中國城市空間擴(kuò)展影響因素的實(shí)證研究

摘要：傳統(tǒng)城市理論假設(shè)城市空間規(guī)模是和人口規(guī)模、城市收入水平、交通成本以及農(nóng)地租價(jià)4個(gè)因素有緊密的聯(lián)系，我們運(yùn)用因子分析法對中國30個(gè)省會(huì)城市及直轄市進(jìn)行分析，再次證實(shí)該假設(shè)并得出不同影響因素的影響程度。同時(shí)繼續(xù)通過聚類分析，可以將我國省會(huì)城市及直轄市空間規(guī)模分布劃分為特大城市、大城市、較大城市以及中小城市4個(gè)大類。

關(guān)鍵詞：城市空間擴(kuò)展；單中心城市模型；影響因素；因子分析；聚類分析

中圖分類號(hào)：TU984.11⁺3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009—3060(2008)06—0030—05

隨著工業(yè)化與城市化的快速推進(jìn)，我國城市空間擴(kuò)展和土地需求規(guī)模急劇增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)20世紀(jì)90年代以來，我國城市建設(shè)用地以年增長率4％的速度擴(kuò)展，遠(yuǎn)高于世界發(fā)達(dá)地區(qū)1.2％的平均值。根據(jù)城市化發(fā)展的一般規(guī)律，我國正處在城市化加速發(fā)展時(shí)期，許多城市面臨大規(guī)模的城市空間擴(kuò)展問題，如各類開發(fā)區(qū)和工業(yè)園區(qū)的興起、城市新區(qū)的建設(shè)等。城市用地的空間拓展將日益成為當(dāng)前以及今后幾十年我國城市土地發(fā)展的主要趨向。本文將通過對目前城市空間擴(kuò)展研究的簡單回顧后，結(jié)合傳統(tǒng)城市經(jīng)濟(jì)理論，分析影響城市空間擴(kuò)展的相關(guān)因素，探求城市空間擴(kuò)展機(jī)制，并深一步探討我們城市規(guī)模分布以及存在的問題。

一、城市空間擴(kuò)展的理論基礎(chǔ)

在早期的城市文獻(xiàn)中關(guān)于城市擴(kuò)展的原因和后果的理論定義和識(shí)別是十分詳細(xì)的，他們認(rèn)為城市空間規(guī)模是由城市土地和農(nóng)地使用之間正確分配的有序的市場過程決定的。而大部分較近期的文獻(xiàn)又集中于更精確的定義和對象的測量。這些文獻(xiàn)中均采用標(biāo)準(zhǔn)的城市經(jīng)濟(jì)的理論框架，也就是美國學(xué)者Edwin S.Mills和RichardF.Muth的單中心城市模型。Mill是第一位通過引入單中心城市模型，而建立了完整的城市均衡結(jié)構(gòu)的學(xué)者。該結(jié)構(gòu)建立的一個(gè)重要基礎(chǔ)是一個(gè)城市地區(qū)內(nèi)的通勤成本差異必須由生活空間的價(jià)格差異來平衡，同時(shí)正式引入了城市邊界均衡的兩個(gè)條件方程，第一個(gè)是城鄉(xiāng)邊界上的城市土地租金必須和農(nóng)地租價(jià)相等，第二個(gè)是城市人口正好被完全安置在城鄉(xiāng)邊界以內(nèi)的范圍。該模型產(chǎn)生的假設(shè)把城市空間規(guī)模和很多基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)變量相聯(lián)系，比如收入、人口、交通成本和農(nóng)地租價(jià)。而美國學(xué)者Jan.K.Brueckner和DavidA.Fansler首先使用實(shí)證方法支持單中心城市模型，隨后美國學(xué)者Daniel T.McGrath以及中國學(xué)者鄧祥征，黃季焜，美國學(xué)者Scott Rozelle和Emi Uchida使用越來越大的數(shù)據(jù)集和日益更加精確的方法對該假設(shè)進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)，他們的發(fā)現(xiàn)也同時(shí)支持了單中心城市模型的預(yù)測。

