城市增长边界是控制城市过度扩张和引导城市形态健康发展的一种技术解决措施和空间政策响应。它通过在城市外围设定发展边界, 合理安排发展的区位和时序, 达到保护外围生态区域, 提高城市内部土地利用强度的目的^[1-3]。城市增长边界的引导和控制实效既会受到城市生长的自组织力的影响, 又受到城市扩展他组织力的作用, 这种影响作用通过城市实体边界的动态演变而逐步体现出来。城市扩展实体边界与城市增长边界之间具有动态推进特征。因此，识别和理解中心城区实体边界动态变化以及影响因素, 是合理设定城市增长边界的重要前提。

1 城市空间扩展实体边界区域界定

城市实体边界的动态变化既是城市空间扩展的形态体现, 也是城市社会经济、交通、政策等因素在空间发展上的映射。20世纪后期, 以卡特(H Carter)与威特雷(S Wheatley)为代表的学者们认为城市由于内部压力面向四周扩散其间有静止阶段, 以这一阶段形成的边界界定城市建成区, 称为“固定线”(fixation line), “固定线”以外是边缘区^[4]。本文将城市不同扩展时期“固定线”之间的区域称为空间扩展实体边界区域, 并尝试通过对若干时期相对静止阶段“固定线”之间城市空间要素的研究, 发掘中小城市空间扩展实体边界区域动态变化的一般规律。

已有对城市边缘区问题的研究揭示出随着城市地域的周期推进, 在核心区外围新形成的边缘区也进入新的发育周期。由于特定的空间扩展因素和特定的空间扩展形式相互作用, 城市边缘区的发展在空间上也具有相应的演化规律。逐渐从发展初期混沌和无序的非平衡状态演变为后期各类因素趋于有序的状态^[5-9]。城市扩展实体边界区域由于毗邻核心区和边缘区, 处于从房屋密度高且向垂直方向延伸明显的核心区空间向具有城市和乡村特征, 人口密度低于中心城区而又高于周围农村的城市边缘区空间过渡的地带, 兼具核心区与边缘区的特性。作为界于城市核心区与边缘区之间的动态地域空间, 实体边界区域除具有城市化活跃、土地利用结构变化速度快、郊区农业景观向城郊结合景观和城市景观演替显著的城区边缘地带特征外, 其在城市建设常规驱动力和城市边缘区突变非常规驱动力双重作用下, 空间形态、土地利用、产业布局、人口分布等空间要素也处于动态变化之中, 呈现出相应的演化轨迹和规律^[10-14]。中小城市由于处于城市演化的前期阶段, 城市聚集扩张的潜能和提高内部土地利用强度的压力并存, 城市规模继续扩大, 能级提升与规模稳定或萎缩的可能也并存, 面临与大城市、特大城市过度扩张不同的环境和政策调控目的。因此, 中小城市增长的特殊性使得对其实体边界区域的研究尤为必要。

2 实体边界区域空间要素动态变化的案例研究 2.1 案例选取和数据源

陕西关中地区是全省人口和经济活动最为密集的区域, 是省会城市西安所处区域。关中地区的中小城市近年来人口增长速度不断提升, 由于地理条件的相似性和经济发展的活跃性, 使其实体空间扩展轨迹具有一定的代表性。本文以关中地区渭南、铜川、华阴、韩城和兴平5个中小城市中心城区空间扩展实体边界为研究对象, 通过选取5个中小城市中心城区3~4个时间节点的影像图, 几何校准后对相对应时期城市中心城区实体边界进行提取, 并对中心城区各个时期空间扩展后的空间要素现状表现进行实地调研, 根据现实情况修正提取边界, 校核边界间各类用地的增长变化情况。

2.2 空间要素比较分析

随着城市经济社会的发展和空间扩展, 中心城区实体边界区域在用地形态、产业布局、人口分布和活力等方面均呈现出相应的阶段性特征, 并处于不断发展演变中。

1) 建设用地扩展

关中地区中小城市的中心城区在近十年的时间, 空间不断扩展。案例研究的5个城市建设用地扩展量和扩展速度除铜川2007—2011时期有所降低外, 其余都呈现出逐步加快的特点, 特别是渭南和铜川, 在2011—2014年间扩展显著增强。

2) 形态特征

利用格网法求出关中地区5个中小城市中心城区在相应年份的维数值可知, 关中地区5个中小城市中心城区在2011年后, 空间形态的分形维数都呈逐渐上升趋势, 边界区域用地整合度均有所下降, 城区边缘更为复杂, 用地破碎程度变大, 新增用地与城边村相连接区域边界线性犬牙交错。2011年以前, 兴平和韩城中心城区各时期的边界整体连续性较好, 没有出现较大的分割区域。华阴和铜川边界的连续性不断提升。渭南中心城区空间扩展边界随着两次跳跃式扩展引发新组团的生成和组团间不断填充, 连续性经历了割断到相联后再断开的历程。

