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Economic geography >

2019 , Vol. 39 >Issue 4: 75 - 84

DOI: https://doi.org/10.15957/j.cnki.jjdl.2019.04.010

Morphological Evolution and Influence Mechanism of Suzhou Urban Space from the Perspective of Double Dimension

  • XU Yinfeng ,
  • WANG Degen , ※ ,
  • SHA Mengyu
Expand
  • School of Architecture，Soochow University，Suzhou 215123，Jiangsu，China

Received date: 2018-09-11

  Revised date: 2019-01-31

  Online published: 2025-04-23

Fold

Abstract

Urban spatial form is the important basis of urban planning and construction. Taking Suzhou as the research object and based on Landsat remote sensing images in1990, 2000, 2010 and 2017, this paper analyzes the morphological evolution characteristics of urban exterior and interior space, and reveals its influence mechanism applying fractal theory and space syntax. Results display: 1) From the urban external morphological evolution, the expansion of urban external land has successively experienced three stages of development, namely, "low strength and high speed", "medium strength and medium speed" and "high strength and low speed". 2) From the urban internal morphological evolution, the global integrated core scale is continuously expanding and the integrated core form is gradually improved. Integrated core transformation from a single center in the early 1990s to a multicenter. 3) The evolution of urban internal and external forms has certain regularity and synchrony based on road traffic system and land expansion. The evolution trend of urban forms both in external and internal dimensions is "stripped multi-core", "administrative cluster multicore" and functional cluster multicore. 4) Natural factors, economic factors, traffic factors and policy factors are the main driving forces for the evolution of Suzhou urban spatial form.

Key words： urban spatial form; urbanization; urban sprawl; urban land demand; group development; administrative division adjusting; planning guidance

Cite this article

XU Yinfeng , WANG Degen , SHA Mengyu . Morphological Evolution and Influence Mechanism of Suzhou Urban Space from the Perspective of Double Dimension[J]. Economic geography, 2019 , 39(4) : 75 -84 . DOI: 10.15957/j.cnki.jjdl.2019.04.010

城市空间形态是城市规划和建设的重要依据之一。城市空间形态合理性既影响到城市内部各组成部分的合理布局，又影响到城市生产、生活质量和城市改造等城市发展的综合效果，甚至将影响到城市与其周围腹地的联系程度以及城镇群的合理分布。可见，研究城市空间形态具有显著的实践意义[1]。一般地，研究城市空间形态从外部和内部两个维度展开。
城市外部空间形态主要以土地利用/覆被变化为研究对象的城市扩展来刻画[2]。城市发展以用地为依托，快速城市化进程中城市功能不断变化，城市空间发生位移与扩张，农用地向建设用地演替，城市用地时空动态变化格局成为城市扩展研究主要内容[3]。以城市扩展研究城市外部形态的研究方法较多，如通过扩张强度指标研究建成区空间扩展速率[4]；采用紧凑度指数、分形维数、重心指数等分形理论指标反映建成区空间扩展形态变化[5-6]；采用等扇区分析法、城市年轮模型比较不同方位建成区空间扩张差异[7-8]；运用约束性元胞自动机模型进行城市形态情景分析[9]，以及构建三维元胞自动机分析城市三维景观格局时空分异特征[10]，并模拟城市三维空间扩展特征[11]。
城市内部空间形态主要以道路交通系统为研究对象的引导驱动来刻画[12]。每一次交通方式的改进和交通线网的建设都会推动城市空间形态格局的演化[13]。在步行和马车交通时代，城市沿着固定轨道向外呈“星型”发展的形态；在有轨电车（铁路）交通时代，城市形态呈“放射状”轴向扩展的态势[14]；进入汽车时代，因小汽车具有快速、舒适、自由度大等特性，推动城市空间沿着公路低密度、分散式外向拓展[15]；进入地铁时代，轨道交通站点作为线路的“锚定”点，推动城市呈“点—轴”式发展格局[16]；到了航空时代，空港交通枢纽促使城市空间布局逐渐由“单中心”封闭式空间发展模式向“多中心”均衡式空间发展模式演变。可见，城市道路交通系统对城市发展有导向作用，决定并强化了城市空间形态。
综上，从城市外部和内部两个维度均能分析城市空间形态，道路交通系统的发展引起土地区位条件、土地利用价格、用地布局特征的变化；反过来，土地利用特征的改变也能作用于道路交通网络，引起其格局、密度及道路交通模式等特征的改变[17]。由此可见，土地利用和道路交通系统互动关系密切，通过这两个要素刻画的城市空间形态，探寻外部和内部两个维度演变规律性，可更准确把脉城市空间形态合理性。目前，国内研究城市空间形态要么单从外部维度着手，要么单从内部维度进行，将二者结合起来研究相对较少，基于此，本文基于RS和GIS，从外部和内部两个维度切入，利用分形理论模型分析苏州城市外部空间形态特征及其演变，并运用空间句法道路轴线模型分析苏州城市内部空间形态特征及其演变，进而厘清1990年代以来苏州主城区内外部空间形态演变规律，并揭示其影响机理，以期为有效指导和管治苏州城市有序扩张，合理规划城市布局，保障城市健康可持续发展提供科学支撑。

