城市人居环境时空演变及其影响因素研究——以大连市10个区(县)为例

田深圳， 肖 宁, 李雪铭,2， 王国力

(1.辽宁师范大学 地理科学学院，辽宁 大连 116029；2.辽宁师范大学 海洋经济与可持续发展研究中心，辽宁 大连 116029)

作为一种人居环境，一个集自然、经济、社会等于一体的有机整体，城市不仅产生了集聚效应，伴生而来的人口、资源、环境与发展(PRED)问题也日趋严重，这日益成为学者研究的核心问题.联合国人类住区规划署的建立表明了全球对于改善人居环境的决心.党的十九大报告提出要加快我国生态环境文明建设，为人民创造适宜居住的环境[1].习近平总书记提出要求，应实施改善村庄生活环境战略，建设俊美、生态宜居的村庄.城市问题威胁着人类社会，影响城市的演变和发展.人类怎样保护城市人居环境、如何满足人们对人居环境的更高期待，在此背景下亟须对城市人居环境进行探讨与研究.

国外研究成果综述:①20世纪50年代，道萨迪亚斯创立了《人类聚居学》刊物，开辟了人类聚居学研究的先河；②1992年，《21世纪议程》倡议共同实现全面发展人类居住区的目标.20世纪90年代，《人居议程》把“改善人类的栖息地”工作作为联合国的重中之重.③在研究内容方面，可持续发展理念贯穿于城市人居环境研究的始终，同时相关研究更加关注公平性与实践性，诸如流域尺度的人居环境重建[2]、城市偏好与人居环境[3]、人居环境扩张与全球变暖[4].

国内研究成果综述：①国内城市人居环境研究的前驱是吴良镛院士，第一次正式提出建立“人居环境科学”[5]；②一套具有普适性的综合测度指标体系对于定量研究城市人居环境来说具有关键作用，刘颂、刘滨谊、李王鸣、李雪铭等除了系统地构建了具有科学性、可操作性的城市人居环境可持续发展指标体系之外，还对各项指标的具体意义作出了阐述[6]；张文忠[7]系统科学地论述了城市内部居住环境的指标体系设计、评价内容与评价方法，并为适宜居住城市的研究打下了坚实的基础.③随着研究的拓宽与深入，国内学者不仅研究城市人居环境的质量、满意度、吸引力、安全性、脆弱性、类型等，还在三元性[8]、人居环境监测[9]、需求异质性[10]、自然适宜性[11]、风险[12]等方面都做了充足的研究.更有学者在拟态人居环境[13]、“大数据+”人居环境[14]、长序列人居环境演变[15]等方面收获颇丰，研究内容大体涵盖了全球[16]、中国[17]、省域、城市、社区、传统村落[18]、乡村[19]等各级别类型范围[20].

综合而言，目前城市人居环境研究内容、研究方法日益丰富，各种模型与现代技术相结合，评价指标体系日趋合理，数据多样化的同时也使得研究结果更加定量化、科学化.然而，多数研究以城市(群)为对象，较少细化到市内多个区(县)，同时，中微观尺度下人居环境评价指标体系、研究内容与方法等方面尚无统一定论.基于此，本文以大连市10个区(县)为研究对象，运用GIS空间分析技术和熵权法，将2011—2017年城市人居环境的时间过程、空间格局进行直观论证，揭示其时空演变规律，分析影响时空演变的因素，有助于拓宽人居环境科学的研究内容，促进分科知识发展为完整的知识体系.同时，研究城市人居环境，探索人与自然的和谐相处方式，也是对习近平新时代“生态文明”思想的进一步落实和拓展.

1 数据与方法

1.1 指标体系

在参考现有城市人居环境研究的基础上，根据评价原则和影响要素，建立了大连市城市人居环境质量评价的指标体系.该指标体系包括社会系统、居住系统、人口系统、支撑系统和环境系统等5个一级指标和人均 GDP 等38个二级指标.人是组成社会环境的重大因素，人口系统选取了城市居民最低生活保障人数比重等6项指标；居住环境的好坏是表征城市宜居与否的重要影响因素，共选取房地产开发投资额比重等5项指标；支撑系统与住区居民的日常生活联系密切，涉及医疗教育等多个方面，共选取万人拥有医生数等5项指标；生态环境是城市居民生活质量的集中体现，亦为区(县)生态文明的主要标志，共选取了可吸入颗粒物均值等16项指标，如表1所示.

