城市承载力空间差异方法——以常州市为例

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1、5期王丹等：城市承载力空间差异分析方法以常州市为例1421城市承载力空间差异分析方法以常州市为例王丹1，2，陈爽1 ，高群1，严玲3(1.中国科学院南京地理与湖泊研究所，南京 210008; 2.中国科学院研究生院，北京 100029;3.常州市规划设计院，常州 213003)摘要:城市承载力是指一定范围内，特定目标、特定时期城市的资源禀赋、生态环境、基础设施和公共服务对人口及经济社会活 动的承载能力。基于城市复合生态系统理论，从资源环境对人类活动的支撑力、人类活动对环境的压力和调控力三方面提岀城 市承载力概念模型及综合承载指数计算方法，从城市管理的空间特性岀发，提岀基于微观空间层面的承载力空

2、间差异性分析方 法，构建承载力评价指标体系，并以常州市区为例对所提岀方法进行实证研究。结果表明:(1)采用城市综合承载指数评价城 市承载力，能够较为直观地显示和分析承载力空间差异，符合实际情况;(2)所划分的高、中、低承载区的空间分布与城市总体 规划确定的城市空间形态基本吻合，且在城市未来发展方向上对城市空间结构规划具有指导性；(3)通过空间定量评价确定的 承载力提升热点地区能够将提升要素空间化，定向、定位指导城市建设。但在提升要素筛选中受指标实际可获取性影响，存在 一定的偏差，有待进一步完善。关键词：城市承载力；空间差异；指标体系;常州Approach to spatial differen

3、ces analysis of urban carrying capacity : a case study of Changzhou CityWANG Dan1，CHEN Shua ng1，GAO Qu n1，YAN Li ng31 Nanjing Institute of Geography and Limnology，CAS, Nanjing 210008，China2 Graduate Schoo，CAS, Beijing 100039，China3 Changzhou City Planning & Design Institute，Changzhou 213003，ChinaAbs

4、tract : As the urba n populati on in creases, so do diverse urba n problems a nd concerns in clud ing issues of servic ing large numbers of people within existing resources, environment and infrastructures Environmental problems as well as resource shortage, have become more evident and now consider

5、ed central issues for urban planners and decision-makers .To address these issues, particularly environmental problems, practical method incorporating the concept of urban carrying capacity (UCC) into managing urban development is needed . Based onthe ecological concept of carrying capacity, we defi

6、ne UCC as populati on and social econo mic activities that the n atural resource, en vir onment, urba n in frastructure and com mon ality service can sustai n within a fixed urba n area, in a particular period and accord ing to pert inent criteria of livi ng quality .After reviewing previous researc

7、hes on carrying capacity, we recognize the limitation of carrying capacity study on human ecosystem Because of limited knowledge of the earth system and human self-adaptation ability it is difficult to estimate the quantitative capacity A new approach to urban carrying capacity study beyondconventio

8、nal research paradigm of n atural ecosystem is n eeded .This paper aims at develop ing an in tegrated framework for assess in g spatial differe nces of UCC which can guide planning of resource utility , environment protection and infrastructure construction in the city Firstly we presented a model o

9、f UCC evaluation On the basis of urban complex ecosystem theory, we contend that a single components carrying capacity should not be identified without considering the integrity of the whole system .The UCC is基金项目：中国科学院 知识创新工程重要方向项目(KZCX2-YW-339; KZCX2- EW-315)收稿日期:2010-01-31;修订日期:2011-01-13* 通讯作者 C

10、orresponding author E- mail: schensniglas ac. cn in here ntly a kind of complex ability con sist ing of support, pressure a nd regulati on which are respectively associated with resource a nd en viro nment foun dati on, populati on growth and huma n self-regulati on U.CC is studied as an in dicator

11、F calculated by the three functions The UCC improvement hot spots can be identified by the F . Secondly we provided the index system for UCC evaluation which is composed of support parameter ( S) , press parameter ( P) and adjustment parameter ( A) . There are 4 sec on dary in dicators in S, in clud

