谷天石，李 鑫，張栩嘉，張 鵬

(哈爾濱師范大學地理科學學院，黑龍江哈爾濱 150025)

經(jīng)過40余年的改革開放，我國經(jīng)濟實力和國際地位都有了很大提升。但同時，原有改革開放的政策紅利和人口紅利逐漸消失，面臨著人口老齡化和農(nóng)村剩余勞動力存量下降等經(jīng)濟增長的制約因素。2011年我國城鎮(zhèn)人口首次超過鄉(xiāng)村人口，社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化，全面進入城鎮(zhèn)化發(fā)展階段。傳統(tǒng)城鎮(zhèn)化模式主要體現(xiàn)為粗放擴張型，這種只重規(guī)模的發(fā)展模式導致的各種城市問題開始出現(xiàn)并大有加劇趨勢，因此更需要把全面提高城鎮(zhèn)化質(zhì)量作為推進城鎮(zhèn)化的核心和關(guān)鍵。面對新的城鎮(zhèn)化發(fā)展問題，“十八大”報告明確提出未來應(yīng)該走中國特色新型城鎮(zhèn)化道路。新型城鎮(zhèn)化是對過去城鎮(zhèn)化道路的反思和調(diào)整，也是中國城鎮(zhèn)化研究和實踐的新起點。

我國正處于注重發(fā)展質(zhì)量和堅持以人為本的新型城鎮(zhèn)化階段，需要在深入理解城市人口規(guī)模與城市要素之間關(guān)系的基礎(chǔ)上科學的測度和認識城市的發(fā)展，以指導城市治理和公共決策。無論是單一城市內(nèi)部還是多個城市構(gòu)成的城市體系，它們都是作為復雜系統(tǒng)而存在，因此，傳統(tǒng)的以線性科學為基礎(chǔ)的人均指標衡量城市發(fā)展存在一定偏差，需要新的城市科學。對于這種非線性問題，早期的Zipf定律、異速生長律、分形維數(shù)等研究均是在此方面進行的探索，而近些年，學者們在前述研究的基礎(chǔ)上提出城市標度律概念，開啟了城市地理研究的新方向。

城市標度律是指城市體系內(nèi)人口規(guī)模和城市指標的縮放關(guān)系，反映的是城市體系的狀態(tài)和特征，而不是單個城市的性質(zhì)。城市標度律研究很大程度上受到生命系統(tǒng)標度律研究的啟發(fā)，Bettencourt等在城市標度律研究作出重要貢獻。他們發(fā)現(xiàn)城市要素和城市人口規(guī)模之間存在=的冪函數(shù)關(guān)系，并可劃分為次線性(<1)、線性 (=1)和超線性(>1)3種模式。目前已有廣泛的研究發(fā)現(xiàn)城市標度律在不同國家或地區(qū)中的適用性。

雖然對于中國的標度律研究已經(jīng)開始，但在更小的區(qū)域尺度下，標度律對于新型城鎮(zhèn)化研究的適用性是否穩(wěn)健，多時段的演化特征等尚待研究。該研究旨在對標度律這一城市研究中的新興概念進行探索，初步嘗試針對東北三省這一區(qū)域尺度探究新型城鎮(zhèn)化問題并對其進行綜合評價，希望能夠?qū)ξ磥淼难芯坑兴妗?/p>

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

過往研究中發(fā)現(xiàn)，市轄區(qū)相比全市而言，其標度律特征更加明顯，因此，該研究同樣采用市轄區(qū)數(shù)據(jù)進行研究。研究數(shù)據(jù)主要源自《中國城市統(tǒng)計年鑒》《中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒》，對于部分缺失的數(shù)據(jù)，該研究采用線性擬合的方式進行補充。第一，剔除市轄區(qū)數(shù)據(jù)缺失的城市；第二，將其余全市和市轄區(qū)數(shù)據(jù)完整的城市進行線性擬合，擬合優(yōu)度均在0.950以上；第三，將市轄區(qū)數(shù)據(jù)缺失城市的全市數(shù)據(jù)代入擬合模型，從而得到該城市的市轄區(qū)數(shù)據(jù)。

