长江中游城市群城市韧性与规模关系的时空分析

陈韶清，夏安桃

(湖南师范大学资源与环境科学学院，中国 长沙 410081)

城市韧性是指城市或城市系统具有消化并吸收外界干扰，同时保持原有主要特征、结构和关键功能的能力[1]。城市群作为空间组织紧凑、经济联系紧密的城市群体[2]，其韧性的发展演变面临着更多的不确定性，需应对的风险也日趋复杂多样。城市群内任何城市子系统因无法应对突如其来的风险冲击而遭到破坏，都有可能危及整个城市群体。城市规模是城市地域空间内汇集的物质与要素在数量上的差异性和层次性，通常以人口、用地和经济等不同规模指标表征[3]。改革开放以来，我国城市人口不断集聚、城市用地快速扩张、经济总量节节攀升，由此带来城市规模的全方位增长，涌现出了一批大城市和特大城市。这些城市大多由于前期无序扩张而引发一系列城市病，导致城市综合承载能力下降[4]、城市系统脆弱性升高[5]以及城市发展质量系统内部协调性不稳等矛盾[6]，这一过程伴随着各类频发的自然灾害，前所未有的冲击对城市韧性建设提出了要求。在城市群日渐成为人类生存重要空间并支撑国家和地区经济发展的背景下，深入分析城市群城市韧性与规模间的关系，探究二者关系演变的时空差异，对保证两者间的良性互动、科学规划城市群内各城市规模以及促进城市可持续发展具有重要的理论意义和政策参考价值。

近年来，城市韧性逐渐发展成为城市规划学、城市地理学、防灾减灾学以及公共安全管理等学科的新课题，也成为指导新时期城市建设进而实现城市安全发展与可持续发展的战略选择，并随之进入到规划的理论与实践中[7-12]。回顾现有文献，城市韧性相关研究主要集中在概念引入、内涵特征描述、经验及政策探索、评价体系研究和演化机制剖析等方面[13-16]，韧性的内涵也从“工程韧性”“生态韧性”逐渐发展为“演进韧性”[17]，多样化的城市韧性评价模型与提升策略层出不穷，如韧性基线模型(BRIC)[18]，ARUP公司联合洛克菲勒基金会提出的城市韧性框架(ARUP’s City Resilience Framework)[19]以及谢欣露等构建的气候适应型城市评价指标体系[20]。而研究城市韧性与城市内其他系统发展关系的文章较少，张明斗等对韧性系统与经济发展水平等的协调关系及其演化规律进行研究[21]；程皓等探讨了中国十大城市群城市韧性与环境压力之间的脱钩关系[22]；从研究地域和尺度上看，目前多关注发达国家及地区、沿海高风险城市密集带和韧性城市试点区，共同构成国家-城市群-省市三位一体的研究尺度框架[23-25]。总体而言，我国城市韧性相关研究正处于发展的起始阶段，亟需为后续研究注入新思路。文章在综合前人研究的基础上，以长江中游城市群为例，运用因子分析法测度近十年长江中游城市群城市韧性与城市规模水平，借助象限图法重点分析长江中游城市群城市韧性与规模间的关系，判别各城市的关系类型和发展状态，以期为促进城市群安全可持续发展提供参考。

1 研究区域及方法

1.1 研究区域概况

据2015年国务院批复的《长江中游城市群发展规划》，长江中游城市群以武汉城市圈、环长株潭城市群、环鄱阳湖城市群为主体，包括湖北省的武汉、黄石、鄂州、黄冈、孝感、咸宁、仙桃、潜江、天门、襄阳、宜昌、荆州、荆门，湖南省的长沙、株洲、湘潭、岳阳、益阳、常德、衡阳、娄底，江西省的南昌、九江、景德镇、鹰潭、新余、宜春、萍乡、上饶及抚州、吉安的部分县区，土地面积约31.7万km2。为了保证数据的可得性与研究区域的可比性，文章将抚州、吉安整市纳入到研究区范围，在评估研究区城市韧性及规模的基础上，重点开展两者间关系的时空分析。目前长江中游城市群正面临建设国家第4个世界级城市群的发展机遇[26]，是引领中部地区快速崛起的新引擎，其“两型”社会建设引领区的战略定位与韧性城市建设存在一定的内在联系，加之区内城市体系层级性显著[27]，因此研究地域的选择上具有典型性与代表性。

