贛江上游流域城市空間擴展的阻力面模型構(gòu)建及應(yīng)用

張 軍，高潔純，陳 蕾，徐 強

（1.江西省地質(zhì)局 地理信息工程大隊，江西 南昌 330001；2.江西華昌企業(yè)發(fā)展有限公司，江西 南昌 330045；3.上高縣自然資源局，江西 宜春 336400）

【研究意義】改革開放40 多年以來，我國社會經(jīng)濟水平穩(wěn)步發(fā)展，城鎮(zhèn)化水平由1978 年的17.9%提升至2019 年的60.1%，同時城市用地的需求也在不斷增加。但是近年來，城市空間肆意擴展，大量人工硬質(zhì)表面侵占生態(tài)以及農(nóng)業(yè)空間，導(dǎo)致了生態(tài)環(huán)境失衡以及耕地產(chǎn)能下降等一系列問題[1]，嚴重干擾自然系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能，不利于城市走可持續(xù)發(fā)展的道路。城市不透水面的不斷增加是城市空間發(fā)展和擴張的直觀體現(xiàn)[2]，以不透水面為表征，研究城市空間的擴展能夠更好地反映地表覆被的變化，體現(xiàn)城市擴展對生態(tài)環(huán)境的影響，因此越來越多學者開始利用不透水面來代表城市空間范圍，反映城市空間的發(fā)展過程[3-5]。所以，通過不透水面識別城市空間發(fā)展的趨勢，協(xié)調(diào)城市空間規(guī)劃與生態(tài)保護建設(shè)的矛盾，對于促進城市空間擴展的有序化，引導(dǎo)城市走健康有序的發(fā)展道路具有重要意義。【前人研究進展】促進城市空間擴展的有序化，其關(guān)鍵在于探討城市空間擴展的趨勢及規(guī)律，城市擴展模型的研究有利于理解城市擴展的趨勢及規(guī)律，幫助城市用地的規(guī)劃與管理，一直以來是國內(nèi)外研究的熱點問題。在城市擴展模型的選取層面，現(xiàn)有研究主要從城市擴展的內(nèi)在機制與外部約束兩大方面構(gòu)建城市擴展模型。在城市擴展的內(nèi)在機制方面，學者們多從城市交通區(qū)位、社會經(jīng)濟水平以及自然條件等角度出發(fā)，通過歷史數(shù)據(jù)利用CA、SLEUTH、系統(tǒng)動力學等模擬城市擴展過程[6-9]，隨后也有一些學者利用CA-Markov[10]、Geo-SOS[11]等優(yōu)化算法的組合模型研究城市擴展。但是城市擴展本身受到多方面因素的影響，具有較大的不確定性，僅從內(nèi)在機制利用各類模型分析，不僅難以準確地模擬城市空間的擴展過程，而且往往容易忽略城市生態(tài)安全，不利于城市生態(tài)文明的建設(shè)[12]。在城市的外部約束方面，最小累積阻力面模型（minimal cumulative resistance，MCR）是運用最為廣泛的方法之一[12]，在城市擴展模擬中得到了較好的應(yīng)用。如李平星等[13]利用MCR 構(gòu)建了廣西西江經(jīng)濟帶的城市擴展模型，葉玉瑤等[14]提出更適合于城市擴展模擬的生態(tài)阻力面模型（urban expansion ecological resistance，UEER），對MCR模型進行了改進，考慮了研究區(qū)域不同等級城市源的擴張能力，并將其應(yīng)用于廣州市城市擴展模擬中，陶卓霖等[15]在葉玉瑤的基礎(chǔ)上加入城市相互吸引力指數(shù)，對新疆阿納斯縣進行城市擴展模擬研究。雖然環(huán)境生態(tài)因素對于城市擴展的約束是相對恒定的，這些研究從生態(tài)約束角度考慮，較好地解決了內(nèi)在驅(qū)動模擬城市擴展存在的不確定性，但是卻忽視了城市自身發(fā)展內(nèi)在機制[14，16]。綜合城市擴展有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，城市空間的擴展主要受到區(qū)位動力、生態(tài)阻力及本底條件三大因素的影響[12，17-19]：區(qū)位動力是城市擴展的內(nèi)在驅(qū)動機制，在城市擴展中起到了主導(dǎo)作用；生態(tài)阻力則是城市擴展的外在約束條件，在一定程度上約束城市的發(fā)展方向；本底條件是一個城市建設(shè)的基礎(chǔ)條件，決定了城市發(fā)展的宏觀格局。三者在一定程度上相互作用，影響著城市的擴展。

