城市人居環(huán)境時空演變及其影響因素研究
——以大連市10個區(qū)(縣)為例

田深圳， 肖 寧, 李雪銘,2， 王國力

(1.遼寧師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116029；2.遼寧師范大學(xué) 海洋經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展研究中心，遼寧 大連 116029)

作為一種人居環(huán)境，一個集自然、經(jīng)濟(jì)、社會等于一體的有機(jī)整體，城市不僅產(chǎn)生了集聚效應(yīng)，伴生而來的人口、資源、環(huán)境與發(fā)展(PRED)問題也日趨嚴(yán)重，這日益成為學(xué)者研究的核心問題.聯(lián)合國人類住區(qū)規(guī)劃署的建立表明了全球?qū)τ诟纳迫司迎h(huán)境的決心.黨的十九大報告提出要加快我國生態(tài)環(huán)境文明建設(shè)，為人民創(chuàng)造適宜居住的環(huán)境[1].習(xí)近平總書記提出要求，應(yīng)實施改善村莊生活環(huán)境戰(zhàn)略，建設(shè)俊美、生態(tài)宜居的村莊.城市問題威脅著人類社會，影響城市的演變和發(fā)展.人類怎樣保護(hù)城市人居環(huán)境、如何滿足人們對人居環(huán)境的更高期待，在此背景下亟須對城市人居環(huán)境進(jìn)行探討與研究.

國外研究成果綜述:①20世紀(jì)50年代，道薩迪亞斯創(chuàng)立了《人類聚居學(xué)》刊物，開辟了人類聚居學(xué)研究的先河；②1992年，《21世紀(jì)議程》倡議共同實現(xiàn)全面發(fā)展人類居住區(qū)的目標(biāo).20世紀(jì)90年代，《人居議程》把“改善人類的棲息地”工作作為聯(lián)合國的重中之重.③在研究內(nèi)容方面，可持續(xù)發(fā)展理念貫穿于城市人居環(huán)境研究的始終，同時相關(guān)研究更加關(guān)注公平性與實踐性，諸如流域尺度的人居環(huán)境重建[2]、城市偏好與人居環(huán)境[3]、人居環(huán)境擴(kuò)張與全球變暖[4].

國內(nèi)研究成果綜述：①國內(nèi)城市人居環(huán)境研究的前驅(qū)是吳良鏞院士，第一次正式提出建立“人居環(huán)境科學(xué)”[5]；②一套具有普適性的綜合測度指標(biāo)體系對于定量研究城市人居環(huán)境來說具有關(guān)鍵作用，劉頌、劉濱誼、李王鳴、李雪銘等除了系統(tǒng)地構(gòu)建了具有科學(xué)性、可操作性的城市人居環(huán)境可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系之外，還對各項指標(biāo)的具體意義作出了闡述[6]；張文忠[7]系統(tǒng)科學(xué)地論述了城市內(nèi)部居住環(huán)境的指標(biāo)體系設(shè)計、評價內(nèi)容與評價方法，并為適宜居住城市的研究打下了堅實的基礎(chǔ).③隨著研究的拓寬與深入，國內(nèi)學(xué)者不僅研究城市人居環(huán)境的質(zhì)量、滿意度、吸引力、安全性、脆弱性、類型等，還在三元性[8]、人居環(huán)境監(jiān)測[9]、需求異質(zhì)性[10]、自然適宜性[11]、風(fēng)險[12]等方面都做了充足的研究.更有學(xué)者在擬態(tài)人居環(huán)境[13]、“大數(shù)據(jù)+”人居環(huán)境[14]、長序列人居環(huán)境演變[15]等方面收獲頗豐，研究內(nèi)容大體涵蓋了全球[16]、中國[17]、省域、城市、社區(qū)、傳統(tǒng)村落[18]、鄉(xiāng)村[19]等各級別類型范圍[20].