1 研究设计

1.1 研究区概况

苏州位于江苏东南部，长三角东南部，东临上海，南接浙江，西抱太湖，北靠无锡。市域总面积约8 488 km2，现辖5个区，包括姑苏区、虎丘区（高新区）、相城区、吴中区、吴江区，其中苏州工业园区在民政上属于吴中区，但在行政经济上是独立的经济区，因此，本文将这6个区作为主要研究区（图1），总面积约2 727 km2。作为长三角城市群重要的组成部分，苏州是重要的经济、工商业、外贸、物流和交通中心。
图1 主要研究区

Fig.1 Main research area

1.2 数据来源与处理

本文选取1990、2000、2010和2017年等4个截断面探究苏州城市空间形态演变。数据采集包括分辨率为30 m的Landsat 4-5、8 TM卫星遥感影像（1990年7月、2000年7月、2010年5月、2017年3月）、现状地图、统计年鉴及其他相关数据，借助ENⅥ将4个时相的遥感影像进行处理获得苏州主城区行政范围内数据（误差控制在一个像元之内），在ArcGIS 10.2的环境中，判读提取苏州市主城区的建成区，分别统计4个截断面建成区的面积和周长，计算扩展速度指数、扩展强度指数、紧凑度指数和分形维数等。
同时，以1990、2000、2010和2017年4个截断面的现状路网及城市交通图为底图，根据“最少且最长”原则，在CAD中分别绘制对应年份的城市道路轴线模型。将其导入空间句法软件Depthmap中，排除悬挂线段和孤立线段后进行空间拓扑分析，得出颜色由红至蓝表示参数值由高到低（偏暖的颜色为高数值，偏冷的颜色为低数值）的全局集成度图，从而对城市内部形态的时空演变进行比较分析，归纳出苏州主城区城市内部形态演变的一般规律。

1.3 研究方法

1.3.1 分形理论

①扩展速度指数M和扩展强度指数I。城市空间扩展一般采用扩展速度指数和扩展强度指数进行分析。城市扩展速度指数表示城市建成区面积在不同阶段的年均增长速度，用来表征城市扩展的总体规模和趋势；城市扩展强度指数将建成区面积的年均增长速度进行标准化处理，使其在不同时期具有可比性[18]。计算公式为：
M = Δ U i Δ t × U L A i × 100 % , I = Δ U i T L A × Δ t × 100 %
式中： Δ U i为某一时段城市建成区面积变化数量； Δ t为某一时段的时间跨度； U L A i为某一时段初期建成区面积； T L A为研究单元土地总面积。
②紧凑度指数。紧凑度指数（ B C I）由Batty最先提出[19]，用来描述城市建成区外围轮廓形态变化，计算公式为：
B C I = 2 π A / P
式中： B C I为紧凑度指数； A为城市建成区面积； P为建成区轮廓的周长。 B C I在0~1之间，其值越大表明形状越紧凑，越接近于圆形（圆形紧凑度值为1）；反之，形状紧凑度越差。
③分形维数。分形维数表示一个集合在空间上的占有程度，维数越大，空间区域内含有分形单元的机会就越大。常用的分形维数有边界维数、信息维数、相似维数、盒维数和关联维数等[6]。其中，面积和周长是研究城市形态的基本度量特征，因此，针对苏州建成区这一单元采用边界维数较为合适，计算公式为：
D = 2 l n P / 4 / l n A
式中： D为边界维数； A为城市建成区面积； P为建成区轮廓的周长。分形维数值位于1~2之间，当 D=1.5时，表示城市处于随机分布状态；当 D<1.5时，表示城市的形态趋于稳定；当 D>1.5时，表示城市的形态趋于复杂，值越大稳定性就越差，城市形态以外部扩张为主[20]。

