基于GIS的上海城市中心区工业用地空间解构Ξ吴 兵1,王 铮1,2,邓 悦1(1.华东师范大学地理系城市与环境动态过程开放实验室,上海200062;2.中国科学院政策与管理研究所,北京100080)摘 要:采用GIS空间分析技术,对1949～1996年期间上海城市中心区工业用地变化的时空进程进行空间分割和历史形态分析。
证实上海城市中心区不仅工业用地比例过大,而且工业的行业分布不合理;揭示城市工业用地随时间、空间变化的规律,阐明城市工业结构调整的方向。
关键词:城市中心区;环境系统;工业用地;GIS;同心圆理论中图分类号:P208 文献标识码:B 文章编号:1005-3123(2002)01-0020-03A GIS based R esearch of Industrial Land Use in ShanghaiWU Bing1,WAN G Zheng1,2,DEN G Yue1(1.U rb an and E nvironmental Open Laboratory,E ast China N orm al U niversity,Shanghai200062,China;2.Policy and Management I nstitute of China Academy of Sciences,B eijing100080,China)Abstract:According to the GIS spatial analytical technology,the spatial and temporal process of the central district of Shanghai’s industrial land use change from1949to1996was analyzed by spatial-comminuting and historical-morphological approaches.It was proved that not only the proportion of the industrial land use was too large,but also the distribution of the industry was irrational in the central district of Shanghai city.We promulgate the regularity that the city’s industrial land use changes according to the time and space,and we also ex2 pound the tendency of the restructuring of the city’s industrial construction.K ey w ords:city’s central district industrial;land use;GIS0 引 言改革开放的20多年,上海经历了一个工业经济飞速发展到稳定的过程,现在上海市处于经济发展的转型时期,作为传统的产业核心的工业用地结构的变化决定着上海的经济发展变化方向。
所以研究工业用地结构的变化是进行未来上海区域规划的重要内容。
本报告主要讨论上海市工业用地的演化过程及其演化规律,并为其作出相应的工业调整规划。
为了研究城市空间经济结构的变化,我们利用上海市1949年到1996年以来的遥感照片,遥感图反映的土地利用类型种类繁多,认识工业用地的空间结构变化是困难的,为此我们引入了环形系统。
所谓环形系统基础理论是基于城市经济学中的城市空间结构理论,在具体做法上,我们以相同的半径将城市地域分成不同的环带,观察每个环带的用地变化情况,对其具体的情况进行分析,得出工业用地相对于整个城市用地的变化规律,认识城市空间结构的演化规律。
1 资料的来源本研究采用了1947年、1958年、1964年、1979年、1984年、1988年、1993年、1996年8个年份的遥感图像,经过处理,做到三个统一,即统一的分类标准、统一的比例尺、统一的制图范围。
经数字化后得到上海市工业用地分布数字地图。
改变了以往以地图为主要信息载体的定性描述,在可量算性上有了突破。
2 环形系统的引入及其依据根据美国芝加哥大学的教授E.W.伯吉斯提出的同心圆理论,我们来认识城市的地域结构。
伯吉斯同心圆理论认为城市以不同的功能的用地围绕单一的中心,有规则的扩展形成同心圆结构。
即:中央商务区(CBD)、居住区和通勤区三个环带。
因此我们根据同收稿日期:2001-08-273 基金项目:上海市政府发展研究中心重大经济、社会决策咨询研究项目(2000-A-01)。
心圆理论构造环行结构,来研究工业的空间分布特征。
尽管同心圆理论相对比较简单,但是这里我们要借助该理论对上海市的工业用地结构进行分析,在方法上采用环形系统(Ring System),以上海市的中心商务区(CBD)的核心人民广场为环形系统的中心。
并且考虑到研究对象所需的精度,我们以1km为间隔,通过GIS 软件生成11环,每一环的半径依次增加1km,这些环叠加起来基本可以覆盖整个上海市中心区。
对每一环的工业用地面积进行统计和分析,通过对8个年份每一环内工业用地占环面积的比例变化的研究,来建立中心城区用地结构随时间变化的规律;然后通过11环来建立用地结构空间变化规律。
