长三角城市群扩容以来城市等级规模结构演化特征

2023-09-15水恒涛赵春雨曹雨黄振华

安徽师范大学学报（自然科学版） 2023年4期

水恒涛，余健，赵春雨，房莉，曹雨，黄振华

（安徽师范大学地理与旅游学院，江淮流域地表过程与区域响应安徽省重点实验室，安徽芜湖 241003）

21世纪以来，我国城市化进程不断加快，城市群逐渐发展成为全国科技、经济、文化的聚合地[1］，对国家的发展具有明显的推动作用。在城市等级进一步提高的同时，城市功能体系也在发挥作用[2］。城市体系指的是由一系列不同大小、相互关联、互惠互利的城市构成的城市集合[3］，它的形成、演化是一个动态的发展过程，反映在城市群的结构组合上具有一定的规模分布特征[4］。城市规模等级结构特征对建设可持续性发展的新时代城市体系战略具有十分重要的科学指导价值[5］，一直是城市体系研究的必要内容[6］。城市群的城市等级规模结构是否合理，直接影响到城市群整体功能的发挥和竞争力的提高。研究城市群等级规模结构的演变特征，对于确定城市群所处的发展阶段，合理地发挥城市功能具有重要意义[7］。

第一位研究城市等级规模结构的外国学者是英国的Howard[8］。从研究方法来看，Jefferson提出了城市首位度指数的计算方法[9］，Singer 提出“位序－规模”法则[10］，Marshall 提出了城市规模基尼系数的方法[11］，Batty 提出了等级钟理论[12］，进入21 世纪后，国内学者采用了空间数据探索、空间面板回归[13］、核密度估计[14］、空间关联维数与空间聚集维数[3］、位序累积规模模型[5］等许多新方法来研究城市等级规模结构。从研究内容上看，主要集中在揭示城市体系中城市规模成长的一般规律[15］、判断城市体系所在的发展阶段、预测区域内城市今后的发展规模[16］、研究这些方法在城市体系中的适用性、分析城市等级规模结构演变的驱动因素以及比较不同城市体系的城市等级规模结构差异。从研究结论来看，黄群芳认为可以通过优化城市等级规模结构来推动人口、经济和谐发展[17］，郭建科认为港口城市体系各功能发育情况可以通过位序规模结构与功能耦合类型特征来反映[18］，王乾认为区域环境对城市等级规模结构起到了重要的作用且这种影响具有很强的规律性[19］，叶浩[5］认为，在区域城市体系中各城市所承担的社会职能和经济职能与各城市的规模大小之间存在相关性。

现有的对长三角城市等级规模结构的研究主要集中在某一年的静态分析或长三角部分地区城市等级规模结构的演化分析，但对整个长三角城市规模分布演化的研究则较少[16］，特别是2008年以来，长三角城市群经历了几轮扩容，其范围已扩展到安徽省。就此现状，本文借助城市首位度指数、城市规模基尼系数、位序规模法则，选取长三角三省一市共四十一座城市2010—2020年11个时间点的市区常住人口数据进行研究，对长三角城市群自扩容以来城市规模结构的演化规律进行分析，为推进长三角一体化发展提供科学的依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

长三角源于1982年12月国务院批文建立的以上海为中心的经济区，包括江苏省和浙江省的10 个城市。1992 年，长三角政府经济技术协作部门自发成立长江三角洲协作办（委）主任联席会议，成员包括上海市、南京市、杭州市等14 个城市。2008年9月《国务院关于进一步推进长江三角洲地区改革开放和经济社会发展的指导意见》中指出，长三角城市群以上海、江苏、浙江的16个城市为主体范围。2010年6月，国务院批复了《长江三角洲区域规划》，长三角城市群范围进一步扩充至2省1市的25个城市。2016年5月国务院批复的《长江三角洲城市群发展规划》，将长三角城市群扩充到江浙沪皖3省1市的26个城市，2019年12月，中共中央、国务院发布《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》中明确指出，上海、浙江、江苏、安徽三省一市的41个城市，全部被纳入长三角城市群。30多年来，长三角城市群已发展成为我国第一大城市群。截至2020年底，“三省一市”范围的长三角面积为35.91 万平方公里，约占全国面积的二十七分之一，经济总量达24.47 万亿元，约占全国经济总量四分之一，常住人口达到2.35亿人，约占全国人口总量六分之一。

