《集聚与扩散:城市空间结构新论》

作者:顾朝林

简介:在社会主义市场经北京时间体制下,我国的资本、土地、劳动力和技术等生产要素正在发挥越来越重要的作用,同里经济活动的国际化、科学技术的全球化和新国际劳动地域分工等日趋明显。在这样的情况下,我们研究城市与外部环境以及城市内部各组成要素之间的相互关系——城市空间结构具有十分重要的意义。全书共分10章,主要论述了城市空间结构基本理论、城市空间结构主要因素、城市空间结构研究理论框架,城市内部地域结构、城市的向心与离心增长、城市郊区化和城市空间结构演化规律等。本书信息量大,图文并茂,可供从事城市研究、城市规划、区域规划、区域经济等专业人员和政府管理者以及大专院校师生参考,也可作为相关专业研究生教材。

目录

1 城市空间结构基本理论

2 城市空间结构研究理论框架

3 城市内部地域结构

4 城市土地与城市结构

5 城市居住空间与城市结构

6 生产、工作与城市结构

7 服务、公共设施与城市结构

8 城市的向心与离心增长

9 城市郊区化

10 城市空间结构演化规律

参考文献


基于多因子的京津冀城市群集聚-扩散空间格局评价

李苗裔孙小明等《北京规划建设》


城市群是指以中心城市为核心向周围辐射构成的多个城市的集合体。城市群经济紧密联系,功能分工合作,交通联合一体,并通过城市规划、基础设施和社会设施建设共同构成具有鲜明地域特色的社会生活空间网络。

城市(群)的集聚与扩散,主要是经济和人口等要素在空间分布上的动态演化及趋向。在城市群中,中心城市集聚外围中小城市的资源发展壮大,同时也需要区域内的其他城市作为消费市场,来分散和消纳中心城市的巨大产出。集聚和扩散是密集区内城市之间相互联系的根本推动力。集聚和扩散成为塑造城市(群)空间格局和体系结构的两股最基本的力量。

在中国快速城镇化的进程中,城市群发展成为新的特征。国内学者对城市集群的集聚—扩散演化特征、内在规律和空间驱动因素进行了细致的研究。李凯等以长三角城市群、武汉城市群和成渝城市群为例,基于2000年和2010年的人口普查数据和相关统计数据,探讨典型城市群空间范围的动态识别及不同的空间扩展模式。后又运用计量模型,分析初始规模、经济水平、投资强度以及市场分割等因素对城市群人口聚散的作用机制。张剑等利用2000年和2010年的县市人口和GDP数据,分析兰白西城市群的空间集聚与扩散特征。韩帅帅等利用城市GDP和人口数据,借助Theil系数、城市基尼系数和首位城市集聚度等指标,尝试建立城市密集区的城市空间格局识别方法。孙铁山等以京津冀都市圈为例,利用区域密度函数,定量分析城市规模、经济发展及结构调整以及对外交通条件等因素对城市群集聚—扩散演化阶段的影响。孙冬益引入“城市流强度模型”和“城市空间均匀度指数”,建立空间集聚与扩散的量化指标,以人口和GDP两要素定量测度近十年该地区空间发展过程中扩散(均质化)程度及其趋向。皮亚彬和黄肖广等探讨空间成本、区位、市场份额等对经济集聚扩散状态的影响。杜宏茹等采取人口、物质、信息、技术四个子系统,公路客运班次、铁路货运密度等8项具体指标,对乌鲁木齐空间集聚扩散的范围和强度进行分析评价。总体上,研究者们从横向(空间维)和纵向(时间维)两个维度,定性、定量相结合,分析不同城市群集聚—扩散演化特征及其影响因素、驱动机制等。在研究中,存在着两个方面不足。一是指标的选取有待完善。目前,针对城市群集聚—扩散空间格局的分析因子较为局限,普遍应用的指标多为人口要素,或者GDP、三产比例、固定资产投资、生产率、能耗效率等经济类要素。即使分析区位条件等空间类要素,在空间分析方面也较为薄弱。二是数据获取存在障碍,这也一定程度上影响了指标的选择范围。大数据与开放数据的发展,给城市的空间化、定量化研究评价提供了良好的数据基础。

京津冀城市群是我国新型城镇化发展规划中重点优化提升的区域,区域内包含13个地级及以上城市,城市间交互作用强烈,形成一定的城市等级体系。2014年,京津冀协同发展上升为国家战略,调整优化城市布局和空间结构是促进京津冀一体化发展的重要支撑。因此,分析京津冀城市的“集聚—扩散”空间格局,对于构建多层次的城市体系结构,科学定位各城市功能,识别城市群内具有潜力的中小城市,增强其集聚能力,引导人口和产业由特大城市主城区向周边和其他城镇疏散转移等,具有重要意义。

