趙 田， 劉兆德， 郭樹明， 李凱龍

(山東建筑大學 建筑城規(guī)學院， 山東 濟南 250101)

改革開放以來，我國的城鎮(zhèn)化水平不斷提高，常住人口城鎮(zhèn)化率由1978年的17.92%提高到2019年的60.60%。我國幅員遼闊，城鎮(zhèn)化水平和速度的地區(qū)差異及影響因素一直受到學者的廣泛關注，研究內容和方法逐步完善。通常采用變異系數(shù)、基尼系數(shù)、泰爾指數(shù)、威廉森系數(shù)等對區(qū)域差異進行測度[1]，運用探索性空間分析對城鎮(zhèn)化水平的空間格局進行可視化表達[2]。從經濟要素、社會要素等方面，采用主成份分析[3]、灰色關聯(lián)[4]、多元回歸[5]、地理加權回歸[6]等方法，探討影響城鎮(zhèn)化水平和空間差異的主導因素，有效地解釋了快速城鎮(zhèn)化進程中的動力機制。研究尺度包括省級[7]、地級市[8]、縣級[9]和大區(qū)域內部如東部沿海[10]、西部地區(qū)[11]、東北地區(qū)[12]、中部地區(qū)[4]以及國家戰(zhàn)略區(qū)域如長三角[13]、珠三角[14]、京津冀[15]、長江經濟帶[16]等。有學者對黃河流域城鎮(zhèn)化水平空間格局進行了初步研究[17]，但影響因素研究鮮見報道。

黃河流域的大部分地區(qū)是我國傳統(tǒng)農耕區(qū)，橫跨我國的東、中、西部，研究其城鎮(zhèn)化時空格局及其影響因素，對于推動該區(qū)域城鎮(zhèn)化協(xié)調發(fā)展與全國城鎮(zhèn)化進程具有重要意義?；诖耍疚囊渣S河流域69個地級單元為研究對象，研究黃河流域2005—2019年城鎮(zhèn)化水平的時空特征及其影響因素，以期為黃河流域制定差異化、科學化的城鎮(zhèn)化發(fā)展戰(zhàn)略，推動流域城鎮(zhèn)化健康發(fā)展提供一定的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)域和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域

選取黃河自然流經區(qū)流經的69個地級市、州、盟(以下簡稱為地市)為基本研究單元，同時根據(jù)北京大學許學工教授對黃河流域生態(tài)-文化-經濟分區(qū)融合發(fā)展的分區(qū)建議，將研究區(qū)域劃分為4個分區(qū)：青川甘地區(qū)(包含19個地市)、寧蒙地區(qū)(包含12個地市)、陜晉地區(qū)(包含19個地市)、豫魯?shù)貐^(qū)(包含19個地市)，進行區(qū)域差異測度分析。

1.2 指標選取和數(shù)據(jù)來源

采用常住人口城鎮(zhèn)化率來反映城鎮(zhèn)化水平。2010年的常住人口城鎮(zhèn)化率來源于六普的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，其他年份城鎮(zhèn)化率和社會經濟數(shù)據(jù)來自各省區(qū)、地市、州、盟統(tǒng)計年鑒、國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公告以及政府工作報告。

DEM數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云平臺(http://www.gscloud.cn/)，為SRTM地形數(shù)據(jù)的V4.1版本，空間分辨率為90 m，經過拼接和掩膜處理后得到研究區(qū)范圍DEM，經過坡度計算后得到研究區(qū)范圍的坡度數(shù)據(jù)。氣象站點數(shù)據(jù)來自中國氣象數(shù)據(jù)網(http://data.cma.cn)。選擇研究范圍及鄰近區(qū)域的2010年的230個站點、2019年的194個站點的降水數(shù)據(jù)，進行協(xié)同克里金(Co-Kriging)插值運算，得到研究區(qū)的降水數(shù)據(jù)。