3) 实体边界区域产业特征

5个城市中心城区在扩展的2~3个时期边界处的产业类型相似性较大, 近8~13年间, 主要以机械工业、化工工业和房地产开发为主。医药、化工、机械、食品等工业是除华阴近期外, 所有案例城市中心城区空间扩展各时期边界区域发展的主要工业类型。从单一城市纵向发展看, 产业有所调整。华阴由于华山风景名胜区保护要求, 新扩用地内已无工业用地。渭南, 铜川和兴平的中心城区二产分布空间不断向外扩展。近年来产业类型有从较单一工业类型逐步向医药制造, 新能源和新材料生产以及电子工业等多元化发展的态势。从第三产业发展看, 案例城市最新的实体边界区域仓储物流用地增加, 空间黏滞性较强的旅游、体育等用地也逐渐增多。

4) 实体边界区域用地特征

关中地区中小城市近10多年来中心城区边界间新增的主要建设用地类型为工业用地和二类居住用地。其中, 兴平, 渭南的工业用地扩展引发的中心城区的实体边界区域扩展最为明显。兴平工业用地在边界区域的增长已经超过了其他所有用地增长的总和, 2008—2014年4月边界间的工业用地占总增长用地的比例从2003—2008年边界间的53%上升到了71%。渭南的新增工业用地在2002—2008, 2008—2011, 2011—2014.4三个边界区域的增量分别占当期总增长用地的38%, 27%和53%, 总体保持上升的趋势。而华阴, 韩城两个城市中心城区二类居住用地的扩展成为拉大边界的主要力量。铜川工业用地和二类居住用地对城市空间扩展均起着主要作用。经历了二类居住+公共服务设施-工业+二类居住-二类居住用地起主导作用的变化过程。三类居住用地(自建住房)的扩展也或多或少对这5个城市中心城区实体边界区域的变化产生一定影响, 特别是在渭南的2002—2008和2008—2011两个时期的实体边界区域, 以及华阴的2006—2011实体边界区域, 三类居住用地占总增长用地的比例达到了20%。

5) 实体边界区域人口特征

5个中心城区实体边界区域居住人口密度除局部表现出簇团式增长情况外, 基本呈现出从内到外逐渐递减的特征, 这一方面是由于2011—2014年4月边界间新增建设用地的居住项目部分仍在建; 另一方面部分建成商业住宅项目和一些保障性住房项目由于地处城区边缘, 生活、交通及小孩上学均不便, 也导致入住率不高。

6) 实体边界区域活力特征

据现场调研, 5个中小城市中心城区在近些年的空间扩展中, 城区实体边界区域的公园广场、文化体育设施和商业设施发挥着活力效应, 产生了聚集人气的作用。案例城市研究同时表明:城区实体边界向外扩展的同时活力源效应呈现出不同的状态。城市实体边界区域的活力并非随城市空间扩展逐步提升, 而是表现出小空间叠加、强老城区联系的活力源效应大于大空间尺度中分散的活力源效应。华阴位于2014年边界处的南部广场和位于2011年边界处集超市、酒店、餐饮、百货等业态为一体的商业中心活力要大于位于2011年边界处的高铁站前广场。兴平市位于2011年边界处以超市、餐饮为核心的商业中心由于位于连接老城区和装备工业园区的中心节点, 区位优势明显, 对中心城区的人气聚集能力强, 而有较大扩展的南部和西部均没有设施能有效聚集人气。韩城位于2002年边界处的体育场和位于体育场东侧的2005年边界处的公园起步较早, 二者地块相毗邻, 活力效应较明显。铜川中心城区目前新增活力源中活力效应最强的是位于2007年边界处的铜川市城市运动公园。渭南中心城区位于2002年边界和2008年边界间的公园和位于2008年边界处的建材市场活力效应较好。

3 实体边界区域演变规律及影响因素分析

对比关中地区5个案例城市实体边界区域空间要素变化, 可以发现:关中地区中小城市空间扩展具有相似的发展历程, 但却呈现出不同的扩展模式; 具有第二产业和住房市场共同推动的作用特点, 但却体现出微观差异; 具有规划等其他组织力的演变干预, 但却有着基因传承的演变特征。

3.1 规律性总结

1) 空间扩展的非完全圈层式多方式交替特征

通过案例城市不同时期空间扩展实体边界的叠合分析, 发现案例城市空间扩展并非完全呈现出圈层式特征。不同于特大城市空间扩展过程中, 集中连片式、轴向扩展、独立发展模式3种典型的扩展形式相互交错的特点^[15], 案例中小城市研究表明:零散扩展、填充式扩展和连片扩展是案例城市研究期主要的扩展方式, 其中各时期既有单一扩展方式, 也有复合扩展方式。填充式扩展多发生在老城区和有早先跳出发展的组团的区域和城市; 连片扩展多发生在没有自然条件制约的区域或跨越制约形成新组团的区域和城市。多种扩展模式交替是案例城市表现出的最大特征。

