滇中高原山地城市群空间格局演变及驱动机制

李志英， 陈宁歆， 裴玉力， 陈涛， 王晓云

(云南大学建筑与规划学院， 昆明 650091)

中国山地高原丘陵约占国土面积的69%，地质环境多样，土地资源稀缺，生态环境敏感[1]。云南地处云贵高原西南部，94%为山区高原，近60%的土地坡度在15°以上[2]，坡耕地面积占耕地面积的比例为69.79%[3]；喀斯特地貌占中国西南喀斯特集中连片区面积的37.54%[4]；水土流失严重，2015年土壤侵蚀面积占全省土地的27.33%[2]；地质灾害频发，地质灾害点密度达8.73处/100 km2[5]。云南水资源时空分布不均，滇中地区水资源总量仅占全省的12.86%。山区城镇化的快速发展受到生态环境的制约，引发的空间结构问题突出，对高原山区城市群空间结构演变研究能为山区国土空间规划和管理提供参考。在城市群等级结构方面，一是构建类型划分的评价体系和测度模型，涂建军等[6]构建经济、社会、生态环境等指标发现成渝城市群呈现双核的放射状非均衡结构；二是基于城市联系网络划分，吴思语等[7]研究发现，长江中游城市群形成“π”型空间联系格局；宋洁等[8]将城市群职能体系分为大规模多元型城市群、大规模多元综合型城市群和小规模简单综合型城市群。城市形态方面，吴小影等[9]从用地方面发现长三角城市群呈现低级向高级跃迁，建设用地趋于紧密均衡的形态变化。还有从产业[10]、交通[11]、协同创新[12]、物流[13]等单项要素探讨城市群空间结构。空间联系上多基于综合交通信息流视角[14]，采用引力模型[6]、城市流模型[15]、空间计量模型[16]等研究方法。安俞静等[17]研究表明，中原城市群呈现“一横两纵”的空间联系网络。城镇用地扩展研究多从速率、强度、结构综合反映城镇用地扩展剧烈程度[18-19]，从规则程度、扩展模式选取指标反映用地扩展的形态特征[20]。

综上可知，目前研究对象上多为发展较为成熟及快速化区域，较少关注高原山地特殊地形地貌的城市群等级结构研究；研究方法上对城市群等级结构的研究采用间接指数和模型的研究较少；研究内容上在城市群空间联系方面较少关注城市组团划分方式。为此，从研究方法和研究内容上进行了拓展，以滇中城市群的46个区县(含县级市)为对象，引入城市群综合紧凑度指标，构建城市中心性综合评价模型和城市空间联系综合评价模型，从城市群的空间结构、空间联系和用地扩展过程三方面研究城市群的空间格局演变特征及驱动机制。

1 区域、方法与数据

1.1 研究区概况

滇中城市群由昆明市、曲靖市、玉溪市和楚雄彝族自治州及红河哈尼族彝族自治州北部的7个县市组成，共46个区县，国土面积占云南省29%(11.46×104km2)，人口占云南省44.02%(2 101.67万人)，以山地、丘陵为主。

1.2 研究方法

1.2.1 城市群综合紧凑度

在一定的空间范围内，城市群的运行效率与城市群的规模，反映在节点间的时空距离存在较大的相关性。

Uc=αIc+βIs+γIt

(1)

式(1)中：Uc为城市群综合紧凑度；Ic为城市群产业紧凑度；Is为城市群空间紧凑度；It为城市群交通紧凑度；α、β、γ分别为对应指数的权重(通过熵值技术支持下的层次分析法计算模型算得，α=0.32、β=0.29、γ=0.39)。

1.2.2 城市中心性综合评价指数

衡量中心地等级高低的指标，反映中心地为其及外地区服务的相对重要性。

(2)

式(2)中：Ui为第i城市的中心性评价值；n为城市个数；Yij为第i城市第j项指标的标准化指数；Wj为第j个指标的权重。

1.2.3 城市空间联系综合强度

用重心坐标的迁移反映，以城市间重心距离的增减量化。

(3)

(4)

式中：Lij为第i和第j城市的重心距离；Xti、Yti、Xtj、Ytj分别为第t年第i、第j城市建成区重心的经纬度坐标；atk为第t年建成区中第k个建成区斑块的面积；xk、yk为第k个建设用地斑块的重心坐标。

Fij=αRij-βLij

(5)

