如何挖掘縣級城市的地域特色？來自60個樣本的空間形態(tài)差異研究

導語

本研究以位于中國不同氣候區(qū)的縣級城市為研究對象，以其居住街區(qū)空間形態(tài)為切入點，借助ArcGIS 10.2、SPSS 22與Origin 2021軟件對60個代表性居住街區(qū)的空間形態(tài)以12個形態(tài)學指標進行主成分分析與相關性分析，借此判別、描述并解讀了地域特征的時空差異。研究表明：1）樣本街區(qū)的建設年代與中國住房制度改革的歷史變遷存在一定協(xié)同性；2）不同氣候區(qū)的縣級城市居住街區(qū)空間形態(tài)存在差異，可借助五個表征因子進行描述；3）同一氣候區(qū)的縣級城市居住街區(qū)空間形態(tài)在不同時期存在差異，主要表現(xiàn)在三個形態(tài)學指標上，而不同氣候區(qū)的縣級城市居住街區(qū)空間形態(tài)在同一時期也存在顯著差異，主要表現(xiàn)在三個形態(tài)學指標上；4）縣級城市居住街區(qū)空間形態(tài)地域特征的時空差異與住房政策制度、氣候條件、居住建筑布局方式、城市自身發(fā)展進程等因素有關。

縣級城市居住街區(qū)空間形態(tài)地域特征的時空差異研究

——以慶城縣、武安市、長興縣、連江縣、金堂縣為例

Research on the Spatial–Temporal Changes

of Regional Morphology of Residential Neighborhoods

in County-Level Cities of China:

Cases Studies on Qingcheng County, Wu'an City, Changxing County, Lianjiang County, and Jintang County

1. 研究背景

大規(guī)模的城市擴張與粗放式的城市開發(fā)致使城鎮(zhèn)特色丟失、城市面貌雷同等問題接踵而至。相較于大城市，縣級城市相對滯后的發(fā)展階段使它們保留了更多地方特征和自我個性。居住街區(qū)是人居環(huán)境建設和城市景觀的重要組成部分，隨著對地域環(huán)境的長期順應和利用，居住街區(qū)的空間形態(tài)又成為反映地域特征的重要研究視角。

近年，相關研究成果雖然從街區(qū)－城市－區(qū)域尺度逐漸豐富了城市街區(qū)空間形態(tài)的研究，但針對不同地域的城市居住街區(qū)空間形態(tài)的時空差異與變化規(guī)律尚鮮有探討。因此，文章以中國5個縣級城市居住街區(qū)的空間形態(tài)為研究對象，分析其中的60個居住街區(qū)的空間形態(tài)差異及表征因子，及其在城市發(fā)展過程中展現(xiàn)出的歷時性變化，試圖總結決定縣級城市居住街區(qū)空間形態(tài)地域特征的主要影響因素，以為具有地域特色的人居環(huán)境保護與建設提供科學依據(jù)。

2. 研究對象

研究根據(jù)《建筑氣候區(qū)劃標準》（GB50176-93）的中國建筑氣候區(qū)劃，最終選擇了5個縣級城市作為研究案例，分別為：寒冷地區(qū)中高原地形的甘肅省慶城縣、平原地形的河北省武安市（后文簡稱“寒冷地區(qū)城市”）；濕熱地區(qū)中平原地形的浙江省長興縣、盆地地形的四川省金堂縣和丘陵地形的福建省連江縣（后文簡稱“濕熱地區(qū)城市”）。在后續(xù)研究中將主要分為這兩種差異較為明顯的地域進行比較分析。

3. 研究方法

本研究分別在5個案例城市的中心城區(qū)范圍中，利用ArcGIS 10.2對以城市主要道路為邊界的居住街區(qū)的空間屬性進行識別，挑選能夠反映城鎮(zhèn)整體居住街區(qū)空間特征的代表性街區(qū)。最終從5個縣級城市共計481個居住街區(qū)中挑選出了60個居住街區(qū)樣本。

其次，研究通過對比1993~2018年期間谷歌衛(wèi)星地圖及查閱相關文獻，對樣本街區(qū)建設年代進行了分期，以分析樣本街區(qū)形態(tài)演變背后的歷史、經濟、政策等因素。接著，基于既往文獻形態(tài)量化與表征研究，選取了能夠反映城市居住街區(qū)的空間形態(tài)特征的12項形態(tài)學指標，以便初步計算具體數(shù)值，用以量化表征居住街區(qū)空間形態(tài)特征。依據(jù)計算結果，借助SPSS 22、Excel和Origin 2021來檢驗指標之間的關性，實現(xiàn)對主要影響因素的提取與分析，以從統(tǒng)計學角度探究縣級城市居住街區(qū)空間形態(tài)的時空差異與變化規(guī)律。

