山東半島城市群空間緊湊度測(cè)度與空間分異特征

廖偉杰，黃旭麗，萬(wàn)媛媛

(福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350007)

改革開放開啟了中國(guó)快速城市化的宏大篇章，中國(guó)演繹著人類歷史上速度最快、規(guī)模最大的城市化進(jìn)程。城市的快速擴(kuò)張，特別是城市空間形態(tài)的急劇變化，引發(fā)了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等諸多城市問題[1]，如城市空間的無(wú)序蔓延、交通擁堵、城市生態(tài)環(huán)境不斷惡化等問題，這將成為中國(guó)城市健康可持續(xù)發(fā)展的巨大阻力。聯(lián)合國(guó)曾在1996年人居會(huì)議中就指出，城市未來(lái)的發(fā)展方向應(yīng)該是發(fā)展緊湊型城市，這是一種基于土地資源高效利用和城市精致發(fā)展的新思維。緊湊城市是一種倡導(dǎo)城市空間集約高效利用的健康可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略模式，對(duì)目前許多城市問題的解決有指導(dǎo)及借鑒意義，因而成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者們研究的學(xué)術(shù)熱點(diǎn)。

西方學(xué)術(shù)界首先開展了緊湊城市的相關(guān)研究。最早由Dantzig G和Satty T于1973年在其著作《緊湊城市——適用于居住的城市環(huán)境計(jì)劃》中提出，主張通過公共基礎(chǔ)設(shè)施集中設(shè)置，有利于減少通勤距離、污染物排放，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展[2]，“緊湊”作為一種城市發(fā)展策略而得到學(xué)者和政府的高度重視。然而，此后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，鮮有學(xué)者開展緊湊城市的理論研究，直到1990年，歐共體委員會(huì)(CEC)發(fā)表《城市環(huán)境綠皮書》(Green paper on the Urban Environment)，將“緊湊城市”作為“一種解決居住和環(huán)境問題的途徑”，才引起了西方學(xué)者對(duì)緊湊城市理論的熱烈討論[3]。緊湊城市是西方學(xué)者研究如何抑制城市的無(wú)序蔓延、促進(jìn)城市的健康可持續(xù)發(fā)展的代表性理論之一，它的本質(zhì)內(nèi)涵是城市結(jié)構(gòu)的布局緊湊，對(duì)私人機(jī)動(dòng)車的依賴能夠得到有效降低，倡導(dǎo)公共交通設(shè)施的廣泛使用，從而有利于降低資源損耗，實(shí)現(xiàn)城市的健康可持續(xù)發(fā)展[4]。

進(jìn)入21世紀(jì)，“smart growth”、“Urban Growth Boundary”、“New Urbanism”等國(guó)外相關(guān)的學(xué)術(shù)理念進(jìn)入我國(guó)，緊湊城市的理念也開始出現(xiàn)在我國(guó)的相關(guān)的學(xué)術(shù)論文和城市與區(qū)域規(guī)劃的具體實(shí)踐中，并引起學(xué)者的廣泛關(guān)注。緊湊城市的核心內(nèi)涵被我國(guó)的學(xué)者從不同的視角進(jìn)行了解析。其中，程茂吉[5]認(rèn)為，緊湊城市理論的核心內(nèi)涵是土地集約利用，從而實(shí)現(xiàn)人口與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，這與我國(guó)提出的科學(xué)發(fā)展觀理論不謀而合。仇保興[6]認(rèn)為，在我國(guó)施行緊湊型城市發(fā)展模式，能夠綜合體現(xiàn)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的社會(huì)發(fā)展目標(biāo)。黃永斌[7]認(rèn)為，緊湊城市旨在提高城市空間組織效率，是以城市空間高效利用、功能要素集約優(yōu)化、生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展為特征的城市可持續(xù)發(fā)展策略。從“緊湊城市”繁多的概念解析中可知，學(xué)者們是從不同的視角去解讀和定義緊湊城市的，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界對(duì)于緊湊城市的概念尚無(wú)統(tǒng)一的定義，但是對(duì)于緊湊城市的核心內(nèi)涵，學(xué)者們莫衷一是，即緊湊城市是高密度的，功能混用的城市形態(tài)[3]。