12、 ing water quality , air, eco-e nviro nment and geological con diti on Moreover populati on, econo my a nd lan d-use have bee n quan tified by several tertiary in dicators in P. And the A has been showedin industry , traffic and infrastructure Thirdly we assessedthe spatial variation of UCC in Chang

13、zhoucity according to F . Using GIS Grid Analysis we divided study area into 1886 1km X1km grids to get the level of F through the evaluation model . Three UCC zoneshave been identified by the value of F . There are 36 .9% high-zone, 33.1% mid-zone and 30% low-z on eof which the F is lower tha n 0.6

14、5 . Lastly the hot spots of UCC improveme nt have bee n further ide ntified in the low-zone . Based on the primary factor we concluded 5 types of hot spots, such as Water Environment Improvement Hot Spots, In dustrial Structure Adjustme nt Hot Spots, and Limited Developme nt Spots . Then some strate

15、gies have bee n sug-gested .Through a dem on strati on study it has bee n found that (1) the spatial differe nces of UCC can be visually displayed and analyzed using the evaluation model; ( 2) the distribution of the 3 types of zonesis mostly coincides with the urban pattern decided by the overall u

16、rban planning of Changzhouand instructive for the urban spatial configuration planning; ( 3) the measuresto improve the low-zonecan be spatialized to guide site selection of urban construction through identifying the hot spots .However, the improvement measurescant be exhaustive and need to be furth

17、er improved as a result of the evaluation index system are limited by data sources .Key Words : urban carrying capacity( UCC) ; spatial differences; indicator system ChangzhouCity承载力作为一个学术名词来源于生态学，随着20世纪初全球性资源环境危机爆发，生态学开始积极参与 解决人类发展与自然界之间的关系问题，承载力研究重点从非人类生物种群增长规律转向资源环境制约下人 类社会经济发展问题卬。承载力概念从生物生态学中的“种

18、群最大数量”转变为人类生态学中的“最适宜人 口和发展水平”相继出现土地承载力2可、水资源承载力、环境承载力、生态承载力等概念。随着城市化 不断加快，城市问题日益凸显，“承载力”与城市研究自然 结合，提出城市承载力概念，并成为生态学冏、城市 规划：W-11：、经济学：1等多学科研究 热点。然而，受地球生态系统复杂性及人类的社会属性影响，人类生态系 统承载力存在极大不确定性：13。在现有的地球系统认知水平下很难对承载力进行准确的数量估算，对人类 自适应能力及正反馈调控能力认识不足也导致研究结果往往脱离实际，不能为经济社会实践提供切实可行的 决策依据。有关人类承载力研究陷入困境，需要在原有自然生态系

19、 统研究范式之外寻求新的突破口4。本文 选择人类调控力度和覆盖最大的城市地区 为研究对象，展开城市承载力研究。以常州市区为例，希望通过对 微观空间的承载力指数计算进行承载力空间差异分析，给出城市建设的分区指导建议，并由此在微观、相对和 空间层面上探索现有认知条件下人类承载力研究的新思路，以及应对当前资源有限性与增长无限需求间矛盾 和城市可持续发展要求的承载力研究方法。1概念与方法1.1城市承载力定义城市承载力探讨城市系统所能承载的最适宜人口和发展水平。城市系统包括人居环境和人类活动两部 分：人居环境是城市资源环境基底和人工建设的复合：1;人类活动包括对环境的“索取”、“回馈”及“调控” 行为。

20、其中“索取”指人口增长、经济发展、资源开发利用等对自然资 源环境在数量和质量上的消耗和损 坏胞；“回馈”指基础设施、公共服务等城市建设行为，及自主性环境和生态修复行为；“调控”指社会进步和 科技发展带来生产效率和资源利用效率提高，以及为适应环境而进行的发展速度和结构调整。因此，城市 系统的承载力相对于自然系统来说存在双重不定性，一是人工设施的建设水平直接影响承载基底，二是承载 对象人类经济社会活动同时具有的“索取”“回馈” “调控”特征间接影响承载基底。鉴于此，城市承载力 不应当是某一固定值，而存在一定的弹性变化范围，其变化幅度取决于自然系统的阈值或科技及社会发展 程度。为了减少承载力的不定性