2 研究方法

2.1 區(qū)域差異測度

采用泰爾指數(shù)對黃河流域城鎮(zhèn)化水平的區(qū)域差異進行測度。泰爾指數(shù)是利用信息理論中的熵概念來考察差異性，用泰爾指數(shù)來衡量不平等的一個最大優(yōu)點是，它可以衡量組內差異和組間差異對總差異的貢獻，把總體差異在不同尺度上進行分解[18]。

2.2 空間自相關分析

2.2.1 全局空間自相關

Moran’s I值用來度量空間自相關的全局指標，反映的是空間鄰接或空間鄰近的區(qū)域單元屬性值的相似程度，取值一般在-1和1之間。小于0表示負相關，在空間上表現(xiàn)為同質單元分散分布，越接近-1分散分布越明顯，各單元差異性越大；等于0表示不相關；大于0表示正相關，在空間上表現(xiàn)為同質單元集中分布。

2.2.2 局部空間自相關

全局空間自相關即Moran’s I值是對空間自相關的全局評估，忽略了空間過程中潛在的不穩(wěn)定性。本文借助 LISA 集聚圖反映各單元城鎮(zhèn)化水平的局部空間自相關關系，分析研究區(qū)內部城鎮(zhèn)化水平集聚格局特征。

2.3 地理探測器

空間異質性是相對于空間自相關的空間數(shù)據(jù)的另一大特性，是地理現(xiàn)象的基本特點之一。地理探測器是探測空間分異性以及揭示背后影響分異的驅動因子的一種新的分析模型[19-20]。不同于傳統(tǒng)經典統(tǒng)計學，地理探測器模型沒有線性假設，而且具有明確的物理含義。由于兩個變量在空間上測度關聯(lián)性比在數(shù)值上測度關聯(lián)性要更困難，但分析結果更可靠可信，因此地理探測器越來越被廣泛應用于社會和自然現(xiàn)象的影響因素分析。

3 黃河流域城鎮(zhèn)化水平時空演變特征

3.1 城鎮(zhèn)化水平時空變化

3.1.1 城鎮(zhèn)化水平穩(wěn)步提高，超過50%的單元數(shù)量明顯增加

2005年黃河流域城鎮(zhèn)化水平為39.12%，低于全國平均水平3.87個百分點，2019年為56.82%，低于全國平均水平3.78個百分點。2005—2019年，黃河流域及全國、長江流域城鎮(zhèn)化水平見表1。近10年來黃河流域城鎮(zhèn)化水平一直呈上升趨勢，與全國、長江流域的差距呈縮小的趨勢。

選取2005、2012、2019年3個年份，參考美國地理學家諾瑟姆對城市化發(fā)展3個階段的劃分，結合黃河流域城鎮(zhèn)化發(fā)展特點，將黃河流域69個單元鎮(zhèn)化水平分為6個等級，見圖1。2005年城鎮(zhèn)化水平低于30%單元為21個，所占比重為30%，上中下游均有分布；高于50%的單元只有18個，主要是省會(首府)和資源稟賦較好的地級市，呈點狀分布。2012年城鎮(zhèn)化水平低于30%的單元下降到9個，主要集中在少數(shù)民族聚居區(qū)；高于50%的單元增加到28個，增加的單元主要集中在河南、山西、陜西等。2019年城鎮(zhèn)化水平低于30%的只有果洛州；高于50%的單元增加到了50個，表明黃河流域城鎮(zhèn)化水平仍處于快速增長期，形成了以濟南、鄭州、西安為中心的三大城市群高值區(qū)，以及寧蒙晉黃河幾字彎高值區(qū)，只有蘭西城市群中的定西、關中城市群中的慶陽、寧夏沿黃城市群中的固原和4個西部民族自治州城鎮(zhèn)化水平低于40%。

