山東半島城市群空間緊湊度測度與空間分異特征

廖偉杰，黃旭麗，萬媛媛

(福建師范大學地理科學學院，福建 福州 350007)

改革開放開啟了中國快速城市化的宏大篇章，中國演繹著人類歷史上速度最快、規模最大的城市化進程。城市的快速擴張，特別是城市空間形態的急劇變化，引發了經濟、社會、環境等諸多城市問題[1]，如城市空間的無序蔓延、交通擁堵、城市生態環境不斷惡化等問題，這將成為中國城市健康可持續發展的巨大阻力。聯合國曾在1996年人居會議中就指出，城市未來的發展方向應該是發展緊湊型城市，這是一種基于土地資源高效利用和城市精致發展的新思維。緊湊城市是一種倡導城市空間集約高效利用的健康可持續發展戰略模式，對目前許多城市問題的解決有指導及借鑒意義，因而成為國內外學者們研究的學術熱點。

西方學術界首先開展了緊湊城市的相關研究。最早由Dantzig G和Satty T于1973年在其著作《緊湊城市——適用于居住的城市環境計劃》中提出，主張通過公共基礎設施集中設置，有利于減少通勤距離、污染物排放，進而實現城市的可持續發展[2]，“緊湊”作為一種城市發展策略而得到學者和政府的高度重視。然而，此后相當長的一段時間內，鮮有學者開展緊湊城市的理論研究，直到1990年，歐共體委員會(CEC)發表《城市環境綠皮書》(Green paper on the Urban Environment)，將“緊湊城市”作為“一種解決居住和環境問題的途徑”，才引起了西方學者對緊湊城市理論的熱烈討論[3]。緊湊城市是西方學者研究如何抑制城市的無序蔓延、促進城市的健康可持續發展的代表性理論之一，它的本質內涵是城市結構的布局緊湊，對私人機動車的依賴能夠得到有效降低，倡導公共交通設施的廣泛使用，從而有利于降低資源損耗，實現城市的健康可持續發展[4]。

進入21世紀，“smart growth”、“Urban Growth Boundary”、“New Urbanism”等國外相關的學術理念進入我國，緊湊城市的理念也開始出現在我國的相關的學術論文和城市與區域規劃的具體實踐中，并引起學者的廣泛關注。緊湊城市的核心內涵被我國的學者從不同的視角進行了解析。其中，程茂吉[5]認為，緊湊城市理論的核心內涵是土地集約利用，從而實現人口與環境的協調發展，這與我國提出的科學發展觀理論不謀而合。仇保興[6]認為，在我國施行緊湊型城市發展模式，能夠綜合體現資源節約型和環境友好型的社會發展目標。黃永斌[7]認為，緊湊城市旨在提高城市空間組織效率，是以城市空間高效利用、功能要素集約優化、生態環境協同發展為特征的城市可持續發展策略。從“緊湊城市”繁多的概念解析中可知，學者們是從不同的視角去解讀和定義緊湊城市的，國內外學術界對于緊湊城市的概念尚無統一的定義，但是對于緊湊城市的核心內涵，學者們莫衷一是，即緊湊城市是高密度的，功能混用的城市形態[3]。