Brueckner和Fansler使用了來自40個(gè)大都市區(qū)域的相對獨(dú)立的較小城市作為樣本。經(jīng)過實(shí)證分析，在衡量城市土地面積時(shí)，收入、人口和農(nóng)地租價(jià)有顯著性而交通成本變量無顯著性。作者認(rèn)為實(shí)證的結(jié)果支持這樣的觀點(diǎn)，城市化主要是一個(gè)理性的市場進(jìn)程，同時(shí)建議城市的理性擴(kuò)展是值得的。

McGrath利用更大的、更全面的數(shù)據(jù)集，包括十年一度的觀察值，實(shí)證估計(jì)來自標(biāo)準(zhǔn)單中心城市模型的城市空間的大小，再對市區(qū)的土地面積和人口、收入、交通成本和農(nóng)業(yè)用地的價(jià)值進(jìn)行回歸分析，他發(fā)現(xiàn)這些變量參數(shù)估計(jì)都是有顯著性的，其中與Brueckner和Fansler研究結(jié)果不同的是，McGrath發(fā)現(xiàn)交通成本變量無顯著性。同時(shí)他的估計(jì)模型解釋了城市空間的大小近80％的差異。這個(gè)強(qiáng)烈的結(jié)果提示作者得出這樣的結(jié)論，衡量城市空間擴(kuò)展的觀點(diǎn)是值得的，同時(shí)和傳統(tǒng)理論相一致，城市結(jié)構(gòu)是一種有序的經(jīng)濟(jì)進(jìn)程的結(jié)果。

鄧祥征等認(rèn)為前面學(xué)者都是采用美國這樣的發(fā)達(dá)國家數(shù)據(jù)，但是在發(fā)展中國家同樣出現(xiàn)的城市化和城市土地流轉(zhuǎn)問題是否也可以用他們的研究發(fā)現(xiàn)來解釋。當(dāng)然目前也有不少對發(fā)展中國家產(chǎn)生的問題和原因進(jìn)行研究，但是卻缺少對中國的大范圍、高質(zhì)量的研究。所以他們使用了中國超過2000個(gè)縣為單位進(jìn)行分析，并且加入了第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)以及地理等因素，在只考慮經(jīng)濟(jì)因素的條件下，得出人口、收入、運(yùn)輸成本和農(nóng)業(yè)用地的價(jià)值也都是具有顯著性的結(jié)果。

以上學(xué)者都采用規(guī)模彈性(the Size of the Elasticities)來衡量人口、收入、交通成本和農(nóng)地租價(jià)這四種因素在衡量城市空間規(guī)模的重要性，Brueckner和Fansler發(fā)現(xiàn)在決定城市面積中，收入是最重要的(彈性達(dá)到1.50)，其次是人口(1.10)和農(nóng)地租價(jià)(-0.23)。而McGrath認(rèn)為最重要的決定因素是人口(0.38)，其次是收入(0.33)，交通成本(-0.28)和農(nóng)地租價(jià)(-0.10)。而鄧祥征等在給出了規(guī)模系數(shù)外，他同時(shí)認(rèn)為彈性只是一種邊際分析，所以認(rèn)為城市規(guī)模彈性系數(shù)具有一定的欺騙性，一個(gè)因素的所有效應(yīng)在另一個(gè)跨期的變量的變化上依靠的是所有的變量中的規(guī)模彈性和規(guī)模變化。所以鄧祥征等又使用了分解分析(Decomposition Analysis)來解釋以上幾種因素的重要性，他的結(jié)論是最重要的決定因素首先是城市收入水平(它在揭示城市空間增長中貢獻(xiàn)了121％)，其次是人口(1％)和農(nóng)地租金(-0.5％)。

