东北地区城镇一体化时空分异及影响机制

王雨枫，曹洪军，2

（1.中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛 266100；2.中国海洋大学管理学院，山东青岛 266100）

21世纪以来，在全球经济一体化发展背景下中国城镇化水平快速提高，大量农村人口定居城镇，促进了经济和城镇建设发展。但是由于快速城镇化导致大量农耕地转型为城市建设及工业用地，不仅使得人口城镇化虚高，还使得人地矛盾升级，出现环境承载负荷加重、生态系统失衡等一系列问题［1］。面对快速城镇化带来的人多地少、资源短缺等问题，区域城镇一体化时空分异测度及其影响机制成为了国土空间研究的热点问题。文章遵循国家对土地资源合理利用的原则，以东北地区为例揭示城市空间演化特征，期望对推动区域产业组织结构优化与协同发展提供理论参考。

1 文献综述

城镇化是推动人类社会进步的动力，也是工业化时代的重要标志，城镇化的载体是土地城镇化，核心是人口城镇化。目前学术界在土地城镇化研究的方法层面主要包括土地演化强度、空间自相关、核密度估算及转移矩阵等模型。研究内容主要集中在三方面：一是从理论层面阐述土地城镇化的基础内涵与度量指标［2］。学者们普遍认为土地城镇化是农村用地向城镇用地演化的过程，在城市经济发展中具有重要意义，也有学者从土地的结构、投入与产出等方面测度土地城镇化进程。二是从实证层面剖析不同空间尺度土地城镇化水平的分布动态、经济效率及产业发展的多层级耦合关系［3-4］。三是从政策层面探讨了人口-土地城镇化的互动关系，包括人口-土地城镇化协调性、协调路径及政策建议［5-6］。对城镇化用地测度研究之后，很多学者利用回归分析、相关性分析等方法进一步探讨了其复杂的影响机制［7］。有学者认为，在中国财政分权与城乡二元化模式下，政策、经济及人口等是驱动城镇用地演化的主要动力，但是自然条件、地理文化等也在一定程度上影响城镇化进程。如吴一凡等［8］采用最小二乘回归计量模型分析了经济发展及人口规模等因素对土地城镇化的影响机制。Li等［9］采用计量模型分析了中国财政激励对可持续城镇化的影响。这些研究对于剖析区域内土地城镇化发展规律及其影响机制具有重要的指导意义。

东北地区位于中国国土最北端，由黑龙江、吉林及辽宁组成，是中国重要的工业基地及农副产品来源地，也是对接俄罗斯、朝鲜的重要贸易口岸，其城镇化水平由21世纪初的49.67%提高到2020年底的62.25%，但是重工业与资源开采导致大量的农耕地转型为城镇用地，引起了生态破坏、矿产资源枯竭、产业结构僵化等一系列问题。在中国区域城镇一体化背景下，振兴东北已经成为中央重点关切的议题，同时也激发了相关学者的研究。王胜今等［10］针对东北地区城镇化发展及症结，提出了积极推动产业结构转型等一系列措施。黄禹铭［11］研究了东北三省城乡协调发展，发现其城乡协调度差异正不断扩大并具有明显的集聚特征。田俊峰等［12］研究了东北地区土地利用转移，建议强化多种政策间的综合协调度并引导区域土地资源向可持续转型。虽然已有研究对东北地区进行了多层次的探讨，但是主要聚焦于东北地区的经济发展、农业现代化及政府体制等方面，较少研究探究其城镇一体化时空演化及影响机制。

虽然已有研究揭示了区域城镇一体化发展动态及影响机制，但是其仍然具有一定的局限性。主要包括：①已有研究多关注单个城市城镇化趋势，忽略了区域城市间的经济、人口、产业流转及相互影响。②已有研究多关注城镇用地的土地利用强度和土地类型转移，较少对城市群的城镇用地演化聚散进行精细化时空测度。③已有研究多使用社会经济数据的统计模型，忽视了地理空间互动效应，导致对土地城镇化驱动因素模型估算上存在偏误。鉴于此，研究采用全局自相关模型定性描述了东北地区城镇一体化的集聚与扩散趋势，并进一步采用局部自相关模型量化其城镇化热点与冷点效应。利用空间异质性地理探测器模型，融合社会与地理等因素，全面剖析其城镇一体化影响机制。