式(5)中：Fij为第i中心城市与城市群内第j城市的空间联系综合强度值；Rij、Lij分别为第i中心城市与第j城市的城市经济联系强度和重心点距离；α、β为权重，α=7，β=3。

1.3 数据来源

研究中所用到的历年遥感数据影像图来自地理空间数据空间云(http://www.gscloud.cn)、交通地图、统计公报等图件和数据。

2 滇中城市群空间格局演变特征

2.1 空间结构

2.1.1 首位律

1994—2018年，昆明首位律指数均呈上升趋势(表1)，各城市规模差距有加大的趋势，城市经济发展的各类要素在昆明四区不断聚集，昆明四区的核心地位稳固。

表1 1994—2018年滇中城市群首位律指数Table 1 Law of the primate in central city from 1994 to 2018

2.1.2 城市基尼指数

1994—2010年基尼商指数呈上升趋势,要素不断向中心城市集中，城市差距加大；2010—2018年，城市经济基尼指数下降，次级城市发展加快(表2),发展不均衡的情况依旧突出。

表2 1994—2018年滇中城市群基尼商指数Table 2 Gini index in central city from 1994 to 2018

2.1.3 城市群综合紧凑度

1994—2018年，城市群综合紧凑度呈现从缓慢到快速的增长特征(图1)，昆明四区的核心地位突出，呈现出“单中心”特征的空间结构。

图1 1994—2018年滇中城市群综合紧凑度Fig.1 Comprehensive compactness in central city from 1994 to 2018

2.2 空间联系

2.2.1 城市中心性指数

根据城市经济发展水平、城市建设水平、城市公共服务水平等指标评价城市群各区县中心性强度(图2)，运用SPSS22.0软件进行聚类分析结果如图3所示，滇中城市群城市中心性强度分为8类。

逐步从“单核”模式发展为 “一主多副”网络层级模式，城市群网络形态逐渐清晰。中心性强度格局表现出以下特征：城市群城市中心性整体逐步提升，核心城市(昆明)体现出较强的相对重要性，核心城市带动周边城市发展的能力显著，多个副中心结构逐渐成型并对周边形成一定带动力，形成了以昆明为中心，红塔、麒麟为副中心，蒙自、楚雄为区域中心的结构。

2.2.2 空间相互作用指数

由图4可以看出，各区县之间经济联系强度有较明显的等级层次差异，经济联系强度受交通通达距离的影响较大，且呈负相关性，二级城市与其周边城市的经济联系强度加大、中心性上升，区域组团逐渐成型，经济联系强度的轴线网络呈现出由“单中心”向“一主多副”发展的过程。

2.2.3 都市区范围划分

结合城市中心性指数、空间相互作用指数、中心坐标迁移分析城市群各区县空间联系强度及其变化，由此划分各都市区范围。

(1)城市中心性综合评价指数。根据城市群各州市的行政区划和各区县的地理区位，结合历年城市中心性综合评价值排序情况，选取昆明四区、麒麟区、红塔区、楚雄市、个旧市作为都市区中心城市。

(2)城市空间联系综合强度。依据表3划分标准：1994—2018年城市群的都市区网络体系逐步形成，以昆明四区、麒麟区、红塔区为中心城市的都市区基本成型(图5)。由城市中心性综合评价模型和城市空间联系综合评价模型计算分析得到的都市区范围与《滇中城市群规划(2016—2050)》基本一致，该模型能较好地应用于都市区组团的划分。

表3 都市区中心城市以外的城市划分标准Table 3 Urban division standards of outside the city

图2 1994—2018年滇中城市群中心性强度Fig.2 Central intensity in central city from 1994 to 2018

2.3 城镇用地扩展

2.3.1 扩展特征

(1)扩展速率。扩展速率呈现出层级划分，区县间的扩展速率差异明显，且有较大的波动，具有明显的空间集聚性和空间分异性(图6)，区域扩展速率总体上呈不断上升的趋势。

(2)扩展强度。不同城市等级的区县，发展模式存在较大的差异，大城市(昆明四区、麒麟区、蒙自市)的扩展强度时序变化趋势在2002年后相对平稳；中等城市(晋宁区、开远市)的扩展强度时序变化较小；小城市的城镇扩展强度以波动性发展为主，个体差异较大，与各区域的产业结构、人口经济关系紧密，2010—2018年小城市(武定县、元江县等)扩展强度上升，城市发展速度提高，城镇用地扩展随城市发展速度的提升而上升；大城市(昆明四区、红塔区)扩展强度下降，城市建设向集约型发展(图7)。