我國目前正處于快速城市化進(jìn)程中，城市平均規(guī)模都有大幅上升，考察我國快速城市化過程中的不同因素對城市空間規(guī)模的影響及其重要程度顯然具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文再次利用我國城市數(shù)據(jù)，對城市收入、人口規(guī)模、交通成本和農(nóng)地租價(jià)對城市規(guī)模影響的重要程度進(jìn)行實(shí)證研究。由于我們使用的是橫截面數(shù)據(jù)，所以假定隨時(shí)間變動(dòng)的其他綜合影響因素是不存在的，而只考察該四種因素對城市空間規(guī)模影響的程度及重要性，同時(shí)這里不考慮變量的正負(fù)性質(zhì)，本文的目的就是再次幫助理解中國城市擴(kuò)展的原因和程度。

二、指標(biāo)體系的構(gòu)建

因子分析是一種將多變量化簡的技術(shù)，目的是分解原始變量，通過研究眾多變量之間的內(nèi)部依賴關(guān)系，從中歸納出潛在的“類別”。相關(guān)性較強(qiáng)的指標(biāo)歸為一類，每一類變量代表了一個(gè)共同因子，而不同類之間的相關(guān)性則很小，這樣將原來的多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的指標(biāo)組合成相互獨(dú)立的少數(shù)幾個(gè)能充分反映總體信息的指標(biāo)，從而在不丟掉主要信息的前提下解決了變量間的多重共線性問題。這些共同因子反映原來眾多變量所代表的主要信息，從而達(dá)到簡化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的目的。近年來，因子分析在指標(biāo)評價(jià)體系構(gòu)建中被廣泛應(yīng)用。

指標(biāo)的恰當(dāng)選取與否，直接關(guān)系到能否較為全面、真實(shí)地反映城市空間規(guī)模的基本特征。由于各個(gè)指標(biāo)在不同經(jīng)濟(jì)體制、不同的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平等條件下都具有不同的內(nèi)在含意，我們這里根據(jù)前人研究，選取明顯影響城市空間規(guī)模的指標(biāo)，即使不明顯影響的但對城市化過程有較為重要的指標(biāo)也在我們的選取之列。我們的目標(biāo)是尋求數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)，看是否能夠得到和前人研究相近的影響因子，這些影響因子可以反映眾多指標(biāo)所代表的重要信息。在選取指標(biāo)中，一方面早期Mill和Muth也利用單中心模型對城市地價(jià)水平進(jìn)行分析，所以我們綜合選取國內(nèi)學(xué)者在城市地價(jià)研究中的指標(biāo)作為我們的指標(biāo)，另一方面選取的指標(biāo)能比較全面、多角度反映城市空間規(guī)模整體水平，同時(shí)數(shù)據(jù)資料有可靠來源，并且容易收集，故我們選取了如表1中的指標(biāo)。

其中選取我國30個(gè)省會(huì)城市及直轄市(除拉薩外)作為我國城市的代表進(jìn)行分析。這里的指標(biāo)數(shù)據(jù)主要來自2005年的中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒，其中農(nóng)業(yè)投資額數(shù)據(jù)來自2005年30個(gè)省會(huì)城市及直轄市的國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)。對于個(gè)別年鑒或統(tǒng)計(jì)公報(bào)中沒有記錄的數(shù)據(jù)，比如2005年的西安人均GDP，2005年的福州農(nóng)業(yè)投資額等我們用插值法補(bǔ)齊。

三、對城市規(guī)模及其影響因素的實(shí)證分析

30個(gè)城市的10個(gè)指標(biāo)構(gòu)成的指標(biāo)集矩陣為X_ij(其中i=1，2，…，30；j=1，2，…，10)。為了除去量綱對評價(jià)的影響，首先對X_ij進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，把數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化到Z分?jǐn)?shù)，即公式為

