基于gis的石家莊市城市用地?cái)U(kuò)展模式研究

城市化進(jìn)程導(dǎo)致土地使用和土壤覆蓋的急劇變化，影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境，或通過(guò)累積效應(yīng)影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境。因此城市土地利用及其變化,近年來(lái)越來(lái)越引起人們的研究興趣。顧朝林利用3期SPOT衛(wèi)星資料分析了北京市近30年來(lái)的城市化進(jìn)程及土地利用變化機(jī)制;張鐿等以地形圖和航片為基礎(chǔ),結(jié)合實(shí)地調(diào)查和歷史文獻(xiàn)研究了拉薩近50年的城市用地變化進(jìn)程;劉盛和等則根據(jù)北京市3個(gè)不同時(shí)期的土地利用現(xiàn)狀圖,利用GIS技術(shù)對(duì)城市邊緣區(qū)土地利用擴(kuò)展的時(shí)空分異規(guī)律做了深入分析;何流等也曾利用南京市不同時(shí)期的城建圖和城市規(guī)劃資料論述了南京市的空間擴(kuò)展特征及其動(dòng)力機(jī)制。國(guó)外的相關(guān)研究,近年來(lái)多涉及城市化引起的土地利用變化對(duì)局地小氣候和水文環(huán)境的影響,城市化與農(nóng)地縮減的平衡,以及城市擴(kuò)展的模擬與預(yù)測(cè)等方面。目前,國(guó)內(nèi)關(guān)于城市擴(kuò)展的研究多以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本單位進(jìn)行分析,能與行政區(qū)域的統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行結(jié)合,鄉(xiāng)鎮(zhèn)的合并與界限的變換也使分析趨于復(fù)雜。本文將歷史地圖資料和現(xiàn)實(shí)空間數(shù)據(jù)相結(jié)合,利用GIS軟件的空間分析功能,采用網(wǎng)格分割法對(duì)石家莊市近70年來(lái)城市土地利用擴(kuò)展的時(shí)空變化特征進(jìn)行分析,并簡(jiǎn)析驅(qū)動(dòng)因素及環(huán)境影響。揭示石家莊市發(fā)展的規(guī)律和問(wèn)題,為今后的發(fā)展規(guī)劃提供依據(jù)。1研究領(lǐng)域的總結(jié)和研究方法1.1蘇集河推行的概況本文以石家莊市為研究區(qū)域,市域部分處于東經(jīng)114°23′～114°42′,北緯37°58′～38°60′之間。研究區(qū)內(nèi)地貌類(lèi)型以平原為主,地勢(shì)平坦,海拔在45～150米之間。屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候,多年平均氣溫為13℃,年降水量為550mm。市區(qū)內(nèi)部無(wú)大的河流,滹沱河在市郊北部及正定縣通過(guò),近年因區(qū)域性的缺水,僅雨季有少量徑流通過(guò)。上游的黃壁莊水庫(kù),是除地下水之外的城市重要水源地之一。據(jù)石家莊志記載,歷史上石家莊市所在區(qū)域?qū)賾?zhàn)略要地,幾經(jīng)變換,但始終無(wú)大發(fā)展。隋時(shí)的石邑城曾一度繁華。至明時(shí),仍為一小村莊。1903和1907年,京漢、正太鐵路在石家莊建站通車(chē)后,才繁榮發(fā)展起來(lái)。1925年北洋政府批準(zhǔn)設(shè)立石門(mén)市,1938年1月實(shí)行市制,至1939年,正式命名石門(mén)市。1940年石德鐵路建成通車(chē)。1947年11月石門(mén)市解放,12月更名石家莊市。1968年1月河北省省會(huì)遷址于此,后逐漸發(fā)展成為河北省的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心。