賈玉秋,唐立娜

1 中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所城市環(huán)境與健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廈門 361021 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049

1981—2016年,中國(guó)城鎮(zhèn)人口增長(zhǎng)率是180%,建成區(qū)面積增長(zhǎng)率是630%,城市擴(kuò)張系數(shù)(城市建成區(qū)面積增加值與城市人口增加值的比率)高達(dá)3.5,遠(yuǎn)高于國(guó)際上普遍認(rèn)可的1.12的合理水平[1]?？焖俚慕紖^(qū)化一方面導(dǎo)致城市職住空間明顯錯(cuò)位,通勤時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng),交通問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重[2]。另一方面,城市規(guī)模的擴(kuò)張和人口的增多造成資源需求的擴(kuò)張,產(chǎn)出的負(fù)外部環(huán)境污染物的集中排放超過(guò)城市生態(tài)環(huán)境承載力,影響城市居民的健康,同時(shí)環(huán)境感受及社會(huì)體驗(yàn)變差[3- 6]。緊湊的城市形態(tài)是權(quán)衡持續(xù)的人口增長(zhǎng)和資源消耗對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求增加的利益沖突的最好方案[7]。中國(guó)城市發(fā)展應(yīng)強(qiáng)化低效用地的二次開(kāi)發(fā),發(fā)展更為緊湊的城市形態(tài)[8]。城市景觀的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究已發(fā)展為城市生態(tài)學(xué)的重要課題,基于生態(tài)學(xué)原理的已有研究表明過(guò)于緊湊的城市形態(tài)將會(huì)產(chǎn)生熱島效應(yīng)[9- 10]；導(dǎo)致植被面積和生物多樣性減少[11]；降低河流、湖泊水質(zhì)[12]。這些研究對(duì)緊湊城市、生態(tài)城市理論的完善起到了重要作用,但是區(qū)域尺度下城市緊湊形態(tài)的可行性、城市功能實(shí)現(xiàn)的資源配置、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究還不夠充分,尤其中國(guó)城市對(duì)于緊湊的空間形態(tài)及良好生態(tài)環(huán)境具有十分迫切的發(fā)展需求[13]。

城市環(huán)境績(jī)效評(píng)價(jià)通常具有較為全面的指標(biāo)體系,包含環(huán)境健康、環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)的資源利用、環(huán)境管理等多個(gè)方面[14]。大尺度的城市緊湊度與城市資源環(huán)境的關(guān)系研究依賴環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)的可得性和準(zhǔn)確性,指標(biāo)體系的建立尤為困難,通常只是城市環(huán)境績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)中的一部分。已有研究表明城市緊湊度與城市生態(tài)效率、資源效率呈正相關(guān),提高城市空間形態(tài)緊湊度能夠改善城市資源的配置和利用水平,促進(jìn)城市物質(zhì)代謝和循環(huán)效率,實(shí)現(xiàn)有序管理[15- 17]。不僅研究所選的環(huán)境指標(biāo)存在差別,指標(biāo)定義的內(nèi)涵范圍也存在較大差異。Chen等采用的城市環(huán)境指標(biāo)包括了設(shè)施可達(dá)性、基礎(chǔ)設(shè)施效率、公共交通、資源能源消費(fèi)、空氣污染等環(huán)境外部性指標(biāo)評(píng)價(jià)中國(guó)城市發(fā)展的環(huán)境成本和收益[1]。黃永斌等構(gòu)建的城市緊湊度綜合指標(biāo)體系包含了生態(tài)環(huán)境協(xié)同的類別,生態(tài)協(xié)同指標(biāo)包括人均公共綠地面積、建成區(qū)綠化覆蓋率、污水處理廠集中處理率、生活垃圾無(wú)害化處理率等[15]。祖佳嬉和葉長(zhǎng)盛同樣將城市資源效率作為城市緊湊度評(píng)價(jià)的一部分,包含了人均日用水量、用水普及率、燃?xì)馄占奥?、教育設(shè)施密度、醫(yī)療設(shè)施密度、排水管網(wǎng)密度、建成區(qū)綠化覆蓋率、人均公共綠地面積等具體指標(biāo)[18]。因此,城市空間形態(tài)緊湊性的環(huán)境效應(yīng)的指標(biāo)選擇、環(huán)境效應(yīng)的定量關(guān)系均還需要更多的研究。本研究選擇景觀形狀、緊湊度、離散度等多個(gè)指標(biāo)度量中國(guó)城市的空間形態(tài),綜合前人研究選擇有代表性的環(huán)境因子建立環(huán)境效應(yīng)因子數(shù)據(jù)庫(kù),用以分析中國(guó)146座主要城市空間形態(tài)緊湊性的環(huán)境效應(yīng),以期對(duì)中國(guó)城市空間發(fā)展方式有所啟示。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 城市樣本