图3 滇中城市群城市中心性聚类Fig.3 Center cluster analysis in central city

为方便图示表达，经济联系强度小于0.5的不予显示图4 1994—2018年滇中城市群经济联系强度等级Fig.4 Economic connection strength level in central city from 1994—2018

图5 滇中城市群1994—2018年区域中心城市组团演变Fig.5 Evolution of central city from 1994 to 2018

图6 1994—2018年滇中城市群城镇扩展速率Fig.6 The rate of Urban expansion in central city from 1994 to 2018

图7 1994—2018年滇中城市群城镇扩展强度Fig.7 The intensity of Urban expansion in central city from 1994 to 2018

图8 1994—2018年滇中城市群城镇扩展差异指数分异Fig.8 Urban expansion difference index in central city from 1994 to 2018

(3)扩展差异指数。1994—2018年各区县建成区扩展差异指数平均值分别为：1.518、1.224、1.767,发展水平有较明显的差距，快速发展区域的中心逐渐由东北部转向西北部(图8)。

2.3.2 形态特征

按照凸包理论计算，1994—2018年，扩展类型为外延型的城市数量由27下降至10个。城市发展转向了填充型，但随着经济不断发展，建设用地稀缺的问题日益加剧，复合型用地、紧凑城市、导向型开发建设将会是城市建设的新方向。1994—2018年间，城市群各区县的城市分形维数呈平缓上升的趋势(图9)， 单一的点状发展受到了限制，脱离现有建成区斑块另寻地块开发是该阶段城市发展建设的主要选择。

图9 1994—2018年滇中城市群分形维数平均值Fig.9 Average of fractal dimension in central city from 1994 to 2018

3 驱动机制

3.1 地理环境因素

根据雷达图(图10)形态特征，将城镇用地扩展模式分为单翼扩展模式、多翼扩展模式、扇形扩展模式三类。受高原山地地形影响，城市空间扩展体现出明显的交通指向性和自然条件避劣趋优的特征。

城市建设的土地资源主要来自各类坝子(盆地坝、河谷坝、山麓坝)，盆地坝的城市用地扩展模式以扇形扩展为主，如昆明四区、通海县、陆良县；河谷坝的以单翼或多翼扩展为主，如麒麟区、元江县；山麓坝的以单翼或多翼扩展为主，如东川区、新平县。

3.2 交通网络因素

滇中城市群在1994—2018年交通紧凑度持续上升，交通便利性整体提升。滇中地区公路里程数在1994—2018年增长率达269.30%,如昆明四区、江川县、呈贡区对外连接的道路数量增长较快，人口经济等资源逐渐集中于这些城市(图11)。2017年，云南省交通厅提出了“五纵五横一边两环二十联”的高速公路网建设规划，其中两环是指昆明绕城环线和滇中城市环线，未来资源也会朝着交通节点城市集聚。

3.3 经济发展因素

1994—2018年城市群的集聚程度差异随城市化发展而加剧(图12)，人口持续由中小城市向大城市集聚；产业结构因素也影响城市经济发展，东北方向的宣威市、会泽县、富源县的人均GDP分别为19 688元、19 155元、19 813元，远低于平均水平49 021元，该区域且第一产业占比较大，产业类型停留在原料的粗加工上，产值提升难度大(图13)。

3.4 政府调控因素

(1)政策调控。2001—2020年的4个《云南省国民经济和社会发展规划纲要》是影响城镇用地建设速度和强度的重要因素。在经历高度开发建设后倡导集约发展，滇中城市用地扩展的速率和强度将逐渐回落。2010—2018年在资源环境和规划政策的约束下，城镇扩展速度减缓。建设用地多功能开发、地上地下立体综合开发等土地集约利用，使城市群在城镇扩展强度下降的情况下保持建筑业总产值持续增加。

图10 1994—2018年滇中城市群城镇用地扩展强度指数雷达图Fig.10 Radar chart of urban land expansion intensity index in central city from 1994 to 2018

由于加权通达指数和非加权通达指数与城市群交通 紧凑度呈负相关性，计算后均另乘“-1”图11 1994—2018年滇中城市群交通紧凑度Fig.11 Traffic compactness in central city from 1994 to 2018