1.3.2 空间句法

空间句法是一种描述城市空间结构特征的计算机语言，其原理是将空间的相互联系抽象为连接图，再按图论的基本原理，对轴线各自的空间特征进行拓扑分析，最终导出一系列的形态分析变量[21]。量化指标主要包括连接值、深度值、集成度、控制值和智能度等[22]。根据研究需要本文主要选用集成度这一指标。
①集成度。集成度反映了一个单元空间与系统中所有其他空间的集聚或离散程度。当一个空间系统的集成度值越大，则该系统中所有单元空间相距较近，表示该空间在系统中的交通便捷性越大；反之，则空间处于不便位置。集成度分为全局集成度和局部集成度。根据研究需要，本文主要选取全局集成度，表示从一点出发，到空间内其他各点所需的总步数，反映了一个空间和其他所有空间的关系。其表达式为：
I i = m l o g 2 m + 2 3 - 1 + 1 m - 1 D - - 1 D ¯ = ∑ d = 1 s d × N d / m - 1
式中： I i为集成度；m为城市系统中单元空间的个数； D -为平均深度值； d为空间任一节点到其他任意点的最短距离，最小值为1，最大值为s。当i=n时，表示全局集成度；当i=3时，表示局部集成度。
②集成核。在整个轴线模型中，有一部分全局集成能力高的轴线在空间中处于支配地位，这些空间轴线被称为全局集成核，一般地，全局集成核具有最强的渗透力和集成力，代表城市中心性最强的区域[23]，剖析城市内部形态演变特征，进而研判城市扩展的方向。

2 结果分析

2.1 外维扩展：苏州城市外部空间形态演变特征

城市外部空间形态演变主要表现为建成区土地利用扩展，通过扩张强度指数、扩张速度指数、分形维数和紧凑度指数等指标分析苏州外部空间形态扩展特征。

2.1.1 城市扩展形态演变的历时性

1990—2017年，苏州主城区的建成区面积由47.01 km2增加到2 092.74 km2，年均增长75.76 km2，扩展速度指数为1.61 km2/a，扩展强度指数为2.77%。根据扩展速度指数、扩展强度指数、紧凑度指数和分维数，分别计算出1990、2000、2010和2017年相应的数据（图2）。
图2 苏州主城区各时段扩展速度与强度、分形维数与紧凑度

Fig.2 The expansion speed and intensity，fractal dimension and compactness of the main urban areas in Suzhou

①从扩展速度和扩展强度分析。第一阶段（1990—2000年），苏州主城区的建成区面积增加了308.01 km2，扩展强度较低，指数仅为1.12%。扩展速度达到65.5 km2/a，为三个阶段的最高峰，因此这一阶段是城市扩展的“低强高速”发展阶段。第二阶段（2001—2010年），苏州主城区的建成区面积增加了655.95 km2，扩展面积比上一时期增加一倍多。扩展强度指数明显高于第一阶段，为2.4%，但扩展速度为18.4 km2/a，明显低于第一阶段，因此，这一阶段为“中强中速”发展时期。第三阶段（2011—2017年），苏州主城区的建成区面积增长持续，增加了1 081.77 km2，扩展强度指数达到最大值（5.66%），而扩展速度降为最低值，为15.2 km2/a，扩展强度远高于前两个阶段，但扩展速度却有所放缓，因此，这一阶段为“高强低速”发展时期（图2）。
②从分形维数和紧凑度分析。从苏州主城区建成区的分形维数和紧凑度看（图2），首先，1990年，苏州主城区的紧凑度和分形维数分别为0.17和1.83，呈现出非紧凑和向外部扩张的形态特征；2000年，城市紧凑度最高，增加到0.39，处于峰值；分形维数大幅降低，下降到1.27；1990—2000年，这一阶段城市形态趋于紧凑和稳定，内部资源利用效率增加，城市扩张以近郊为主。其次，到2010年，苏州主城区的紧凑度大幅度下降，下降到0.14，分形维数小幅度升高，升高到1.51；2001—2010年，这一阶段城市形态紧凑度低，表明城市内部资源利用效率降低，城市离散程度变大，分形维数增加，城市处于随机分布的状态。第三，到2017年，主城区的紧凑度较上一时期无明显变化，紧凑度值为0.14，分形维数有小幅度下降，分形维数值为1.405；2011—2017年，这一时期城市形态呈现非紧凑、不稳定和形状不规则等特征。综上，苏州市建成区用地扩展总体形态表现为非紧凑和趋向复杂化。

