中国在追逐城市化梦想过程中,城市土地利用外延扩张和纵深发展速度之快令世人瞩目,然而也面临各种“城市病”:人口膨胀、交通拥堵、住房紧张、城市“摊大饼”……这些问题不断警示我们,城市发展要同资源环境承载能力相适应,必须认识、尊重、顺应城市发展规律。而在相对独立的政府宏观调控地价措施和以规划为主导的扩张管控政策未能达到预期效果的情况下,如何准确识别住宅用地扩张和地价变化的协同过程,提炼二者互动机制,并探索科学的优化调控措施,对新时期城市建设和统筹城乡发展具有重要意义。武汉作为发展中国家的超大城市,在中部崛起等发展战略推动下,近二十年来城市处于快速的发展建设期,其城市住宅用地扩张和地价变化差异显著。研究拟通过集成RS、GIS、空间统计和模型评价等技术与方法,探讨微观尺度城市住宅用地扩张的时空表达,明晰住宅地价变化的空间指向性特征,总结城市住宅用地扩张过程与地价演化时空分异规律,提炼二者作用的耦合机制,分析格局响应,建立基于特征因素的的互动作用关系模型,进而深入揭示其互动机制,并提出优化调控的建议和措施,主要内容和结论如下:(1)从国内外相关研究动态总结及城市扩张和地价理论梳理出发,界定了住宅用地扩张是城市内部住宅、非住宅用地以及外部自然基质的土地转化为住宅用地和住宅用地结构优化的过程,属于单一用地类型扩张范畴,是城市扩张的一部分。并在住宅用地扩张和地价变化内容划分的前提下,提炼了基于城市规划和土地市场的城市住宅用地扩张与地价变化互动作用结构框架和演进模式。(2)研究通过等级钟、土地经济密度等分析住宅用地的时间变化,并结合重心迁移、扩张强度等分析住宅用地空间变化,以此揭示不同行政区和自然区域住宅用地扩张时空动态,进而分析住宅用地扩张规律及驱动因素。结果发现:(1)住宅用地规模指数等级钟清晰显示了2001-2014年武汉市七个主城区的住宅用地规模变化情况,其中洪山区变化最大,青山区最小;而以第三产业为主导的区域其土地经济密度要高于以工业为主导的区域。(2)七个行政区住宅用地的重心呈现外移趋势,总体扩张态势在二环至三环之间表现强烈,这与近郊区城市次中心的发展具有较高的一致性。(3)住宅用地的扩张在质量上呈现出城郊低质量粗放式扩张的特征;结构上表现出多中心组团与轴间填充式扩展、沿交通轴向扩张、围湖蔓延式扩张等模式。(4)居民收入的增加,技术的发展,经济政策、土地使用制度、住房制度的改革,以及人口结构地域分化对住宅用地的扩张产生直接或间接影响。(3)在借助空间探测性数据分析方法对住宅地价数据结构、空间自相关进行检验的基础上,采用普通克里金方法对住宅地价进行空间插值,并从地价插值面对比、地价剖面解译、地价增值表现等方面揭示住宅地价时空演变的过程及规律。研究发现:(1)住宅地价在时空上呈现出价格增长较快且呈现圈层发展趋势,住宅地价高值区由单峰变为多峰,湖泊景观等要素的指向性逐渐显现等特点。(2)剖面分析显示,武汉市汉口、武昌、汉阳三个地区从基点到城市边缘的住宅地价总体趋势呈现出从中心区到边缘区逐渐递减,并且渐变和突变同时存在。(3)对住宅地价变化两阶段划分发现,第一阶段(2001-2007年)主要表现为住宅地价向心发展阶段,随着土地市场化的快速推进,城市(次)中心的区位优势不断增强,城市地价梯度随之增强。第二阶段(2008-2014年)主要体现为地价离心发展阶段,在城市规划的引导下,住宅地价重新集聚形成以城市次中心为圆心的圈层结构。(4)对住宅用地扩张与地价变化互动机制研究发现,住宅用地扩张与地价通过城市规划和土地市场两个载体进行作用,正向效应和负向效应并存,空间格局呈现耦合演进模式,作用过程存在时滞性,微观层面表现出通过特征因素定量传递二者的相互作用关系。具体而言:(1)从作用途径上看,住宅用地扩张通过城市规划作用于地价,地价变化对住宅用地扩张的影响在土地市场中得以体现。城市定位和行政级别、经济增长和产业更替、功能分区和产业政策导向、用地结构和供应方式、区位等差异导致了住宅地价空间的差异。