1 研究區(qū)概況

改革開放以來(lái)，山東半島工業(yè)化和城市化進(jìn)程快速發(fā)展，其中，膠濟(jì)鐵路沿線制造業(yè)發(fā)展成果尤為顯著，成為山東半島上一條重要的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)軸線，最終以濟(jì)青雙核城市為重要依托快速發(fā)展為目前的山東半島城市群。山東半島城市群是我國(guó)快速城鎮(zhèn)化的結(jié)果，并逐漸成為我國(guó)東部沿海最具潛力與活力的經(jīng)濟(jì)區(qū)域之一，在不同的空間尺度上，山東半島城市群已經(jīng)成為環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈、東北亞經(jīng)濟(jì)圈和太平洋經(jīng)濟(jì)圈的重要增長(zhǎng)極，逐漸吸引國(guó)內(nèi)外學(xué)者的共同關(guān)注。山東半島城市群的形成過程也是山東半島城市群空間范圍逐步確定的過程。蓋文啟[8]認(rèn)為，山東半島城市群屬于環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈的一部分并與遼中南半島城市群隔渤海相望，其中，主要包括青島、煙臺(tái)、濰坊、威海等4個(gè)省轄市20個(gè)縣級(jí)市及3個(gè)縣。第一次在學(xué)術(shù)期刊中提出山東半島城市群這一概念的也是蓋文啟，因其提出的時(shí)間較早，并由于高速城市化進(jìn)程導(dǎo)致城市實(shí)際空間范圍的急劇變化，所以與目前確定的山東半島城市群的實(shí)際空間范圍存在一定的出入[9]。而后，馬傳棟、王詩(shī)成等諸多學(xué)者也對(duì)山東半島城市群的范圍進(jìn)行了界定。然而，學(xué)者們對(duì)于山東半島城市群空間范圍的界定并不一致。在快速城市化進(jìn)程中，城市群逐漸受到政府的重視，為了讓城市群能夠發(fā)揮最大的綜合效益與區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，我國(guó)越來(lái)越重視城市群的規(guī)劃，并通過科學(xué)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)城市群的健康可持續(xù)發(fā)展。2003年，北京大學(xué)周一星教授主持了山東半島城市群規(guī)劃，他在《山東半島城市群發(fā)展戰(zhàn)略研究》中明確指出：山東半島城市群的空間范圍包括濟(jì)南、青島、淄博、東營(yíng)、煙臺(tái)、威海、濰坊、日照8個(gè)中心城市。由此，山東半島城市群這一概念在學(xué)術(shù)研究上才有了一個(gè)相對(duì)權(quán)威的范圍，并為學(xué)者們研究山東半島城市群時(shí)廣泛引用。本研究中，山東半島城市群這一研究區(qū)范圍采用的是《山東半島城市群發(fā)展戰(zhàn)略研究》中明確劃定的范圍，即濟(jì)南、青島、淄博、東營(yíng)、煙臺(tái)、威海、濰坊、日照8個(gè)城市。此外，本文評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)全部來(lái)源于《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒2016》。

