唐蓓佩,王興,馬滕,孫曦亮,芮旸

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國家園林城市空間分布的點格局分析

唐蓓佩,王興,馬滕,孫曦亮,芮旸*

西北大學 城市與環(huán)境學院, 陜西 西安 710127

以國家園林城市為例，將其劃分為地級及以上級別園林城市和縣級園林城市兩類。運用最近鄰指數(shù)、Ripley's K函數(shù)、標準差橢圓分析和熱點聚類方法，對國家園林城市總體及分類型的空間分布進行比較研究。結果表明：（1）就分布特征而言，三者均表現(xiàn)出不同程度的集聚性，但較之總體，兩類園林城市分布的多尺度特征相對簡單；三者的聚集規(guī)模、強度和分布類型由聚集轉為離散的特征空間尺度都以地級及以上級別園林城市為大；（2）就分布格局而言，縣級園林城市的分布范圍最廣，總體次之，地級及以上級別園林城市最小；三者分布的主導方向分呈西北—東南、偏北—偏南、東北—西南，重心則均落在河南省；（3）就分布規(guī)律而言，三者的各階熱點區(qū)均位于中國地勢第三級階梯上；二階熱點區(qū)基本都在黃河流域下游地區(qū)與長江流域下游地區(qū)之間；一階熱點區(qū)均集聚在都市圈和大都市區(qū)，體現(xiàn)出地形、降水及人口、經(jīng)濟、城市發(fā)育等多因素的綜合影響；（4）就分布格局特征與城鎮(zhèn)化進程及城市建設趨勢的關聯(lián)而言，城市群已成為國家園林城市的主要集聚區(qū)，在部分地區(qū)甚至出現(xiàn)了園林城市群的雛形；應進一步推動西部城市“創(chuàng)園”活動和城市群綠化的開展，構建類型豐富、特色鮮明、互聯(lián)互通的園林城市均衡發(fā)展格局。

國家園林城市; 空間分布; 點格局; 類型分異

國家園林城市是指以城鄉(xiāng)園林綠化建設和人居生態(tài)環(huán)境改善為主旨，各項指標均滿足考核要求，經(jīng)評審通過并由住房和城鄉(xiāng)建設部命名通報和授牌的城市。其創(chuàng)建活動以1992年首批3個城市的入選為開端，經(jīng)過25年的發(fā)展，截至2016年底，全國已有18批310個城市獲此殊榮。隨著“創(chuàng)園”活動的深入開展，國家園林城市已成為在全國范圍和全社會都具有影響力的一張“城市名片”，并因此受到了學者們的關注。

學界對于國家園林城市的研究大體遵循以下三條進路：一是著眼于其政策屬性，對其由來、發(fā)展、實踐及走向進行整體梳理及分析[1,2]；二是從其作為評比達標表彰項目的特質(zhì)出發(fā)，對其評選標準的演變進行回顧與展望[3,4]；三是結合地方“創(chuàng)園”實踐，對其規(guī)劃建設的路徑與策略進行個案探討[5,6]。圍繞上述研究理路已產(chǎn)出一定的成果，但仍需注意到，既有文獻還是以理論、對策與案例分析為主，大尺度空間視角的探察明顯不足，亟待對國家園林城市的分布進行深入分析。而源于植物生態(tài)學的點格局分析法[7]，不僅可判定點狀要素的空間分布類型，還可分析其在任意尺度上的空間格局特征，克服了傳統(tǒng)方法僅能刻畫單一尺度要素分布格局的缺點[8]，是真正意義上的空間格局分析方法[9]，已被應用于植物種群格局[8]、景觀格局[10]和旅游景點格局[11]等的研究中。因此，將國家園林城市抽象為點狀要素，運用點格局分析法等探知其分布規(guī)律，既可彌補現(xiàn)有研究的短板，也對接和跟進了相關研究的趨向。此外，由于國家園林城市的構成業(yè)已從地級市及副省級市為主體逐步演變成地級市與縣級市并重[12]，因而，從現(xiàn)實出發(fā)，將其按行政級別劃分為地級及以上級別園林城市和縣級園林城市兩類，對國家園林城市總體及分類型的分布格局特征進行比較分析，顯然有助于拓展本研究的深度。

基于上述認知，運用最近鄰指數(shù)和Ripley′s K函數(shù)，識別和比較國家園林城市總體及分類型的分布特征及其尺度變換規(guī)律；采用標準差橢圓分析和熱點聚類方法，探察和比較三者分布的總體格局和熱點區(qū)域，以期為點狀要素空間分布的研究提供思路借鑒，為“創(chuàng)園”政策的完善提供科學參考。