綜合而言，目前城市人居環(huán)境研究內(nèi)容、研究方法日益豐富，各種模型與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，評價指標(biāo)體系日趨合理，數(shù)據(jù)多樣化的同時也使得研究結(jié)果更加定量化、科學(xué)化.然而，多數(shù)研究以城市(群)為對象，較少細(xì)化到市內(nèi)多個區(qū)(縣)，同時，中微觀尺度下人居環(huán)境評價指標(biāo)體系、研究內(nèi)容與方法等方面尚無統(tǒng)一定論.基于此，本文以大連市10個區(qū)(縣)為研究對象，運用GIS空間分析技術(shù)和熵權(quán)法，將2011—2017年城市人居環(huán)境的時間過程、空間格局進(jìn)行直觀論證，揭示其時空演變規(guī)律，分析影響時空演變的因素，有助于拓寬人居環(huán)境科學(xué)的研究內(nèi)容，促進(jìn)分科知識發(fā)展為完整的知識體系.同時，研究城市人居環(huán)境，探索人與自然的和諧相處方式，也是對習(xí)近平新時代“生態(tài)文明”思想的進(jìn)一步落實和拓展.

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 指標(biāo)體系

在參考現(xiàn)有城市人居環(huán)境研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)評價原則和影響要素，建立了大連市城市人居環(huán)境質(zhì)量評價的指標(biāo)體系.該指標(biāo)體系包括社會系統(tǒng)、居住系統(tǒng)、人口系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)等5個一級指標(biāo)和人均 GDP 等38個二級指標(biāo).人是組成社會環(huán)境的重大因素，人口系統(tǒng)選取了城市居民最低生活保障人數(shù)比重等6項指標(biāo)；居住環(huán)境的好壞是表征城市宜居與否的重要影響因素，共選取房地產(chǎn)開發(fā)投資額比重等5項指標(biāo)；支撐系統(tǒng)與住區(qū)居民的日常生活聯(lián)系密切，涉及醫(yī)療教育等多個方面，共選取萬人擁有醫(yī)生數(shù)等5項指標(biāo)；生態(tài)環(huán)境是城市居民生活質(zhì)量的集中體現(xiàn)，亦為區(qū)(縣)生態(tài)文明的主要標(biāo)志，共選取了可吸入顆粒物均值等16項指標(biāo)，如表1所示.

表1 大連市城市人居環(huán)境質(zhì)量評價體系

1.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)據(jù)主要來源于2011—2017年出版的《大連市統(tǒng)計年鑒》《遼寧統(tǒng)計年鑒》、大連市各區(qū)(縣)統(tǒng)計年鑒和2012—2018年《大連市環(huán)境質(zhì)量公報》等.本文通過基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)整合，建立了大連市10個區(qū)(縣)的2011—2017年基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫.

針對2011—2017年大連市10個區(qū)(縣)城市現(xiàn)實人居環(huán)境發(fā)展實際，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主要參照城市環(huán)境空氣質(zhì)量評價依據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(2018年修正)《受沙塵天氣過程影響城市空氣質(zhì)量評價補(bǔ)充規(guī)定》等相關(guān)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以及《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50180—2018)《遼寧省環(huán)境保護(hù)條例》(2018年版)《遼寧省污水與廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB21-60-89)等地方性法律規(guī)范與條例.

1.3 研究方法

以城市人居環(huán)境科學(xué)理論為基礎(chǔ)，采用定量的數(shù)理模型與ArcGIS空間分析技術(shù)測度城市現(xiàn)實人居環(huán)境的時空演變規(guī)律.采用定性研究方法，探討大連市城市人居環(huán)境時空演變的影響因素以及優(yōu)化調(diào)控建議.熵是從熱力學(xué)推導(dǎo)出來的物理概念，熵值法能夠準(zhǔn)確、客觀地反映指標(biāo)信息熵值的效用值，公式為

X={xij}m×n， 0≤i≤m,0≤j≤n，

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

2 結(jié)果分析

基于數(shù)據(jù)庫、數(shù)理算法與標(biāo)準(zhǔn)得出表2.實證研究大連市2011—2017年10個區(qū)(縣)城市人居環(huán)境的時空演變特征、空間格局，對人居環(huán)境的影響因素進(jìn)行了初步探討.

