开展烟台城市增长系统动态与城市规划创新研究

　　元胞自动机(CA)是一种“自下而上”的动态模拟建模框架，具有模拟地理复杂系统时空演化过程的能力，在城市扩张模拟中具有巨大的优势。许多学者在不断扩展标准CA的基础上，结合分形理论、多因子评价模型、人工神经网络、马尔柯夫链、多智能体系统等模拟方法和 GIS、RS技术手段，先后对城市系统动态进行了深入研究，构建了相应的城市扩展CA模型，并进行了实际应用研究。基于CA的城市扩展模型可以对过去城市扩展进行动态模拟，并实现基于历史发展趋势的未来预测；产生优化的城市形态和城市空间结构；进行各种政府政策与决策的评估；与其它环境模型进行结合，评估城市扩展所带来的生态环境效应。这些模型对模拟结果予以空间直观表达，使决策者能形象地看到各种可能的土地利用政策和城市管理方式造成的生态后果，从而提高决策的科学性。
　　城市扩展CA模拟多侧重自然环境因素，缺乏考虑复杂的空间决策行为及人文因素。而多主体系统(MAS)可以直接捕捉许多自然和人为系统相互作用特征和这种相互作用产生的复杂系统行为。对于城市系统来说，多主体模型可以用来反映城市复杂系统中不同的角色在影响城市和土地利用系统演化中所起的复杂作用。利用CA与MAS相结合，可以有效地探索多智能体与环境相互作用而导致城市和区域宏观空间结构的演化过程。通过把政府的规划决策行为、环境经济资源学分配理论及可持续发展理论融合到模型中，可以方便地获得不同的规划情景，为城市土地资源可持续利用提供了一种有用的规划工具[5]。
　　因此，在城市化迅速扩张和遥感数据资料日益丰富的背景下，发展城市增长系统动态模型，模拟各种情景下的城市扩展过程与空间格局，并评估潜在的生态环境影响，已经成为当前城市规划者、经济学家、生态学家和资源管理者制定可持续发展决策的重要工具。比如我们可以将城市CA模型与“反规划”思想相结合，进行区域生态安全格局不同级别下的城市扩展情景模拟，提供多个城市空间发展可能方案，供规划师加以评估、比较和选择，从而确定较为合理的城市空间发展模式，为城市的可持续发展提供科学依据。
　　4　应用实践-开展烟台城市增长系统动态与城市规划创新研究
　　4.1　项目研究的必要性和迫切性
　　烟台市地处山东半岛东部，北面渤海，南临黄海。作为我国首批沿海开放城市之一，改革开放后，烟台市各县、市充分利用国家的各项优惠政策以及自身各方面的有利条件，全面推进现代化建设，乡镇经济蓬勃发展，城市化也取得了明显进展。到2006年，全市非农业人口占总人口比例已超过45%，比1978年增加了35个百分点。市区建成区面积由1978年的32km2，扩大到2004年的145km2，非农业人口近90万人，进入了大城市的行列。与此同时，乡镇企业的迅速发展也促进了农村地区的城镇化进程，乡村人口持续向城镇转移，小城镇规模逐渐扩大。
　　经济迅速发展的同时，持续的城镇扩张和“星罗棋布”式的城市发展布局，使得烟台市土地资源日趋紧张，水资源短缺、地下水位下降及由此引起的地面沉降、海水入侵问题更加严重，区域整体景观和生态环境质量大大降低，给城镇增长管理和可持续发展带来严峻挑战。据预测，未来一段时期，随着地区社会经济的发展和山东省半岛城市群的建设，烟台城市化步伐将进一步加快，城市建设用地将持续扩张，区域生态环境压力将进一步加大，急需烟台市政府管理部门制定确实有效的规划和管理措施，控制和引导城市建设用地合理扩展。
　　然而，合理的城市空间发展战略和城市增长管理政策的制定需要我们加强对烟台城市区域自然环境、城市增长系统动态和社会经济发展背景的理解。但是，目前，社会各界对于烟台城市发展的研究侧重在对城市化发展战略的定性探讨，缺乏对烟台市城市系统动态和城市增长管理方法的研究，对城市赖以生存的区域自然环境和生态支持系统的关注还不够。新一轮的《烟台市城市总体规划(2006-2020)》为我们展现了美好的未来，但是如何在快速的城市化过程中协调城市人口扩张与土地资源短缺的矛盾和高密度的人口集聚与生态环境承载力的矛盾，还是值得进一步研究的。因此，在这种背景下开展烟台城市增长系统动态与城市规划创新研究是十分必要的和迫切的。
　　4.2 项目研究目标与意义
　　通过该项目研究的实施，我们可以揭示烟台市城市系统空间动态发展规律，探讨不同土地利用和城镇发展政策对烟台市未来城市发展格局及其生态环境的潜在影响，为烟台市城市规划部门、政府管理部门制定合理的城市发展规划和区域可持续发展政策提供有用的决策信息。同时，还会提升公众对城市化及其生态环境影响的关注，增强环境保护和城市生态安全意识。对于促进烟台市生态、经济和社会的协调、健康发展；对建设山东半岛城市群，促进山东半岛地区可持续发展具有十分重要的战略意义。
　　主要的创新之处在于：
　　① 探讨基于城市增长系统动态模型制定城市化空间发展战略决策的新方法。
　　利用城市增长系统动态模型，结合城市规划、社会经济发展政策、各种土地利用政策、生态环境保护和地区可持续发展的要求，在GIS中设计多个城市发展预案，模拟不同政策和发展条件下未来城市扩展情景。从格局、功能、过程和居民福利角度建立一套环境评价指标体系，综合评估不同发展情景下城市扩展引发的生态环境效应，最终确定有利于生态环境保护的城市化空间发展方向，从而为烟台市城市化过程管理与区域可持续发展提供决策支持。
　　② 将居民的福利效用与自然资源变化、城市扩展相联系，测定城市扩展背景下自然环境的变化是如何影响居住家庭的受益福利，使其能够准确而全面地评估自然资源价值，寻求可提高当地居住家庭的福利效用的城市扩展模式。