1 樣本概況與研究方法

1.1 樣本概況

本文的研究樣本為截至2016年底被命名的310個國家園林城市，以其獲批時的行政級別來劃分，共包括205個地級及以上級別城市和105個縣級市。由圖1可知，國家園林城市在數(shù)量變化上經(jīng)歷了緩慢增長（1992~2004年）和階梯狀快速上升（2005~2016年）兩個階段，目前已占到全國設市城市數(shù)的近一半；與此同時，國家園林城市的類型結構也不斷演進，盡管直至“創(chuàng)園”活動走到第10個年頭即2001年，才開始有縣級市入選，但此后其獲批數(shù)就持續(xù)增多，到2015年已超過獲命名城市總數(shù)的三分之一。隨著地級及以上級別園林城市數(shù)的日趨飽和，縣級市將成為“創(chuàng)園”的主體。

圖 1 國家園林城市數(shù)量及結構變化

1.2 數(shù)據(jù)來源

樣本數(shù)據(jù)來源于住房和城鄉(xiāng)建設部官網(wǎng)(http://www.mohurd.gov.cn)、中國風景園林網(wǎng)(http://www.chla.com.cn)；空間數(shù)據(jù)來源于國家基礎地理信息中心(http://www.ngcc.cn)提供的1:400萬矢量地圖數(shù)據(jù)庫。利用ArcGIS10.2軟件，分類型對國家園林城市的空間分布進行可視化表達(圖2)。

圖2 國家園林城市空間分布

1.3 研究方法

1.3.3 標準差橢圓分析（SDE）其最早由Lefever于1926年提出[16]，是空間統(tǒng)計方法中能精確揭示地理要素空間分布格局整體特征的有效方法之一[17]。本文主要通過面積、沿主軸和輔軸的標準差、扁率、轉角、平均中心坐標等基本參數(shù)，定量描述國家園林城市分布格局的展布性、方向性、中心性等系列特征。計算公式詳見參考文獻[17]。

1.3.4 熱點聚類其是利用最近距離層次分析技術，探測點狀要素聚集分布區(qū)域（即熱點區(qū)）的空間聚類方法，可通過逐級類推的方式依次得到一階熱點區(qū)、二階熱點區(qū)以及更高階熱點區(qū)。具體實現(xiàn)步驟詳見參考文獻[18]。

2 結果與分析

2.1 國家園林城市空間分布特征

2.1.1 集聚性特征利用ArcGIS10.2軟件計算得到的國家園林城市分布的最近鄰指數(shù)（NNI），均通過了顯著性檢驗（表1）。相關研究認為，NNI31.5時為均勻分布；1.2￡NNI<1.5時為隨機—離散分布；0.8

表1 國家園林城市空間分布的最近鄰指數(shù)

2.1.2 多尺度特征最近鄰指數(shù)的測算結果僅反映了國家園林城市空間分布的集聚特征，但隨著空間尺度的變化，點狀要素的分布模式也可能隨之改變[18]，因此，運用ArcGIS中的Ripley′s K函數(shù)功能，對國家園林城市總體及分類型的分布特征進行多距離空間聚類分析。根據(jù)其空間分布的尺度，將研究區(qū)全尺度覆蓋，計算過程中對數(shù)據(jù)顯著性驗證采用Monte-Carlo模擬法，置信度取99%，得到圖3。

圖3 國家園林城市Ripley′s K函數(shù)分析

2.2 國家園林城市空間分布格局

2.2.1 總體格局應用SDE方法，計算得到國家園林城市總體及分類型空間分布格局的標準差橢圓參數(shù)（見表2）。

表2 國家園林城市空間分布格局的標準差橢圓參數(shù)

結合圖4，比較分析可知：（1）從分布范圍來看，縣級園林城市最廣，總體次之，地級及以上級別園林城市最小，三者分布橢圓面積占中國陸地國土空間面積比重分別約為43.97%、35.28%、27.22%；較之前兩者，后兩者分布橢圓的空間分異更小，存在趨近包含與被包含的關系；三者共同的覆蓋范圍主要涉及北京、天津、河北、山西、上海、江蘇、浙江、安徽、江西、山東、河南、湖北、湖南、重慶、陜西15個省市。（2）從分布方向來看，較之總體，地級及以上級別園林城市和縣級園林城市分布橢圓的扁率都大得多，表示后兩者的方向性更顯著；三者分布橢圓的轉角分別為166.55°、23.07°、111.92°，表明其空間分布分呈偏北—偏南、東北—西南、西北—東南格局。（3）從分布重心來看，相對于中國的幾何中心（103°50′E，36°N），國家園林城市分布的平均中心均位于其東南方向的河南省境內(nèi)，其中總體和地級及以上級別園林城市的分布重心都落在豫南的駐馬店市，但前者偏北；縣級園林城市的分布重心相較則更北，落在豫中的鄭州市。