针对已有研究中的不足及发展方向,本研究从自然资源条件—社会经济基础—城市发展均衡度三个方面,构建多因子的综合评价指标体系,基于大数据等多源数据和空间分析工具,探索城市群集聚—扩散空间格局评价的指标体系和方法,为优化城市体系结构提供支撑与依据。以京津冀城市群为例,进行实证研究。

一、数据和评价方法

(一)评价指标体系

城市群集聚—扩散空间格局是城市之间不断相互作用产生的一种状态。城市的吸引力和辐射力受到自身条件及其与外界的联系影响。城市的自身条件主要包含自然资源和社会经济两方面。城市与周边的联系则主要通过交通和信息网络实现。因此,评价指标体系包含三方面内容,自然资源条件、社会经济基础以及城市发展均衡度。以反映城市自然空间、用地资源情况的土地利用类型表征自然资源条件,以人口、就业集聚度和土地绩效来表征社会经济基础,以交通路网吸引力和城市混合功能信息熵来表征城市发展均衡度。

(二)数据

评价基础数据包含空间矢量数据、人口普查数据和统计数据,并将所有数据矢量化,形成统一边界、统一分辨率、同一坐标系的空间数据集。

二、单要素集聚分散特征

(二)土地利用

土地利用类型,即城市中水域、草地、耕地、建设用地等不同类型用地的分布状况,一定程度反映了城市的开发强度以及适宜建设的土地资源状况,用此指标表征自然资源条件对城市集聚度的影响。城市建设用地等适宜建设的土地利用类型,集聚度更高。林地、水域、湿地等生态用地和耕地,集聚度更低。

总体上,北京、天津和石家庄等城市建成区的建设用地较为集中。京津冀北部的燕山山脉余脉、西部的太行山山脉及其山前区域,华北平原的农田区,分布着广阔的生态空间和耕地。

(二)人口集聚度

人口的集聚是城市吸引力的重要体现。以1564岁劳动力人口比例反映人口集聚度。劳动力人口比例越高,城市集聚度越高。

总体上,京津唐地区劳动力人口比例最高,石家庄—衡水—邢台地区次之。

(三)就业集聚度

第二产业和第三产业的就业人数比例可以反映城市的工业化和服务业发展水平,二、三产更加发达的城市,集聚度更高。以各乡镇非农就业比例表征就业集聚度。非农就业比例越高,城市集聚度越高。

总体上,北京海淀区、天津、石家庄非农就业比例最高。邢台、邯郸次之。

(四)土地绩效

合理利用土地资源,提高土地集约利用水平和产出效率是城市可持续发展的重要支撑。土地绩效一定程度反映出城市的产业发展水平。以地均产值(单位平方公里土地的地区生产总值)指标表征土地绩效水。地均产值越高,土地绩效水平更高,城市集聚度越高。

总体上,北京中心城区、天津中心城区及滨海新区、石家庄、保定的土地绩效较高。

(五)交通路网

交通是连接城市间物流、人流、信息流乃至资金流的纽带。特定区域内各城市相互之间交通联系的紧密程度也是城市间的空间联系强度。

交通便利程度和通达性影响城市间贸易和交往的运输成本、时间成本,因此对城市的吸引力和影响力产生重要作用。以道路吸引力表征交通路网对城市集聚度的影响。道路吸引力越高,城市集聚度越高。

总体上,以城市间快速路为骨架,道路吸引力沿交通线周边递减。北京、天津、唐山、张家口和承德地区道路交通网相对密集,道路吸引力较高。

(六)信息熵

城市形态是城市功能布局、空间组织的分布形式,是城市经济社会发展效率的重要影响因素。分形几何学(fractalgeometry)的引入为城市形态分析提供了有效的描述语言。借助信息论和分形理论提出反映城市用地功能均衡度概念及其空间形态的信息维(informationdimension)方法。

根据信息熵模型的基本原理,构建基于精细化不同种类POIsPointOfInterest,信息点)数据的信息熵模型。应用Arcgis计算得出城市不同空间范围功能混合度。

信息熵的高低可以反映城市用地功能的混合程度,熵值越高,表明用地功能类型越多,反映出城市的用地功能均衡度。信息熵越高,城市集聚度越高。

总体上,北京的信息熵最高,且高熵值区域最大,基本覆盖中心城区,向外辐射递减。天津、石家庄的信息熵相对高值区域较小,影响范围小。其他城市以建成区为核心,信息熵较高区域零星分布。