1 研究區概況

改革開放以來，山東半島工業化和城市化進程快速發展，其中，膠濟鐵路沿線制造業發展成果尤為顯著，成為山東半島上一條重要的經濟增長軸線，最終以濟青雙核城市為重要依托快速發展為目前的山東半島城市群。山東半島城市群是我國快速城鎮化的結果，并逐漸成為我國東部沿海最具潛力與活力的經濟區域之一，在不同的空間尺度上，山東半島城市群已經成為環渤海經濟圈、東北亞經濟圈和太平洋經濟圈的重要增長極，逐漸吸引國內外學者的共同關注。山東半島城市群的形成過程也是山東半島城市群空間范圍逐步確定的過程。蓋文啟[8]認為，山東半島城市群屬于環渤海經濟圈的一部分并與遼中南半島城市群隔渤海相望，其中，主要包括青島、煙臺、濰坊、威海等4個省轄市20個縣級市及3個縣。第一次在學術期刊中提出山東半島城市群這一概念的也是蓋文啟，因其提出的時間較早，并由于高速城市化進程導致城市實際空間范圍的急劇變化，所以與目前確定的山東半島城市群的實際空間范圍存在一定的出入[9]。而后，馬傳棟、王詩成等諸多學者也對山東半島城市群的范圍進行了界定。然而，學者們對于山東半島城市群空間范圍的界定并不一致。在快速城市化進程中，城市群逐漸受到政府的重視，為了讓城市群能夠發揮最大的綜合效益與區域協調發展，我國越來越重視城市群的規劃，并通過科學規劃實現城市群的健康可持續發展。2003年，北京大學周一星教授主持了山東半島城市群規劃，他在《山東半島城市群發展戰略研究》中明確指出：山東半島城市群的空間范圍包括濟南、青島、淄博、東營、煙臺、威海、濰坊、日照8個中心城市。由此，山東半島城市群這一概念在學術研究上才有了一個相對權威的范圍，并為學者們研究山東半島城市群時廣泛引用。本研究中，山東半島城市群這一研究區范圍采用的是《山東半島城市群發展戰略研究》中明確劃定的范圍，即濟南、青島、淄博、東營、煙臺、威海、濰坊、日照8個城市。此外，本文評價指標數據全部來源于《中國城市統計年鑒2016》。

2 指標體系及研究方法

城市空間緊湊度是體現城市空間形態和功能布局的一個主要指標，是衡量城市布局是否合理的重要指標之一，合理的城市空間緊湊度有利于防止城市蔓延、節約用地，實現城市的健康可持續發展[10-11]。確切而言，城市空間緊湊度指的是城市在形成與發展的過程中，所體現的以人口狀況、土地利用狀況、交通狀況等各種要素按照某種特定聯系在城市中的集聚程度[12]。城市空間緊湊度影響著城市的運行效率，合適的城市空間緊湊度有利于城市最大綜合效益的實現，緊湊度過高或者過低都不利于城市系統各項功能的正常運轉，城市空間緊湊度過高則有可能導致城市基礎設施的超負荷運轉。比如，過多的人口和汽車將進一步加劇城市交通擁堵程度，城市空間緊湊度過高在某種程度上也意味著城市公共空間的不足，這有可能會導致城市居民生活質量下降。城市空間緊湊度過低則不利于資源的有效利用從而造成資源的浪費，比如土地資源被無序、無效開發，較長的機動車通勤距離增加能源損耗。因此，對城市空間緊湊度進行定量測度，從而為城市空間緊湊度的調控提供依據和借鑒意義，目前，對于城市緊湊度的測度方法主要有單一指標法和綜合指標法，綜合指標測度法指的是構建相對完整的指標體系，對各項指標賦值并加以計算，通過最后的處理結果衡量城市的緊湊度，綜合指標法是較為科學的測度方法[3]。自“緊湊城市”理念提出以來，學者們對于緊湊城市的研究主要側重在物質空間和社會文化方面，參考前人的研究，根據緊湊城市的核心涵義，本文城市空間緊湊度的指標主要從人口空間緊湊度、土地利用空間緊湊度、交通空間緊湊度3個維度考慮，綜合評價指標體系側重體現緊湊城市的空間性。城市空間形態會在一定程度上影響城市空間緊湊度，因此在緊湊城市的相關定量研究中，城市空間形態因子指標被學者們廣泛采用，有關研究表明中國城市空間形態對城市空間緊湊度影響較小[13]。考慮到評價指標的有效性，因而，本文綜合評價指標體系中并未引進城市形態因子。本文中評價指標體系包含3個維度，共計12個指標，指標的選取以系統性、完整性、有效性為基本準則，并最大可能地涵蓋城市人口發展的密度、土地利用結構和交通發展狀況，從而構建城市空間緊湊度的綜合評價指標體系(表1)。

