王麗 牛文元

(1.國家發(fā)展和改革委員會國土開發(fā)與地區(qū)經(jīng)濟研究所，北京 100038;2.中國科學院科技政策與管理科學研究所，北京 100190;3.中國科學院自然與社會交叉科學研究中心，北京 100190)

自城市形成以來，城市就不是以一個封閉的系統(tǒng)存在的［1］。尤其是人類步入工業(yè)化社會后，城市依次經(jīng)歷了郊區(qū)化(Suburbanization)、逆城市化(Counter-urbanization)、再城市化(Reurbanization)三大潮流。事實毫無爭議地證明，這些都是城市完成自我膨脹的必要步驟，同時城市的范圍也從建成區(qū)(Built-up areas)、都市圈(Metropolitan Area)到都市連綿帶(Megalopolis)不斷擴張，并越來越多地參與到區(qū)域及全球競合活動中，成為人類生產(chǎn)、生活的重要載體。由此，基于全空間尺度的城市發(fā)展?jié)摿υu價具有重要的理論與實踐意義。

對于城市潛力的研究及應用主要分為三部分:城市潛力模型本身的構建、通過實證數(shù)據(jù)對模型的檢驗、利用模型結果對經(jīng)濟社會現(xiàn)象進行描述及解釋性分析等。從模型本身來看，學者們從潛力的代表內涵［2］、指標選?。?－5］、公式形式［6－7］、理論實證［8－9］等方面對城市潛力的模型做了不少研究。從實證檢驗方面，學者們對地區(qū)潛力和工資、人均收入、需求聯(lián)系、勞動生產(chǎn)率等之間關系進行考察［10－11］，以此來檢驗地區(qū)潛力的作用和影響。從模型的應用方面，有利用公式計算出各地區(qū)的市場潛力分布，并通過潛力圖的描繪直觀地發(fā)現(xiàn)一定的經(jīng)濟社會聯(lián)系，如Florida、Southern Ontario 等地區(qū)潛力圖線的刻畫等［12－13］;有將市場潛力分布結果用于對各種社會經(jīng)濟現(xiàn)象提供解釋［14］，如利用市場潛力結果解釋產(chǎn)業(yè)變化、生產(chǎn)率差異、工資差別，甚至對歐洲經(jīng)濟一體化效果的影響進行分析等。

以往對于城市潛力的研究主要集中在社會經(jīng)濟領域，鮮有涉及資源環(huán)境方面的內容。事實上，資源環(huán)境條件是城市發(fā)展的基底，對城市發(fā)育的影響是決定性的。另外，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和城市基礎實力的提高，城市與資源環(huán)境之間的關系又賦予了新的內容。這就需要我們通過將城市潛力和資源環(huán)境條件進行結合研究，以此來根據(jù)資源環(huán)境條件判斷城市發(fā)育情況，以及在現(xiàn)有城市發(fā)展基礎上更好地統(tǒng)籌規(guī)劃、保護資源環(huán)境。

本文基于22個指標綜合構建了城市規(guī)模、基于道路體系及障礙考慮綜合構建了全國距離可達性，以此更為準確地測度城市潛力。從土地、水文、氣候、資源四大方面綜合構建資源環(huán)境指數(shù)指標，以此測度出中國整體資源環(huán)境態(tài)勢。在此基礎上，研究城市潛力和資源環(huán)境條件兩者之間的關系。根據(jù)前述研究，進一步劃分出中國不同區(qū)域類型，為區(qū)域發(fā)展提供規(guī)劃建議。

1 方法

1.1 城市潛力的構建及模型

市場潛力(market potential)是城市潛力的前身，最早提出市場潛力的定義及形式的學者是Harris［15］。他利用銷售額(retail sales)和運輸成本，計算了美國的市場潛力分布。由于有關潛力值的測度是一個應用性概念，不同學者根據(jù)自身的研究方向對潛力值進行不同的闡釋。本文選擇傳統(tǒng)的潛力模型公式，通過綜合度量城市規(guī)模和距離指標來對城市潛力進行測度，公式如下:

其中，j為一任意地點;k為城市所在地;Mk為城市的規(guī)模;djk為j、k兩地距離，τ為距離摩擦系數(shù)，根據(jù)大多數(shù)學者對于中國地區(qū)的研究成果將該值取為1.5［16］。

1.1.1 城市規(guī)模M的研究

根據(jù)研究方向和對象的不同，城市規(guī)模M可以選取不同的涵義。如用銷售額、地區(qū)收入［9，17］、地區(qū)購買力等來反映市場吸引情況［3］;或者直接用地區(qū)生產(chǎn)總值GDP來代替 Mk［5，18］。另外，在使用潛力模型時，一些學者甚至更愿意用經(jīng)濟潛力這一名詞來代替市場潛力。事實上，城市是一個綜合體，人口規(guī)模大小、勞動力供給、集聚經(jīng)濟效益、投入產(chǎn)出前后向關聯(lián)等等因素錯綜交織在一起，城市作用也隨著距離而發(fā)生衰減變化。因此，對于城市潛力的研究中，合理選擇M值，有利于利用模型體現(xiàn)城市與區(qū)域之間的作用程度［2，19－20］。

在本文中，選取能綜合反映城市發(fā)展情況的人口、企業(yè)、工資、產(chǎn)品、投資、公共服務六個方面的22個指標，反映城市規(guī)模大小。具體指標見表1。選取2009年全國654個縣級及以上城市的相應數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)在SPSS中利用因子分析得到城市規(guī)模綜合得分，并將結果歸一到1－21之間。

1.1.2 距離d的研究

對于距離d的研究，主要集中在距離選取指標的討論［4］，即選取不同的距離測度方式來代替djk。關于這些距離指標的選取種類非常多:如運輸成本［15］、鐵路距離［21］、行路時間［5，22］，以及包括裝卸費、運輸成本和國際關稅在內的綜合成本［2］等，或是直接用兩地直線距離［23］。Anderson認為對于不同的研究對象應根據(jù)特性相應地采取不同的距離度量方式才更符合實際［24］。

在本文中，選取承擔最主要交通運量的高速公路、國道、省道、鐵路這四項來綜合計算全國可達性，更為貼合實際。這些道路的平均行車速度依次為100 km/h、70 km/h、50 km/h、70 km/h。另外，考慮到水體、濕地、冰川雪被、沙漠、裸露巖石及荒漠組成的絕對障礙，將通行速度設置為0;考慮到我國三大階梯的特有地形特征，設置第一階梯、第二階梯、第三階梯覆蓋范圍內(有道路通過的路徑排除在外)的通行速度分別為:8 km/h、10 km/h、15 km/h。在獲取全國柵格速度圖的基礎上，求取通過單位柵格的時間值，即T=單位柵格的邊長/該處柵格的通行速度。最后，利用Dijikstra算法的基本思想，運用“cost weighted”方法針對城市實行最短路徑分析，從而可生成分別以全國所有城市為中心的全國范圍可達性圖。

表1 城市規(guī)模測度體系Tab.1 Measurement indicator system of city size

1.2 資源環(huán)境條件的構建及模型

資源環(huán)境條件是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的基礎［25］，其優(yōu)劣情況源于自然環(huán)境的固有屬性。由于資源環(huán)境的組成要素具有多樣性特征，因此選擇一組具有代表性、科學性的資源環(huán)境指標，架構資源環(huán)境評價體系與模型是評估區(qū)域資源環(huán)境條件的關鍵。黃秉維［26］通過地形、溫度、水系、生態(tài)和其他指標研究了中國的資源環(huán)境態(tài)勢。楊小喚等［27］借用氣候、水文、地形與植物生產(chǎn)力四大類指標組建了自然環(huán)境適宜性指數(shù)。謝高地等［28］從生態(tài)、水資源、土地、能源等方面構建我國自然資源的承載力。根據(jù)以往的研究成果及本次研究的目標，本文從土地、水文、氣候、資源四大方面，共七類指標架構資源環(huán)境指數(shù)指標，詳細信息如表2所示。

