基于GIS的產城融合研究

孫 凡，曾微波,2，邱俊龍

(1. 滁州學院 地理信息與旅游學院，安徽 滁州 239000；2. 實景地理環境安徽省重點實驗室，安徽 滁州 239000)

產城融合是指產業與城市的融合發展，以城市為基礎，以產業為保障[1]，“以產促城，以城興產，產城融合”[2]。黨的“十八大”提出實現工業化、信息化、城鎮化和農業現代化[3]“四化”同步以來，中國信息化與工業化深度融合、工業化與城鎮化良性互動、城鎮化與農業現代化相互協調的步伐明顯加快。正處于新舊動能轉換和轉型升級關鍵時期的中國，要推動產業結構優化調整，先要打破產業區、生活區、生產生活服務區等空間上相互隔離的狀態[4]，為此，國內外學者進行了相關研究：Ahmad Reza Pilevar[5]等將模糊集、層次分析法和GIS技術相集成，得到1種對農業生產的土地利用進行準確規劃和管理的新方法；Hsuan-Li Su[6]等基于冪率尾解釋異質性增長因素如何形成混合物，從而塑造總體城市規模分布；王霞[7]等基于因子分析及熵值法測算出國家級高新區產城融合程度情況；唐曉宏[8]使用灰色關聯分析方法來解決上海開發區挖掘瓶頸問題；楊思瑩[9]等通過基準回歸估計計算以及穩健性檢驗,分析產業結構高級化、產業集聚、城市面積擴張與城市創新水平之間的關系；王迪[10]基于PPP模式結合AHP(層次分析法)對產城融合項目的政府監管評價提供幫助；王菲[11]等利用四格象限法和組合賦權,驗證產業集聚區產城融合發展評價的理論模型；阮君[12]等利用熵權法構建產業轉型與生態環境耦合協調模型對安徽綜合發展水平與耦合協調度進行對比和評價；秦炳濤[13]等運用隨機系數模型和靜態面板回歸模型研究各級資源錯配指數；羅志斌[14]運用SWTO分析方法對福建省林下經濟發展提出統籌規劃。

本文參照2014—2020的《國家新型城鎮化規劃》、2015年的《關于開展產城融合示范區建設有關工作的通知》，并在國內外產城融合研究成果的基礎上，以常州市各縣區經濟數據、地理數據為基礎，利用GIS空間分析和處理功能[15]，對2013—2017的產業數據動態變化過程進行產業經濟評價和分析，研究產城融合的總體發展趨勢，揭示產業布局的本質特征和存在的問題，為增強產業自我更新能力、構建城市產業生態體系提供參考。

1 數據來源與處理

1.1 數據來源與評價指標體系

本文所用數據主要來源于常州市發改委、統計局、自然資源局等單位。具體包括資源數據、人口數據、基礎地理數據、產業經濟數據和旅游產業數據等，部分數據如表1所示。其中，產業經濟數據主要是制造業十大產業和服務業十大產業兩類數據。

根據中共常州市委十一屆九次全體會議提出的2020年基本建成“空間結構協調、產業活力強勁、城市品質高端、服務功能完備、市民安居樂業”[16]產城融合發展示范區的要求，本文從空間結構、服務功能、城市品質、產業活力度、居民幸福度5個方面綜合考慮，建立適用于重點經濟產業與城市融合的評價指標體系，如表2所示。

表1 2017年常州市各轄區經濟及人口數據

表2 重點經濟產業的評價指標

1.2 數據處理

本文使用的產業經濟數據為制造業十大產業和服務業十大產業兩類數據，時間跨度為2013—2017，按照重點經濟產業的評價指標分析表中的各項指標進行數據的分類統計，導入Excel表格中，以便后續分項指標的計算和立體柱狀圖表的繪制拼接。

2 評價與分析

以常州市5 a重點經濟產業數據為基礎，應用統計學的基本理論和方法，結合地理信息系統技術，對常州市2013—2017居民幸福度、產業活力度、空間結構、城市品質、服務功能5個方面進行時空分析與研究，最終確定重點經濟產業與城市融合的改革成效。