2 研究方法与数据

2.1 研究方法

2.1.1 用地演化强度指数

在同一城市群框架下，排除不同城市规模大小的影响，分析不同阶段城市i城镇用地演化的时空特征。其表达式：

式中：UEI为用地演化强度指数，ΔUi为城市i的城镇用地变化面积，TLAi为城市i的行政总面积，Δt为研究周期的年份跨度。

2.1.2 全局与局部莫兰指数

全局莫兰指数能探究大范围内城镇用地演化的宏观关联及集聚与扩散特征，局部莫兰指数能直观展示出研究区内城镇化发展的聚散分布及时空异质性。其表达式：

2.1.3 地理探测器模型

城镇用地演化影响机制涉及自然地理、社会经济及区域政策等多个方面，计量模型无法反映地理属性，故采用地理探测器模型融合社会经济与地理因素，客观探测其影响机理［13］。其表达式：

式中：q为因子决定值，σ2为指标的方差，n为研究区单元数，ni与σ2i分别为i（i=1，2，…，m）的层样本量和方差，q∈[0，1]，其值越大代表其影响力越强。

2.1.4 影响因子动态变化模型

测算城镇用地演化影响因子的动态变化度，并表征各类影响因子变化情况。其表达式：

式中：IDM为因子动态值，qn+1、qn分别代表第n+1、n年影响因子的决定力。

2.2 研究数据

研究使用的灯光数据来自NOAA提供的DMSP、VIIRS夜间灯光数据，借助ArcGIS平台工具，按照李雪萍等［14］归纳的研究流程，提取出基本符合现状的城镇用地边界数据。对于提取的城镇用地面积与《中国统计年鉴》、东北三省《统计年鉴》数据对比，其总体精度达到87.47%～94.59%，符合研究的精度要求。研究中使用的DMSP、VIIRS矢量数据，来自NOAA官网，DEM、河流、主要公路网、铁路网等栅格数据来自地理空间数据云、国家地球系统科学数据中心等。社会经济数据来自《中国统计年鉴》、东北三省《统计年鉴》及政府官网。

3 城镇用地演化的时空分异测度

3.1 城镇用地演化强度测度

中心城市的资源集中，次中心城市的发展乏力。通过式（1）计算城镇演化指数，以5 a为周期的四个阶段，城市群演化指数分别为0.03、0.04、0.03及0.03；中心城市（区）分别为0.12、0.14、0.09及0.08，次中心城市（县）分别为0.01、0.02、0.01及0.01。东北地区城镇用地演化速率在2005—2010年之间达到了高峰，经历了2008年的全球金融危机及2010年后中国清洁能源政策，其重工业与资源开发受到较大影响，经济滞后效应导致城镇演化指数下降。中心城市城镇用地演化指数远高于次级中心城市，全域资源向中心城市集中。21世纪初中国政府弱化宏观调控，强化市场机制体制改革，市场贸易进一步被激活。而东北地区行政体制僵化、矿产资源枯竭，人口外流等原因造成了部分城镇建成区荒废，城镇收缩且活力下降。针对东北地区资源过度集中于中心城市，造成了广大小城镇建设缓慢。政府应采取有序放权，加强中小城镇的基础设施建设，吸引人口回流。这个研究结论与王胜今等［10］的研究结果相似，其认为随着2003年中央做出振兴东北老工业基地的重大部署，东北地区城镇化进入到了平缓发展阶段。

3.2 城镇用地全局演化指数测度

城镇用地演化集聚效应在波动中减弱。利用式（2）计算城镇化集聚程度，结果表明东北地区2000—2010年、2011—2020年的全局莫兰指数分别为0.04、0.05，Z值为3.40、4.25，表明东北地区城镇用地演化呈现出连续的“集聚”状态。东北地区城镇用地演化首先发生在哈尔滨、长春、沈阳、大连、大庆及鞍山等省会、海滨和资源型城市，其中省会城市及资源型城市具有明显的计划经济特征，所以东北地区的城镇演化进程可以总结为“集聚”效应主导下的城市组团式发展。进一步计算5 a为周期的四个阶段指数变化趋势（0.04、0.03、0.05、0.04）。其中指数的分布经历了两次高峰和两次低谷，从2016—2020年东北地区城镇演化的莫兰指数及Z值下降的趋势分析，表明在绿色产能的国家政策及内需减弱下，东北地区城镇用地演化的“集聚”状态出现了减弱趋势。东北城镇用地演化集聚减弱的根源在于经济发展疲软及人口外流，研究结论与黄禹铭［11］等人的研究结果相似，其认为东北地区城乡协调水平存在较为明显的相似值空间集聚现象，但其空间集聚程度趋于减弱。