為進一步剖析國家園林城市空間分布格局與當前中國城市建設趨勢之間的關聯(lián)，計算得到中國城市分布橢圓（見圖4）。其覆蓋了412.13×104km2的陸地國土面積，中心在湖北省十堰市（111.08°E，32.95°N），沿主、輔軸的標準差分別為1382.38 km、909.13 km，扁率為0.34，轉角為76.70°，總體表現(xiàn)為東北—西南的空間分布格局。將其與國家園林城市總體分布橢圓作比較后發(fā)現(xiàn)，后者覆蓋的范圍較前者明顯要小，且基本為前者所包含，反映出相較于全國設市城市的分布，國家園林城市的分布要更不均衡；兩者的空間差異主要體現(xiàn)在西南方向，且前者的重心更為偏西，表明應著力推動西部地區(qū)尤其是西南地區(qū)城市“創(chuàng)園”活動的開展，以優(yōu)化國家園林城市現(xiàn)狀的不平衡發(fā)展格局。

圖4 國家園林城市分布橢圓與中國城市分布橢圓比較

2.2.2 熱點區(qū)域借助CrimeStat-3.3軟件，運用最近距離層次聚類法對國家園林城市總體及分類型分布的熱點區(qū)進行探測。設置隨機最近距離為初始距離，各階聚類的最少點數(shù)設定為8個，在零假設下調(diào)用Monte-Carlo模擬法，隨機進行99次統(tǒng)計學全局集聚性檢驗，最終獲取國家園林城市各階熱點區(qū)，并對其進行可視化顯示（見圖5）。由圖可以看出：（1）不論總體還是分類型，國家園林城市的各階熱點區(qū)均位于以平原、丘陵為主的中國地勢第三級階梯上；二階熱點區(qū)均為1個，分布范圍也基本一致，都在黃河流域下游地區(qū)與長江流域下游地區(qū)之間，體現(xiàn)出地形、降水等自然稟賦因素對其空間分布的影響。（2）國家園林城市總體及兩大類型的一階熱點區(qū)數(shù)量雖有不同（前者有7個、后兩者均為3個），分布區(qū)域也頗有差異，但均集聚在中東部人口和經(jīng)濟密集的城市化地區(qū)，尤其是以特大城市和大城市為核心的都市圈和大都市區(qū)。例如，前者的一階熱點區(qū)就分布在東部地區(qū)的濟南、青島、蘇錫常、杭州、珠三角5大都市圈和中部地區(qū)的武漢都市圈、鄭州大都市區(qū)。從中可知，社會經(jīng)濟因素對國家園林城市空間分布的控制和分異作用顯著。

鑒于城市群是當前和未來中國推進新型城鎮(zhèn)化的主體形態(tài)，加快城市群建設發(fā)展是“十三五”時期優(yōu)化城鎮(zhèn)化布局和形態(tài)的首要任務。因此，將國家園林城市及其熱點區(qū)的分布圖層與中國城市群的空間分布圖層疊加（見圖5）①，以進一步探尋國家園林城市分布格局特征與當前中國城鎮(zhèn)化進程之間的關聯(lián)。由圖可以直觀地看出，國家園林城市總體及兩大類型的二階熱點區(qū)或基本被包含在中國19大城市群內(nèi)，或與各城市群有重疊，尤其與中東部地區(qū)的長三角、珠三角、山東半島、中原地區(qū)、長江中游5大城市群重合明顯。進一步統(tǒng)計可知，19大城市群內(nèi)的國家園林城市數(shù)就達176個，已占到其總數(shù)的56.77%?？梢姡鞘腥簶I(yè)已成為國家園林城市的主要分布區(qū)域。并且，隨著城市園林綠化建設由建成區(qū)向市域范圍的拓展，在城市密集分布的城市群內(nèi)綠化區(qū)域和生態(tài)空間已形成有效連接，部分地區(qū)甚至因此出現(xiàn)了園林城市群的雛形。

圖5 國家園林城市空間分布的熱點聚類

3 結論與討論

3.1 結 論

本文在GIS和CrimeStat空間分析軟件的支持下，運用點格局分析法等對國家園林城市總體及分類型的空間分布進行比較研究。得到如下主要結論：

（1）就分布特征而言，三者均表現(xiàn)出不同程度的集聚性，但較之總體，兩類園林城市分布的多尺度特征相對簡單；三者的聚集規(guī)模、強度和分布類型由聚集轉為離散的特征空間尺度都以地級及以上級別園林城市為大。

（2）就分布格局而言，縣級園林城市的分布范圍最廣，總體次之，地級及以上級別園林城市最小；三者分布的主導方向分呈西北—東南、偏北—偏南、東北—西南，重心則均落在河南省。

