我国城市用地扩张特征及其影响因素分析——基于地级及以上城市的实证

■潘　歌 汪明峰/文

我国城市用地扩张特征及其影响因素分析
——基于地级及以上城市的实证

■潘歌 汪明峰/文

近年来，中国的城市规模不断扩大，城市化水平显著提高，截止到2011年底，中国的城市化率首次超过了50%，虽与发达经济体平均77.5%的水平相比还有较大差距，但是已达到世界主要国家平均水平。地级及以上城市的人口比重占全国的29.5%，行政区域面积为64.3万平方公里，其中，建成区面积为37162.1平方公里，比上年增长17.1%。随着城市化的快速发展，城市对土地的需求会越来越大，城市用地需求与耕地保护之间的矛盾愈加尖锐，未来城市化进程的快速发展将受到土地资源不足的限制。对城市用地扩张进程及规律的研究已成为学术界关注的热点。为了在城市用地扩张过程中实现对土地资源的合理利用，本文利用位序-规模法则和土地扩张幅度指数，对中国地级及以上城市的用地扩张特征进行研究，以期为相关区域发展规划提供参考。

一 研究数据与研究方法

（一）研究数据

本文研究数据来源于《中国城市统计年鉴》（2001-2011年），所选样本为2000年行政区划确定的262个地级及以上城市（除香港、澳门、台湾外，地级及以上城市总共有263个，但由于拉萨市缺少数据，因此选择除拉萨市外的262个市），为了便于不同年份比较，2001-2010年各个年份的研究对象依旧是这262个市。本文用市辖区建成区面积来表示城市用地规模。

（二）研究方法

1.位序-规模法则

位序-规模法则最早是由德国地理学家奥尔巴哈于1931年提出，后经众多学者完善和修改，在1949年，Zipf通过研究发现城市规模与其规模在区域中的排序乘积为一常数，这一规律被称为Zipf法则，位序-规模法则在发达国家或者一些城市历史悠久的国家表现明显。位序-规模法则对城市人口规模分布的刻画显著，也有学者经研究证实位序-规模法则对以城市建成区面积表征的城市规模也同样符合。位序-规模法则的一般表达式如下：

式中：Si为城市i的规模，S1为理论上的首位城市建成区面积，ri为城市i的位序，q为Zipf维数。位序-规模法则用帕雷托等式表示如下：

2.用地扩张幅度指数

城市用地扩张幅度指数能够直观反映在研究时段内城市用地扩张的速度与幅度，公式如下：

式中：UEIi指城市研究基期到末期的城市土地扩张幅度指数；Ui,0代表研究基期i城市建成区面积，Ui,t代表研究末期i城市建成区面积。

图1　2000年中国城市建成区规模-频率双对数图

图2　2000-2010年中国地级及以上城市Zipf维数q的变化图

表1　中国2000-2010年地级及以上城市的位序-规模分析表

二、中国城市用地扩张趋势分析

（一）城市用地规模分布的总体趋势

1.城市用地规模分布总体符合位序-规模法则，但也存在偏离趋势

2000-2010年中国城市体系符合位序-规模分布曲线，2000年中国地级及以上城市建成区规模-频率双对数分布用直线拟合得很好，拟合系数为0.923（见图1），因此中国2000年地级及以上城市，城市规模分布符合位序-规模法则。2000-2010年的城市建成区规模分布，利用公式（1）进行回归分析，各个年份回归判定系数R2≥0.919，2009年判定系数达到最高值0.954（见表1），拟合优度较好，说明2000-2010年中国地级及以上城市建成区规模总体符合位序-规模法则。但是，随着时间的推移，中国首位城市建成区面积增长快，从2001年的780平方公里（2000年建成区面积最大的城市为上海，2001-2010年为北京）增加到2010年的1186平方公里，首位城市的理论值增长更快，2003-2010年首位城市理论值与实际值的比值总体增大，这说明中国城市建成区规模也存在着偏离位序-规模曲线的趋势。

2.城市用地规模差距拉大，用地规模趋于集中

q值和D值都是反映城市规模均衡度的指标，q和D的乘积等于判定系数，故q值越大（D值越小），各城市规模差距也就越大；q值越小，各城市规模差距越小；当q值趋近于零，则所有城市的建成区面积均相同。q值总体呈上升趋势（见图2），并在2004年后维持在较高的水平，总体来说城市用地规模差距在拉大，城市用地规模趋于集中。

3.城市建成区面积持续增加，不同城市用地扩张速度存在差异

随着时间的推移，中国地级及以上城市的位序-规模分布曲线有近似平移向上的特征（见图3），说明各个城市的用地面积呈不断增加趋势，中国城市体系的规模结构日趋成熟。2000年、2005年与2010年的位序-规模曲线，不同位序的城市垂直间距不同（见图3-b，3-c，3-d），说明不同位序城市扩张速度存在差异；同一位序、不同年份的城市垂直间距不同，说明不同年份，城市发展速度存在差异。例如建成区面积位于后10位的城市，2005与2000年的位序-规模曲线间距明显小于2010年与2005年的位序-规模曲线间距，说明后10位的城市建成区扩张速度加快，这与国家近些年来实行的加快中小城市发展的政策密切相关。

