天津市位于中国华北平原北部,是北方最大的沿海开放城市,总面积 11 946.88 km2,自然资源丰富,地理区位优势显著,是连接三北的交通枢纽,交通便捷。至今,已建成11 个国家级工业开发区、19 个省级工业开发区和 31 个示范工业园区。天津市城市土地空间扩展活跃,城市土地空间扩展主要走向为西北和东南,土地利用类型面积变化显著。2005-2015 年城镇化率上升至82.64%,城镇常住人口总量增加至1 278.40×104 人,建设用地面积扩展至 4 093.33 km2,占全市土地总面积比重 34.3%。
结合产业园区、城市及公众的关系,建立产城融合导向下城市用地空间扩张多智能体模型。模型包括空间属性层、社会属性层及土地利用空间实体,空间属性层由产业园区、公众及城市智能体组成,这些智能体不仅具有移动性、适应性、持续性等特征,还具有行为属性和规则;社会属性层包括人口、经济及政府等因素,共同影响智能体的决策过程和决策结果,并计算土地利用空间实体单元转化为城市用地的发展概率。政府依据宏观规划要求得出城市土地需求总量,智能体选取合适区位。当模拟结果达到总量要求时即完成了选择;否则,返回智能体的决策过程,对模型参数做出适当调整并重新选择,直到智能体选择到满意的区位为止。
影响城市扩张的公众智能体、城市智能体和产业园区智能体等决策主体出发,提出以产城融合为核心的城市扩张多智能体模型。实验结果表明:
(1)该模型具有较好的可信度和模拟效果,能够有效模拟和预测产城融合导向下的城市土地空间扩张动态变化。
(2)由天津市2020 年城市扩张预测可知,未来城市用地仍以“摊大饼”式外延扩张为主,但位于城市边缘地带的“卫星城”已成为城市和产业进行功能融合、空间融合的起点,未来城市用地将向着产城融合的趋势演化。而且本文模型真实客观地再现在产城融合理念下城市扩张的动态变化过程,准确分析产城融合对城市扩张演化的影响及对产城融合导向下的城市用地趋势进行预测, 掌握产城融合导向下城市、人和产业的空间动态变化规律并识别了城市扩张中的问题,能为政府对城市的规划与制定提供辅助和依据。然而,由于时间和数据收集的限制,影响评价指标因子的选取不够完善,使得模型的构建受到一定的局限性。因此, 在后续的研究中完善评价指标体系和更新决策行为规则是很有必要的,以进一步提高模型的实用能力和精确度。