長三角地區城市規模增長與協調發展演變研究

潘 鑫，張尚武

引言

國家與區域城市體系變化一直是城市規劃和城市地理學者廣為關注的問題，早期大量的文獻主要從靜態視角檢驗城市規模分布是否遵循齊普夫法則或其他分布形式[1-2]。2000年以來，學術界發展了部分理論模型來闡明城市規模的動態增長問題，城市規模增長次序和城市體系演化規律的研究對理解城市化過程及制定區域發展政策至關重要[3-5]。

當前，有兩種較為典型的城市規模動態增長模式：一是由Henderson[6]，Cuberes[7]提出的順序增長模式（Sequential Growth Model），該模式提出在城鎮化的加速期，大城市的增長快于中小城市，城市體系演變呈現發散式增長；當城鎮化達到某一階段后，中小城市增速快于大城市，城市體系的演變呈現收斂式增長[8]。二是隨機增長模式（Random Growth Model），該模式認為城市規模分布遵循吉布拉定律（Gibrat’s Law），城市規模增長是個隨機過程，與城市初始規模無關，對福利設施等的追求及經濟發展的隨機偏好等，使得不同城市的人口增長率具有相同的平均值和方差[9]，遵循吉布拉定律的城市增長為平行增長[10]。有關城市規模增長實證研究相對豐富，但研究結論卻存在較大差異。Chen等通過位序規模法則和單位根檢驗研究發現，1984—2006年中國的城市增長呈現為平行增長[11]。Fang等通過驗證吉布拉定律，發現中國的城市增長在2000年之前是規模收斂的，但在2000年之后是平行增長的[12]。孫斌棟等通過1952—2014年長時間序列演化研究，認為我國城市規模增長具有明顯的周期波動，1984年后經歷了收斂—分散—收斂過程[13]。Zhang等認為大城市由于行政等級較高，在土地使用和資源開發方面都具有優先權，大城市可能比小城市更適合城市增長[14]。與大多數國外城市的自發增長相比，嚴格控制大城市規模的城市發展政策和撤縣設市等行政干預對我國城市規模增長和城市體系演化產生了較大影響。

上述研究為本文提供了經驗借鑒，但也存在需要進一步探討的問題，如研究范圍以全國尺度為主，區域尺度研究相對缺乏；城市規模主要以人口規模衡量，缺乏用地規模等對比性研究等。長三角地區是我國經濟發展最活躍的巨型城市區域，2018年11月，長三角區域一體化正式上升為國家戰略，中共中央、國務院印發的《長江三角洲區域一體化發展規劃綱要》中明確提出通過強化區域聯動、加快都市圈一體化等來推動形成區域協調發展新格局?？臻g一體化是區域一體化的重要載體[15-16]，本文從城市用地數據視角切入，通過吉布拉定律、城市規模分布指數等定量分析方法揭示長三角地區城市規模的動態演變特征，有助于更好地促進城市規模格局優化調整，對推動區域一體化背景下長三角地區城市體系合理化具有重要的理論和現實意義。

1 數據處理與研究方法

1.1 數據來源與數據處理

我國城市規模分布研究主要從兩個維度展開：一是以城市人口及相關數據開展的城市人口規模分布研究。由于我國歷次人口普查統計口徑不一，連續性的城鎮常住人口數據獲取很難，一般會采用市區非農業人口、市區年末人口等進行替代[17]。二是以城市用地數據開展的城市用地規模分布研究。目前采用的主要有城市建設統計數據、遙感影像數據等[18-19]。不透水地表（Impervious Surfaces）作為人居環境的主要組成部分，由阻礙或阻止水自然滲入土壤的材料組成，包括屋頂、道路、人行道、停車場等[20]。不透水地表的變化能夠反映城市規模擴展變化，是定量分析城市擴展的重要指標[21]。因此，本文采用Gong等不透水地表數據來表征城市用地[22]，通過不透水地表映射算法和谷歌地球引擎（GEE）平臺對數據進行提取，處理后的30 m分辨率數據總體準確率達到90%以上。采用的經濟社會數據來源于1991年、2001年、2011年、2019年《中國城市統計年鑒》。

本文所指的長三角地區根據《長江三角洲城市群發展規劃》（2016年）范圍確定，包含上海、杭州、南京、合肥等26個中心城市?？紤]到1990年后長三角地區縣改區、市改區等行政區劃調整頻繁，為避免行政區劃調整對城市空間范圍的影響，本文采用2018年末各中心城市市轄區為標準，采用GIS統計分析工具，分別提取1990年、2000年、2010年、2018年4個時間節點長三角地區26個中心城市的城市用地規模數據，用于后續研究。各中心城市規模根據《關于調整城市規模劃分標準的通知》（2014年），分為小城市、中等城市、大城市和特（超）大城市4個等級。

