基于ESDA-GIS的成渝城市群人居环境质量测度与时空格局分异研究

吴 朋 ，李玉刚，管程程，肖春晖

(1.华东理工大学 商学院，上海 200237； 2.山东华宇工学院 经济管理学院，山东 德州 253000)

一、引言

21世纪以来，全球化、信息化的快速发展使得城市、国家间的竞争日益激烈，快速粗放的工业化、城市化进程在引导人流、信息流、物流以及资金流不断向城市聚集的同时，也造成城市人口数量骤增、城市住房紧张、环境污染严重、交通拥挤等“城市病”的凸显[1-2]。因此，城市不仅在经济增长方面具有正向集聚效应，与之伴随的PRED问题逐渐成为各地政府、民众关切的聚焦点。城市在本质上是作为聚居点形成，其基本功能区是居住区，核心功能是居住功能，而随着城市的不断发展，处于不同地理尺度、不同发展阶段的城市人居环境往往呈现出差异显著的时空分异特征，且形成机制也相差甚远。因此，把握不同城市人居环境的演变机制与时空发展规律，对于城市塑造适宜的人居环境具有重要的现实意义。

20世纪中叶，道萨迪亚斯提出“人类聚居学”理论[3]，标志着人居环境科学由此诞生；此后，Salzano[4]，Timothy[5]以及Mcbean[6]等学者先后从不同视角阐释了城市人居环境的内涵。目前，国外研究方向主要集中在以下几个方面：①社会学视角，人居环境与人类活动之间的关系研究[7]、城市人居环境知名度与人口迁居选择的关系[8]、农村人居环境时空变迁[9]以及非正式人居环境的主观测度研究[10]；②环境学视角，基于碳排放类型的人居环境分类研究[11]、老龄化人居环境受绿色空间影响的研究[12]、室内人居环境受采光设计影响的研究[13]、加纳火山湖附近人居环境风险评估研究[14]；③地理信息学视角，基于国土覆盖遥感监测的非正式人居环境空间格局演变分析[15]；④历史生态学视角，史前人居环境分异与整合研究(以西班牙东北部为例)[16]，滨海地区人居环境发展的可持续性研究(以密克罗尼亚东部为例)[17]。国内学者针对城市人居环境的时空分异特征与形成机制进行了相关研究，主要包含以下几个方面：①理论研究，主要涵盖人居环境学框架[18]、我国人居环境研究进程[19]、乡村人居环境[20]、居民行为与人居环境空间格局[21]、地理学视角下的人居环境[22]；②内容研究：侧重的研究内容主要包括生活质量[23]、可持续发展[24]、居民满意度[25]、空间分异[26]、宜居度[27]、公共安全[28]、社会不平等[29]、集聚与隔离[30]以及生态建设[31]等；③尺度研究，行政地理尺度主要分为国家[32]、省份[33]、城市群[34]、城市(市区[35]、郊区[36]以及特殊功能区[37])、乡镇[25]、农村[38]以及城乡结合部[39]等，地理网格尺度分为河流流域[40]、山地[41]和沙丘[42]等；④方法研究，包括定性表述[43]、ESDA[44]、GIS分析[45]、计量模型分析[46]以及数据挖掘技术[47]等；⑤相关领域的研究，包含城市化[48]、经济发展[49]、居民寿命[50]、农户行为[51]以及房地产开发[52]等相关性研究。

通过对现有研究的回顾总结发现，学者们对城市人居环境质量的测度以及时空格局演化特征进行了较为深入的研究，国外学者在人居环境与人类活动之间的关系、人居环境空间分类以及时空整合等方面的研究具有一定的实践价值，而国内学者针对城市人居环境的时空分异特征与形成机制的相关研究具有较高的学术意义。综合相关研究成果，本文提出城市人居环境时空格局分异概念性表达式，即在某一地理空间尺度下(s)，城市人居环境(HS)是社会服务与保障(S)、综合经济水平(E)、生态宜居环境(L)以及人口与文化环境(P)四个子系统随时间(t)变动的复合函数：HS=f(SELP)dt·ds，以此表达地理学视角下城市人居环境时空分异的理论意义。