表2 資源環(huán)境指數(shù)指標的架構及介紹Tab.2 Natural environment and resource index

根據(jù)參數(shù)性質對資源環(huán)境條件的作用屬性，可將參數(shù)劃分為兩類。一是參數(shù)與資源環(huán)境條件呈正相關，即參數(shù)值越大，該處資源環(huán)境條件越優(yōu)。河流密度、積溫、耕地等五類參數(shù)均屬于該類參數(shù)類型。二是與資源環(huán)境條件呈負相關，高程與不適宜發(fā)展用地屬于此類參數(shù)。本次參數(shù)層均來自2000年或2005年，尺度為1 km2的柵格數(shù)據(jù)。為了消除參數(shù)的量綱差異，使參數(shù)具有橫向可比性，并按照參數(shù)的正向、負向指標性質，進行歸一化。如公式(2)所示:

在此基礎上，根據(jù)公式(3)采用加權平均的方法，得到資源環(huán)境指數(shù):

其中NERI為資源環(huán)境指數(shù)(Natural environment and resource index)，F(xiàn)i為經(jīng)歸一化后的資源環(huán)境參數(shù)，Wi為參數(shù)權重，此處選擇等權平均的方法，取值為1。

2 結果

2.1 城市潛力及資源環(huán)境條件的分布

全國城市潛力值由東至西呈降低態(tài)勢。東部地區(qū)城市潛力值高的區(qū)域分布較廣，尤其是河北、山東、河南、江蘇、浙江、廣東部分區(qū)域潛力較高。東部其余地區(qū)、中部、東北的大部分地區(qū)屬于中潛力區(qū)域。廣大西部地區(qū)的潛力值普遍較低。在全國城市潛力高的地域中，長三角地區(qū)較為突出，城市高潛力值幾乎覆蓋了整個區(qū)域，呈大范圍的片狀分布。京津冀地區(qū)和珠三角地區(qū)潛力值高的區(qū)域也呈連片分布。另外，以鄭州為核心的河南北部區(qū)域、以濟南為核心的山東西部區(qū)域也同樣具有大范圍的高潛力值分布。中部地區(qū)中，以武漢、長沙、南昌等分別為核心的區(qū)域;西部地區(qū)中，以重慶、成都、西安分別為核心的區(qū)域;東北地區(qū)中以沈陽、長春、哈爾濱分別為核心的區(qū)域都呈現(xiàn)潛力突出的態(tài)勢。以昆明、南寧、烏魯木齊分別為核心的區(qū)域也明顯呈現(xiàn)出與周圍地區(qū)相比較高的潛力值。

資源環(huán)境指數(shù)分布與我國的三大階梯地形布局極為相似。以昆侖山山脈、祁連山山脈及橫斷山脈東緣為界的青藏高原和柴達木盆地地域內資源環(huán)境指數(shù)最低。塔里木盆地、準格爾盆地、吐魯番盆地所在的大部地區(qū)資源環(huán)境指數(shù)次低;內蒙古高原東部、大興安嶺山脈西部、黃土高原、云貴高原地區(qū)也為資源環(huán)境較差區(qū)域。東北平原、華北平原、長江中下游平原、武夷山山脈、南嶺山脈附近為資源環(huán)境指數(shù)較高的區(qū)域。唯有四川盆地與階梯分布差異較大，雖然地處第二階梯，但資源環(huán)境指數(shù)較好。

為了符合國內的統(tǒng)計口徑以及利于研究成果的分類指導，并顧及中國全域空間的連續(xù)性，在此，將全國連續(xù)空間劃分為338個城市尺度的基本單元。以這些地級及以上區(qū)域尺度為基本研究單元，統(tǒng)計各個單元內的指標均值，作為該單元的相應指標值。

2.2 城市潛力與資源環(huán)境的宏觀聯(lián)系

圖1 城市潛力與資源環(huán)境的宏觀聯(lián)系Fig.1 Macro linkages of urban potential(UP)and NERI

總體來看，城市潛力與資源環(huán)境具有正相關關系，相關系數(shù)為0.431。從圖1可以看出，隨著區(qū)域資源環(huán)境指數(shù)的升高城市潛力也普遍隨之升高。另外，城市潛力高的區(qū)域幾乎都集中在資源環(huán)境指數(shù)高于300的范圍內。由此可以看出，資源環(huán)境條件是城市發(fā)展的基礎。所有資源環(huán)境條件好的區(qū)域不一定都具有很高的城市潛力值;但城市發(fā)展?jié)摿Ω叩膮^(qū)域必定是資源環(huán)境良好的區(qū)域。