1.2 研究方法

1.2.1 吉布拉定律

吉布拉定律可以用來判斷城市增長速度與城市規模之間的關系，如果吉布拉定律成立，說明城市增長獨立于城市的初始規模。參照Berry和Okulicz-Kozaryn[23]等相關研究，采用如下方程檢驗吉布拉定律：

式中，Pi,t為城市i時間t的建成區面積，β0為常數，εi為誤差項，系數β1反映規模分布發散還是收斂于其均值。當β1=1時，吉布拉定律成立，城市增長獨立于城市規模，城市規模呈現平行增長；當β1＞1時，增長率與規模成正比，城市規模越大增長率越高，城市規模呈現發散增長；反之，β1＜1時，增長率與規模成反比，城市規模越大增長率越低，城市規模呈現收斂增長。

1.2.2 城市規模分布指數

引入位序規模法則，從長三角地區城市用地規模和城市位序關系角度，通過估計城市規模分布指數判斷長三角地區城市用地規模分布的集散程度，其表達式為：

根據Gabaix和Ibragimov[24]研究，當使用小樣本時，模型會產生偏差，并進一步證明，排名的1/2變化是糾正這種偏差的最佳選擇，因此表達式可調整為：

式中，Ni為城市i在長三角地區城市用地規模位次，Pi為城市i用地規模，α為常數，β為擬合的規模分布指數。β的絕對值越大，說明不同等級城市間的規模差距越小。當采用多年份數據分析時，如果β的絕對值不變，說明城市規模呈現平行增長；如果β的絕對值變大，說明城市規模越大城市增速越慢，城市規模呈現收斂式增長；如果β的絕對值變小，說明城市規模越大城市增速越快，城市規模呈現發散式增長[7]。

1.2.3 城市用地擴張協調指數

從城市用地擴展視角看，高質量的城市用地是人口、經濟與城市用地擴展協同發展的過程[25]。人口用地彈性指數（PHI）是指常住人口年均增長率與城市用地年均增長率的比值，經濟用地彈性指數（EHI）是指地區生產總值年均增長率與城市用地年均增長率的比值，可用來分析城市用地擴展質量。其公式如下：

式中，PHI為人口用地協調度指數，EHI為經濟用地協調度指數，UAstart、POPstart、GDPstart分別為初始年份的城市用地面積、常住人口和地區生產總值，UAend、POPend、GDPend分別為結束年份的城市用地面積、常住人口和地區生產總值。

2 長三角地區城市用地規模增長特征

2.1 城市用地規模結構特征

通過對長三角地區26個中心城市用地規模梳理（表1），發現長三角地區城市用地規模絕對差異呈現快速上升趨勢。1990年最大城市規模為587.74 km2，2018年增至3 666.24 km2；而同期最小城市規模僅由8.4 km2增至78.87 km2。各城市規模與平均值差異逐漸增大，標準差也從1990年的147.97 km2快速上升至2018年的784.78 km2。相對差異層面，各城市的城市規模變異系數緩慢下降。4個時間點城市規模變異系數分別為1.22、1.20、1.14和1.03，整體的下降趨勢較為明顯。但在整個研究期限內，變異系數始終大于1，屬于強變異，說明各城市逐漸向均衡方向發展的同時，仍舊處于大城市高度集中分布、各城市規模不均衡的狀態。

在分等級規模城市數量方面（表2），1 000 km2以上規模城市從無到有，2018年達到5個；雖然部分500 km2以上和100—500 km2城市實現了規模躍升，但該規模層級的城市數量還是實現了快速增長，其中500—1 000 km2城市數量從2個增至8個，100—500 km2城市數量從7個增至12個；而100 km2以下城市數量則大幅縮減，從17個銳減到1個，長三角地區的城市用地規模結構體系呈現出由金字塔式結構向橄欖型結構轉變的態勢。

在用地規模比重方面，100 km2以下城市的用地規模比重之和從1990年的22.02%下降至2018年的0.4%；而500 km2以上城市比重則穩步提升，兩者占比之和從1990年的35.19%上升為2018年的83.29%，城市規模進一步向500 km2以上城市集中。由此可見，在過去30余年的城鎮化快速發展期，伴隨著城市用地規模增長和規模等級的躍升，城市用地規模不斷向大規模城市集聚。

