葉 浩，濮勵杰，張 鵬

(1.廣東商學院 資源與環(huán)境學院，廣州510320;2.南京大學 地理與海洋學院，南京210093)

0 引言

城市體系是一個國家或一個地區(qū)各種規(guī)模、各種類型城市的分布結(jié)構(gòu)的有機整體，隨著世界范圍內(nèi)城市化進程的不斷加速，城市體系的演變不僅為城市地理學家所關(guān)注，也日益引起經(jīng)濟學家的興趣［1-2］。城市體系研究是城市地理、城市規(guī)劃及相關(guān)研究的傳統(tǒng)課題，分析城市體系變化的特征及其趨向?qū)τ跍蚀_地預測城市人口規(guī)模以及合理地確定城市體系結(jié)構(gòu)具有非常重要的意義。自20世紀80年代以來，國內(nèi)外很多知名學者依據(jù)城市人口規(guī)模、GDP及建成區(qū)面積等指標對中國城市體系的規(guī)模分布進行了研究［3-5］。具體到城市空間分布的形態(tài)與模式研究中，主要從城鎮(zhèn)分布密度、平均最鄰近距離、空間分布類型和空間分布重心等方面進行城鎮(zhèn)體系的空間分布特征分析［6-7］。城市直接的空間關(guān)聯(lián)主要運用人流、物流、資金流、信息流等數(shù)據(jù)研究分析城市的中心性、城市間的空間相互作用及其影響范圍［8-9］。城市分布的空間關(guān)聯(lián)特征研究主要運用空間自相關(guān)分析進行描述，相應的指標有空間自相關(guān)指數(shù)和空間聯(lián)系局域指標等［10-11］。

然而，國內(nèi)已有的研究更多集中在對城市空間集聚強度與形式的靜態(tài)分析上，在對城市體系的空間分布進行研究時，往往把不同規(guī)模的城市抽象為一個均質(zhì)的點，這種假設對于由不同規(guī)模的城市組成的城市體系而言，存在一定的不足之處。鑒于此，本研究采用全國縣級以上城市的城市人口數(shù)據(jù)，運用最近鄰與空間自相關(guān)分析，定量分析了1985—2010年間不同規(guī)模城市的空間分布格局，進而探索我國城市空間集聚的時空特征與演變規(guī)律。

1 研究方法

1.1 最近鄰分析

城市在一定的地域環(huán)境下并不是隨機分布的，而是表現(xiàn)出特定的空間分布形態(tài)，不同城市點群在空間分布上往往呈現(xiàn)出不同的特征。最近鄰分析(nearest neighbor analysis，NNA)屬于無樣方法之一，它最早由Clark和Evans兩位植物學家提出，其基本理論是通過比較樣地內(nèi)種群的實際分布與假設的隨機分布之間的差異，借以作出點空間分布類型的判斷，被認為是一個能較為準確并客觀地確定布點格局情況的方法［12］。

為了檢驗點的分布是否屬于某種可識別的模式，需要在最近鄰分析中引入R統(tǒng)計量。R統(tǒng)計量是點分布中最近鄰點實際觀測值與期望值之比。計算公式如下［13］:

式中:robs為最近鄰點平均距離的觀測值;rexp為由理想的隨機分布模式?jīng)Q定的最近鄰點平均距離的期望值。在顯著性水平為0.05的概率下，統(tǒng)計顯著性檢驗可通過計算ZR值來檢驗差值與其標準誤差SEr的比較情況:

式中:A為觀測區(qū)域的面積;n為觀察點數(shù)。若ZR＞1.96或者ZR＜-1.96，則可認為在顯著性水平為0.05的概率下，所計算出來的觀測模式與隨機模式之間的差值具有統(tǒng)計顯著性;反之，如果 -1.96 ＜ZR＜1.96，則盡管觀測模式看上去更聚集或者更加分散，但事實上，它與隨機模式之間不存在顯著差異，不能拒絕0假設。

