本文關鍵詞：海島城市化時空格局演變及其陸島聯(lián)動的響應研究

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【摘要】：在海洋經(jīng)濟大發(fā)展的背景下,海島成為對外開放的前沿地帶,陸島聯(lián)動成為一種新的發(fā)展趨向。由于海島生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性決定海島生態(tài)保護、特色開發(fā)和可持續(xù)發(fā)展的必要性和迫切性。長期以來海島重開發(fā)輕保護,缺乏動態(tài)監(jiān)測,規(guī)劃和管理明顯滯后。因此開展海島城市化演變及其驅動力和效應分析十分必要,將為海島可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。本文以浙江省主要海島為研究對象,利用遙感、地理信息系統(tǒng)、景觀生態(tài)學和空間統(tǒng)計學等方法,對1980-2013年間海島土地利用變化和城市化時空格局演變展開研究;并以陸島聯(lián)動為切入點,比對陸島城市化水平差異,探索不同聯(lián)動模式下陸島城市時空格局演變規(guī)律。借助空間回歸模型,深入挖掘城市化對海島景觀格局演變的影響機制;并以浙江省洞頭縣為典型案例,從生態(tài)保護和城市擴張角度出發(fā),利用最小累積模型構建海島生態(tài)適應性分區(qū);最后提出海島合理開發(fā)利用的科學建議。主要研究內容和結論如下:(1)基于長時間序列的遙感數(shù)據(jù)(1980-2013),對不同區(qū)位、不同功能類型的海島土地利用變化進行分析,突出量化海島圍墾用地功能演變規(guī)律。隨著城市化進程加快,浙江省海島城市發(fā)展與土地資源矛盾日益加劇,1980至2013年通過大量圍墾新增土地241.26 km~2,圍墾強度和圍墾速度持續(xù)增加,2000-2013期間圍墾面積是前二十年(1980-2000)的11倍,年均增長率遠高于整個研究期水平(0.91 km~2/年v.s.0.43 km~2/年)。圍墾區(qū)域土地利用類型劇烈變化,建設占比不斷升高。33年間,49.52%的新增土地轉為建設用地,25.33%變成水體。圍墾為海島發(fā)展提供大量土地空間,也導致海島土地利用空間布局發(fā)生轉變。研究初期,土地利用變化主要集中在本島陸域范圍。隨著建設用地需求急劇增加,海島耕地、水體和林地被陸續(xù)開發(fā),至2013年建設用地面積趕超耕地,成為海島地區(qū)第二重要的土地類型,林地優(yōu)勢度持續(xù)降低,土地利用變化熱點區(qū)域不斷向沿海移動,圍墾區(qū)域建設占比高于整個海島水平(25.34%v.s.20.38%)。不同功能類型的海島在土地開發(fā)利用方面存在顯著差異,綜合型海島在城市化進程中土地利用變化最為劇烈(變化總量為355.25 km~2),其中建設占用耕地是其首要變化方向。港口物流型和臨港工業(yè)型海島憑借其良好的區(qū)位條件和岸線資源優(yōu)勢,近年來迅速發(fā)展,土地利用變化程度遠高于其他類型海島,向海要地是建設用地擴張和水體增加的主要來源。以嵊泗縣的洋山島為例,為了打造洋山島深水港區(qū),整個研究期間圍墾范圍超過本島面積三倍,超過70%的圍墾新增土地轉換成建設用地。隨著人類加大海島開發(fā)力度,區(qū)位條件等自然因素的影響逐漸弱化,政府決策和產(chǎn)業(yè)布局對海島土地利用方式及發(fā)展方向起到主導作用。(2)從經(jīng)濟結構、人口城市化與空間城市化角度剖析1980-2013年間浙江省海島城市化時空格局,量化區(qū)位條件、社會經(jīng)濟和地形因素的影響機制。結果表明:1980-2013期間浙江省海島經(jīng)濟高速發(fā)展,產(chǎn)業(yè)結構由傳統(tǒng)農(nóng)漁業(yè)為主轉向綜合開發(fā)利用。33年間建設用地增加394.85 km~2,2000-2013年擴張面積約為前20年的三倍(206.46km~2 v.s.73.31km~2)。新增建設用地大量集聚于海拔高度低于50米、坡度小于5度的近岸海島。隨著城市化進程全面推進,海島建設用地向高海拔、高坡度地區(qū)蔓延,遠岸海島也加入到開發(fā)建設中。不同于沿�？焖俪鞘谢瘏^(qū)域,海島的自然條件和經(jīng)濟基礎限制了人口增長和集聚,人口因子對浙江省海島建設用地擴張并無顯著影響。