表2 2011—2017大連市10個區(qū)(縣)人居環(huán)境得分排名表

表2(續(xù))

2.1 大連市城市人居環(huán)境時間過程分析

(1)大連市7 a間人居環(huán)境宜居度保持穩(wěn)定狀態(tài)，總體呈現(xiàn)出小幅上升趨勢.如圖1所示，大連市人居環(huán)境宜居度在2011—2017年間，最大值為2013年的3.70，最小值為2014年的3.24，差值較小，較為穩(wěn)定.宜居度平均值由2011年的3.46小幅波動上升到2017年的3.65.

圖1 大連市人居環(huán)境宜居度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差(2011—2017)

(2)大連市城市人居環(huán)境在不同的時間內(nèi)具有明顯的差異性，且具有明顯的波動性.如圖1所示，通過對標(biāo)準(zhǔn)偏差的走向觀察可知，主要可以分為3個明顯階段：第一階段(2011—2014年)標(biāo)準(zhǔn)偏差在數(shù)值上處于不斷增長的態(tài)勢，從2011年的0.87穩(wěn)步上升到2014年的1.06.雖處于上升趨勢，但數(shù)值相差不大.說明大連市10個區(qū)(縣)的人居環(huán)境在這段時間的差異開始出現(xiàn)逐年增大的趨勢，但差異仍不是很大.第二階段(2014—2016年)標(biāo)準(zhǔn)偏差在數(shù)值上處于不斷下降的趨勢，由2014年的1.06下降到2016年的0.63，尤其是2015—2016年這一年間，差值可達(dá)到0.38，這充分地說明這一階段大連市10個區(qū)(縣)人居環(huán)境的區(qū)域差異開始縮?。坏谌A段(2016-2017年)標(biāo)準(zhǔn)偏差的數(shù)值開始增大，從2016年0.63增大到2017年的0.97，并與2015年持平，說明該階段大連市10個區(qū)(縣)人居環(huán)境各區(qū)域間差異開始增大.總體來看，大連市10個區(qū)(縣)人居環(huán)境在這7 a間數(shù)值波動較為明顯，總體差異不是很大.

(3)如圖2所示，詳細(xì)地描述了大連10個區(qū)縣近7 a的人居環(huán)境隨著時間的變化，尤其隨著不同的發(fā)展階段特征較為明顯.2011—2017年，最外層的地區(qū)有普蘭店市、莊河市、瓦房店市和金州市，在10個區(qū)(縣)中的排名第7～10位，為人居環(huán)境邊緣地區(qū)；中間層的地區(qū)為長?？h、甘井子區(qū)和西崗區(qū)，排名第4～6位，屬于人居環(huán)境的過渡區(qū)；最里層的地區(qū)由中山區(qū)、沙河口以及旅順口區(qū)構(gòu)成，排名處于第1～3位，為人居環(huán)境的核心地區(qū).

(4)從2011—2017年7 a的變化整體特征來看，大連市所屬10個區(qū)(縣)的人居環(huán)境的排名以及地區(qū)劃分較為穩(wěn)定.中山區(qū)一直處于人居環(huán)境的核心區(qū)域，7 a間核心區(qū)第一名的位置鮮有變化(2013年第2).對于人居環(huán)境的過渡帶區(qū)域，單個區(qū)域隨著時間的變化波動較大，例如西崗區(qū)既與人居環(huán)境核心區(qū)存在交集，同時在2013年、2017年排名又相對靠后，幾近邊緣區(qū).而旅順口區(qū)明顯隨著時間的變化，2015—2017年有逐漸向人居環(huán)境核心區(qū)域發(fā)展的趨勢.這充分地說明人居環(huán)境的區(qū)域劃分是一個在基本穩(wěn)定的情況下,個別區(qū)域依照自身特色不斷變化的過程.各個區(qū)域人居環(huán)境的發(fā)展有其特殊性，它主要受到地理位置、人口數(shù)量和經(jīng)濟(jì)基數(shù)的影響.人居環(huán)境的邊緣地區(qū)，以普蘭店市為例，2011—2017年7 a間呈現(xiàn)出小幅增長的趨勢，從1.95波動上升到2.02，但總體發(fā)展緩慢，仍長期占據(jù)人居環(huán)境的邊緣區(qū)域.