城市群是我国推进城市化建设的主要形态和地区经济增长的重要空间载体，同时城市群也是统筹区域协调发展、宜居人居环境建设的重点地区。成渝城市群作为新型城镇化建设的国家示范区、长江经济带的重要战略支撑以及西部大开发战略的前沿平台，现有研究尚未对其人居环境发展现状以及发展中可能存在的不足进行详细深入的分析，鉴于此，本文选取成渝城市群为研究对象，建立涵盖社会服务与保障、综合经济水平、生态宜居环境、人口与文化环境四个层面的城市人居环境星型拓扑测度模型，综合运用改进的灰色关联TOPSIS法、正态云模型、ESDA等方法，对成渝城市群人居环境质量的时空分异过程展开分析，并借助ArcGIS软件对计算结果进行深入的可视化分析，克服现有研究方法在反映城市人居环境质量的多维度、多因素以及动态适应性方面的局限性。通过实证分析，挖掘各地市人居环境建设中的短板因素，探讨人居环境质量提升的有效路径，以期为成渝城市群人居环境建设提供科学依据。

二、研究区概况

成渝城市群位于长江上游四川盆地，东部毗邻湘鄂，西部通往西藏，北部衔接陕甘，南部连接云贵，承东启西、连结南北的区位优势突出。2016年4月，由国务院正式批复实施《成渝城市群发展规划》，由此成渝城市群主体范围划定为四川省的成都、泸州、自贡、绵阳、德阳、乐山、内江、遂宁、宜宾、眉山、南充、达州、广安、资阳、雅安15市以及重庆市的万州、渝中、黔江、渝北、涪陵等29个区县，总面积18.5万km2，地区常住人口达9094万人，2016年GDP达到4.76万亿元。近年来，成渝城市群依托其突出的区位优势与优良的自然禀赋，实现了社会经济快速发展，城镇化水平稳步提升，交通网络日趋完善；但与此同时，城镇、人口高度密集，导致人地矛盾愈加频繁而剧烈，人居环境质量差异显著，城市群内部空间结构失衡严重，由此带来的人居环境建设水平滞后于社会经济发展的问题十分凸显。成渝城市群正处于转型发展的关键节点，对其人居环境发展现状和时空格局演化特征进行系统分析，有助于促进该地区人居环境与社会经济的协调发展，对于推进长江经济带战略与“一带一路”契合互动具有重要战略意义。

三、指标体系、数据来源及研究方法

(一)人居环境质量综合评价指标体系

人居环境不仅包含人类居住与活动的基础有形空间，同时与社会、经济、人口、资源以及生态等诸多因素相关联，而构建一套全面合理的测度指标体系是衡量城市创造宜人的生态环境、建设舒适的生活场所以及促进社会经济平稳健康发展等人居环境能力的基础。目前，国内外研究中针对人居环境质量测度所选取的指标主要有状态型、趋势性以及目标导向型三类，现有文献大多筛选状态型指标结合多指标评价方法，对不同地区城市、乡村在某一时间截面的人居环境状况进行了相关分析[53]；国外学者构建的指标体系偏重于居民的参与决策、城市环境以及城市发展的可持续性[54-56]，而国内研究更加注重经济环境与生态环境的相互作用[57-58]。综合来看，现有研究虽然从不同视角出发构建了各具特色的指标体系，但缺乏对人居环境质量全面、系统的刻画，鉴于此，本文立足于成渝城市群人居环境质量现状，参考已有研究成果与住房城乡建设部印发的《中国人居环境奖评价指标体系》，遵循指标选取系统性、科学性以及可比性等原则，针对成渝城市群人居环境在生产、生活以及生态空间中的组成要素，从社会服务与保障、综合经济水平、生态宜居环境、人口与文化环境四个方面选取50项指标(包含状态型、趋势型以及目标导向型3类不同指标)构建人居环境星型拓扑测度模型(如图1所示)，具体测度指标体系如表1所示。

(1)社会服务与保障涵盖市政基础设施建设、社会公共服务以及社会保障三个层面，市政基础设施是影响人居环境的有形“硬环境”，是支撑居民日常生活平稳进行的基本保障，也是城市功能得以展现的必要前提，而且城市对各类优质资源的吸引聚合能力在相当程度上取决于市政基础设施建设水平的高低[59]。通常情况下，当城市交通水利设施越完善、信息通讯越便利、连接外部环境的交通网络越发达时，该城市的基础设施建设水平就越高；同时，交通出行是市民当前关注的第二大问题(仅次于住房)，各级政府应贯彻交通可持续发展理念，支持发展公共交通，努力实现全民绿色出行。社会公共服务与社会保障是影响人居环境的“软环境”，是衡量城市发达程度的关键指标，也是宜居城市建设的重要着力点，能够直接反映出市民对城市人居环境建设的满意程度，我国城市当前在公共服务与社会保障领域的核心目标是建立健全社会各类服务与保障体系(例如，优良的就业环境是人居质量的重要保障，完善就业培训体系、拓展就业途径、提升就业质量是城市发展中必须长期坚持的目标，因此，通过选取在岗职工平均工资、城镇登记失业率等指标加以表示)。基于上述分析，通过选取C1-C14这14项指标分别对应反映城市居民日常用水与用电状况、人口对道路交通的压力、居民整体通信水平、燃气发展水平、城市道路照明状况、服务业就业情况、医疗硬件和软件服务水平、城市公共交通水平、在岗职工报酬情况、居民失业水平、医疗保险覆盖范围以及城市用水供给保障能力。