2.3 城市潛力與資源環(huán)境的分級研究

將城市潛力值利用natural break分類方法分為三類:潛力低值(＜100)、中值(介于100到200之間)、高值(＞200)。三類市場潛力值中，低潛力值區(qū)域與資源環(huán)境的相關性較高，為0.581，且在0.01水平上顯著;中潛力值區(qū)域與資源環(huán)境的相關性較弱，僅在0.05水平上顯著;高潛力值區(qū)域與資源環(huán)境不相關(見表3)。由此可知，當城市發(fā)育度較低時，城市發(fā)展對于資源環(huán)境條件依賴較大;當城市發(fā)育到一定程度，一方面是較好的資源環(huán)境本底條件支撐其較好發(fā)育，另一方面城市進一步的發(fā)展需要更多其他因素的支撐，因此，呈現(xiàn)較弱相關的局面。

表3 城市潛力與資源環(huán)境的分級關系Tab.3 The classification research on urban potential and NERI

將低潛力值地區(qū)與資源環(huán)境指數(shù)做回歸如圖2所示。由于兩者的相關性較高，回歸效果較好。回歸曲線反映了中國城市潛力與資源環(huán)境條件的一般對應關系。從圖2反映出，一般而言城市潛力越高，區(qū)域資源環(huán)境條件越好。位于回歸線上方的散點意味著該區(qū)域的資源環(huán)境狀況好于中國目前情況下相應城市發(fā)展水平所對應的資源環(huán)境條件;位于回歸線下方的散點意味著區(qū)域目前的發(fā)展水平超出了現(xiàn)有的資源環(huán)境條件所能承載的開發(fā)能力，這一方面是資源環(huán)境過于脆弱所導致，一方面是由于該區(qū)域過度開發(fā)所造成。另外，低潛力值地區(qū)的資源環(huán)境指數(shù)范圍分布較廣，介于100到450之間，說明資源環(huán)境條件是城市發(fā)展的必要條件，但不是充分條件。

中潛力值地區(qū)的資源環(huán)境指數(shù)主要是在300和450之間，表明這些區(qū)域本身具有良好的資源環(huán)境基礎(見圖3)。由于城市發(fā)育的基底均較好，城市的進一步發(fā)展就受其他有差別條件的影響，如歷史偶然因素、國家政策、區(qū)位條件、對外聯(lián)系等，因此，城市潛力值與資源環(huán)境的相關性較弱。另外，該類潛力中值區(qū)域與資源環(huán)境指數(shù)呈弱負相關，是否意味著，在當前發(fā)展階段，該類區(qū)域為了大力發(fā)展經(jīng)濟，而不惜自然資源的損耗，導致城市發(fā)展是建立在對自然資源的無節(jié)制掠奪之上，從而呈現(xiàn)對于資源環(huán)境的損害越多城市發(fā)展越好的局面。當然，是否如此有待進一步的研究。

高潛力值地區(qū)的資源環(huán)境指數(shù)主要是在330和400之間，同樣是在良好的資源環(huán)境背景上發(fā)展起來的(見圖4)。這類區(qū)域受歷史、政策等優(yōu)勢積累，城市發(fā)育較為成熟，與資源環(huán)境條件相關性更弱。

圖2 低潛力值地區(qū)與資源環(huán)境的關系Fig.2 Relationship between low potential value and NERI

圖3 中潛力值地區(qū)與資源環(huán)境的關系Fig.3 Relationship between medium potential value and NERI

圖4 高潛力值地區(qū)與資源環(huán)境的關系Fig.4 Relationship between high potential value and NERI

