城市“公园—人口—建设用地—经济”耦合协调发展的时空分异特征——以我国东部沿海五大城市群为例

刘志强，韩纯，余慧，王俊帝,

（1. 苏州科技大学 建筑与城市规划学院，江苏 苏州 215011；2. 苏州科技大学天平学院，江苏 苏州 215009）

公园是城市最优质、普惠的生态类公共开放空间，对满足人民美好游憩生活需求、改善城市生态环境质量具有不可替代性。随着新时代社会基本矛盾发生转变，传统的以人口集聚为基础、土地扩张为载体、经济总量高增长为驱动的城市发展模式与市民对美好人居环境需求间的矛盾愈发突出。公园作为具有生活、生态等多重属性的聚合体，与人口、建设用地（以下简称用地）、经济间存在多维互动作用关系，对改善人居环境、调整用地规划和优化产业结构具基础性作用[1]。因此，厘清“公园—人口—用地—经济”间的互动发展规律对推动四者高质量协调发展，促进城市“人—城—境—业”相协调具有重要意义。

在新时代城镇化、公园城市等理念持续深入的背景下，公园与人口、用地、经济等因素相互作用的研究愈发成为热点，并呈现出研究内容多维化和研究范围多层次的特征：（1）研究内容上，一类研究以公园为主体，与各类发展要素相结合[2-6]，探究公园与多要素发展的适配性、协调发展关系、可达性及相互作用的时空差异等；另一类研究从影响机制角度出发[7-11]，探究人口、用地、经济、政策等因素对公园建设的单一或交互影响作用。（2）研究范围上，多立足行政区域划分，既有从全国[12]宏观层面的综合分析，也有从中微观角度出发，通过省域[13]或典型城市[14]开展的实证研究。综上所述，既有研究已取得一定成果，但在研究内容和研究范围上仍有进一步拓展的空间：（1）研究内容，既有研究多依托个别指标将公园与其他要素相结合，探究彼此之间的作用关系。事实上，公园与人口、用地、经济间存在多层次的交互发展关系，从系统视角切入更能在整体上廓清其互动发展规律。（2）研究范围，既有研究多集中在全国、省域、市域上，鲜有研究打破行政区域划分，从城市群角度对公园与人口、用地、经济协调发展规律进行探究。

随着新时代城镇化进程的持续深入，东部沿海地区由于资源禀赋、地理区位、人才吸引等优势，成为我国城镇化发展的核心。城市群作为新型城镇化的主体形态，是促进区域一体化发展的重要载体。一方面，东部沿海城市群打破城市间传统的行政分割限制，利用资源共享、统筹协作等带动区域整体竞争力，城市发展持续领先[15]。另一方面，高产出、高周转、高污染的传统型“三高”发展模式也导致城市生态环境问题突出，“人—城—境—业”间的矛盾最为激化。鉴于此，本文以东部沿海五大城市群为研究对象，引入耦合协调理论和模型，构建“公园—人口—用地—经济”复合系统（以下简称复合系统），从系统耦合协调角度揭示其内在时空发展规律。

1 研究思路、复合系统耦合协调发展理论分析

1.1 研究思路

从系统耦合协调发展角度出发，可深入揭示四系统在城镇化高速发展时期的互动特征，探明制约复合系统协调发展的短板。具体研究思路如下：首先，明晰复合系统耦合协调发展的概念及互动机理，并构建评价指标体系；其次，利用综合发展水平评价模型、耦合度模型及耦合协调度模型分别测度复合系统的综合发展水平、耦合度、耦合协调度；再次，从各城市群内部揭示其综合发展水平及耦合协调演化的时空分异特征；最后，分类施治，针对各类城市群差异化制定调控对策，为优化四者的互动发展关系，促进城市“人—城—境—业”相协调提供科学依据。

1.2 复合系统耦合协调理论分析

1.2.1 复合系统耦合协调概念

耦合协调概念来源于物理学，是两个或两个以上的系统或运动形式相互作用、彼此影响的现象，强调系统间齐头并进、共同发展的状态[16]。复合系统的耦合协调是依托生产、生活行为在公园、人口、用地、经济等系统之间相互作用、多重反馈进而形成的多维动态关联体系。它强调复合系统在组织上、时空上的多维协调，即一个要素与复合系统内其余各要素的多向时空交互耦合作用，体现了更高层次的综合性、复杂性与非线性特征。

