从土地集约利用角度出发,利用城市扩张模型分析海岛建设用地扩张模式及其对政府发展战略的响应。玉环县城市扩张强度最高且扩张模式最为紧凑,建设用地填充式扩张比例逐年上升,政府通过调整空间布局,引导城市朝着更加有序、集约的方向发展。近十年,定海区和普陀区在政府的引导下城市发展也逐步集聚。洞头县、岱山县和嵊泗县的建设用地飞地式扩张占比较高,土地利用相对粗放。总体而言,政府在城市发展和土地征用方面起到一定监管作用,但发展战略对建设用地的布局具有很强的导向性,一些大型开发项目和互联互通工程的实施导致建设用地不断向外蔓延。提高土地利用效率、优化空间布局仍是未来海岛发展的关键。针对不同海岛的发展阶段和功能布局,要因岛制宜,合理分配建设用地指标。(3)首次以陆岛联动为切入点,以浙江省宁波-舟山陆岛一体化为典型案例,探索陆岛城市发展的联动格局和内在差异。从经济水平、建设强度以及城市空间重心转移的角度揭示陆岛两地城市化水平。宁波市区经济水平、产业结构和建设强度远高于舟山市区。2000年后,舟山市区加快发展速度,不断向其靠拢。两个城市建设用地均表现出早期向市中心集中后向四周扩张的趋势。利用梯度分析结合景观指数探究了陆岛一体化的联动格局演变规律。随着沿海发展战略调整,宁波、舟山两地由独立发展逐渐升级为互联互动发展模式,形成"沿海城市-岛均"联动、"岛屿-岛屿"联动和"港口-岛屿"联动三种主要模式。跨海大桥、连岛工程等重大基础设施的完工,彻底打破了行政界线和自然阻隔,带动宁波市区东部沿岸及大榭岛的迅速扩张,土地利用更为集聚,也使得舟山西部海岛及北部港口焕发生机。"沿海城市-岛屿"联动模式初显成效;与此同时,舟山连岛工程极大增强了舟山本岛的辐射效应,周围海岛主动向其靠拢,"岛屿-岛屿"联动模式进一步提升舟山市整体城市化水平。不同战略导向使得陆岛联动模式呈现多元化。宁波南部的梅山保税港和舟山市的六横岛临港产业区互动发展已逐步显现,"以港兴市"、"港口-岛屿"联动的实施,促使跨区域合作进入新的发展阶段。未来宁波舟山一体化发展要继续强化宁波市区的核心集聚效应,加强舟山地区的推动作用。本文揭示了突破行政区划界限、互联互通工程为支撑、多种联动方式互补共存的陆岛一体化格局,为进一步深化陆岛联动研究和国家沿海区域经济发展提供重要借鉴。(4)海岛快速城市化对其景观格局产生深远而复杂的影响,本文从岸线景观和整体景观两个方面分析浙江省海岛景观格局的时空演变特征。利用分形维数定量描述人为活动对海岛岸线形态的影响程度,结果表明:1980-2013年,大量围垦导致岸线长度缩减2577.85 km,分形维数下降,形态趋于平直,蜿蜒曲折的自然岸线被人工表面所替代,其景观价值锐减。应用景观指数,从破碎度、优势度、聚集度和多样性等方面对海岛县域范围和网格尺度上的景观格局展开探究。县域尺度上,强烈的人为干扰导致海岛不同景观类型之间迅速转换,生态景观优势度和连通度持续下降。海岛整体景观趋向于破碎化、散布化和无序化。网格尺度分析进一步揭示了海岛景观格局变化的热点区域,城市中心斑块趋于紧凑,随着建设用地蔓延和围垦活动,近年来沿海地带和围垦新区景观格局更加复杂。以玉环县为例,利用空间回归模型,定量分析城市化因子对景观格局的影响机制。结果显示:玉环县景观指数变化呈现显著空间自相关,且Moran's Ⅰ数值持续增加,说明其景观指数的空间依赖性不断增强。城市化强度是造成玉环县景观格局破碎的主要原因,道路因子、城市中心并未对海岛景观格局变化产生显著影响。随着城市中心开发接近饱和,中心辐射效应逐步削弱,交通体系不完善成为限制玉环城市发展的重要原因。空间误差模型在驱动机制研究中显示出更好效果,表明影响海岛景观格局变化的因子更加复杂。海岛景观格局变化对城市化的响应机制表现出明显的时间和空间特征,所以在研究中要强调时空尺度的选择。认清二者交互影响的规律,为引导海岛城市合理扩张和可持续发展提供支撑。从生态保护和城市扩张出发,本文以洞头县为例,利用最小累积模型划分海岛生态适应性分区,结果显示海岛地区适宜开发建设的土地占比较低(小于20%),重点开发区主要集中在个别海岛,优化开发区分布较为分散,不同海岛之间发展条件相差较大。在未来城市发展中应将新增建设用地优先布局在重点开发区内,减少对生态环境的破坏。优化开发区和限制开发区的划定也有利于城市开发边界的确定,控制城市扩张强度。本节研究方法可为其他海岛地区的城市发展、土地利用规划提供借鉴,对海岛开发与保护、区域社会经济发展、环境变化研究具有一定参考价值。(5)在我国海洋发展战略的推动下,浙江省海岛城市化进程将会持续。当前海岛开发利用面临着重开发轻保护,规划管理滞后的严峻局面,建设占用耕地突出、景观格局破碎化显著、围垦强度剧烈、空间布局粗放。在未来海岛发展中,首先要科学评估海岛价值,做到合理规划、特色开发和分类保护。综合型、港口物流型和临港工业型海岛因其发展需求,建设扩张和岸线开发必然继续增加,因此在发展过程必须升级产业结构、合理配置建设用地指标、优化区域空间布局、提高土地集约利用,遵循"宜港则港、宜养则养、宜农则农、宜围则围,围促结合"的围垦原则。旅游型海岛应以保护自然资源为基础,禁止过度开发和无序围垦,深入探索"一岛一特色"生态友好型开发模式。其次,近岸大型海岛或组团海岛要加强陆岛联动发展,深化产业联动内容,实施差异化发展,尤其提升海岛对陆域城市发展的推动作用,并积极探索联动模式多元化,实现国内国际联动合作机制。最后,要加强科学监管和立法执法制度,实施"数字海洋"平台,对海岛开发利用做到动态监测,优化管理机制,打破行政界线和部门界线,协调促进我国海岛可持续发展,助力海洋强国梦。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：F299.2
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本文编号：1278672