4. 研究結果與分析

樣本街區(qū)建設年代分期與分析

在本研究中，60個樣本街區(qū)的建設年代可分為3個時期：

時段一：1994年前，包括慶城縣5個，武安市4個，金堂縣、連江縣、長興縣各2個。

時段二：1994~2010年，包括慶城縣1個，武安市5個，金堂縣5個，連江縣8個，長興縣5個。

時段三：2011~2018年，包括慶城縣7個，武安市4個，金堂縣5個，連江縣2個，長興縣3個。

▼研究所選的樣本街區(qū)及其建設年代分期 ? 黃圳

可以發(fā)現(xiàn)同一時期不同縣級城市的建設進度與更新速度存在差異。慶城縣與武安市在時段一建設的居住街區(qū)多于其他三個縣級城市；慶城縣時段二期間建設的街區(qū)數(shù)量較少，2010~2018年期間較多；連江縣、長興縣的時段二期間建設的街區(qū)在3個時期中數(shù)量最多。

研究進一步發(fā)現(xiàn)，這3個時期與中國的住房制度改革的歷史變遷具有一定協(xié)同性。1978~1993年，是以“出售公房”為主的住房商品化探索階段，1994~2010年，為中國住房商品化推進與建設階段，2011~2018年，則是中國房地產市場規(guī)范階段。

形態(tài)學指標計算與地域差異表征因子分析

根據(jù)樣本街區(qū)形態(tài)學指標的計算結果，借助主成分分析（PCA）進行影響因素降維。發(fā)現(xiàn)影響樣本街區(qū)空間形態(tài)差異性的主成分有5個；對5個主成分進行旋轉成分分析，研究將同時期背景中，影響縣級城市居住街區(qū)空間形態(tài)地域差異的主要因素整合／解釋為：

1）街區(qū)形狀（載荷量27.02%），包括緊湊度、景觀形狀指數(shù)和分維數(shù)；

2）開發(fā)強度（載荷量24.22%），包括庭院空間率、建筑密度和綠地率；

3）街區(qū)規(guī)模（載荷量15.02%），包括街區(qū)面積和周長；

4）平面秩序（載荷量10.90%），包括建筑角度紊亂度和建筑面積紊亂度；

5）聚集程度（載荷量10.28%），包括混合功能和建筑距離紊亂度。

▼總方差解釋表

▼旋轉成分矩陣表

因此，這5個主成分基本可以反映全部的空間形態(tài)指標的信息，可以代替原來的12個指標，作為反映居住街區(qū)空間形態(tài)地域差異的表征因子。

▼各城市及寒冷地區(qū)、濕熱地區(qū)城市主成分因子得分表

樣本街區(qū)建設年代分期與分析

為了進一步探索樣本街區(qū)空間形態(tài)的時空差異，研究根據(jù)12個形態(tài)學指標計算公式，分別計算了3個時段的數(shù)據(jù)，并運用SPSS 22和Origin 2021來檢驗指標之間相關性，以尋找不同時期影響各個樣本街區(qū)空間形態(tài)時空差異的具體因素。

分析結果表明樣本街區(qū)的部分形態(tài)學指標在不同時期存在明顯差異：1）針對寒冷地區(qū)城市的樣本街區(qū)，時段三的建筑密度分別與時段一、二存在顯著差異，總體呈現(xiàn)為不斷下降趨勢；對于街區(qū)面積差異，時段三相較時段二呈顯著下降趨勢。2）針對濕熱地區(qū)的樣本街區(qū)，時段一的建筑密度分別與時段二、三存在顯著差異，總體呈現(xiàn)為不斷下降趨勢；對于綠地率，時段三相較時段一持續(xù)上升且差異顯著。

▼兩個氣候區(qū)的樣本街區(qū)自身在不同發(fā)展時期的空間形態(tài)演變的相關性分析 ? 黃圳

另外，對于相同氣候區(qū)的縣級城市，分析結果顯示：1）在1994年住房改革前，綠地率存在顯著差異，其他指標無顯著差異；2）時段二期間建設的街區(qū)，建筑角度紊亂度呈現(xiàn)出顯著差異，其他指標無顯著差異；3）時段三建設的街區(qū)，綠地率和建筑距離紊亂度呈現(xiàn)出較為顯著差異，其他指標無顯著差異。

▼兩個氣候區(qū)的樣本街區(qū)在三個發(fā)展時期中的空間形態(tài)的顯著差異指標 ? 黃圳

5. 研究討論 

樣本街區(qū)建設年代分期與分析

武安市的居住街區(qū)空間形態(tài)的地域差異主要由平面秩序和聚集程度決定，慶城縣主要由平面秩序決定。其中，平面秩序可能與寒冷地區(qū)的建筑布局方式有關。而武安市的聚集程度可能與其城內占據(jù)主導地位的三類居住用地有關。