表1 2005—2019年黃河流域與全國、長江流域城鎮(zhèn)化水平比較 %

(a) 2005年 (b) 2012年 (c) 2019年圖1 2005年、2012年、2019年黃河流域城鎮(zhèn)化率空間分布

3.1.2 城鎮(zhèn)化水平相對增長率空間差異較明顯

在測度經濟要素速度問題上, 多數(shù)學者傾向于采用增長率來表示。由于發(fā)達地區(qū)基數(shù)大, 在增長率相同的情況下，發(fā)達地區(qū)實際增長量大于欠發(fā)達地區(qū)。本文借鑒相對增長率來研究黃河流域城鎮(zhèn)化水平增長的區(qū)域差異[20]。相對增長率表示各單元在某一時期內城鎮(zhèn)化水平的變化值與同一時期黃河流域城鎮(zhèn)化水平變化值的比值。2005—2012年、2013—2019年69個單元的相對增長率見圖2。

(a) 2005— 2012年 (b) 2013—2019年圖2 黃河流域城鎮(zhèn)化水平相對增長率空間分布圖

兩個階段城鎮(zhèn)化水平的相對增長率空間差異較為明顯。2005—2012年比值大于1的城市分布相對分散，零散分布于黃河流域，集中分布區(qū)僅在山西中部和河南西北部、蘭西城市群南部地區(qū)。2013—2019年比值大于1的城市呈面狀分布于蘭西、關中、晉中、中原和山東半島(西部)城市群，比值小于1的城市主要集中在上游地區(qū)、呼包鄂城市群以及下游地區(qū)。

3.1.3 空間分布格局呈“東高西低，北高南低”態(tài)勢

用ArcGIS10.2繪制2005、2012、2019年黃河流域城鎮(zhèn)化水平空間趨勢圖(如圖3)，可看出，黃河流域城鎮(zhèn)化水平保持“東高西低、北高南低”的格局，空間指向性明顯，東部和北部地區(qū)為城鎮(zhèn)化水平較高的區(qū)域。同時，不同方向上的趨勢線變化也存在差異和變化。2005年到2012年南北方向趨勢線趨于陡峭，2012年到2019年又趨于平緩，說明2005年到2019年城鎮(zhèn)化水平在南北方向差距先擴大后縮小。2005年到2012年東西方向趨勢線西部趨于平緩而中東部趨于陡峭，說明2005年到2012年西部地區(qū)間城鎮(zhèn)化水平差異變小而中東部地區(qū)間城鎮(zhèn)化水平差異有所擴大；2012年到2019年東西方向趨勢線西部趨于陡峭而中東部趨于平緩，說明2012年到2019年西部地區(qū)間城鎮(zhèn)化水平差異擴大而中東部地區(qū)間城鎮(zhèn)化水平差異縮小。但總體上東西方向的分異特征基本保持不變，仍是東高西低的態(tài)勢。

(a) 2005年 (b) 2012年 (c) 2019年a線表示東西方向，b線表示南北方向圖3 黃河流域城鎮(zhèn)化水平相對增長率空間分布圖

3.2 城鎮(zhèn)化水平區(qū)域差異

3.2.1 區(qū)域差異呈縮小趨勢，青川甘地區(qū)內部差異最大

2005—2019年黃河流域、四大區(qū)域城鎮(zhèn)化水平的泰爾指數(shù)見表2。黃河流域、四大區(qū)域的泰爾指數(shù)均呈下降趨勢，說明黃河流域及四大區(qū)域城鎮(zhèn)化水平的內部差異呈縮小趨勢，其中青川甘、寧蒙兩個區(qū)域的內部差異大于黃河流域整體水平。從泰爾指數(shù)的變化率看，黃河流域由2005年的0.108 2下降到2019年的0.031 5，年均遞減率為8.44%，僅高于寧蒙(7.91%)0.53個百分點，低于豫魯(8.92%)0.48個百分點，青川甘(9.26%)0.82個百分點，低于陜晉(10.32%)1.87個百分點。