图1 星型拓扑测度模型

(2)综合经济水平包含经济实力与经济效率两个层面。首先，健康、可持续的城市经济发展模式是宜居人居环境得以长期改善的重要物质基础。我国当前仍是发展中国家，保障国民生存发展权、大力发展经济依旧是未来核心发展方向，与此同时，在摆脱了温饱问题、实现了经济总量的初步积累之后，应着重提升经济增长的质量与效率，塑造经济可持续性发展，重视收入分配的公平性。其次，固定资产投资规模可直观反映出城市在基础设施前期建设、中期运转以及后期维护中的投入力度，体现城市对基建水平的重视程度，是市政基础设施高效运转的有力保障。再次，全球人居环境新的发展趋势是以发展循环经济为主轴，以塑造低碳绿色的生产生活方式为轴线，对于我国而言，在人均资源本就比较短缺的情况下，更要倡导优先发展循环经济，贯彻节水、节能、节地的人居环境建设理念；同时，应通过转变经济结构提升经济发展的效率和质量，逐步提升第三产业增加值在国民经济中的比重。基于上述分析，通过选取C15-C27这13项指标分别对应表示城市经济发展现状、城镇化发展水平、居民收入水平、财政收入水平、吸引外商投资的能力、金融机构资金流动性、第三产业发展状况、社会消费水平、固定资产投资规模与增速、工业企业盈利能力、综合节能水平、电力与水资源消耗同经济增长协调水平。

(3)生态宜居环境包括城市污染、生态压力、城市绿化三个层面。首先，城市在人居环境建设过程中要遵循生态化的原则，保护性地利用山水等自然资源，避免过度开发建设大草坪、大广场等人工景观来取代自然生态环境，同时要充分结合当地自然地理特质改善人居环境，避免盲目套用外来景观设计，造成“水土不服”，从而给生态环境带来过多压力[60]。其次，保护自然生态、减少污染排放是低碳绿色生产生活的重要方面，也是全球各城市应对气候变化一致性的要求；生产生活产生的垃圾、废气、废水、废渣等污染物的减量化、无害化排放，对人类生存环境的延续具有重要作用。最后，我国政府长期以来一直倡导城市绿化建设，特别是近年来，在社会文明程度不断提升的背景下，居民对绿化建设提出了更高要求；宜人的绿地系统不仅有助于居民近距离感触自然，优化局部微气候环境，而且可以显著提升居民生活幸福感。基于上述分析，通过选取C28-C39这12项具体指标相应反映城市建成区绿化水平、人口对城市绿化用地的压力、城市公园建设规模、市容环卫的硬件投入强度、人类活动对大气环境的影响、工业固体废物的资源化能力、污水处理再利用能力、城市垃圾净化处理能力、工业生产污染物处理水平。

(4)人口与文化环境包括人口环境与文化环境，人居环境建设要以人的活动为核心，在指标选取时要重视对人口因素的考察[61-62]。其中，人口环境侧重反映人口数量与增长速度、人口素质以及住房保障等情况对人居环境建设的影响，住房是居民关心的第一大问题，在保障住房质量的前提下，要完善各类社区配套设施，提高居民生活的便捷度。文化环境主要考察城市信息、教育、群众性活动场所与设施的建设规模，反映居民对文化生活的满意程度，考虑到未来城市发展中对信息化的重要性，在指标筛选中增加了对互联网建设的要求。基于上述分析，通过选取C40-C50这11项指标分别表示城市人口数量对生态环境的静态压力、人口增长对生态环境的动态压力、人口居住质量、人口文化程度、人口受教育质量、互联网普及率、有线广播受众规模、城市图书馆规模、科技教育投入力度、群众性文化活动普及规模。

综上所述，本文所构建的人居环境质量综合测度指标体系涵盖了人居环境系统所涉及的社会、经济、人口、文化以及生态环境等诸多因素，在有效反映人居环境质量优劣的同时，体现人居环境建设的主要内容、基本特征与本质内涵，适用于成渝城市群人居环境质量测度分析。