X'_ij=(X_ij-X_j)／σ_j，若σ_j=0，令X_ij=0。

根據(jù)一般因子分析的原理，我們采用主成份法提取因子，可計(jì)算出各因子所對應(yīng)的特征值、貢獻(xiàn)率、累計(jì)貢獻(xiàn)率。但是一般初始負(fù)荷無法解釋公因子的實(shí)際意義，所以在應(yīng)用中常常對負(fù)荷做旋轉(zhuǎn)變換，以便能得到更為簡單的結(jié)構(gòu)。通常我們默認(rèn)選取正交方差極大旋轉(zhuǎn)變換(Vari—max)，將原始變量轉(zhuǎn)換成相互獨(dú)立的各因子，按特征值的累積比例數(shù)的92％選取主因子，得到如表2的4個(gè)主因子對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率以及如表3的相應(yīng)地因子載荷矩陣。

從表2和表3中可以找出4個(gè)主因子與原始變量間的相關(guān)關(guān)系。第一主因子主要在變量X₄、X₉、X₃上載荷比較大，特別在X₄上更為明顯。其信息載荷占全部變量的32.5％，占4個(gè)主因子的35.3％，這個(gè)因子主要體現(xiàn)了一個(gè)城市人口規(guī)模情況，是衡量城市空間規(guī)模最主要的因子，可以理解為“人口規(guī)模因子”。

第二個(gè)主因子主要在變量X₁、X₂上載荷比較大，特別在X₁上更為明顯，其信息負(fù)載為22.7％，占4個(gè)主因子的24.7％，這個(gè)因子體現(xiàn)了一個(gè)城市收入水平狀況，可以稱為“城市收入水平因子”。

第三個(gè)主因子主要在變量X₆、X₅上載荷比較大，尤其在X₆上更為明顯，其信息負(fù)載占全部變量的21.7％，占四個(gè)主因子的23.5％，這個(gè)因子主要體現(xiàn)一個(gè)城市交通成本狀況，可以稱為“交通成本因子”。

第四個(gè)主因子主要在X₇上，其信息負(fù)載占全部變量的15.2，占四個(gè)主因子的16.5％，因?yàn)猷囅檎鞯日J(rèn)為城市農(nóng)業(yè)投資反映了城市農(nóng)地租價(jià)的機(jī)會(huì)成本，所以這里我們可以稱該因子為“城市農(nóng)地租價(jià)因子”。

從表2和表3的分析中，可以看到每一個(gè)因子及對應(yīng)的各變量的載荷量，說明了每個(gè)因子與變量之間的關(guān)系，從而顯示各因子的特征。表中的載荷量及各因子所占的百分?jǐn)?shù)明確地顯示了我國城市的規(guī)模的確受到四個(gè)因子的影響，同時(shí)這里的結(jié)果和McGrath相一致，即貢獻(xiàn)最大的是人口規(guī)模因子，然后依次是城市收入水平、交通成本和農(nóng)地租價(jià)因子。

四、城市規(guī)模分布與聚類分析

為了對我國城市規(guī)模分布進(jìn)一步分析，用上面的城市和變量數(shù)據(jù)進(jìn)行Q型聚類分析，這里我們采用歐式距離的類平均法(Average Linkage)的系統(tǒng)聚類方法，得出如圖1的聚類圖。

對于上面計(jì)算機(jī)得出的聚類圖型，根據(jù)解釋的需要特將其劃分為四類。

1．特大城市

主要是北京(1)和上海(3)。這兩個(gè)特大城市的經(jīng)濟(jì)地位在全國舉足輕重，無論是歷史原因還是目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。這兩個(gè)城市投資集中，用地非常緊張，而且潛在用地的需求非常大，城市規(guī)模都達(dá)到了極大的擴(kuò)展，今后還有擴(kuò)展的趨勢。

2．大城市

主要是天津(2)、南京(11)和杭州(12)和廣州(20)。這些城市大都在東部沿海地區(qū)，改革開放早，國家投入和各種優(yōu)惠政策較多，創(chuàng)造了良好的發(fā)展環(huán)境，所以城市規(guī)模發(fā)展也很快。