表1 大连市城市人居环境质量评价体系

1.2 数据标准

数据主要来源于2011—2017年出版的《大连市统计年鉴》《辽宁统计年鉴》、大连市各区(县)统计年鉴和2012—2018年《大连市环境质量公报》等.本文通过基础研究数据整合，建立了大连市10个区(县)的2011—2017年基础数据库.

针对2011—2017年大连市10个区(县)城市现实人居环境发展实际，数据标准主要参照城市环境空气质量评价依据《环境空气质量标准》(2018年修正)《受沙尘天气过程影响城市空气质量评价补充规定》等相关国家行业标准，以及《城市居住区规划设计标准》(GB50180—2018)《辽宁省环境保护条例》(2018年版)《辽宁省污水与废气排放标准》(DB21-60-89)等地方性法律规范与条例.

1.3 研究方法

以城市人居环境科学理论为基础，采用定量的数理模型与ArcGIS空间分析技术测度城市现实人居环境的时空演变规律.采用定性研究方法，探讨大连市城市人居环境时空演变的影响因素以及优化调控建议.熵是从热力学推导出来的物理概念，熵值法能够准确、客观地反映指标信息熵值的效用值，公式为

X={xij}m×n， 0≤i≤m,0≤j≤n，

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

2 结果分析

基于数据库、数理算法与标准得出表2.实证研究大连市2011—2017年10个区(县)城市人居环境的时空演变特征、空间格局，对人居环境的影响因素进行了初步探讨.

表2 2011—2017大连市10个区(县)人居环境得分排名表

表2(续)

2.1 大连市城市人居环境时间过程分析

(1)大连市7 a间人居环境宜居度保持稳定状态，总体呈现出小幅上升趋势.如图1所示，大连市人居环境宜居度在2011—2017年间，最大值为2013年的3.70，最小值为2014年的3.24，差值较小，较为稳定.宜居度平均值由2011年的3.46小幅波动上升到2017年的3.65.

图1 大连市人居环境宜居度的平均值和标准偏差(2011—2017)

(2)大连市城市人居环境在不同的时间内具有明显的差异性，且具有明显的波动性.如图1所示，通过对标准偏差的走向观察可知，主要可以分为3个明显阶段：第一阶段(2011—2014年)标准偏差在数值上处于不断增长的态势，从2011年的0.87稳步上升到2014年的1.06.虽处于上升趋势，但数值相差不大.说明大连市10个区(县)的人居环境在这段时间的差异开始出现逐年增大的趋势，但差异仍不是很大.第二阶段(2014—2016年)标准偏差在数值上处于不断下降的趋势，由2014年的1.06下降到2016年的0.63，尤其是2015—2016年这一年间，差值可达到0.38，这充分地说明这一阶段大连市10个区(县)人居环境的区域差异开始缩小；第三阶段(2016-2017年)标准偏差的数值开始增大，从2016年0.63增大到2017年的0.97，并与2015年持平，说明该阶段大连市10个区(县)人居环境各区域间差异开始增大.总体来看，大连市10个区(县)人居环境在这7 a间数值波动较为明显，总体差异不是很大.

(3)如图2所示，详细地描述了大连10个区县近7 a的人居环境随着时间的变化，尤其随着不同的发展阶段特征较为明显.2011—2017年，最外层的地区有普兰店市、庄河市、瓦房店市和金州市，在10个区(县)中的排名第7～10位，为人居环境边缘地区；中间层的地区为长海县、甘井子区和西岗区，排名第4～6位，属于人居环境的过渡区；最里层的地区由中山区、沙河口以及旅顺口区构成，排名处于第1～3位，为人居环境的核心地区.