图1 各个时期长三角城市群范围图Fig.1 Map of the urban agglomeration of the Yangtze River Delta in various periods

1.2 数据来源

城市人口不仅是衡量一个城市规模的通用指标，也是一个城市十分重要的综合特征[19］。考虑到各省市城市化水平的稳定提高，以及最近十多年来人口数据报告的连续性，本文将2010年底到2020年作为分析的主要时段，人口数据资料来自历年《中国人口普查资料》数据以及其他各省市的统计年鉴。由于十多年来，长三角的大部分城市都经历了区划调整，为了使研究数据具有一定的纵向比较性，使用2020年行政区划为基准来进行分析。一般选取“城市城镇人口数”“城市户籍人口数”“市辖区城镇人口数”等指标中一个或多个来研究城市规模等级结构演化[2］，但是，周一星和于海波指出，由于我国城市化的快速发展，大量农村人口进入城镇，“市区户籍城镇人口”“市区户籍总人口”已经不能衡量一个城市实际的人口规模[20］。城市人口规模的一个重要组成部分是外来流动人口，市区常住人口规模是衡量城市综合承载力的重要指标，反映了城市的人口吸收能力、经济发展水平和公共服务供给能力[21］，因此，本文选取长三角三省一市共41座城市2010—2020年等11个时间节点的市区常住人口为研究对象。

1.3 研究方法

1.3.1 城市首位度指数 Mark Jefferson提出了城市首位度概念，城市首位度指数包括2城市指数、4城市指数和11城市指数。2城市指数指第一大城市与第二大城市的人口规模之比，其代表了最大城市的城市发展要素的集中程度，计算公式为

在2城市指数的基础上，又有人提出4城市指数和11城市指数。其计算公式分别为

上式中，P1为首位城市的人口数，P2到P11为第二到第十一位城市的人口数。城市规模等级结构的理想状态是，2城市指数为2，4城市指数和11城市指数为1[22］。

1.3.2 “位序－规模”法则“位序－规模”法则是描述城市人口规模和城市人口规模位序之间关系的法则[23］，其公式为

式中:n为城市的数量，Ri代表城市i的位序，Pi是按照从大到小排序后位序为Ri的城市规模，P1是首位城市的规模，而参数q通常被称作Zipf指数[24］，为直观起见，通常对式（1）进行自然对数变换得

研究发现：当q＝1时，城市体系中最大规模城市与最小规模城市之比为整个城市体系中的城市个数，齐夫（Zipf）认为此时是自然状态下城市体系的最优分布[18］，故称此时的城市规模分布满足Zipf准则[25］；当q＜1时，城市规模分布相对比较集中，处于中间位序的城市较多；当q＞1时，说明城市规模有分散分布的趋势，首位城市的垄断性较强。当高序位发展相对较快时，城市规模分布趋向分散，q值也不断增大，q→∞时，区域内将只有一个城市，为绝对首位型分布；当低序位城市发展迅速并且缩小与高序位城市的差距时，q值会有所缩小，而q→0表示区域内城市规模将一样大，人口分布绝对平均[26］。

1.3.3 城市规模基尼系数 Marshall 第一次提出了用城市规模基尼系数来研究不同大小城市的发展情况。城市基尼规模系数是由常数式基尼模型来拟合求解的，其计算方法为：假设一个地区的城市体系有n个城市组成，S是这n个城市的人口的总和，T是城市体系中每个城市之间人口规模之差的绝对值总和，则基尼系数的计算公式为