1.2 指标体系构建及数据来源

图1 城市韧性评价框架图

1.2.1 城市韧性指标选取 为能准确地评价长江中游城市群城市韧性与规模之间的关系，文章通过频度统计法、理论分析法、专家咨询法对现有指标进行筛选[28]。首先在知网上搜索有关城市韧性指标设计的文献，对各指标进行频数统计以形成指标库，并从指标库中选择目前学者们使用频度较高的指标；接着运用理论分析的方法，在参考国内外相关文献的基础上[21，29]，定性分析城市韧性概念内涵及特征，初步将城市韧性划分为城市经济韧性、基础设施韧性、社会韧性与生态韧性4大子系统(图1)。基本确定评价指标后，通过向专家咨询，对不恰当指标予以替换或删除。通过以上方法，文章选取了共计21项指标用于测度长江中游城市群城市韧性。其中，城市经济韧性指标的选取充分考虑城市经济实力、经济活力、经济多样性与经济外向性。城市基础设施韧性侧重于考察城市在发生危机时的人员疏散、灾害应对以及对外沟通等公共基础设施水平。城市社会韧性主要聚焦于人口适应能力、社会保障能力和风险应对能力，旨在通过营建一个有活力、有保障、有素质的社会环境以提升城市在受灾后的适应、学习与恢复力、城市生态韧性则综合考虑城市的环境压力、治理力与服务力。指标构成见表1。

表1 城市韧性测度指标体系

注：1)互联网普及率为年末国际互联网用户数与总户数之比；2)社会保险指数为参加基本养老保险、基本医疗保险与失业保险职工人数之和与常住人口的比值[20]。

1.2.2 城市规模指标选取 一般来说，出于便利性和可控性等因素考虑，研究多从单一维度量化城市规模。为综合反映城市规模实际状况，文章从人口规模、用地规模、经济规模3方面考虑，其中人口规模由人口总量、密度、增长率和人口质量共同反映；用地规模则通过建成区面积、城市道路面积率和绿化覆盖率等指标表征；经济规模则从经济总量、财政、居民经济实力等方面加以考虑，选取了共计14项指标，以期综合反映城市群内各城市的实际规模。指标构成见表2。

表2 城市规模测度指标体系

Tab. 2 Measurement index system of city scale

目标层准则层指标层指标性质评价意义城市规模人口规模年末总人口/万人人口密度/(人·km-2)人口自然增长率/‰每万人在校大学生人数/人++++城市的人口总量每平方公里容纳的人口数量人口的增长规模人口的质量规模用地规模建成区面积/km2城市建设用地占市辖区面积之比/%城市道路面积率/%建成区绿化覆盖率/%++++城市发展的用地情况土地开发强度城市道路建设规模城市用地的绿化规模经济规模GDP/亿元地方财政一般预算内收入/亿元固定资产投资总额/亿元城乡居民储蓄存款余额/亿元社会消费品零售总额/亿元邮电业务总量/万元++++++城市的经济总量政府财政收入规模城市投资规模居民经济实力社会商品购买规模邮电业务发展规模

1.2.3 数据来源 以上指标数据主要来源于历年《中国城市统计年鉴》、《中国城市建设统计年鉴》、《湖北统计年鉴》、《湖南统计年鉴》、《江西统计年鉴》以及各地市统计年鉴、国民经济和社会发展统计公报、政府工作报告，各地市统计局等。部分缺失数据通过插值法补齐。

1.3 研究方法

(1)因子分析法

因子分析法的基本原理是将反映研究问题的众多指标中相关性较强的变量归为一类，每一类称为一个因子，该方法旨在通过降维的思想从复杂关系的问题中找出少数几个主要因子进而对复杂问题进行剖析[30]。目前这一方法普遍应用于区域实力评估、类型划分等方面。文章利用SPSS软件对数据进行因子分析，在具体分析时，如果前m个公因子的特征值大于1且累计贡献率大于75%，则表明基本反映了原变量的主要信息，可将前m个公因子作为主要因子。从提取的各因子方差贡献率占累积方差贡献率之和的百分比作为权重，与各因子的分值作线性加权求和，即可得出城市韧性与城市规模水平的综合评价值。

(2)象限图法

象限图法在区分各城市变量的协调类型时能提供一个较为直观的比较方法，计算过程也相对简便。早前象限图法常被应用于城镇化与经济、生态等系统的关系研究[31，32]，随后应用愈加广泛，成为判别系统关系的重要方法[33]。文章采用象限图法探究城市韧性与城市规模两大系统间的发展关系。首先将城市韧性(R)与城市规模(S)进行标准差标准化处理，生成新的变量ZR和ZS，以ZS为X轴，ZR为Y轴，绘制点集(ZS,ZR)，形成散点式象限图。根据象限图法，城市韧性与城市规模的关系可分为4类：高级协调型、韧性优先型、低级协调型和规模优先型。其中，第1象限为高级协调型(ZS>0，ZR>0)，城市韧性和规模均较高，是双高状态下的同步发展；第2象限为韧性优先型(ZS<0，ZR>0)，城市韧性较高，而城市规模水平较低，城市韧性的提升速度快于城市规模的扩张；第3象限为低级协调型(ZS<0，ZR<0)，城市韧性与城市规模均较低，两者呈现出同步的双低状态；第4象限为规模优先型(ZS>0，ZR<0)，韧性指数相对较低，而城市规模水平较高，城市规模的扩张速度快于城市韧性的提升。