【本研究切入點】城市空間的擴展的問題不能簡單地考慮內(nèi)在驅(qū)動所強調(diào)的需求問題，也不能僅僅考慮外部約束所產(chǎn)生的供給問題，需要將城市的內(nèi)部驅(qū)動與外在約束耦合至統(tǒng)一的體系框架中，結(jié)合本底條件，做到三者的有機地結(jié)合，才能較為準確地模擬城市空間的擴展。此外，現(xiàn)有成果大多集中于小尺度下的單體城市及都市區(qū)的研究[20-23]，對于大尺度下流域內(nèi)部城市群的研究卻鮮見紙端。【擬解決的關(guān)鍵問題】近年來，贛江上游流域由于經(jīng)濟發(fā)展需要，城市空間擴展明顯，大量不透水面作為城市景觀取代其他自然景觀，給流域生態(tài)安全環(huán)境帶來了一定程度的影響。本研究以贛江上游流域為研究區(qū)，通過改進后的城市擴展模擬生態(tài)阻力面模型，對大尺度下流域內(nèi)部城市群的城市擴展進行模擬，以期為其城市空間發(fā)展規(guī)劃及生態(tài)保護研究提供科學的指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

贛江上游流域地處江西省南部，位于24°29′～27°09′N，113°54′～116°38′E，屬我國東南沿海區(qū)域向中部內(nèi)陸延伸的過渡地帶，同時還是內(nèi)地通往東南沿海的重要通道[24]，對于區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展有著重要的交通意義。贛江上游流域總面積為35 699 km2，贛州市除尋烏縣及定南縣外，章貢區(qū)、贛縣等其他16 個縣區(qū)均屬于贛江上游流域，占贛州市總面積的90.65%。贛江上游流域?qū)儆趤啛釒夂?，雨量充沛，溪水密布；地形特點中部低，四周高，多山地丘陵，整體呈現(xiàn)出山地環(huán)繞，河流縱橫的特點。贛江上游流域是江西母親河贛江的發(fā)源地，承擔著維系整個贛江流域生態(tài)環(huán)境的作用，對于江西生態(tài)環(huán)境的調(diào)節(jié)具有重要的地位。近年來，隨著贛州市的經(jīng)濟發(fā)展，頻繁的工業(yè)活動造成贛江上游流域的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了一系列的生態(tài)環(huán)境問題[25]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文主要數(shù)據(jù)來源如下，遙感影像（表1）以及DEM 數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/）；土地利用類型、河流數(shù)據(jù)均來源于江西省土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫，交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)來源于電子地圖數(shù)據(jù)集（http://www.tianditu.gov.cn/）；地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)數(shù)據(jù)來源于江西省自然資源廳；降水及氣溫數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（https://data.cma.cn/）；土壤數(shù)據(jù)來源于中國科學院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心的土壤質(zhì)地數(shù)據(jù)庫；社會經(jīng)濟相關(guān)數(shù)據(jù)以及歷史洪災(zāi)數(shù)據(jù)來源于江西省統(tǒng)計年鑒、贛州市統(tǒng)計年鑒以及水文年鑒等。

圖1 研究區(qū)域范圍示意圖Fig.1 The spatial layout of the study area

2 研究方法

2.1 線性光譜混合模型

LSMA（linear spectral mixture analysis）模型具有較好的理論基礎(chǔ)和算法框架，是目前廣泛使用的不透水面反演算法[26]。因此本文選用線性光譜混合模型對研究區(qū)的城市不透水面進行解譯。LSMA 模型的原理是將像元在某一光譜波段的反射率作為由構(gòu)成像元的各組分占像元面積為權(quán)重系數(shù)的線性組合[27]，其模型構(gòu)成如下：

