武陵山片区位于我国中部地区与西部地区的交接处,受各自省域发展核心区域的辐射较弱、分工协作度不高、利益兼顾不够。该区域曾是我国十四个集中连片贫困区之一,具有省际交界区域面积广阔、多民族交融广泛的特点,大多数地区也是革命老区。开展省际边界区域中心城市城镇扩展的模拟与优化研究,对提升中心城市的核心带动能力,促进以中心城市带动区域协同、跨越式发展具有非常积极的意义。本论文立足武陵山片区以及怀化市的实际情况,综合运用人文地理学、城市地理学、计量经济学、区域经济学、城市规划学、生态学等学科理论,运用ENVI5.1软件进行遥感图像处理、Arc GIS10.5软件进行空间数据分析、MATLAB9.5软件进行经济数据分析,循序“理论基础研究——问题提出——联系特征、影响因素和机制分析——时空动态模拟验证——策略优化”的思路,对怀化建设武陵山片区中心城市进行研究。本文主要讨论三个核心问题。核心问题一:怀化为什么是武陵山片区中心城市?核心问题二:怀化城镇扩展的联系特征、影响因素、扩展机制是什么?时空动态变化格局如何发展?核心问题三:怀化如何成为武陵山片区核心增长极引领区域联动发展?本文围绕三个核心问题,一共设置八章,除去第一章理论基础研究和最后一章结论与展望,通过五个部分对上述三个核心问题进行了具体实证研究探讨。第一部分:武陵山片区中心城市选择分析。是本文的第二章,着重回答第一个核心问题。主要通过分析武陵山片区相关城市的经济发展情况,选取21个社会经济指标(2008-2018年)采用主成分分析法得出武陵山片区怀化、铜仁、黔江、张家界、恩施、吉首1等六个中心城市的综合实力,结果显示2018年综合实力得分依次为怀化(2.15)、恩施(0.92)、铜仁(0.88)、湘西州(0.8)、张家界(0.62)、黔江(0.27);运用断裂点模型和修正引力模型,分别以六个城市为中心计算其经济影响范围的断裂点和联系强度,结果显示怀化与其它五个城市之间的断裂点都超过了城市间的中心点,2008-2018年怀化与湘西州(351)、铜仁(266)经济联系强度均值最高,与张家界(37)、恩施(36)、黔江(10)经济联系强度较低。综合来看,怀化在城市体量、城市综合竞争力、经济辐射能力和经济联系强度上均处于武陵山片区的优势水平,具备发展成为该区域中心城市的条件,据此,选取怀化作为武陵山片区中心城市进行实证研究。第二部分:怀化的城镇扩展联系特征分析。是本文的第三章,着重回答第二个核心问题。通过整理1949-2018年的怀化城市建成区数据,对怀化中心城区不同时期的城镇格局演变进行脉络梳理和特征分析,可知怀化中心城区城镇扩展经历了缓慢发育期(1949-1969年,0.54km2-1.79km2)、快速发展期(1970-1975年,达到7km2)、稳步扩展期(1976-1999年,达到18 km2)、迅猛扩张期(2000-2018年,达到64km2),中心城区规模扩张表现出持续性和阶段性特征。最后,选取常住人口、GDP等8个指标建立怀化市内部城镇的综合质量评价指标体系,运用AHP层次分析法综合测评怀化13个县市区的发展质量,通过断裂点模型分析中心城区的辐射范围,通过修正引力模型分析中心城区(鹤城区)和市域其它12个县市区城镇之间的经济联系强度,研究结果表明怀化鹤城区与其它12个县市区联系相对较紧密,具备足够的吸引力做大城市规模。为探究怀化市城镇扩展影响因素、扩展机制以及未来城镇扩展方向打下实证基础。第三部分:怀化城镇扩展影响因素与机制分析。是本文的第四章,着重回答第二个核心问题。从一般城镇扩展的影响因素和作用机制入手,以武陵山片区中心城市怀化为例进行实证分析与探讨,深入研究怀化市的城镇扩展模式与发展机理。怀化的城镇空间扩展遵从普适的城镇空间扩展规律,然而由于所处区位的特殊性、政策导向及区域发展的差异性在具体表现形式上有其自身的特点。怀化市城镇化扩展主要受地理环境、交通基础、经济发展、城市规划、社会文化、行政边界效应因素的深刻影响,集聚与扩散的循环促动机制、空间自组织的演化机制和空间他组织的重构机制是深刻影响怀化城镇空间扩展的机制,并呈现以下人地关系特征:(1)怀化市中心城区以及市辖县市区的城镇建成区布局明显受到河流流向以及山脉分布的影响,但交通条件的改善使得怀化市城镇扩展不断突破自然地理条件的限制,得以沿铁路和公路干线枝状延伸,并进一步增强与武陵山片区城镇之间的联系。