(二)数据来源

文中所选取的各指标原始数据主要来源于2006-2016年《四川省统计年鉴》《重庆市统计年鉴》《中国城市建设统计年鉴》《中国城市统计年鉴》，以及成渝城市群所辖四川省的成都、泸州、自贡等15市的统计年鉴，同时以相关地市的环境状况公报、国民经济和社会发展统计公报等作为补充数据来源，地理信息数据来源于1:25万地理信息数据库。

表1 成渝城市群人居环境质量综合测度指标体系

(三)研究方法

1.数据标准化处理

(1)

(2)

2.指标组合权重

设评价指标j的组合权重为Wj，Wj=αωj+(1-α)φj，其中，ωj为熵权法权重，φj为AHP权重，即指标组合权重为熵权法(客观权重)和AHP法(主观权重)的线性组合。分别计算Wj与ωj、φj之间的偏差θ1与θ2，当α=0.5时可使得θ1与θ2的平方和最小，即：

Wj=0.5ωj+0.5φj

(3)

2. 改进的灰色关联TOPSIS法

灰色关联TOPSIS法是多属性决策中的常用方法[63-64]，传统的计算步骤在权重确定、正负理想点的测量以及相对帖进度的计算方面存在一定的不足，从而导致计算结果会出现逆序问题。鉴于此，本文用绝对正负理想点替代相对正负理想点，同时通过投影方法改进原始帖进度计算过程，改进后的方法通过实例验证具备良好的一致性与稳定性，故将其引入到人居环境质量的测度中。改进的灰色关联TOPSIS法计算步骤如下：

Step2：计算Z的正、负理想解Z+和Z-：

(4)

(5)

(6)

式(8)中，ρ为分辨系数，且ρ∈(0,)，当ρ<0.5463时分辨力最好，即通常ρ=0.5。

Step5：计算各评价单元与正、负理想解的灰色关联度：

(7)

(8)

(9)

3. ESDA

ESDA(Exploratory Spatial Data Analysis，探索性空间数据分析)是以空间数据驱动分析为基础，通过对现象或事物空间分布格局的统计描述与可视化，探索空间位置相关区域的空间关联、空间自相关以及空间异质性现象，揭示研究对象在时空格局上的相互作用机制[65]。本文通过两类空间自相关指数分析成渝城市群人居环境质量时空格局分异模式，首先运用全局空间自相关指数(Moran’s Ⅰ、全局G系数)分析研究区域是否具有空间相关性以及空间集聚类型；其次运用局部空间自相关指数(Getis-Ord Gi*)识别城市群人居环境的热点、冷点区域。

(1)全局空间自相关。Moran’s Ⅰ指数可以反映在地理空间上处于邻接或邻近的评价单元的属性值相似程度，但不能区分空间数据属于低值聚类还是高值聚类，而全局G系数与Moran’s Ⅰ表征的内容恰好相反，二者结合具有较强的互补性。其公式分别为：

(10)

(11)

(2)局部空间自相关。由于全局空间自相关只能反映空间单元的集聚状况，不能揭示具体的空间集聚区域，因此运用Getis-Ord Gi*探索识别空间聚类的冷点与热点区域。其公式为：

(12)

四、成渝城市群人居环境质量综合分析

(一)影响因子分析

通过组合赋权法计算得到各影响因子的权重值(见表1)，根据权重值的大小确定各指标对城市人居环境质量的影响程度。成渝城市群人居环境领域层权重值由高到低依次为综合经济水平(0.304853)>社会服务与保障(0.276364)>人口与文化环境(0.222276)>生态宜居环境(0.196510)(根据相应指标层权重求和所得)，表明成渝城市群人居环境的差异主要体现在综合经济水平领域，该领域所涵盖的城镇化发展水平、居民收入水平以及金融机构资金流动性等与城市人居环境质量的关联性最强，加快培育城市经济整体规模、提升经济增长效率是改善人居环境质量的关键所在。

指标层中外商直接投资额的权重(0.052946)最大，其次是人均地方财政收入(0.034579)，工业万元产值废水排量的权重(0.011396)最小；另外，城镇登记失业率、人均社会消费品零售总额、万人普通高等学校专任教师数、有线广播电视覆盖率以及人均公共图书馆藏书量的权重值也比较高(>0.025)。由此表明城市综合经济实力、社会保障以及人口教育与发展环境对成渝城市群各地区的人居环境具有较大影响，这些层面地域差异大、时空发展不协调，成为制约人居环境提升的短板因素。