2 指標(biāo)體系及研究方法

城市空間緊湊度是體現(xiàn)城市空間形態(tài)和功能布局的一個(gè)主要指標(biāo)，是衡量城市布局是否合理的重要指標(biāo)之一，合理的城市空間緊湊度有利于防止城市蔓延、節(jié)約用地，實(shí)現(xiàn)城市的健康可持續(xù)發(fā)展[10-11]。確切而言，城市空間緊湊度指的是城市在形成與發(fā)展的過程中，所體現(xiàn)的以人口狀況、土地利用狀況、交通狀況等各種要素按照某種特定聯(lián)系在城市中的集聚程度[12]。城市空間緊湊度影響著城市的運(yùn)行效率，合適的城市空間緊湊度有利于城市最大綜合效益的實(shí)現(xiàn)，緊湊度過高或者過低都不利于城市系統(tǒng)各項(xiàng)功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，城市空間緊湊度過高則有可能導(dǎo)致城市基礎(chǔ)設(shè)施的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。比如，過多的人口和汽車將進(jìn)一步加劇城市交通擁堵程度，城市空間緊湊度過高在某種程度上也意味著城市公共空間的不足，這有可能會(huì)導(dǎo)致城市居民生活質(zhì)量下降。城市空間緊湊度過低則不利于資源的有效利用從而造成資源的浪費(fèi)，比如土地資源被無(wú)序、無(wú)效開發(fā)，較長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)車通勤距離增加能源損耗。因此，對(duì)城市空間緊湊度進(jìn)行定量測(cè)度，從而為城市空間緊湊度的調(diào)控提供依據(jù)和借鑒意義，目前，對(duì)于城市緊湊度的測(cè)度方法主要有單一指標(biāo)法和綜合指標(biāo)法，綜合指標(biāo)測(cè)度法指的是構(gòu)建相對(duì)完整的指標(biāo)體系，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)賦值并加以計(jì)算，通過最后的處理結(jié)果衡量城市的緊湊度，綜合指標(biāo)法是較為科學(xué)的測(cè)度方法[3]。自“緊湊城市”理念提出以來(lái)，學(xué)者們對(duì)于緊湊城市的研究主要側(cè)重在物質(zhì)空間和社會(huì)文化方面，參考前人的研究，根據(jù)緊湊城市的核心涵義，本文城市空間緊湊度的指標(biāo)主要從人口空間緊湊度、土地利用空間緊湊度、交通空間緊湊度3個(gè)維度考慮，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系側(cè)重體現(xiàn)緊湊城市的空間性。城市空間形態(tài)會(huì)在一定程度上影響城市空間緊湊度，因此在緊湊城市的相關(guān)定量研究中，城市空間形態(tài)因子指標(biāo)被學(xué)者們廣泛采用，有關(guān)研究表明中國(guó)城市空間形態(tài)對(duì)城市空間緊湊度影響較小[13]?？紤]到評(píng)價(jià)指標(biāo)的有效性，因而，本文綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中并未引進(jìn)城市形態(tài)因子。本文中評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包含3個(gè)維度，共計(jì)12個(gè)指標(biāo)，指標(biāo)的選取以系統(tǒng)性、完整性、有效性為基本準(zhǔn)則，并最大可能地涵蓋城市人口發(fā)展的密度、土地利用結(jié)構(gòu)和交通發(fā)展?fàn)顩r，從而構(gòu)建城市空間緊湊度的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。

表1 城市空間緊湊度的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

這里運(yùn)用基于標(biāo)準(zhǔn)變換后的廣義熵值法，從而盡可能消除多評(píng)價(jià)指標(biāo)變量間信息的重疊及人為確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的主觀性[14]。其基本原理是：在某項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)中，評(píng)價(jià)指標(biāo)值變異程度越大，熵越小，該評(píng)價(jià)指標(biāo)所提供的信息量就越大，該評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重也就越大；反之，如果某項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)值變異程度越小，熵越大，該評(píng)價(jià)指標(biāo)所提供的信息量就越小、權(quán)重也越小。因此，熵值法能較有效地體現(xiàn)出評(píng)價(jià)指標(biāo)信息熵值的效用價(jià)值。經(jīng)過熵值法計(jì)算出的指標(biāo)權(quán)重值比專家法和層次分析法具有更高的信度。

計(jì)算過程如下：

(1)構(gòu)建原始指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣。假設(shè)有樣本城市m項(xiàng)待評(píng)方案、n項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，形成原始指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣X={xij}m×n(0≤i≤m,0≤j≤n)；則xij為第i項(xiàng)待評(píng)方案第j項(xiàng)指標(biāo)的指標(biāo)值。

(1)

(2)

(3)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)熵值。令k=1/lnm，利用公式(3)計(jì)算第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值。

(3)

(4)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)差異性系數(shù)。利用公式(4)計(jì)算第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的差異性系數(shù)。

gj=1-ej

(4)

(5)定義評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。通過公式(5)計(jì)算第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。

(5)

(6)

最終計(jì)算結(jié)果表明，權(quán)重大于10%的指標(biāo)共有5個(gè)，分別包括土地利用空間緊湊度、交通空間緊湊度2個(gè)指標(biāo)及人口空間緊湊度1個(gè)指標(biāo)。說(shuō)明它們對(duì)于城市空間緊湊度的影響較大。