1.2.2 复合系统耦合协调机理分析

从系统角度看，复合系统内部各要素间交互作用，相互支撑、彼此制约，共同构成一个开放式的耗散结构系统。公园系统将城市物质、空间资源进行转化，并提供生活、生态产出。人口系统将主客体相统一为复合系统发展提供基本动力。用地系统以总量、结构和利用强度为载体，并提供外在空间支持。经济系统由总量、结构、质量等方面共同刻画形成物质产出，为复合系统发展提供外部驱动力。

“公园—人口—用地—经济”复合系统作用机理具体为：（1）公园为市民提供优质的游憩活动空间、构建优美的人居环境，为国土空间规划提供优化布局新策略，为经济持续发展创造绿色增长极，引领高品质城市建设。反之则会影响人居环境品质、降低城市用地布局合理性、抑制经济高质量发展。（2）人口是城市建设主客体的有机统一，为公园建设提供需求和动力，并享受优质人居环境的回馈，为用地扩张和优化提供先导动力，为经济发展提供契机和劳动力基础。反之则会影响公园建设品质，降低生态效益反馈、影响用地布局合理性、制约经济发展效率。（3）用地为公园发展提供空间基础，为城市人口提供外在承载，为各产业发展提供空间支持。反之则会影响公园合理布局建设、降低人口承载力、制约企业生产效率。（4）经济发展是城市建设的根本动力，为公园提供资本支撑保证公园建设增益，为人口高质量生活提供保障，为优化用地布局、提升土地利用强度提供支持。反之则会约束公园建设力度、降低人民生活水平、制约土地城镇化水平。

2 研究设计

2.1 评价指标体系选择

复合系统耦合协调评价指标是多层次、多维度下反应各系统发展状况的指标集合体，其构建应从多维视角出发，既要与沿海城市群发展特征和阶段相结合，又要对各系统发展全面把握，且必须遵循系统性、可操作性等原则。在借鉴以往研究的基础上[17]，本研究评价指标体系包括4 个系统层、12 个因素层及20 个指标层（表1）。

表1 复合系统耦合协调评价指标体系

2.2 时空范围及数据来源

时间维度：1996—2017 年覆盖城镇化建设从起步到高速发展的全过程，能揭示我国在社会转型过程中四系统互动发展特征。空间维度：根据方创琳等[18]、宋金平等[19]对中国城市群的相关研究成果，东部沿海五大城市群包括京津冀、长三角和珠三角三个重点建设的国家级城市群，山东半岛和海峡西岸两个重要的区域性城市群（图1）。本文基础数据均来源于《中国城市建设统计年鉴2017》[20]和《中国城市统计年鉴2017》[21]。对五个城市群个别年份数据缺失城市进行处理（本文选取的城市所缺少的某年份指标数值，均以该市前后两年数值平均值替代），删除蚌埠、宿州等数据缺失严重的城市，确定86 个地级及以上城市为研究样本（表2）。

表2 东部沿海城市群空间范围及各地政策依据

图1 东部沿海五大城市群空间范围图

2.3 研究方法

2.3.1 标准化及熵权法处理

（1）数据的标准化处理。系统内各指标的量纲、数量级和指标效益（正向指标）、成本（负向指标）属性不同，应对数据进行标准化处理。

（2）熵权法。权重代表指标在系统内的重要程度，权重越大对评价结果影响越大，研究采用熵权法计算指标权重，具体步骤如下：

①根据标准化后的数据，对指标进行比重变换：

式中：pij表示第i年第j项指标值占所有年份中该指标值之和的比重，设该研究时间有m个年份，n项评价指标（1 ≤i≤m，1 ≤j≤n，且i、j∈Z）。

②计算信息熵冗余度dij：

③计算指标权重wj：

2.3.2 城市综合发展水平评价模型

运用线性加权法测度公园、人口、用地和经济系统的综合评价值，公式为：

式中：Ui为第i(i=1, 2, 3, 4)系统即公园（人口、用地、经济）系统的综合发展水平评价值，wij为序参量对应的权重，yij为样本标准化后的值。

2.3.3 耦合协调度模型

耦合协调度模型可甄别系统发展水平优劣及影响因素，耦合协调度越高，代表系统间协调发展程度越好，计算公式如下：

耦合度模型：

耦合协调度模型：

式中：C为耦合度，D为耦合协调度，取值均在[0, 1]之间；T为公园、人口、用地和经济系统的发展度，研究认为四系统在协调发展中起同等作用，故α、β、γ、θ均取值为0.25。耦合协调度划分标准如表3 所示。