表1 城市空間緊湊度的綜合評價指標體系

這里運用基于標準變換后的廣義熵值法，從而盡可能消除多評價指標變量間信息的重疊及人為確定評價指標權重的主觀性[14]。其基本原理是：在某項評價指標中，評價指標值變異程度越大，熵越小，該評價指標所提供的信息量就越大，該評價指標的權重也就越大；反之，如果某項評價指標值變異程度越小，熵越大，該評價指標所提供的信息量就越小、權重也越小。因此，熵值法能較有效地體現出評價指標信息熵值的效用價值。經過熵值法計算出的指標權重值比專家法和層次分析法具有更高的信度。

計算過程如下：

(1)構建原始指標數據矩陣。假設有樣本城市m項待評方案、n項評價指標，形成原始指標數據矩陣X={xij}m×n(0≤i≤m,0≤j≤n)；則xij為第i項待評方案第j項指標的指標值。

(1)

(2)

(3)計算評價指標熵值。令k=1/lnm，利用公式(3)計算第j項評價指標的熵值。

(3)

(4)計算評價指標差異性系數。利用公式(4)計算第j項評價指標的差異性系數。

gj=1-ej

(4)

(5)定義評價指標的權重。通過公式(5)計算第j項評價指標權重。

(5)

(6)

最終計算結果表明，權重大于10%的指標共有5個，分別包括土地利用空間緊湊度、交通空間緊湊度2個指標及人口空間緊湊度1個指標。說明它們對于城市空間緊湊度的影響較大。

從城市空間緊湊度三大維度的權重看，三大維度空間緊湊度的累積權重從大到小依次為交通空間緊湊度(37.71%)、土地利用空間緊湊度(31.17%)、人口空間緊湊度(25.12%)。這說明土地利用和交通空間緊湊對于山東半島城市群空間緊湊度影響較大，與前文提到的緊湊城市的內涵相吻合，并與山東半島城市群的發展階段相吻合，仍體現著傳統城市化階段的粗放型特征[15]。

3 結果分析

3.1 城市綜合空間緊湊度總體不高，且空間差異大

從表2可以看出，8個中心城市的綜合空間緊湊度均小于1，表明山東半島城市群城市綜合空間緊湊度總體水平不高。8個城市的綜合空間緊湊度由高到低的排序依次為：青島>濟南>煙臺>淄博>濰坊>威海>日照>東營，總體上與相對應的城市社會經濟發展水平呈正向相關性。青島的城市空間緊湊度領先于省會城市濟南，也從一定程度上說明了濟南相比于青島更有可能出現城市蔓延的趨勢，有學者研究表明：濟南的城市形態演特征是小跳躍、大綿延、單中心式擴散，城市建設中出現“攤大餅”形態，城市蔓延加劇[16]。日照和東營綜合空間緊湊度排名比較靠后，并遠落后于區域中心城市濟南、青島、煙臺。

由于各地城市人口集聚程度、土地利用狀況和交通狀況有著較大的地區異質性和不均衡性，從而導致城市綜合空間緊湊度呈現出較為明顯的地區差異性。以各城市的綜合空間緊湊度的差異為基礎，運用系統聚類分析方法可將山東半島城市群8個地級市的城市綜合空間緊湊度劃分為緊湊、較緊湊、不緊湊三個級別。其中，緊湊城市(指數值0.8790～0.9810)有2個，包括青島、濟南；較緊湊的城市(指數值在0.5390～0.7140之間)有4個，包括煙臺、淄博、濰坊和威海；不緊湊的城市(指數值在0.4270～0.4310之間)有2個，包括日照和東營。

