環長株潭城市群人口重心演變路徑及其預測分析

李春紅，陳培紅，王 鵬

(衡陽師范學院 地理與旅游學院，湖南 衡陽 421002)

人口是城市建設中較活躍的因素之一，人口變化不僅影響城市發展，還影響著城市經濟、社會等各要素結構的變化[1]。在大力推進新型城鎮化的背景下，人口遷移、城市內部經濟結構等持續影響著城市人口空間分布，城市人口時空分布特征已成為人們關注的熱點[2]。

相比描述性分析，重心模型能更直觀地表達區域發展差異的變化[3-5]。1874年，F.Walker利用重心模型分析了美國西部大開發和南部陽光地帶的快速發展導致的人口空間分部及演變[6]，但當時重心模型的計算方法仍不完善，Bellone和Cunningham對其進行了改進，提出以人們到達各地的中心位置距離為標準的計算方法[7]，至此，重心模型[8]在人口學、經濟學中應用愈發成熟。Julian Simon的《人口增長經濟學》探討了人力資本與人口分布、經濟發展等要素的關系[9]。我國學者對重心應用于社會問題上的研究可追溯到20世紀70年代，主要引入到人口、經濟研究中。李義俊利用重心模型揭示了中國的人口重心及其移動軌跡[10]。林思宇等揭示了1990年以來湖南省的人口與經濟重心遷移特征，探討了其影響因素[11]。喬谷陽等認為，河南省經濟重心在區域經濟發展政策影響下移動，“三廢”向經濟重心兩側移動[12]。

環長株潭城市群不僅是長江中游城市群的重要組成部分，還是帶動湖南省區域經濟協調發展的重要力量，人口空間分布會發生較大的變化。目前研究區域多為省域，針對小區域尺度的研究較少，尤其是正處于發展中的城市群。利用重心模型探討環長株潭城市群近10年的人口時空分布特征及其遷移趨勢，利用灰色模型分別預測8個城市未來5年內的人口數量變化，以期為城市群建設及可持續發展提供理論參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

研究對象是環長株潭城市群8個城市2011—2020年年末常住人口，所有數據均來自于2011—2020年湖南省統計年鑒，其中2020年各市人口數據來源于全國第七次人口普查。截至2020年11月，長沙市已達到1004萬人，衡陽市僅次于長沙市。

1.2 研究方法

1.2.1 人口重心模型

研究區域的某一特定屬性值在空間平面上達到平衡的位置，即為重心[13]。人口重心的變動將會反映出研究區域內不同時間的人口空間差異及其運動軌跡。假設環長株潭城市群各市是一個質地均勻的平面，各市用經緯度來表示其地理位置，根據重心模型中的公式得出各市基于人口數量的重心位置，公式如下：

Xt=∑Ctixi/∑CtiYt=∑Ctiyi/∑Cti

(1)

式(1)中，第t年人口重心的經緯度坐標分別是Xt、Yt；Cti表示第i市的人口數量；第i市所在地的經緯度坐標分別是xi、yi。

1.2.2 灰色GM(1，1)模型

z(1)(k)=0.5x(1)(k)+0.5x(1)(k-1)，k=2,3，…，n

(2)

(3)

為了保證建模的可行性，需對實驗數據進行必要的檢驗處理，基于灰色系統理論[14-15]對其進行殘差合格和均方差比值檢驗，具體精度等級如表1。

表1 灰色模型精度檢驗等級Tab.1 Accuracy test grade of Grey model

2 研究結果與分析

2.1 人口的年際特征

從表2可知，環長株潭城市群10年內增加了109.58萬人，其中大部分城市的人口數量是逐年下降的，湘潭市人口數量下降幅度最小，衡陽市人口流失規模最大，僅2015—2016年下降超過30萬人，與經濟發展有密切關系。衡陽市2020年第二產業增加值不到1 200億元，在三線城市中排名靠后，產業發展滯后，不能帶來更多的就業機會，導致人口逐年流失，但衡陽市目前仍是湖南省人口第二大城市。

表2 環長株潭城市群各市年末常住人口數量 (萬人)

長沙市作為湖南省的省會城市，隨著城市群的建設，產業發展迅速，就業機會多，導致其余城市相對于長沙市較缺乏吸引力，人口流入較少，甚至外流。長沙市僅2017年人口增加了43.91萬人，在一定程度得益于長沙市人口落戶政策的落地，吸引了人口就地落戶安家，于2020年成為湖南省第一個人口破千萬的城市，這與長沙市的經濟社會發展程度相吻合。株洲市和婁底市人口數量逐年緩慢增長，湘潭市人口呈波動下降趨勢，其余4個城市人口數量皆逐年下降，說明城市群的建設并不能意味著人口增加。