式中，Ra是影像a波段的反射率；N是終端地類的數(shù)目；f i是終端地類i的權(quán)重；Ri，a是終端地類i在a波段的反射率；ea是殘差。

2.2 城市擴展模擬的生態(tài)阻力面模型

最小累積阻力面模型（MCR）最早由Knappen提出用以研究物種擴散的過程，后廣泛應(yīng)用于一些生態(tài)領(lǐng)域，例如物種保護或是景觀格局研究。近年來，一些學者嘗試將MCR 模型應(yīng)用于城市空間擴展的模擬研究中。由于考慮到不同區(qū)位條件下城市的經(jīng)濟發(fā)展水平存在一定差異，同一研究區(qū)內(nèi)不同等級的擴展源具有不同的擴展能力，葉玉瑤基于MCR 模型提出了一種適用于城市擴展模擬的生態(tài)阻力面模型（urban expansion ecological resistance，UEER），該模型基于MCR 模型引入不同等級“源”的相對阻力因子Kj?？紤]到贛江上游流域各城市發(fā)展能力存在較大差異，選取改進后的MCR模型，旨在更加準確地反映各源的擴展能力，反映城市擴展的過程。其計算公式為：

式中：UEER是城市擴展源在擴展過程中需要克服的最小累計阻力值；Dij表示源j到達景觀單元i所需穿越的空間距離；Ri表示某景觀單元i對城市擴展過程的阻力系數(shù)；Kj表示源j的相對阻力因子，與城市源的擴展能力有關(guān)，擴展能力較強的城市源則具有較小的阻力因子；f是個未知的負函數(shù)；min 表示某景觀單元對不同源所取的最小累積阻力值。

2.2.1 城市擴展“源”的分級“源”是物種擴散的起點與核心，具有向周圍擴散以及吸引的能力，對于物種的維持和擴散具有重要的意義[28]。同理，城市的擴張過程可以看作是城市用地作為“源”向四周擴散并占用其他景觀類型的過程，因此本文選取贛江上游流域的城市不透水面作為城市擴展源，根據(jù)研究區(qū)各縣區(qū)的發(fā)展?jié)摿σ约敖?jīng)濟水平等差異，對城市擴展源進行等級劃分。劃分依據(jù)主要參考《贛州市域總體規(guī)劃（2017—2035）》中對于城鎮(zhèn)規(guī)模等級劃分的結(jié)果，并綜合贛江上游各縣區(qū)的社會經(jīng)濟水平，將贛江上游流域城市不透水面的擴展能力進行分級。根據(jù)相關(guān)研究[12，29-30]，結(jié)合研究區(qū)實際情況，本文將一級源的阻力系數(shù)設(shè)定為0.85，二級源為0.90，三級源為0.95，四級源為1.0，具體結(jié)果見表1。

表1 研究區(qū)城市擴展“源”分級Tab.1 The classification of urban expansion sources in study area

2.2.2 城市擴展的綜合阻力面構(gòu)建 本文根據(jù)贛江上游的實際情況，參考相關(guān)研究，從城市擴展的本底條件、區(qū)位動力、生態(tài)阻力三大類因素考慮，選用10個指標構(gòu)建城市擴展阻力面模型的指標體系，指標權(quán)重采用專家打分法確定（表2）。

表2 研究區(qū)綜合阻力面評價指標體系Tab.2 Comprehensive resistance surface evaluation index system of study area

生態(tài)阻力的構(gòu)建方法較為復(fù)雜，本文結(jié)合贛江上游流域水網(wǎng)密集以及地勢起伏大的特點，從地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性、水土保持重要性、洪澇災(zāi)害頻發(fā)性、水源敏感性、生物多樣性等角度構(gòu)建其生態(tài)阻力評價體系：

（1）地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性。地質(zhì)災(zāi)害是山區(qū)常見的生態(tài)風險，包括崩滑流、地面塌陷以及地震等類型。一方面，贛江上游流域此類地形起伏度大，山地特征明顯，在城市擴展的建設(shè)中可能會存在潛在的地質(zhì)風險，危及人員安全；更重要的是，在地質(zhì)條件本就脆弱的區(qū)域進行城市擴展建設(shè)，往往會破壞原本岌岌可危的生態(tài)系統(tǒng)，加劇區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化。本研究中地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性主要參考國土空間規(guī)劃雙評價的研究思路，考慮區(qū)域活動斷層風險等級、地震風險等級、崩滑流易發(fā)程度以及地面塌陷易發(fā)程度，取最大影響的災(zāi)害等級作為區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度等級。