反之,人口增长和流动、改善性和投资性需求、社会经济发展和土地财政、工商业用地和农用地转化、居民选择偏好和居民购买能力共同作用于住宅用地扩张。从作用效应上看,一方面,用地指标紧缺、“摊大饼”发展模式会对地价的增长起到正向作用,而区域结构显化会促进或抑制地价的增长。另一方面,地方政府对土地财政的追逐、居民购房投资的增加会正向作用于住宅用地扩张;而土地市场化提升、用地资源指标限制、房地产限购政策实施、用地开发成本上升会抑制住宅用地扩张。(2)从空间格局看,武汉市住宅用地主导扩张方向的改变导致地价圈层式轴向梯度扩展,并促进城市居住组团区域地价的整体提升。同时,住宅用地空间形态的演变导致地价峰值区中心点的位移,地价结构空间网络化以及局部地价突变。反之,住宅地价的空间分布影响居住空间结构和新一轮居住用地规划。(3)单位面积(1km×1km)住宅用地变化率和地价变化率Pearson相关性分析发现:从地理区域上看,二环内区域相对于二环至三环内区域表现出更明显的相关性,而在二环至三环内这一住宅用地扩张较大的区域,相关关系较弱;从行政区域上看,武昌和汉口表现出较为明显的相关性,汉阳区并未表现出明显相关关系。此外,住宅用地扩张对地价变化存在一定的时滞性,地价变化对住宅用地扩张并未呈现明显的时滞性,而典型样区的分析进一步揭示了二者的互动过程。(4)GWR模型结果显示,住宅用地扩张特征因素对地价影响呈现明显的空间非平稳性作用规律:住宅用地扩张过程中,地价的空间分布随着城市(次)中心的形成而被重新塑造,整体表现为一种离心化发展模式;主干道对地价溢价影响在郊区比中心区明显;湖泊景观的溢价也逐渐增强,在较为繁华的地段湖景具有更高的边际价值,而大湖泊(如东湖)景观对住宅地价的影响作用则存在各向异性。(5)通过地理探测器模型分析地价变化特征因素对住宅用地扩张的影响作用发现,住宅用地利用潜力和住宅地价实现水平对住宅用地扩张的解释能力较强,且因子耦合后的综合作用能力呈现互相增强的现象。(5)按照“直接目标-控制目标-最终目标”调控模式,从住宅用地扩张子系统、住宅地价子系统和二者协同发展系统三方面构建了优化调控模型:(1)对住宅用地扩张的调控,应向规模适度、结构合理、效益提高的方向发展;而对于土地市场则应以体现市场机制和政府适度干预的原则,建立公正、公平、公开的土地市场交易平台,构建城乡一体化土地市场。(2)在系统的运行过程中,通过住宅用地供给需求比、住宅用地闲置率和住宅用地类型结构比例等方面监控城市住宅用地扩张;以地价上涨率、GDP增长率和居民收入增加率等监控地价变化,始终使二者的保持在一个相对合理的区间,从而实现城市土地利用的优化配置。研究创新主要体现在:(1)从单一土地用途的视角细化城市扩张研究,刻画并提炼武汉市住宅用地扩张的时空特征和规律为了揭示发展中国家特大城市单一类型用地扩张的发展态势和规律,研究借助GIS、RS等技术手段,对武汉市不同年份住宅用地扩张数据进行提取,通过等级钟、土地经济密度、重心迁移、扩张强度等刻画不同行政区和自然区域住宅用地扩张的时间和空间变化特征,分析了扩张质量和扩张结构,并从经济、人口、政策、技术等方面探讨了扩张驱动力,为城市扩张下不同用地类型扩张的细化研究提供参考。(2)从城市住宅用地扩张与地价变化的时空过程研究两者的互动机制在住宅用地扩张格局动态与地价变化时空规律认识的基础上,研究构建了基于城市扩张和土地市场的住宅用地扩张与地价变化互动机制分析框架,通过作用途径、作用效应以及格局响应进行定性分析,从“关系”入手利用GWR模型探索住宅用地扩张要素对地价变化的微观定量化作用关系,深入揭示城市(次)中心、主干道、湖泊景观等特征因素的空间指向性变化,并通过地理探测器模型探测住宅地价实现水平、住宅用地利用潜力等特征因素对住宅用地扩张的影响作用关系,凸显了动态规律认识和模型模拟结果对城市住宅用地扩张和地价调控的实践指导价值。