城市发展规模与通勤质量水平耦合协调度分析

李剑芳,李 鲁,李健豪

(1.南京农业大学 经济管理学院,江苏 南京 210095;2.首都经济贸易大学 城市经济与公共管理学院,北京 100026;3.安徽工业大学 商学院,安徽 马鞍山 243032)

一、引言与文献综述

大城市拥有更多的就业机会、更高的收入、更好的公共服务和更强的人力资本外部性，而通勤是人们为了获得这些收益而愿意付出的代价，大城市职住需要付出更多的通勤成本，这种通勤成本是调节城市之间和城乡之间人口流动的重要因素。就业地与居住地是城市居民生产生活等活动的空间载体，由于城市居民就业地和居住地的分离，通勤是城市居民的基本交通需求，也是保证城市居民职住两地的联结。[1]

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对人居环境关注的宽度与深度皆不断发展，具有较大规模的城市职住区规划正在向注重社会生活质量转变。[2]通勤和城市的空间结构、用地布局、交通流向及城市居民社会生活都紧密联系，城市用地布局和建成环境下通勤特征具有差异性，而城市通勤特征主要涵盖职住空间分布、通勤时间和通勤的交通方式等方面，[3]而随着城市交通体系日益完善，城市居民的通勤方式选择趋于多元化，因此，解决职住错位、交通拥堵、环境污染、公共设施配套不足、与周边地区发展不平衡等城市生活问题成为城市发展的重要议题。

关于城市发展规模与通勤质量水平的研究可以从三个方面展开:首先是关于通勤方式和职住失衡的研究。一般来说分为对不同城市和地区的比较分析或者对同一城市不同年代的比较分析，[4,5]常见的测算方法以通勤距离的空间视角[6]和通勤时间或通勤效率[7]来评价某城市或某一地区的职住失衡程度。何明卫等通过城市小汽车用户的通勤时间容忍阈值判断通勤出行行为，进而研究职-住地址选择及可能的行为改变，通勤时间的容忍阈值分布特征与群体性差异可以反映城市人口的就业可达性及通勤满意度。[8]罗琼等从城市居民通勤活动的行为特征、空间格局和受职住空间影响三个方面,给出了移动轨迹数据支持下的居民通勤活动分析技术架构，并在测度城市居民通勤活动时，在通勤时间和通勤距离的单一指标基础上，加入过剩通勤和就业可达性的综合指标，城市居民通勤格局一定程度上反映了职住空间关系。[9]

最后是提高大城市通勤质量相关措施的研究。大城市人口密度大、拥堵严重，因而普遍采用疏散人口、建立多城市中心等方式缓解现状，陆铭认为疏解人口与治理拥堵之间没有必然联系，反而需要警惕“郊区化”“逆城市化”所带来的负面影响。[15]张沛、王超深认为我国超大城市的空间拓展已进入都市区阶段，通勤时间随着城市规模的扩大明显延长，除深圳、重庆等少数超大城市空间结构分离组团特征明显外，我国大多数都市区都具有连绵性开发的特点，由于大城市居住就业人口密度高，通勤滞后是亟待解决的问题。[16]戈艳霞提出创造有利的宏观环境有利于吸引人才流入，使得城市的要素禀赋得以充分发挥，因而解决特大城市外来人才普遍面临的通勤压力和工作效率低下问题，是提升城市发展质量的关键。[17]柴彦威等构建以“基础生活圈-通勤生活圏-扩展生活圏-协同生活圏”为核心的城市生活圏规划理论模式，并在北京的实体空间上进行了实践探讨。认为基于时空间行为的城市生活圈规划可以推进公共服务在不同阶层、不同地域空间上的均等化，有利于解决目前的城市问题。[18]

本文通过城市规模和城市通勤质量之间的耦合度，以期优化城市生活空间结构，推动促进区域协同发展，其中城市规模分为超大城市、特大城市、Ⅰ型大城市、Ⅱ型大城市，超大城市选取了北京、上海、广州、深圳四个市，特大城市选取了天津、沈阳、南京、杭州、青岛、郑州、武汉、重庆、成都、西安10个城市，Ⅰ型大城市选取了太原、大连、长春、哈尔滨、合肥、厦门、济南、昆明、长沙、乌鲁木齐10个城市，Ⅱ型大城市选取了呼和浩特、石家庄、福州、宁波、南昌、南宁、海口、贵阳、兰州、西宁、银川、拉萨12个城市。