（2）水土保持重要性是生態(tài)系統(tǒng)通過結(jié)構(gòu)與過程作用來減少由于水蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕的功能。城市的擴展過程往往會因開挖行為破壞原始的植被層，甚至對地表的土層造成影響，加劇水土流失[31]。為了避免城市擴展過程帶來的破壞性，本次研究采用修正通用水土流失方程RUSLE 模型對贛江上游流域的水土保持重要性進行評價，公式如下：

式中，Ac為水土保持量；Ap為潛在土壤侵蝕量；Ar為實際土壤侵蝕量；R為降雨侵蝕力因子；K為土壤可蝕性因子；L、S為地形因子，L表示坡長因子，S表示坡度因子；C為植被覆蓋因子，P因子由于數(shù)據(jù)獲取受限，統(tǒng)一設(shè)置為1。

（3）洪澇災(zāi)害頻發(fā)性[32]。由于相關(guān)數(shù)據(jù)收集的局限性，本文洪澇災(zāi)害頻發(fā)性的結(jié)果來源于贛州市統(tǒng)計年鑒以及水文年鑒的歷史洪災(zāi)數(shù)據(jù)（2005—2015），首先將統(tǒng)計數(shù)據(jù)賦值于對應(yīng)的觀測站點，通過反距離權(quán)重法構(gòu)建區(qū)域洪澇災(zāi)害頻發(fā)情況的柵格面。

（4）水源敏感性。水源對于整個研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的維系和調(diào)節(jié)具有著重要的作用[33]。水源敏感性的結(jié)果是根據(jù)距離水源遠近進行為標準進行評價，距離水源越近水源敏感性越高。

（5）生物多樣性。生物多樣性是區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重要參考指標，是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量好壞的直接體現(xiàn)[34]，城市的建設(shè)過程中應(yīng)最大限度地減少對于生物多樣性的破壞，維護生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。本文采用NPP定量指標評估法對生物多樣性進行評估，具體計算公式如下：

式中：Sbio為生物多樣性維護服務(wù)能力指數(shù)，NPPmean為多年植被凈初級生產(chǎn)力平均值，F(xiàn)pre為多年平均降水量，F(xiàn)tem為多年平均氣溫，F(xiàn)alt為海拔因子。

圖2 各因子阻力面情況Fig.2 The resistance surfaces of each factor

3 結(jié)果與分析

3.1 不透水面分布情況

將利用LSMA 模型提取的不透水面按照擴展能力進行分級，得到各級源的空間分布圖（圖3）。2018年贛江上游不透水面總面積為466.04 km2，不透水面主要分布在章貢區(qū)及南康區(qū)，面積分別為113.98 km2及82.91 km2，占區(qū)域不透水面的42.25%，該區(qū)域城市擴展的能力較強，屬于一級擴展源；而崇義縣及全南縣不透水面面積分布較少，僅為5.40 km2及7.43 km2，占總面積的2.75%，不透水面的覆蓋程度遠低于其他區(qū)域（圖4），屬于擴展能力最弱的四級源。

圖3 研究區(qū)城市擴展源分級Fig.3 Classification of the urban expansion source in the study area

圖4 各區(qū)域不透水面面積及占比Fig.4 Impervious surface area and its proportion in study area

3.2 城市擴展的綜合阻力面

整合本底條件、區(qū)位動力以及生態(tài)阻力三類因素對應(yīng)的權(quán)重，構(gòu)建了贛江上游流域城市擴展的綜合阻力面（圖5），從阻力面分布的整體情況來看，研究區(qū)的西部擴展的阻力小，東北部擴展的阻力值較大。其中章貢區(qū)、南康區(qū)以及信豐縣阻力低值分布較廣且較為連片，尤其是章貢區(qū)，其整體條件利于城市發(fā)生擴展；在寧都縣、石城縣、崇義縣及于都縣等區(qū)域，城市擴展的阻力值較大且分布較為廣泛，城市的發(fā)展受到一定程度的限制；在瑞金市、會昌縣、龍南縣等其他區(qū)阻力低值與高值分布較為均衡，且分布較為集中。

