辽宁省城市紧凑度时空演变特征研究

沈皇谷，孙兴

（辽宁师范大学地理科学学院，辽宁大连 116029）

0 引言

随着中国经济迅速发展，城市设施逐步趋于完善，中国城市化水平也在不断提高。深层次的城市化可以为城市带来规模集聚效应，但城市在取得快速发展的同时，土地粗放滥用，城市建设用地无序扩张，城市生态环境脆弱等问题正在给城市可持续高质量发展带来不小难题。中国在经历了城市数量和城市规模高速发展阶段之后，发展速度逐渐放缓，也出现了相关的“大城市病”，不仅交通拥堵，环境恶化，还意味着城市抗风险能力降低，这些问题逐渐成为影响城市可持续高质量发展的关键[1-2]。从普遍规律来看，城市化进程不可逆转，大城市会促进经济的规模化和居民生活水平的提升，随着十四五提出“优化提升城市中心城区功能”“完善城市宜居宜业功能”等诸多要求，也使得“紧凑型城市”逐渐成为中国城镇空间结构发展与适应的新模式，很大程度来说，城市化发展的不同阶段所产生的“大城市病”问题，只有通过更高程度的城市化，即紧凑城市才能得到解决。

紧凑城市理论最初是促进城市高密度发展，遏制城市蔓延[3-4]，后期研究逐渐深入，演变成在城市规划建设中主张以紧凑的城市形态来有效遏制城市蔓延，坚持高质量土地规划设计，优化城市布局与发展公共交通，进而提高城市效率，最终实现宜居的城市生活的城市规划理论。紧凑城市模式在西方国家被证实是一种缓解能源紧缺和环境污染行之有效的大型城市的发展模式，最早在1973 年首先由Dantzig.G 和Satty.T 提出，后来，欧洲共同体委员会在1990 年的《城市环境绿皮书》中提出，一个城市的经济和社会重要性最终取决于空间密度和城市提供的交流环境的多样性，并引申出“紧凑城市”的理念，该理念被认为符合可持续发展的要求。在接下来的几十年里，探索紧凑型城市的专家和学者逐渐增多，黄永斌等[5]认为中国城市未来发展方向可以借鉴西方国家的紧凑城市发展模式；方创琳等[6-7]以中国23 个城市群为研究对象，构建城市群紧凑度模型，认为适中的紧凑度是有利于城市群健康发展的；白永平等[8]通过主成分分析法测算分析陇海-兰新-北疆沿线城市紧凑度，认为影响样本城市紧凑度的主要原因是经济增长弹性和人口密度。辽宁省位于中国东北地区，是我国最北部的沿海省份，也是东北地区重要组成省份之一，2018 年辽宁省GDP为2.53 万亿元，位居全国第14名，作为东北地区经济发展水平最高的省份，辽宁省各项经济指标均位于东北地区首位，肩负起新一轮东北全面振兴的重任。现阶段城市紧凑度空间尺度多集中为全国尺度和城市群尺度，但针对辽宁省城市紧凑度细致分析较少。

鉴于此，本文选取了2010—2018 年辽宁省十四个地级市作为研究对象，构建城市紧凑度指标体系，探究辽宁省城市紧凑度的时空演变特征，既关注国家对城市发展的新要求，又关注辽宁省城市的发展方向，使城镇发展更加精细化，在新一轮老工业基地振兴上实现辽宁城市发展速度和质量同步提升，以便对城市紧凑度相关研究有所帮助。

1 研究方法与数据来源

1.1 城市紧凑度测算方法

现阶段对城市紧凑度测算的方法主要有单一指标测算法和综合指标测算法，后者因使城市紧凑度测算更具科学性而受到广泛应用。城市紧凑度综合指标测算方法主要有主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法虽简便快捷，但受主观因素影响较大。客观赋权法是根据不同指标下数据的分布规律经过科学计算后来确定不同指标的权重，虽然权重的设置可以反映数据的分布规律，但是却容易忽视数据无法体现的质的信息。主成分分析法是一种将原来具有一定相关性的指标重新组合成新的相关性较低的综合指标的计算方法[9]。在选取指标较多，且信息相互重叠的情况下，可以采用主成分分析法。相较熵值法而言，主成分分析法不仅考虑了单指标下的数据分布规律，还考虑了指标之间的信息重叠与相互干扰。因此，本文采用主成分分析法中的全局主成分分析法[10]来进行相关分析。