截止2015年,在中國(guó)全部656個(gè)城市當(dāng)中,市轄區(qū)常住人口超過(guò)100萬(wàn)的城市有146座,總?cè)丝跒?5530萬(wàn)人,占所有城市市轄區(qū)人口合計(jì)的80%(2015年《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》)。4/5的城市人口集中在1/5的城市中,這些城市是中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的輝煌表現(xiàn),同時(shí)也是中國(guó)城市化與生態(tài)環(huán)境矛盾集中爆發(fā)的區(qū)域。146座城市從空間上覆蓋了全國(guó)的七大經(jīng)濟(jì)區(qū),東北地區(qū)9座,華北地區(qū)12座,華東地區(qū)55座,華南地區(qū)23座,華中地區(qū)20座,西北地區(qū)9座,西南地區(qū)18座。其中4個(gè)直轄市,5個(gè)計(jì)劃單列市,26個(gè)省會(huì)城市及111座地級(jí)市。研究這些城市的空間形態(tài)能夠代表中國(guó)城市化的整體現(xiàn)狀。

1.2 環(huán)境因子指標(biāo)集

研究建立的環(huán)境因子指標(biāo)集主要數(shù)據(jù)來(lái)源于2015年《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》(表1)。城市管網(wǎng)涉及到城市的能源供應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)通訊、排污泄洪等功能,是城市空間形態(tài)密切聯(lián)系的要素,研究選擇供水管密度、排水管密度兩個(gè)指標(biāo)代表城市管網(wǎng)設(shè)施。城市交通系統(tǒng)構(gòu)成了不同的開(kāi)放與圍合空間,與交通走廊一起影響城市格局的形成、演變,是城市發(fā)展所依托的重要骨架[19]。路網(wǎng)的連通性影響公共交通、步行、自行車、小汽車等不同出行模式的選擇、平均出行距離的長(zhǎng)短以及就業(yè)、購(gòu)物的可達(dá)性,研究選擇人均道路面積、路網(wǎng)密度代表路網(wǎng)連通性。公共交通工具有載量大,運(yùn)送效率高,能源消耗低,運(yùn)輸成本低等優(yōu)點(diǎn)。城市公共交通運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)受到城市發(fā)達(dá)程度及地理?xiàng)l件的限制,其中,公共汽車是最為普遍的交通工具,出租汽車是滿足不同出行要求的重要輔助工具。研究選擇萬(wàn)人擁有公交車輛(取整)、萬(wàn)人擁有出租車數(shù)(取整)、公交系統(tǒng)效率等指標(biāo)代表城市公共交通因子。城市生態(tài)協(xié)同因子是通過(guò)對(duì)各種污染源進(jìn)行綜合治理,加強(qiáng)環(huán)境保護(hù),改善生態(tài)環(huán)境水平的重要組成。研究選擇人均公園綠地面積、建成區(qū)綠化覆蓋率、生活垃圾處理率、污水處理率作為城市生態(tài)協(xié)同因子。