表2 2005—2019年黃河流域及四大區(qū)域城鎮(zhèn)化水平泰爾指數(shù)變化

3.2.2 區(qū)域內差異大于區(qū)域間差異，區(qū)間差異貢獻率略呈上升趨勢

區(qū)內差異是黃河流域城鎮(zhèn)化水平差異的主要來源，見表2。無論是從區(qū)域內和區(qū)域間差異的絕對值來看，還是兩者對總體差異的貢獻率看，區(qū)域內差異對總體差異的貢獻度都較區(qū)域間差異更高。2005—2019年區(qū)域內最低值為0.021 9，而區(qū)域間的最高值僅為0.025 4；區(qū)域內差異對總體差異的貢獻率均在69%以上，而區(qū)域間差異對總體差異的貢獻率最高才達30.28%。從動態(tài)變化趨勢看，區(qū)域內差異對總體差異的貢獻呈現(xiàn)呈下降趨勢，雖然在2008—2010年有一個較為明顯的波動，但總體上2005—2019年區(qū)域內差異對總體差異的平均貢獻率仍為73.26%，并且近年來下降的幅度有所減少。

3.3 城鎮(zhèn)化水平空間關聯(lián)格局

3.3.1 城鎮(zhèn)化水平存在正的全局空間自相關，集聚現(xiàn)象趨于明顯

2005—2019年黃河流域城鎮(zhèn)化水平的全局相關性 Moran’s I值見表3，Moran’s I值均為正值，Z值均大于2.58， Moran’s I的正態(tài)統(tǒng)計值在0.01條件下顯著，具有統(tǒng)計學意義，說明黃河流域城鎮(zhèn)化水平存在正的空間自相關特性，即城鎮(zhèn)化水平較高的地區(qū)趨于相鄰，城鎮(zhèn)化水平較低的區(qū)域趨于相鄰。2005—2019年Moran’s I指數(shù)不斷增大，空間相關性逐漸增強，集聚現(xiàn)象也趨于明顯。

表3 2005—2019年黃河流域城鎮(zhèn)化水平Moran’s I指數(shù)變化

3.3.2 局部空間自相關特征變動不大，空間格局具有穩(wěn)定性與強化性

運用 Geoda 軟件計算出 3 個年份城鎮(zhèn)化水平的局部自相關，得到 LISA 集聚圖，見圖4。 LISA 集聚圖能夠反映出各單元與周圍區(qū)域的空間聚類關系。

(a) 2005年 (b) 2012年 (c) 2019年圖4 2005、2012、2019年黃河流域城鎮(zhèn)化水平局部LISA圖

高-高集聚類型數(shù)量基本穩(wěn)定，主要分布在銀川、石嘴山、烏海、阿拉善盟、鄂爾多斯，位于黃河幾字灣地區(qū)。低-低集聚類型數(shù)量基本穩(wěn)定，主要包括上游地區(qū)的少數(shù)民族聚居區(qū)內的單元。高-低集聚類型極化效應區(qū)的單元均為3個，為西寧、蘭州和海西州(海西州空間范圍分兩部分)，說明上游地區(qū)中心城市極化效應明顯，如蘭州、西寧占全省城鎮(zhèn)人口的比重分別為23.86%、51.52%。低-高集聚類型的單元2005年和2012年只有烏蘭察布和忻州，2019年又增加了巴彥淖爾，說明低速增長區(qū)的異質性在增強，但總體占比較小。

4 黃河流域城鎮(zhèn)化空間分異影響因素分析

4.1 指標選擇

城鎮(zhèn)化水平受多種因素的綜合影響，考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性以及黃河流域自然生態(tài)環(huán)境的脆弱性和復雜性，選取人均GDP(X1)、第二產業(yè)比重(X2)、第三產業(yè)比重(X3)、城鎮(zhèn)居民可支配收入(X4)、農村居民可支配收入(X5)、社會固定資產投資(X6)、進出口總額(X7)、海拔高度(X8)、年均降水(X9)共9項指標，利用地理探測器法對城鎮(zhèn)化空間分異的形成機理進行探測分析，以2010年、2019年為例，結果見表4。

