煙臺市地處山東半島東部，北面渤海，南臨黃海。作為我國首批沿海開放城市之一，改革開放后，煙臺市各縣、市充分利用國家的各項優惠政策以及自身各方面的有利條件，全面推進 現代 化建設，鄉鎮經濟蓬勃發展，城市化也取得了明顯進展。

　　面對世界范圍內的快速城市化及其對區域可持續 發展 的威脅， 社會 各界掀起了一場轟轟烈烈的城市規劃與城市增長管理的新思潮。而基于微觀動態模擬 方法 的城市增長系統動態模型，為城市規劃和增長管理方式的探索提供了新的工具。改革開放以來，煙臺市城市化取得了明顯進展，但也帶來了諸多 問題 。

　　在這種背景下，開展煙臺市城市增長系統動態與城市規劃創新 研究 工作是十分必要的和迫切的。該項目基于遙感、地理信息系統(GIS)與 計算 機模型模擬手段，從多學科角度，實現對城市增長系統動態的模擬、預測及其環境 影響 評估，確定有利于生態環境保護和居住家庭福利效用最大化的城市空間發展模式，并進一步探討城市規劃與增長管理的新方法，以提高煙臺市城市化過程管理與區域可持續發展決策水平，促進煙臺市社會 經濟 和生態環境的協調、健康發展。

　　1　背景-城市化與可持續發展

　　19世紀以前，全球只有百分之幾的人口居住在城市，而當今的城市已居住了全球人口的50% 左右。隨著世界人口數量的不斷增加，城市化進程將在全球范圍，尤其是發展 中國 家加速。我國是一個人口大國，伴隨著人口的持續增長和經濟的快速發展，城市人口從1979年的1.7億人增加到2004年的5.4億人，城市數量從193個增加到661個，城市化水平從17.9% 提高到41.8%，年均增長0.92個百分點，比發達國家快了2-4倍。未來幾十年，我國的城市化過程將呈現出進一步加速的趨勢。據聯合國人口基金會預測，2030年我國的城市居民將增加到9.1億，城市化水平將達到64%。

　　城市化意味著城市建設用地在空間上的擴張，這是一個復雜的時空轉換過程，最終使得以 自然 為主的土地利用/覆蓋變成以工廠和住宅為主的人為土地利用/覆蓋，往往導致對各種自然過程如徑流、蒸散發過程和生態過程等的改變，帶來復雜的生態環境后果，影響城市、區域甚至全球的可持續發展[1]。因此，政府管理部門需要制定確實有效的規劃和相關政策控制和引導城市建設用地合理擴展。

　　2　新思潮-城市規劃與城市增長管理方式的反思

　　城市規劃，特別是城市總體規劃作為引導和調控城市建設，保護和管理城市空間資源的重要依據和手段，在指導城市有序發展、提高建設和管理水平等方面理應發揮重要作用。但是在快速城市化背景下，我國的城市規劃并沒有起到良好的引導和約束作用。相反，在大部分地區，城市建設土地審批管理不嚴格和房地產開發過熱等現象，造成城市規模盲目擴大，耕地大量流失，水資源短缺，土壤和水污染嚴重等生態環境問題，經濟的繁榮與生態的平衡之間的矛盾日益激化。那么如何化解快速城市化導致的人地關系危機以及由此引發的社會問題，實現城市可持續發展目標呢?國內外社會各界，尤其是政府管理部門和城市規劃界，紛紛獻計獻策。復雜性 科學 理論 、可持續發展理念、景觀生態學和生態學思想逐漸被引入城市規劃和政府城市管理中，從而掀起了一場轟轟烈烈的城市增長管理與城市規劃的新思潮。

　　在美國，20世紀50年代以來的城市蔓延問題使得美國民眾、規劃專家及社會各界逐漸認識到其對環境和社會分裂的負作用，紛紛進行反思，提出需要對城市增長進行管理，并提出了積極的城市和社會變革方案，其中包括 目前 具有廣泛影響力的“精明增長”、“新都市主義”和“可持續發展”，從而形成一場轟轟烈烈的規劃運動[2]。針對這些規劃思潮，美國各界探討各種增長管理的“工具”或“技術”，包括各種特殊類型的管理法規、計劃、稅收政策、行政手段、審查程序等。傳統的綜合規劃、分區條例、土地分割管制和基礎設施改造計劃是增長管理工具的四塊基石。而最為著名、 應用 最普遍的一項增長管理工具要算俄勒岡州首創的城市增長邊界(Urban Growth Boundary, UGB)。所謂城市增長邊界就是圍繞現有城市劃出的 法律 界線，用于限制城市地區的增長，并作為分區管制和土地利用決策的依據。目前該方法已經作為非常流行的工具，應用到美國多個州及各個層面的城市規劃中。實踐證明，這些城市規劃與城市增長管理的新思潮對解決因城市蔓延而帶來的嚴重的社會、經濟和環境問題，如城市低密度無序擴張大量吞噬自然景觀和農田資源、郊區化引起舊城中心衰落、城市內部出現階層與種族分化、市政設施效率低下、 交通 擁擠及郊區缺少社區氛圍等，均有重要的支持作用[3]。

