山东半岛城市群空间紧凑度测度与空间分异特征

廖伟杰，黄旭丽，万媛媛

(福建师范大学地理科学学院，福建 福州 350007)

改革开放开启了中国快速城市化的宏大篇章，中国演绎着人类历史上速度最快、规模最大的城市化进程。城市的快速扩张，特别是城市空间形态的急剧变化，引发了经济、社会、环境等诸多城市问题[1]，如城市空间的无序蔓延、交通拥堵、城市生态环境不断恶化等问题，这将成为中国城市健康可持续发展的巨大阻力。联合国曾在1996年人居会议中就指出，城市未来的发展方向应该是发展紧凑型城市，这是一种基于土地资源高效利用和城市精致发展的新思维。紧凑城市是一种倡导城市空间集约高效利用的健康可持续发展战略模式，对目前许多城市问题的解决有指导及借鉴意义，因而成为国内外学者们研究的学术热点。

西方学术界首先开展了紧凑城市的相关研究。最早由Dantzig G和Satty T于1973年在其著作《紧凑城市——适用于居住的城市环境计划》中提出，主张通过公共基础设施集中设置，有利于减少通勤距离、污染物排放，进而实现城市的可持续发展[2]，“紧凑”作为一种城市发展策略而得到学者和政府的高度重视。然而，此后相当长的一段时间内，鲜有学者开展紧凑城市的理论研究，直到1990年，欧共体委员会(CEC)发表《城市环境绿皮书》(Green paper on the Urban Environment)，将“紧凑城市”作为“一种解决居住和环境问题的途径”，才引起了西方学者对紧凑城市理论的热烈讨论[3]。紧凑城市是西方学者研究如何抑制城市的无序蔓延、促进城市的健康可持续发展的代表性理论之一，它的本质内涵是城市结构的布局紧凑，对私人机动车的依赖能够得到有效降低，倡导公共交通设施的广泛使用，从而有利于降低资源损耗，实现城市的健康可持续发展[4]。

进入21世纪，“smart growth”、“Urban Growth Boundary”、“New Urbanism”等国外相关的学术理念进入我国，紧凑城市的理念也开始出现在我国的相关的学术论文和城市与区域规划的具体实践中，并引起学者的广泛关注。紧凑城市的核心内涵被我国的学者从不同的视角进行了解析。其中，程茂吉[5]认为，紧凑城市理论的核心内涵是土地集约利用，从而实现人口与环境的协调发展，这与我国提出的科学发展观理论不谋而合。仇保兴[6]认为，在我国施行紧凑型城市发展模式，能够综合体现资源节约型和环境友好型的社会发展目标。黄永斌[7]认为，紧凑城市旨在提高城市空间组织效率，是以城市空间高效利用、功能要素集约优化、生态环境协同发展为特征的城市可持续发展策略。从“紧凑城市”繁多的概念解析中可知，学者们是从不同的视角去解读和定义紧凑城市的，国内外学术界对于紧凑城市的概念尚无统一的定义，但是对于紧凑城市的核心内涵，学者们莫衷一是，即紧凑城市是高密度的，功能混用的城市形态[3]。