21、，本文从时空相对性出发将城市承载力定义为：一定范围内，特定目标、特定时 期城市自然资源环境及基础设施、公共服务对人口及经济社会活动的承载能力。基于环境与发展的状态一压 力一响应模式，可以将城市承载力分解为资源环境基 底对人类活动的支撑力：18、人类活动“索取”行为对资 源环境的压力、及“回馈”和“调控”行为产生的调控力。其中资源环境支撑力是理论的、原始的承载力，是城 市现实承载力的基础和根本，压力则损伤与削弱支撑力，降低城市的现实承载力，而调控力反映人的能动性与 自适应性，是人类在一定生活质量目标下进行城市建设、适应和改善环境的能力，对于现实承载力具有提升 作用。1.2城市承载力评价方法与指标

22、体系城市承载力研究的主要目的是指导城市合理增长，从土地、水、生态环境等城市长远发展保障出发，制定 合理的空间发展规划。目前城市承载力水平的定量表征主要有两种形式:人口阈值和承载力评价得分。以人 口阈值为表征的形式，是从传统承载力出发，估算城市最适宜容纳的人口数量，适用于区域现状人口发展评 价：19-20：以及对远期人口规模控制政策的研究：21：。承载力得分是承载力量化评价的间接表征方式，是系统综 合评价的结果，用于比较不同区域的承载力差异或同一区域在不同发展阶段承载力动态变化24。本文采 用城市承载力指数计量模型进行承载力空间差异分析，并基于城市承载力的定义分别选取表征支撑力（S）、 压力（P

23、）、调控力（A）的量化评价指标。其中：支撑力（S）反映原始承载能力，在评价中采用资源环境状态指标来定量表征，包括水环境、大气环境、生 态环境和地质条件四个方面。由于城市这样一个开放的耗散结构，其资源（除土地资源）受上级尺度单元资 源丰度和城市资源贸易输入的影响，且在城市内部自由流动，在评价中可视为均衡因子，不存在空间差异性， 所以在评价指标中不多考虑，仅从适宜建设程度 考虑选取地质条件指征土地资源的差异性。压力（P）来源于人类的“索取”行为，在评价中采用现状开发强度指标来定量表征未来的环境 压力，包括 人口、经济和土地利用三个方面。压力作用于资源环境，对承载力具有负效应，但与代表初始承载力的支

24、撑力 无关。调控力（A）来源于人类的“回馈”与“调控”行为，采用反映城市建设及产业结构调整的指标来定量表征。 交通、公共及市政设施建设通过改善人工环境和提高资源利用效率反馈到承载力，而产业结构调整是人类适 应性调控行为的反映，间接作用于资源环境及承载力。同样调控力与支撑力无关。基于空间识别考虑，评价 中没有直接选取如科技进步、资源利用效率、劳动生产率等方面的调控力指标。具体指标的选取着重结合本文实证区特征，并参考相关指标体系：25-29确定，采用AHP层次分析法确定指 标权重，构建城市承载力空间差异评价指标体系（表1）。1.3城市承载力分级分区方法1.3.1综合承载指数计算及空间分级城市承载力受自然环境基 底、人口经济发展及城市建设与管理三方面影响，综合承载力指数F是支撑力 指数S、压力指数P、调控力指数A的函数，即:F = fS,P,A在不考虑人类社会发展影响时，压力和调控力为零（P =0 ,A = 0），综合承载力为单纯的资源环境基底支 撑能力，即有：Fo =S所以，位于资源丰富的三角洲地区的城市，其资源环境支撑力必然高于位于贫瘠干旱地区的城市 呦。http: /www. ecologica cn