(二)成渝城市群人居环境质量比较分析

为准确分析成渝城市群各城市人居环境发展的时空演化格局，在指标数据标准化处理的基础上，运用改进的灰色关联TOPSIS模型计算各城市人居环境综合评价值，并根据2005-2015年间的排序更新结果计算排名动态度(如表2所示)，同时，为直观地反映出成渝城市群人居环境综合评价值的变化趋势与排名动态度，将计算结果体现于图2。首先，运用SPSS24.0对成渝城市群人居环境在不同时间节点的综合评价值进行描述性统计分析，发现城市群内部各城市间的人居环境差异显著，13.63<变异系数<18.33，变程>0.3，空间变异处于中等强度；峰度>2.93，显现出尖峰分布；偏度>1.76，表现出右偏分布。结果反映出成渝城市群各城市人居环境发展水平存在较为显著的区域异质性。

从整体发展趋势来看，2005-2015年成渝城市群人居环境呈现出较好的上升势头，其增幅较小、增速较稳(见图2)，由2005年的0.43增长到2015年的0.46，平均各城市增长0.03个指数，仅个别城市(乐山、宜宾以及达州)出现明显的下滑趋势。由此说明，成渝城市群人居环境综合水平得到不断改善，与城市群总体发展趋势相契合。同时，基于表2计算结果，通过Matlab 2016a与SPSS24.0软件，分别运用正态云模型(可解决人居环境测量过程中的模糊性与随机性问题)与系统聚类分析对2015年成渝城市群各城市人居环境建设水平进行正态分布拟合与最优分割，分别得到图3、图4。

表2 成渝城市群人居环境比较

图2 成渝城市群人居环境质量变化趋势图

图3 成渝城市群人居环境正态云隶属度

图4 成渝城市群人居环境聚类树状图

通过图3可以看出，成都和重庆两市的人居环境建设水平在成渝地区处于领先地位，但领先优势并不突出；其他城市之间的人居环境质量差异较小，各城市的云模型隶属函数大多处于重叠位置。鉴于此，可以初步将成渝城市群人居环境水平划分为两类，一类是成都与重庆，另一类是其他城市。由于成都与重庆的领先优势并不明显，因此其示范带动作用较弱，结合表2、图3分析发现，虽然成都与重庆两市的综合经济实力具有明显优势(>0.64)，但城镇人口规模庞大，导致在相对褊狭的宜居空间内聚集大规模人口的问题愈加凸显。重庆市在社会服务与保障以及人口与文化环境层面不具有综合经济方面的明显优势，短板指标包含：人均日生活用水量、人均城市道路面面积、每公里路灯盏数、人均住房面积以及万人拥有文化馆/站数等，这些短板指标直接导致重庆市居民日常用水紧张，城镇人口对道路交通的压力巨大，城市道路照明状况较差，人口对城市建筑用地的压力大，群众性文化产业发展规模滞后于城镇人口的增长率与文化需求。成都市在综合经济水平等4个领域层都具有较为明显的优势，但同时也存在个别短板指标：每公里路灯盏数、规模以上工业企业产值利税率、人均住房面积以及公园个数等，以上短板指标对成都市的道路照明状况、工业企业盈利能力、人地关系以及城市绿化造成一定的负面效应。