經(jīng)過對大連市10個區(qū)(縣)整體上以及劃分到不同人居環(huán)境區(qū)域的單個區(qū)(縣)隨著時間變化分析來看，大連市城市人居環(huán)境時間的演變具有如下特征：人居環(huán)境整體上呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定的狀態(tài)，尤其是人居環(huán)境的核心區(qū)域發(fā)生小幅度的變化波動，整體為平穩(wěn)發(fā)展?fàn)顟B(tài)；對于部分區(qū)(縣)來講，在近幾年的變化中發(fā)生了比較明顯的波動變化，處于一種在穩(wěn)定中不斷向前發(fā)展的趨勢，這與該區(qū)域的地理、經(jīng)濟(jì)等方面的發(fā)展具有十分密切的關(guān)系.因此，這種特點可以概括為整體穩(wěn)定，局部變化，大連市城市人居環(huán)境在穩(wěn)定的變化中不斷地提高發(fā)展.

圖2 大連市人居環(huán)境時間演變特征

2.2 大連市城市人居環(huán)境空間格局分析

以大連市2011—2017年期間10個區(qū)(縣)的城市人居環(huán)境宜居程度的得分排名作為研究對象,使用統(tǒng)計分析方法將其中的每個區(qū)(縣)單體劃分為一個大類，然后將大類按照相似性進(jìn)行逐層遞歸分解，直到所得到的結(jié)果無法再分解自成為一個類為止.運用這種方法把城市人居環(huán)境的宜居程度分為3個等級:城市人居環(huán)境核心區(qū)、過渡區(qū)和邊緣區(qū).每個等級再繼續(xù)細(xì)分，分為2個級別(1級、2級)，詳細(xì)結(jié)果如表3所示.

表3 大連市人居環(huán)境宜居度分布情況(2011—2017)

(1)城市人居環(huán)境空間演變上，大連市人居環(huán)境存在有3個級別，分別為宜居邊緣區(qū)、宜居過渡區(qū)和宜居核心區(qū).第一單元：人居環(huán)境核心區(qū)，人居環(huán)境宜居度在4.22～5.51.以中山區(qū)為例，數(shù)值平均得分為4.92，7 a中有6 a排名第1，且人居環(huán)境質(zhì)量數(shù)值很高，處于遙遙領(lǐng)先的地位.第二單元：人居環(huán)境過渡區(qū)，人居環(huán)境宜居度范圍在2.93～4.22.以甘井子區(qū)為例，7 a的均值為3.87，其中,最小值為2014年的3.05，為人居環(huán)境過渡區(qū)(2級).第二單元內(nèi)部之間差值較小，但與第一單元的數(shù)值相差很大.第三單元：人居環(huán)境邊緣區(qū)，人居環(huán)境宜居度范圍在1.63～2.93.以普蘭店市為例，7 a均值為2.02，其中,最小值為2014年的1.63，同時這也是大連市2011—2017年10個區(qū)(縣)的最小值，處于人居環(huán)境邊緣區(qū)(2級).第三單元自身相比相差不大，但在數(shù)值上與其他級別的人居環(huán)境相比仍存在很大差異，數(shù)值高達(dá)3.88.