1.2 空間自相關(guān)分析

在運用最近鄰方法分析點分布的空間模式時，將所有的點視為相同的，只分析點的位置，而不考慮點的屬性和特征。因此，有必要同時考慮點的位置和屬性來對城市分布的空間格局進行測度。在考慮點屬性的情況下，可以用空間自相關(guān)系數(shù)指標來測度和檢驗城市的空間分布特征。檢驗區(qū)域內(nèi)城市空間集聚的特征，可以使用局部空間自相關(guān)指數(shù)Moran’s I，計算公式為［14］:

式中:Xi和Xj為相應城市的非農(nóng)人口與均值的離差;Wij為城市i和城市j之間空間接近度的權(quán)重指標，通常將城市i和城市j之間距離的倒數(shù)作為權(quán)重。同時，也需對局部Moran’s I進行顯著性檢驗，以明確這種局部空間關(guān)聯(lián)性質(zhì)是否成立，揭示出局部區(qū)域上的城市空間集聚特征。

根據(jù)局部Moran’s I的含義，可將某城市及與其相鄰城市之間的局部空間關(guān)聯(lián)性質(zhì)劃分為HH，LL，LH和HL 4種類型:HH代表了高觀測值的城市被同是高值的城市所包圍的空間聯(lián)系形式;LL代表了低觀測值的城市被同是低值的城市所包圍的空間聯(lián)系形式;HL代表了高觀測值的城市被同是低值的城市所包圍的空間聯(lián)系形式;LH代表了低觀測值的城市被高值的城市所包圍的空間聯(lián)系形式。

2 數(shù)據(jù)與樣本

改革開放以來，我國城市化、城市規(guī)模有了較大的發(fā)展，城市個數(shù)和規(guī)模均有提高。20世紀80年代以來是我國典型的社會經(jīng)濟轉(zhuǎn)型時期，城市空間結(jié)構(gòu)演變具有獨特而鮮明的變化規(guī)律，對其進行深入分析具有相當?shù)湫偷睦碚撆c現(xiàn)實意義。因此，本研究利用1985，1990，1995，2000，2005和2010年的全國縣級以上城市數(shù)據(jù)，定量分析我國城市體系的空間分布特征及演變規(guī)律。

本研究采用非農(nóng)人口數(shù)據(jù)來表示城市規(guī)模的大小并用于測算城市空間分布格局。由于臺灣省、香港和澳門特別行政區(qū)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)缺失，未列入研究范圍。所使用的數(shù)據(jù)均來源于歷年的《中國城市統(tǒng)計年鑒》與《中國人口與就業(yè)統(tǒng)計年鑒》?？紤]到不同規(guī)模城市在空間分布上的差異性，利用我國現(xiàn)行的城市規(guī)模等級標準對城市進行了等級劃分。為避免城市人口規(guī)模差異較大所造成的影響，對我國各城市的非農(nóng)人口取自然對數(shù)來進行分析。

3 我國城市空間分布規(guī)律的演變

3.1 城市空間分布格局的演變

改革開放以來我國城市化水平明顯提高，城市經(jīng)濟成為國民經(jīng)濟發(fā)展的主體。在此背景下，我國城市的數(shù)量發(fā)生了明顯的變化。1985年，我國縣級以上城市個數(shù)為324個，市區(qū)非農(nóng)人口總和為1.18億人，2010年則分別為657個，3.36億人。歷年城市規(guī)模見表1。

表1 1985—2010年中國城市規(guī)模的變化Tab.1 Temporal difference in the structure of Chinese urban scale from 1985 to 2010

對于城市體系的空間分布特征研究，本研究運用ArcGIS 9.3軟件中自帶的空間統(tǒng)計分析工具箱，在顯著性水平0.05 上，計算得到1985，1990，1995，2000 和2010年全部城市與5分法不同規(guī)模城市的R統(tǒng)計量(表2)。

表2 1985—2010年中國城市的R值及分布類型Tab.2 Spatial distribution pattern and R index of China urban from 1985 to 2010