表1 城市環(huán)境因子指標(biāo)集合

1.3 綜合環(huán)境因子

1.4 空間形態(tài)指標(biāo)

對(duì)146座城市空間形態(tài)的緊湊聚集性、形狀復(fù)雜性進(jìn)行度量,研究通過(guò)文獻(xiàn)分析選擇標(biāo)準(zhǔn)化緊湊度指數(shù)NCI、標(biāo)準(zhǔn)化離散度指數(shù)NDIS、最大斑塊面積指數(shù)LPI、景觀形狀指數(shù)LSI、平均形狀指數(shù)SHAPE_MN、景觀水平的周長(zhǎng)-面積分形維數(shù)PAFRAC等6個(gè)指標(biāo)。NCI利用引力模型衡量城市斑塊的緊湊性,不受城市規(guī)模的影響,利于城市間的比較[20]；NDIS以城市斑塊的距離為參數(shù)測(cè)度城市離散性,便于計(jì)量城市空間形態(tài)的軸向合理性,空間尺度對(duì)NDIS值影響較小,城市具有唯一NDIS值[21]；LPI通過(guò)最大斑塊在城市所有斑塊中的面積比重指示景觀破碎化的程度[22]；LSI是景觀水平的形狀指數(shù),利用形狀復(fù)雜度考察聚集性[22]；SHAPE_MN以斑塊尺度的平均形狀指數(shù)表示形狀復(fù)雜性[23]；PAFRAC利用周長(zhǎng)和面積的分形維數(shù)反映斑塊形狀的復(fù)雜度[23]。用于形態(tài)度量的城市建設(shè)用地柵格數(shù)據(jù)從Landsat 8 OLI遙感影像中提取,以2015年為基準(zhǔn)年。NCI、NDIS指標(biāo)的計(jì)算采用Matlab10.0編程實(shí)現(xiàn),其他指標(biāo)在Fragstats4.2程序包中運(yùn)算。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

城市空間形態(tài)的環(huán)境效應(yīng)采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法進(jìn)行分析,在SPSS20.0軟件中實(shí)現(xiàn)。首先,通過(guò)Pearson相關(guān)系數(shù)r尋找與城市空間形態(tài)具有顯著性相關(guān)的環(huán)境因子。其次,對(duì)146座城市的主要形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析,將具有相似緊湊性和形狀復(fù)雜性特征的城市劃分到同一類別,各分為3類。最后,將不同形態(tài)特征下的環(huán)境因子進(jìn)行單因素方差分析及比較均值分析,總結(jié)城市空間形態(tài)的環(huán)境效應(yīng)差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境單因子描述性分析

供水管道密度極小值是菏澤市的2.94,極大值是常州市的42.68。排水管道密度極小值是自貢市的0.35,極大值是無(wú)錫市的39.35。全國(guó)城市供水管道密度高于排水管道密度,城市間的供水管道設(shè)施差異比排水管道大。北方城市相比南方城市,供排水管道密度均偏低；經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、區(qū)位等級(jí)高的城市普遍擁有較高的供排水管道密度。從全國(guó)水平來(lái)看,中國(guó)具有非常發(fā)達(dá)的城市路網(wǎng),各個(gè)城市間的差異相當(dāng)大(表2)。在人口集中的一些城市,路網(wǎng)設(shè)施的修建跟不上人口涌入的速度,如北京市、上海市、廣州市、鄭州市等人口總量大、密度大的城市,人均道路面積不及全國(guó)均值,分別為7.62、4.27、9.01、7.14,相應(yīng)的路網(wǎng)密度分別是5.78、5.0、6.03、4.13。對(duì)于城市的公共交通指標(biāo),93%的城市公交車數(shù)量少于出租車,全國(guó)萬(wàn)人擁有公交車輛均值為14輛,萬(wàn)人擁有出租車均值為25輛。北京市與上海市、廣州市相比,公交車、出租車數(shù)量都比較少,但是公交系統(tǒng)的運(yùn)行效率高,表明北京市對(duì)公交系統(tǒng)的依賴更強(qiáng)。中國(guó)城市人均公園綠地面積均值是13.75,極大值是威海市的26.08,極小值是商丘市的6.93。建成區(qū)綠化覆蓋率極大值為珠海市的58.11,極小值為貴港市的22.89。生活垃圾處理率變異系數(shù)最低,中國(guó)大部分城市已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了100%的垃圾處理。污水處理是阻止水污染進(jìn)入城市生態(tài)循環(huán)的關(guān)鍵,仍有城市缺乏相應(yīng)的技術(shù)和管理,污水處理率偏低。

