城市用地空间布局是城市地理学与城市规划学研究的核心问题^[1]，居住和工业空间是其主要的构成部分，二者的合理布局是城市空间优化的重要内容。1990年以来，中国城市化进程进入快车道，城市规模迅速壮大，以长春市为例，2014年中心城区建设用地面积为344.72 km²，是1990年的3.02倍。城市快速扩展带来城市空间组织模式发生深刻改变，各类工业区、大型居住区等新的空间形式大量出现。由于大型的城市居住、工业新区主要分布在大城市的外围，空间布局上缺乏协调，形成了大尺度“钟摆式”交通，加重了城市交通拥挤问题，而房地产“泡沫化”和工业园区用地粗放则造成了严重的资金沉淀与土地浪费等问题。因此，探讨居住与工业空间演进的耦合关系，寻找优化城市功能空间布局的路径，成为亟需深入研究的课题。

对于城市功能空间布局与城市空间结构理论的探索始于20世纪20-40年代的西方国家，《雅典宪章》、“有机扩散理论”以及芝加哥学派的“同心圆、扇形、多核心”学说等是城市功能空间布局研究的经典理论成果；20世纪50年代以后，起源于英国的新城建设和《马丘比丘宪章》等成为疏散与优化城市功能重要的理论实践^[2]；20世纪末，伴随着城市蔓延问题的日益加重，新城市主义与“精明增长”理论开始引起广泛关注；近年来，学术界主要对城市土地利用与内城振兴^[3-5]、产业布局^[6]、交通组织^[7]、职住平衡^[8]以及社会矛盾解决^[9]等进行了深入的研究。国内城市功能空间研究起步于20世纪80年代，多为城市空间模式的一般探讨^[10]，进入90年代实证研究开始增多，对城中村、开发区等城市空间形态、城市空间结构演变机制等展开卓有成效的研究^[11]，21世纪以来，城市功能空间研究呈现多元化特征，在城市形态^[12]、城市扩张^{[13, 14]}、城市空间演变^{[15, 16]}、职住分离与职住平衡^[17-19]等方面取得了丰硕的研究成果，也有学者对城市内部工业、居住、商业空间等的演变展开讨论^[20-23]。但是，已有研究多从城市整体角度展开，缺乏对城市内部功能空间相互关系的研究，因数据可得性的限制，对职住问题研究多基于调查数据，缺乏准确的用地空间数据支撑^[24]，研究对象多集中于北京、上海、南京、广州等主要城市，对老工业地区的中心城市关注较少。

长春作为东北地区老工业城市，经济规模、产业结构、发展路径以及面临的问题等在老工业基地城市中比较有代表性，受共同的国际背景、制度环境以及产业结构发展规律影响，长春的城市空间结构特征与演变历程在老工业基地中心城市中具有典型性，在全国大城市中也具有一定的代表性，因此，对长春市城市功能空间耦合关系研究的成果具有推广意义。居住与工业空间布局关系既是城市功能空间研究的重要内容，也是城市职住问题研究的重要方面，文中所谓耦合性，集中反映在居住与工业空间分布格局演变关系与功能关联方面。本研究基于长春市中心城区详实的用地分类数据，引用多种数量模型，对城市内部居住与工业空间分布格局的耦合性进行测度，通过对长春市居住与工业空间布局演化规律的探讨，总结出居住与工业空间的分布模式，提出城市功能空间优化方案，为指导大中城市功能空间的优化调控，解决交通拥挤与城市运行效率低下等问题提供理论依据与实证研究成果。

本研究范围采用的是《长春市城市总体规划》（2011-2020）中确定的中心城区，总面积为612.08 km²。包括南关区、朝阳区、二道区、宽城区和绿园区5个建制区，经开区、汽开区、高新区和净月区4个开发区。

常被用于测度城市用地的空间集聚程度^[25]，在设定的阈值范围内，斑块聚合度对关键类型的集聚程度敏感，斑块类型越集聚分布，聚合度越高。表达式分别为：

式中，COHESION为斑块聚合度指数，a_ij为第i类用地第j个地块的面积，P_ij为第i类用地第j个地块周长，m、n分别表示用地类型数和某类用地的地块数，A为建设用地面积。本研究拟用斑块聚合度测度居住、工业和城市用地的集聚特征。

是研究要素空间分布特征的重要方法，广泛应用于土地利用、景观格局等方面^[26]。本研究拟用SDE测度居住、工业和城市用地整体的分布格局。对比发现，长春市2008年与2013年主要城市功能用地的SDE差异不明显，故只分析1995、2002和2013年三个时间断面的SDE变化情况。

是一种非参数的估计方法，借助一个移动的单元格对点或线格局的密度进行估计，获取要素密度变化的图示，输出连续的空间分布结果，直观地表达用地空间的集聚与扩散过程^[27]。本研究采用核密度估计法的空间平滑法分析城市主要功能空间用地的空间变化特征。