城市规模基尼系数的取值最大为1，最小为0。当所有城市的人口数量都一样时，G＝0，这时城市体系中城市人口规模的分散程度达到最大；当城市体系的总人口都集中在首位城市时，而其他城市却无人居住时，G=1。一般来说，基尼系数越接近1，表明城市规模分布越集中；越接近0，则表明城市规模分布越分散[27］。一般认为G大于0.6时，表示城市人口规模差距非常大[28］。由于城市规模基尼系数的拟合和求解采用了常数基尼模型，所以可以弥补当城市规模有较大差距时用“位序－规模”法则回归拟合的不足。

2 长三角扩容以来城市等级规模演化时间特征分析

2.1 长三角城市市区人口数量变化

根据历次人口普查数据可知，2010年长三角41个城市市区常住人口总数为9466万人，2020年长三角41个城市市区常住人口总数为12650万人（图2），是2010年的1.34倍。分省来看，2020年江苏省、浙江省、安徽省城市市区常住人口总数分别为2010年的1.40、1.43、1.26倍。

图2 长三角城市群市区常住人口分布图Fig.2 Distribution map of the permanent population in urban areas of the Yangtze River Delta urban agglomeration

2.2 基于城市首位度指数的演化特征分析

对2010—2020年长三角城市市区常住人口数据进行2城市指数、4城市指数和11城市指数计算（表1）。结果显示：①长三角历年的2城市指数都远大于理论值2，但自2013年后总体趋势为逐年下降，从2010年的3.1199降到2020年的2.3220，说明首位城市上海人口远大于其余城市，在长三角城市群内具有绝对垄断的地位特征，但有分散分布的趋势；4城市指数2010—2019年间高于标准值1，但处于下降的趋势，并且不断地趋向于理论值1，到了2020年，4城市开始低于理论值1，说明长三角城市群龙头城市上海在不断发展的同时，南京、杭州、苏州等副中心城市的城市规模也在不断增强，城市人口也有较大的增长；11城市指数的趋势与4城市指数走势大致吻合，说明首位城市上海城市人口规模在逐年扩大的同时，杭州、宁波、苏州、南京、无锡、合肥、常州等高序位城市人口规模也在不断扩大。②与扩容前相比，扩容后的长三角城市群2 城市指数与4 城市指数没有变化，说明上海是长三角城市群无可替代的核心城市，南京、杭州、苏州则是无可争议的副中心城市；11 城市指数扩容后要小于扩容前，因为扩容后纳入了合肥、温州、徐州等市区人口规模较大的城市，尤其是合肥，经过近十年的发展，市区常住人口仅次于上海、杭州、南京和苏州，超过了无锡、宁波、常州等城市。

表1 2010—2020年长三角城市群城市指数分析表Table 1 City Index analysis table of the Yangtze River Delta urban agglomeration from 2010 to 2020

2.3 基于“位序－规模”法则的演化特征分析

借助Spss22.0 统计软件，运用OLS 方法对方程lgPi＝lgP1-qlgRi进行回归。结果如表2、图3 所示：①历年的回归模型拟合系数R²都大于0.92，模型拟合优度较高，说明长三角城市群城市规模结构符合“位序－规模”法则，也反映了城市位序和城市规模之间有着天然的相关性。②从城市规模分布来看，长三角历年的Zipf 指数都大于1，说明长三角城市规模有分散分布的趋势，城市规模分布差异较大，首位城市有着非常明显的垄断地位，高序位城市的集聚效应显著，大城市与小城市存在较大的差距。③从演化阶段来看，大致可分为两个时期：2010—2013 年Zipf 指数呈现下降态势，说明该时期内，人口向中间序位的城市集聚，中等城市发展较快；2013—2020 年Zipf 指数呈现上升态势，表明这一时期长三角城市体系分布更加趋于分散，高序位城市发展迅速，其垄断地位得到加强。④扩容后的长三角城市群Zipf 指数平均值为0.9991，而扩容前为1.1017，扩容后的长三角城市群历年Zipf 指数平均值要比扩容前更接近于1，而齐夫（Zipf）认为q值越接近1，城市体系分布越优越，说明扩容使得长三角城市体系越来越接近于自然状态下的最优分布。