該研究對各維度的評價采用單一指標，理由如下：第一，過往的研究以多指標的綜合評價為主，往往存在指標冗余、共線等問題；第二，該研究采用市轄區(qū)數(shù)據(jù)進行研究，而多數(shù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的統(tǒng)計口徑以全市為主，若通過全市和各縣(市)之和做差獲取市轄區(qū)數(shù)據(jù)，由于統(tǒng)計單位的不一致從而會導致數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差；第三，考慮到標度律是分析人口規(guī)模對城市要素的縮放關(guān)系，對同一類型指標進行標度律分析依舊會產(chǎn)生冗余。如果將指標進行縮減，即對指標預先進行綜合評價后再分析其和人口規(guī)模的標度律關(guān)系，這極大可能會使數(shù)據(jù)精度降低，從而造成誤差。因此，該研究考慮代表性、可獲取性，選取各維度的單一指標以表征不同的城鎮(zhèn)化發(fā)展程度(表1)。其中，綠地面積數(shù)據(jù)由于市轄區(qū)數(shù)據(jù)的缺失采用市域數(shù)據(jù)。

表1 新型城鎮(zhèn)化評價指標體系

城市標度律研究城市人口規(guī)模和城市要素之間的定量縮放關(guān)系，其模型為冪函數(shù)，公式如下：

=

式中，為城市中某一要素；為城市人口規(guī)模；和為冪函數(shù)擬合參數(shù)，其中，為標度因子。

由于在實際運算中，冪函數(shù)的擬合存在不便，因此對模型兩邊同時取對數(shù)從而簡化為線性關(guān)系，公式如下：

log=×log+log

城市標度律反映了城市人口規(guī)模和城市要素之間的非線性關(guān)系，傳統(tǒng)的人均指標其隱含條件是假設(shè)城市人口規(guī)模和城市要素之間的關(guān)系是線性的。因此，若一個城市系統(tǒng)存在標度律特征，那么人均指標作為衡量城市發(fā)展標準便會存在一定偏差。為消除這種影響，Bettencourt等提出了規(guī)模修正指標(SAMI)，公式如下：

SAMI=log-log()

式中，SAMI為消除規(guī)模影響的城市的某個指標，其本質(zhì)是城市指標關(guān)于人口規(guī)模擬合方程的殘差，表示偏離其預期值的程度；為城市的某個指標的真實值；為城市的某個指標的預期值；為城市的人口規(guī)模；和為城市標度律模型的擬合參數(shù)。

在實際計算過程中，規(guī)模修正指標的計算結(jié)果存在負數(shù)的情況，而后文中進行熵權(quán)TOPSIS法運算時，要求計算數(shù)據(jù)不能為負，因此，該研究對規(guī)模修正指標進行調(diào)整，公式如下：

SAMI=(log)/[log()]

若SAMI>1，則說明該城市要素的實際值大于預期值，其效能較好；若SAMI<1，則說明該城市要素的實際值小于預期值，其效能較差。

該研究對各維度效能指數(shù)歸一化后采用熵權(quán)TOPSIS法進行綜合評價，試圖探索其和傳統(tǒng)研究指標之間是否存在差異，具體計算步驟見參考文獻[23]。

2 結(jié)果與分析

人口規(guī)模和各維度城鎮(zhèn)化之間存在顯著的標度律關(guān)系(表2)，人口、經(jīng)濟、醫(yī)療、交通、生活城鎮(zhèn)化處于超線性模式，空間、教育城鎮(zhèn)化處于次線性模式，環(huán)境城鎮(zhèn)化由超線性模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性模式。

人口城鎮(zhèn)化方面，標度因子值2003、2017年分別為1.129和1.091，反映出城市人口規(guī)模越大，會更大程度上加速城鎮(zhèn)人口集聚，體現(xiàn)人口集聚效應(yīng)。經(jīng)濟城鎮(zhèn)化方面，標度因子值2003、2017年分別為1.509和1.439，反映出城市人口規(guī)模越大，經(jīng)濟的集聚效應(yīng)越強，體現(xiàn)集聚經(jīng)濟?？臻g城鎮(zhèn)化方面，標度因子值2003、2017年分別為0.912和0.943，反映出隨著人口規(guī)模的增加，各城市對土地的使用進行了控制，致力于提高土地的利用效率而非無序擴張。教育城鎮(zhèn)化方面，標度因子值2003、2017年分別為0.976和0.954，反映出城市人口規(guī)模越大，教育資源越緊張，這與我國其他地區(qū)教育資源短缺的現(xiàn)狀一致。醫(yī)療城鎮(zhèn)化方面，標度因子值2003、2017年分別為1.062和1.069，明顯優(yōu)于我國整體水平，成為東北三省新型城鎮(zhèn)化發(fā)展中的一大優(yōu)勢，但同時存在極化問題。交通城鎮(zhèn)化方面，標度因子值2003、2017年分別為1.343和1.190，反映出東北三省的交通系統(tǒng)存在資源浪費的現(xiàn)象，需要調(diào)整交通資源的利用方式。生活城鎮(zhèn)化方面，標度因子值2003、2017年分別為1.594和1.550，反映出人口規(guī)模越大的城市，其市場活力更加旺盛，城市居民的生活質(zhì)量更高。環(huán)境城鎮(zhèn)化方面，標度因子值2003、2017年分別為1.043和0.988，反映出東北三省城市的環(huán)境建設(shè)日趨均衡。