2.1.2 城市扩展形态演变的方向性

根据ArcGIS 10.2，以苏州中心（位于城区阊门段和观前街交叉点）为原点，设置适当半径，以东偏北11.25°为起点，将研究区划分为16个夹角和大小相等的扇形区域。转化成面文件后，将主城区划分为16个等同的扇形区域，获取建成区在16个方向上的分布面积，据此测算16个方位的城市扩展强度指数（图3）。从1990—2017年整个过程来看，苏州市S方向扩展强度最大，建成区面积增加了352.79 km2，扩展强度指数为0.47%；W方向扩展强度最小，建成区面积增加了31.12 km2，扩展强度指数为0.04%。为进一步研究苏州扩展演变特征，通过3个时段苏州主城区用地扩展方位雷达图及扩展方向进行分析（表1）。
图3 不同时期苏州主城区分扇区图

Fig.3 Sector diagram ofThe main city distinguishurban area sector diagram in different periods of Suzhou

表1 1990—2017年苏州市扩展强度演变

Tab.1 The expansion intensity evolution in Suzhou from 1990 to 2017

时间段 第一阶段（1990—2000） 第二阶段（2001—2010） 第三阶段（2011—2017）
扩展强度雷达图
主要扩展方向 E++++、NW+++ SW++++、NNE+++、N++、SSW+ S++++、SSW+++、SSE++、NWW+、N+

注：++++、+++、++、+分别代表扩展强度由高到低

①第一阶段（1990—2000年）。城市主要向E、N、W等方向快速扩展，扩展强度指数分别为0.27%、0.2%、0.13%和0.11%，且城市形态呈现出非紧凑和向外部扩张的特征（表1）。首先，东部方向建成区面积扩展迅速，其中E方向的建成区面积增长最多，是这一阶段增长最快的方向，面积增加了76.16 km2；其次，NW方向城市扩展强度仅次于E方向，建成区面积增加了56.95 km2；第三，南北方向建成区面积几乎无明显扩展。总之，受苏州工业园区和高新技术开发区等的成立和快速发展，以及“八五”和“九五”期间多条基础道路网建设的影响，城市紧凑度上升，分形维数降低。
②第二阶段（2001—2010年）。城市主要向SW、NNE、N和SSW方向快速扩展，扩展强度指数分别为0.43%、0.4%、0.27%和0.23%，且城市形态呈随机分布状态。首先，城市南部和北部建成区增长明显，南部主要表现在SW和SSW方向，北部主要在NNE和N方向，建成区面积分别增加了117.77 km2和63.32 km2，以及109.92 km2和74.76 km2。其次，NE方向和S方向建设用地面积无明显扩展，一方面NE方向为阳澄湖，受水系影响无扩展空间；另一方面S方向为吴江市，因受行政区划限制无法扩展。总之，这一时期主要受行政区划调整影响明显，苏州部分城市建设用地突破了行政区划限制，形成向南北两侧扩展的发展轴，建成区面积增加到1 010.97 km2，由此紧凑度降低，分形维数增高。
③第三阶段（2011—2017年）。城市主要向S、SSW、SSE、NWW和N方向快速扩展，扩展强度指数分别为1.74%、1.34%、1.21%、0.64%和0.58%，且城市形态呈现非紧凑、不稳定的特征。首先，南部方向建成区面积增长最明显，主要表现在S、SSW和SSE方向，建成区面积分别增加了332.22 km2、237.83 km2和189.8 km2。其次，NWW方向建成区面积也有明显扩展，建成区面积增加46.17 km2。第三，N方向建成区面积也有明显扩展，面积增加36.13 km2。总之，这一时期，受行政区划调整及新城建设等政策影响，苏州市区面积增加近一倍，由此导致分形维数降低，城市形态趋向复杂，形状不规则。

2.2 内维引导：苏州城市内部空间形态演变特征

城市空间形态从点到面、从集中紧凑到分散蔓延的演变过程与城市交通方式从慢到快、由近及远、以个体到群体的发展过程密切相关。目前，空间句法是分析城市道路交通网络结构引导城市内部空间形态演变的理想方法，具有较强的科学性和合理性[24-25]。因此，本文利用空间句法测度苏州不同时期道路轴线拓扑网络关系，进而分析苏州城市内部空间形态演变特征。