表2 城市環(huán)境因子的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)

2.2 空間形態(tài)指標(biāo)與環(huán)境單因子相關(guān)性

形態(tài)指標(biāo)與城市環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系可知(表3),NCI與供水管密度呈負(fù)相關(guān),Pearson相關(guān)系數(shù)r=-0.27,即城市的緊湊度越高,供水管密度越低；NCI與萬(wàn)人擁有出租車輛呈正相關(guān),r=0.25,城市緊湊度越高,出租車數(shù)量越多。NDIS與萬(wàn)人擁有公交車輛呈負(fù)相關(guān),r=-0.23,表示城市離散度越高,公交車數(shù)量越少。LPI與供水管密度的負(fù)相關(guān)說(shuō)明城市最大斑塊面積越大,城市越集聚,供水管道密度越低,這與NCI的指示規(guī)律一致。城市的形狀指數(shù)LSI與供水管道密度、排水管道密度、萬(wàn)人擁有公交車輛都有顯著的正相關(guān),表明斑塊形狀越復(fù)雜,城市管網(wǎng)、交通等基礎(chǔ)設(shè)施投入越多。斑塊水平的SHAPE_MEAN與各項(xiàng)指標(biāo)均不具有相關(guān)性,說(shuō)明斑塊水平的形狀復(fù)雜性并不影響城市環(huán)境因子,而城市的總體空間形態(tài)與基礎(chǔ)設(shè)施投入聯(lián)系更為密切。PAFRAC與人均城市道路面積、供水管密度、排水管密度具有正相關(guān),與出租車數(shù)量負(fù)相關(guān)。說(shuō)明城市斑塊形狀越復(fù)雜,人均道路面積越多,供排水管的投入越多；城市建設(shè)用地斑塊形狀越復(fù)雜越不利于出租汽車的發(fā)展,將會(huì)更加依賴公共交通去實(shí)現(xiàn)交通福利。路網(wǎng)密度、公交系統(tǒng)效率與空間形態(tài)指數(shù)不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的相關(guān)。NCI、LSI、SHAPE_MEAN、PAFRAC與生態(tài)協(xié)同因子均不具有相關(guān)性。NDIS與人均公園綠地面積正相關(guān),r=0.17,城市越離散,人均公園綠地面積越大。LPI與人均公園綠地面積負(fù)相關(guān),r=-0.27,城市最大斑塊面積越大城市越集聚,人均公園綠地面積越少。

表3 形態(tài)指標(biāo)與城市環(huán)境單因子的Pearson相關(guān)系數(shù)

**在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；*在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān); NCI：標(biāo)準(zhǔn)化緊湊度指數(shù),normalized compactness index；NDIS：標(biāo)準(zhǔn)化離散度指數(shù),normalized dispersion index；LPI：最大斑塊面積指數(shù),largest patch area index；LSI：景觀形狀指數(shù),landscape shape index；PAFRAC：周長(zhǎng)-面積分形維數(shù),perimeter-area fractal dimension；SHAPE_MN：平均形狀指數(shù),mean shape index