1.2時(shí)間和地域擴(kuò)展本文采用石家莊市的近70年來(lái)的經(jīng)濟(jì)和土地資料,分析和確定城市擴(kuò)展的時(shí)間變化特點(diǎn),并將不同時(shí)期的5幅地圖,應(yīng)用MapInfo5.0進(jìn)行坐標(biāo)統(tǒng)一、城區(qū)確定和圖形運(yùn)算,分析各擴(kuò)展階段的空間分異特征,研究城市擴(kuò)展規(guī)律和原因。圖形運(yùn)算所得的城市建成區(qū)數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)資料基本吻合(見(jiàn)圖1)。本文所用地圖資料及技術(shù)處理如表1所示。在研究過(guò)程中,衡量空間擴(kuò)展變化的指標(biāo)是否具有可比性是很重要的。常用的方法是比較分析城市擴(kuò)展速度在不同空間方位上的差異,可以從總體上簡(jiǎn)明地了解城市擴(kuò)展的空間形態(tài)。但是比較空間方位上的差異因其劃分的空間單元并不具有均等的土地面積而不具有嚴(yán)格意義上的可比性。劉盛和等曾利用空間單元的土地面積對(duì)年平均擴(kuò)展速度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,得到年平均擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù),并成功地應(yīng)用于北京城市邊緣區(qū)擴(kuò)展的研究中[5\]。本研究亦參考這一指標(biāo)的算法,但是將計(jì)算單元縮小到單位面積單元(1km2),從而得到各單位面積空間單元的相對(duì)年均擴(kuò)展率,即某單位面積空間單元在研究時(shí)段內(nèi)城市土地利用擴(kuò)展面積百分比的年平均值。相對(duì)年均擴(kuò)展率由下式計(jì)算:AGR=UAi+n?UAin×100%AGR=UAi+n-UAin×100%(1)式中,AGR為相對(duì)年均擴(kuò)展率(AnnualGrowthRate),UAi+n和UAi分別代表單位面積單元內(nèi)第i+n年的城市土地利用面積和第i年的城市土地利用面積,n是以年為單位的時(shí)間。采用這一指標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)在于,可以更細(xì)微地反映城市擴(kuò)展強(qiáng)度的空間分布,這對(duì)于中小城市的擴(kuò)展研究尤其重要。本文將石家莊市不同時(shí)期的城市用地?cái)U(kuò)展圖進(jìn)行1km×1km的網(wǎng)格化(gridding)分割,計(jì)算各單元格的相對(duì)年均擴(kuò)展率,并運(yùn)用自然斷裂法對(duì)相對(duì)年均擴(kuò)展率進(jìn)行聚類(lèi)分析,繪制不同時(shí)期城市用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度的空間分布圖,研究石家莊市的城市用地?cái)U(kuò)展的空間分異規(guī)律和特點(diǎn)。網(wǎng)格分割法能夠更客觀(guān)地反映擴(kuò)展的客觀(guān)性,突出城市用地變化的時(shí)空分異特征。2生長(zhǎng)階段分布20世紀(jì)初,石家莊村面積不足0.1km2,分布有六處廟宇、一處寺院、六條街道,較大居住區(qū)為六個(gè)大院。石太鐵路通車(chē)運(yùn)行后才日趨繁榮發(fā)展起來(lái)?？v觀(guān)石家莊市近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)城市用地的擴(kuò)展?fàn)顩r,具有時(shí)間上的快慢交替,空間上重心東西移動(dòng)的特點(diǎn)。綜合分析自1934年以來(lái)石家莊市建成區(qū)面積的地圖資料和土地統(tǒng)計(jì)資料,由城市建成區(qū)面積近70年來(lái)的變化推移圖(見(jiàn)圖1),可以將石家莊市的發(fā)展過(guò)程劃分為緩慢成長(zhǎng)期、快速發(fā)展期、迂回增長(zhǎng)期和高速增長(zhǎng)期四個(gè)階段。