基于区域尺度的城市承载力评价研究——以上海市为例

韩红花

(山东省国土测绘院，山东 济南 250014)

0 引言

由于可持续发展是城市规划的重要职责，城市承载力的重要性已引起国际社会的高度重视[1-3]。城市承载力的概念为城市管理者更好地管理、建设和分配城市资源，满足日益增长的城市人口的巨大需求提供了重要的指导[4-5]。

在承载力研究开始时，承载力研究主要根据耕地和粮食计算该地区的人口容量[6-7]。这些研究对于保障特定历史阶段和地区条件下的粮食安全具有重要意义。随着经济的发展，带来了贸易方式的进步和技术的重大创新,食物已经不再是制约人类生存的最重要因素。同时，由于工业化和城市化的快速发展，耕地面积日益减少，环境污染和资源短缺问题日益严重，承载力研究正转向解决实际问题[8-9]。

20世纪80年代末以来，对土地和水资源承载力的研究全面展开，承载力逐渐扩展到人口承载力、环境承载力、生态承载力、绿洲承载力、土地综合承载力等[10-15]。如有学者从资源人口承载力和资源经济承载力2个方面研究了资源承载力的分析方法[16-17]。在简要回顾土地承载力的基础上，梁东等人构建了一套适合区域土地承载力的综合评价指标体系，并运用均方权重决策方法将土地承载力分为低承载力区，中承载力区和高承载力区[18]，代表了土地承载力从低水平均衡发展阶段、高水平非均衡发展阶段、高水平系统协调均衡发展阶段的转变过程。

本文在现有网络大数据设计框架下，对上海市区域容量进行了实证研究。在统计数据中用百度的POI数据代替评价指标，使评价指标更加客观。在探讨上海市各地区承载力的基础上，对各地区的情况进行了比较分析。通过对承载力布局的识别，分析差异产生的原因，进一步完善现有的承载力评价体系。

1 研究区域与数据来源

1.1 研究区域概况

随着大规模的城市建设，大量的人口涌入上海。据统计，2016年上海常住人口为2419.7万人，人口密度为3816人/km2，而北京人口为2172.9万人，人口密度为1324人/km2，上海的人口密度接近北京人口密度的3倍。高人口压力带来土地资源紧张、“水质型”缺水、生态环境恶化等问题，因此，开展上海城市承载力研究显得尤为必要。因为崇明区与上海市主体空间不连接，本文的研究对象不包含上海崇明区(图1)。

1.2 数据来源

POI数据包含大量的信息，数据覆盖度广，但“脏”数据较多。本文使用python工具，获取了2017年百度地图中涉及承载力的所有兴趣点。通过去除无用信息，剔除异常值等，把相关的POI划分为生活服务类POI、交通服务类POI、医疗服务类POI、教育服务类POI、体育及休闲服务类POI、就业服务类POI。因为POI点的数量相对较多，直接呈现会难以分辨，故以核密度的方式进行展示(图2)。

图1 研究区域概况

图2 POI数据核密度展示

2 指标定权的方法

熵(Entropy)的概念被前人从物理学借用到信息论，并提出了信息熵的概念[19-20]。信息熵可以判断一个对象内部信息的无序程度，可以作为指标权重的度量方式。假设在评判中选取m个对象，每个对象有n个要素，用熵值法确定权重的步骤如下：

(1)创建原始矩阵

(2)指标标准化

(3)计算第j个目标的熵值

(4)计算信息熵冗余度

dj=1-ej

(5)计算各项指标的权重

3 指标体系的构建

本文采用百度POI数据，把城市承载力分为生活服务承载力、交通服务承载力、医疗服务承载力、教育服务承载力、体育及休闲服务承载力、就业服务承载力。生活服务准则层内的指标主要包括餐饮、购物、其他生活服务的兴趣点。交通服务承载力准则层内的指标主要包括公交站、停车场、地铁口等涉及人们出行方式的兴趣点的数量。医疗服务承载力准测层是包含综合医院、专科医院、诊所等兴趣点。教育服务承载力准测层包含职业技术学院、成人教育、中学等教育相关的兴趣点。体育休闲服务承载力准则层包括度假疗养场所、运动场馆、影剧院等运动和休闲相关的兴趣点。就业服务承载力准测层包括公司、农民牧渔基地及工厂等与人们就业相关的兴趣点(表1)。

4 评价结果分析

在6个评价准则中，相互的权重差异并不是很大。其中医疗服务承载力排在最高的位置，说明医疗服务设施在各个区内最不均衡。市区的几个街道，医疗服务较好，远离市区的街道医疗条件则较弱。权重排在第二位的是体育和休闲服务承载力，中心城区基础设施完善，相应的其体育设施点和休闲设施点也较多。生活服务承载力排在最后的位置说明在上海的辖区内总体生活服务水平差距最小(表2)。

表1 指标体系分级

表2 指标最终分析的权重

城市承载力的分级结果显示，静安区、黄浦区、虹口区处于第一等级。静安区承载力评分0.231,处于第一位，静安区是上海市最具有风情和气质的地方，区内高楼林立，且人口密度高。黄浦区承载力评分为0.165,处于第二位。黄浦区内有很多上海的繁华标值，比如外滩，人民广场等，但是黄浦区同时也是上海市贫困人口最密集的地方。虹口区承载力评分为0.113，处于第三位。虹口区是租界的发源地，拥有世界级别的虹口足球场，虽然在行政决策上错失发展良机，但也是处于上海的第一梯队。徐汇区、长宁区处于第二等级。徐汇区承载力评分为0.092，处于第四位，长宁区城市承载力评分0.088，处于上海市第六位，区内有繁华的中山公园商圈，是后起之秀。虹桥商业开发区让长宁受益匪浅，且处于上海的交通枢纽，未来还有很大上升空间。杨浦区、普陀区、闵行区处于第三等级，杨浦区承载力评分0.071，处于上海市第七位。嘉定区、宝山区、浦东新区处于第四等级；青浦区、松江区、金山区、奉贤区处于第五等级。奉贤区、金山区等地区的承载力相对落后，处于上海西南部，产业都以农业为主(图3)。

图3 上海市城市承载力分类图

5 结论

由于资源短缺、环境污染的客观现实要求以及可持续发展的理念，承载能力研究已经刻不容缓。只有对承载力的理论进行系统综合的研究，才能更充分地解读城市发展的可持续问题，为区域经济和城市管理研究提供了一个新视角和新框架。对城市承载力中人与人，人与环境，环境与资源相互作用机制的认识，有助于丰富地理信息科学、地球系统科学的研究内容。

本文的承载力研究为可持续问题提供了一个现实路径和参考。一方面，随着我国城镇化的快速推进，未来城市人口还会急剧增加，尤其是上海，由于其独特的地理位置和经济地位，人口增长速度明显快于其他地区，而资源支撑社会经济发展的能力又在持续弱化，人口的需求与资源要素短缺之间的矛盾将会日益突出。另一方面，要保持上海的可持续发展，就是要求上海的人口与资源、环境之间的相互协调，即保持它们之间在数量、结构、变化等方面要相适应。开展上海城市承载力研究，探讨在多重因素约束下上海的城市承载力演化，既可为人口、资源和环境的可持续发展提供参考依据，又有助于合理调控城市用地规模和人口规模，促进城市理性增长。