2.2 人口數量空間變化及變動趨勢

根據重心計算方法，選取了2011—2020年環長株潭城市群各市的人口數量數據，計算得到了近10年環長株潭城市群的人口重心(圖1和圖2)。因人口重心移動篇幅過長，故選取2011、2014、2017和2020年呈現。

圖1 環長株潭城市群人口分布變化圖Fig.1 Changes of urban population distribution around Changsha-Zhuzhou-Xiangtan

從圖1和圖2看出，雖然2011年以來，環長株潭城市群人口重心都在長沙市，但是在10年來的人口重心移動過程中，出現了波動現象。經度移動幅度在0.002°～0.047°，換算成公里為0.222～5.217 km；緯向移動幅度最大為0°～0.008°，換算成公里為0～0.888 km。2012年人口重心較2011年向東北偏移，這是由于長沙市人口增加量遠超過婁底市，凈增26萬人；2015年人口重心較2012年向東南偏移，這是由于長沙市、株洲市和婁底市人口數量逐年增加，其中長沙市人口增加最多，因此重心位置偏移了6.438 km；2017年較2015年人口重心向東北偏移了1.998 km，這是由于株洲市和婁底市人口增加減緩；2020年較2018年人口重心向東南偏移，這是由于株洲市和湘潭市人口有所增加，因此重心位置偏移了2.109 km。

總的來說，近10年來人口重心位置偏移量較小，但重心位置一直向東偏移，這是因為長沙市人口數量居高不下，且人口重心皆在長沙市內，這與長沙市一直以來是環長株潭城市群經濟發展水平高的地區情況相吻合。城市高速發展過程中，經濟發展迅速、社會基礎設施完善和廣泛的就業機會都在吸引人口流入，說明環長株潭城市群人口分布的東西差距在逐漸拉大，呈現出人口由經濟落后地區向較發達地區集聚的遷移趨勢。

2.3 人口數量預測

環長株潭城市群自2011年提出，不僅增強長株潭城市群的輻射帶動能力，還推動了周圍的衡陽市、岳陽市、益陽市、常德市和婁底市的連帶發展，形成了城市群一體化建設。城市迅速發展、經濟總量穩步增加和人均GDP逐年上升等，體現著城市群一體化建設所帶來的優勢。但人口作為城市群建設的重點，部分城市的人口數量沒有增加，反而急劇下降，面對不合理的人口流動，需要提高重視。選取2011—2020年的各市人口數量作為實驗數據，預測未來5年內人口數量變化。

以長沙市2011—2020年人口數量為例，原始序列X(0)=(740.36，766.18，787.46，813.11，828.27，859.03，902.94，928，936.56，1 004.79)，對原始序列做一次累加序列：X(1)=(740.36，1 506.54，2 294，3 107.11，3 935.38，4 794.41，5 697.35，6 625.35，7 561.91，8 566.7)

由式(2)得：

將a=-0.032 890 656，b=722.770 979 7代入式(3)，得出長沙市年末常住人口的灰色預測模型x(1)(k+1)=22 715.323 928e0.032 891k-21 974.963 93，其余城市同理可得。

環長株潭城市群2021—2025年的人口數量預測見表3，結合精度表可知，8個城市預測值的均相對誤差都小于0.01，屬于一級精度，大多數城市的均方差比值小于0.5，屬于一級，僅有益陽市為0.515，屬于二級精度，說明預測的數據具有較高的精度。

表3 環長株潭城市群各市未來5年人口數量預測表Tab.3 Prediction of population in recent 5 years in Changsha-Zhuzhou-Xiangtan cities

從預測數據來看，長沙市未來5年人口數量仍會逐年增加，2024年可能突破1 100萬人；株洲市和婁底市人口呈現緩慢增加趨勢；其余城市人口數量可能出現持續下降現象。若當地人口長期外流，導致與其他城市的人口規模差距逐漸擴大，那么將不利于當地規劃的長期發展。雖然部分城市不可能無限制地下降，但需引起重視，應引導經濟結構調整，提供充分的就業機會，加快社會基礎建設，提供優質的基礎設施服務，營造人口生存與生活較為舒適的環境。

3 結論與討論

在年際變化方面，長沙市人口數量快速增加，株洲市和婁底市緩慢增加，衡陽市人口數量急劇下降，湘潭市、益陽市、岳陽市和常德市人口數量緩慢下降。

在空間變化方面，環長株潭城市群2011—2020年人口重心整體向東偏移，其中，2011—2012年呈東北偏移；2012—2015年向東南偏移，且偏移量最大；2015—2017年向東北偏移；2017—2020年往東南方向偏移。

預測長沙市、株洲市和婁底市未來5年內人口數量會持續增加，衡陽市、湘潭市、益陽市、岳陽市和常德市未來5年內人口數量會逐年下降。