城市环路内外往往表现出景观和功能空间特征的显著差异^[28]，以市区各环路（“5环”指绕城高速）为界将中心城区用地划分为由中心到外围的6个部分，分析各部分城市各类用地增长的数量关系。各环内用地密度计算公式为：

式中，P_i指第“ i -1环”到“ i环”用地的密度，A_i为第“ i -1环”到“ i环”某类用地面积，M_i为第“ i -1环”到“ i环”的总面积。

用地数据为各年份长春市总体规划用地现状图（1:10万）。运用ArcGIS 10.0平台对数据进行几何配准，参考长春市地形图与遥感影像资料进行数据纠正，根据城市用地分类与规划建设用地标准（GBJ 137-90和GB 50137-2011）获取城市主要用地的矢量数据。统计数据主要来源于相关年份的《长春统计年鉴》和《中国城市统计年鉴》等。

1995-2013年，主要城市功能用地斑块聚合指数呈现下降趋势（如图 1所示），用地布局整体向“离散化”发展：①1995-2002年，居住、工业和城市整体的斑块聚合指数均明显下降，说明这一时期城市空间分散趋势明显，对应于城市建设，本时期是长春市主要开发区成立与快速建设的阶段，经开区、高新区、净月区等外围组团快速低密度扩展，对城市原有的单一核心集聚发展模式造成冲击。②2002-2013年居住和城市用地空间的斑块聚合指数均呈现回升的趋势，集聚略大于扩散，这与近10年长春市限制了城市外围开发区迅速批地有关，新建项目多在原来开发区基础上“镶嵌式”填充。③1995年以来居住与工业用地的斑块聚合指数变化差异明显，居住用地的斑块聚合指数变化幅度较大，是城市建设中较为活跃的因素，工业用地的斑块聚合指数数值较高但变化幅度较小，主要由于占地比重较大的汽车厂等大型工业空间多在原有基础上“集聚式”扩建，整体的空间格局变化不明显。

图 1(Fig. 1)

图 1 各年份工业、居住与城市空间用地的COHESION Fig.1 The COHESION in Industrial, Residential and Urban Land Use in Different Loops and Years

工业用地面积三环以内普遍减少，尤其是“1-2环”由1995年的8.65 km²减为2013年的4.23 km²，“2-3”环由21.67 km²减为2013年的15.37 km²，“3环”以内工业用地逐步向其他城市功能用地转变；“3环”以外工业用地面积大幅度增加，“3-4环”、“4-5环”、“5环”以外工业用地面积分别增加了12.72 km²、20.10 km²、12.03 km²，即工业用地增加量主要分布在“3环”以外。居住用地面积除“1环”以内略有下降外，其他各圈层均增加明显，由内向外各圈层增加用地分别为3.72 km²、13.97 km²、14.54 km²、6.14 km²和9.04 km²，其中“2-4环”增加幅度较大。说明：“1-3环”工业与居住用地呈现明显的“逆协同”演变规律，“3环”以外居住用地增加值远低于工业用地，尤其是“4-5环”之间工业用地增加20.10 km²，而居住用地仅增加6.14 km²，居住空间的郊区化明显滞后于工业空间。

从用地密度的“中心-外围”变化曲线来看，工业用地密度曲线由城市中心向外围先增后降（图 2a），1995年用地密度最大值位于“2-3环”之间（22.18%），2013年移到“3-4环”之间（20.18%），即用地密度的极大值“外移”；而居住用地密度曲线由中心向外围整体呈现逐渐降低趋势（图 2b），其中“3环”以内普遍高于23.0%，以外均处于16.50%以下。说明：居住与工业用地密度“中心-外围”变化曲线表现出明显的“非协同性”，以“3环”路为界，居住与工业用地分布的数量关系发生显著变化。

图 2(Fig. 2)

图 2 各年份不同环路间工业和居住空间用地密度 Fig.2 The Land Use Density of Industrial and Residential Space in Different Loops and Years

1995年以来居住与工业空间用地布局的SDE变化差异显著：①1995年，居住、工业与城市的SDE分布较为一致，三者之间耦合关系较为密切。②2002年，三者的SDE “分离”特征显现，居住用地的SDE收缩，而工业用地与城市用地的SDE略有扩展，并向东南侧偏移。变化的原因在于，1995-2002年是经开区和净月区快速发展时期，工业空间快速向东南侧与东侧扩展，但居住空间在城市外围的扩展并不明显，在城市核心区“见缝插针”式的集聚特征更为突出。③2013年，居住与工业用地空间的SDE分离更为明显，工业用地SDE迅速扩展，并且“西南-东北”向格局特征更为显著，居住用地的SDE也快速扩展，并且与城市用地空间SDE更为“吻合”，说明2002-2013年居住空间在原有核心区外围迅速扩展，与城市整体的耦合度较高，但与工业空间的耦合度较低。