2.3 空間形態(tài)指標(biāo)與綜合環(huán)境因子相關(guān)性

研究選擇與空間形態(tài)指標(biāo)存在顯著相關(guān)性的環(huán)境單因子建立綜合環(huán)境因子,各指標(biāo)權(quán)重如下：人均城市道路面積權(quán)重占12%,供水管密度占19%,排水管密度占18%,萬(wàn)人擁有公交車輛占25%,萬(wàn)人擁有出租車輛占20%,人均公園綠地面積占6%。綜合環(huán)境因子得分最高的是佛山市的31.11,揭陽(yáng)市最低6.23,均值15.5±4.37(SE)。綜合環(huán)境因子得分與NCI、LPI、SHAPE_MN、PAFRAC均不相關(guān)(表4),與NDIS呈較弱的負(fù)相關(guān),也就是說(shuō)城市空間越離散,綜合環(huán)境因子得分越高；與LSI呈中等強(qiáng)度的正相關(guān),Pearson相關(guān)系數(shù)r達(dá)到0.43,說(shuō)明城市空間形狀越復(fù)雜,綜合環(huán)境因子得分越高,城市環(huán)境相關(guān)設(shè)施投入越大(圖1)。

2.4 環(huán)境效應(yīng)差異

雖然LPI能夠從一定程度上代表城市空間形態(tài)的聚集性,但是受到遙感解譯精度的影響較為嚴(yán)重,在斑塊不連通的情況下,LPI值偏低。因此,對(duì)城市空間形態(tài)緊湊性選擇NCI、NDIS兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析。SHAPE_MN是指斑塊程度的形狀復(fù)雜性,證明與環(huán)境因子不相關(guān)。因此對(duì)城市景觀的形狀復(fù)雜性用LSI、PAFRAC進(jìn)行聚類分析,各分為3類(圖2)。緊湊聚類的類型1代表NCI低、NDIS高的不緊湊類型,包含了37座城市；類型2代表NCI及NDIS中等緊湊的類型,包含64座城市；類型3代表NCI高、NDIS低的相對(duì)緊湊類型,包含45座城市。緊湊的城市中包含了最多的省會(huì)城市和直轄市,說(shuō)明城市越發(fā)達(dá)越有可能更緊湊；不緊湊的類型1中更多的是山地和沿海城市；類型2包含了少量省會(huì)城市及多數(shù)平原城市。形狀復(fù)雜性聚類中類型1形狀相對(duì)復(fù)雜,包含了18座城市；類型2形狀相對(duì)簡(jiǎn)單,包含了33座城市；類型3形狀中等復(fù)雜,包含了95座城市。146座城市的總體情況是,大部分城市的形狀相對(duì)簡(jiǎn)單,只有極少數(shù)的城市形狀比較復(fù)雜。省會(huì)城市等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、規(guī)模較大的城市在3種類別中都有出現(xiàn)。

表4 形態(tài)指標(biāo)與綜合環(huán)境因子的Pearson相關(guān)系數(shù)

**在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；*在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)

圖1 形態(tài)指標(biāo)與綜合環(huán)境因子的回歸模型Fig.1 Regression model of morphological index and comprehensive environmental factor

圖2 城市緊湊聚類與形狀復(fù)雜性聚類Fig.2 Urban compact clustering and shape-complexity clustering類型1：Type 1；類型2：Type 2；類型3：Type 3