2.2.1 1990年全局集成核规模较小，呈树状单中心集成核

①从全局集成度看，全局集成度（Rn）值介于0.33~1.06之间，均值为0.58。其中集成度值最高的轴线为人民路（1.06），其次为干将路（1.03）。图4a显示，全局集成度值高的区域分布范围较小，仅集中在人民路、干将路和观前街等古城中心，向周边递减级差较大，尤其是吴江区与主城联系较差，表明这一时期苏州城市形态没有突破古城的束缚，空间拓扑结构可达性较差，内聚现象较明显，观前街一带是当时的社会活动中心。②从全局集成核轴线分布规模看，在古城中心形成由南北向人民路和东西向干将路组成的“十”字形集成核轴线。总之，1990年，城市集成核集中在古城中心区，但东、西向出现横向枝状形态，表明城市呈东西扩张态势已经显现，形成树状单中心集成核。
图4 苏州市全局集成度及演变

注：图中红色轴线代表集成核。

Fig.4 The global integration and evolution of Suzhou

2.2.2 2000年全局集成核规模小幅度扩大，东西向集成核轴线延展凸显

①从全局集成度看，全局集成度（Rn）的值介于0.33~1.13之间，均值为0.62。全局集成度小幅度提高，其中集成度值最高的是桐泾路（1.13），全局集成度向四周递减级差进一步缩小，可达性和连接性都得到提高，渗透性较好。②从全局集成核轴线分布规模看，首先，集成核数量有小幅度增加，规模小幅度扩大，向西北、东、西方向扩张明显（图4b）；其次，集成核主轴线仍集中在主城区中心区附近，并进一步向四周渗透，形成环状型集成特征；第三，这一时期城市形态突破古城束缚，向外围方向扩展，尤其是东西方向扩展明显，东向竹辉路和西向枫桥路集成度提高，东园西区逐渐与主城区连在一起，集成核扩展至工业园区和高新区。总之，至2000年，城市集成核仍集中在古城中心，但向东西两侧扩展明显，这一时期形成以桐泾路—南环路—东环路—北环路等轴线所构成的环状型集成核，城市形态较上一时期规整。

2.2.3 2010年全局集成核规模较大幅度扩大，南北向集成核轴线延展显著

①从全局集成度看，这一时期全局集成度（Rn）的值介于0.35~1.17之间，均值为0.73。全局集成度值进一步提高，其中集成度值最高的是南环西路（1.17），全局集成度向四周递减级差进一步缩小，即向四周渗透性增强，但与2000年集成度值高的区域分布相比，无明显变化，仍集中在城市内环。②从全局集成核轴线分布规模看，首先，集成核范围较大幅度扩大，集成核轴线数量大幅度增加，且向南北方向扩张明显（图4c）；其次，这一时期西环路进一步向南北延伸，集成核轴线南北向扩展至吴中区和相城区；第三，南环路进一步向东延伸，与独墅湖隧道相连，强化古城区与工业园区的联系，集成核轴线范围随之扩大到园区。总之，至2010年，城市形成由西环路—南环路—东环路—北环路构成的环状核心集成特征，环网状型格局显现，但南北方向扩张态势凸显。

2.2.4 2017年全局集成核规模大幅度扩大，呈轮状多中心集成核

①从全局集成度看，这一时期全局集成度（Rn）的值介于0.45~1.6之间，均值为0.91，集成度值大幅度提高，其中最高值是东环路（1.6）；全局集成度向四周递减级差进一步缩小，渗透力增强，春申湖路和金鸡湖大道等形成枝状部分向外扩展。②从全局集成核轴线分布规模看，首先，集成核轴线分布范围进一步扩大，东南西北4个方向均有扩展（图4d）。其次，南北向在2010年的基础上进一步扩展。一方面，南北向的常台高速贯穿相城区、吴中区、吴江区和古城区，成为南北延伸的集成核主轴线；另一方面，苏州湾大道和交通南路，提升了吴中区和吴江区与古城区联系的可达性，成为南北延伸的集成核次轴线；第三，地铁1号线、2号线和4号线集成开通，以及城市中环高架桥建成通车，将一核四城紧密连接起来。总之，至2017年，城市集成核向4个方向均有枝状延伸，城市形态进一步规整和完善，形成轮状多中心集成核。