(4)从2011—2017年7 a的变化整体特征来看，大连市所属10个区(县)的人居环境的排名以及地区划分较为稳定.中山区一直处于人居环境的核心区域，7 a间核心区第一名的位置鲜有变化(2013年第2).对于人居环境的过渡带区域，单个区域随着时间的变化波动较大，例如西岗区既与人居环境核心区存在交集，同时在2013年、2017年排名又相对靠后，几近边缘区.而旅顺口区明显随着时间的变化，2015—2017年有逐渐向人居环境核心区域发展的趋势.这充分地说明人居环境的区域划分是一个在基本稳定的情况下,个别区域依照自身特色不断变化的过程.各个区域人居环境的发展有其特殊性，它主要受到地理位置、人口数量和经济基数的影响.人居环境的边缘地区，以普兰店市为例，2011—2017年7 a间呈现出小幅增长的趋势，从1.95波动上升到2.02，但总体发展缓慢，仍长期占据人居环境的边缘区域.

经过对大连市10个区(县)整体上以及划分到不同人居环境区域的单个区(县)随着时间变化分析来看，大连市城市人居环境时间的演变具有如下特征：人居环境整体上呈现出较为稳定的状态，尤其是人居环境的核心区域发生小幅度的变化波动，整体为平稳发展状态；对于部分区(县)来讲，在近几年的变化中发生了比较明显的波动变化，处于一种在稳定中不断向前发展的趋势，这与该区域的地理、经济等方面的发展具有十分密切的关系.因此，这种特点可以概括为整体稳定，局部变化，大连市城市人居环境在稳定的变化中不断地提高发展.

图2 大连市人居环境时间演变特征

2.2 大连市城市人居环境空间格局分析

以大连市2011—2017年期间10个区(县)的城市人居环境宜居程度的得分排名作为研究对象,使用统计分析方法将其中的每个区(县)单体划分为一个大类，然后将大类按照相似性进行逐层递归分解，直到所得到的结果无法再分解自成为一个类为止.运用这种方法把城市人居环境的宜居程度分为3个等级:城市人居环境核心区、过渡区和边缘区.每个等级再继续细分，分为2个级别(1级、2级)，详细结果如表3所示.

表3 大连市人居环境宜居度分布情况(2011—2017)

(1)城市人居环境空间演变上，大连市人居环境存在有3个级别，分别为宜居边缘区、宜居过渡区和宜居核心区.第一单元：人居环境核心区，人居环境宜居度在4.22～5.51.以中山区为例，数值平均得分为4.92，7 a中有6 a排名第1，且人居环境质量数值很高，处于遥遥领先的地位.第二单元：人居环境过渡区，人居环境宜居度范围在2.93～4.22.以甘井子区为例，7 a的均值为3.87，其中,最小值为2014年的3.05，为人居环境过渡区(2级).第二单元内部之间差值较小，但与第一单元的数值相差很大.第三单元：人居环境边缘区，人居环境宜居度范围在1.63～2.93.以普兰店市为例，7 a均值为2.02，其中,最小值为2014年的1.63，同时这也是大连市2011—2017年10个区(县)的最小值，处于人居环境边缘区(2级).第三单元自身相比相差不大，但在数值上与其他级别的人居环境相比仍存在很大差异，数值高达3.88.

图3 2011—2017年大连市区(县)人居环境宜居分布情况

(2)人居环境不同单元分布区(县)的个数逐年变化，总体为人居环境过渡区不断减少，核心区和边缘区波动增加的趋势.如图3所示，2011—2017年，人居环境过渡区(县)的个数整体呈现出减少的趋势.从2011年的7个减少到2017年的4个.在此期间，最大值为2011年和2012年的7个，最小值为2013年的3个.人居环境边缘区变化比较稳定，整体呈现出波动增加的趋势，从2011年的2个增加到2017年的3个.在此期间，最大值达到了2015年的4个，最小值为2011年的2个.人居环境核心区变化起伏不大，整体也出现波动增加趋势，从2011年的1个增加到2017年的3个.在此期间，最大值曾达到2013年的4个，最小值则为1个.2011—2017年7 a间，2011年和2012年3个单元内部区(县)的个数差异较大，边缘区、过渡区与核心区分别为2、7、1.随着时间的推进，区(县)个数差异趋于缓和.以2017年为例，过渡区的个数为4，边缘区和核心区的个数相同为3，不同单元所分布的区(县)总体上表现出相对均匀的态势.