對(duì)城市緊湊度聚類及形狀復(fù)雜性聚類的單因素方差分析及比較均值表明：3種緊湊水平下,萬(wàn)人擁有公交車輛、萬(wàn)人擁有出租車輛及綜合環(huán)境因子具有顯著性差異(圖3)。從類型1到類型3,萬(wàn)人擁有公交車輛分別是11、14、16輛；萬(wàn)人擁有出租車輛分別是22、24、29；綜合環(huán)境因子分別是14.32、15.98、16.77,數(shù)值較為接近。由于綜合環(huán)境因子中交通指標(biāo)的權(quán)重較大,因此,城市緊湊度越高,公共交通越發(fā)達(dá)。3種形狀復(fù)雜度類別下,供水管密度、萬(wàn)人擁有出租車輛、綜合環(huán)境因子差異顯著(圖3)。從類型1到類型3,供水管密度分別是20.16、11.07、12.44；出租車輛分別是25、33、22；綜合環(huán)境因子分別是19.27、16.48、14.91。城市形狀越復(fù)雜,供水管道的密度也就越大。形狀指數(shù)越簡(jiǎn)單,出租車的數(shù)量就越多。出租車的數(shù)量與人口密度、用地功能布局密切聯(lián)系,它能夠代表城市出行方式的人為選擇和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)適應(yīng)過(guò)程,所以形狀簡(jiǎn)單的城市越有利于經(jīng)營(yíng)性交通工具的發(fā)展。形狀相對(duì)復(fù)雜的類型1城市綜合環(huán)境投入最大,形狀中等復(fù)雜和形狀簡(jiǎn)單的城市綜合環(huán)境投入較為接近。

圖3 緊湊度聚類和形狀復(fù)雜性聚類的環(huán)境因子均值Fig.3 The mean value of environmental factors in clusters of compactness and shape-complexity

3 討論

本文研究對(duì)城市空間形態(tài)的環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行分析,所選形態(tài)指標(biāo)不受城市規(guī)模及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響。因此,并未發(fā)現(xiàn)城市空間緊湊性和形狀復(fù)雜性存在較為顯著的東西差異、區(qū)位差異及規(guī)模差異。城市形態(tài)緊湊及形狀簡(jiǎn)單是較為可持續(xù)的城市形態(tài),那么146座城市中同時(shí)處于緊湊度聚類類型3及形狀復(fù)雜性聚類類型2的城市包含：鞍山市、包頭市、保定市、大同市、商丘市、石家莊市、天津市、烏魯木齊市、西安市、長(zhǎng)春市、鄭州市、東莞市、福州市。這些城市以北方平原城市為主,突出反映了地形對(duì)城市空間形態(tài)的影響；其余城市在緊湊性或者形狀復(fù)雜性方面存在不同程度的形態(tài)缺陷,需要根據(jù)城市現(xiàn)狀進(jìn)行一定的形態(tài)調(diào)整。

環(huán)境因子指標(biāo)集的建立來(lái)源于對(duì)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)的整理,研究結(jié)果依賴統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)的情況下,空間形態(tài)指標(biāo)與環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)r的絕對(duì)值小于0.5,在有些情形下可以認(rèn)定為弱相關(guān)甚至是不相關(guān)[22]。即使不存在數(shù)值上的相關(guān)性,也并不代表兩種事物之間絕對(duì)不相關(guān)。空間形態(tài)指標(biāo)與環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)r雖然值偏小,在城市間統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)口徑不完全統(tǒng)一的情況下是可以接受的。馬麗和金鳳君曾認(rèn)為中國(guó)城市的緊湊度與人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、人均資源消耗及污水排放均不存在密切聯(lián)系[24]。而在本文研究中,存在6個(gè)與緊湊度密切相關(guān)的資源消耗、環(huán)境污染產(chǎn)生的過(guò)程性因子。對(duì)與形態(tài)指標(biāo)不存在相關(guān)性的公交系統(tǒng)效率分析可知,因?yàn)槌鞘邪l(fā)達(dá)程度及區(qū)位條件存在差別,公交車在城市中是否為主導(dǎo)型運(yùn)載工具并不統(tǒng)一。城市地鐵、私人汽車、電動(dòng)車等其他交通方式對(duì)城市出行起到了決定性的分流,公交系統(tǒng)效率只能部分表示城市的公共系統(tǒng)效率,因此該指標(biāo)未存在相關(guān)性具有一定的合理性。建成區(qū)綠化覆蓋率、生活垃圾處理率、污水處理率等因子是對(duì)環(huán)境要素在不同維度的占比進(jìn)行計(jì)算而非平均分配,因此沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)。以建成區(qū)面積、城區(qū)人口為基數(shù)求取基礎(chǔ)設(shè)施分配的密度和數(shù)量,間接表明空間形態(tài)與人口、面積的相關(guān)性。城市管網(wǎng)、公共交通與城市的形態(tài)聯(lián)系最緊密,當(dāng)城市布局較為緊湊時(shí),有利于實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)、道路網(wǎng)的連通,公交車的最短路徑規(guī)劃及數(shù)量的合理配置。城市不緊湊、形狀復(fù)雜的情況下,人口低密度區(qū)的公交可達(dá)性較差,最終影響城市的可持續(xù)發(fā)展。另外,城市空間形態(tài)越緊湊人均公園綠地面積越少表明了緊湊城市的一部分負(fù)面環(huán)境效應(yīng),城市中綠地生態(tài)系統(tǒng)的缺乏有可能存在城市內(nèi)澇、熱島效應(yīng)等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