圖5 研究區(qū)綜合阻力面Fig.5 Comprehensive resistance surface in study area

3.3 城市擴展最小累計阻力面

根據(jù)擴展能力的不同，將LSMA 模型提取的不透水面根據(jù)表2 的結(jié)果劃分為四級，首先利用ArcGIS 10.5中的COST－DISTANCE 工具分別形成4張不同等級的阻力面，隨后通過CELL－STATISTICS 疊加分析計算各個柵格的最小阻力值，最后生成研究區(qū)城市擴展的最小累計阻力面（圖6）。

圖6 城市擴展最小累計阻力面Fig.6 The minimal cumulative resistance surface of urban expansion

總體上阻力面圍繞擴展源呈現(xiàn)出向外不斷增大的變化趨勢，擴展路徑就近選擇阻力值較小的區(qū)域進行侵占，因受到阻力基面空間異質(zhì)性的影響，在綜合阻力面較大的區(qū)域城市擴展的最小累計阻力迅速增加，甚至發(fā)生阻力突變。城市擴展阻力的高值突變區(qū)主要分布在寧都縣北部的大部分區(qū)域，興國縣的西北部，上猶縣、崇義縣的西部，南康區(qū)的北部；在大余縣的西部有少量分布，于都縣南部及安遠縣的北部也有少量突變高值區(qū)聚集分布。

以最小累積阻力面為根據(jù)，劃分城市空間擴展建設(shè)的范圍。首先通過判別最小累積阻力值（像元值）與用地面積（柵格數(shù)量）的直方圖中阻力閾值確定突變點[35-36]，根據(jù)突變點的情況劃分出研究區(qū)城市空間分區(qū)的情況（圖7），將研究區(qū)域劃分為低阻力值區(qū)、中阻力值區(qū)、較高阻力值區(qū)及高阻力值區(qū)，并統(tǒng)計區(qū)域面積及比例（表2）。

圖7 研究區(qū)城市空間分區(qū)Fig.7 The layout of urban space zone in study area

表3 研究區(qū)城市空間分區(qū)面積統(tǒng)計Tab.3 Statistical table of urban space zoning in study area

贛江上游流域低阻力值區(qū)面積為10 551.95 km2，占區(qū)域總面積的29.54%，主要分布在地勢平坦、人類活動較頻繁且生態(tài)環(huán)境不敏感的區(qū)域，集中分布在現(xiàn)有不透水面的周圍，是城市擴展建設(shè)中需要重點優(yōu)化的區(qū)域，在該區(qū)域可以通過合理建設(shè)提高城市發(fā)展的經(jīng)濟水平；中阻力值區(qū)面積為9 594.63 km2，占全域面積的26.86%，分布在低阻力值區(qū)的外圍，屬于城市空間與生態(tài)空間的緩沖區(qū)，可緩解城市開發(fā)對于外部生態(tài)環(huán)境的破壞，原則上以生態(tài)保護為主要目的，避免城市空間的建設(shè)；較高阻力值區(qū)面積為11 662.87 km2，在這些區(qū)域有些是本底條件和區(qū)位動力不利于城市空間的擴展，有些則是區(qū)域生態(tài)環(huán)境較為敏感，強行擴展會給生態(tài)壞境帶來影響，需要限制城市空間的開發(fā)建設(shè)；禁止開發(fā)區(qū)面積為3 911.44 km2占全域面積的10.95%，在此類區(qū)域距海拔較高，地形復(fù)雜，距離現(xiàn)有城市空間較遠，生態(tài)環(huán)境受到較好的保護，生態(tài)價值較高，為了保障城市建設(shè)的經(jīng)濟效益及生態(tài)環(huán)境的健康穩(wěn)定，在該區(qū)域禁止城市的開發(fā)建設(shè)，實行最為嚴格的用地保護。