(3)大连市人居环境有着明显的三级单元空间分异.分析图3数据可知，人居环境过渡区的数量在各个阶段都是占据主体地位的，只有在2013年和人居环境边缘区数量持平，在2011和2012年数量上达到最高值，都是7；人居环境边缘区位于其次，人居环境边缘区的数量基本稳定在3左右，表现比较稳定；人居环境核心区最少，只有在2013年和2017年达到4和3.从总体变化趋势上来看，宜居过渡区的数量整体上为下降趋势，宜居核心区在数量上呈现整体上升的趋势，而边缘区的数量保持稳定，说明大连城市人居环境正在向好的方向发展.

2.3 大连市城市人居环境时空演变影响因素分析

2.3.1 社会因素

(1)政府宏观调控是基本因素.城市人居环境与经济、社会的协调可持续发展均是在政府调控基础上科学地发展.

(2)经济增长方式的转变是关键因素.城市的经济发展不仅会影响城市人居环境社会系统的空间分异，还会深刻影响和作用着城市人居环境系统的时间分异，进而影响着城市人居环境质量的时空分异.

(3)基础设施和公共服务设施是物质支撑和保障.住房制度改革、住房公积金制度及住房贷款制度的实施促使城市空间结构的变化，同时影响并改变着人们生活的城市人居环境居住系统.

2.3.2 自然地理因素

(1)纬度位置.2011—2017年，大连市各区(县)7 a间的年平均气温、南北气温存在差异，庄河市与旅顺口区年均相差2.1 ℃，潜在影响与作用着人居环境时间过程与空间格局.

(2)地形地貌.风向、风速、风量都会因地形地貌的差异而产生变化，大气污染物的程度与范围也不尽相同.

(3)海陆位置.降水量对城市人居生产生活以及生态环境都有较大影响，由于海陆位置不同而引起的降水量、湿度等因素同样对城市人居环境质量的时空差异存在一定的影响.

2.3.3 多要素共同作用

城市人居环境时空分异变化受到地理位置、日照时数、降水等自然地理要素与产业结构、人口、经济发展水平、居住等社会综合要素的影响.多种要素、多个系统综合共同作用与影响大连市城市人居环境的发展变化.

3 结论与建议

3.1 研究结论

(1)大连市城市人居环境时间过程分析.2011—2017年，大连市人居环境保持稳定状态，总体呈现出小幅上升趋势，同时在不同的时间内具有明显的差异性与波动性.大连市所属10个区(县)的人居环境的排名以及地区划分较为稳定，同时存在小幅度的变化波动.

(2)大连市城市人居环境空间格局分析.人居环境核心区以中山区为代表处于遥遥领先的地位，过渡区以及边缘区在数值和级别上与核心区人居环境相比仍存在很大差异.人居环境不同单元分布区(县)的个数逐年变化，总体为人居环境过渡区不断减少，核心区和边缘区波动增加的趋势.

(3)政府宏观调控、经济发展以及基础设施建设是主要因素.自然因素中的纬度位置、海陆位置等各因素也会对大连市10个区(县)人居环境演变造成影响.

3.2 优化建议

结合大连市10个区(县)城市人居环境的研究，基于大连市城市人居环境建设的实际情况，对如何提高优化大连市城市人居环境这一实际问题给出如下建议:

(1)发展区域基础经济，提升人民富裕程度.具备不同特征的城市要根据自身的特点发挥优势特征，因此，需要采取因地制宜的策略提高经济发展，提高人民生活水平.大连市作为带动辽宁省甚至整个东北经济的核心地区，素有“东北之窗”“北方明珠”“浪漫之都”等称号，对其自身的社会价值、经济价值和对旅游业、城市的发展，都会产生深远的影响.因此，大连市要利用这些区域特色重点发展以旅游业为代表的第三产业，并衍生相应的产业链条.

(2)加大城市环保力度，强化公共服务水平.近几年是大连市创建“生态宜居的现代化大连”的关键时期，“环保管理”“环保监督”以及“环保应急处理”等都要落地生根，同时需要逐步养成“环保公共服务意识”，促使4项措施有机融合，共同打造生态宜居的大连.

(3)更新可持续的城市发展观念，打造宜居生态城市.可持续发展理念已经得到世界各国的认可，人们保护环境的意识也在不断提高.从一个城市来说，城市人居环境的好坏足以影响到吸引人才、资金和物资等多方面.为了在竞争中处于有利地位，大连应该加快可持续生态环境城市建设，并以此促进自身的发展，“可持续发展、生态宜居的大连”既算明智之举，也是现实选择，更是长远之计.