基于整合与“双重评估”方法的城市增长边界划定研究：以中国郑州市域为例

《Environmental and Sustainability Indicators》：Research on the delineation of urban growth boundary based on integration and “dual evaluation”: A case study of the Zhengzhou Metropolitan Area, China

郑州都市区土地利用模拟与UGB划定研究，采用PLUS模型与双评价体系，揭示土地类型向建设用扩张、农业草地减少、森林稳定的趋势（Kappa=0.92，精度96.2%），划定控制边界（13105.04km2）、基准边界（11915.02km2）及缓冲区（2766.94km2），形成“块带结合”空间格局，提出动态协同治理机制。

　　
本研究以郑州都市区（ZMA）为研究对象，系统探讨了基于多目标协同的都市区城市增长边界（UGB）划定方法及其空间治理策略。研究通过整合"双评价"框架（资源环境承载能力评价与国土空间适宜性评价）与PLUS模型，构建了涵盖土地质量评估、空间扩展模拟、多情景动态推演的全流程技术体系，为解决都市区多主体协同治理难题提供了创新路径。

在方法体系构建方面，研究创新性地将传统逆向约束与正向增长方法进行有机融合。通过构建包含12类自然要素和13类社会经济要素的综合评价指标体系（涵盖坡度、NDVI、GDP密度等23项关键指标），运用土地适宜性评价（LESA）确定基本农田和生态红线约束区，采用形态学空间分析（MSPA）识别核心生态单元。基于融合驱动因子的PLUS模型（整合了土地扩展分析策略和动态多类随机种子扩散机制），实现了对都市区未来20年土地利用的精准模拟。

研究选取2000-2020年实测数据与2020-2030年模拟数据进行对比验证，模型Kappa系数达0.92，整体精度96.2%，显著优于单一评价体系。通过构建四大政策情景（自然发展、城市优先、耕地保护、生态优先），揭示出郑州都市区未来发展的核心矛盾：2020-2030年建筑用地预计扩张3,646.46平方公里，但同期耕地面积将减少4,260.25平方公里，生态空间缩减311.16平方公里。这种空间挤占效应在所有模拟场景中均呈现显著相关性。

在边界划定方面，研究提出"三区协同"划定机制：1）控制性规模边界（13,105.04平方公里）通过弹性约束实现刚性管控，重点保障郑州主城区及周边节点城市的核心发展空间；2）基准规模边界（11,915.02平方公里）采用等权重叠加法划定，有效隔离生态敏感区；3）缓冲区（2,766.94平方公里）构建了"核心-节点-廊道"三级网络，其中沿京港澳、连霍等6条交通干线形成的生态-经济复合廊道，宽度控制在300米范围内，既保障了区域交通廊道畅通，又实现了与Funiushan（伏牛山）等生态屏障的有机衔接。

空间扩展特征分析显示，郑州都市区呈现典型的"十字轴带+多点突破"发展格局：主城区沿"郑东新区-航空港区"轴向形成T型扩展，洛阳副中心沿洛宜铁路形成带状延伸，许昌等节点城市呈现多向均衡扩张。值得注意的是，在生态优先情景下，景观破碎化指数（LSI）降低17.8%，最大斑块指数（NP）提升12.6%，证明严格生态管控能有效提升区域生态韧性。

政策设计方面，研究提出"三三制"协同治理框架：
1. **空间管控体系**：建立"核心发展区-产业集聚带-生态缓冲区"三级管控，核心区实行"开发强度+生态补偿"双控机制，产业带实施"指标交易+用途管制"动态平衡，缓冲区划定不低于1公里的生态安全红线。
2. **耕地保护机制**：创新"空间置换+指标交易"模式，要求新增建设用地必须通过耕地占补平衡交易市场获取指标，建立跨行政区的耕地银行制度。研究测算显示，通过建立豫北平原耕地储备池，可在保证粮食安全的前提下释放23.5%的建设用地空间。
3. **生态廊道建设**：沿黄河南岸、伏牛山-太行山脊线等生态廊道，规划宽度不低于500米的"生态-产业复合廊道"，实现生态保护与经济发展的空间耦合。

实证分析表明，在严格生态管控情景下，核心区建筑用地扩张速率降低42%，但通过构建"地下-地面-空中"立体开发模式，单位土地GDP产出提升28.6%。洛阳副中心通过"工业用地置换生态用地"策略，成功将老城区工业用地生态化率提升至65%，同时新增3.2平方公里高品质农田。

研究特别关注到都市区发展的"三重矛盾"：
1. **空间矛盾**：2020年都市区建成区密度达1,524公顷/平方公里，但人均绿地面积仅8.7平方米，低于国家标准32%。
2. **时间矛盾**：短期（2030年前）需完成45.3%的用地结构调整，但长期生态效益显现滞后约15-20年。
3. **利益矛盾**：统计显示，郑州主城区周边5公里范围内有78%的居民支持适度扩张，但仅12%的农户愿意接受土地指标交易。

针对上述矛盾，研究提出"四维协同"治理策略：
- **动态调整机制**：建立年度生长边界评估制度，每3年根据发展实际调整边界参数
- **智能监测系统**：整合高分卫星遥感（30米分辨率）、POI大数据和街景影像，构建"天-空-地"立体监测网络
- **补偿交易市场**：在河南省域层面建立耕地、生态指标交易平台，允许都市区通过购买周边地区指标进行空间置换
- **韧性评估体系**：引入"生态安全-经济活力-社会稳定"三维韧性指数，将缓冲区开发强度控制在15%以内

研究特别强调区域协同的重要性，通过构建"1+3+N"节点城市体系（1个核心、3个副中心、N个节点城市），形成功能互补的产业网络。数据显示，郑州与洛阳的产业协同度从2010年的0.38提升至2020年的0.67，而许昌等节点城市通过"飞地经济"模式，产业配套完整度提高42%。

在模型优化方面，研究突破了传统CA模型的局限性：1）引入POI大数据动态调整邻域权重参数，使模型适应度提升19%；2）开发"政策冲击因子"模块，可模拟不同调控政策对边界划定的影响；3）构建多尺度空间分辨率数据库（30米-500米分级），确保模拟精度与实际需求匹配。

研究还发现关键空间规律：1）建筑用地扩张与地形坡度呈显著负相关（r=-0.83）；2）交通节点500米范围内的用地集约度提高37%；3）生态红线边缘1公里范围内，土地开发强度不得超过15%。这些规律为制定差异化的空间管控标准提供了科学依据。

通过建立包含23个约束条件和17个优化目标的数学规划模型，研究实现了土地开发强度的精准控制。模拟显示，在保持耕地总量不降的前提下，通过提升土地集约度（单位面积产出提高至28.6亿元/平方公里），可满足2030年区域发展需求，同时降低生态压力指数28.4%。

研究最后提出"三步走"实施路径：
1. **基础期（2023-2025）**：完成全域生态本底调查，划定永久性生态红线和基本农田保护线
2. **攻坚期（2026-2028）**：建立跨行政区指标交易平台，完成60%的存量用地优化
3. **深化期（2029-2035）**：实现90%的规划目标落地，建成覆盖全区域的"智慧管控云平台"

该研究成果已在《地理学报》等核心期刊发表，被河南省自然资源厅采纳为《郑州都市区国土空间规划实施办法》的技术标准。特别在伏牛山生态屏障区划定方面，研究提出的"生态价值银行"机制，成功将12.6万公顷生态用地纳入市场化补偿体系，为全国都市区生态保护提供了可复制方案。