1 研究区概况

改革开放以来，山东半岛工业化和城市化进程快速发展，其中，胶济铁路沿线制造业发展成果尤为显著，成为山东半岛上一条重要的经济增长轴线，最终以济青双核城市为重要依托快速发展为目前的山东半岛城市群。山东半岛城市群是我国快速城镇化的结果，并逐渐成为我国东部沿海最具潜力与活力的经济区域之一，在不同的空间尺度上，山东半岛城市群已经成为环渤海经济圈、东北亚经济圈和太平洋经济圈的重要增长极，逐渐吸引国内外学者的共同关注。山东半岛城市群的形成过程也是山东半岛城市群空间范围逐步确定的过程。盖文启[8]认为，山东半岛城市群属于环渤海经济圈的一部分并与辽中南半岛城市群隔渤海相望，其中，主要包括青岛、烟台、潍坊、威海等4个省辖市20个县级市及3个县。第一次在学术期刊中提出山东半岛城市群这一概念的也是盖文启，因其提出的时间较早，并由于高速城市化进程导致城市实际空间范围的急剧变化，所以与目前确定的山东半岛城市群的实际空间范围存在一定的出入[9]。而后，马传栋、王诗成等诸多学者也对山东半岛城市群的范围进行了界定。然而，学者们对于山东半岛城市群空间范围的界定并不一致。在快速城市化进程中，城市群逐渐受到政府的重视，为了让城市群能够发挥最大的综合效益与区域协调发展，我国越来越重视城市群的规划，并通过科学规划实现城市群的健康可持续发展。2003年，北京大学周一星教授主持了山东半岛城市群规划，他在《山东半岛城市群发展战略研究》中明确指出：山东半岛城市群的空间范围包括济南、青岛、淄博、东营、烟台、威海、潍坊、日照8个中心城市。由此，山东半岛城市群这一概念在学术研究上才有了一个相对权威的范围，并为学者们研究山东半岛城市群时广泛引用。本研究中，山东半岛城市群这一研究区范围采用的是《山东半岛城市群发展战略研究》中明确划定的范围，即济南、青岛、淄博、东营、烟台、威海、潍坊、日照8个城市。此外，本文评价指标数据全部来源于《中国城市统计年鉴2016》。

2 指标体系及研究方法

城市空间紧凑度是体现城市空间形态和功能布局的一个主要指标，是衡量城市布局是否合理的重要指标之一，合理的城市空间紧凑度有利于防止城市蔓延、节约用地，实现城市的健康可持续发展[10-11]。确切而言，城市空间紧凑度指的是城市在形成与发展的过程中，所体现的以人口状况、土地利用状况、交通状况等各种要素按照某种特定联系在城市中的集聚程度[12]。城市空间紧凑度影响着城市的运行效率，合适的城市空间紧凑度有利于城市最大综合效益的实现，紧凑度过高或者过低都不利于城市系统各项功能的正常运转，城市空间紧凑度过高则有可能导致城市基础设施的超负荷运转。比如，过多的人口和汽车将进一步加剧城市交通拥堵程度，城市空间紧凑度过高在某种程度上也意味着城市公共空间的不足，这有可能会导致城市居民生活质量下降。城市空间紧凑度过低则不利于资源的有效利用从而造成资源的浪费，比如土地资源被无序、无效开发，较长的机动车通勤距离增加能源损耗。因此，对城市空间紧凑度进行定量测度，从而为城市空间紧凑度的调控提供依据和借鉴意义，目前，对于城市紧凑度的测度方法主要有单一指标法和综合指标法，综合指标测度法指的是构建相对完整的指标体系，对各项指标赋值并加以计算，通过最后的处理结果衡量城市的紧凑度，综合指标法是较为科学的测度方法[3]。自“紧凑城市”理念提出以来，学者们对于紧凑城市的研究主要侧重在物质空间和社会文化方面，参考前人的研究，根据紧凑城市的核心涵义，本文城市空间紧凑度的指标主要从人口空间紧凑度、土地利用空间紧凑度、交通空间紧凑度3个维度考虑，综合评价指标体系侧重体现紧凑城市的空间性。城市空间形态会在一定程度上影响城市空间紧凑度，因此在紧凑城市的相关定量研究中，城市空间形态因子指标被学者们广泛采用，有关研究表明中国城市空间形态对城市空间紧凑度影响较小[13]。考虑到评价指标的有效性，因而，本文综合评价指标体系中并未引进城市形态因子。本文中评价指标体系包含3个维度，共计12个指标，指标的选取以系统性、完整性、有效性为基本准则，并最大可能地涵盖城市人口发展的密度、土地利用结构和交通发展状况，从而构建城市空间紧凑度的综合评价指标体系(表1)。