東北三省新型城鎮(zhèn)化效能存在顯著的空間分異，依據(jù)效能值大小可分為超效能區(qū)(≥1.1)、高效能區(qū)(≥1且<1.1)、低效能區(qū)(<1)(圖1、2)。

人口城鎮(zhèn)化效能表現(xiàn)優(yōu)異地區(qū)在各地分散分布，形成多核心結(jié)構(gòu)。2003和2017年，從北至南存在以黑河市、哈爾濱市、大慶市、白山市、通化市、盤錦市等地為核心的超(高)效能區(qū)，從而形成北—中—南的多核心格局。

經(jīng)濟城鎮(zhèn)化效能表現(xiàn)優(yōu)異地區(qū)向中部和東南部集聚。2003年，在北部還存在大慶市為超效能區(qū)，但在2017年，北部出現(xiàn)大面積衰退，形成自大慶市至大連市的弧形帶狀高效能區(qū)，主要由吉林省中部和遼寧省東部組成。

空間城鎮(zhèn)化效能表現(xiàn)優(yōu)異地區(qū)在東南部集聚，同時北部個別城市逐漸趨于優(yōu)異。2003和2017年，空間城鎮(zhèn)化效能表現(xiàn)優(yōu)異地區(qū)均在東南部集聚，在吉林省有向西延伸的趨勢，在遼寧省有向東收縮的趨勢。北部的大慶市、伊春市逐漸趨于優(yōu)異，形成超效能飛地，東北部空間城鎮(zhèn)化效能表現(xiàn)優(yōu)異地區(qū)初具集聚態(tài)勢。

表2 2003、2017年東北三省新型城鎮(zhèn)化標度律特征

教育城鎮(zhèn)化效能表現(xiàn)優(yōu)異地區(qū)在西北部集聚，南部初具集聚態(tài)勢。西北部出現(xiàn)大面積的高效能區(qū)，并有進一步擴大加強的趨勢。南部由2003年的大面積低效能區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榇竺娣e高效能區(qū)，未來兩區(qū)域極有可能連為一體，成為貫穿南北的超大型高效能區(qū)。

醫(yī)療城鎮(zhèn)化效能表現(xiàn)優(yōu)異地區(qū)大面積分布，表現(xiàn)較差地區(qū)向東移動。醫(yī)療城鎮(zhèn)化效能表現(xiàn)優(yōu)異地區(qū)廣泛分布在東北三省的區(qū)域范圍內(nèi)，只存在零星幾處集聚的低效能區(qū)，并且2003—2017年，這些低效能區(qū)逐漸向東移動，在中部形成貫穿南北的帶狀分布格局。

圖1 2003年東北三省新型城鎮(zhèn)化效能空間格局Fig.1 The spatial pattern of new urbanization efficiency in the three northeastern provinces in 2003

交通城鎮(zhèn)化效能表現(xiàn)優(yōu)異地區(qū)在東部集聚。2003年，在中部形成團塊狀的高效能區(qū)，全區(qū)域自北向南基本為低—高—低—高的相間格局。2017年，高效能區(qū)向東部集聚，形成貫穿南北的高效能區(qū)，低效能區(qū)在西北部和西南部分別以團塊狀和帶狀的形式出現(xiàn)。

生活城鎮(zhèn)化效能表現(xiàn)優(yōu)異地區(qū)在東西部集聚。2003年，在南部和北部的高效能區(qū)和低效能區(qū)大致交錯分布，并無主導效能區(qū)。2017年，空間分異逐漸加強，在北部形成大面積低效能區(qū)并向南延伸成T型，在中南部的東西兩側(cè)形成高效能區(qū)。

環(huán)境城鎮(zhèn)化效能表現(xiàn)優(yōu)異地區(qū)北部明顯強于南部。2003年，在北部形成超效能區(qū)的集聚并向南延伸在南部形成高效能區(qū)的集聚，從而出現(xiàn)啞鈴狀的分布格局。2017年，這種格局出現(xiàn)收縮，高效能區(qū)向東北和南部集聚，并在從齊齊哈爾市至通化市存在較弱的帶狀聯(lián)系。