表2顯示了各階段劃分、城市土地利用擴(kuò)展的平均速度和主要土地利用類(lèi)型的發(fā)展演變。體現(xiàn)了城市用地?cái)U(kuò)展在時(shí)間上的波動(dòng)性。2.1型:小型商業(yè)城市,消費(fèi)城市該時(shí)期年平均增長(zhǎng)速度為1.15km2,又可分為兩個(gè)階段,一是戰(zhàn)時(shí)階段,即1934～1947年,石家莊市因交通便利,地理位置優(yōu)越,而成為物資運(yùn)輸集散地,且日趨繁華,城市類(lèi)型為小型商業(yè)城市和消費(fèi)城市,城市用地?cái)U(kuò)展緩慢。到1947年,石家莊市因其重要的交通樞紐地位和軍事要塞的戰(zhàn)略作用而受到重視,城市用地?cái)U(kuò)展多為軍事用地的增加,環(huán)石家莊市還修建了鐵路,并有兩道封鎖溝,僅軍事用地面積就達(dá)4.7km2,占城市總面積的35.7%。年平均擴(kuò)展0.69km2。二是戰(zhàn)后恢復(fù)階段,1948～1949兩年間清除軍事用地如防空壕、封鎖溝及碉堡等,恢復(fù)為正常的城市面貌,并布局工業(yè)用地、居住用地。到1950年,石家莊市建成區(qū)面積達(dá)到22.52km2。年平均擴(kuò)展速度為3.12km2,是戰(zhàn)時(shí)的4～5倍。2.2城市內(nèi)涵擴(kuò)展這一階段石家莊市城市用地發(fā)展很快,一些國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目相繼落戶(hù)于此,如紡織聯(lián)合企業(yè)、華北制藥廠(chǎng)及熱電廠(chǎng)等,僅這三項(xiàng)工程就占地1.87km2。相應(yīng)地,城市人口加速增長(zhǎng),城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用地增加,居住區(qū)、交通、市政設(shè)施等用地都在擴(kuò)張,僅這5年城市基本建設(shè)就占用耕地約2000ha,城市建成區(qū)面積從22.52km2擴(kuò)展到40.76km2,5年增加81%,年均擴(kuò)展速度為3.65km2,其中工業(yè)用地、居住區(qū)、交通等占主要部分。這是石家莊市城市用地的第一個(gè)高速擴(kuò)展時(shí)期。2.3城市建設(shè)緩慢,發(fā)展條件滯后從圖1可以看出,這一階段石家莊市的城市用地?cái)U(kuò)展非常緩慢,26年間城市建成區(qū)面積增加11.88km2,年均擴(kuò)展速度僅為0.46km2。分析其原因,1958～1960年大躍進(jìn)時(shí)期,重、輕工業(yè)比例失調(diào),工礦用地增加迅速,但城市基本建設(shè),如居住、交通、商業(yè)等用地,卻少有發(fā)展,3年間的城市建設(shè)投資僅占基本建設(shè)投資總額的1.5%,城市面貌混亂且擁擠,城市用地?cái)U(kuò)展緩慢。1960～1976年是自然災(zāi)害時(shí)期和文革時(shí)期,人口曾一度減少,城市建設(shè)幾乎停滯。只是在1968年河北省省會(huì)遷入石家莊市,成為城市發(fā)展的一大契機(jī),之后國(guó)家又將發(fā)展經(jīng)濟(jì)作為工作重點(diǎn),其城市經(jīng)濟(jì)才開(kāi)始恢復(fù),隨著城市人口數(shù)量的上升,相應(yīng)居住、辦公、商業(yè)、交通用地增加,城市土地利用規(guī)模才開(kāi)始擴(kuò)大。2.4城市用地發(fā)展概況這一時(shí)期,石家莊市城市用地呈現(xiàn)出快速發(fā)展趨勢(shì)。建成區(qū)從1981年的52.64km2以年平均3.43km2的速度向外擴(kuò)展,1991年達(dá)到86.98km2,增加了65.2%。之后的10年間城區(qū)面積翻了一番,到2001年增加到165.5km2,年均擴(kuò)展7.85km2,成為石家莊市歷年城市用地發(fā)展的最高峰。