图12 1994—2018年滇中城市群分散度Fig.12 Dispersity in central city from 1994 to 2018

图13 2018年滇中城市产业结构对比Fig.13 Comparison of industrial structure of cities in central Yunnan in 2018

(2)规划调控。2011年《滇中城市群规划(2009—2030)》对滇中城市的层级划分、发展引导做出了规划部署，按人口规模划分了高度密集、相对密集、低密度生态控制三类地区，构建“一核三极两环两轴”的空间结构体系。大力支持二级城市发展，“一核三极”空间结构体系基本形成，但由于交通建设滞后导致“两环两轴”并未完全实现。

(3)行政区划调整。随着蒙自市、个旧市、开远市、弥勒市与滇中城市关系的发展，在2020年国家发改委批复的《滇中城市群规划(2016—2050)》中，红河州北部七个区县被纳入滇中城市群范围，“两环两轴”的结构体系将逐渐完整并优化完善。

4 建议

(1)推动多中心城市结构发展，倡导创新发展理念。滇中城市群发展呈现“大而不强，多而不优”的发展模式，滇中城市群如今已开始由“单中心”向“一主多副”的等级结构转变，需要政府在政策和规划中重点加强次级城市的规模经济发展，推动多中心城市结构发展，整合创新链、产业链和供应链以形成特色突出的创新型经济综合体，促进技术和人力的扩散来引导城市之间的协同发展，扩大经济辐射范围，提升城市群经济效率。

(2)发挥政府的正向调控作用，制定差异化发展战略。合理引导产业、人口的集聚，适当分散核心城市昆明的资源配置，外围州市可结合自身优势承接昆明转移的产业，曲靖应完善交通形成物流枢纽；玉溪打造以三湖区域为重点的旅游品牌，发展新型产业，实现昆玉良性互动；楚雄应加强建设彝乡特色文化产业，发展对外经济；蒙自应聚合资源流，发展贸易与新材料产业，推动与个旧、开远的同城化发展。

(3)完善交通网络建设，引导资源要素流动。城市群边缘区县距离中心辐射范围较远，通达性较差，较难融入城市网络，需要构建综合交通体系以增强各区县的溢出互动效应。受高原山地地形影响，滇中地区建设交通路网表现出建设难度大、工程造价高、建设周期长的问题，因此建设技术的创新就显得尤为重要。重整、优化道路空间资源，考虑道路空间的复合功能；提升公共交通覆盖率，结合城市功能、人口和就业规模制定差异化交通发展模式。

(4)坚持生态空间为主、生产、生活空间为辅的国土空间格局。滇中生态基底脆弱，生态敏感度高，需紧密关注生态用地的转化，加大天然林保护工程等生态屏障建设，完善刚性生态保护规划以增强约束，强化“三线”的统筹管控，坚持生态引领经济的发展理念。

5 结论

(1)滇中城市群空间格局的演变主要受地形、交通道路网络、经济产业结构和政府调控因素的影响。滇中城市群空间格局的演变呈现出政府主导、经济驱动、环境约束的特征。城市群空间格局在地理区位因素、经济发展因素、政府调控因素的复合作用下，往更有序、更紧凑、更高级的空间格局形态螺旋发展。

(2)滇中城市群“单中心”的空间结构呈现出“多核发展”“网络化发展”的趋势。1994—2018年，随着首位度、城市规模基尼指数、城市群综合紧凑度的增长，各类生产要素在核心城市高度聚集，核心地位显著。2010年后，玉溪都市区、曲靖都市区等区域快速发展，出现向“一主多副”空间结构的转变趋势，从单节点体系转变为地方多节点系统。

(3)滇中城市群空间联系强度的增长主要与交通建设和经济发展水平上升相关。滇中城市中心性指数及空间联系强度随着经济水平和交通建设的发展不断增强，空间联系加强，出现了较稳定的昆明都市区、玉溪都市区、曲靖都市区和个旧都市区，楚雄都市区已有雏形。

(4)滇中城市群用地扩展呈现较明显的阶段性特征。用地扩展方面，不同规模等级的城市表现出来明显的阶段性特征。城市经济经历“农业经济时期—市场经济时期—新经济时期”三个发展阶段，城市用地扩展则呈现出“快速规则扩展—快速不规则扩展—慢速规则扩展”的用地扩展变化过程，用地的形态特征也对应呈“单点外延—多点外延—单点填充”三个阶段。