2.2 城市規模增長率的統計性描述

根據各城市初始年份城區常住人口規模將26個中心城市分為四類，將各規模分組城市用地年平均增長率與長三角地區平均增長率進行比較（表3），可以得出以下結論：（1）長三角地區城市用地平均增長率仍處于高速擴展階段，在我國經濟進入新常態背景下，2010—2018年城市用地仍保持了9.15%的高速增長。（2）與長三角地區平均增長率變化趨勢不同，特（超）大城市增長率在三個時段經歷了不規則倒“U”字形變化；而大城市、中小城市仍處于加速增長階段，尤其是2000年后兩個時段中小城市平均增長率明顯高于長三角地區平均水平，與特（超）大城市增長率變化形成鮮明對比。

年份 平均城市規模（km2）最小城市規模（km2）最大城市規模（km2）標準差（km2）變異系數1990 121.16 8.40 587.74 147.97 1.22 2000 199.46 14.37 1 102.95 239.79 1.20 2010 446.40 42.86 2 416.49 510.40 1.14 2018 758.82 78.87 3 666.24 784.78 1.03

將長三角地區五大都市圈中心城市南京、杭州、寧波、合肥、無錫、蘇州、常州，以及長三角地區首位城市上海分時段增長率與長三角地區平均增長率對比（表4），可得出以下結論：（1）特大城市、大城市的增速可以超過長三角地區平均水平，大城市在規模巨大的情形下仍能保持高速增長。1990—2000年，8個中心城市有4個超過平均增速；2000—2010年，8個中心城市中有5個城市超過平均增速；2010年后中心城市平均增長率開始變低。（2）抑制性的城市發展政策對大城市增長有一定影響，但在規模經濟效應主導下，大城市優先發展具有客觀性。雖然受1980年“控制大城市規模、合理發展中等城市、積極發展小城市”政策影響，中心城市仍保持了較高增速；2000年“大中小城市和小城鎮協調發展”政策推出后，大城市的發展潛力得到極大釋放；2010年后，在長三角地區中小城市全面提速背景下，中心城市由于規模巨大，其增長率低于長三角地區平均值，但仍保持在較高水平，年均增長量則遠超中小城市。

將分時段的城市用地規模年均增長率作為縱坐標，初始年份的城市用地規模作為橫坐標，繪制長三角地區26個中心城市用地規模年均增長率與城市用地初始規模散點圖（圖1），可以發現：（1）1990—2000年、2000—2010年、2010—2018年的3個時段中，城市用地規模年均增長率與城市初始規模的相關系數平方分別為0.066、0.061和0.182，前兩個時段相關系數未通過檢驗，第三時段相關系數在5%置信區間上通過檢驗，回歸系數分別為-0.005、-0.003和-0.002，表明前兩個時段城市用地年均增長率與城市初始規模相關性不大，在第三時段存在微弱負相關，即城市初始規模越大，城市年均增長率傾向于越低。（2）規模較小的城市增長率可以非常高，在后兩個時段中均出現了年均增長率近15%的城市，在1990—2000年時段中也出現了年均增長率近12%的城市。（3）大城市也可以保持較高的增長率，超過100 km2的大城市中，在3個時段均有城市位于回歸線上方，在2000—2010年時段表現尤為明顯。由此，可以初步判斷，長三角地區城市用地規模年均增長率與城市初始規模間存在微弱的負相關性，部分大城市仍保持了較高的增長率。

年份 特（超）大城市（≥500 萬人）大城市（100 萬-500 萬人）中等城市（50 萬-100 萬人）小城市（＜50 萬人） 長三角地區1990—2000 6.50 4.59 4.44 5.25 5.50 2000—2010 8.16 6.43 9.79 9.21 8.78 2010—2018 6.14 7.31 10.47 9.73 9.15

2.3 城市用地規模增長實證分析結果

2.3.1 吉布拉指數變化

以長三角地區1990年、2000年、2010年的26個中心城市初始規模對數為自變量，以末期城市用地規模增長率對數為因變量構建回歸模型，采用OLS進行估計。根據表5顯示的吉布拉定律檢驗結果，可以得出以下結論：（1）1990—2000年、2000—2010年、2010—2018年三個時段的β1值分別為-0.170、-0.095和-0.126，數值先增大后減少，皆為負數，表明城市用地規模增長率與城市初始規模存在負相關，即城市規模越大，增長率越低，城市規模分布呈收斂式增長。（2）三個時段的回歸系數均非常小，且2000—2010年β1值未通過10%顯著性檢驗，三個時段的R2分別為0.109、0.099和0.210，模型的擬合程度也不高，這表明城市初始規模對城市用地規模增長率的解釋力并不高。