表2 2010—2020年长三角城市群“位序－规模”分析表Table 2 Agglomeration order-scale analysis table of the Yangtze River Delta urban agglomeration from 2010 to 2020

图3 长三角洲城市群城市Zipf指数变化图Fig.3 City Zipf index change chart of the Yangtze River Delta urban agglomeration

2.4 基于城市规模基尼系数的演化特征分析

计算2010—2020年长三角城市人口规模基尼系数，结果如图4 所示：①十多年间长三角城市基尼系数一直在0.26-0.28 之间波动，远远低于0.6，说明长三角城市间规模分布比较均衡。②从演化阶段来看，除了2012—2013，2019—2020 两个时间段外，其余年份长三角城市规模基尼系数呈上升趋势，表明城市体系内人口规模分布趋于大城市。③与扩容前相比，扩容后的长三角城市人口规模基尼系数波动较大，除了2016—2018三年外，其余年份均低于扩容前，说明长三角的扩容使得长三角城市人口分布更加均衡。

图4 长三角洲城市群城市规模基尼系数变化图Fig.4 Gini coefficient change graph of city scale of the Yangtze River Delta urban agglomeration

图5 长三角洲城市群城市规模分布空间变化示意图Fig.5 Schematic diagram of spatial variations in urban scale distribution of the Yangtze River Delta urban agglomeration

3 长三角扩容以来城市等级规模演化空间特征分析

城市的等级和规模主要通过城市人口规模来进行划分，根据2014年国务院印发《关于调整城市规模划分标准的通知》，将城区常住人口作为统计口径，城区是指市辖区和不设区的市，区、市政府驻地的实际建设连接的居委会所辖区域和其他区域。我国主要的划分等级为超大城市（＞1000 万）、特大城市（＞500 万）、大城市（＞100 万）、中等城市（＞50万）、小城市（50万以下）[29］。十多年间，长三角41 个城市的城市等级变化较大，2010 年超大城市数量为1个，特大城市2个，分别为南京市和杭州市，25个城市为大城市，10个中等城市和3个小城市。到了2020 年，超大城市增加到2个，分别是上海市和杭州市，4 个特大城市为南京、苏州、合肥、宁波，大城市和中等城市的数量都没有变化，分别为25个和10个，小城市为0个。分省来看，江苏省和浙江省为双核心城市，而安徽省则以合肥为核心的单核心城市。

3.1 区域差异性

长三角地区城市规模等级的区域差异性主要表现为核心—外围差异、省际差异以及副中心城市差异。与2010年相比，2020年城市等级提升速度较大的区域有浙北、苏南和皖中（主要是合肥市），其中城市等级和规模提升较快的区域为浙北，其中杭州市、宁波市、绍兴市的城市等级都有所提升。浙北和苏南地区城市等级提升较快的原因主要有：一是沪宁线和沪杭线2条交通廊道是长三角城市群最强的经济走廊，对沿线城市具有较强的带动作用；二是上海市的集聚与扩散作用较其他区域更为明显；三是该区域本来就是长三角城市群的中心范围，在历史上就是各自省份比较发达的地区，具备良好的经济社会基础[30］。而城市等级提升较慢的区域有皖北、皖西南、浙西和苏北，这些区域都是省内经济较为不发达的地区且是长三角城市群扩容后加入的。副中心城市差异表现在与合肥市、杭州市相比，南京市的城市等级速度提升比较慢，2010年，南京市与杭州市为特大城市，且南京市的市区常住人口要大于杭州市，仅次于上海市排名第二，到了2020年，杭州市的市区常住人口已经超过南京市并且跨入了超大城市之列，此外，合肥市也由大城市演变为特大城市。