　　針對美國城市增長管理的實踐和中國城市規劃的不足，國內學者也對傳統規劃理念進行了反思與探索，提出了許多旨在促進城市可持續發展的城市規劃與管理的新思想。比如倡導實施可持續發展的城市規劃，提出將城市生態規劃、城市景觀生態規劃納入區域和城市規劃之中。其中，我國學者俞孔堅先生提出的“反規劃”(Anti-planning)理念很具有代表性。“反規劃”即城市規劃和設計應該首先從規劃和設計不建設用地入手，而非傳統的建設用地規劃。“反規劃”就是規劃和設計城市生態基礎設施，并提出城市生態基礎設施建設的景觀安全格局方法。國內外生態規劃的思想、綠地優先的思想、景觀規劃的傳統都可以作為對“反規劃”概念的一種理解，但是反規劃是一種全面系統的空間規劃途徑，是一種基于前人豐富成果的整合，而更重要的是在中國當下規劃方法論面臨危機的情況下提出的，以應對急速的城市化進程和不確定的城市空間發展[4]。浙江臺州規劃是“反規劃”的一個經典案例，而北京目前正在實施的《北京城市總體規劃(2004-2020年)》中提出的“限建區”規劃理念也是對“反規劃”這一新規劃途徑的思考。

　　3　新工具-城市增長系統動態模型

　　城市規劃新方法和新增長管理方式的探索，需要建立在對城市化過程基本 規律 和城市增長系統動態深入理解的基礎之上。然而，城市增長系統是一個典型自組織系統，表現出非線性、突變性、自組織性等復雜性特征，使得難以用傳統的方法和技術進行研究。近年來，隨著遙感、地理信息系統(GIS)和系統理論特別是復雜系統理論的發展，以及社會對城市增長管理和可持續發展的要求，借助遙感、GIS，從復雜性科學理論和多學科角度，利用多種微觀動態模擬方法對城市增長系統動態進行模擬研究受到重視，如基于元胞自動機(Cellular Automata，CA)和多智能體系統(Multi-agent systems, MAS)的城市增長模型模擬。這些動態模型試圖從微觀入手，探索地理微觀空間實體之間相互作用形成宏觀地理格局的動態過程;可以對復雜的城市增長系統進行模擬及調控實驗，為城市規劃提供輔助決策依據[5]。

　　元胞自動機(CA)是一種“自下而上”的動態模擬建模框架，具有模擬地理復雜系統時空演化過程的能力，在城市擴張模擬中具有巨大的優勢。許多學者在不斷擴展標準CA的基礎上，結合分形理論、多因子評價模型、人工神經 網絡 、馬爾柯夫鏈、多智能體系統等模擬方法和 GIS、RS技術手段，先后對城市系統動態進行了深入研究，構建了相應的城市擴展CA模型，并進行了實際應用研究。基于CA的城市擴展模型可以對過去城市擴展進行動態模擬，并實現基于 歷史 發展趨勢的未來預測;產生優化的城市形態和城市空間結構;進行各種政府政策與決策的評估;與其它環境模型進行結合，評估城市擴展所帶來的生態環境效應。這些模型對模擬結果予以空間直觀表達，使決策者能形象地看到各種可能的土地利用政策和城市管理方式造成的生態后果，從而提高決策的科學性。

　　城市擴展CA模擬多側重自然環境因素，缺乏考慮復雜的空間決策行為及人文因素。而多主體系統(MAS)可以直接捕捉許多自然和人為系統相互作用特征和這種相互作用產生的復雜系統行為。對于城市系統來說，多主體模型可以用來反映城市復雜系統中不同的角色在影響城市和土地利用系統演化中所起的復雜作用。利用CA與MAS相結合，可以有效地探索多智能體與環境相互作用而導致城市和區域宏觀空間結構的演化過程。通過把政府的規劃決策行為、環境經濟資源學分配理論及可持續發展理論融合到模型中，可以方便地獲得不同的規劃情景，為城市土地資源可持續利用提供了一種有用的規劃工具[5]。