2.1 居民幸福度分析

評價分析地區的居民幸福度(X)可以將職住平衡度(E)、居民人均收入(H)、人口增長率(F)和人才吸引指數(Q)作為分析標準，如圖1所示。

職住平衡度(E)可以通過就業崗位數量比例(J)與常住人口數量比例(P)的比值直接反映區域職住平衡度。依據職住平衡度的數值大小，劃分3個等級：職住平衡(0.8～1.2)，就業容量大(大于1.2)，人口容量大(小于0.8)。人才吸引指數(Q)可以通過受大學教育就業人數(S)與總就業人數(Z)直接反映。人才吸引指數越大，則該地區對人才的吸引力也越大。基于人才吸引力評價指標體系對常州市6個轄區進行系統聚類分析，按照人才吸引力水平高低大致分為高度吸引型(0.9～1.0)，中度吸引型(0.7～0.9)，低度吸引型(0.6～0.9)。

圖1 居民幸福度計算

由計算結果可知，新北區數值最大，溧陽市次之，鐘樓區數值最小；6個轄區的居民幸福度總體呈上升趨勢，尤其是溧陽市的數值逐年增加，如圖2所示。

圖2 2013—2017各轄區居民幸福度時空變化

2.2 產業活力度分析

產業活力，即產業所具有的旺盛的生命力。合理的產業結構能對各種經濟產業之間活力的連結起到更大的推動作用。經研究表明，產業活力主要與產業結構高級化指數、工業用地利用效率、高新產業產值比重、服務業增加值比重、人均生產總值4種因素有關。

使用ArcGIS工具提取面積工具，對數量地圖進行處理，得到工業用地面積代入式(2)，同時將第一產業產值、第二產業產值、第三產業產值、高新產業產值數據都代入到式(1)～式(4)，計算公式為

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

式中:L1為第一產業產值，L2為第二產業產值，L3為第三產業產值，M為工業用地面積，N為高新產業產值，生產總值為A，R為常住人口，K為工業用地利用效率，F為高新產業產值比重，G為服務業增加值比重，D為人均生產總值，在同一國家或地區P可隨時間的推移分階段賦予不斷增大的值，結合現階段情況將P初步定為5，計算得到產業結構高級化指數,最后將β,K，F,G,D代入式(6)，即可求出產業活力度H。

由計算結果可知，新北區數值最大，武進區次之，溧陽市數值最小；6個轄區的產業活力度總體呈上升趨勢，尤其是金壇區和溧陽市的數值逐年增加。由此可見，產業活力度上升快速的區域，居民幸福度反而上升較慢，如圖3所示。

圖3 2013—2017各轄區產業活力度時空變化

2.3 空間結構分析

空間結構是指生物群落在空間上的垂直和水平格局變化,構成空間三維結構格局。產業的空間結構決定著一定地域經濟的基本區域格局及動態發展。根據常州市的具體情況，將從工業居住用地平衡、用地聚集度、建設用地比重、生態保護區域比例4個方面分析研究地區的空間結構。

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

式中:J為建筑用地面積，A為研究區域總面積，r為生態保護紅線區域面積，y為生態保護黃線區域面積，H為工業用地面積，C為居住地面積，S為研究區域的斑塊數，P為建設用地比重，B為工業居住用地平衡，G為生態保護區域比例，D為用地聚集度。最后將P，G，B，D代入式(11)，即可求出空間結構K的數值。

由計算結果可知，新北區數值最大，武進區次之，溧陽市數值最小；鐘樓區的空間結構總體呈下降趨勢，新北區、金壇區、溧陽市、天寧區、武進區的空間結構總體呈上升趨勢，尤其是金壇區溧陽市、武進區的數值逐年增加，空間結構與產業活力度呈正相關，如圖4所示。