3.3 城镇用地局部演化热点测度

以东北地区281个县域为单位，计算四个周期的局部莫兰指数，使用自然断裂点法对计算结果分类，绘制出其城镇演化的冷热点空间分布图（图1）。21世纪初以来，东北地区城镇用地演化经历了起伏，城镇用地演化的热点区域先升高再降低，冷点区域则呈现出先降低然后升高的趋势。其中2000—2005年，城市演化的热点区形成了一南一北的两个区域。其中以环哈尔滨-长春-松原-绥化为中心，形成了演化的热点核心区域，周边的吉林、白城及大庆等形成了热点拓展区域。同时在东北地区的南部，逐渐形成了以大连、营口及沈阳的环渤海城市演化热点区域，而东北部的大兴安岭、黑河及伊春等都处于冷点区。2006—2010年，演化的热点区域面积持续上升，而冷点区域面积持续下降。其中环哈尔滨-长春-松原-绥化为中心的热点区域基本保持不变，而环渤海热点区域的面积快速上升，形成了南北两大演化热点区。冷点区面积持续下降，其中冷点的低值区面积由67.23%下降到23.52%。

图1 东北地区城镇用地演化的冷热点空间分布

2011—2015年，演化的热点区域面积开始下降，而冷点区域面积逐步上升。其中环哈尔滨-长春-松原-绥化为中心的热点区域面积开始收缩，其高值区比重由48.42%下降到21.32%。环渤海热点区则进一步扩大面积，其高值区比重由32.12%上升到68.35%。冷点区域面积上升，主要是环哈尔滨-长春-松原-绥化城市及其拓展区减弱，而冷点低值区仍然集中在东北部伊春、鹤岗及七台河等城市。2016—2020年，演化的热点区域面积持续下降，而冷点区域面积继续上升。其中环哈尔滨-长春-松原-绥化为中心的热点区域面积开始回升，其高值区由21.32%上升到52.65%，演化的中心向西北方偏移，大庆、绥化等成为了热点的主要来源。环渤海热点的面积开始下降，高值区由68.35%下降到40.76%，而冷点区面积持续上升，东北部的冷点区持续扩大。

总体而言，20 a来东北地区城镇用地演化热点区表现出环哈尔滨-长春-松原-绥化及环渤海城市群为中心的集聚式特征，其西部城镇演化的热度比东部高，南部比北部高。研究结论与田俊峰等［12］的研究结果相似，其认为东北地区城镇化用地增长主要集中发生在哈尔滨、长春、沈阳、大连及部分资源型城市，耕地向建设用地的大规模转化导致耕地大幅减少，并形成连续的建设用地增长热点区。

4 城镇用地演化影响因素分析

城镇用地演化强度时空差异主要受到社会经济、区域政策及自然环境等影响，以2000年、2020年为时间节点，用地理探测器分析20 a来东北地区城镇用地演化强度及其影响因素的动态变化（表1）。

表1 影响因素选取及探测结果

4.1 影响因素分类分析

4.1.1 自然资源条件

探测结果表明自然资源条件对东北城镇用地演化强度影响较小，且呈下降趋势。其中海拔、地形坡度的决定力分别由0.102、0.009下降至0.098及0.006，而距河流的决定力由0.003上升到0.005，表明海拔对东北地区城镇化影响明显，而地形坡度与距河流距离的影响力较小。自然资源因素的平均决定力由0.038下降到0.036，在四类影响因素中由第3下降到第4。

4.1.2 地理区位条件

探测结果表明地理区位条件对东北城镇用地演化强度具有一定的影响力，且呈上升趋势。其中距主要公路、距铁路及距市区距离的决定力分别由0.017、0.019、0.062上升到0.022、0.029及0.100，表明距市区距离越短受到经济中心辐射带动能力越强。地理区位条件的平均决定力由0.033上升到0.050，在四类影响因素中由第4上升到第3。

4.1.3 社会经济因素

探测结果表明社会经济因素对东北城镇用地演化强度具有较大影响力，且呈持续上升趋势。其中人均GDP、二三产比重、社会零售总额及规模企业数的决定力分别由0.663、0.440、0.593及0.289上升到0.891、0.503、0.776及0.669，表明社会经济的发展推动了城镇用地进程，且呈现出上升趋势。社会经济因素的平均决定力由0.489上升到0.710，为四类影响因素第1。

4.1.4 区域政策因素

探测结果表明区域政策因素对东北城镇用地演化过程中的各类建设政策、建设资源具有引导性，并具有重要的影响力。其中社会固定资产投资、城镇化率的决定力分别由0.596、0.183下降至0.500及0.072，而公共财政支出、人口密度的决定力分别由0.721、0.282上升到0.789及0.369。表明东北振兴战略实施以来，政府政策推动城镇经济可持续发展，促进了农村人口向城镇集聚。区域政策因素的平均决定力由0.446下降到0.433，为四类影响因素第2。