二、研究方法与数据来源

1.指标体系构建与数据来源

参考已有研究，考虑到数据可得性和有效性等原则，本文从空间层面和质量层面两个维度确定通勤质量的评价指标，从居住层面、生产层面和服务层面三个维度确定城市发展的评价指标。通勤质量数据主要来源于2020年度《全国主要城市通勤监测报告》，从空间层面看，通勤范围是指通勤的空间半径，它与城市通勤紧密联系的空间范围成正比，空间匹配是指职住分离度，主要测度城市就职和居住的空间匹配程度，与职住空间供给的平衡成反比，通勤距离分为平均数和中位数两个方面，平均通勤距离越大，说明通勤成本更高，对交通系统的高效要求越大，但受长距离通勤的极端值影响，需要通过中位数指标，更加全面的衡量城市通勤距离的综合特征；从质量层面看，幸福通勤表示5 km通勤比重，即到达就职点的距离，距离越近越可以选择绿色出行，居民更加自由合理的选择通勤方式和时间，幸福通勤体验的人口比重就越高。公交服务占比是指通过轨道、地面公交等公共交通在45分钟之内到达通勤地点的人口所占比重，考察城市公交的保障程度，轨道覆盖表示轨道交通在站点半径1 km范围内覆盖通勤所占的比重，即就职地点和居住地均在轨道站点半径1 km覆盖范围的人口比重，主要测度轨道对职住空间的保障支撑作用。城市发展规模数据主要来源于《中国城市统计年鉴》(2019—2020年)所在省市统计年鉴，以及广州、石家庄、天津、成都、拉萨等市国民经济和社会发展统计公报等相关资料，其中劳动力就业状况以城镇单位期末从业人员衡量。具体指标如表1所示：

表1 城市发展规模与通勤质量水平评价指标体系

2.权重的确定及综合评价函数

为了对城市发展规模与通勤质量水平更加客观的评价，本文选用熵值法确定权重，为了保证指标数据的可比性，首先对指标体系进行标准化处理，具体方法如下：

(1)

其中xij表示经过标准化处理得出的数值,minxb表示原始数据的最小值；maxxij表示原始数据的最大值。

熵值法的计算过程如下：

(1)定义标准化：结合熵值法的原理，对m个事物的n个方案取信息熵ej：

(2)

(2)计算信息效用值dj：根据所得信息效用值dj确定评价指标的权重wj：

（1）让学生改变角色，想象自己是孟母。（2）小组讨论：孟母在这样的环境，看到孟子的表现，她有什么感受？有何打算？

(3)

根据所得权重，可以得到城市发展规模与通勤质量水平两个系统的综合评价函数分别为：

f(x)=∑ni=1xijwij，f(y)=∑ni=1xijwij

(4)

其中，xij表示标准化后的指标数据，wij表示指标的所赋值权重，f(x)表示城市通勤水平的综合评价函数，f(y)表示城市发展规模水平的综合评价函数。各系统所得权重如表1所示。

3.耦合度与耦合协调度模型

耦合度是指两个或两个以上模块和系统之间关联程度的衡量尺度，系统间相关联系越多，耦合性就越强，具体耦合公式如下：

Cn={(u1×u2×···×un)/∏(ui+uj)}1/n

(5)

据此，为了测度城市发展规模与城市通勤质量的内在联系，构建了这两大系统的耦合度模型如下：

(6)

上式中，C为耦合度，取值范围为[0，1]，且取值越接近0，协调性越差，取值越接近1，表示耦合度越高。

进一步地，单纯依靠耦合度来分析判别城市发展规模与城市通勤质量的协调程度可能会使所得结果出现伪协调可能，与实际情况不符，因而构建城市发展规模与城市通勤质量的耦合协调度模型，即：

D=(C×T)1/2，其中，T=αf(x)+βf(y)

(7)

上式中，D为耦合协调度值，T为两大系统的综合发展指数，α+β=1，α和β分别是城市通勤质量水平和城市发展规模的贡献度，由两系统实际的交互程度所确定，在实际计算中，以α=β=0.5赋值。

4.耦合协调度分类与等级划分

根据已有研究对耦合协调度的划分，以及城市通勤质量水平和城市发展规模的耦合协调度的实际程度，本文设置4个连续的等级区间，以此反映全国主要城市通勤质量水平和城市发展规模之间的耦合协调程度，具体分类标准如表2所示：