從城市空間緊湊度三大維度的權(quán)重看，三大維度空間緊湊度的累積權(quán)重從大到小依次為交通空間緊湊度(37.71%)、土地利用空間緊湊度(31.17%)、人口空間緊湊度(25.12%)。這說(shuō)明土地利用和交通空間緊湊對(duì)于山東半島城市群空間緊湊度影響較大，與前文提到的緊湊城市的內(nèi)涵相吻合，并與山東半島城市群的發(fā)展階段相吻合，仍體現(xiàn)著傳統(tǒng)城市化階段的粗放型特征[15]。

3 結(jié)果分析

3.1 城市綜合空間緊湊度總體不高，且空間差異大

從表2可以看出，8個(gè)中心城市的綜合空間緊湊度均小于1，表明山東半島城市群城市綜合空間緊湊度總體水平不高。8個(gè)城市的綜合空間緊湊度由高到低的排序依次為：青島>濟(jì)南>煙臺(tái)>淄博>濰坊>威海>日照>東營(yíng)，總體上與相對(duì)應(yīng)的城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平呈正向相關(guān)性。青島的城市空間緊湊度領(lǐng)先于省會(huì)城市濟(jì)南，也從一定程度上說(shuō)明了濟(jì)南相比于青島更有可能出現(xiàn)城市蔓延的趨勢(shì)，有學(xué)者研究表明：濟(jì)南的城市形態(tài)演特征是小跳躍、大綿延、單中心式擴(kuò)散，城市建設(shè)中出現(xiàn)“攤大餅”形態(tài)，城市蔓延加劇[16]。日照和東營(yíng)綜合空間緊湊度排名比較靠后，并遠(yuǎn)落后于區(qū)域中心城市濟(jì)南、青島、煙臺(tái)。

由于各地城市人口集聚程度、土地利用狀況和交通狀況有著較大的地區(qū)異質(zhì)性和不均衡性，從而導(dǎo)致城市綜合空間緊湊度呈現(xiàn)出較為明顯的地區(qū)差異性。以各城市的綜合空間緊湊度的差異為基礎(chǔ)，運(yùn)用系統(tǒng)聚類分析方法可將山東半島城市群8個(gè)地級(jí)市的城市綜合空間緊湊度劃分為緊湊、較緊湊、不緊湊三個(gè)級(jí)別。其中，緊湊城市(指數(shù)值0.8790～0.9810)有2個(gè)，包括青島、濟(jì)南；較緊湊的城市(指數(shù)值在0.5390～0.7140之間)有4個(gè)，包括煙臺(tái)、淄博、濰坊和威海；不緊湊的城市(指數(shù)值在0.4270～0.4310之間)有2個(gè)，包括日照和東營(yíng)。

表2 山東半島城市群綜合空間緊湊度得分統(tǒng)計(jì)性描述

3.2 城市綜合空間緊湊度以青島和濟(jì)南為中心向周圍逐漸降低

山東半島城市群城市綜合空間緊湊度的空間格局呈現(xiàn)出以青島和濟(jì)南為中心向周圍逐漸降低的特征?？傮w來(lái)看，位于膠濟(jì)鐵路上的端點(diǎn)城市青島和濟(jì)南，其綜合空間緊湊度最高，煙臺(tái)、淄博、濰坊等6個(gè)城市綜合空間緊湊度相對(duì)于青島、濟(jì)南呈逐漸下降的趨勢(shì)，淄博、濰坊雖然位于膠濟(jì)鐵路沿線上，但綜合空間緊湊度低于青島、濟(jì)南從而使膠濟(jì)鐵路沿線城市綜合空間緊湊度在空間上呈現(xiàn)出兩端高、中間低的“塌陷”格局。具體來(lái)看，煙臺(tái)、威海、日照、和東營(yíng)4個(gè)城市都有相似的區(qū)位特征，即都不在膠濟(jì)鐵路沿線上，并且它們都是沿海、交通末端城市。但從系統(tǒng)聚類分析的結(jié)果看，煙臺(tái)、威?？傮w上屬于較緊湊城市，其中，煙臺(tái)的綜合空間緊湊度排在山東半島城市群8城市中的第3位，日照、東營(yíng)則由于綜合空間緊湊度在區(qū)域中排序最后而被劃分到不緊湊城市。綜合來(lái)看，緊湊及較緊湊的城市大部分分布在膠濟(jì)鐵路經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)軸上，不緊湊的城市分布在遠(yuǎn)離膠濟(jì)鐵路經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)軸的交通末端城市，這與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的梯度格局基本一致。