1995年以来，无论是扩展方向还是扩张规模，居住与工业空间均存在巨大差异：

工业空间：①1995-2002年工业空间呈圈层式快速扩展（图 3-a），主要集中于“2环”至“4环”范围内，沿长吉北线的兴隆组团和西南部“3-4环”、硅谷大街与光谷大街之间分别出现了两个极高值区域，东部经开区也分布了大面积的高值区域，整体呈现出“圈层+跳跃式”的扩张模式。②2002-2013年工业空间突破了“圈层式”的扩张格局（图 3-b），“西南-东北”轴向扩张特征明显，汽开区外围、高新南区是本时期工业空间扩张的主要方向，其次是长东北地区，构成了工业空间扩张的“两翼”，东部的彩虹广场以北、洋浦大街以东也出现了极高值区，工业空间仍向东部继续扩展。

图 3(Fig. 3)

图 3 1995-2002与2002-2013年工业、居住空间增加用地的KDE Fig.3 The KDE of Increased Industrial and Residential Land Use Space in 1995-2002 and 2002-2013

居住空间：①1995-2002年居住空间扩展的“圈层式”特征明显（图 3-c），除富锋与兴隆组团外，主要分散布局于“4环”以内，与工业空间相比扩展模式更为紧凑。②2002-2013年居住空间扩张迅速（图 3-d），“2环”以外各个方向均有大面积居住用地扩展，扩张强度城市南部大于北部、东部大于西部，东南净月区是这一期居住空间扩张最为显著的区域，出现的三个极高值区域，分别位于净月大街以西、聚业大街两侧，生态广场西北侧，以及自由大路以北的世纪大街两侧，居住空间整体呈现出“圈层+触角式”的扩张模式。

城市功能空间演变表现出明显的空间成长路径依赖特征，尤其是居住空间具有较强的历史发展惯性^[22]。长春伪满时期城市建设奠定了“单中心、同心圆式”的圈层结构，以人民广场为中心的放射状交通路网，造就了中心城区高度密集的城市职能。建国初期国家重点项目支撑下的“一汽”、客车厂、拖拉机厂等大型工业区的建设，奠定了工业空间的基本格局，至今西南部汽开区、铁北宽城区等作为工业集中区的空间属性特征仍没有发生根本改变。20世纪90年代经济技术开发区和高新技术产业开发区等的设立，成为了工业企业落地和外资引进的重要平台，迅速发展成为产业集群区，至今仍是企业选址的理想区域。

政府政策引导与宏观调控往往对城市空间格局的形成演化起到重要作用^[29]，政府意愿往往体现在城市发展方向确定、开发区的设立以及城市规划等方面。首先，长春市“南部新城”发展方向的确立和市政府的南迁，使得该地区区位优势显著提升，引发了房地产的大规模开发，促进居住空间的集中式扩展。其次，1993年以来相继设立经开区、高新区、汽开区以及净月区等多个开发区，为产业空间的发展与集聚提供了理想场所，促进了工业空间“跳跃式”扩展。第三，城市规划是政府对城市空间调控意愿的重要体现，对“退二进三”等城市功能空间调整、城市功能区划、重点区域建设起到重要的引导与促进作用。

第一，经济的快速发展对城市空间演变具有显著的驱动作用，1995-2013年长春市辖区（不含双阳区）GDP年均增长率达到16.44%，与建成区、居住、工业用地面积的Pearson相关系数分别达到0.972、0.964、0.959（均在0.01水平上显著相关）的较高水平。第二，随着国有土地有偿使用制度的建立，市场竞租机制成为城市功能空间重构的重要动力^[23]，房地产的开发利润大于一般企业生产，靠近城市核心区的外围，尤其是净月、南部新城等滨水、绿地集中地域成为房地产集中开发区，而工业空间则沿交通干线分布于更外围的地域，呈现出“西南-东北”两翼扩张局面，不仅导致了居住与工业空间整体上的分离，也造成了工业空间的离散度明显大于居住空间。

首先，现代通讯技术的应用对城市空间结构产生巨大冲击，远程办公、网络交易的普及，信息大规模迅速传播的实现，使得部分城市功能（尤其是传统工业活动）对城市核心区的依赖程度明显降低，扩大了居住与工业空间的选址范围。其次，随着私家车的普及、路网的完善、公共交通设施的升级，居民出行便捷度大大提升，成为居住与工业空间大尺度扩张的重要支撑。据长春市规划局数据，截至2014年底，长春市建成区道路总长度为1885.9 km（2000年仅为791.8 km），道路用地率达到15.00%（2000年仅为7.7%），道路设施水平显著提高。第三，高新技术产业的兴起，高新技术产业在用地规模、空间外部性作用、布局灵活程度等方面与传统产业存在巨大差异，对居住与工业空间布局关系产生重要影响，如长春南部的高新区，既是高新技术产业的集中区，又是居住空间重要的集聚地，促进了职住的空间融合。