人口也從1981年的103.1萬(wàn)發(fā)展到1999年的160.9萬(wàn),增長(zhǎng)了52%多,城市二、三產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,工礦、商業(yè)、居住、交通、市政、綠化等用地都有所增長(zhǎng),其中有舊城改造,但更多的是占用耕地向外擴(kuò)張,如1995年石家莊市建設(shè)占用耕地就達(dá)126.67hm21。盡管90年代人們對(duì)高速增長(zhǎng)的城市人口對(duì)糧食的需求不斷增加與郊區(qū)耕地驟減的矛盾以及城市土地利用/覆蓋面積的擴(kuò)張所帶來(lái)的環(huán)境質(zhì)量下降等問(wèn)題有所認(rèn)識(shí),但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步,城市用地的擴(kuò)展已經(jīng)勢(shì)不可擋。3特殊目的型的城市擴(kuò)展石家莊市從空間上看是一個(gè)東西長(zhǎng)、南北短、近似橢圓形的城市,其空間擴(kuò)展在不同的發(fā)展時(shí)期有著不同的特點(diǎn),但也存在共同的特征,即城市用地高速擴(kuò)展的重心區(qū)域在京廣鐵路線(xiàn)東西兩側(cè)擺動(dòng),東西方向快于南北方向,東側(cè)發(fā)展又快于西側(cè),沿石太、石德鐵路線(xiàn)向南側(cè)發(fā)展快于北側(cè),這不僅表明了交通線(xiàn)對(duì)城市發(fā)展的巨大作用,也與城市周?chē)恋氐淖匀粭l件有關(guān),符合城市擴(kuò)展總是向用地條件好的平原地帶發(fā)展的趨勢(shì)。石家莊市不同發(fā)展階段的城市土地利用擴(kuò)展強(qiáng)度分布如圖2所示。在緩慢成長(zhǎng)期的1934～1947年期間(圖2a),最大年平均擴(kuò)展率為7.2%,平均1.9%,標(biāo)準(zhǔn)差0.017。擴(kuò)展率大于3.01%的快速擴(kuò)展單元占27.0%。主要集中分布在圍繞1934年城區(qū)的郊區(qū)邊緣地帶,布局有大量的市政設(shè)施、居住區(qū)、工廠(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、醫(yī)院、學(xué)校及商業(yè)用地;另外,在遠(yuǎn)離市中心的西部,分布有2個(gè)快速增長(zhǎng)單元,是以軍事用地為主的兵站和倉(cāng)庫(kù)。擴(kuò)展率在0.8～3.0%之間的擴(kuò)展單元占45%,主要分布在西部?？梢?jiàn)石家莊市在緩慢增長(zhǎng)期城市擴(kuò)展的空間分布特點(diǎn)主要是以交通改善為動(dòng)力帶來(lái)的舊城區(qū)周?chē)脑鲩L(zhǎng),但由于戰(zhàn)爭(zhēng)原因,以軍事目的為主的大量特殊用地?cái)U(kuò)展也是使城市規(guī)模擴(kuò)大的一個(gè)非常重要的原因,因此,可稱(chēng)之為特殊目的型。1947～1981年間雖然有建國(guó)后一個(gè)短暫的快速增長(zhǎng)時(shí)期,但其后是長(zhǎng)達(dá)26年之久的大躍進(jìn)和文革的非常時(shí)期,發(fā)展非常緩慢,最大年平均相對(duì)擴(kuò)展率僅有2.95%,平均1.32%,標(biāo)準(zhǔn)差0.010,這些數(shù)字甚至低于緩慢成長(zhǎng)期。相對(duì)年均擴(kuò)展率大于1.98%的空間單元占30%,主要分布在舊城區(qū)的周?chē)?但以京廣鐵路東部占較大比例(圖2b)。這主要是由于東北部工業(yè)區(qū)的形成以及東南部相應(yīng)的生活區(qū)的建設(shè)所致;京廣鐵路以西的擴(kuò)展主要是因省會(huì)遷入所引起的行政用地和居住用地的增加。相對(duì)年均擴(kuò)展率在0.72～1.98%之間的空間單元占34%,均勻地分布在較快速發(fā)展區(qū)域的外圍。