3.2 轴线延伸性

从空间布局和形态来看，长三角城市等级规模结构的演变具有明显的轴线延伸特征，2010年长三角的超大城市（上海市）和特大城市（南京市、杭州市）都分布在沪宁线和沪杭线上，形成“V”字形的城市空间格局。随着长三角城市群的不断扩容，“V”字形城市空间格局逐渐演变成“Z”字形城市空间格局，到了2020年，合肥市和宁波市变成了特大城市，沪宁线继续向西延申成沪宁—宁合线，沪杭线则向东延伸为沪杭—杭甬线，十年间，长三角有10个城市的城市等级得到了提升，其中有5个位于该轴线上（合肥市、宁波市、苏州市、绍兴市、杭州市），3个位于受轴线城市辐射较大的外围区域（蚌埠市、铜陵市、泰州市），而其他区域的城市城市等级几乎都没有提升。因为轴线上分布着沪宁高速、沪杭高速、杭甬高速、沪宁高铁、沪杭甬高铁和沿江高铁等国家交通要道，便利的交通基础设施建设和联系成为推动长三角城市体系和城市群形成的重要保障[30］。

3.3 圈层聚集性

长三角城市群城市规模分布具有空间集聚性，上海市在长三角城市群内具有断层领先地位，但处于城市群的东部，其辐射能力主要集中在苏锡常都市圈、宁波都市圈以及嘉兴市和南通市，对扩容后的城市的辐射能力较弱，因此需要次一级的城市辐射。其中南京都市圈、杭州都市圈和合肥都市圈是长三角城市群内三大都市圈，各个都市圈的龙头城市南京市、杭州市和合肥市也是长三角城市群内仅次于上海的第二梯队的城市，其中合肥市负责辐射皖北以及皖西，南京市负责辐射苏北和皖南，杭州市负责辐射浙西和浙南。

4 结论与建议

本文采用城市首位度指数、“位序－规模”法则、城市规模基尼系数等指标对长三角十多年来城市等级规模结构演化进行了分析研究，揭示了长三角城市群扩容以来城市等级规模结构演化的基本特征。

4.1 结论

（1）计量分析表明长三角首位城市上海市规模过大，2城市指数偏离正常值，人口集中度较高，但首位度呈下降的趋势，说明上海市在长三角城市群内的垄断地位开始下降，副中心城市南京市、杭州市发展迅猛，尤其是杭州市已经成为长三角第二个超大城市，长三角城市群有由单核结构向双核结构发展的趋势，Zipf指数和城市规模基尼系数显示虽然长三角城市规模分布比较合理，但具有分散分布的趋势，高序位城市的集聚效应显著，人口规模分布趋于大城市，大城市与小城市存在较大的差距。

（2）从空间视角分析，长三角城市群城市等级规模演化具有区域差异性、轴线延伸性和圈层聚集性等空间特征。位于沪宁杭合甬轴线、长三角城市群核心地带、以及五大都市圈内的城市人口规模较大，城市等级提升速度也较快，而这三大区域的范围也高度重合，长三角城市群的超大城市和特大城市全部都分布在此，而其他区域城市等级较低且提升速度较慢。

（3）长三角扩容前后等级规模结构演化的社会经济意义。长三角的历次扩容给长三角城市群带来了广阔腹地，长三角城市群经过几十年的发展，尤其是上海、苏南、浙北地区已成为我国最发达的区域之一，这些区域目前需要通过发展高新技术产业来转变经济发展模式，最终实现可持续发展，进入高质量发展阶段，因此当地的一些相对低端产业需要转移，而新加入的安徽省、苏北、浙北地区可以依靠区位优势承接长三角地区的部分产业转移推动社会经济发展。计算可得扩容后的长三角Zipf 指数和城市规模基尼系数均有所下降，尤其是Zipf指数更加接近于标准值1，说明扩容后的长三角城市群城市等级规模结构越来越合理化。