通過多元逐步回歸分析,第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展是其首要驅動因素。產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)業(yè)布局調整導致建設用地需求急劇增加,新增建設用地由城市中心向海島四周沿岸快速蔓延,主要用于港口、物流基地、臨海產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)和濱海旅游設施等建設。綜合運用景觀格局指數(shù)和空隙度分維數(shù)方法,提取基于斑塊信息和空間信息的海島建設用地空間分布特征,結果顯示:海島建設用地連片擴張顯著,但斑塊形狀更加復雜,城市空間的優(yōu)勢地位逐漸提高。從土地集約利用角度出發(fā),利用城市擴張模型分析海島建設用地擴張模式及其對政府發(fā)展戰(zhàn)略的響應。玉環(huán)縣城市擴張強度最高且擴張模式最為緊湊,建設用地填充式擴張比例逐年上升,政府通過調整空間布局,引導城市朝著更加有序、集約的方向發(fā)展。近十年,定海區(qū)和普陀區(qū)在政府的引導下城市發(fā)展也逐步集聚。洞頭縣、岱山縣和嵊泗縣的建設用地飛地式擴張占比較高,土地利用相對粗放�？傮w而言,政府在城市發(fā)展和土地征用方面起到一定監(jiān)管作用,但發(fā)展戰(zhàn)略對建設用地的布局具有很強的導向性,一些大型開發(fā)項目和互聯(lián)互通工程的實施導致建設用地不斷向外蔓延。提高土地利用效率、優(yōu)化空間布局仍是未來海島發(fā)展的關鍵。針對不同海島的發(fā)展階段和功能布局,要因島制宜,合理分配建設用地指標。(3)首次以陸島聯(lián)動為切入點,以浙江省寧波-舟山陸島一體化為典型案例,探索陸島城市發(fā)展的聯(lián)動格局和內在差異。從經(jīng)濟水平、建設強度以及城市空間重心轉移的角度揭示陸島兩地城市化水平。寧波市區(qū)經(jīng)濟水平、產(chǎn)業(yè)結構和建設強度遠高于舟山市區(qū)。2000年后,舟山市區(qū)加快發(fā)展速度,不斷向其靠攏。兩個城市建設用地均表現(xiàn)出早期向市中心集中后向四周擴張的趨勢。利用梯度分析結合景觀指數(shù)探究了陸島一體化的聯(lián)動格局演變規(guī)律。隨著沿海發(fā)展戰(zhàn)略調整,寧波、舟山兩地由獨立發(fā)展逐漸升級為互聯(lián)互動發(fā)展模式,形成"沿海城市-島均"聯(lián)動、"島嶼-島嶼"聯(lián)動和"港口-島嶼"聯(lián)動三種主要模式。跨海大橋、連島工程等重大基礎設施的完工,徹底打破了行政界線和自然阻隔,帶動寧波市區(qū)東部沿岸及大榭島的迅速擴張,土地利用更為集聚,也使得舟山西部海島及北部港口煥發(fā)生機。"沿海城市-島嶼"聯(lián)動模式初顯成效;與此同時,舟山連島工程極大增強了舟山本島的輻射效應,周圍海島主動向其靠攏,"島嶼-島嶼"聯(lián)動模式進一步提升舟山市整體城市化水平。不同戰(zhàn)略導向使得陸島聯(lián)動模式呈現(xiàn)多元化。寧波南部的梅山保稅港和舟山市的六橫島臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)互動發(fā)展已逐步顯現(xiàn),"以港興市"、"港口-島嶼"聯(lián)動的實施,促使跨區(qū)域合作進入新的發(fā)展階段。未來寧波舟山一體化發(fā)展要繼續(xù)強化寧波市區(qū)的核心集聚效應,加強舟山地區(qū)的推動作用。本文揭示了突破行政區(qū)劃界限、互聯(lián)互通工程為支撐、多種聯(lián)動方式互補共存的陸島一體化格局,為進一步深化陸島聯(lián)動研究和國家沿海區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展提供重要借鑒。(4)海島快速城市化對其景觀格局產(chǎn)生深遠而復雜的影響,本文從岸線景觀和整體景觀兩個方面分析浙江省海島景觀格局的時空演變特征。利用分形維數(shù)定量描述人為活動對海島岸線形態(tài)的影響程度,結果表明:1980-2013年,大量圍墾導致岸線長度縮減2577.85 km,分形維數(shù)下降,形態(tài)趨于平直,蜿蜒曲折的自然岸線被人工表面所替代,其景觀價值銳減。