將各效能指數(shù)作為評價指標進行熵權(quán)TOPSIS法計算，從而分析東北三省的新型城鎮(zhèn)化水平。依據(jù)效能值大小可分為超水平區(qū)(>0.6)、高水平區(qū)(>0.3且≤0.6)、低水平區(qū)(≤0.3)(圖3)。

圖2 2017年東北三省新型城鎮(zhèn)化效能空間格局Fig.2 The spatial pattern of new urbanization efficiency in the three northeastern provinces in 2017

圖3 2013、2017年東北三省新型城鎮(zhèn)化水平空間格局Fig.3 The spatial pattern of new urbanization in the three northeastern provinces in 2013 and 2017

東北三省新型城鎮(zhèn)化水平出現(xiàn)衰退。2003年，超效能區(qū)廣泛分布在東北三省內(nèi)部，尤其是在黑龍江省南部至遼寧省北部形成大范圍的超效能區(qū)。2017年，超效能區(qū)從之前的14個減少至11個，雖然出現(xiàn)衰退，但仍保持在高效能區(qū)，依舊表現(xiàn)良好。2個年份均只有1個低效能區(qū)，可以說明基于效能的東北三省整體的新型城鎮(zhèn)化水平表現(xiàn)良好，其中，大慶市、長春市、大連市、通化市表現(xiàn)突出且穩(wěn)定。

東北三省新型城鎮(zhèn)化水平較高可能另有其原因。東北三省在全國范圍內(nèi)屬于典型的人口收縮區(qū)域，人口流失嚴重從而導致非核心城市人口規(guī)模萎縮。但反觀各項城市要素，由于國家的東北振興等宏觀政策以及市場、對外貿(mào)易等因素的影響，東北三省城市的各項要素實際上處于增長態(tài)勢，這與東北三省的人口收縮態(tài)勢相反，從而導致東北三省的效能往往更高。上述分析結(jié)果為東北三省的區(qū)域規(guī)劃提供了重要的啟示，即東北三省的城市潛力挖掘程度較好，未來在人口發(fā)展策略上，應(yīng)將注意力集中在“數(shù)量”而非“質(zhì)量”上。值得注意的是，到2017年，鐵嶺市成為唯一低效能區(qū)，在東北的區(qū)域政策層面，哈長城市群和遼中南城市群均未將其囊括在內(nèi)，反而成為兩大城市群的過渡地帶，兩方資源要素的集聚分解了鐵嶺市的城市實力。

3 結(jié)論和討論

從城市標度律視角出發(fā)對東北三省城市新型城鎮(zhèn)化空間格局演化進行了研究，得到結(jié)論如下：

(1)人口規(guī)模和各維度城鎮(zhèn)化之間存在顯著的標度律關(guān)系且關(guān)系模式較為穩(wěn)定。人口、經(jīng)濟、醫(yī)療、交通、生活城鎮(zhèn)化處于超線性模式，空間、教育城鎮(zhèn)化處于次線性模式，環(huán)境城鎮(zhèn)化由超線性模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性模式。

(2)各維度的新型城鎮(zhèn)化效能空間格局基本處于穩(wěn)定的變化趨勢之中，集聚區(qū)域基本穩(wěn)定變化。

(3)東北三省新型城鎮(zhèn)化水平出現(xiàn)衰退，超效能區(qū)逐漸減少，但總體仍呈現(xiàn)高效能特征。

該研究致力于對標度律這一城市研究中的新興概念進行探索，并在以下方面進行了初步嘗試：第一，徐智邦等對中國的標度律特征的研究發(fā)現(xiàn)，各要素的擬合優(yōu)度均在0.79及以上，稍高于該研究的擬合優(yōu)度，僅環(huán)境城鎮(zhèn)化擬合優(yōu)度較低，這與該研究所用環(huán)境城鎮(zhèn)化非市轄區(qū)數(shù)據(jù)有直接關(guān)系，這說明樣本量大小對最終的擬合優(yōu)度有一定影響，但該研究結(jié)果仍可信；第二，現(xiàn)有的國內(nèi)外研究對于不同尺度下標度律特征的穩(wěn)定性尚存疑問，該研究對東北三省34個城市進行研究，其擬合效果相較全國尺度稍差，但除環(huán)境城鎮(zhèn)化之外均高于0.75，說明樣本量對標度律特征的穩(wěn)定性具有一定的影響，但該研究的樣本量仍能保持擬合優(yōu)度具有可信性，這為以后相關(guān)研究提供一定的經(jīng)驗；第三，過往的研究往往針對單一要素和人口規(guī)模之間的效能關(guān)系進行探討，該研究將各要素的效能指數(shù)作為評價指標替代原有要素值，從而進行綜合評價得到全新的結(jié)果，這也是一次大膽嘗試。