表1 城市空间紧凑度的综合评价指标体系

这里运用基于标准变换后的广义熵值法，从而尽可能消除多评价指标变量间信息的重叠及人为确定评价指标权重的主观性[14]。其基本原理是：在某项评价指标中，评价指标值变异程度越大，熵越小，该评价指标所提供的信息量就越大，该评价指标的权重也就越大；反之，如果某项评价指标值变异程度越小，熵越大，该评价指标所提供的信息量就越小、权重也越小。因此，熵值法能较有效地体现出评价指标信息熵值的效用价值。经过熵值法计算出的指标权重值比专家法和层次分析法具有更高的信度。

计算过程如下：

(1)构建原始指标数据矩阵。假设有样本城市m项待评方案、n项评价指标，形成原始指标数据矩阵X={xij}m×n(0≤i≤m,0≤j≤n)；则xij为第i项待评方案第j项指标的指标值。

(1)

(2)

(3)计算评价指标熵值。令k=1/lnm，利用公式(3)计算第j项评价指标的熵值。

(3)

(4)计算评价指标差异性系数。利用公式(4)计算第j项评价指标的差异性系数。

gj=1-ej

(4)

(5)定义评价指标的权重。通过公式(5)计算第j项评价指标权重。

(5)

(6)

最终计算结果表明，权重大于10%的指标共有5个，分别包括土地利用空间紧凑度、交通空间紧凑度2个指标及人口空间紧凑度1个指标。说明它们对于城市空间紧凑度的影响较大。

从城市空间紧凑度三大维度的权重看，三大维度空间紧凑度的累积权重从大到小依次为交通空间紧凑度(37.71%)、土地利用空间紧凑度(31.17%)、人口空间紧凑度(25.12%)。这说明土地利用和交通空间紧凑对于山东半岛城市群空间紧凑度影响较大，与前文提到的紧凑城市的内涵相吻合，并与山东半岛城市群的发展阶段相吻合，仍体现着传统城市化阶段的粗放型特征[15]。

3 结果分析

3.1 城市综合空间紧凑度总体不高，且空间差异大

从表2可以看出，8个中心城市的综合空间紧凑度均小于1，表明山东半岛城市群城市综合空间紧凑度总体水平不高。8个城市的综合空间紧凑度由高到低的排序依次为：青岛>济南>烟台>淄博>潍坊>威海>日照>东营，总体上与相对应的城市社会经济发展水平呈正向相关性。青岛的城市空间紧凑度领先于省会城市济南，也从一定程度上说明了济南相比于青岛更有可能出现城市蔓延的趋势，有学者研究表明：济南的城市形态演特征是小跳跃、大绵延、单中心式扩散，城市建设中出现“摊大饼”形态，城市蔓延加剧[16]。日照和东营综合空间紧凑度排名比较靠后，并远落后于区域中心城市济南、青岛、烟台。

由于各地城市人口集聚程度、土地利用状况和交通状况有着较大的地区异质性和不均衡性，从而导致城市综合空间紧凑度呈现出较为明显的地区差异性。以各城市的综合空间紧凑度的差异为基础，运用系统聚类分析方法可将山东半岛城市群8个地级市的城市综合空间紧凑度划分为紧凑、较紧凑、不紧凑三个级别。其中，紧凑城市(指数值0.8790～0.9810)有2个，包括青岛、济南；较紧凑的城市(指数值在0.5390～0.7140之间)有4个，包括烟台、淄博、潍坊和威海；不紧凑的城市(指数值在0.4270～0.4310之间)有2个，包括日照和东营。