3.3 城市綜合空間緊湊度與城市人口規(guī)模呈正向相關(guān)特征

參照國(guó)務(wù)院關(guān)于城市規(guī)模數(shù)量界定的最新標(biāo)準(zhǔn)，超大城市(城區(qū)常住人口1000萬(wàn)以上)；特大城市(城區(qū)常住人口500萬(wàn)以上1000萬(wàn)以下)；大城市：Ⅰ型大城市(城區(qū)常住人口300萬(wàn)以上500萬(wàn)以下)，Ⅱ型大城市(城區(qū)常住人口100萬(wàn)以上300萬(wàn)以下)；中等城市(城區(qū)常住人口50萬(wàn)以上100萬(wàn)以下)；小城市：Ⅰ型小城市(城區(qū)常住人口20萬(wàn)以上50萬(wàn)以下)；Ⅱ型小城市(城區(qū)常住人口20萬(wàn)以下)。

因此，山東半島城市群中包含濟(jì)南、青島共2個(gè)Ⅰ型大城市，Ⅱ型大城市共有3個(gè)，包括煙臺(tái)、淄博和濰坊，中等城市共3個(gè)，包括東營(yíng)、日照、威海。根據(jù)各等級(jí)規(guī)模城市的平均綜合空間緊湊度可知，城市規(guī)模綜合空間緊湊度存在規(guī)模等級(jí)遞增效應(yīng)，城市規(guī)模等級(jí)越高，其相對(duì)應(yīng)的城市綜合空間緊湊度也越高。具體表現(xiàn)在Ⅰ型大城市的平均綜合空間緊湊度居于各類城市緊湊度首位(0.9302)，其次為Ⅱ型大城市(0.6251)，最末位為中等城市(0.4657)(表3)。

表3 山東半島城市群城市規(guī)模等級(jí)情況

4 結(jié)論與討論

城市空間緊湊度指的是在城市化的進(jìn)程中，所體現(xiàn)出的城市人口、土地利用、交通等各種要素按照某種特定的經(jīng)濟(jì)技術(shù)聯(lián)系在空間上的集聚程度或緊湊水平[12]，城市的運(yùn)行效率直接受到城市空間緊湊度的影響，合適的空間緊湊度將有利于實(shí)現(xiàn)城市綜合效益的最大化。過高或過低的城市空間緊湊度都可能成為城市健康可持續(xù)發(fā)展的阻力。城市空間緊湊度包含人口空間緊湊度、土地利用空間緊湊度和交通空間緊湊度3個(gè)維度。通過對(duì)選取的山東半島城市群8個(gè)城市的空間緊湊度的綜合分析得出以下結(jié)論：

(1)城市綜合空間緊湊度總體不高，且空間差異大。根據(jù)綜合空間緊湊度的差異，采用系統(tǒng)聚類分析法，將山東半島城市群城市綜合空間緊湊度劃分為緊湊、較緊湊、不緊湊三個(gè)等級(jí)(表4)。(2)城市綜合空間緊湊度呈現(xiàn)出以青島和濟(jì)南為中心向周圍逐漸降低的空間分異態(tài)勢(shì)。緊湊度較高的城市基本是膠濟(jì)鐵路沿線城市。(3)城市綜合空間緊湊度與城市人口規(guī)模呈正向相關(guān)特征。即城市規(guī)模較大的城市其綜合空間緊湊度也較高。(4)黃永斌等學(xué)者曾探討不同地區(qū)、不同規(guī)模等級(jí)間城市緊湊度與城市效率的關(guān)系并認(rèn)為，城市緊湊度下降時(shí)，城市效率下降較為顯著，緊湊度上升時(shí)卻未必能使城市效率提高[17]。何為合理的空間緊湊度，如何建設(shè)空間緊湊型城市，這也是本文研究中嘗試探索的問題。但由于目前對(duì)于城市群城市空間緊湊度的研究較少及受統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和資料獲取難度大的限制，因此，本文僅對(duì)山東半島城市群城市空間緊湊度作靜態(tài)的橫向比較，對(duì)城市的空間緊湊度的縱向動(dòng)態(tài)演化，不同城市化階段的合理空間緊湊度也有待進(jìn)一步的探討。

表4 山東半島城市群綜合空間緊湊度U的聚類分級(jí)結(jié)果