3．較大城市

主要一類是石家莊(5)、長春(9)、鄭州(17)、濟(jì)南(16)、長沙(19)、沈陽(8)和成都(23)，還有另一類是武漢(18)和西安(26)。這些城市大多在內(nèi)地，國家投入和各種優(yōu)惠政策在進(jìn)入21世紀(jì)后才開始增多，所發(fā)揮的效應(yīng)和效益的轉(zhuǎn)化目前還不很明顯，城市規(guī)?；镜玫搅艘欢ǖ臄U(kuò)展。同時(shí)我們看到這兩類沒有在一起，由于我們使用的距離測度，它衡量的是樣本之間綜合的距離遠(yuǎn)近程度，雖然我們可以將兩類并入較大城市，但是從總體上看，兩類城市的規(guī)模之間綜合距離還是有一定差距。

4．中小城市

相對于以上城市，其余省會(huì)城市空間規(guī)模都較小。無論從國家投入、優(yōu)惠扶持政策都不如上面的城市，自身成長能力也比較小，所以城市規(guī)模難以得到較大的擴(kuò)展。

另一方面我們可以看到重慶(4)自成一類，這說明重慶從1997年設(shè)立直轄市到2005年的9年以來得到了快速發(fā)展，在以前較大城市規(guī)模的基礎(chǔ)上，城市人口、收入等都有了較大發(fā)展，但是畢竟發(fā)展時(shí)間有限，它還不能進(jìn)入特大城市行列，但又脫群于大城市，造成了單獨(dú)成類的局面。

五、結(jié)論

本文通過因子分析再次實(shí)證探討了傳統(tǒng)城市經(jīng)濟(jì)理論中的城市均衡模型中各個(gè)變量對城市空間規(guī)模的影響程度，利用2005年的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)了30個(gè)中國省會(huì)都市及直轄市地區(qū)的空間規(guī)?？梢杂蓚鹘y(tǒng)城市經(jīng)濟(jì)理論所確定的基本經(jīng)濟(jì)因素去解釋。根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果，可以得出以下幾點(diǎn)評論性結(jié)論：

第一，基本經(jīng)濟(jì)因素在確定城市空間的大小是最重要的。人口規(guī)模、收入水平、交通成本和農(nóng)業(yè)用地價(jià)值的變化按照影響程度的不同近92％地解釋了城市化范圍內(nèi)的土地面積擴(kuò)展的變化。該結(jié)果也再次支持Brueckner和Fansler的論斷，即“城市擴(kuò)展是一個(gè)有序的市場進(jìn)程的結(jié)果，而非一個(gè)失去控制的經(jīng)濟(jì)體系的癥狀”。

第二，依據(jù)上面所強(qiáng)調(diào)的Brueckner和Fansler的基本的結(jié)論——城市擴(kuò)展主要是由于有序的和可預(yù)見的經(jīng)濟(jì)因素的結(jié)果，所以無論是擴(kuò)展或者遏制城市空間的增長，都必須設(shè)計(jì)可行的政策來引導(dǎo)這些經(jīng)濟(jì)因素在城市空間擴(kuò)展中所起到的作用。

第三，本研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)因素中的城市化地區(qū)的土地面積——建成區(qū)面積因素在確定城市空間規(guī)模中沒有顯著的解釋能力。這需要近一步在后面的研究中考察如果市區(qū)土地面積出現(xiàn)了原因不明的增加，是否由于非市場因素或者其他的經(jīng)濟(jì)因素所造成的。

第四，從聚類圖中可以看出，這里要著重強(qiáng)調(diào)的是中國的城市空間的大小還沒有達(dá)到一種均衡分布狀態(tài)，并且我們可以預(yù)見中國城市規(guī)模分布在未來還會(huì)發(fā)生較顯著的變化。目前尚不清楚是否有不明原因造成目前的狀況，從主要的大城市都分布在沿海地區(qū)看，這可能主要是由于出現(xiàn)在中國大都會(huì)地區(qū)的空間上分散就業(yè)模式，或者可能是城市化進(jìn)程運(yùn)作的市場失靈，這都還需要在以后研究中進(jìn)一步探討。

(責(zé)任編輯：陳曉東)