表2 耦合协调度等级划分

三、实证分析结果

1.居住-就职-服务平衡发展分析

低效甚至是无效的通勤体现在职住不匹配，城市运作功能不平衡，具体来看就是居住-就职-服务的发展不平衡。这种不平衡在所有城市中都存在，在大都市更加明显。首先，我们简单地以人口表示居住，以地区生产总值表示就业生产，以社会消费品零售总额表示服务，求出各城市间社会消费品零售总额/地区生产总值、 人均社会消费品零售额、人均地区生产总值三指标的变异系数(即标准差与均值的比值)，分别设为Cov1、Cov2、Cov3，以此表示城市居住-就职-服务的平衡程度，变异系数与平衡程度呈正比例关系。得出结果如表3所示：

表3 全国主要城市居住-就职-服务平衡程度(2019)

由表3可知，三指标中社会消费品零售总额/地区生产总值的变异系数最高，人均地区生产总值的变异系数最低，从城市类型来看，超大城市Cov1值最高，超过0.505 4，Cov3值最低，为0.194 6；除Ⅱ型大城市外，其他城市类型的三指标变异系数值都呈现Cov1>Cov2>Cov3大小关系。这表明全国主要城市存在居住-就职-服务不平衡发展，但不同类型城市不平衡程度存在差异。大都市的功能区的不平衡，必然会导致城市人口在不同功能区之间流动的低效或无效通勤，增加通勤时长和单次通勤的距离，使得公共交通和道路的人流承载量扩大，加剧城市拥堵，造成资源和效率的浪费。

2.城市发展规模与通勤质量各子系统水平分析

不同城市规模在通勤空间和通勤质量上存在较大差距。由图1可知，通勤空间发展水平超大城市最高为0.351 3,最低为Ⅱ型大城市为0.151 6;在通勤质量方面，发展水平最高仍然为超大城市最高达到0.298 5,发展水平最低为Ⅰ型大城市为0.165 7，而Ⅱ型大城市为0.180 7，略高于Ⅰ型大城市。我国主要城市的通勤空间一般高于通勤质量水平，并且通勤空间和通勤质量均随着城市规模的增加而变大，即通勤空间与通勤质量与城市规模呈现正相关关系。这主要得益于大城市交通水平的合理规划和科技水平的提高，作为省会城市，更容易吸引资金、人才以及技术的集聚，人口规模的增加，加剧了规模经济效应，因而大城市比小城市具有更加完善的多样化服务。这也解释了大城市人口密度增加，而生产和消费的成本却降低了，并且，大型城市居住、消费以及就业的空间分离度较小也是其通勤质量较高的原因。

城市发展水平由生产、居住以及服务三个方面组成，由图2可以得出，不同城市规模在居住、生产、服务方面具有差异，并且与城市规模呈正相关关系，虽然分类发展水平与城市规模正方向变化，但我们可以看出超大城市在居住、生产、服务三方面的差异最小，Ⅱ型大城市发展水平差异最大。对于不同规模的城市来说，大城市服务业发达，这意味着人口密度大而周边的配套设施和服务距离较短。其次是生产水平，大城市人口密度的增加会使得公共交通的利用率变高，从而提高生产效率。除此之外，缓解拥堵的交通设施只有建在人流量较大的地方才能提高缓解效率，产生规模经济效应。

图1 不同城市规模通勤质量子系统发展水平

图2 不同城市规模发展水平子系统分析图

3.城市发展规模与通勤质量水平耦合协调度分析

由表4可知，我国主要城市发展规模与通勤质量综合水平总体上呈正相关变化，城市越发达，居住、生产、服务方面更加合理，通勤质量也更高。就城市通勤水平来看，发展水平综合得分最高的为北京、上海、广州，分别为0.742 5、0.626 8、0.621 0，而得分最低的是太原、拉萨、呼和浩特，分别为0.233 4、0.209 7、0.207 2，由此也可推出大城市在公共交通建设方面更加合理和集聚；就城市发展规模和发展水平来看，综合得分最高的为上海、北京、深圳，分别为0.892 8、0.835 7、0.738 0，而得分最低的是海口、西宁、拉萨，分别为0.163 8、0.120 6、0.063 4，随着城镇化、工业化的发展，大型城市更能吸引人才流入，城市规模扩大更有利于生产效率和生产能力的提升。城市规模与通勤质量两大系统之间的耦合C基本呈现平稳态势，从数值上看，耦合度值最高的分别是济南、太原、南京，均为0.499 9，最低的为兰州、拉萨、西宁，分别为0.461 2、0.422 3、0.415 9，耦合协调度值最高的是北京、上海、深圳，分别为0.627 6、0.611 6、0.579 0，最低的为海口、呼和浩特、拉萨，分别为0.317 7、0.317 3、0,240 1。根据划分得到的协调度等级，可以看出我国主要城市在城市发展规模和通勤质量两大系统之间尚未达到优质协调，而处于良好协调等级的城市有7个，分别为北京、上海、广州、深圳、天津、重庆和成都，除拉萨市低水平协调外，其他城市都处于轻度失调水平，亟待优化城市发展和提高通勤质量。