表2 山東半島城市群綜合空間緊湊度得分統計性描述

3.2 城市綜合空間緊湊度以青島和濟南為中心向周圍逐漸降低

山東半島城市群城市綜合空間緊湊度的空間格局呈現出以青島和濟南為中心向周圍逐漸降低的特征。總體來看，位于膠濟鐵路上的端點城市青島和濟南，其綜合空間緊湊度最高，煙臺、淄博、濰坊等6個城市綜合空間緊湊度相對于青島、濟南呈逐漸下降的趨勢，淄博、濰坊雖然位于膠濟鐵路沿線上，但綜合空間緊湊度低于青島、濟南從而使膠濟鐵路沿線城市綜合空間緊湊度在空間上呈現出兩端高、中間低的“塌陷”格局。具體來看，煙臺、威海、日照、和東營4個城市都有相似的區位特征，即都不在膠濟鐵路沿線上，并且它們都是沿海、交通末端城市。但從系統聚類分析的結果看，煙臺、威海總體上屬于較緊湊城市，其中，煙臺的綜合空間緊湊度排在山東半島城市群8城市中的第3位，日照、東營則由于綜合空間緊湊度在區域中排序最后而被劃分到不緊湊城市。綜合來看，緊湊及較緊湊的城市大部分分布在膠濟鐵路經濟增長軸上，不緊湊的城市分布在遠離膠濟鐵路經濟增長軸的交通末端城市，這與區域經濟發展水平的梯度格局基本一致。

3.3 城市綜合空間緊湊度與城市人口規模呈正向相關特征

參照國務院關于城市規模數量界定的最新標準，超大城市(城區常住人口1000萬以上)；特大城市(城區常住人口500萬以上1000萬以下)；大城市：Ⅰ型大城市(城區常住人口300萬以上500萬以下)，Ⅱ型大城市(城區常住人口100萬以上300萬以下)；中等城市(城區常住人口50萬以上100萬以下)；小城市：Ⅰ型小城市(城區常住人口20萬以上50萬以下)；Ⅱ型小城市(城區常住人口20萬以下)。

因此，山東半島城市群中包含濟南、青島共2個Ⅰ型大城市，Ⅱ型大城市共有3個，包括煙臺、淄博和濰坊，中等城市共3個，包括東營、日照、威海。根據各等級規模城市的平均綜合空間緊湊度可知，城市規模綜合空間緊湊度存在規模等級遞增效應，城市規模等級越高，其相對應的城市綜合空間緊湊度也越高。具體表現在Ⅰ型大城市的平均綜合空間緊湊度居于各類城市緊湊度首位(0.9302)，其次為Ⅱ型大城市(0.6251)，最末位為中等城市(0.4657)(表3)。

表3 山東半島城市群城市規模等級情況

4 結論與討論

城市空間緊湊度指的是在城市化的進程中，所體現出的城市人口、土地利用、交通等各種要素按照某種特定的經濟技術聯系在空間上的集聚程度或緊湊水平[12]，城市的運行效率直接受到城市空間緊湊度的影響，合適的空間緊湊度將有利于實現城市綜合效益的最大化。過高或過低的城市空間緊湊度都可能成為城市健康可持續發展的阻力。城市空間緊湊度包含人口空間緊湊度、土地利用空間緊湊度和交通空間緊湊度3個維度。通過對選取的山東半島城市群8個城市的空間緊湊度的綜合分析得出以下結論：

(1)城市綜合空間緊湊度總體不高，且空間差異大。根據綜合空間緊湊度的差異，采用系統聚類分析法，將山東半島城市群城市綜合空間緊湊度劃分為緊湊、較緊湊、不緊湊三個等級(表4)。(2)城市綜合空間緊湊度呈現出以青島和濟南為中心向周圍逐漸降低的空間分異態勢。緊湊度較高的城市基本是膠濟鐵路沿線城市。(3)城市綜合空間緊湊度與城市人口規模呈正向相關特征。即城市規模較大的城市其綜合空間緊湊度也較高。(4)黃永斌等學者曾探討不同地區、不同規模等級間城市緊湊度與城市效率的關系并認為，城市緊湊度下降時，城市效率下降較為顯著，緊湊度上升時卻未必能使城市效率提高[17]。何為合理的空間緊湊度，如何建設空間緊湊型城市，這也是本文研究中嘗試探索的問題。但由于目前對于城市群城市空間緊湊度的研究較少及受統計數據和資料獲取難度大的限制，因此，本文僅對山東半島城市群城市空間緊湊度作靜態的橫向比較，對城市的空間緊湊度的縱向動態演化，不同城市化階段的合理空間緊湊度也有待進一步的探討。

表4 山東半島城市群綜合空間緊湊度U的聚類分級結果