從表2可以發(fā)現(xiàn)，在1985—2010年間，我國城市整體上呈集聚分布的模式，且集聚程度有上升的趨勢。同時，由于中國城市規(guī)模等級差距很大，各城市的影響強度和范圍相差也很大，使得不同規(guī)模的城市在空間上的分布類型有很大差異。在1985—2010年間，中、小城市總體上呈集聚程度增強的趨勢;超大型、特大型和大城市的分散程度則迅速下降，分別由均勻分布、隨機分布過渡到隨機分布、集聚分布模式。

從我國1985—2010年間不同等級的城市分布模式來看，超大型城市、特大型城市呈均勻與隨機分布模式，而大城市、中等城市與小城市則為明顯的集聚分布模式。我國城市整體上呈集聚分布，說明在中國城市空間格局的歷史演變歷程中，城市規(guī)模結(jié)構(gòu)和等級結(jié)構(gòu)的地帶性差異始終存在，由自然地理條件、社會經(jīng)濟發(fā)展水平及區(qū)域人口的數(shù)量和質(zhì)量等組成的區(qū)域經(jīng)濟地理條件深刻影響著區(qū)域城市的發(fā)展及其分布。城市的集聚強度隨著城市規(guī)模的變大而降低，其原因是隨著城市規(guī)模的擴大，城市間的排斥作用不斷加強，集聚強度的降低有利于獲得足夠的人口及各種環(huán)境資源，保證城市的相對穩(wěn)定和優(yōu)勢地位。我國超大型、特大型城市由均勻分布轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機分布說明隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市化總體水平的提高以及人口大規(guī)模的流動，自然條件對城市發(fā)展的影響有所下降。

3.2 城市空間分布的集聚特征

雖然最近鄰分析能夠直觀地反映出我國城市空間分布類型，但還不能反映出其空間分布差異的內(nèi)在聯(lián)系，而局部空間自相關(guān)指數(shù)則可以較好地反映這一特征。利用局部Moran’s I的分析結(jié)果，結(jié)合GIS軟件的專題制圖功能，生成 1985，1990，1995，2000，2005 和 2010年間全國城市在局部區(qū)域上的空間集聚專題圖(圖1)。

圖1 1985，1990，1995，2000，2005 和2010 年中國城市的空間集聚狀態(tài)Fig.1 Spatial agglomeration of urban in China in 1985，1990，1995，2000，2005 and 2010

從圖1來看城市空間集聚狀態(tài)的演變，1985—2010年間，處于HH集聚狀態(tài)的城市，明顯表現(xiàn)出從東北、華北、環(huán)渤海地區(qū)向山東半島、滬寧杭、珠三角地區(qū)轉(zhuǎn)移的過程，尤其是廣東和山東，地位顯著提高。2000年以后，山東半島地區(qū)的城市更是和滬寧杭地區(qū)構(gòu)成連綿發(fā)展的態(tài)勢，表現(xiàn)為強烈的HH集聚狀態(tài)，形成作用范圍廣泛而普遍的城市空間集聚區(qū)。進入21世紀以來，隨著經(jīng)濟體制改革的不斷深化，在計劃經(jīng)濟體制下作為建國后國家的主要重工業(yè)發(fā)展基地的京津唐和東北地區(qū)開始衰落，城市化進程滯緩，此后處于HH集聚狀態(tài)的城市急劇減少，城市區(qū)域一體化發(fā)展的狀態(tài)已不明顯。HL集聚狀態(tài)的城市主要分布在西南、華北與西北等地區(qū)，大多為中西部地區(qū)的省會城市，說明與這些區(qū)域的部分城市快速發(fā)展相對應的是周圍城市的長期停滯。這在一定程度上反映出經(jīng)濟相對不發(fā)達的局部區(qū)域城市間出現(xiàn)了惡性競爭，有限的各種生產(chǎn)要素向部分競爭力較強的城市進一步集中，城市發(fā)展的不均衡性更為突出。處于LL與LH集聚狀態(tài)的城市變化不大，在空間上主要集中分布在經(jīng)濟相對不發(fā)達的內(nèi)蒙、青海、甘肅與云南等地區(qū)，說明這些地區(qū)的城市發(fā)展與周圍地區(qū)的關(guān)聯(lián)不緊密，城市發(fā)展水平不高。值得注意是，20世紀90年代以來，浙閩交界處出現(xiàn)了數(shù)個LL的城市，該區(qū)域正處于長三角經(jīng)濟區(qū)和海峽西岸經(jīng)濟區(qū)的交集地帶，但也與兩大經(jīng)濟區(qū)的核心地域相距甚遠，在交通相對封閉的條件下，城市的發(fā)展長期處于停滯狀態(tài)。這進一步表明我國城市發(fā)展的不均衡現(xiàn)象不僅體現(xiàn)在東中西部大的經(jīng)濟帶之間，在部分經(jīng)濟較為發(fā)達的區(qū)域內(nèi)部也有明顯表現(xiàn)。