應用景觀指數(shù),從破碎度、優(yōu)勢度、聚集度和多樣性等方面對海島縣域范圍和網(wǎng)格尺度上的景觀格局展開探究。縣域尺度上,強烈的人為干擾導致海島不同景觀類型之間迅速轉換,生態(tài)景觀優(yōu)勢度和連通度持續(xù)下降。海島整體景觀趨向于破碎化、散布化和無序化。網(wǎng)格尺度分析進一步揭示了海島景觀格局變化的熱點區(qū)域,城市中心斑塊趨于緊湊,隨著建設用地蔓延和圍墾活動,近年來沿海地帶和圍墾新區(qū)景觀格局更加復雜。以玉環(huán)縣為例,利用空間回歸模型,定量分析城市化因子對景觀格局的影響機制。結果顯示:玉環(huán)縣景觀指數(shù)變化呈現(xiàn)顯著空間自相關,且Moran's Ⅰ數(shù)值持續(xù)增加,說明其景觀指數(shù)的空間依賴性不斷增強。城市化強度是造成玉環(huán)縣景觀格局破碎的主要原因,道路因子、城市中心并未對海島景觀格局變化產(chǎn)生顯著影響。隨著城市中心開發(fā)接近飽和,中心輻射效應逐步削弱,交通體系不完善成為限制玉環(huán)城市發(fā)展的重要原因。空間誤差模型在驅動機制研究中顯示出更好效果,表明影響海島景觀格局變化的因子更加復雜。海島景觀格局變化對城市化的響應機制表現(xiàn)出明顯的時間和空間特征,所以在研究中要強調時空尺度的選擇。認清二者交互影響的規(guī)律,為引導海島城市合理擴張和可持續(xù)發(fā)展提供支撐。從生態(tài)保護和城市擴張出發(fā),本文以洞頭縣為例,利用最小累積模型劃分海島生態(tài)適應性分區(qū),結果顯示海島地區(qū)適宜開發(fā)建設的土地占比較低(小于20%),重點開發(fā)區(qū)主要集中在個別海島,優(yōu)化開發(fā)區(qū)分布較為分散,不同海島之間發(fā)展條件相差較大。在未來城市發(fā)展中應將新增建設用地優(yōu)先布局在重點開發(fā)區(qū)內,減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。優(yōu)化開發(fā)區(qū)和限制開發(fā)區(qū)的劃定也有利于城市開發(fā)邊界的確定,控制城市擴張強度。本節(jié)研究方法可為其他海島地區(qū)的城市發(fā)展、土地利用規(guī)劃提供借鑒,對海島開發(fā)與保護、區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境變化研究具有一定參考價值。(5)在我國海洋發(fā)展戰(zhàn)略的推動下,浙江省海島城市化進程將會持續(xù)。當前海島開發(fā)利用面臨著重開發(fā)輕保護,規(guī)劃管理滯后的嚴峻局面,建設占用耕地突出、景觀格局破碎化顯著、圍墾強度劇烈、空間布局粗放。在未來海島發(fā)展中,首先要科學評估海島價值,做到合理規(guī)劃、特色開發(fā)和分類保護。綜合型、港口物流型和臨港工業(yè)型海島因其發(fā)展需求,建設擴張和岸線開發(fā)必然繼續(xù)增加,因此在發(fā)展過程必須升級產(chǎn)業(yè)結構、合理配置建設用地指標、優(yōu)化區(qū)域空間布局、提高土地集約利用,遵循"宜港則港、宜養(yǎng)則養(yǎng)、宜農(nóng)則農(nóng)、宜圍則圍,圍促結合"的圍墾原則。旅游型海島應以保護自然資源為基礎,禁止過度開發(fā)和無序圍墾,深入探索"一島一特色"生態(tài)友好型開發(fā)模式。其次,近岸大型海島或組團海島要加強陸島聯(lián)動發(fā)展,深化產(chǎn)業(yè)聯(lián)動內容,實施差異化發(fā)展,尤其提升海島對陸域城市發(fā)展的推動作用,并積極探索聯(lián)動模式多元化,實現(xiàn)國內國際聯(lián)動合作機制。最后,要加強科學監(jiān)管和立法執(zhí)法制度,實施"數(shù)字海洋"平臺,對海島開發(fā)利用做到動態(tài)監(jiān)測,優(yōu)化管理機制,打破行政界線和部門界線,協(xié)調促進我國海島可持續(xù)發(fā)展,助力海洋強國夢。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：F299.2
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本文編號：1278672