县域小城镇人口规模结构及其演变的分形特征比较研究——以苏州县级市为例

徐懿德，尚正永

(苏州科技大学 a.建筑与城市规划学院；b.地理科学与测绘工程学院，江苏 苏州 215000)

小城镇是城乡之间的过渡区域，包括县城在内除设市以外的建制镇[1]。不同小城镇在功能等级上的联系和划分称为城镇体系[2]。城镇体系的规模结构是地理学的研究热点之一，而分形研究(fractal studies)是当代理论地理学研究的主要内容之一[3]。分形理论是由Mandelbrot创立，在《英国的海岸线有多长》一文中首次阐明了分形思想[4]，并最早对城镇规模分布的分数维性质展开了探讨。D.Wong、A.S.Fothering ham和P.Frankhouser等先后研究了城镇体系的位序-规模法则及Pareto分布与分维的关系。S.L.Arlinghaus和W.C.Aringhaus在早期的工作基础上探讨了Lösch中心地结构的分形特征[5]。分形理论的产生与发展有助于解决和解释非线性世界中一些具有随机性和复杂性特征的现象和问题[6]。20世纪90年代，研究人员在基础理论、应用方法和实证研究方面[7]获得了显著成果。城镇体系分形研究是分形理论在人文地理学应用中的一个较为成熟的方面[8]，目前的研究主要着眼于国家、省域、市域等大区域层面，对县域层面的研究相对较少。因此，本文以苏州市代管的太仓、昆山、常熟、张家港等市的小城镇为研究对象,对县域小城镇人口规模结构及其演变的分形特征进行比较研究。

1 数据来源与研究方法

1.1 研究区域概况

苏州市位于长江三角洲中部，江苏省东南部，地处东经119°55′～121°20′，北纬30°47′～32°02′，属亚热带季风海洋性气候，东傍上海，南接浙江，西抱太湖，北依长江。截至2020年底，市域总面积8 657.32 km2，常住人口12 748 262人。苏州代管的县级市有昆山市、张家港市、常熟市、太仓市，四个县级市地区总面积4 016.76 km2,占苏州市的46.4%，常住总人口6 032 703人，占苏州市的47.32%。

图1 研究区略图Fig.1 Sketch map of the study area

1.2 数据来源

本文研究主要通过文献研究法，如昆山市市志(1981-2010)、太仓市志(1986-2005)、张家港市志(1986-2005)、常熟市志、相关统计年鉴等，通过查询、收集、整理有关小城镇的文献资料，对各县级市城镇人口数量、行政区划调整与城镇变迁情况等进行梳理归纳，形成研究依据。

1.3 研究方法

1.3.1 城镇首位度与四城镇指数

根据马克·杰斐逊(M.Jefferson)的城镇首位度，用区域内最大城镇规模与第二位城镇规模的比值来衡量城镇规模分布状况。首位度大的城镇规模分布称首位分布，计算公式为：

S2=P1/P2

(1)

其中，P1、P2为各个城镇按人口规模大小排序后最大城镇人口规模和第二位的城镇人口规模。理论上而言，城镇首位度越高，城镇规模差异越大[9]。但是，仅仅用两个城镇的人口有时并不能很好地表示城镇分布规模，为了弥补这种局限性，引用四城镇指数作为另一指标。

四城镇指数：用区域内第一大城镇与第二、第三、第四大城镇人口数量和比值来衡量城镇规模分布状况，计算公式为：

S4=P1/(P2+P3+P4)

(2)

其中，P1、P2、P3、P4为城镇按人口规模大小排序后第一、二、三、四位的城镇人口规模。“四城镇指数”越高，说明镇区人口在不同规模城镇上分布越不均衡，城镇规模差异越大。

1.3.2 城镇人口规模结构的分形模型

城镇规模分布一直是城镇体系研究的核心问题之一。就区域城镇规模分布而言，在一定时空条件下具有分形性质并满足G·K·Zipf位序-规模法则[8]。但是，位序规模法则对城镇等级规模分布模型的参数解释具有局限性，因此采用位序规模法则与分形理论相结合方法。具体思路：对于一个特定区域，给定按城镇人口规模从大到小排布的城镇序号r，则相应的城镇人口数N(r)与r满足关系[10]：

N(r)∝r-D

(3)

式(3)是一个分形模型，其中D是豪斯到夫(Hausdorff)分形维数，可转化为：

lgN(r)=A-Dlgr(A为常数)

(4)

而1949年G·K·Zipf提出了一个通用的城镇规模分布法则：

(5)

2 结果分析

2.1 小城镇的数量变化

通过文献研究的方法，对昆山市、常熟市、张家港市和太仓市行政区划调整与城镇变迁情况进行了归纳总结，具体情况见表1、表2、表3、表4。总体上可大致分为3个阶段，即建制乡改建制镇、建制镇合并和建制镇改街道3个阶段。