2.3.2 城市規模分布指數變化

將1990—2018年長三角地區26個中心城市按照城市用地規模排序后，以城市用地規模為縱坐標，以城市用地面積在長三角地區26個中心城市的位序為橫坐標，建立城市位序與城市用地規模間的關系。圖2描繪了1990年、2000年、2010年、2018年4個時間截面，長三角地區26個中心城市的位序規模分布特征，1990年以來長三角地區城市規模分布符合位序規模分布。

根據公式（3）估計的1990—2018年4個時間截面的規模分布指數來判斷城市規模增長趨勢（表6）。回歸分析結果顯示：（1）各年份的判定系數R2均高于0.85，城市規模與位序高度顯著，符合位序規模分布類型。（2）4個時間截面的城市規模分布指數β值分別為0.712、0.733、0.769和0.806，均小于1，表明長三角城市群特大城市、大城市占據主導地位，城市用地較為集中。（3）β值呈現為遞增變化趨勢，說明城市規模越大增速越慢，高位序城市的主導地位逐漸減弱，從長期來看，城市規模體系呈現收斂增長模式。

以上基于兩種方法對長三角地區26個中心城市的規模增長模式進行測度，得出的結論基本一致：長三角地區優先增長的是特（超）大城市，其次是大城市和中小城市，基本符合順序增長模式?；诩祭珊统鞘幸幠７植贾笖捣治雠袛?，長期來看，長三角地區城市規模體系呈現為收斂式增長，即城市規模越大、增長率越低，城市間規模差距趨于縮小；但短期內，少量特（超）大城市仍保持了較高的增長率，年均增量遠大于中小城市，高位序城市仍占主導地位，城市間規模差距仍會經歷一段時間的擴大。

3 長三角地區城市用地與人口、經濟發展協調性

城市規模增長是個復雜過程，涉及城市空間實體、人口、經濟等多方面的復雜變化[26]。高質量的城市用地發展是人口、經濟與城市用地擴展協同發展的過程。

3.1 城市用地規模增長與人口的協調性

參照楊艷昭等研究[27]，將人口用地彈性指數（PHI）劃分為：人口快速增長型（PHI＞1.2）、人地基本協調型（0.8≤PHI≤1.2）和土地快速擴張型（PHI＜0.8）三類。從圖3可以看出，1990—2018年，長三角地區26個中心城市人口用地協調度指數從土地快速擴張型向人地基本協調型演變，整體協調性增強。分時段看，1990—2000年，各類開發區、城市新區的開發建設，推動了城市用地快速擴展，受制于戶籍政策限制，常住人口相對城市用地擴展具有滯后性，26個中心城市中有23個屬于土地快速擴張型。2000年后，雖然城市用地仍保持了高速增長，但是隨著城鄉人口流動加劇，城市人口數量增幅更快，城市用地擴張與人口增長協調性增強。2000—2010年，26個中心城市中有10個屬于人地基本協調型，另有8個城市人口增速快于土地擴展，成為人口快速增長型。2010—2018年，26個中心城市人口用地協調度指數調整為0.92，城市用地、人口協調性進一步增強。該時段人口快速增長型（PHI＞1.2）城市共5個，除舟山外，杭州、合肥、寧波、蘇州均為長三角地區中心城市。在該時段內，受《國家新型城鎮化規劃（2014—2020年）》“嚴格控制城區人口500萬以上的特大城市人口規?！闭哂绊懀虾５娜丝谝幠Ｔ鏊傧陆担沟?010—2018年其人口用地關系再次失調，成為土地快速擴張型。

時間 β1 β0 R2 F 1990—2000 -0.170*（0.100） 2.301***（0.430） 0.109 2.932 2000—2010 -0.095（0.059） 2.590***（0.284） 0.099 2.636 2010—2018 -0.126**（0.050） 2.863***（0.283） 0.210 6.379

年份 β β0 R2 F 1990 0.712***（0.049） 5.261***（0.212） 0.897 210.063 2000 0.733***（0.054） 5.753***（0.263） 0.883 181.331 2010 0.769***（0.057） 6.580***（0.325） 0.882 180.051 2018 0.806***（0.067） 7.276***（0.421） 0.856 143.118