图3　2000、2005、2010年中国地级及以上城市位序-规模分布曲线图

（二）不同规模城市用地扩张比较

本文参考相关学者的研究，将城市按建成区面积分为四类，以2010年中国城市建成区面积为基准：建成区面积大于200平方公里的为特大城市，处在100平方公里到200平方公里之间的为大城市，处在50平方公里到100平方公里之间的为中等城市，建成区面积小于50平方公里的为小城市。通过公式（3）计算出中国262个（拉萨市数据缺失）地级及以上城市2000-2010年土地扩展幅度指数，整体扩张幅度指数呈现出“小城市﹤中等城市﹤大城市﹤特大城市”的规律（见表2），高于全国平均增长速度的城市个数呈现出“小城市﹤中等城市﹤大城市﹤特大城市”的态势，说明城市的规模越大，用地扩张的速度越快，城市规模体系的不平衡趋势愈亦明显。

（三）不同区域城市用地扩张比较

在参考相关学者关于区域划分研究的基础上，将全国划分为八大区域，以适应中国当今经济发展的实际，同时能够更深入对各个地区进行对比分析，这八个地区分别为东北地区（包括辽宁、吉林、黑龙江）、北部沿海地区（包括北京、天津、河北、山东）、东部沿海地区（包括上海、江苏、浙江）、南部沿海地区（包括福建、广东、海南）、黄河中游地区（包括陕西、山西、河南、内蒙）、长江中游地区（包括湖北、湖南、江西、安徽）、西南地区（包括云南、贵州、四川、重庆、广西）、大西北地区（包括甘肃、青海、宁夏、西藏、新疆），这八大区域整体扩张指数呈现出西南地区﹤东北地区﹤长江中游地区﹤黄河中游地区﹤大西北地区﹤北部沿海地区﹤东部沿海地区﹤南部沿海地区，其中南部沿海地区、东部沿海地区、北部沿海地区以及大西北地区扩张指数高于全国平均水平，前三个区域对外开放早，区位条件好，再加上改革开放以来政策倾斜效应，经济增长比较快，用地规模迅速增大；大西北地区由于国家西部大开发政策的进一步推进以及利用东部产业向中西部转移的机会，发展也比较迅速；而黄河中游地区、长江中游地区、西南地区以及东北地区整体扩张指数低于全国平均水平，中部地区的黄河中游与长江中游地理区位与东部相比，其对外联系明显不如东部沿海地区，同时国家政策向西部的倾斜，导致土地扩张指数低于全国平均水平。地区扩张最高指数是南部沿海地区，扩张指数为134%，最低扩张指数为西南地区，扩张指数为10.8%，由此可以看出中国用地扩张的区域差异非常明显。

（四）不同省份城市用地扩张比较

2000-2010年地级及以上城市用地整体扩张幅度指数超过100%的为以下直辖市及省份：北京市、重庆市、山东省、江苏省、浙江省、福建省、广东省、内蒙古自治区、江西省、云南省、宁夏回族自治区，在这些省份城市中，城市用地规模扩张幅度较大的有：滨州市、泉州市、深圳市、佛山市，用地扩张幅度均超过300%。城市用地扩张幅度指数低于50%的省份有：辽宁省、黑龙江省、贵州省、青海省。中国城市用地扩张幅度的省际差异非常明显。

表2　中国不同规模等级城市用地扩张情况统计表

表3　中国不同区域的城市用地扩张统计表

三、影响城市用地扩张的因素分析

城市用地扩张是多种因素综合作用的结果，这些因素相互影响、相互制约，这些因素的合力造成了城市用地的扩张。

（一）自然条件

随着科学技术的发展，人类活动受自然环境的影响减弱，但是自然因素仍然是影响城市扩张的一个不可忽视的因素。影响城市用地规模扩张的自然条件主要是气候、水文、地形。从地形方面来说，我国可分为三级阶梯，第一级阶梯为青藏高原区，平均海拔4500米以上，以高原为主，自然条件相当恶劣，城市发展缓慢，以青海省西宁市为例，2000-2010年的西宁市扩张幅度指数仅为10%。第二级阶梯为西北内陆区，平均海拔在2000-3000米，以高原盆地为主，由于山地所占比重较大，城市发展也较为缓慢，以兰州市、重庆市为例。兰州是典型的“两山夹一河”的地形，对城市用地扩张限制作用大，2000-2010年的兰州市扩张幅度指数仅为20%，地形是兰州市向外扩张的重要限制因素；同样位于第二级阶梯上的重庆市却不同，重庆市处于四川盆地中，2000-2010年扩张幅度指数为232%，平坦的地形为重庆市扩张提供了便利。第三级阶梯为东部平原丘陵区，平均海拔在500米以下，以平原丘陵为主，由于地势低平，为城市扩张提供了有利条件，2000-2010年间城市用地扩张幅度指数超过200%的城市，基本都是第三阶梯上的地级市，例如山东的滨州市扩张幅度指数为314%，广州的惠州市扩张幅度为617%，这与得天独厚的有利地形密切相关。