第一阶段是1985—1995年，建制乡改建制镇阶段。此阶段的行政改革主要通过建制乡改建制镇，在县域范围内减少建制乡的数量，至1995年末建制乡全面改革为建制镇，实行镇管村体制。其中昆山市在1990年末率先完成，同时也成为江苏省第一个“无乡之市”。常熟市建制乡改建制镇的幅度最大为32个，其次是张家港市25个，太仓市21个，昆山市最少为18个。乡镇总体数量有所收缩，但总体收缩程度不大，其中张家港市最大，乡镇总数从27个收缩至23个。

表1 太仓市行政区划调整与城镇变迁Tab.1 Adjustment of administrative divisions and urban changes in Taicang City

第二阶段是1996—2009年，建制镇合并阶段。这一阶段改革目的主要是精简建制镇机构，扩大建制镇规模，集中人口和生产资料，从而加快建制镇经济发展。在此阶段，常熟市建制镇数量变化最大，建制镇的数量从1996年的32个收缩至2009年末的10个，收缩幅度为69%。太仓市位列第二，建制镇数量从22个收缩至7个，收缩幅度为68%。张家港市位列第三，从23个收缩至8个，收缩幅度为65%。昆山市建制镇合并数量最小，从20个收缩至10个，收缩幅度为50%。此后，昆山市、常熟市、张家港市和太仓市建制镇数量收缩幅度很小，基本稳定，撤乡并镇工作基本结束。

第三阶段是2010年至今，经撤乡并镇调整之后，在县域范围内形成了新的行政区划格局[12]，即建制镇改街道阶段。建制镇改街道是城市发展的必然后果，随着工业化和城镇化水平不断提高，中心城镇发展受到空间的限制，城镇向外扩张成为必然选择，处于相邻的建制镇成为中心城镇吞并的对象。从2010年至今，常熟市由建制镇改为街道的数量最多为6个，分别是莫城街道、虞山街道、琴川街道、常福街道、东南街道及碧溪街道，占建制镇总数的43%。其次是太仓市和张家港市，建制镇改街道都为3个，分别是科教新城、娄东街道、陆渡街道，金港街道、后塍街道、德积街道，占建制镇总数的33%和30%。昆山市目前尚未有建制镇改街道，建制镇总数为10个。

表2 昆山市行政区划调整与城镇变迁Tab.2 Adjustment of administrative divisions and urban changes in Kunshan City

表4 张家港市行政区划调整与城镇变迁Tab.4 Adjustment of administrative divisions and urban changes in Zhangjiagang City

2.2 小城镇的等级规模变化特征

2.2.1 人口数量

根据相关统计年鉴、第五次全国人口普查、第六次全国人口普查和第七次全国人口普查报告得到各县级市人口数据(见表5)。从人口数量来看，昆山市人口数量最多为2 092 496人，常熟市位列第二位1 677 050人，太仓市人口数量最少为831 113人；从人口增量来看，昆山市增量亦最大，为1 557 377人，其次是常熟市，增量为679 019人，接着是张家港市为649 344人，太仓市增量最少，为395 754人；从人口年平均增长率来看，昆山市年平均增长率最高，为8.31%，太仓市位列第二，为2.6%，张家港市位列第三，为2.37%，常熟市相对最低为1.94%。

2.2.2 城镇首位度与四城镇指数变化

采用城镇人口作为衡量城镇规模的主要指标，运用城镇首位度和四城镇指数这两种数学方法对1985年、2000年、2009年和2020年这4个时间点进行数据计算。

表5 不同年份人口总量 (人)

表6 不同年份四市首位度和四城镇指数Tab.6 The first degree of four cities and the index of four towns in different years

按照位序-规模的原理，正常的城镇首位度为2，四城镇指数为1。由表6的计算结果可知，2000年之前各县级市城镇首位度和四城镇指数均大于理想值，说明城镇规模差异较大。随着行政区划的调整，目前昆山市和张家港市城镇首位度和四城镇指数大于理想值，其中昆山市城镇首位度及四城镇指数皆为最大，分别为3.18和1.63，说明昆山市城镇规模差异最大，镇区人口在不同规模的城镇上分布最不均衡；而太仓市和常熟市均小于理想值，其中太仓市城镇首位度和四城镇指数最小分别为1.1和0.49，说明太仓市城镇规模差异最小，镇区人口在不同规模的城镇分布最均衡。