3.2 城市用地規模增長與經濟發展協調性

計算反映城市地區生產總值增長與城市用地擴展關系指數，參照歐陽曉等研究[25]，并結合本研究實際，將經濟用地彈性指數（EHI）劃分為：經濟快速增長型（EHI≥3）、經濟用地基本協調型（1≤EHI＜3）、土地快速擴張型（EHI＜1）三類。從圖4可以看出：（1）1990—2018年，僅在第一時段內有3個城市EHI＜1，同時3個時段經濟快速增長型（EHI≥3）的城市數量分別為2個、7個和8個，數量呈增加趨勢，表明26個中心城市GDP增長幅度明顯超過城市用地規模增長；（2）從均值看，3個時段的經濟用地協調度指數（EHI）分別為2.26、2.45和2.79，城市土地的財富效應仍在不斷提升，這也從側面證實了地方政府通過增加城市土地供給來追求經濟增長的政策有效性。

3.3 城市用地與人口、經濟協調類型

將上述人口用地彈性指數（PHI）和經濟用地彈性指數（EHI）綜合考慮，采用2000—2018年各城市指數值可將26個中心城市分為3種類型（表7）：強勁增長型城市（PHI＞1.2，EHI≥3）有5個，包括杭州、湖州、池州、臺州、舟山，該類城市人口和經濟增長均較強勁，城市用地空間向集約化、高效化利用轉型；協調增長型城市（0.8≤PHI≤1.2，EHI＞1）有13個，包括上海、合肥、蘇州、南通、寧波、揚州、嘉興、紹興、金華、泰州、鹽城、蕪湖、宣城，該類型城市人口與用地擴展基本協調，經濟增長強于城市用地規模增長，總體發展穩定；人口滯后型城市（PHI＜0.8，EHI＞1）有8個，包括南京、無錫、常州、鎮江、馬鞍山、安慶、滁州、銅陵，該類城市人口增長較緩，但經濟發展較為穩定，該類城市應適當控制城市用地規模快速增長的態勢，引導人口、經濟、用地的協調發展，土地的超前開發主要發生在該類型城市。

4 結語

20世紀90年代以來，長三角地區中心城市建設用地經歷了快速擴張過程，各城市間的規模差距拉大，引導城市體系理性發展、提升城市空間發展質量成為長三角一體化發展的重要任務。本文基于城市不透水地表數據，采用定性及定量結合方法，對長三角地區城市規模結構、增長模式、協調性等進行研究，揭示長三角地區城市用地規模增長現狀特征和優化路徑。

類型 指標 城市數量（個） 城市強勁增長型PHI ＞1.2，EHI ≥3 5 杭州、湖州、池州、臺州、舟山上海、合肥、蘇州、寧波、嘉興、揚州、南通、紹興、金華、泰州、鹽城、蕪湖、宣城人口滯后型協調增長型0.8≤PHI≤1.2，EHI ＞1 13 PHI ＜0.8，EHI ＞1 8 南京、無錫、常州、鎮江、安慶、滁州、馬鞍山、銅陵

研究結果顯示，1990—2018年長三角地區26個中心城市增長次序基本符合順序增長模式，優先增長的是特（超）大城市，其次是大城市和中小城市，長期來看，長三角地區城市規模體系呈現為收斂式增長，然而短期內高位序城市增量仍占主導地位，城市間規模差距仍會經歷一段時間的擴大。在協調發展方面，長三角地區大多數中心城市用地增長與人口、經濟協調性較好，城市空間發展質量總體水平較高，僅南京、無錫等少數核心城市及部分外圍中小城市存在土地超前開發問題。

基于研究結果的政策啟示如下：第一，城市發展政策不應簡單以城市規模、等級制定，而應順應城市規模增長的動態演化規律。目前，長三角地區仍處于大城市的集聚發展階段，根據順序增長模型，隨著城市化進入成熟階段，未來幾十年內長三角地區的主要增長點會逐步從大城市向中等城市、小城市變化。因此，在構建大中小城市和小城鎮協調發展的政策背景下，城市發展政策應順應城市規模增長的動態演化規律，城市用地指標、區域性基礎設施布局等應向中小城市傾斜，促進大中小城市的規模和功能協調。第二，針對各中心城市城鎮用地協調程度和類型，應采取差異化的城鎮發展策略。對于強勁增長型城市，人口、經濟增長迅猛，應在城鎮開發邊界的約束下，合理增加城市用地供給，通過優化空間布局來強化城市空間承載能力和發展協調性。人口滯后型城市主要面臨人口集聚能力不足等問題，未來應在嚴控城市用地增量同時，適度放松對城市人口規模和落戶政策的限制，并通過積極的產業政策和科技投入來提升城市空間效率，推動城市空間的高質量發展。