圖4 2013—2017各轄區空間結構時空變化

2.4 城市品質分析

城市品質是1個多元綜合的概念，是指1個城市的品位和質量。城市品質涵蓋了城市的經濟、文化、政治、社會、衛生和生態環境等多個方面。本文從城鎮化水平、生態環境指數、人均文體設施面積、公共交通分擔率4個元素來評價城市品質，對進一步改善人居環境，提升居民生活品質提供合理的依據，如圖5所示。

圖5 城市品質計算

圖5中，城市品質(X)由城鎮化水平(J)、生態環境指數(S)、人均文體設施面積(Q)、公共交通分擔率(R)4種數據相加，根據權重分別乘以0.4、0.1、0.3、0.2；其中,城鎮化水平(J)由城鎮人口(A)和常住人口(B)之比得到；生態環境指數(S)由空氣優良天數(C)、城市總面積(D)、林地總面積(E)運算得到；人均文體設施面積(X)由文體設施面積(F)與地區總人數(G)之比得到；公共交通分擔率(R)直接由數據得到。

由計算結果可知，天寧區的數值最大，鐘樓區次之，金壇區數值最小；天寧區的城市品質總體呈下降趨勢，新北區、金壇區、溧陽市、武進區、鐘樓區的城市品質總體呈上升趨勢，尤其是新北區、金壇區、武進區、鐘樓區的數值呈逐年增加趨勢，城市品質與產業活力度呈負相關，如圖6所示。

圖6 2013—2017各轄區城市品質時空變化

2.5 服務功能分析

城市的服務功能，是指城市作為區域的中心，集中了大量不同的企業和機構，為區域提供各種產品和服務，吸引著區域內的居民到城市來購物、就醫、上學或尋求其它服務。對于城市服務功能的評價，本文根據常州市的實際情況，從基礎醫療覆蓋度、基礎教育覆蓋度、住房保障覆蓋率、保險覆蓋率4個方面進行分析，計算公式為

(12)

(13)

(14)

(15)

式中:B為基礎教育個數，P為常住人口數，D為基礎醫療個數，Y為醫療保險覆蓋，L為養老保險覆蓋，A為基礎教育覆蓋度，S為基礎醫療覆蓋度，X為保險覆蓋率，Z為住房保險覆蓋率，最后將A,S,X,Z代入式(15)，即可求出服務功能V的數值。

由計算結果可知，溧陽市數值最大，金壇區次之，鐘樓區數值最小；6個轄區的服務功能總體呈上升趨勢，尤其是金壇區、溧陽市、天寧區、武進區和鐘樓區的數值逐年增加。由此可知，城市服務功能與居民幸福度呈正相關，如圖7所示。

圖7 2013—2017各轄區服務功能時空變化

2.6 產城融合評價

通過計算常州市6個轄區(新北區、金壇區、溧陽市、天寧區、武進區、鐘樓區)2013—2017產城融合的各項指標，再按照指標權重匯總計算得到常州市各轄區產城融合度，其中，新北區產業活力度5 a平均漲幅7.4%、居民幸福度為6.8%、服務功能為4.8%、空間結構為3.8%、城市品質為1.1%，其他轄區各項指標也呈逐年上升趨勢。產業活力度、居民幸福度、服務功能、空間結構、城市品質之間呈較為明顯的正相關，表明產業的發展和空間結構的合理布局促進服務水平和城市品質的提高，進而提升常州市居民的幸福感。

3 結束語

本文以區縣為分析評價單元，對常州市重點產業數據、基礎地理數據等進行計算和處理，建立包括21個評價指標在內的重點經濟產業評價指標體系。在GIS軟件的支持下，利用聚類分析和時空分析方法，從居民幸福度、產業活力度、空間結構、城市品質、服務功能5個方面分析計算常州市各轄區的產城融合度，計算結果與中國綜合社會調查(CGSS)的統計結果基本一致，且符合常州市《關于推進十大產業鏈建設加快發展戰略性新興產業的實施意見》，以及《江蘇省城市設計導則》對城市設計的管理模式要求，表明本文選取的產城融合評價指標及計算方法具有較強的合理性及可信度，可為城市合理布局產業、提升產業活力、提高居民幸福指數、提升城市品質、完善服務功能提供參考。