2.4 區(qū)域分類及發(fā)展指導

圖5 低潛力值地區(qū)的象限劃分Fig.5 Categories of low potential value areas

潛力高值和中值地區(qū)主要分布在資源環(huán)境好的區(qū)域，區(qū)域差異主要由不同潛力值來界定。因此，這兩者各自歸類。低潛力值地區(qū)較為復雜，一方面資源環(huán)境差異較大，另一方面較強依賴資源環(huán)境的平均屬性和自身特性之間有別。因此，對于該類地區(qū)需要進一步劃分類別。在此以資源環(huán)境指數(shù)值300和回歸線為界，如圖5所示。處于Ⅰ類地區(qū)資源條件較好，且現(xiàn)有的資源環(huán)境能進一步承載城市的發(fā)展。處于Ⅱ類地區(qū)資源條件較差，但現(xiàn)有資源條件還能支撐城市的進一步發(fā)展。處于Ⅲ類地區(qū)資源條件較好，但是由于過度開發(fā)，城市的發(fā)展已經(jīng)超過了區(qū)域資源環(huán)境的承載。處于Ⅳ類地區(qū)資源環(huán)境較脆弱，同時城市的發(fā)展已經(jīng)超出了當?shù)刭Y源環(huán)境的承載。優(yōu)化發(fā)展區(qū)(Optimized Development Zones)主要集中在沿海的京津冀城市群、長三角城市群、珠三角城市群、山東半島，另外在中原城市群與武漢都市圈區(qū)域也具有分布。優(yōu)化發(fā)展區(qū)的面積為 375726.3 km2，僅占全國面積的3.97%(見表4)。由于國家區(qū)域發(fā)展政策的支持以及有利的地理區(qū)位優(yōu)勢，優(yōu)化發(fā)展區(qū)的發(fā)展條件得天獨厚，已經(jīng)成為我國經(jīng)濟活動最為活躍、發(fā)展水平最高的區(qū)域，也是我國參與全球經(jīng)濟合作與分工的核心載體。本文研究表明，優(yōu)化發(fā)展區(qū)的資源環(huán)境指數(shù)均在300以上，屬于資源環(huán)境條件優(yōu)越的地區(qū)。事實證明，從資源環(huán)境角度，我國生產(chǎn)力布局與經(jīng)濟活動安排具有很大的合理性。但是，隨著經(jīng)濟總量的持續(xù)擴張，經(jīng)濟發(fā)展中投資與消費的結構性矛盾問題逐步凸顯出來，另外，可持續(xù)發(fā)展的資源環(huán)境瓶頸日漸明顯，因此優(yōu)化發(fā)展區(qū)應更加注重經(jīng)濟發(fā)展的質量水平。該區(qū)域應當以產(chǎn)業(yè)結構調整為契機，大力發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、高端服務業(yè)，建立現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，構建經(jīng)濟、社會、人居環(huán)境不斷優(yōu)化、協(xié)調的區(qū)域發(fā)展格局。

集約發(fā)展區(qū)(Intensive Development Zones)主要分布在遼東半島、中部大部分地區(qū)，以及除優(yōu)化發(fā)展區(qū)之外的東部地區(qū)。長期以來，相對于發(fā)達地區(qū)，集約發(fā)展區(qū)處于國家經(jīng)濟發(fā)展的第二梯隊，雖其資源環(huán)境指數(shù)位于較高層面，但其城市發(fā)展水平僅位于中游。隨著國家中部崛起、東北老工業(yè)基地振興等區(qū)域政策的出臺，加上發(fā)達地區(qū)產(chǎn)業(yè)轉移的趨勢，擁有較好資源環(huán)境本底條件的集約發(fā)展區(qū)迎來了巨大的發(fā)展機遇。一方面，集約發(fā)展區(qū)是我國重點發(fā)展和開發(fā)的地區(qū)，是我國工業(yè)化和現(xiàn)代化的重點區(qū)域。另一方面，集約發(fā)展區(qū)也是我國人口集聚和保障糧食安全的關鍵區(qū)域。因此，在抓住機遇不斷發(fā)展的同時，更應該注意區(qū)域資源環(huán)境的保護。這要求集約發(fā)展區(qū)提高產(chǎn)業(yè)轉移的門檻，加強新技術的研發(fā)和技術改造，不斷增強產(chǎn)業(yè)發(fā)展的質量和效益。