2 长江中游城市群城市韧性与规模的测度结果分析

基于长江中游城市群城市韧性和规模指标体系，利用因子分析法求得31个城市的韧性指数及规模指数(表3)，并以2017年作为末期年，以2007年作为基期年，求得各城市10年间城市韧性与城市规模的变化率(图2)。

2.1 城市韧性分析

整体上，研究期内长江中游城市群城市韧性指数出现小幅下降。具体到各城市，2007—2017年间，武汉、长沙、南昌、湘潭、宜昌等城市的韧性指数一直较稳定地领先于整个区域，反映出这些城市在遭遇危机时较城市群内的其他城市更具备应变能力。2007年城市韧性在0.1以上的城市有7个，2017年为8个；2017年城市韧性为负值的有19个，与2007年相比减少1个。研究期内，萍乡、衡阳、襄阳、株洲、常德、九江为韧性指数提升前6的城市，然而除株洲外，以上城市韧性指数均存在负值，表明各城市的城市韧性基础较差。尽管部分城市韧性有了提升，在面对风险和危机时具备一定的抵御和学习适应能力，但仍需进一步加强自身韧性建设，以防止城市韧性回落。潜江、鄂州、孝感、仙桃、宜春、荆门是韧性指数下降幅度排名前6的城市，降幅前10的城市中，有9个城市位于武汉城市圈内。主要原因是武汉城市圈内缺乏与武汉规模实力大体相当的组团城市，单核的圈层结构模式带动效应有限，加之受当前国际国内社会经济等外部环境波动、城镇化建设加速等因素的影响，导致韧性建设成效不稳固，无法有效应对新风险。抚州、新余、上饶3个城市在研究期内韧性指数变化不大，均在±0.1之间。然而值得关注的是以上城市其韧性指数均存在负值且变化相对稳定，表明近10年内这些城市的韧性建设并未取得显著进展，未来还需进一步聚焦韧性建设的各方面，找准方向补短板，以稳步提升城市韧性。

表3 长江中游城市群2007年与2017年城市韧性与城市规模综合评价值

图2 长江中游城市群近10年城市韧性、城市规模变化率

2.2 城市规模分析

从城市规模指数反映的情况来看，长江中游城市群城市规模在观察期内有所扩张。具体到各个城市，2007—2017年间，武汉、长沙、南昌、衡阳、九江等城市较稳定地位居长江中游城市群城市规模的前列，且武汉的城市规模与第二位城市的差距不断拉大，其首位度由2007年的1.23升至2017年的1.75，反映出武汉在长江中游城市群的核心地位。2007年城市规模指数在0.2以上的城市有武汉、长沙、南昌、衡阳，2017年襄阳取代衡阳。就变化率而言，襄阳、宜春、宜昌、岳阳、新余、常德等城市的规模指数涨幅较大，说明随着城镇化的发展，襄阳、宜昌、岳阳、常德等城市在城市规划中作为省域副中心拥有较多发展机会，城市的人口、用地和经济规模得以扩张。景德镇、黄石、湘潭、上饶等城市规模指数下跌程度较大，其中景德镇、黄石为国家资源枯竭型城市，面临着产业转型困境，经济发展后劲不足，城市收缩现象较为显著，据刘振等人研究发现，2000—2010年黄石总人口收缩范围位于-5%～0%区间[34]。鄂州、天门、咸宁、仙桃、萍乡、孝感等6个城市在考察期内规模指数变化率在±0.1之间，且城市规模指数均为负值，表明城市规模提升的压力较大。在未来发展过程中，需进一步关注中部地区的中小城市，借助“长江经济带”“一带一路”“乡村振兴”等战略契机，优化产业结构，提升经济总量，完善公共服务设施，实现区域经济社会协调发展，为城市综合规模的扩容提供条件。

3 长江中游城市群城市韧性与规模的关系分析

3.1 城市韧性与规模相关关系分析

图3 2017年长江中游城市群城市韧性与规模关系象限图

文章依据城市韧性与城市规模评价值，借助Eviews 6.0进行面板数据的相关系数分析，以初步判断城市韧性与规模系统间是否存在关联。经计算，长江中游城市群城市韧性与城市规模的相关系数为0.843，sig=0.000，说明二者间存在着较强的正相关关系。为进一步探讨两者间的关系，文章对城市韧性与城市规模得分进行标准差标准化，运用象限图法分析二者关系。