這一時(shí)期的發(fā)展受社會(huì)政治形勢(shì)影響明顯,為文革前后受社會(huì)政治形勢(shì)左右的行政干涉型,城市擴(kuò)展主要以京廣鐵路以東為主。改革開(kāi)放以后,石家莊的城市發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。從1981～1991年的10年是石家莊市城區(qū)擴(kuò)展的加速期。城市的東南部擴(kuò)展較快,擴(kuò)展土地利用類(lèi)型主要為居住用地及文教衛(wèi)生、商業(yè)和工業(yè)用地。這一時(shí)期最大相對(duì)年均擴(kuò)展率達(dá)到9.75%,平均3%,標(biāo)準(zhǔn)差0.0273。相對(duì)年均擴(kuò)展率大于6.23%的高速增長(zhǎng)單元占總擴(kuò)展單元的15.9%,主要分布在石太、石德鐵路以北以及市區(qū)東部和東南部(圖2c),利用類(lèi)型以居住用地為主。相對(duì)年均擴(kuò)展率在3.59～6.23%的中速擴(kuò)展單元占總擴(kuò)展單元的23.36%,多分布在城區(qū)的南部,以居住、文教、衛(wèi)生及工業(yè)用地為主。這一階段的相對(duì)年均擴(kuò)展率很快,這主要因?yàn)樽?0年代開(kāi)始,有一個(gè)利于城市發(fā)展的社會(huì)環(huán)境,石家莊市進(jìn)入了城市擴(kuò)展的高速增長(zhǎng)期的預(yù)備階段。1991～2001年的城市用地以前所未有的速度向外擴(kuò)展,城市規(guī)模迅速擴(kuò)大。相對(duì)年均擴(kuò)展率的最大值為10.01%,平均達(dá)到7.81%,標(biāo)準(zhǔn)差為0.0413。相對(duì)年均擴(kuò)展率大于6.8%的高速擴(kuò)展單元占18%,主要分布于市區(qū)東部的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)和市區(qū)的西北、西南部呈東北-西南和西北-東南走向的兩條帶狀的住宅區(qū)域(圖2d)。相對(duì)年均擴(kuò)展速率在4.2～6.8%之間的次高速擴(kuò)展單元占總量的25%,分布在高速擴(kuò)展單元的外圍,但是以東南部連片分布較多,主要為居住用地和工業(yè)用地。綜上所述,石家莊市不同時(shí)期的城市用地?cái)U(kuò)展空間上可以概括為緩慢增長(zhǎng)期的特殊目的型、迂回發(fā)展期的行政干涉型和改革開(kāi)放后高速增長(zhǎng)期的正常增長(zhǎng)型3種不同的圈層式擴(kuò)展模式。圖3為1934、1947、1981、1991和2001年的城市用地?cái)U(kuò)展變化圖,顯示了城市用地?cái)U(kuò)展重心沿鐵路線(xiàn)兩側(cè)左右擺動(dòng)的變化趨勢(shì)。1947年以前原石太鐵路向南擴(kuò)展迅速、向北則無(wú)擴(kuò)展。1947～1981年間京廣鐵路東側(cè)石德鐵路南側(cè)為快速發(fā)展區(qū)域,1981年石德、新石太鐵路仍成為城市擴(kuò)展的北界。1981年以后才越過(guò)石太、石德鐵路向北大幅擴(kuò)展。1991～2001年城市四周均有擴(kuò)展,但以東北部為少。4基本條件對(duì)城市擴(kuò)展的影響綜觀(guān)石家莊市城市用地變化的時(shí)間及空間分異特點(diǎn),探究其城市用地?cái)U(kuò)展原因,可看到社會(huì)經(jīng)濟(jì)與自然環(huán)境兩方面的重大影響。整個(gè)歷史時(shí)期土地利用的變化大都是人類(lèi)社會(huì)為滿(mǎn)足自身對(duì)生存環(huán)境的需求而通過(guò)對(duì)土地利用方式的改變,對(duì)土地這個(gè)自然綜合體進(jìn)行長(zhǎng)期的干預(yù)行為的積累所造成的。