表3 耦合协调发展类型评价标准

3 复合系统综合发展水平及耦合协调度的时空分异

基于前文对复合系统耦合协调作用机理的剖析及评价指标体系的构建，本部分将从各城市群的综合发展水平及耦合协调度的演变特征着眼，遵循“系统层—因素层—指标层”的研究范式，揭示复合系统耦合协调发展的时空规律。

3.1 综合发展水平时空分异：经历“加速发展—稳步提升”，各城市群差距先扩张后收敛

根据熵权法确定指标权重，通过综合发展水平评价模型得到整体及各城市群的发展指数，1996—2017 年各城市群复合系统综合发展水平如图2 所示。

图2 东部沿海城市群复合系统综合发展水平演化图

从区域整体看，研究周期内复合系统保持正向发展态势，发展指数由0.16 提升至0.34，且复合系统发展呈现明显的阶段性特征，经历“加速发展—稳步提升”两个阶段。第一阶段（1996—2006 年），复合系统发展指数从0.16 上升至0.28，该阶段是东部沿海地区城镇化快速发展时期，劳动力批量聚集、土地增量开发、经济总量飞跃是该时期城市发展的主要特征。此时，区域发展侧重指标“量”的增长。第二阶段（2006—2017 年），复合系统发展指数从0.28 上升至0.34，该阶段东部沿海城市城镇化向“由量转质”方向发展，结构型、质量型指标成为区域发展重点。

从各城市群分异看，复合系统在各城市群间的发展差距“先扩张后收缩”，呈南高北低的分布格局。珠三角城市群始终发展超前，前期依托城市建设基础优势与各城市群拉开差距，后期各系统发展趋于稳定，整体发展水平最高。京津冀、长三角、海峡西岸城市群发展交错上升，与珠三角间的差距持续减小。山东半岛城市群始终处于末位，但近年来依托大量人口涌入及对外贸易的蓬勃发展，逐步缩小与其他城市群间的差距。各城市群发展的非同步性也说明复合系统存在一定程度的无序演化，可能限制东部沿海地区整体向更高水平迈进。故进一步深究耦合协调度将有助于更清晰地判断复合系统内部是否和谐一致、配合得当。

3.2 耦合协调度时空分异：各城市群复合系统非均衡发展，但差异持续收敛

从整体看，复合系统持续发展，由濒临失调迈向耦合协调区间（图3）。分区域看（图4），各城市群区域非均衡性明显，与综合发展水平存在正向对应性。珠三角居于各城市群之首，步入初级协调阶段，四系统协调发展。长三角、京津冀、海峡西岸城市群跨入勉强协调区间，人口、用地、经济在不同阶段主导复合系统发展。山东半岛城市群处于末位，由土地、经济“双轮驱动”。深究各类型城市群发展的分异特征及原因如下。

图3 东部沿海城市群复合系统耦合协调度演化图

图4 各城市群复合系统耦合协调度空间分异演化图

（1）珠三角城市群，复合系统耦合协调发展一枝独秀，呈人口、经济系统联动转换为四系统协调发展的轨迹。珠三角城市群最早步入协调区间，人口和经济系统基础雄厚。从人口维度看，以广州、深圳为代表的城市作为改革开放的“先锋队”，吸引大量人口集聚，为城市建设提供了劳动力基础。从经济维度看，呈现以“广州—深圳”为核心，向周边圈层辐射的发展模式，带动周边城市的经济提升。而大量高新技术产业落户广州、深圳，促进产业结构升级，推动了经济系统的持续发展。从公园和用地看，后期城市发展推动了人对公园等生态游憩用地、产业发展对用地强度需求的提升，两系统发展得到充分重视，逐步追上人口和经济系统的发展脚步。