（二）行政区划变动

城市建成区面积变动幅度较大的另一个重要因素是行政区划的调整，通过将周围地区的县或者村纳入市辖区，致使城市建成区面积突变。例如北京在2001年将大兴县、怀柔县、平谷县纳入其管辖范围，使北京建成区面积大幅增加，上海、南京等城市由于行政区划的变动，建成区面积变动也很明显。大城市行政区划调整较为频繁，特别是省会城市以及直辖市，这与城市所拥有的经济权利有很大的关系。

表4　部分行政区划变动较大的城市情况一览表

（三）人口变动

城市人口增长是影响城市用地扩张的最直接的因素之一。城市人口增长，必然会导致其对城市绿地、住房、交通以及服务设施需求的增加。当前随着城市化的快速发展，越来越多的农村人口涌入城市以寻求新的就业机会以及高收入、高投资收益，这样必然导致城市用地规模扩大以满足新增人口的需要。利用SPSS软件，选取《中国城市统计年鉴》（2011年）中的262个地级及以上城市（拉萨市数据缺失）的市辖区人口和建成区面积进行相关性分析，得到Pearson相关系数为0.859，两个变量不相关的概率为0，由此可以得出城市人口增长也是城市用地扩张的主要因素之一。

（四）经济增长

城市经济发展本身需要更多的土地支撑。随着城市化进程的推进，城市内部空间以及资源的有限性导致一部分工业企业必须向外扩张，这样必然会带来住宅、医院、学校等一些基本服务设施的兴建，城市规模得以扩大。同时，居民收入的提高，对生活水平、城市生产、住宅环境提出了更高的要求，利用SPSS软件，选取《中国城市统计年鉴》（2011年）中的262个地级及以上城市（拉萨市数据缺失）的市辖区职工平均工资和建成区面积进行相关性分析，得Pearson相关系数为0.622，两个变量不相关的概率为0，由此可以得出居民收入提高也是城市用地扩张的主要因素之一。此外，巨型工程的建设也会对城市用地扩张有重大影响，这些巨型工程包括机场、轨道交通以及快速通道等基础设施以及大学城、科技园、开发区等。例如2010年中国上海世界博览会的举办，中国政府总投资为317.01亿人民币，其中世博会主体的建设支出为119.64亿元；虹桥、浦东机场的扩建、国际码头的兴建等都需要大量的城市用地；会展前期政府资金大量注入，会展中大量游客的食、住、行以及会展后期投资环境的进一步改善，都会刺激上海产业结构的进一步调整，城市用地规模也会进一步扩大。

四、结论

本文选取了中国262个地级及以上城市作为样本，利用位序-规模法则分析了2000-2010年中国城市规模分布的总体趋势，并利用城市用地扩张幅度指数，分析城市用地扩张特征，最后从自然条件、行政区划变动、人口、经济四个方面出发，探讨这些因素对城市用地扩张的影响，并得出以下结论：

第一，中国地级及以上城市用地规模分布总体上符合位序-规模法则，城市建成区规模也存在着偏离位序-规模曲线的趋势，总体来说城市用地规模差距在拉大，城市用地规模趋于集中。中国城市建成区面积持续增加，不同城市用地扩张速度存在差异；城市在不同年份用地扩张速度也存在差异。

第二，中国262个地级及以上城市在2000-2010年整体扩张幅度指数呈现出“小城市﹤中等城市﹤大城市﹤特大城市”的规律，高于全国平均增长速度的城市个数也呈现出“小城市﹤中等城市﹤大城市﹤特大城市”的态势，城市规模体系的不平衡趋势愈亦明显。

第三，中国八大区域整体扩张指数呈现出西南地区﹤东北地区﹤长江中游地区﹤黄河中游地区﹤大西北地区﹤北部沿海地区﹤东部沿海地区﹤南部沿海地区，地区扩张最高指数是南部沿海地区，最低扩张指数为西南地区，中国用地扩张的区域差异非常明显。

第四，建成区面积的扩张与自然条件、行政区划调整、人口、经济等因素密切相关，而这些因素又是相互作用、互相制约，共同推进建成区面积的扩张。

（作者单位：华东师范大学中国现代城市研究中心）

式中：P为门槛人口规模，N为大于P的城市数量，D为城市规模分布的分维值，A为系数。q和D用来判定城市规模的均衡度，如果用最小二乘法估计得出的q和D，此时q和D乘积为（R2）。