3.2 城市韧性与规模关系的象限图分析

3.2.1 以低级协调型状态为主，且大体同向演进 从城市韧性与规模关系象限图(以2017年为例，图3)可知，长江中游城市群城市韧性与规模关系以低级协调型为主，城市韧性和城市规模总体偏低，且二者间呈现出一种显著的正相关关系。具体地，2007年低级协调型城市共计15个，占城市总数的48.39%，其次为韧性优先型，占比19.35%，高级协调型和规模优先型城市均为5个，各占比16.13%；2013年低级协调型城市数量减少至14个，比重45.16%，在各类型城市中仍占据重要地位。紧随其后的是高级协调型、韧性优先型和规模优先型城市；2017年低级协调型城市增加至18个，有较大幅度的上升，占样本城市的58.06%，而高级协调型、韧性优先型和规模优先型城市所占比重分别为25.81%，12.90%和3.23%。为进一步说明问题，文章以2017年为例，取“低级协调型”和“韧性优先型”两种关系的交集，即城市综合规模低于平均水平，发现在这些城市中，有81.82%的城市韧性也低于平均水平；而在综合规模高于平均水平的城市中，有88.89%的城市韧性高于平均水平，仅有不到12%的城市韧性较低，这反映了综合规模较高的城市其韧性指数普遍高于平均水平，城市韧性在一定程度上会随着城市规模的扩张而提升。

图4 2017长江中游城市群城市韧性与规模关系类型空间分布

3.2.2 低级协调型由西北向东南延伸，高级协调型则分散分布 长江中游城市群城市韧性与规模关系类型存在显著的区域差异，低级协调型呈组团状由西北向东南延伸，高级协调型则呈品字形分散分布于西北、东部和南部地区(如图4)。2007，2013和2017年低级协调型城市分别有10，11和13个分布于西北和东南部地区，占该类型城市总数的66.67%，78.57%和72.22%，比重呈波动上升的态势。考察期内，高级协调型城市在数量及地域上存在轻微变动，2007—2013年，高级协调型城市保持在6个左右，2014年该类城市增至8个，直至2017年均维持在8个左右，且稳定于武汉、长沙、南昌、株洲等城市。九江、上饶、湘潭、襄阳、岳阳分别有9，5，4，3和3个年份提升至高级协调型城市，剩余年份中上饶、襄阳、岳阳以规模优先型为主，湘潭则处于韧性优先型居多，这些城市是今后发展为高级协调型城市的中坚力量。前者亟需从经济、基础设施、社会服务及生态环境等方面提升城市韧性，后者则宜加快城镇化进程，放宽户籍管理制度，进一步鼓励农民工就地转移，同时提高资源配置效率，盘活存量建设用地以解决城市用地矛盾，实现城市规模的高质量发展。

3.2.3 环长株潭城市群内高级协调型城市居多，其余城市群以低级协调型城市为主 具体到内部城市群，其主体类型也存在差异。武汉城市圈、环鄱阳湖城市群由于城市韧性和规模均较低，故区内大多属于低级协调型城市；环长株潭城市群韧性指数和规模水平较高，因此高级协调型城市居多。以2017年为例，武汉城市圈中低级协调型城市占比为69.23%，其次为高级协调型城市，占15.38%，韧性优先型和规模优先型城市均较少。环鄱阳湖城市群低级协调型城市占比70%，其次为高级协调型和韧性优先型城市，分别占20%和10%，无规模优先型城市。环长株潭城市群高级协调型城市占比高达50%，而韧性优先型和低级协调性城市则各占25%。造成上述问题的原因在于，武汉城市圈内缺乏与其规模实力大体相当的组团城市，导致后期带动能力不足等问题。就环鄱阳湖城市群而言，作为南昌组团城市的九江、抚州其综合规模效应还未凸显，加之南昌自身实力相较于武汉、长沙而言偏低，辐射带动作用有限，城市群内社会经济联系欠缺，故存在低级协调型城市较多的现象。

4 讨论

本文在对城市韧性与规模测度的基础上，尝试性地探索了两者间的关系，发现其关系呈现出一定的区域差异，且较符合各城市的现状，因而能够为长江中游城市群科学规划区内各城市规模以及促进城市安全可持续发展提供参考。文章在关系判别上仅以评价值所隐含的数学表象作为依据，但城市的不同空间结构、不同发展阶段对韧性建设和规模扩张均会产生影响，为此今后应对二者的函数关系及内部响应作进一步探讨，并针对典型城市深入分析。