1.2 城市紧凑度指标体系

紧凑城市目前的核心理论是高密度开发、混合的土地利用和优先发展公共交通[9]。因此，基于上述认识，综合国内外研究成果，按照综合性、科学性、可操作性原则，构建出本文的城市紧凑度综合指标评价体系（表1），包括6 个一级指标和18 个二级指标：（1）土地紧凑度。在不盲目扩张城市的前提下，利用有限的土地高强度发展城市建设用地，具体包括市区开发利用强度、建筑用地率、路网面积三个二级指标。（2）经济紧凑度。城市经济发展是城市功能赖以发挥作用的重要物质基础，具体包括单位面积产出强度，人均GDP，二三产业产值密度三个二级指标。（3）人口紧凑度。经济发展需要城市化，而城市化离不开城市人口的增长，具体包括城市人口密度，就业人口密度，二三产业人口占比三个二级指标。（4）交通紧凑度。优先发展公共交通是紧凑城市理论的核心之一，发展城市公共交通不仅是缓解城市交通拥堵的有效措施，提高城市运转效率，也是改善城市人居环境，促进城市可持续发展的必然要求，具体包括人均路网面积，万人公交车数量，万人出租车数量三个二级指标。（5）教育医疗紧凑度。现代化大城市常具有多种职能，城市职能随社会、经济、自然条件而变化，城市扩张并不是无序扩张，也要考虑基本层面，如教育、医疗等需求，具体包括万人中小学数量，万人医院数量，万人图书馆藏书量三个二级指标。（6）生态环境紧凑度。人居环境一直是城市从高速度发展转向高质量发展不可缺少的一个重要要素，具体包括绿地用地率，人均公园绿地面积，污水集中处理率三个二级指标。

表1 城市紧凑度指标体系

1.3 数据来源

基于数据的可取得性，上述研究数据来源于2011—2019 年《中国城市建设统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《辽宁省统计年鉴》以及各地级市统计年鉴，个别缺失数据采用线性插值进行补充。

2 城市紧凑度结果与分析

2.1 城市紧凑度时间序列分析

采用SPSS 25.0 软件对辽宁省14 个地级市2010—2018 年原始指标数据的Z 值进行标准化处理并对数据进行PCA 分析，得到特征根和因子贡献率，前五个因子的累计方差贡献率达到85.312%，因此选取前五个因子作为主成分并计算出F1、F2、F3、F4和F5的得分，最后根据特征根和因子贡献率对5 个因子的方差贡献率进行加权，得到每个城市的整体紧凑度得分，分数越高，城市的紧凑程度越高。根据城市紧凑度综合得分，结合现有研究成果，将辽宁省14 个地级市城市紧凑度划分为高度紧凑、较高紧凑、较低紧凑和低度紧凑四个等级。

结果表明：在时序上，从图1 可知，2010—2018 年大连、盘锦的城市紧凑度得分较高且稳定，位列前两位。沈阳、鞍山、锦州、营口城市紧凑度得分高于平均值，朝阳、葫芦岛城市紧凑度得分均位于辽宁省末二位。2010年，高度紧凑的城市有大连、盘锦，占总数的14.2%，低级紧凑的城市有丹东、阜新、朝阳、葫芦岛，占总体的28.6%。各级别紧凑度城市呈现出“水滴形”形态分布。2014年，高度紧凑城市有沈阳、大连、盘锦，占总数的21.4%，低级紧凑城市有丹东、阜新、朝阳、葫芦岛，占总数的28.6%。2018年，高度紧凑的城市有大连、营口、盘锦，占总数的21.4%，低级紧凑的城市有朝阳、丹东，占总数的14.2%，标准差系数从2010 年的0.47 增加至2018 年的0.53，证明辽宁省内城市紧凑度差距不断拉大，极化现象明显。中位数由2010 年的-0.20 增长至0.01，总体呈现出增长趋势但增长速度较为缓慢，这也是由于辽宁省经济增长乏力，经济增长速度低于全国平均增长速度。自改革开放以来，第二产业一直是辽宁省经济增长的主力点，但随着时代发展以及第三次工业革命影响进一步加深，主流发达国家抢占科技创新和产业深层发展的制高点，中国产业模式也朝着创新性驱动转换，发展模式也从最初的高速度发展转向为高质量发展，但辽宁省并没有抓住产业转型的机遇，依旧把低端产业，尤其是资源型产业放在第一位，这也导致了当省内资源型城市资源枯竭后，经济下行压力变大，人口流失现象愈发严重，失业人口增多，消费增长缓慢，城市活力低迷，最后形成恶性循环。值得一提的是，中小城市中，盘锦市城市紧凑度仅次于大连，高居辽宁省第二，主要是因为盘锦市区面积较小，人口较少，但是各类经济指标都位于全省前列。盘锦产业及时转型，并依托现有资源优势进行产业结构升级，延长已有产业链，提高产品附加值，同时发挥盘锦地理区位优势，向海发展，依托沈大，因此，“地小人少产值高”的盘锦与省内其他城市相比，城市紧凑度相对较高。

图1 2010—2018 年按均值排列的辽宁省城市紧凑度

2.2 城市紧凑度空间集聚特征

空间自相关分析是一种空间统计方法，指同一属性在不同空间的相关性[11]。如果城市紧凑度的相似性在空间上聚集，说明存在正的空间相关性。如果城市紧凑度的差异性在空间上聚集，则表现为负的空间相关性。本文运用全局空间自相关考察城市紧凑度在全国范围内的空间聚集特征和变化规律，采用Moran’s I 统计量度量。计算公式为：