2.3 城市内外部空间形态演变规律性分析

2.3.1 基于道路交通系统和用地扩展的城市内外部空间形态演变呈同步性

首先，城市外部形态扩展方向和城市集成核转移方向一致。表2显示，第一阶段（1990—2000年），苏州城市用地面积向西北部和东部大幅度扩展，相应地，全局集成核规模小幅度扩大，与1990年相比，2000年的空间句法轴线增加了107条，尤其是集成核轴线与土地面积扩展呈现同步性；第二阶段（2001—2010年），苏州城市用地主要向西南、东北和北部等方向扩展，相应地，全局集成核规模较大幅度扩大，与2000年相比，2010年的空间句法轴线增加313条，并向南、北和东部方向转移，城市道路交通系统与土地扩展呈一致性；第三阶段（2011—2017年），苏州城市用地向南部方向扩展明显，其次向北部和东部也有扩展，相应地，集成核轴线在东南西北4个方向都明显增多，与2010年相比，2017年句法轴线增加226条，形成多个新的城市经济中心，与土地面积扩展呈现同步性。
表2 不同时期苏州城市形态格局演变

Tab.2 Evolution of Suzhou City morphology in different periods

时间段 第一阶段（1990—2000年） 第二阶段（2001—2010年） 第三阶段（2011—2017年）
城市外部形态扩展方向 E、NW、NEE、SEE SW、NNE、N、SSW、SWW S、SSW、SSE、NWW、N
城市内部集成核转移方向 西北、东 南、北、东 东、西、南、北
城市形态格局
“一体两翼”条带状多核 “五区组团”组团状行政型多核 “一核四城”组团状功能型多核
其次，城市内外部空间形态均趋向复杂化。从城市外部空间形态来看，1990—2017年城市紧凑度指数总体呈下降趋势，分形维数呈上升态势，即苏州城市外部形态趋向不稳定，外部轮廓和形状逐渐复杂化。从城市内部空间形态来看，1990年苏州古城区道路轴线比较密集，其他行政区的轴线则比较稀疏，随着苏州城市化进程不断推进，至2017年，苏州城市道路网络逐渐完善，城市空间被不同等级的主干道、次干道等分割的更为复杂，城市内部空间形态趋向复杂化。

2.3.2 内部和外部维度均凸显出城市形态由条带状多核向组团状功能型多核演变

第一阶段（1990—2000年），东园西区发展刚刚起步，开发区建设主要侧重规模上的扩张，以工业园区和高新区为主的开发区形态表现出来[26]，形成了东西两个中心。相应地，这一时期道路建设滞后，干将路成为连接古城与东西两翼的主干路，交通压力不断加大，出现城区功能过于集中、交通拥堵、环境恶化等诸多问题。加之这一时期东园西区的相应配套设施建设不完善，苏州经济活动中心仍集中在古城区干将路和人民路一带，东西两翼成为经济活动次中心。由此，从外部和内部来看，苏州主要以东西向为发展轴，形成古城为主体，东园西区为辅翼的“一体两翼”式条带状多中心城市形态（表2）。
第二阶段（2001—2010年），苏州进一步推动开发区建设，强化了工业区和高新区中心地位，同时，行政区划调整促使苏州主城区土地利用向南北拓展，形成了吴中区和相城区两个中心。相应地，这一时期，城市道路交通建设进一步完善，全部集成核轴线分布范围扩大，加强了古城区和相城、吴中、工业园区和高新区的联系。由此，从外部和内部来看，苏州主城区形成了古城区为主，工业园区、高新区、相城区和吴中区为辅的“五区组团”这一组团状行政型多中心城市形态格局（表2）。
第三阶段（2011—2017年），这一时期，城市发展突破行政区划限制，空间增长由“城市蔓延”转向“精明增长”，城市形态格局不单纯以行政区划为主导，而是以城市功能为主导，进而极大推动城市发展，主城区2017年的GDP相比于2011年增长了58%，增长显著。相应地，这一时期道路交通和轨道交通快速发展，形成四通八达的交通网络，促使每个局部中心与古城联系增强。由此，从外部和内部来看，苏州主城区形成了“一核四城”式组团状功能型多核城市形态格局（表2）。

3 苏州城市空间形态演变的影响机理

3.1 自然因素

自然因素是城市空间扩展的重要基石。在苏州城市空间形态演变过程中，水系和地形条件起到了束形作用。苏州全市地势低平，地貌特征以平原为主，这为苏州早期以古城区为主向外“摊大饼式”的扩展提供了先天条件，至第三阶段城市扩展受到西部低山丘陵限制，苏州城市向西部扩展不明显，城市扩展以组团状为主。同时，苏州城市湖泊水网密布，苏州城市形态演变深受水系影响，到了第三阶段苏州向东北、西南部等方向扩张强度明显减小，主要受阳澄湖和太湖等生态敏感区的阻隔，城市扩展强度均低于0.5%。因此，苏州城市形成以南北和东西为轴向的“多核心”、“十字”型不对称的城市空间形态。