沒有通過顯著性檢驗的城市多數(shù)集中在中部地區(qū)的湖南、湖北、河南、江西等省，且近20年來沒有發(fā)生明顯變化，這在一定程度上體現(xiàn)了這些地區(qū)內(nèi)城市的發(fā)展長期處于無序狀態(tài)，城市間的相互聯(lián)系與影響相對較弱，城市的整體協(xié)調(diào)發(fā)展能力并沒有太大改善。

4 結(jié)論

中國幅員廣闊，不同的地理、文化、經(jīng)濟、社會背景導致中國地域差異明顯，且有擴大的趨勢，使得中國城市空間格局的階段性差異日益突出。從城市的空間集聚或空間關(guān)聯(lián)性質(zhì)來看，其集聚特征的反差十分鮮明，表明不同規(guī)模的城市在空間集聚同時也表現(xiàn)出較強的不均衡性。研究表明，在1985—2010年間，我國城市的整體分布主要呈集聚型，集聚程度有著增強的趨勢，且不同規(guī)模的城市在空間上的分布類型有很大差異。不同規(guī)模的城市表現(xiàn)出明顯不同的空間分布格局，可能與城市的發(fā)展特征和地理環(huán)境異質(zhì)性有關(guān)，集聚強度的降低有利于獲得足夠的人口及各種環(huán)境資源。超大型、特大型城市由均勻分布轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機分布說明隨著經(jīng)濟的發(fā)展、城市化總體水平的提高以及人口大規(guī)模的流動，城市發(fā)展對自然和社會經(jīng)濟條件的依賴相對降低。

同樣，從局部區(qū)域上城市的空間集聚效應來考察，亦是如此，東、中、西部地區(qū)之間城市的發(fā)育程度差異明顯。1985—2010年間，處于HH集聚狀態(tài)的城市，明顯表現(xiàn)出從東北、華北、環(huán)渤海以及滬寧杭地區(qū)向山東半島、滬寧杭、珠三角地區(qū)轉(zhuǎn)移的趨勢，而京津唐和遼中南地區(qū)進入20世紀90年代以后，城市化進程滯緩，城市區(qū)域一體化發(fā)展的狀態(tài)已不明顯。東部地帶不同規(guī)模等級城市都較為發(fā)達，城市體系較為完善，同級城市和不同級城市間的聯(lián)系不斷加強，形成了高水平均衡空間布局模式;中部地區(qū)中等城市較多，也有不少大、特大城市，進入2000年以來，城市的極化效應有降低的趨勢，表現(xiàn)為HL型城市數(shù)目有所降低，但沒有通過顯著性檢驗的城市主要集中分布在該區(qū)域，說明中部區(qū)域內(nèi)城市整體協(xié)調(diào)發(fā)展的能力并沒有明顯改善。西部地區(qū)以小城市發(fā)展為主，缺少大中城市，總體依然呈現(xiàn)低水平、低速度發(fā)展的空間格局，城市分布表現(xiàn)出較為強烈的空間極化特征，如烏魯木齊、西安、成都、昆明等省會城市成為區(qū)域發(fā)展的極點和中心城市，區(qū)域內(nèi)城市發(fā)展的不均衡性存在進一步擴大的趨勢。說明了當前實施“西部大開發(fā)”、“中部崛起”和“振興東北老工業(yè)基地”等戰(zhàn)略部署的迫切性和合理性。

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