2) 用地构成变化与实体边界区域外围继续扩展与否有关

案例城市实体边界区域用地构成表现出较强的工业化阶段城市发展的特征。各期实体边界区域发展现状对比同时反映出:当某一时期扩展边界的外围存在下一个时期新的扩展用地时, 上一时期扩展边界区域就逐渐演化为城市核心区, 用地构成发生变化; 当某一时期扩展边界的外围没有下一个时期新的扩展用地时, 上一期边界区域的边界特征继续保持。另外, 在实体边界区域变化过程中, 存在城边村变为城中村的情况。

3) 边界区域空间要素有着基因传承的演变特征

案例城市规划政策引导对城市空间扩展方式和强度的影响显著, 而产业发展、人口聚集却具有顺应产业演替规律或顺应服务半径覆盖规律的由核心区向外的传承性。实体边界的活力特征随城区边界向外扩展的同时, 活力源效应呈现出不同的状态。活力并非随城市空间扩展逐步提升, 而是表现出小空间叠加、强老城区联系的活力源效应大于大空间尺度中分散的活力源效应。

3.2 实体边界区域动态变化的影响因素

关中地区中小城市中心城区空间扩展边界变化, 是不同的驱动因素发挥相应驱动作用的结果。在地价级差边界的扩张力度和位移变化的趋势直接作用下, 新区建设、政府搬迁、城边村内渗、服务设施布局、企业外迁、新建道路、居民自建等均引发边界空间要素发生变动。对比案例城市空间扩展影响因素作用效应发现:不同因素对各城区的作用会随着相关规划和政策实施, 以及社会经济发展, 呈现出增强或减弱等不同的作用效果。

4 思考与讨论 4.1 关于城市实体边界动态推进的区位思考

案例中小城市所呈现出的非完全圈层式的城市空间扩展特征, 对增长边界的划定提出了充分考虑扩展的方式和时序性的要求。笔者对兴平、韩城、铜川和渭南4个城市最新一轮已完成的总规划中的中心城区建设用地边界与2014年调研时的边界进行比对, 发现这4个城市均不同程度上存在实体扩展边界突破规划期末建设用地边界的情况。兴平中心城区扩展边界超出部分位于城区北部和东部。韩城中心城区扩展边界超出规划边界部分位于城区南部。铜川中心城区边界超出部分主要位于廊道两侧。渭南中心城区扩展边界超出部分位于城区东部及东北部和城区南部。这些超出地域既有处于主要扩展区位的, 也有处于非主要扩展区域的, 但基本上均位于连片扩展地域。研究还揭示出城市实体边界区域在优势区位逐层推进现象明显, 而在非优势区位呈现出小规模或零推进的情况。由此可以判断:当优势区域出现连片扩展方式时城市实体边界大规模推进, 且超出控制界限的可能性增强, 而当处于非优势区域, 填充式扩展时, 城市实体边界大规模推进, 且超出控制界限的可能性大大降低。

4.2 关于城市实体边界动态推进的推力思考

我国学者已有研究表明:城市边缘区的空间扩展随着经济发展的周期性波动而变化, 经济的扩张—过热—收缩—再扩张导致了边缘区的扩展速度也表现出典型的周期性特征, 存在着加速期、减速期和稳定期3种变化状态。案例城市研究表明:工业用地、居住用地和公共服务设施用地是西北地区中小城市边界新增的主要用地类型, 特别是工业用地增加明显, 且以园区形式呈现, 如兴平中心城区的装备产业园区, 铜川中心城区南部工业园区, 以及韩城中心城区北部已破土动工的园区等, 由于园区具有规模较大、位置相对固定的特点, 使得案例城市实体边界区域用地扩展并没有随着经济发展的周期性波动呈现出加速期、减速期和稳定期的周期性特征, 而是表现出持续强劲增长的态势, 而人口的变化却呈现出空间不匹配现象。由此可以判断:工业城市在工业化演替阶段, 实体边界动态推进的主要决定因素是一定产业结构下工业用地扩展, 而地区中心城市和旅游城市则呈现出人口变化的决定作用。

4.3 关于城市实体边界动态推进的尺度思考

案例城市研究显示:关中地区中小城市中心城区在伴随着用地块状增长—团块状增长—连片增长不断向外扩展的过程中, 在实体边界区域形成了大量的功能较为单一的区域, 或为住宅建设, 或为工业园或高新区的开发, 或为商业购物中心。除商业购物中心外, 这种大尺度空间区域往往缺乏活力, 而小空间功能复合、与发展成熟区联系较为紧密的区域有较大活力。由此可以判断:要想保持城市和区域的活力, 应对其扩展地域开发尺度有所控制和要求, 以实现城市空间和活力共同增长的图景。