（3）就分布規(guī)律而言，三者的各階熱點區(qū)均位于中國地勢第三級階梯上；二階熱點區(qū)基本都在黃河流域下游地區(qū)與長江流域下游地區(qū)之間；一階熱點區(qū)的分布區(qū)域雖有差異，但均集聚在都市圈和大都市區(qū)，體現(xiàn)出地形、降水及人口、經(jīng)濟、城市發(fā)育等多因素的綜合影響。

（4）就分布格局特征與城鎮(zhèn)化進程及城市建設趨勢的關聯(lián)而言，城市群作為中國城鎮(zhèn)化的主體形態(tài)，業(yè)已成為國家園林城市的主要分布區(qū)域，在部分地區(qū)甚至出現(xiàn)了園林城市群的雛形；應進一步推動西部城市“創(chuàng)園”活動和城市群綠化的開展，以優(yōu)化國家園林城市的不均衡發(fā)展格局，響應國家加快城市群建設發(fā)展的戰(zhàn)略需求。

3.2 討 論

（1）在全國已有近半城市獲命名國家園林城市的當下，“創(chuàng)園”工作的重點顯然已不再僅僅是城區(qū)綠量的增長，城市綠化特色的凸顯和區(qū)域生態(tài)空間的連接更應得到關注。因此，為推動中國新型城市的建設和新型城鎮(zhèn)化的發(fā)展，一方面，要充分發(fā)揮區(qū)域自然資源稟賦和生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢，深入挖掘各地園林綠化建設的地域特色，構建類型豐富、特質(zhì)鮮明的園林城市均衡發(fā)展格局；另一方面，要加快建設環(huán)城生態(tài)屏障和貫通性生態(tài)廊道，推動城市間大型綠地、大尺度森林等生態(tài)斑塊的有機連接，形成互聯(lián)互通的區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡體系，打造若干國家級的園林城市群。

（2）受篇幅所限，本文僅對國家園林城市空間分布的特征、格局和規(guī)律進行了靜態(tài)地分析，時間維度的動態(tài)刻畫及其影響機制方面的綜合探討有所不足，需在今后的研究中予以加強。同時，鑒于“創(chuàng)園”活動業(yè)已發(fā)展成為包括國家園林城市及國家生態(tài)園林城市、國家園林縣城和國家園林城鎮(zhèn)的系列創(chuàng)建活動，因此，對國家園林城市系列內(nèi)部各類別的空間分布規(guī)律進行比較分析，也是值得探究的方向。

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① 圖中的城市群空間分布據(jù)《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》。

Point Pattern Analysis of National Garden City Spatial Distribution

TANG Bei-pei, WANG Xing, MA Teng, SUN Xi-liang, RUI Yang*

710127,

The national garden cities can be divided into two categories: the cities at the prefectural level or above and the cities at the county-level. Taking these garden cities as examples, by using Nearest Neighbor Index, Ripley's K function, standard deviation ellipse analysis and hotspot clustering method, this paper studied and compared the differences between the spatial distribution of the national garden cities and their types. The results show that: (1) In terms of distribution characteristics, all three show different extent of agglomeration, but compared to the general, the multi-scale characteristics of the two types of garden cities are relatively simple. The garden cities of prefecture-level or above rank the first among the three groups in aspect of the aggregation scale, intensity and distribution type and spatial scale feature which changed from agglomeration to dispersion. (2) In terms of the spatial distribution pattern, the county-level garden cities have the widest distribution, followed by the overall garden city, and the garden cities above the prefectural level distribute less widely. The dominant directions of the three distributions are northwest - southeast, north - south, northeast – southwest of which distribution center locates in Henan Province. (3) In terms of the regularities of distribution, the hotspots of the three levels all locates on the third ladder of China’s terrain; The second-order hotspots are basically between the lower reaches of the Yellow River and the Yangtze River; The first-order hotspots concentrated around the metropolis circle and metropolitan area, these differences reflect the comprehensive influence of topography, precipitation, population, economy, urban development and so on. (4) As to the characteristics of distribution pattern and the connection between the progress of urbanization and the trend of urban construction, urban agglomeration has become the main agglomeration area of national garden cities. Even the prototype of garden cities agglomeration has been appeared in some areas. It is necessary to make effort to promote the activities of "Building Gardens" and urban agglomeration greening, especially in western of China. And it is also indispensable for us to develop a balanced pattern of garden cities with abundant types, distinctive characteristics and perfect interconnectedness.

National garden city; spatial distribution; point pattern; type differentiation

S732

A

1000-2324(2018)06-1073-06

10.3969/j.issn.1000-2324.2018.06.034

2017-06-27

2017-08-18

國家自然科學基金項目(41401184,41601174)

唐蓓佩(1993-),女,碩士研究生,主要研究方向為城鄉(xiāng)轉型與空間重構. E-mail:tangtangbp@163.com

Author for correspondence. E-mail:ruiyang@nwu.edu.cn