3.2 经济因素

首先，经济增长和人口城市化是苏州城市扩展的根本动力。1990年以来，苏州经济快速发展大致分为3个阶段，即1990—2000年的GDP年均增长速度为22%，为高速发展阶段；2001—2010年的GDP年均增长速度为19%，为中速发展阶段；2011—2017年的GDP年均增长速度为14%，为低速发展阶段，这与城市扩展速度的阶段性基本一致。此外，主城区常住人口由1990年的70.65万人增加到2017年的1 068.4万人，尤其是外来人口不断增多，使人们对住房要求增多，加速房地产业的发展，同时相应配套的休闲娱乐、交通、商务和消费等需求不断增多，促使苏州城市居住用地、娱乐休闲用地、交通用地和商业服务用地等面积大量增加。
其次，产业结构调整使苏州城市用地的需求大幅度增加。随着城市化进程的推进，三次产业结构的比例不断变化，第二产业总产值所占比例呈下降趋势，由1990年的61%，下降到2017年的47.4%；而第三产业总产值所占比例总体呈上升趋势，1990年所占比例为21.7%，2000、2010和2017年的比重分别为38%、42.7%和51.2%。工业所占比重不断下降，第三产业比重不断上升，尤其是旅游服务业及高新技术产业快速发展，促进苏州城市用地格局的演变。
第三，苏州经济开发区形成组团式开发。1990年苏州高新区开发建设拉开了苏州开发区建设的序幕，成为经济快速发展地区。到1994年，古城区东侧的工业园区开始规划和建设，主要打造高新技术为先导、现代工业为主体的国际化现代化工业园区，由此苏州东园西区成为重要的增长极。同时，政府实行南扩北拓的政策，建立吴中经济开发区和相城经济开发区，为苏州城区的发展注入了活力，城市用地向南北扩张明显。到20世纪末，经济开发区和工业园区的规模不断扩大，为苏州条带状多核城市形态结构形成发挥了重要作用。

3.3 交通因素

城市扩展空间格局与城市基础设施建设尤其是交通设施建设密切相关[27]，交通基础设施建设诱发高强度土地开发，吸引置业和迁居[28]，加快人流和物流的流通速度。1990—2000年期间，苏州道路建设快速发展，相继建设和拓建了227省道、228省道和苏南路网等一大批等级公路等。此外，城市内部主干路——干将路建成，城内环路基本形成，古城外由桐泾路、东环路、南环路和北环路组成的环路基本贯通，为苏州城市中心城区环状集成核形态奠定基础。2001—2010年期间，苏州道路建设全面展开，相继建设沪宁高速公路苏州段扩建、沿江高速公路苏州段等，东环路向北延伸，内环快速路建设完成，独墅湖隧道建成通车并向东跨越通园路和星港街等，由此城市大交通瓶颈基本消除，促进苏州市由中心城区向外扩展。2011—2017年期间，苏州城市交通基础设施不断完善，中环快速路主线全线通车，外环绕城高速建设平稳推进，同时轨道交通2号线及延伸线、轨道交通4号线及支线、轨道交通3号线和5号线建设平稳推进，另外，2011年京沪高铁投入使用，有效推动苏州古城外围的新城建设，引导城市空间扩展。

3.4 政策因素

国家宏观政策以及地区发展战略影响苏州城市空间形态演变，起到重要导向作用。①第一阶段，为实现经济高速发展，苏州推进以实现城市现代化为目的的旧城改造，对古城进行大面积的更新实践，同时苏州经济开发区建设进入全面建设的阶段，城市形态经历了巨大的变革，“东园西区”的崛起打破原有城市格局。②第二阶段，苏州市委市政府将做大做强中心城区放在重要的战略位置，采取了一系列的措施。首先，2001年苏州进行了重大的行政区划调整，撤销吴县市成立相城区和吴中区；其次，2002年高新区启动“二次创业”计划，北扩西进，将西部地区作为开发的重点。③第三阶段，将南部吴江区撤市改区，另外，为了增强城市极核作用，撤销平江、沧浪和金阊区，合并为姑苏区，改变“小马拉大车”的行政区划格局，将“一核四城”作为苏州中心城区空间发展的全新战略定位。统筹规划建设沿太湖的苏州西部生态城、太湖滨湖新城，园区综合商务城，同时加强高铁新城建设，由此苏州城市用地扩展强度和使用效率进一步提升。
综上，构建了苏州城市空间形态演变的机理框架（图5）。苏州城市形态演变主要受自然因素、经济因素、交通因素和政策因素综合作用影响，每个基本维度还包含下属二维影响因素。其中，“自然因素”包括“水系条件”和“地形条件”；“经济因素”包括“人口城市化”、“产业布局”和“经济开发区”；“交通因素”包括“城市道路”、“轨道交通”和“高铁站区”；“政策因素”包括“区划调整”和“规划引导”。
图5 苏州城市空间形态演变影响机理