從土地利用的角度講,城市越緊湊土地資源越是節(jié)約。我們對(duì)緊湊狀態(tài)下可能產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)一直不夠清晰,也就無(wú)從掌握緊湊城市建設(shè)的具體方案。本文采集了城市管網(wǎng)設(shè)施、城市道路、交通設(shè)施、生態(tài)協(xié)同等指標(biāo)建立環(huán)境因子指標(biāo)集,選擇NCI、NDIS、LPI、LSI、SHAPE_MEAN、PAFRAC等形態(tài)指標(biāo)從宏觀尺度上考察城市空間形態(tài)的環(huán)境效應(yīng)。城市空間形態(tài)指標(biāo)與單因子環(huán)境效應(yīng)的關(guān)系表明,NCI與供水管密度負(fù)相關(guān),與萬(wàn)人擁有出租車輛正相關(guān)；NDIS與萬(wàn)人擁有公交車輛負(fù)相關(guān),與人均公園綠地面積正相關(guān)；LPI與供水管密度負(fù)相關(guān),與人均公園綠地面積負(fù)相關(guān)。城市的形狀指數(shù)LSI與供水管道密度、排水管道密度、萬(wàn)人擁有公交車輛顯著性正相關(guān)；PAFRAC與人均城市道路面積、供水管密度、排水管密度具有正相關(guān),與萬(wàn)人擁有出租車數(shù)量負(fù)相關(guān)?？傮w而言,城市緊湊度越高,城市管網(wǎng)密度越低,萬(wàn)人擁有公交車數(shù)量越少、出租車數(shù)量越多,人均公園綠地面積越少。城市形狀越復(fù)雜,城市管網(wǎng)密度越高,萬(wàn)人擁有公交車數(shù)量越多、出租車數(shù)量越少,人均公園綠地面積越大。城市空間形態(tài)的綜合環(huán)境因子效應(yīng)分析同樣證明,城市空間形狀越復(fù)雜,綜合環(huán)境因子得分越高,城市資源環(huán)境相關(guān)設(shè)施總體投入越多。城市形態(tài)緊湊及形狀簡(jiǎn)單的城市包含鞍山市、包頭市、保定市、大同市、商丘市、石家莊市、天津市、烏魯木齊市、西安市、長(zhǎng)春市、鄭州市、東莞市、福州市。本文研究為城市緊湊性建設(shè)提供了密切相關(guān)的具體環(huán)境因子,佐證了城市空間形態(tài)越緊湊資源越是節(jié)約,但存在一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的一般結(jié)論。中國(guó)城市化在呈現(xiàn)加速、集群發(fā)展的同時(shí),城市化過(guò)程的資源與生態(tài)環(huán)境效應(yīng)也會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的空間差異。如何用緊湊城市理論指導(dǎo)建設(shè)每個(gè)城市,需要結(jié)合城市空間結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性進(jìn)行多尺度研究。