表4 地理探測器因子分析結果

4.2 結果分析

4.2.1 經濟發(fā)展和居民收入是城鎮(zhèn)化水平提高的核心動力

兩個年份的人均GDP的影響力均通過了顯著性檢驗，影響力均居第1位，并且呈上升趨勢，說明經濟發(fā)展是黃河流域城鎮(zhèn)化水平空間格局最重要的影響因素。以人均GDP的對數(shù)為自變量，城鎮(zhèn)化水平的對數(shù)為因變量，求出二者的回歸方程，見圖5。在其他條件不變的情況下，人均GDP每高一個百分點，2010年、2019 年城鎮(zhèn)化水平相應高0.464 0和0.383 6個百分點，經濟發(fā)展水平越高，其城鎮(zhèn)化水平也越高。城鎮(zhèn)居民和農村居民可支配收入的影響力也較高，且影響力均呈上升趨勢，說明提高居民收入尤其是農村居民可支配性收入對城鎮(zhèn)化水平提高依然十分重要。

(a) 2010年 (b) 2019年圖5 黃河流域經濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的回歸方程

4.2.2 產業(yè)結構和投入水平的影響力在不斷提高

非農產業(yè)的發(fā)展是城鎮(zhèn)化的核心動力。在城鎮(zhèn)化初級階段，第二產業(yè)發(fā)揮主要作用，而在城鎮(zhèn)化中后期，第三產業(yè)推動作用更為明顯。從黃河流域非農產業(yè)對城鎮(zhèn)化空間分異的影響力看，通過了顯著性檢驗，均呈上升趨勢，第二、三產業(yè)比重影響力由2010年的0.216 8、0.137 9，提高到2019年的0.294 6、0.165 4，說明非農產業(yè)對城鎮(zhèn)化空間分異的影響在不斷加強。目前黃河流域仍處于工業(yè)化的中期階段，第二產業(yè)比重大，資源型產業(yè)和傳統(tǒng)制造業(yè)占主導，高端制造業(yè)和現(xiàn)代服務業(yè)發(fā)育不足。2010、2019年黃河流域第二產業(yè)比重分別為55.53%、42.95%，高出全國平均水平分別為8.83、3.65個百分點，第三產業(yè)比重分別為36.40%、50.27%，低于全國平均水平分別為7.80、3.63個百分點。上游地區(qū)受生態(tài)環(huán)境的限制，第二產業(yè)產比重低，因此大多數(shù)城市的城鎮(zhèn)化水平較低；而黃河幾字灣地區(qū)的煤炭與天然氣生產、能源供給、新型煤化工等產業(yè)已形成突出的規(guī)模優(yōu)勢，對保障全國能源安全意義重大，城鎮(zhèn)化水平明顯高于上游和中游其它地區(qū)；中下游地區(qū)河南和山東產業(yè)結構相對合理，城鎮(zhèn)化的動力區(qū)域多元化，城鎮(zhèn)化水平較高城市明顯多于上中游地區(qū)。從固定資產投資影響力看，雖然呈下降的趨勢，但隨著雙循環(huán)格局的構建和黃河流域生態(tài)環(huán)境保護和高質量發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略，國內投入將加大，將影響黃河流域城鎮(zhèn)化的空間格局。同時進出口總額的影響力也呈提高趨勢，說明對外開放水平區(qū)域差異對城鎮(zhèn)化空間分異的影響將加強。黃河流域是“一帶一路”在我國境內陸路的核心地帶，將是我國向西開放的重要區(qū)域，其開放水平將影響到黃河流域城鎮(zhèn)化水平的提高。