图3直观地反映出成都和重庆与其他地市的差异关系，为进一步对其他城市的人居环境质量进行详细划分，需结合图3进行分析。从图4可以看出，德阳、绵阳以及雅安属于一类，其综合评价值在0.472～0.490，仅次于成都与重庆；根据表2与图2可以看出，德阳、绵阳、雅安三市在2005年、2010年以及2015年的排名变动幅度在1上下，基本保持不变。虽然以上三市的人居环境质量相对较高，但也存在部分滞后因素，例如，德阳市在生态宜居环境层面的得分较低，短板指标包括人均公共绿地面积、生活垃圾处理率以及公园个数等，反映出德阳市需加强市容环卫的投入强度，改善生态宜居环境。绵阳市在综合经济水平层面的得分较低，短板指标涵盖人均GDP、居民可支配收入、外商直接投资额、人均固定资产投资额以及人均地方财政收入等，由此反映出绵阳市急需提升经济发展效率，提升招商引资力度，增加居民收入，为人居环境的改善提供物质保障。雅安市与绵阳市情况相似，需通过提升其综合经济水平推动人居环境质量改善。南充、眉山、遂宁、自贡、乐山、广安、宜宾、泸州以及资阳9市属于第三类，其综合评价值在0.411～0.455，结合表2与图2分析可知，乐山、宜宾、眉山、广安4市变动幅度较大，其他城市基本保持稳定；另外，乐山与宜宾排名降幅明显(乐山-7，宜宾-8)，乐山在综合经济水平、社会服务与保障两个层面相较于2005年都出现不同程度的下滑，弱化指标包括人均日生活用水量、供水综合生产能力、规模以上工业企业产值利税率、建成区绿化覆盖率以及人均公共绿地面积等，反映出乐山在推进经济转型升级、调整产业结构以及提升社会服务保障方面存在明显不足。宜宾在综合经济水平、生态宜居环境两个层面相较于2005年出现一定的下滑状态，弱化指标包含第三产业产值占比、规模以上工业企业产值利税率、人均废水排放量等，反映出宜宾在促进产业升级、生产技术革新等方面仍需加大力度。内江与达州两市的人居环境水平处于成渝城市群末端，其综合评价值均低于0.39，达州在2010年通过提升其人口与文化环境、生态宜居环境将综合评价值提高到0.425，但到2015年时又降回0.363；内江在综合经济水平、社会服务与保障、人口与文化环境以及生态宜居环境四个层面的得分均较低，导致其人居环境质量很难有质的突破，始终处于城市群的末端。为详细刻画出成渝城市群各地市人居环境差异的空间格局，需借助ArcGIS软件并运用ESDA方法进行空间分析。

(三)成渝城市群人居环境质量时空演化分析

首先，运用OpenGeoDa计算2005年、2010年以及2015年成渝城市群人居环境质量的空间自相关指数Moran’sⅠ(如图5所示)，根据P=0.035，表明空间自相关在96.5%置信度下是显著的。2005、2010、2015年的Moran’sⅠ分别是0.108084、0.0860339、0.118285，Moran’sⅠ均大于零反映出成渝城市群人居环境具有空间正相关性，空间集聚特征表现为：人居环境质量较高的城市与人居环境质量较高的城市相邻，人居环境质量较低的城市与人居环境质量较低的城市相邻。根据图5可以明显看出，散点主要分布于第一、二、三象限，同时，位于第二象限低-高集聚和位于第三象限低-低集聚的散点数明显多于第一象限高-高集聚的数目，表明成渝城市群内部存在明显的人居环境舒适的城市和人居环境落后的城市，而且人居环境建设落后的城市集聚数量远远大于水平较高城市，呈现出严重失衡的区域异质现象，人居环境建设先进城市对周边城市的辐射带动作用偏弱，位于第三象限的城市有可能陷入弱者恒弱的循环之中。此外，Moran’sⅠ(2015年)大于Moran’sⅠ(2005年)，说明城市间的差异程度有所提升，这可能与成渝城市群批复建设时间不久，各城市之间行政壁垒尚未完全破除，技术、资本、人才等要素流动不畅，统筹区域协同发展的建设效果的呈现仍需经历一定的发展历程。

其次，运用ArcGIS10.2计算2005年、2010年、2015年成渝城市群人居环境质量的全局G系数，Z(d)>0说明城市群人居环境存在高值聚类。同时，2015年的G(d)与E(d)的差值大于2010年与2005年，Z(d)也更加显著，表明城市群人居环境在空间上的集聚增强；G(d)变幅不明显，表明该地区人居环境高值聚类的特征并未改变。

为进一步揭示成渝城市群人居环境具体的空间集聚区域，调用ArcGIS10.2中的Getis-Ord Gi*探索识别空间聚类的冷点、次冷点、次热点以及热点区域(如图6所示)。通过图6可以看出：

(1)成渝城市群人居环境质量呈现出明显的极化现象，人居环境水平较高的城市主要包含成都、重庆两个核心城市以及城市群西部、成德绵乐城市带所辖城市，而城市群中部(包括川南城镇密集区、南遂广城镇密集区以及成渝发展主轴中部地带)城市人居环境建设较为滞后、发展水平较低。

图5 成渝城市群人居环境Moran散点图

(2)成渝城市群人居环境质量的热点与次热点区域所覆盖的城市并未发生变化(热点区仅有成都一市，次热点区始终由重庆、绵阳、德阳以及雅安四市组成)，由此反映出该地区人居环境的单核结构形态突出，而且这种空间上的极化效应对周边城市的辐射作用很难充分发挥。究其原因包括：双核城市背向发展，成都与重庆两市缺乏在空间发展战略上的充分对接，在高端平台建设方面的竞争远远大于合作，导致成渝发展主轴中部城市资阳、遂宁、内江等很难与核心城市在产业分工协作、基础设施共建共享等方面形成有机联系。此外，城市群内统一的信用体系与市场机制仍需进一步完善，核心城市与其他次级城市、节点城市之间的城际高速网络、快速轨道交通体系尚未形成，城市群利益共享、成本共担机制亟需成型。