2.2.3 城镇人口规模结构的分形特征

根据城镇等级规模结构的分形分析方法，以太仓市1985年城镇人口为例，进行城镇规模大小排序(见表7)，按此类方法在EXCEL中以lnr为横坐标，以lnP(r)为纵坐标，分别做出各市1985年、2000年、2009年和2020年城镇规模分布双对数坐标图，结果如图2、图3、图4和图5所示。结果显示，相关系数R2大都在0.9以上，说明相关性好，可以进行分形分析。昆山市对应的q值为1.323 5、1.014 2、1.221 2和1.553 2，而对应的分形维数D分别为0.755 6、0.986、0.818 9和0.643 8。常熟市q值为1.052 3、1.115 4、0.841 6和0.878 1，分形维数D值为0.950 3、0.896 5、1.138 8和1.162 1。张家港市q值为1.381 3、1.026 2、1.178和1.057 3，分形维数D值为0.724、0.974 5、0.848 9和0.945 8。太仓市q值为1.417 8、1.224 5、1.024 2和0.788 3，分形维数D值为0.705 3、0.816 7、0.976 4和1.268 6。可以得出昆山市和张家港市q值>1，D值<1，昆山市更明显，说明昆山市城镇体系人口规模结构最分散，人口分布差异程度最大，首位城镇的垄断性最强。而常熟市和太仓市D值变化比较大，主要是受建制镇改街道的影响，调整了原先城关镇的行政区域，其中太仓市目前q值最小，D值最大，说明太仓市城镇规模分布最集中，人口分布最均衡，中间位序的城镇数目最多。验证了城镇首位度和四城镇指数的计算结果。

表7 1985年太仓市城镇人口规模等级 (人)

位序归庄乡鹿河乡新湖乡陆渡乡新塘乡九曲乡王秀乡板桥乡牌楼乡时思乡老闸乡沙溪乡人口68967262357056353550246140735332747lnP(r)6.546.516.436.356.336.286.226.136.015.875.793.85lnr2.562.642.712.772.832.892.9433.043.093.143.18

图2 昆山市规模分布双对数坐标图Fig.2 Double logarithmic coordinate graph of the size distribution of Kunshan City

图3 常熟市规模分布双对数坐标图Fig.3 Double logarithmic coordinate graph of the size distribution of Changshu City

图4 张家港市规模分布双对数坐标图Fig.4 Double logarithmic coordinate graph of the size distribution of Zhangjiagang City

图5 太仓市规模分布双对数坐标图Fig.5 Double logarithmic coordinate graph of the size distribution of Taicang City

3 结论与讨论

3.1 主要结论

研究表明，昆山市、常熟市、张家港市和太仓市城镇人口规模分布都具有明显的分形特征，表现出自相似结构，说明分形理论适合本区域城镇人口规模结构的分析比较研究，因此昆山市、常熟市、张家港市和太仓市在未来的城镇体系规划中可以运用分形思想设计城镇体系规划的等级规模结构。

从小城镇数量来看，常熟市收缩幅度最大，数量从1985年的34个收缩至2022年的14个。其次是张家港市和太仓市，分别从27个收缩至10个与24个收缩至9个。昆山市收缩幅度最小，从21个收缩至10个。目前，常熟市建制镇改街道的数量最多，为6个，占建制镇总体数的43%。其次是太仓和张家港，建制镇改街道都为3个，分别占建制镇总数的33%和30%。昆山目前尚未有建制镇改街道。

从人口数量来看，无论人口总量还是增量，昆山市都处于领先地位，其次是常熟市和张家港市，太仓市相对较少，但人口年平均增长率仅次于昆山市。

从城镇规模分布来看，历年昆山市分维值D为0.755 6、0.986、0.818 9和0.643 8。常熟市D值为0.950 3、0.896 5、1.138 8和1.162 1。张家港市D值为0.724、0.974 5、0.848 9和0.945 8。太仓市D值为0.705 3、0.816 7、0.976 4和1.268 6。目前，昆山市和张家港市D值小于1，说明城镇体系等级规模分布比较分散，尤其昆山市，人口分布差异最大，首位城镇的垄断性最强；常熟市和太仓市的D值大于1，说明城镇规模分布比较集中，尤其是太仓市人口分布最为集中，中间位序的城镇数目最多。

3.2 对策建议

通过梳理小城镇的数量变化情况，根据对昆山市、常熟市、张家港市及太仓市城镇人口规模结构的分维测算结果，目前昆山市和张家港市城镇的首位度较高，相比之下常熟市和太仓市城镇体系规模分布还没有达到最合理状态，因此，常熟市和太仓市要重点突出中心城镇的建设,促进生产要素向其集聚，实现城镇的规模扩张和功能扩张。充分利用市政府驻地的区位优势条件,发挥较其他城镇经济实力相对雄厚的优势，扩大对县域物资、资金、人才、科技等要素集散的辐射带动功能，整体带动县域小城镇的综合发展。加强以交通为主的基础设施建设，通过提高城乡之间的通达性水平来促进城乡之间的经济联系，以时间的可达性来缩短空间距离，从而放大城乡之间空间上的联系强度，促进城乡融合发展。