4.2.3 自然條件對城鎮(zhèn)化空間分異作用明顯

從表4可以看出，海拔高度和年均降水兩個指標均通過顯著性檢驗，雖然影響力較低，但兩個年份均呈略微上升趨勢。上游地區(qū)受降水和地形的影響，加上青藏高原生態(tài)屏障、黃土高原-川滇生態(tài)屏障、北方防沙帶均位于或穿越上游地區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，人口集聚水平低，成為黃河流域城鎮(zhèn)化水平最低的地區(qū)；中上游地區(qū)的內蒙古和黃土高原地區(qū)能源、部分金屬與非金屬資源豐富，是中游地區(qū)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的重要支撐，黃河流域城鎮(zhèn)化水平較高的城市大多分布在該區(qū)域；中下游地區(qū)的河南和山東地勢起伏和緩，降水量相對較豐富，是我國重要的糧食主產區(qū)和人口稠密、城鎮(zhèn)規(guī)模和產業(yè)規(guī)模比較大的區(qū)域，城鎮(zhèn)化水平高的城市數(shù)量較多，且分布相對連片。

5 結論與討論

(1)新世紀以來，黃河流域城鎮(zhèn)化進程加快，城鎮(zhèn)化水平的增長速度明顯高于長江流域和全國平均水平，黃河流域逐漸成為支撐我國城鎮(zhèn)化快速推進的最重要地區(qū)之一。

(2)黃河流域城鎮(zhèn)化水平區(qū)域差異不斷減小，四大區(qū)域內差異大于區(qū)間差異，但區(qū)間差異貢獻度在不斷提升。從增長速度上看，相對增長速度較快區(qū)域從前期的省會(首府)及資源型城逐步向省會(首府)城市的外圍和非資源型城市轉變。從空間分布上看，城鎮(zhèn)化水平呈“東高西低、北高南低”的態(tài)勢，城鎮(zhèn)化水平高的單元多分布在城市群內，呈圈層式分布的空間形態(tài)。

(3)經濟發(fā)展水平對城鎮(zhèn)化有比較顯著的影響；第二、三產業(yè)對城鎮(zhèn)化空間分異起推動作用，產業(yè)結構的變動對城鎮(zhèn)化水平的提高有較明顯的影響；投入水平和外向經濟對空間分異的作用雖小，但可以預見隨著雙循環(huán)格局的構建，這種影響力將逐漸加大；自然條件對黃河流域城鎮(zhèn)化空間分異的作用依然存在。

(4)黃河流域的城鎮(zhèn)化發(fā)展動力、模式和效果不同于我國其他地區(qū)，必須探索出符合自身條件的城鎮(zhèn)化之路，形成發(fā)揮比較優(yōu)勢、具有特色的區(qū)域發(fā)展模式。青藏高原區(qū)域應面上保護、點狀開發(fā)，形成服從自然的開發(fā)格局。以蘭西城市群為主，建立生態(tài)友好型、大眾受益型的經濟社會體系，結合自然條件完善生態(tài)補償機制，適度推進遷移型城鎮(zhèn)化，注重縣城和特色小鎮(zhèn)建設。黃土高原地區(qū)應處理好資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護的關系，以關中、晉中、呼包鄂和寧夏沿黃城市群為載體，以綠化工業(yè)化推動新型城鎮(zhèn)化發(fā)展，發(fā)揮歷史文化比較優(yōu)勢，形成以文化旅游為重點的現(xiàn)代服務業(yè)體系，加快培育國家中心城市西安。華北平原地區(qū)以山東半島城市群和中原城市群為重要載體，協(xié)調好新型工業(yè)化、新型城鎮(zhèn)化、農業(yè)現(xiàn)代化與區(qū)域生態(tài)環(huán)境的關系，建設黃河流域具有開放性的經濟體系，加快鄭州國家中心城市的建設，深入推進濟南新舊動能轉換試驗區(qū)建設。