3.5 城市擴展情況模擬

根據(jù)現(xiàn)有的國土空間管制政策，基本農(nóng)田保護紅線、生態(tài)保護紅線是制約城市無序擴張的重要因素，為了更好地模擬贛江上游流域城市擴張的情況，本研究將基本農(nóng)田保護紅線、生態(tài)保護紅線作為贛江上游流域城市擴張的剛性約束，以此作為城市生態(tài)安全最基本的保障，并在ArcGIS中將這些區(qū)域柵格賦值為-9 999。

贛江上游流域基本農(nóng)田保護區(qū)分布較為零散，各個區(qū)域都有分布，圖斑較為破碎，占地面積為3 088.55 km2；生態(tài)保護紅線主要分布在贛江上游流域的西南部以及東北部，中心區(qū)域分布較為零散，總面積為10 254.55 km2（圖8）。

圖8 生態(tài)保護紅線和永久基本農(nóng)田分布Fig.8 The layout of the ecological protection red Line and the permanent basic farmland

將生態(tài)保護紅線和永久基本農(nóng)田組成的生態(tài)屏障與贛江上游城市擴展的最小累計阻力面研究成果相結(jié)合，設(shè)置生態(tài)保護紅線和永久基本農(nóng)田為限制擴張區(qū)域，并利用柵格重分類方法設(shè)定擴展面積與研究區(qū)域的比例，模擬贛江上游流域城市不透水面擴展至600，800，1 000 km2的情況。

圖9a 能夠反映城市不透水面增長不同規(guī)模時的城市空間形態(tài)與邊界，城市發(fā)展的總體方向符合現(xiàn)有“東控、南拓、西進、北優(yōu)”的規(guī)劃布局（圖9c）。南康區(qū)、章貢區(qū)及贛縣區(qū)逐漸形成一體的城市群落，城際之間道路的連通性逐漸增強，較好地順應(yīng)《贛州市城市總體規(guī)劃（2017—2035年）》中提出的五區(qū)（南康區(qū)、章貢區(qū)、贛縣區(qū)、蓉江新區(qū)及贛州經(jīng)開區(qū)）“統(tǒng)籌、分工、協(xié)調(diào)、連接”的發(fā)展思想（圖9b，圖9c）。

圖9 贛江上游城市擴展情況Fig.9 Simulation of urban expansion in the study area

表4反映了研究區(qū)城市在受到生態(tài)屏障影響時，擴展至不同面積時的面積，及各區(qū)域城市發(fā)展規(guī)模與其對應(yīng)的開發(fā)強度。章貢區(qū)的擴展強度最大，當模擬規(guī)模達到600 km2時，其擴展面積達到138.49 km2，擴展強度達到28.50%，當模擬面積達到800 km2時，擴展面積為166.13 km2，擴展強度高達34.19%；南康區(qū)擴展強度雖低于章貢區(qū)，但3次模擬的擴展強度仍遠高于研究區(qū)其他區(qū)域，可見章貢區(qū)與南康區(qū)的城市源不僅擴展能力強，而且擴展所受到的阻力小，城市發(fā)展空間較為充足，是贛江上游流域未來城市空間擴展的重點區(qū)域，需要合理規(guī)劃城市空間；信豐縣及大余縣城市擴展源的能力不強，分別所屬三級源以及四級源，但其擴展所受的整體阻力較小，3次擴展模擬的強度分別為1.31%，1.68%，2.09%；以及1.03%，1.39%，1.76%，存在一定數(shù)量的后備城市空間，可根據(jù)其自身發(fā)展能力適當提高城市用地的開發(fā)程度，帶動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展；崇義縣、安遠縣、全南縣城市擴展源的能力較小，都屬于四級擴展源，且擴展的后備城市用地存量不足，高阻力值的生態(tài)用地數(shù)量大，應(yīng)根據(jù)實際情況合理開發(fā)，開發(fā)強度不應(yīng)超過生態(tài)環(huán)境所能承載的最大限度，避免強行開發(fā)帶來的生態(tài)環(huán)境破壞。