(2)经济的发展以及产业集聚,尤其是工业园区的建设极大地促进城镇郊区土地的开发利用,国家战略与各级政策的支持、城市规划的合理引导都不断重塑和优化怀化的城市空间结构,形成“一核两轴五级中心”的市域城镇空间体系。(3)民族融合打破了武陵山片区原有的多民族分散聚居的格局,追求更美好生活的愿望让人口在区域内迁移,城镇空间不断向城镇外缘延伸,城镇边界不断向周边区域扩展。怀化市以其领先的城市综合实力成为人口迁移聚集地,形成区域增长极,又通过扩散效应辐射带动周边更广大地区的空间发展。(4)地理环境、交通基础、经济发展、城市规划、社会文化等因素,集聚与扩散的循环促动机制、空间自组织的演化机制和空间他组织的重构机制最终都表现出常住人口变化和城镇用地变化之间的相关联系。第四部分:怀化城镇扩展时空动态模拟分析。是本文的第五章,着重回答第二个核心问题。首先,确定采用城镇用地规模和常住人口规模两个核心指标表征中心城市的城镇扩展。利用马尔萨斯人口模型模拟预测出怀化2020、2025、2030年市域常住人口规模分别达到503.28万、516.76万、530.6万;运用ESTARFM遥感数据时空融合模型融合Landsat与MODIS数据,得到时间序列的Landsat8融合数据,结合地形地貌、交通路网、河流水文、社会经济等驱动因子数据,采用面向对象分类法提取怀化市2000、2005、2010、2015年的覆被类型信息。然后,构建顾及3种转换规则、5类元胞状态(城镇用地、林地、耕地、水体、未利用地)转换特征情况下的元胞自动机(Weight-CA)模型对怀化市域城镇空间扩展进行模拟,研究显示:(1)提取的覆被类型精度达分别到了91.55%、89.29%、84.73%、90.16%,该遥感数据解译方法提高了数据精度,为本文奠定了较好的研究基础。(2)2000-2015年期间怀化市域主要城镇用地集中在包括鹤城区(中心城区)、芷江县、中方县、洪江市、洪江区等五个县市区在内的市域中部地区。(3)模拟分析得出怀化市2010年和2015年城镇用地规模分别为15660 hm2、18595 hm2,与统计年鉴值相比精度达到了89.98%和89.60%。(4)对怀化市2020、2025、2030年城镇用地扩展进行了模拟,得出19618hm2、25332hm2和31105hm2的结果。最后通过图像分析出怀化市域的城镇用地扩展主要呈“十字形”分布和沿河分布的轨迹特征,怀化中心城区城镇扩展主要是呈现“据点型”-“散点组团型”-“团城型”-“枝状放射型”-“T字形”的发展过程。从实证研究角度论证了怀化的常住人口规模和城镇用地规模使其具备发展成为武陵山片区中心城市的实力。第五部分:怀化建设武陵山片区中心城市优化策略分析。是本文的第六章和第七章,着重回答第三个核心问题。主要探讨怀化想要建设成武陵山片区中心城市必须解决城镇空间格局仍需完善、产业空间结构仍需调整、开放型交通构建仍需加强、资源开发机制亟待健全、行政区划制约亟待协调等限制性因素,实施怀化主体增长极和非均衡化发展战略,提出在城镇空间、城乡融合、产业布局、交通通道功能、体制机制等方面的优化创新策略。怀化引领武陵山片区积极对接国家战略,对接成渝城市群、大西南和粤港澳大湾区,走开放型发展道路。武陵山片区内12个城市共同建立“武陵山片区合作示范区”协调管理机构,制定区域合作原则、目标、路径。怀化具备带动武陵山片区整体发展的实力,武陵山片区要以怀化为中心,不断推动重点领域合作,实现怀化带动区域整体发展。怀化积极带动铜仁、湘西州、黔江、恩施、张家界联动发展,实现六个中心城市空间协同发展。怀化充分对接铜仁、湘西州组团式发展,形成武陵山片区“铁三角”核心发展区域;以怀化“米”字形铁路为骨架,高速公路和国省干道为脉络,充分对接重庆、贵阳、柳州、长沙、郴州、恩施等城市,形成武陵山片区“六边形”发展腹地区域,最终实现点线面网格化发展。