首先，大型企业的空间选择会对工业空间乃至城市空间的演变产生导向作用，如“一汽”丰越主机厂在西南部的投入建设等，对区域的工业空间集聚产生重要推力。其次，中小企业在选址时往往根据区位偏好集聚，如高新南区集中了多家现代高新技术产业，腾飞大路与长沈路之间、西湖大路西南侧集中了多家汽车零配件生产企业等。第三，知名开发商的竞标选址并大规模开发对区域房地产开发带动作用明显，如宽城万达城市综合体等大型项目的建成，迅速改善了该区的用地布局结构与城市景观风貌。最后，居民行为也是现代城市空间演变的重要驱动力量，公民意识觉醒对于政府、企业空间决策和城市规划产生了越来越重要的影响作用。

本研究基于长春市用地空间数据，借助ArcGIS等软件，引用多种测量模型，对长春市居住与工业空间演变的耦合特征进行了测度，得出以下主要结论：第一，从空间集聚特征来看，工业空间的用地集聚度高于居住空间，二者的聚合指数均呈下降趋势，但指数值变化表现出明显的“非一致性”，随着城市的迅速扩张和交通设施的进步，居住与工业空间均呈现“离散化”，这将导致二者空间耦合度的降低。第二，从用地“中心-外围”分布特征来看，“1-3环”居住与工业用地呈现明显的“逆协同”演变规律，虽然“3环”以外二者均增加明显，但居住用地增加值远低于工业用地，居住用地的郊区化明显滞后于工业用地，居住与工业空间用地密度“中心-外围”变化曲线也表现出明显的“非协同性”，二者“中心-外围”整体的空间耦合水平较低。第三，从居住与工业用地整体格局演进来看，二者空间分布上的耦合度仍在逐步降低，一方面，工业与居住用地空间整体呈“分离化”演进，居住用地先集聚再扩散、工业空间则持续快速扩展，居住空间扩展明显落后于工业空间，二者的扩展过程存在差异；另一方面，工业空间表现出“圈层+跳跃式”和轴向式并存的扩展模式，而居住空间则表现出“圈层+触角式”扩展模式，二者的扩展模式也存在显著差别。最后，本研究认为，成长路径依赖、政府调控引导、市场经济驱动、科技创新推动，以及空间主体的决策行为是影响居住与工业空间耦合特征的主要驱动因素。

中国的大城市特别是老工业城市，近30年城市的居住与工业空间格局发生了重大转变，传统的“单位大院”式空间融合模式在某种程度上遭到瓦解，大尺度的空间分离成为普遍现象，城市功能空间的耦合程度整体下降。究其原因，政府宏观调控、对外开放与吸引投资、土地与住房制度市场化改革是其主要影响因素。对于工业空间而言，建国初期大型工业项目的设立、20世纪80-90年代开发区设立的高潮，以及20世纪90年代中后期以来普遍展开的城市功能空间调整优化（如“退二进三”），对工业空间在城市外围的大规模扩展和调整外迁起到重要的推动作用。对于居住空间而言，住房制度改革背景下房地产市场的繁荣、分权化引起的地方政府极力推动、各类“新城”的设立、开发区向综合型城市功能空间转型等，都有力地促进了居住空间的在城市整体范围内的迅速扩展。可以说，驱动机制和城市功能空间调整需求的不同，导致了居住与工业空间格局与扩展模式的差异，进而影响耦合度的变化。

城市功能空间的分区与融合是学术界讨论的重要课题，城市功能空间的分区有利于减少相互之间的干扰，但是，过度强调城市功能空间的分区，则造成了通勤交通量的大幅度增加和城市外围新区城市功能的缺乏。本研究认为，对于长春市的居住与工业空间而言，应致力于构建“整体分区、局部有机融合”的空间布局关系，主要出于以下三点考虑：一是长春市整体的功能空间分区格局已经形成，并且城市整体的功能空间分区有利于产业的集聚与发展，保证城市发展活力；二是随着城市规模的不断扩大，城市功能分区带来的通勤交通距离增大，给城市带来巨大的交通压力，局部的城市功能空间融合有助于就近解决就业问题，减少通勤交通；三是随着科技进步与城市功能空间调整，大城市内部污染企业减少，现代工业企业对居民生活影响越来越小，为居住与工业空间的融合提供了可能性，未来居住与工业空间或将走向新的融合，这种新的职住模式不同于传统的单位大院，尺度上或将是企业群与若干居住区的融合，因此，未来规划中应注重引导现代产业空间与居住空间的有机结合。