基于时空分析的多层次城镇发展趋势研究

吴勤书，张时智，赵卓文

（1.江苏省测绘研究所，江苏 南京 210013）

城镇发展是近年来重要的社会聚焦点，“十九大”报告多次提及城镇化，反映国家也高度重视城镇发展[1]。城镇发展是现代化发展的必由之路，有利于解放内需，提高生产率，破解城乡二元结构，促进社会公平和共同富裕[2]。当前我国城镇化正在进入转型为主的发展新阶段，城镇发展也出现了一些新态势[3-5]。深入探索新型城镇化背景下城镇发展趋势，对于分析区域城镇发展方向、探索城镇演变规律具有重要意义，可以为城镇科学有序发展、城市建设宏观决策提供一定的科学参考。

本文从时空分析的角度，以地理国情监测的城镇建成区数据为基础，设计了基于多个时期城镇建成区的多层次城镇发展空间变化趋势分析方法，并以江苏省为例，从江苏省域、扬子江城市群和省会南京市3 个层级开展城镇发展趋势研究，获得不同时期城镇发展趋势的总体变化，对长序列的时间段城镇重心演变进行统计和分析，总结不同层级内城镇发展的变化趋势和相互关系，从空间上探索城镇发展规律。

1 研究区和数据

1.1 研究区

江苏省面积10.32 万km2，约占全国的1%，人均国土面积在全国各省区中最少。截至2017 年，江苏省实现地区生产总值85 900.9 亿元，常住人口8 029.3 万人，城镇化率为67.7%。在城市群层面，选取扬子江城市群开展研究，其由南京、镇江、常州、无锡、苏州、扬州、泰州、南通沿江八市组成，面积5.1 万km2，人口近5 000 万，经济规模达到6 万亿元，人均GDP 超过12 万元，是我国经济发展基础最好，综合竞争力最强的地区之一。在城市层面，选取南京市作为研究对象，南京市是江苏省省会，位于江苏省西南部、长江下游，面积6 587.02 km2，常住人口833.5 万人，是长江三角洲唯一的特大城市[6]。在省域、城市群和城市三个层面，本文选取江苏省作为实例具有一定的典型性。

1.2 数据基础

本文研究依托江苏省地理国情城镇监测项目所采集的江苏省区县级及以上城市2005 年、2010 年、2015 年、2016 年、2017 年多个时间节点建成区数据。建成区是指城市行政范围内，实际建成或正在建成的，相对集中分布的地区，是城市建设发展在地域分布上的客观反映。建成区标志着城市不同发展时期建设用地状况的规模和大小。

2 研究技术路线与方法

2.1 技术路线

本文研究技术流程如下：以建成区数据为基础，对数据进行预处理，从江苏全省省域、扬子江城市群和省会南京市3 个层级开展城镇发展趋势研究。计算各个区县建成区几何中心，在3 个层级研究区计算不同年份的区域城镇空间重心，为了研究区域在不同时期城镇发展的趋势变化，计算相邻时间重心的距离。以此衡量城镇发展变化的大小，进一步分析相邻城镇重心的发展方向变化情况，获得城镇发展趋势的总体变化方向，最后，对长序列的时间段城镇重心演变进行统计和综合分析，总结不同层级内城镇发展的变化趋势，分析3 个层级不同时期变化城镇发展的原因。分析流程如图1 所示。

图1 分析流程图

2.2 研究方法

参考相关学者对空间重心相关研究成果[7-10]，确定城镇空间重心计算方法，形成本文研究方法，具体如下：

1）求取3 个层级的地区范围内建城区各地块面的几何中心点和各个地块的占地面积。分别计算2005-2017 年各时间节点建成区范围各个地块几何中心点。

2）求取各个地区城镇空间重心。城镇空间重心通过对各城镇建城区地块的几何中心坐标值加权平均求得，计算公式是：

式中，Xt、Yt分别为t 时间城市用地重心坐标；Xi、Yi为第i 个城市地块的几何中心坐标；Cti为第i 个地块面积。

3）求取相邻时间城镇空间重心两点空间距离。两点距离计算相邻时间重心点移动距离大小，主要反映城镇发展空间变化幅度。

4）分析相邻时间城镇空间重心变化方向。以某一时间节点的区域城镇空间重心点为原点建立直角坐标系，竖直向上为正北方向，水平正方向为正东方向，判断与下一时间节点区域城镇空间重心点的方向作为该时间段内的区域城镇空间重心变化方向。