4.2 影响因素动态分析

为了分析2000—2020年东北地区城镇用地演化时空分异影响因子的动态变化，利用式（5）测算演化进程影响因子决定力的时空变化度，并分为增强型因子、稳定型因子和减弱型因子（表2）。

表2 影响因素分类

4.2.1 增强型因子

结果表明规模企业数、距河流距离和距市区距离是东北地区城镇用地演化时空分异的主导因子，其变化度分别为131.49%、66.67%及61.29%，同时距铁路距离和人均GDP也有积极的影响。表明社会经济因素、地理区位条件促进了东北地区城镇用地演化的持续性发展。

4.2.2 稳定型因子

结果表明社会零售总额、人口密度、距主要公路、二三产比重和公共财政支出对东北地区城镇用地演化的持续发展影响不大。21世纪初，东北地区已经是工业成熟交通发达的地区，尽管近年来其经济总量增长缓慢，人口外流且老龄化严重，但这些因子对用地演化时空分异的影响动态变化不大，维持稳定水平。

4.2.3 减弱型因子

结果表明海拔、社会固投、地形坡度和城镇化率对东北地区城镇用地演化水平的影响呈现负面效应。随着科技进步，自然资源条件对于城镇发展的影响力正逐年降低，而资源枯竭，新型能源技术的革新，导致其社会固投额度大幅下降，同时人口外流促使其城镇常住人口逐年下降，与城镇用地演化进程呈负向关系。表明自然资源不再是限制城镇演化进程的因素，重工业发展、资源型城镇的区域政策等未对东北城镇用地演化表现出正向作用，发展模式不可持续。

5 结论与建议

5.1 结论

基于2000—2020年东北地区地理空间与社会经济等数据，综合地理与计量模型等方法，分析了其城镇演化进程时空特征，结果表明：①研究期间城镇用地演化在2005—2010年间达到了高峰，受到2008年全球金融危机与2010年后中国清洁能源政策的影响，中心城市资源集中，次中心城市发展乏力，整体演化增速已经明显下降，经济与城镇建设后劲乏力。②城镇用地演化热点整体表现出以环哈尔滨-长春-松原-绥化城市群及环渤海城市群为中心的向心集聚特征，同时其北部、东部的城镇演化一直处于冷点区域。③城镇用地演化的影响因子呈现多元化和动态化特点，其中社会经济、区域政策及地理区位等因素呈上升趋势，而自然资源因素呈下降趋势，主要以增强和稳定型因子为主。

5.2 建议

基于研究结论，结合中国资源城市转型及区域城镇一体化发展的现状，提出如下政策建议。

针对东北地区城镇一体化发展困境，当前东北地区政府部门投资主要集中在中心城市及资源型城镇，导致了区域资源短缺和人口结构失衡，应减少对第二产业（重工业、资源开采等）的大量投资。针对不同城市的地理人文、经济条件，采取特色化发展策略，激活中小城市的发展潜力。城镇用地演化的热点主要以环哈尔滨-长春-松原-绥化城市群和环渤海城市群为主，而东北部、东南部地区建设缓慢，经济发展滞后。应该积极搭接与俄罗斯，朝鲜的经贸交流渠道，形成与俄罗斯，朝鲜的差异化产业链，促进双边贸易合作。城镇化影响机制层面，应减少对市场的干预，转变政府职能、积极引进具有研发、高技术的外资企业，并规划中小城市的公路、铁路交通系统，提升城市之间的通达性，利用好东北地区丰富的自然资源，引进高附加值的观光旅游项目并输出生态农牧产品。

针对中国资源枯竭型城市转型发展困境，资源型城市在资源大规模开采的后期会不可避免地出现经济增长乏力、产业结构单一、生态环境破坏等一系列问题。借鉴发达国家资源型城市成功转型的案例经验，结合研究结果，可以遵循：①结合市场需求进行城市转型定位；②出台污染性企业关闭或外迁的补偿政策；③加大对绿色高技术的替代产业扶持力度；④增加转移支付资金的扶持力度；⑤对资源型城市实施差异化政策。

针对中国区域城镇一体化发展，虽然中国区域城镇一体化合作已有长三角、珠三角及环渤海等比较成熟案例，但是在中国大部分地区区域城镇一体化发展成效并不显著，借鉴美国、日本及欧洲等国家的经验，结合研究结果，可以遵循：①实施增长极发展战略；②加快产业结构调整，优化区域产业合作机制；③进一步完善区域城市间交通网络，加快人口流动，促进经济增长；④构建区域内不同领域差异化中心，形成多极发展；⑤积极承接产业转移，形成科学的上下游产业链。