圖3 2011—2017年大連市區(qū)(縣)人居環(huán)境宜居分布情況

(2)人居環(huán)境不同單元分布區(qū)(縣)的個數(shù)逐年變化，總體為人居環(huán)境過渡區(qū)不斷減少，核心區(qū)和邊緣區(qū)波動增加的趨勢.如圖3所示，2011—2017年，人居環(huán)境過渡區(qū)(縣)的個數(shù)整體呈現(xiàn)出減少的趨勢.從2011年的7個減少到2017年的4個.在此期間，最大值為2011年和2012年的7個，最小值為2013年的3個.人居環(huán)境邊緣區(qū)變化比較穩(wěn)定，整體呈現(xiàn)出波動增加的趨勢，從2011年的2個增加到2017年的3個.在此期間，最大值達(dá)到了2015年的4個，最小值為2011年的2個.人居環(huán)境核心區(qū)變化起伏不大，整體也出現(xiàn)波動增加趨勢，從2011年的1個增加到2017年的3個.在此期間，最大值曾達(dá)到2013年的4個，最小值則為1個.2011—2017年7 a間，2011年和2012年3個單元內(nèi)部區(qū)(縣)的個數(shù)差異較大，邊緣區(qū)、過渡區(qū)與核心區(qū)分別為2、7、1.隨著時間的推進(jìn)，區(qū)(縣)個數(shù)差異趨于緩和.以2017年為例，過渡區(qū)的個數(shù)為4，邊緣區(qū)和核心區(qū)的個數(shù)相同為3，不同單元所分布的區(qū)(縣)總體上表現(xiàn)出相對均勻的態(tài)勢.

(3)大連市人居環(huán)境有著明顯的三級單元空間分異.分析圖3數(shù)據(jù)可知，人居環(huán)境過渡區(qū)的數(shù)量在各個階段都是占據(jù)主體地位的，只有在2013年和人居環(huán)境邊緣區(qū)數(shù)量持平，在2011和2012年數(shù)量上達(dá)到最高值，都是7；人居環(huán)境邊緣區(qū)位于其次，人居環(huán)境邊緣區(qū)的數(shù)量基本穩(wěn)定在3左右，表現(xiàn)比較穩(wěn)定；人居環(huán)境核心區(qū)最少，只有在2013年和2017年達(dá)到4和3.從總體變化趨勢上來看，宜居過渡區(qū)的數(shù)量整體上為下降趨勢，宜居核心區(qū)在數(shù)量上呈現(xiàn)整體上升的趨勢，而邊緣區(qū)的數(shù)量保持穩(wěn)定，說明大連城市人居環(huán)境正在向好的方向發(fā)展.

2.3 大連市城市人居環(huán)境時空演變影響因素分析

2.3.1 社會因素

(1)政府宏觀調(diào)控是基本因素.城市人居環(huán)境與經(jīng)濟(jì)、社會的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展均是在政府調(diào)控基礎(chǔ)上科學(xué)地發(fā)展.

(2)經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變是關(guān)鍵因素.城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不僅會影響城市人居環(huán)境社會系統(tǒng)的空間分異，還會深刻影響和作用著城市人居環(huán)境系統(tǒng)的時間分異，進(jìn)而影響著城市人居環(huán)境質(zhì)量的時空分異.

(3)基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)設(shè)施是物質(zhì)支撐和保障.住房制度改革、住房公積金制度及住房貸款制度的實施促使城市空間結(jié)構(gòu)的變化，同時影響并改變著人們生活的城市人居環(huán)境居住系統(tǒng).

2.3.2 自然地理因素

(1)緯度位置.2011—2017年，大連市各區(qū)(縣)7 a間的年平均氣溫、南北氣溫存在差異，莊河市與旅順口區(qū)年均相差2.1 ℃，潛在影響與作用著人居環(huán)境時間過程與空間格局.

(2)地形地貌.風(fēng)向、風(fēng)速、風(fēng)量都會因地形地貌的差異而產(chǎn)生變化，大氣污染物的程度與范圍也不盡相同.