表4 城市擴展模擬情況Tab.4 Results of urban expansion simulations

4 結(jié)論與討論

本文以LSMA模型解譯的贛江上游流域的城市不透水面為擴展源，基于UEER 模型，從本底條件、區(qū)位動力、生態(tài)阻力3個方面考慮坡度、高程、土地利用類型、距中心城區(qū)距離、距路網(wǎng)距離、水源敏感性、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性、水土保持重要性、洪澇災(zāi)害頻發(fā)性以及生物多樣性構(gòu)建了城市空間擴展的最小阻力面，根據(jù)最小累計阻力面的結(jié)果進行城市建設(shè)分區(qū)的劃分，并將其應(yīng)用于贛江上游城市空間的實際模擬中，研究結(jié)果表明：

（1）不透水面總面積為466.04 km2，占區(qū)域總面積的1.33%。其中章貢區(qū)與南康區(qū)不透水面覆蓋程度較高，全南縣以及崇義縣較低。

（2）贛江上游城市空間擴展的綜合阻力面整體呈現(xiàn)出西部阻力小、東北部阻力高的特點，表明研究區(qū)中西部易于城市擴展，而東北部城市擴展在一定程度上受到阻礙；以不透水面為擴展源，綜合阻力面為阻力基面的情況下，得到贛江上游城市空間擴展的最小累計阻力面，以此構(gòu)建研究區(qū)城市空間建設(shè)分區(qū)情況：低阻力值區(qū)面積為10 551.95 km2，占區(qū)域總面積的29.54%，緩沖開發(fā)區(qū)面積為9 594.63 km2，占區(qū)域總面積26.86%，限制開發(fā)區(qū)面積占區(qū)域總面積32.65%，禁止開發(fā)區(qū)為10.95%。

（3）利用構(gòu)建的最小累計阻力模型，模擬贛江上游城市空間擴展至600，800，1 000 km2的情況，研究區(qū)整體擴展情況符合城市的發(fā)展規(guī)劃布局。章貢區(qū)及南康區(qū)城市空間的擴展強度較大，城市發(fā)展的后備土地資源較為充足；崇義縣、安遠縣、全南縣城市空間擴展強度較小，在城市建設(shè)中不宜過度開發(fā)。

城社會經(jīng)濟發(fā)展促使人類對于建設(shè)用地的需求與日俱增，城市空間與生態(tài)空間的矛盾日益凸顯，大量人工硬質(zhì)表面侵占生態(tài)空間，導(dǎo)致了物種多樣性降低甚至是生態(tài)環(huán)境失衡等一系列問題。綜上所述，城市空間構(gòu)建是權(quán)衡社會經(jīng)濟效益與生態(tài)環(huán)境維護間博弈的結(jié)果，因此，如何科學準確地對于城市未來發(fā)展的生態(tài)風險效應(yīng)進行評價，探索更加科學合理的城市擴張方式則顯得十分重要，城市空間構(gòu)建歸根結(jié)底是權(quán)衡社會經(jīng)濟效益與生態(tài)環(huán)境維護間博弈的結(jié)果。本文將城市空間擴展的本底條件、區(qū)位動力以及生態(tài)約束放在同一個框架下研究城市擴展，可以較好地將城市擴展的內(nèi)生機制和外部約束有機地結(jié)合起來，理論意義上更加加強了文章的理論指導(dǎo)性，有效引導(dǎo)城市空間向阻力負荷最小的方向發(fā)生擴展，有助于突出研究的區(qū)域發(fā)展特色，利于指導(dǎo)城市空間發(fā)展規(guī)劃，使得研究結(jié)果更加符合區(qū)域發(fā)展的情況。但本文也存在一些不足，因受到有關(guān)技術(shù)和數(shù)據(jù)的限制，本文構(gòu)建的指標體系還不夠全面，在內(nèi)在驅(qū)動因素上的選取僅考慮了影響較為重要的區(qū)位動力，雖然在劃分擴展源的等級時有考慮到人均GDP、人口密度等社會經(jīng)濟因素以及規(guī)劃文件中城市建設(shè)重點區(qū)域劃定等政策因素，但是這種定性地考慮較為粗略，有一定的改進空間。城市空間擴展的綜合阻力面構(gòu)建是本研究的關(guān)鍵，影響著未來城市空間的劃定，因此，如何優(yōu)化城市空間擴展的綜合阻面構(gòu)建，設(shè)置更為準確合理的指標體系，將其更好地投入實踐中，是本文需要繼續(xù)深入研究的方向。