(3)成渝城市群人居环境质量的冷点与次冷点区域有较为明显的改观，主要体现在：2005年，包括眉山、内江、遂宁、广安、达州在内的5个城市为人居环境冷点区，而到2010年时，冷点区仅剩眉山与内江两市，遂宁、广安与达州发展为次冷点区。其中，遂宁市凭借明显的区位优势，在与重庆、成都的产业分工协作过程中，积极引进现代服务业与先进制造业，通过优化产业结构提升经济质量。在这期间，大英工业集中区和遂宁经济开发区双双成为四川省“1525工程”产业园区，西部现代物流港也已初具规模，绕城、遂绵、遂渝高速公路与达成铁路复线顺利建成通车，遂资、遂内高速公路以及遂渝铁路二线即将竣工，“三向七线”铁路网络格局与“一环四线”高速公路网络业已成型，遂宁逐步发展为成渝发展主轴的综合交通枢纽与现代产业基地，通过与核心城市共筑基础设施复合走廊，极大提升了其社会服务水平与生态环境质量，并向生态花园城市迈进。广安借助南遂广城镇密集区的培育与重庆市溢出效应，开创广渝合作新局面，并顺利融入到重庆市一小时经济圈。广安国际商场、恒大中天国际等主要商场建设加快推进，大西南商贸城、广安汽贸城以及家乐福等重大项目已落户广安。境内交通条件得到极大改善，兰渝铁路境内段即将竣工，襄渝铁路复线也已建成通车，广安率先在西部地区兑现县县通高速公路，境内公路总里程达到1万公里以上。在经济效益明显提升、交通状况极大改善的推动下，广安市人居环境质量得到明显改善。达州处于川渝鄂陕交汇处的交通枢纽，达州至万州、达州至重庆等城际铁路专线的建成，使得达州的基础交通设施得到进一步完善；此外，达州在钢铁深加工、稀土、装备制造以及电力等重点产业增收43亿元，增幅达65%，在大力发展传统产业的同时，达州因地制宜发展苎麻产业、清洁能源产业，成为西部天然气化工能源基地，通过发展清洁能源产业改进工业生产技术与耗能排污过程，使得生态环境得到明显改善。达州在2010年强制关停乡街炼铁、宏伟铸造两大产能落后单位，对53台燃煤锅炉完成整改，城郊结合部新增造林面积5000亩，城市新增绿地面积达50万平米。达州在经济实力、交通设施、生态环境领域的提升促进了人居环境的较快发展。

(4)2015年，眉山市发展为次冷点区，内江市仍处于冷点区，而城市群整体的人居环境质量并未发生改变。眉山市处于成德绵乐城市带，通过与成都、乐山以及西部的雅安市之间的产业协作，使其经济总量得以逐步提升，规模以上工业企业数增加到599户，同时，眉山市大力发展旅游地产，基础旅游设施升级上档，黑龙滩长岛、恒大金碧天下项目进展顺利，柳江古镇、洪雅七里坪旅游观光初具规模；此外，眉山市因地制宜深挖东坡文化，东坡湖水环境治理效果初显，塑造了以东坡文化为核心的历史文化名城。在经济与文化的双重作用下，眉山市人居环境在2015年质变到次冷点区。内江市人居环境在10年间一直处于冷点区，究其原因发现，内江市2015年人均GDP与四川省平均水平差13个百分点，是全国平均水平的65.3%；城乡居民可支配收入增幅、第三产业增长率以及城镇化率均未达到预期目标；服务业占比偏低、新兴产业规模小、传统产业处于转型阵痛期，由此导致的产业结构转型优化遇到瓶颈；招商引资、引进外资以及民间投资后劲匮乏，资源要素日趋紧张，好项目、大项目偏少，城乡基础设施总体滞后，生态环境问题突出，由此导致的内江市欠发达、不协调、底子薄的基本局面未得到根本改变。

五、结论与建议

(一)结论

本文在总结现有研究成果的基础上，提出了城市人居环境时空格局分异概念性表达式，建立了涵盖社会服务与保障、综合经济水平、生态宜居环境、人口与文化环境四个层面的城市人居环境星型拓扑测度模型。首次提出综合运用改进的灰色关联TOPSIS法、正态云模型、ESDA等方法，对成渝城市群人居环境质量的时空分异过程展开分析，并借助ArcGIS软件生成各地市冷热点空间分布图，对城市群人居环境时空格局分异特征进行空间可视化分析，有效克服现有研究方法在反映城市人居环境的多维度、多因素以及动态适应性方面的局限性。