(3)海陸位置.降水量對城市人居生產(chǎn)生活以及生態(tài)環(huán)境都有較大影響，由于海陸位置不同而引起的降水量、濕度等因素同樣對城市人居環(huán)境質(zhì)量的時空差異存在一定的影響.

2.3.3 多要素共同作用

城市人居環(huán)境時空分異變化受到地理位置、日照時數(shù)、降水等自然地理要素與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、居住等社會綜合要素的影響.多種要素、多個系統(tǒng)綜合共同作用與影響大連市城市人居環(huán)境的發(fā)展變化.

3 結(jié)論與建議

3.1 研究結(jié)論

(1)大連市城市人居環(huán)境時間過程分析.2011—2017年，大連市人居環(huán)境保持穩(wěn)定狀態(tài)，總體呈現(xiàn)出小幅上升趨勢，同時在不同的時間內(nèi)具有明顯的差異性與波動性.大連市所屬10個區(qū)(縣)的人居環(huán)境的排名以及地區(qū)劃分較為穩(wěn)定，同時存在小幅度的變化波動.

(2)大連市城市人居環(huán)境空間格局分析.人居環(huán)境核心區(qū)以中山區(qū)為代表處于遙遙領(lǐng)先的地位，過渡區(qū)以及邊緣區(qū)在數(shù)值和級別上與核心區(qū)人居環(huán)境相比仍存在很大差異.人居環(huán)境不同單元分布區(qū)(縣)的個數(shù)逐年變化，總體為人居環(huán)境過渡區(qū)不斷減少，核心區(qū)和邊緣區(qū)波動增加的趨勢.

(3)政府宏觀調(diào)控、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是主要因素.自然因素中的緯度位置、海陸位置等各因素也會對大連市10個區(qū)(縣)人居環(huán)境演變造成影響.

3.2 優(yōu)化建議

結(jié)合大連市10個區(qū)(縣)城市人居環(huán)境的研究，基于大連市城市人居環(huán)境建設(shè)的實際情況，對如何提高優(yōu)化大連市城市人居環(huán)境這一實際問題給出如下建議:

(1)發(fā)展區(qū)域基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)，提升人民富裕程度.具備不同特征的城市要根據(jù)自身的特點發(fā)揮優(yōu)勢特征，因此，需要采取因地制宜的策略提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高人民生活水平.大連市作為帶動遼寧省甚至整個東北經(jīng)濟(jì)的核心地區(qū)，素有“東北之窗”“北方明珠”“浪漫之都”等稱號，對其自身的社會價值、經(jīng)濟(jì)價值和對旅游業(yè)、城市的發(fā)展，都會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響.因此，大連市要利用這些區(qū)域特色重點發(fā)展以旅游業(yè)為代表的第三產(chǎn)業(yè)，并衍生相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈條.

(2)加大城市環(huán)保力度，強(qiáng)化公共服務(wù)水平.近幾年是大連市創(chuàng)建“生態(tài)宜居的現(xiàn)代化大連”的關(guān)鍵時期，“環(huán)保管理”“環(huán)保監(jiān)督”以及“環(huán)保應(yīng)急處理”等都要落地生根，同時需要逐步養(yǎng)成“環(huán)保公共服務(wù)意識”，促使4項措施有機(jī)融合，共同打造生態(tài)宜居的大連.

(3)更新可持續(xù)的城市發(fā)展觀念，打造宜居生態(tài)城市.可持續(xù)發(fā)展理念已經(jīng)得到世界各國的認(rèn)可，人們保護(hù)環(huán)境的意識也在不斷提高.從一個城市來說，城市人居環(huán)境的好壞足以影響到吸引人才、資金和物資等多方面.為了在競爭中處于有利地位，大連應(yīng)該加快可持續(xù)生態(tài)環(huán)境城市建設(shè)，并以此促進(jìn)自身的發(fā)展，“可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)宜居的大連”既算明智之舉，也是現(xiàn)實選擇，更是長遠(yuǎn)之計.