Fig.5 The influence mechanism of urban spatial morphological evolution in Suzhou

①第一阶段（1990—2000年），“经济开发区”是主要驱动力，即工业园区和高新技术开发区的“东园西区”建设，同时“人口城市化”、“产业布局”和“城市道路”是次要驱动力，综合作用下促使“一体两翼”式条带状多核城市形态格局的形成。②第二阶段（2001—2010年），“区划调整”是主要驱动力，即撤吴中市设吴中区和相城区，同时“人口城市化”和“产业布局”、“经济开发区”和“城市道路”是次要驱动力，在政策因素、经济因素和交通因素的共同作用下形成“五区组团”式组团状行政型多核城市形态格局。③第三阶段（2011—2017年），“产业布局”、“经济开发区”、“高铁站区”、“区划调整”和“规划引导”是主要驱动力，即京沪高铁站点建设、吴江市撤市设区和“一核四城”战略影响为主，“人口城市化”、“城市道路”和“轨道交通”等为次要驱动力，形成“一核四城”的新城市形态，在空间上表现为组团状功能型多核的城市格局。
由此，自然因素是城市发展的基石，成为基本驱动力，在城市形态演变过程中起到束形作用，城市在自然的框架下有序扩张。在此基础上，经济因素和交通因素直接驱使城市扩张，政策因素引导城市用地规划和功能布局，促使交通设施不断完善，吸引大量投资进而推动经济增长。

4 结论与讨论

①从苏州城市外部形态看，在时间上城市空间扩展经历“低强高速”、“中强中速”和“高强低速”等3个发展阶段。在空间上向S方向扩展强度最大，向W方向扩展强度最小，但不同阶段不同方向扩展强度存在差异。同时，分形维数较高和紧凑度指数较低，城市形态表现为非紧凑和复杂化，形状不规则。
②从苏州城市内部形态演变看，1990年全局集成核规模较小，呈树状单中心集成核；2000年全局集成核规模小幅度扩大，东西向集成核轴线延展凸显；2010年全局集成核规模较大幅度扩大，南北向集成核轴线延展显著；2017年全局集成核规模大幅度扩大，呈轮状多中心集成核。总之，全局集成核范围不断扩大，城市形态不断完善。
③苏州城市内外部空间形态演变规律表明：第一，基于道路交通系统和用地扩展的城市内外部空间形态演变呈同步性。外部扩展和内部重组之间存在相互引导和推动的作用力，即外部形状变化和内部结构变化存在紧密联系。一方面，城市外部形态扩展方向和城市集成核转移方向一致；另一方面，无论从外部还是内部演变看，苏州城市形态均趋向复杂化。第二，外部和内部维度均凸显出城市形态经历“条带状多核”→“组团状行政型多核”→“组团状功能型多核”等3个发展阶段。
④苏州城市形态演变受多重因素影响。自然因素是基本驱动力，对3个阶段城市形态演变产生束形作用。“经济开发区”是“一体两翼”式条带状多核城市形态格局的主要驱动力；“区划调整”是“五区组团”式组团状行政型多核城市形态格局的主要驱动力；在“一核四城”式组团状功能型多核城市形态格局中，“产业布局”、“经济开发区”、“高铁站区”、“区划调整”和“规划引导”均为主要驱动力。
本文从外维扩展和内维引导两个视角，结合分形理论与空间句法，直观揭示城市内外部形态发展的内在规律，为苏州市政府及相关城市规划部门制定策略提供一定的借鉴，同时为国内大城市的规划和发展提供参考。当然，本文仅限于从城市空间角度来探讨苏州城市形态演变，没有通过人口、就业、产业和土地分类等相关因素具体量化指标来进行分析苏州城市空间形态演变机理，这是下一阶段需重点突破的研究方向。

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