社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素,包括人口變化(數(shù)量、素質(zhì))、價(jià)值取向、技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、社會(huì)政治經(jīng)濟(jì)政策環(huán)境、富裕程度等因素,這些因素通過(guò)對(duì)土地產(chǎn)品的需求、對(duì)土地的投入、城市化程度、土地權(quán)屬、土地利用政策及對(duì)土地資源保護(hù)的態(tài)度等作用于城市土地利用。在石家莊市的城市發(fā)展過(guò)程中,社會(huì)政治經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響非常巨大。如在1937～1947年間,戰(zhàn)亂使人口數(shù)量減少,經(jīng)濟(jì)蕭條,但在戰(zhàn)爭(zhēng)目的指導(dǎo)下,與軍事相關(guān)的特殊用地增加成為城市用地?cái)U(kuò)展的主要原因。戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后的幾年中(如1950～1955年),社會(huì)穩(wěn)定,經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,城市用地也以超出前一階段2倍多的速度擴(kuò)展。但在大躍進(jìn)、自然災(zāi)害、文革近20年的時(shí)間里,城市用地?cái)U(kuò)展變化很小,年平均擴(kuò)展速度僅為0.46km2,幾乎趨于停滯。自70年代末以來(lái),社會(huì)政治大環(huán)境穩(wěn)定,國(guó)家的一系列政治、經(jīng)濟(jì)政策又有利于發(fā)展經(jīng)濟(jì),將經(jīng)濟(jì)建設(shè)作為工作的重點(diǎn),城市建成區(qū)也以空前的速度向外擴(kuò)展,尤其是1992年鄧小平南巡講話(huà)以后,開(kāi)放程度進(jìn)一步擴(kuò)大,工商業(yè)領(lǐng)域投資的增加也促使城市用地飛速擴(kuò)展,建成區(qū)面積到2001年為止,幾乎比1991年翻了一番。從最近20年的城市擴(kuò)展變化圖中亦可看出,石家莊市城市用地的擴(kuò)展不同于南京的沿交通線(xiàn)向外迅速擴(kuò)張,也不同于深圳的與交通干線(xiàn)、距城市中心區(qū)的成本距離、坡度、距城鎮(zhèn)用地的最近距離密切相關(guān)的特點(diǎn),而是沿城市郊區(qū)的邊緣地帶向外蔓延,這與城市的區(qū)位條件和發(fā)展政策關(guān)系密切。分析1978年以來(lái)的石家莊市建成區(qū)面積與人口、工業(yè)總產(chǎn)值、公路鐵路貨運(yùn)總量和全民基礎(chǔ)建設(shè)投資額等幾個(gè)主要因子之間的關(guān)系(圖4),發(fā)現(xiàn)人口數(shù)量與建成區(qū)面積具有很強(qiáng)的相關(guān)性,二者之間具有如下的線(xiàn)性關(guān)系(圖4a):y=0.8793x-32.154,相關(guān)系數(shù)r2=0.9833,表明人口增長(zhǎng)是城市擴(kuò)展的最主要的動(dòng)力之一。1987年以前工業(yè)總產(chǎn)值與建成區(qū)面積有很高的相關(guān)性(圖4b),而進(jìn)入90年代后,雖然工業(yè)總產(chǎn)值增加很快,但建成區(qū)面積的增加相對(duì)變緩。說(shuō)明80年代城市迅速擴(kuò)展主要可能與鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的大量興起有關(guān),進(jìn)入90年代以后,工業(yè)總產(chǎn)值的迅速增長(zhǎng)主要源于第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值所占比例的迅速增大,因而并不對(duì)城市擴(kuò)展產(chǎn)生顯著的影響。交通條件對(duì)城市擴(kuò)展的影響在石家莊市的發(fā)展初期已被證明。