綠色發(fā)展區(qū)(Green Development Zones)主要分布在云南、貴州以及黑龍江、吉林等地。該區(qū)城市發(fā)展?jié)摿Φ?，相對而言其資源環(huán)境指數(shù)較為優(yōu)越，主要涉及了大、小興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)保育區(qū)、長白山森林生態(tài)系統(tǒng)保育區(qū)、川滇森林生態(tài)系統(tǒng)多樣性保育區(qū)等，是我國重要的生態(tài)保護區(qū)域。與其較低的城市發(fā)展水平相比較，綠色發(fā)展區(qū)具有較為優(yōu)越的資源環(huán)境本底條件，但是其資源環(huán)境依然較為脆弱，對高強度的經(jīng)濟活動較為敏感，因此該區(qū)域應該著力發(fā)展以旅游、觀光、度假為主體的綠色產(chǎn)業(yè)。

表4 區(qū)域類別劃分Tab.4 Classification of area

限制發(fā)展區(qū)(Limited Development Zones)位于我國廣大的西部地區(qū)。這里生態(tài)環(huán)境極為脆弱，也是我國重要的生態(tài)屏障。限制發(fā)展區(qū)城市發(fā)展水平低，但如果一味追求經(jīng)濟發(fā)展數(shù)量，毫不顧忌地搞工業(yè)化，不但違背了生產(chǎn)力布局的基本規(guī)律，而且會給中西部地區(qū)、乃至全國的生態(tài)環(huán)境帶來嚴重危害。應當重視近些年來某些西部省份在產(chǎn)業(yè)投資方面的不合理傾向，及時制止并通過生態(tài)補償、財政支付轉移、干部選拔考核指標等機制建設引導限制發(fā)展區(qū)的理性發(fā)展。

保護性發(fā)展區(qū)(Protective Development Zones)指西藏南部、新疆西北部、內蒙古東部、陜西南部、遼寧、吉林、云南部分地區(qū)。其中，西藏南部、新疆西北部、內蒙古東部地區(qū)資源環(huán)境較差，但仍能承載城市的進一步發(fā)展;陜西南部、遼寧、吉林、云南部分地區(qū)資源環(huán)境較好，但該地區(qū)城市過度開發(fā)，已經(jīng)超出了當?shù)刭Y源環(huán)境承載。這兩種情況均既需要城市的發(fā)展，同時也需要環(huán)境的保護，兩者同等重要。

3 總結與討論

本文綜合測定了城市潛力及資源環(huán)境條件，得到全國潛力及資源環(huán)境分布狀況。進一步研究兩者之間的關系，并綜合劃分全國區(qū)域。

(1)全國城市潛力由東至西呈降低態(tài)勢。東部地區(qū)城市潛力值高的區(qū)域分布較廣;其次為中部及東北部地區(qū);西部地區(qū)的潛力值普遍較低。

(2)資源環(huán)境指數(shù)分布與我國的三大階梯地形布局極為相似。第一階梯資源環(huán)境條件最差;第二階梯內部塔里木盆地、準格爾盆地、吐魯番盆地所在的大部地區(qū)資源環(huán)境條件劣于其余地區(qū)，四川盆地附近較優(yōu);第三階梯所在地區(qū)資源環(huán)境條件普遍較好。

(3)資源環(huán)境條件是城市發(fā)展的必要條件?？傮w來看，城市潛力與資源環(huán)境具有正相關關系。尤其是城市實力較弱地區(qū)對于資源環(huán)境的依賴更強。不過，當城市在較高的資源環(huán)境基底下發(fā)展到一定程度后，城市的進一步發(fā)展取決于其余差別性條件，因此，兩者之間的相關性減弱。

(4)根據(jù)城市潛力、資源環(huán)境條件及兩者之間的關系，劃分出全國區(qū)域五大類別:優(yōu)化發(fā)展區(qū)、集約發(fā)展區(qū)、綠色發(fā)展區(qū)、限制發(fā)展區(qū)、保護性發(fā)展區(qū)。根據(jù)各自類別特點，提出相關建議。

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