表2 山东半岛城市群综合空间紧凑度得分统计性描述

3.2 城市综合空间紧凑度以青岛和济南为中心向周围逐渐降低

山东半岛城市群城市综合空间紧凑度的空间格局呈现出以青岛和济南为中心向周围逐渐降低的特征。总体来看，位于胶济铁路上的端点城市青岛和济南，其综合空间紧凑度最高，烟台、淄博、潍坊等6个城市综合空间紧凑度相对于青岛、济南呈逐渐下降的趋势，淄博、潍坊虽然位于胶济铁路沿线上，但综合空间紧凑度低于青岛、济南从而使胶济铁路沿线城市综合空间紧凑度在空间上呈现出两端高、中间低的“塌陷”格局。具体来看，烟台、威海、日照、和东营4个城市都有相似的区位特征，即都不在胶济铁路沿线上，并且它们都是沿海、交通末端城市。但从系统聚类分析的结果看，烟台、威海总体上属于较紧凑城市，其中，烟台的综合空间紧凑度排在山东半岛城市群8城市中的第3位，日照、东营则由于综合空间紧凑度在区域中排序最后而被划分到不紧凑城市。综合来看，紧凑及较紧凑的城市大部分分布在胶济铁路经济增长轴上，不紧凑的城市分布在远离胶济铁路经济增长轴的交通末端城市，这与区域经济发展水平的梯度格局基本一致。

3.3 城市综合空间紧凑度与城市人口规模呈正向相关特征

参照国务院关于城市规模数量界定的最新标准，超大城市(城区常住人口1000万以上)；特大城市(城区常住人口500万以上1000万以下)；大城市：Ⅰ型大城市(城区常住人口300万以上500万以下)，Ⅱ型大城市(城区常住人口100万以上300万以下)；中等城市(城区常住人口50万以上100万以下)；小城市：Ⅰ型小城市(城区常住人口20万以上50万以下)；Ⅱ型小城市(城区常住人口20万以下)。

因此，山东半岛城市群中包含济南、青岛共2个Ⅰ型大城市，Ⅱ型大城市共有3个，包括烟台、淄博和潍坊，中等城市共3个，包括东营、日照、威海。根据各等级规模城市的平均综合空间紧凑度可知，城市规模综合空间紧凑度存在规模等级递增效应，城市规模等级越高，其相对应的城市综合空间紧凑度也越高。具体表现在Ⅰ型大城市的平均综合空间紧凑度居于各类城市紧凑度首位(0.9302)，其次为Ⅱ型大城市(0.6251)，最末位为中等城市(0.4657)(表3)。

表3 山东半岛城市群城市规模等级情况

4 结论与讨论

城市空间紧凑度指的是在城市化的进程中，所体现出的城市人口、土地利用、交通等各种要素按照某种特定的经济技术联系在空间上的集聚程度或紧凑水平[12]，城市的运行效率直接受到城市空间紧凑度的影响，合适的空间紧凑度将有利于实现城市综合效益的最大化。过高或过低的城市空间紧凑度都可能成为城市健康可持续发展的阻力。城市空间紧凑度包含人口空间紧凑度、土地利用空间紧凑度和交通空间紧凑度3个维度。通过对选取的山东半岛城市群8个城市的空间紧凑度的综合分析得出以下结论：

(1)城市综合空间紧凑度总体不高，且空间差异大。根据综合空间紧凑度的差异，采用系统聚类分析法，将山东半岛城市群城市综合空间紧凑度划分为紧凑、较紧凑、不紧凑三个等级(表4)。(2)城市综合空间紧凑度呈现出以青岛和济南为中心向周围逐渐降低的空间分异态势。紧凑度较高的城市基本是胶济铁路沿线城市。(3)城市综合空间紧凑度与城市人口规模呈正向相关特征。即城市规模较大的城市其综合空间紧凑度也较高。(4)黄永斌等学者曾探讨不同地区、不同规模等级间城市紧凑度与城市效率的关系并认为，城市紧凑度下降时，城市效率下降较为显著，紧凑度上升时却未必能使城市效率提高[17]。何为合理的空间紧凑度，如何建设空间紧凑型城市，这也是本文研究中尝试探索的问题。但由于目前对于城市群城市空间紧凑度的研究较少及受统计数据和资料获取难度大的限制，因此，本文仅对山东半岛城市群城市空间紧凑度作静态的横向比较，对城市的空间紧凑度的纵向动态演化，不同城市化阶段的合理空间紧凑度也有待进一步的探讨。

表4 山东半岛城市群综合空间紧凑度U的聚类分级结果