实证结果显示：(1)成渝城市群人居环境的差异主要体现在综合经济水平领域，该领域所涵盖的城镇化发展水平、居民收入水平以及金融机构资金流动性等与城市人居环境质量的关联性最强，社会保障与服务、人口教育与发展环境对该地区人居环境也具有较大影响，这些层面地域差异大、时空发展不协调，成为制约人居环境提升的短板因素。(2)2005-2015年成渝城市群人居环境呈现出较好的上升势头，增速较稳但增幅较小，各城市间的人居环境差异显著，存在较为显著的区域异质性，加快培育城市经济整体规模、提升经济增长效率是改善人居环境质量的关键所在。(3)成渝城市群人居环境具有空间正相关性，位于第二象限低-高集聚和位于第三象限低-低集聚的散点数明显多于第一象限高-高集聚的数目，呈现出严重失衡的区域异质现象，人居环境建设先进城市对周边城市的辐射带动作用偏弱。人居环境水平较高的城市主要包含成都、重庆两个核心城市以及城市群西部、成德绵乐城市带所辖城市，而城市群中部(包括川南城镇密集区、成渝发展主轴中部地带以及南遂广城镇密集区)城市人居环境建设较为滞后、发展水平较低，亟需针对各城市人居环境发展中的短板因素提出相应的解决对策。

图6 成渝城市群人居环境空间格局热点图

(二)建议

(1)提升成渝城市群综合经济水平是推动人居环境质量整体好转的关键环节，城市经济实力直接影响着人居环境建设的进程。川南城镇密集区、南遂广城镇密集区以及成渝发展主轴的中部地带在成渝城市群中的经济发展相对滞后，城市人居环境也处于冷点与次冷点区域，可尝试通过政策倾斜为内江、自贡、资阳、遂宁、广安等地区提供优越的发展条件，建立高效便捷的医疗服务与公共卫生体系，改善文化体育基础服务设施，在提高发展可持续性、包容性以及协调性的基础上，充分激发城市经济增长新活力与潜能，推动城市群整体经济实力的提升，满足居民生产生活与城市协调发展的需求。

(2)各城市需根据自身特点与滞后因素因时因地制宜，营造成渝城市群最优人居环境。①重庆市与成都市要重点解决在相对褊狭的宜居空间内聚集大规模人口的问题，针对居民日常用水紧张，城镇人口对道路交通的压力巨大，城市道路照明状况较差，人地关系紧张，群众性文化产业发展规模滞后于城镇人口的增长率与文化需求等短板问题要提出切实可行的解决方案。②绵阳、德阳、雅安三市在社会服务与保障、综合经济水平、生态宜居环境以及人口与文化环境四个层面发展较为协调，但与核心城市相比没有突出优势，此三市在继续保持各方面均衡发展的同时，需强化城市人居环境水平的全面提升。③集中力量解决川南城镇密集区与南遂广城镇密集区经济落后的问题，例如设置区域发展平衡基金等方式，努力保持与其他层面的协调发展，追赶城市群经济领先城市。④内江与达州两市的提升空间最大，要坚持推进产业结构优化升级，缓解资源紧张趋势，加大招商引资力度，激发民间投资活力，提升城乡基础设施水平，全面改善内江与达州在社会保障、经济、人文以及生态环境方面的缺陷，提高人居环境建设水平。

(3)根据新时代城市建设发展的要求，结合成渝城市群人居环境分析结果，在今后的建设中应重点关注一下五个方面：①依托各地比较优势，发挥市场在经济增长中的决定性作用，积极发展新经济，壮大现代产业规模，通过共享平台的建立合理引导产业集群式发展，推动城市群产业结构优化升级。②统筹布局城市群水利、交通、信息、能源等基础设施建设，逐步形成布局合理、安全高效、功能完善、设施配套的公共基础设施体系，提高基础设施现代化服务水平。③严格保护各类自然资源，有效控制污染物排放与城市边界肆意扩张，贯彻主体功能区战略，加强环境治理与生态保护力度，确保区域生态环境安全。④围绕基础设施互联互通、生产要素自由流动、公共服务设施共建共享、生态环境联防联控联治等关键环节，消除行政壁垒，建立城市群协同管理模式，真正实现区域一体化发展。