80年代以來(lái),交通條件的進(jìn)一步改善更促進(jìn)了石家莊市的擴(kuò)展。京廣、石太、石德鐵路,107、307、308等幾條國(guó)道干線(xiàn),京深、石太、石黃高速公路等多種類(lèi)多層次交通干線(xiàn)的交錯(cuò)布局促使石家莊市在1990年快速發(fā)展成為區(qū)域重要的交通樞紐和物流的中轉(zhuǎn)地。采用年貨運(yùn)量來(lái)衡量城市的交通狀況,分析發(fā)現(xiàn)建成區(qū)面積與公路鐵路年貨運(yùn)總量之間具有顯著的線(xiàn)性關(guān)系(圖4c),二者的關(guān)系可以表示為,y=0.0621x-18.847,相關(guān)系數(shù)r2達(dá)到0.8087。表明交通狀況的改善對(duì)城市擴(kuò)展有著明顯的促進(jìn)作用。圖4d顯示了全民基礎(chǔ)建設(shè)投資額與城市擴(kuò)展之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。1991年成為一個(gè)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點(diǎn),在此之前的80年代,基礎(chǔ)建設(shè)投資增長(zhǎng)緩慢,而建成區(qū)面積的增加卻異常迅速,說(shuō)明了當(dāng)時(shí)城市擴(kuò)展主要是并入周邊發(fā)展快的鄉(xiāng)鎮(zhèn)而使城市面積迅速擴(kuò)大,實(shí)際的基礎(chǔ)建設(shè)投資比較小。20世紀(jì)90年代之后大量基礎(chǔ)建設(shè)投資的投入很大程度上用于城市面貌的改造,主要是立體發(fā)展,其中也有對(duì)新增開(kāi)發(fā)區(qū)的建設(shè)和新建住宅的投入,因而對(duì)城市面積擴(kuò)展的影響相對(duì)減緩。由此亦可見(jiàn)政策因素對(duì)城市擴(kuò)展起著重要的作用。此外,地質(zhì)條件、地形地勢(shì)及自然環(huán)境等,也決定了城市擴(kuò)展的總體趨勢(shì)。如西面的太行山和北面的滹沱河成為石家莊市向外擴(kuò)展的天然屏障,而東面與南面均為地勢(shì)平坦的平原地帶,因此總體上石家莊市城市土地利用向東向南擴(kuò)展。另外,氣候水文條件,如風(fēng)向、地下水流向等也決定著城市土地利用方式的布局。石家莊市的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)和西北風(fēng),地下水的天然流向是自西北流向東南,因而大部分工業(yè)用地布局在市區(qū)的東北部,而居住用地則多分部于市區(qū)的東南部和西北部。5地表環(huán)境生態(tài)改變城市化進(jìn)程改變了原有的自然生態(tài)系統(tǒng)中的地表特征,如粗糙度、反射率等,影響自然環(huán)境中的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和大氣中部分組成氣體的含量以及水資源的質(zhì)量和數(shù)量。城市氣候的研究結(jié)果表明,城市土地利用變化極大地影響了城市氣候和城市水資源,在城市化過(guò)程中,幾乎所有的地表天氣環(huán)境都發(fā)生了變化,如太陽(yáng)輻射、溫度、濕度、能見(jiàn)度、風(fēng)速、風(fēng)向及降雨;城市土地利用方式對(duì)水資源的影響在于城市下滲能力和樹(shù)木的截流能力遠(yuǎn)小于非城市土地利用方式以及城市土地利用方式對(duì)水質(zhì)帶來(lái)的污染。石家莊市從20世紀(jì)30年代的自然生態(tài)系統(tǒng)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)變成目前的城市生態(tài)系統(tǒng)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),原有耕地、林地以及未利用地變?yōu)楣I(yè)、交通、居住、休