（2）长三角、京津冀、海峡西岸城市群，人口、用地支撑前期发展，经济因素成为后发动力。三城市群复合系统均从濒临失调迈入勉强协调区间，共性与差异并存。前期三者均为人口和用地主导支撑复合协调发展，后期京津冀地区以人口、经济系统为主导，长三角和海峡西岸地区则以经济、用地为主导。从共性上看，人口和用地的扩张为三地区前期快速发展奠定基础，而重城市发展轻生活、生态品质的发展模式使得公园在前期的物质价值增益偏低，未得到充分重视，发展滞后，制约复合系统协调发展。后期虽公园的生活、生态价值逐渐得到关注，但公园系统发展仍然滞后，需进一步加强公园建设，发挥公园系统对其他系统的促进作用。从差异性上看，后期长三角、海峡西岸地区土地扩张受限，迫使各类用地规划更偏向“集约化”“高效化”模式，因而用地系统后期高速发展。京津冀地区以北京、天津为中心，对外来人口吸附力大，人口持续涌入促进人口系统权重增加。

（3）山东半岛城市群，由土地扩张转为土地、经济“双轮驱动”。该地区前期以土地扩张作为驱动系统发展的主要模式，而公园实际是建设用地的重要组成部分，依托用地扩张，公园总量持续提升。但该地区由于城市建设基础相对薄弱，四系统发展不均衡，用地、公园均难以持续发挥正向支撑作用，发展水平始终滞后。而随着城镇化进程推进，山东半岛城市群经济发展模式发生转变，经济系统在总量和结构上均实现突破，复合系统发展变为“双轮驱动”。

4 结论与建议

4.1 结论

在城镇化绿色转型的关键期，立足东部沿海城市群发展特征，从耦合协调视角着眼，对复合系统的发展及演化过程深入研究，得到如下结论：

（1）就综合发展水平的时空分异特征而言，整体上复合系统发展的阶段性特征显著，经历“加速发展—稳步提升”两个阶段。各城市群发展的空间非均衡性明显，呈南高北低的分布格局，发展差距“先扩张后收缩”。珠三角城市群发展超前，京津冀、长三角、海峡西岸城市群交错上升，山东半岛城市群发展滞后。复合系统发展从重视总量型指标向结构型、质量型指标持续优化。

（2）就耦合协调的时空分异特征而言，整体上复合系统由濒临失调向耦合协调演变。人口和用地是长期保障，经济发展是后发动力，公园是复合系统进一步优化的核心。各城市群复合系统发展与综合发展水平存在正向对应性。珠三角呈现四系统协同发展趋势，京津冀、长三角及海峡西岸城市群前期人口和用地是发展核心，经济成为后发因素，山东半岛由用地驱动向“用地—经济”双轮驱动转变。依据复合系统发展的主导类型，各城市群可分为“齐头并进型”“人口—经济主导型”和“土地—经济主导型”三类。

4.2 建议

在新时代城镇化转型发展的背景下，立足各区域特质，针对“齐头并进型”“人口—经济主导型”和“土地—经济主导型”三类城市群，本文提出如下建议：

（1）就“齐头并进型”而言，现阶段已迈入城镇化后期，城市发展具有较高的物质基础，市民对理想人居环境的渴望最为迫切。公园作为非营利性生态公共活动空间，在协调平衡城市生态、生产和生活矛盾中不可替代。未来应在保障城市物质生产发展的基础上，以市民的实际需求为目标推动公园的系统化建设，促进公园与城市“人—地—财”的良性互动。

（2）就“人口—经济主导型”而言，该类地区普遍为人口集聚程度高，以劳动密集型产业带动城市发展的模式。因此，未来发展一方面要充分重视用地和公园等外在空间承载对促进城市绿色经济和可持续发展的互补；另一方面要以人的行为需求为导向，增强公园等公共活动空间建设，保障人民美好游憩生活需要。

（3）就“土地—经济主导型”而言，该类城市群存在两种情况：一是以长三角、海峡西岸城市群为代表，城市发展转型是当前面临的主要问题。一方面，未来应进一步整合产业，改善产业结构分布不均的状态；另一方面，要充分发挥公园对绿色经济发展和生态环境保护的增益作用，推动四者的良性循环。二是以山东半岛地区为代表，城市建设基础相对薄弱，城市发展以土地经济推动为重。未来发展既要重视系统的结构属性，打破依赖总量建设为主导的模式；又要推动人口在城市建设中的主体作用，进一步改善人口就业分布、提升人民生活品质以实现城市“人—城—境—业”的高质量协调发展。