　　因此，在城市化迅速擴張和遙感數據資料日益豐富的背景下，發展城市增長系統動態模型，模擬各種情景下的城市擴展過程與空間格局，并評估潛在的生態環境影響，已經成為當前城市規劃者、經濟學家、生態學家和資源管理者制定可持續發展決策的重要工具。比如我們可以將城市CA模型與“反規劃”思想相結合，進行區域生態安全格局不同級別下的城市擴展情景模擬，提供多個城市空間發展可能方案，供規劃師加以評估、比較和選擇，從而確定較為合理的城市空間發展模式，為城市的可持續發展提供科學依據。

　　4　應用實踐-開展煙臺城市增長系統動態與城市規劃創新研究

　　4.1　項目研究的必要性和迫切性

　　到2006年，全市非農業人口占總人口比例已超過45%，比1978年增加了35個百分點。市區建成區面積由1978年的32km2，擴大到2004年的145km2，非農業人口近90萬人，進入了大城市的行列。與此同時，鄉鎮 企業 的迅速發展也促進了 農村 地區的城鎮化進程，鄉村人口持續向城鎮轉移，小城鎮規模逐漸擴大。

　　經濟迅速發展的同時，持續的城鎮擴張和“星羅棋布”式的城市發展布局，使得煙臺市土地資源日趨緊張，水資源短缺、地下水位下降及由此引起的地面沉降、海水入侵問題更加嚴重，區域整體景觀和生態環境質量大大降低，給城鎮增長管理和可持續發展帶來嚴峻挑戰。據預測，未來一段時期，隨著地區社會經濟的發展和山東省半島城市群的建設，煙臺城市化步伐將進一步加快，城市建設用地將持續擴張，區域生態環境壓力將進一步加大，急需煙臺市政府管理部門制定確實有效的規劃和管理措施，控制和引導城市建設用地合理擴展。

　　然而，合理的城市空間發展戰略和城市增長管理政策的制定需要我們加強對煙臺城市區域自然環境、城市增長系統動態和社會經濟發展背景的理解。但是，目前，社會各界對于煙臺城市發展的研究側重在對城市化發展戰略的定性探討，缺乏對煙臺市城市系統動態和城市增長管理方法的研究，對城市賴以生存的區域自然環境和生態支持系統的關注還不夠。新一輪的《煙臺市城市總體規劃(2006-2020)》為我們展現了美好的未來，但是如何在快速的城市化過程中協調城市人口擴張與土地資源短缺的矛盾和高密度的人口集聚與生態環境承載力的矛盾，還是值得進一步研究的。因此，在這種背景下開展煙臺城市增長系統動態與城市規劃創新研究是十分必要的和迫切的。

　　4.2 項目研究目標與意義

　　通過該項目研究的實施，我們可以揭示煙臺市城市系統空間動態發展規律，探討不同土地利用和城鎮發展政策對煙臺市未來城市發展格局及其生態環境的潛在影響，為煙臺市城市規劃部門、政府管理部門制定合理的城市發展規劃和區域可持續發展政策提供有用的決策信息。同時，還會提升公眾對城市化及其生態環境影響的關注，增強環境保護和城市生態安全意識。對于促進煙臺市生態、經濟和社會的協調、健康發展;對建設山東半島城市群，促進山東半島地區可持續發展具有十分重要的戰略意義。

　　主要的創新之處在于：

　　① 探討基于城市增長系統動態模型制定城市化空間發展戰略決策的新方法。

　　利用城市增長系統動態模型，結合城市規劃、社會經濟發展政策、各種土地利用政策、生態環境保護和地區可持續發展的要求，在GIS中設計多個城市發展預案，模擬不同政策和發展條件下未來城市擴展情景。從格局、功能、過程和居民福利角度建立一套環境評價指標體系，綜合評估不同發展情景下城市擴展引發的生態環境效應，最終確定有利于生態環境保護的城市化空間發展方向，從而為煙臺市城市化過程管理與區域可持續發展提供決策支持。

　　② 將居民的福利效用與自然資源變化、城市擴展相聯系，測定城市擴展背景下自然環境的變化是如何影響居住家庭的受益福利，使其能夠準確而全面地評估自然資源價值，尋求可提高當地居住家庭的福利效用的城市擴展模式。