式中，n 是观察值数目；xi、xj是位置i、j 的观察值；为平均值；Wij为空间权重矩阵，采用临近标准。应用Z 检验，公式为：

式中，E(I)为莫兰指数的数学期望值；Var(I)为莫兰指数的方差。

本文选取了2010 年、2014 年、2018 年辽宁省14 个地级市城市紧凑度得分，分别进行全局空间自相关分析，用统计量Z 来进行检验。根据公式，运用Open-GeoDa 1.12.1 分析软件得到辽宁省14 个地级市城市紧凑度空间自相关系数。结果表明，2010 年（Moran’s I=0.16，Z=1.46）、2014 年（Moran’s I=0.06，Z=0.86）、2018年（Moran’s I=0.22，Z=1.86），整体Moran’s I 指数均大于零，但呈现出先减后增的“U”型趋势。表明辽宁省地级市存在显著的空间集聚特征，2010年，辽宁省城市紧凑度空间分布较为分散，高级紧凑城市主要分布在辽宁南部地区，低级紧凑城市主要分布在辽宁西部地区。2014年，辽宁省城市紧凑度呈现出较为明显的通道特征。高级紧凑城市和较高紧凑城市分布于沈海高速（沈大段）沿线上，2018年，辽宁省高紧凑度城市呈现出较为明显的空间集聚特征，高紧凑度城市分布于辽宁省南部沿海区域，大连、营口、锦州依托地理区位优势，逐渐形成辽宁南部城市群。辽宁省东北部城市以较低紧凑为主，紧凑度分布的通道特征虽然减弱但依旧存在。

2.3 城市规模与城市紧凑度

根据国务院印发《关于调整城市规模划分标准通知》，本文将研究区地级市划分成三类，划分的2010—2018 年辽宁省地级市紧凑度均值如图2 所示。由图可知，城市规模与紧凑度呈现正相关，即城市规模越大，城市紧凑度得分越高。辽宁省十四个地级市城市紧凑度总体偏低。2010—2015年，辽宁省城市紧凑度均值缓慢上涨，从-0.15 涨至0.10。2015—2016 年出现大幅度下降。2016—2018 年又呈现增长趋势，从-0.12增长至0.08。大城市城市紧凑度总体高于中等城市，二者均高于均值，小城市的城市紧凑度最低。这可以解释为城市人口的增长提供了更多的劳动力资源，创造出更多的就业岗位，提升了劳动力市场活力，形成良性竞争，有利于城市发展；在现有条件下，城市规模较大的城市相较于城市规模较小的城市更有利于实现技术革新，提升城市创新能力；城市人口的增长不仅扩大城区规模，同样也推动了城市公共交通体系的发展，使得城市空间总体朝着空间垂直化发展，提升城市效率。

图2 2010—2018 年按规模划分的城市紧凑度变化情况

3 结论与讨论

通过对2010—2018 年辽宁省十四个地级市城市紧凑度进行综合评价，分析其时空变化及影响因素，结果表明，（1）辽宁省城市紧凑度总体呈现出增减增的“N”形趋势。高级紧凑城市数量有所增加，但是辽宁省内依旧以较低紧凑城市为主。（2）辽宁省城市紧凑度存在较为明显的空间集聚特征和较弱通道特征，高级紧凑城市集中在辽宁南部沿海地区，较低紧凑城市分布在辽宁省的东部与北部地区。低级紧凑城市则位于辽宁西部，城市紧凑度较高的城市都集中位于沈大沿线。（3）城市规模与城市紧凑度也表现出一定的正相关关系，辽宁省大城市以高级紧凑和较高紧凑为主，辽宁省中等城市以较高紧凑和较低紧凑为主，辽宁省小城市以较低紧凑和低级紧凑为主。

目前中国部分城市已经进入城市化发展的后期阶段，城市规模与城市人口已经趋于稳定，例如北京、上海都制定了相关政策来限制城市面积扩张与减少人口规模，而目前辽宁省还是处于城市化的中期阶段，城市空间快速扩张，城市规模存在较大的提升空间。提升城市紧凑度有利于改善城市土地利用，提升城市密度，减少城市面积无序扩张，进而提升城市效率，而这需要依托于规划、政策等相关手段来实现，城市紧凑度其本质是一个通过政策，尤其是土地利用政策和经济调控政策来实现城市优化组织和管理的概念。辽宁省应积极发挥以大连为核心的辽宁沿海经济带带动作用和以沈阳为核心的省会中心城市带动作用，在提升自身城市紧凑度的基础上，利用地理区位优势，带动沿线城市发展，提高沿线城市紧凑度，共同构建高效城市空间，形成大都市、都市区、城镇群的空间组织形式，使辽宁省在新一轮老工业基地振兴中实现城市发展速度和质量的同步提升，实现城市高质量可持续发展。