表4 我国主要城市发展规模与通勤质量综合水平及耦合协调度

四、结论与建议

1.结论

一是我国主要城市的通勤空间一般高于通勤质量水平，并且通勤空间和通勤质量均随着城市规模的增加而变大。但由于人口增加、城市交通基础设施改善等，通勤空间结构发生优化，反而会缓解城市拥堵问题。

二是不同城市规模在居住、生产、服务方面具有差异，并且与城市规模呈正相关关系。超大城市在居住、生产、服务三方面的差异最小，Ⅱ型大城市发展水平差异最大。工业化改变了人们的生活形态，将人们分工协作的距离扩大了，间隔距离便是生产成本，随着收入的升高，对服务的需求更加多样化和高质化，此时人口密度的增加就可以减少生产、服务以及消费的成本，城市规模越大，人口密度越大，在规模经济效应的作用下，城市化率逐渐升高，且人口逐渐向大城市聚集，随着经济的发展，劳动成本逐渐增加，大城市的职住问题变得越来越重要，主要原因就是大城市的服务业所占比重在GDP和就业中越来越高，人口向大城市或大城市的中心城区聚集。

三是我国主要城市发展规模与通勤质量综合水平总体上呈正相关变化，城市越发达，居住、生产、服务方面更加合理，通勤质量也更高，且我国主要城市在城市发展规模和通勤质量两大系统之间耦合协调度并不理想。大城市人口密度高，这表明距离周边服务设施和工作地点更近，间接缩短了通勤时间和距离，另外，大城市的人口密度高，对公共交通的利用效率就会提高，充分发挥公共交通的效益。除了公共交通以外，其他有利于缓解城市拥堵的设施只有人口密度达到一定程度才能产生规模经济效应，大型城市以服务业为主，对城区人口进行疏解会导致居住、消费、就业的空间分离，人们通勤的距离和成本会增加，进而导致经济增长放缓和居民生活质量下降。

2.建议

一是更加关注通勤空间的结构优化和通勤质量的节能高效。人口密度较高的城市路网密度越高，更具备可达性，生活更加便利，在疏解大城市人口之前，应正确认识人口拥堵和通勤质量的逻辑关系。因此，需要科学认知城市发展规律，一方面在空间结构上合理规划，避免治理水平低下和管理不当造成的通勤过度；另一方面加强公共交通的基础设施建设的投资，拥堵的形成主要是道路的承载力跟不上人口增长的速度，应提倡居民采用“共享单车”、地铁轻轨等公共交通的出行方式，可以有效改善交通拥堵，减少通勤时间。

二是促进大城市在生产、居住和服务方面的协调发展。大城市相比农村和小城市，具有更高的收入和更好的生活环境，会吸引更多人口流入，但是企业和工人会考虑人口集聚带来的规模经济和通勤成本之间的利益取舍，当通勤带来拥堵的时间成本和金钱成本加剧时，人口就会流向就业地或者城区外围。因此合理的城市规划有利于城市居民的职住平衡，在市场自由的前提下，调整城市居住空间分布，推动不同收入阶层混合居住，减少居住环境的外部差异，创造多样的、多维度、多层次的城市生产、居住空间，结合实际发展情况，创造布局适当的集中居住区，提高城市的综合服务能力，完善城市公共设施建设，增加城市吸纳人口、提供服务的生活性、生产性职能，促进城市对内集聚对外扩散的综合服务功能。

三是城市既要高效又要宜居，确保经济发展与通勤质量协调推进。城市规模和通勤质量两大系统的良性互动离不开政策的引导和支持，我国主要城市中较多处于轻度失调状态，应加大财政对公共交通基础设施建设的支持力度，提升城市公共交通的服务效率和发展水平，提高居民的公共满意度。