三、综合评价结果分析

(一)因子权重

目标优化矩阵法是一种量化准确,而且简单、方便、快捷的专家打分方法。其工作原理是把人脑的模糊思维,简化为计算机的1/0式逻辑思维,最后得出量化的结果。将“目标优化矩阵表”纵轴上的项目依次与横轴上的项目对比,由专家进行投票表决,如果纵轴上的项目比横轴上的项目重要,那么在两个项目交叉的格子中填“1”,否则填“0”,最后将每行数字相加,根据合计的数值进行排序。

(二)综合评价

城市群的综合集聚度是土地利用、人口集聚度、就业集聚度、土地绩效、交通路网吸引力、信息熵等因素的集聚—扩散作用叠加体现的结果。集聚度综合得分Con是每一个指标的集聚度c的加权平均值。利用地图代数工具,对各指标的集聚度进行叠加分析,得到城市集聚度综合得分,进而分析京津冀地区的集聚—扩散格局。

综合评价分析结果显示,京津冀地区总体上呈现“三核、三轴、多点”的集聚—扩散格局。与《京津冀协同发展规划纲要》提出的“一核、双城、三轴、四区、多节点”的空间布局相呼应,进一步印证了北京、天津在京津冀协同发展中的重要引擎地位。

“三核”是北京市、天津市和石家庄市。这三个城市是京津冀地区集聚度最高的地方。其中尤以北京市集聚度最高,周边影响辐射范围最广,天津市次之。北京市和天津市由于距离较近,两个城市的集聚度均很高,辐射影响接近形成连片,成为京津冀地区最强的集聚地区。

虽然石家庄的影响辐射范围较小,但其区位较为重要,连通北部的北京、保定及其南部的邢台、邯郸,成为重要的集聚核心。

京—津、京—保—石、京—唐—秦成为京津冀地区三个产业发展带和城市集聚轴,是支撑京津冀协同发展的主体框架。从综合分析结果来看,京—津轴带的集聚度最高,需要着重提高城市品质和产业水平,提升此轴的辐射力。京—保—石、京—唐—秦两轴的集聚度还有待提升,需要着重增强石家庄、保定、唐山和秦皇岛自身的社会经济基础、交通吸引力、城市发展均衡度,引导资源要素有序流动,合理配置新增建设用地,促进产业发展互补互促,提升城市综合实力,使其与北京形成更加有力的发展轴带。

唐山市、秦皇岛市、张家口市和邢台市集聚度相对较高,但是辐射范围基本上仅限于本市的建成区,构成多节点的格局。应积极引导唐山市产业转型升级,适当增加秦皇岛、邢台等其他中等城市新增建设用地,合理控制新增建设用地供给时序,要求节点城市走新型城镇化道路。

四、结论与讨论

针对目前研究中存在的指标不完善和数据缺乏等问题,本研究利用空间矢量数据、人口普查、统计数据等多源数据,从“自然资源条件—社会经济基础—城市发展均衡度”三个方面,构建了包含6项指标的多因子评价指标体系。并以京津冀城市群为例,分析了京津冀城市群的“集聚—扩散”空间格局。结果显示,6个指标要素的分布格局各有差异,体现了各要素之间的相互独立性。京津冀地区总体上呈现“三核、三轴、多点”的集聚-扩散格局,与国家提出的“一核、双城、三轴、四区、多节点”的空间布局相呼应。京—津轴带的集聚度最高,京—保—石、京—唐—秦两轴的集聚度还有待提升。唐山市、秦皇岛市、张家口市和邢台市集聚度相对较高。

可以说,该评价指标体系能够较好地评价分析城市群的“集聚—扩散”空间格局,构建多层次的城市体系结构,识别具有潜力的城市节点,合理配置资源,差别化发展。

引入基于开源POIs数据的信息熵模型,能够较好地应用于城市形态分析,反映城市用地功能均衡度。将信息熵作为一个评价因子,其格局与综合评价结果中城市群集聚—扩散格局较为相近,表征度较高。基于大数据的量化空间分析,将成为未来城市研究的重要方向。

城市群的“集聚—扩散”格局能够为城市群发展战略提出科学支撑。但是本研究偏重横向(空间维)的分析。下一步研究中,一方面引入时间维度的分析,另一方面结合国家政策导向及各城市特点进行细化分析,更有助于提出综合性的特征规律和发展政策建议。