長興縣、連江縣和金堂縣的居住街區(qū)空間形態(tài)的地域差異主要由街區(qū)規(guī)模決定，其中，連江縣的聚集程度也對其地域差異的形成發(fā)揮了重要作用。原因可能是這三個城市均位于濕熱地區(qū)，該地區(qū)的城市在自身發(fā)展階段中形成了較大面積的自建房與老舊片區(qū)，街區(qū)規(guī)劃與局部路網(wǎng)均未獲得進一步細化，因此街區(qū)面積與周長數(shù)值較大。而在留存了較多老城區(qū)的連江縣，內部城市空間形態(tài)失序問題比較嚴重，這可能影響建筑距離紊亂度指標。

總體上，寒冷地區(qū)城市在街區(qū)形狀與聚集程度上得分較高，而濕熱地區(qū)城市則在聚集程度上得分較高。

各個氣候區(qū)的樣本街區(qū)不同時期的形態(tài)差異驅動因素

寒冷地區(qū)城市的樣本街區(qū)呈現(xiàn)出了建筑密度、街區(qū)面積的時期差異，可能與這些縣級城市均屬于發(fā)展起步較早的工礦城市有關，總體上，寒冷地區(qū)城市建設進展相對滯后。直到2010年，轉型發(fā)展才成為寒冷地區(qū)城市發(fā)展的重點，最終，使其街區(qū)建筑密度和街區(qū)面積均在時段三得到極大降低。

濕熱地區(qū)城市的樣本街區(qū)呈現(xiàn)出了建筑密度和綠地率的時期差異。其中，建筑密度差異可能與這些城市的傳統(tǒng)居住模式有關——以自下而上的自建房為主的模式；濕熱地區(qū)城市的降水及溫度有利于植被生長，因此，中國規(guī)劃指標中的綠地率要求容易在這些地區(qū)實現(xiàn)增量。

不同氣候區(qū)的樣本街區(qū)同一時期的形態(tài)差異驅動因素

綠地率在時段一、時段三均呈現(xiàn)出顯著差異，這可能與不同氣候區(qū)的城市自然條件有關，濕熱氣候區(qū)具有良好種植環(huán)境，為綠地規(guī)劃設計提供了更多的物種選擇與更好的種植條件，使其綠地率保持在較高水平。而在時段二期間，兩個氣候區(qū)的綠地率并未呈現(xiàn)顯著差異，這可能是由于該時期寒冷地區(qū)城市正處于商品房建設初期，擁有基數(shù)較大的綠地率較高的職工住房，這與濕熱地區(qū)城市以非規(guī)范的自建房為主的商品房發(fā)展初期相比，具備了比較接近的綠地率。

在時段二呈現(xiàn)出的建筑角度紊亂度的顯著差異可能與兩類城市的發(fā)展進程情況有關，濕熱地區(qū)城市的樣本街區(qū)在時段二期間存在較多個人自建房，這造就了這些城區(qū)整體表現(xiàn)為雜亂無章的居住形態(tài)。而寒冷地區(qū)城市的樣本街區(qū)屬于礦產開采城市，城市發(fā)展較早，產生了較多考慮采光等規(guī)范的單位自建房和集體住房，整體表現(xiàn)為規(guī)整的建筑布置。

在時段三呈現(xiàn)出的建筑距離紊亂度的顯著差異，則可能與兩個氣候區(qū)的居住建筑布局方式有關，寒冷地區(qū)的居住建筑為抵御寒風而較多采用圍合形式，使其兩側相鄰建筑間距較小，從而減少了相鄰建筑的平均距離。而濕熱地區(qū)城市多為獨棟住宅，少有圍合的建筑形式。

6. 研究貢獻與不足

不同的縣級城市居住街區(qū)空間形態(tài)存在顯著的時空差異，這對探討地域差異具有重要意義。本研究選取中國不同氣候區(qū)的60個樣本街區(qū)作為研究對象，定量計算并分析了影響縣級城市居住街區(qū)空間形態(tài)地域差異的表征因子，并從具體指標對縣級城市居住街區(qū)的空間形態(tài)時空差異及變化規(guī)律進行分析，進而指出未來住房政策制定應基于決定不同城市居住街區(qū)的地域差異的表征因子，考慮如何尊重地域差異。

但研究尚有一定不足。研究所使用的街區(qū)樣本量還較少，分析所得結果可能存在偏差，后續(xù)需要在更多樣本的情況下進行驗證；另外，雖然通過上述分析可只是對特定的三個時期的樣本街區(qū)的空間形態(tài)進行的比較，使得針對形態(tài)學指標的相關性分析不免受到住房政策的較大影響，無法全面客觀地反映產生這些地域差異的綜合原因，分析方法有待進一步完善。

^{參考引用：}

^{Huang, Z., Liu, J., Luo, T., & Hong, X. (2021). Research on the Spatial–Temporal Changes of Regional Morphology of Residential Neighborhoods in County-Level Cities of China: Cases Studies on Qingcheng County, Wu’an City, Changxing County, Lianjiang County, and Jintang County. Landscape Architecture Frontiers, 9(2), 12-25.}

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