据统计,上海市1996年城市中心区工业用地占总面积的19.65%,整个市域范围内为26.86%,后者与我国工业城市指标相仿。
从国外资料来看,上海的中心区工业用地的总面积比例都大于他们。
这主要是由工业用地集中度较低,零散工业用地绝对量过大所造成的。
我们用环形系统来研究工业用地,对比例过大的原因进行细化研究。
3 环形系统数据库的生成首先对已经数字化的遥感底图提取工业用地的图斑,然后用Arcview生成11个半径由1km增至11km 的圆,圆和圆之切割形成环(最内部一个为圆),把这10个环1个圆与工业用地的底图切割,并统计所切割出来的每个环形内的工业用地面积。
再进一步算得工业用地在每一环中的面积比例。
按照该方法,对8个年份依次操作,得到8个年份,从10环1圆内的工业用地比例。
从中考察上海市城市工业空间结构的特征,及其按时间变化的规律,为城市规划提供依据。
图1 上海城市中心区工业用地比例变化图4 上海市城市工业用地变化的特征从1947年到1979年,各环的工业用地比例基本在上升。
我们结合时间和空间两个角度来考虑城市工业用地的变化特征,得到以下结论:①上海市中心城区的结构在不断地发生变化。
1947年到1964年以单峰为主:在离中心4～5环处为城市工业用地比例最高的地方。
而1979年单峰变成了双峰,离中心7～9环处又出现了一个工业用地比例高峰,而第10环却出现了明显的低谷,之后工业用地比例又有所上升。
而到了1984年以后,从第7环朝外,工业用地的比例都在20～25%左右。
②以人民广场为中心的半径为3km的环内,工业用地所占比例低于10%,在此范围内是上海市中心商务区(CBD)。
在该范围内,主要以商业居住用地为主,南京路商业中心,外滩金融中心都在这个范围内。
从图1中可以看出,上海的商务中心早在1947年就已经确立了其地位。
有一个异常现象是,1958～1979年中央商务区的工业用地比例明显上升,这与该时期过分强调发展工业有关。
③1984年以后,离中心8-10km处的工业用地的比例有了大幅度的提高,从15%以下提高到20%以上,这是城市扩张的结果。
而在离中心6km处存在一个工业用地的低谷,这是两个工业用地密集区之间存在一个稳定的隔离带。
在该环内工业用地的比例基本在15～20%之间,在各个时期几乎不动,从遥感图像中可以看出该环内的用地以居住和商业用地为主,工业用地所占比例较少。
④1947年,离市中心7km以外11km以内工业用地比例不到3%,到1958年增至5%左右,而到1964年已增至约13%,到1979年排除由于特殊原因的第10环以外,平均增加到20%左右。
因此我们可以看出上海工业在1947年,主要集中在第4、5环;而到1979年已经延伸到距城市中心十几公里以外,城市由发展初期的向心积聚阶段到城市向周边地区辐射的发展阶段。
⑤1984年以后,上海市工业用地比例在每一环已经趋于稳定。
只在第8环到第11环有5%左右的波动。
如第5环一直保持在25%上下,第6环在18%左右,第7环23%左右。
但是由于第4环接近中心商务区,由1984年的21%下降到19%,与各大城市工业用地面积比较,显然下降的幅度较低。
5 城市中心区工业用地结构分析与评价以上用环形系统工业在中心城区的整体布局情况进行了研究,但我们看不出各圈层中各行业用地的具体信息,下面我们通过对各环内工业的类型、企业的规模进行研究而有所了解。
在1999年上海市中心城区的各类企业的空间位置信息和属性信息的基础上,我们试图从中发现各类工业区位分布的规律。
由于7环内为上海的中心城市区,工业用地调整迫在眉睫,所以我们利用前面的环型系统对其重点研究。
虽然不同的城市有不同的用地形态,但是它们有基本相同的特征,在城市的内部,主要以商业用地为主,工业用地在城市的外围,一般在郊区积聚分布,以充分利用规模效应。
而居民居住区一般在商业圈层和工业圈层之间。
通常工业区可以嵌入到居民区内,但它们之间是以块状间隔的。
我们对照这个规律来看上海市城市工业分布的合理性。
首先我们来认识一下上海市工业用地分布的总体特征,从传统CBD(以市中心为圆心,半径3km范围内)向外,一直到第4环、第5环工业用地所占比例有明显增加的态势,并且在第5环达到最大值———占总的工业用地比例为25%。
依次向外,在第6环和第7环上的工业用地比例较为合理。
电器机械及器材制造业是第1环内企业数最多的一个行业,且企业规模较大。
要对CBD内的工业用地类型进行调整,对于本行业要给予相当的重视。
根据经济运行规律自动调整出城市中心区。
第4环的工业用地调整已是迫在眉睫,根据上文中的分析在距市中心4km范围内集中分布有纺织业、金属制品业、服装及其他纤维品制造业、普通机械制造业、电器机械及器材制造业、电子及通信设备制造业行业占总企业数的56.3%。
该范围内的企业表现为金属制品业企业较多(共27家),占到该行业总数的34%,所以距市中心3～4km范围内的用地调整的幅度应该更大。
第5环以纺织业、普通机械制造业、仪器仪表文化办公用机械制造业、服装及其他纤维品制造业等行业为主。
而且纺织业、服装业分布较多。
城市中心区作为城市的最优区位和城市中的核心地位。
由于该行业生产的是低附加值、劳动密集型的产品,因此,在上海市新的土地利用调整中,一定要根据该行业的特点,尽量通过区位的选择来降低成本。