5）城镇空间重心轨迹分析。连接相邻时间城镇空间重心点，形成时间轨迹线，综合分析城镇空间发展方向和变化趋势。

3 分析结果

基于本文所述的研究方法，分别对江苏全省省域、扬子江城市群和省会南京市3 个层面的城镇空间重心进行计算。

3.1 省级层面

全省不同时期城镇空间重心的位置结果如图2 所示。对各相邻时期城镇空间重心计算其空间位置变化距离和转移方向，计算结果如表1 所示。

2005 年江苏省城镇空间重心位于扬州市南部，到2010 年城镇空间重心往东南方向移至镇江市东北部，临近镇江、扬州和泰州三市交界处，变化幅度较大。2015 年城镇空间重心往北微移至扬州市内南部边界，仍临近镇江、扬州和泰州三市交界处。2016-2017 年城镇空间重心继续往北微移至扬州市内南部边界，总体上变化幅度较小。

图2 2005－2017 年江苏省城镇空间重心迁移位置示意图

表1 江苏省省域城镇空间重心变化情况表

3.2 城市群层面

不同时期扬子江城市群城镇空间重心的结果如图3和表2 所示。

从图3 分析可知，2005-2017 年扬子江城市群城镇空间重心都位于常州市区内；2005 年扬子江城市群城镇空间重心都位于常州市区内以北；2010 年城镇空间重心往东南方向移至常州市东北部；2015 年城镇空间重心往北微移至常州与江阴市边界；2016-2017 年城镇空间重心往南微移后；再往北小幅移动至江阴市南部边界外。

表2 扬子江城市群城镇空间重心变化情况表

图3 2005－2017 年扬子江城市群空间重心迁移位置示意图

3.3 城市层级

南京市城镇空间重心的位置结果如图4和表3所示。

从计算结果分析可知，2005 年南京市空间重心位于玄武区东南部，近秦淮区北部边界；2010 年城镇空间重心往南移至秦淮区北部；2015 年城镇空间重心仍在秦淮区北部，略往南移。2016-2017 年南京市城镇空间重心变化幅度较小，仍在本地区秦淮区北部。

图4 2005－2017 年南京市城镇空间重心迁移位置示意图

表3 南京市城镇空间重心变化情况表

4 结论与讨论

综上可得：①在省级层面，2005-2017 年间全省城镇空间重心全部落在江苏省南部，说明全省城镇的空间拓展重点在南部，从2010 年后全省城镇空间重心运动轨迹皆偏向西北，说明苏北、苏中的城市拓展在提速。②在城市群层面，2005-2017 年间全省城镇空间重心全部落在扬子江城市群中心的南向，说明城市群层的空间拓展重点在长江以南，与省级层面的结果相似，从2010年后全省城镇空间重心运动轨迹总体上有北向运动趋势。③在城市层面，2005-2017 年间南京市城镇空间重心全部落长江以南的主城区，且全市镇空间重心运动轨迹总体上一直往东南方向发展，与省级与扬子江城市群城镇空间重心变化方向不一致，但总体上速度在减弱。

从省级、城市群到城市三层面对比综合分析，总体上省级与城市群城镇空间重心在2005-2017 年间发展轨迹较为趋近，而南京市城镇空间重心自2010 年后则与所在城市群、全省发展趋势相关性不强。其变化原因分析主要是因为2005-2017 年间江苏城镇建设的重点在江苏省南部，特别在十一五期间，由于苏南地区城镇大规模建设和建成区边界的急剧扩展，导致全省城镇空间重心进一步向南迁移，而扬子江城市群几乎覆盖了苏南地区的全面区域，因而在省级层面和扬子江城市群的城镇空间重心在2005-2017 年间发展轨迹较为趋近。在十二五期间以及后期，江苏全省城镇空间建成区增长由苏南地区占绝对主导变为苏南、苏中、苏北齐增长，全省城镇空间重心有略微回弹的状态，而南京市在2015 年启动了跨江发展战略，城市发展重点转向江北新区，导致城镇空间重心向南趋势大大减缓。总体上在不同层级，城镇空间重心变化可以体现出不同区域城镇发展重点和趋势的变迁。本文基于理国情监测数据，通过对省级、城市群到城市三层面城镇空间重心综合分析，可以全面掌握江苏省不同层级城镇发展空间发展与格局变化，为全省城镇空间发展战略制定提供决策支撑，为其他地区进行城镇发展趋势相关研究提供一定的借鉴参考。