山東沿海城市帶空間格局及演變特征研究

李 勇

( 山東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，250013，濟(jì)南 )

世界人口向沿海地區(qū)流動(dòng)聚集是人口流動(dòng)的主要方向，沿海地區(qū)隨著人口持續(xù)增長(zhǎng)，城市規(guī)模不斷壯大，經(jīng)濟(jì)聯(lián)系日益密切，在世界上形成了諸多沿海城市帶或城市群，如美國(guó)東北部大西洋沿岸城市帶、日本太平洋沿岸城市帶等等.自法國(guó)地理學(xué)家戈特曼(Jean Gottmann)提出“大都市帶”(Megalopolis)概念以來(lái)，對(duì)沿海城市帶的研究就一直成為城市研究的重點(diǎn).山東沿海城市數(shù)量多達(dá)7個(gè)，沿海城市經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，是山東半島城市群的重要組成部分，也是“藍(lán)黃”兩大國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略的主體區(qū)域，沿海城市帶是省域城鎮(zhèn)體系規(guī)劃的四條軸帶之一，是山東半島城市群規(guī)劃的“一帶多軸”網(wǎng)絡(luò)體系中的“一帶”，也是國(guó)家城鎮(zhèn)體系規(guī)劃中東部沿海城市帶中的重要一環(huán).因此，沿海城市帶的發(fā)育情況及空間特征對(duì)于山東半島城市群空間發(fā)展具有重大影響，探析空間結(jié)構(gòu)演化及發(fā)展態(tài)勢(shì)對(duì)于優(yōu)化全國(guó)沿海城鎮(zhèn)布局也具有重要意義.

當(dāng)前關(guān)于山東沿海城市帶的研究較為匱乏，已有研究主要集中于山東半島城市群范圍[1-3]，對(duì)于空間結(jié)構(gòu)特征的研究更少，而基于傳統(tǒng)城市規(guī)模等級(jí)研究，由于城市人口數(shù)據(jù)存在統(tǒng)計(jì)口徑不一致、統(tǒng)計(jì)范圍不一致、大量非城市人口計(jì)入導(dǎo)致的城市規(guī)?？浯蟆⑿姓^(qū)劃調(diào)整導(dǎo)致的規(guī)模躍升[4]以及人為因素影響等等，使得城市人口數(shù)據(jù)存在較大程度失真，降低了既有研究的可信度，對(duì)真實(shí)反映區(qū)域城鎮(zhèn)規(guī)模分布及空間演化帶來(lái)不利影響.本文采用DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)來(lái)表征城市規(guī)模和發(fā)育程度，即通過(guò)選取恰當(dāng)閾值DN，城市規(guī)?？捎筛哂贒N門檻值的燈光亮度予以表征[5]，進(jìn)而分析城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)及其演化特征.夜間燈光數(shù)據(jù)在反映GDP[6,7]、人口分布[8]、城市化水平[9]等的相關(guān)性在不同空間尺度下都已經(jīng)得到證實(shí)，近年來(lái)，利用夜間燈光數(shù)據(jù)分析城市和城市群空間特征和演變成為重要研究方向，主要包括城市空間拓展[10]、城市群城鎮(zhèn)體系分布及演化[11-13]、城市群蔓延[14]、連片特困區(qū)空間分異[15]等方面.

1 數(shù)據(jù)選擇及研究方法

1.1研究區(qū)概況本文研究范圍為山東沿海七個(gè)城市，即青島、濰坊、煙臺(tái)、威海、日照、東營(yíng)、濱州轄區(qū)范圍，面積7.07萬(wàn)km2.

山東沿海城市帶區(qū)位條件優(yōu)越，戰(zhàn)略地位突出，瀕臨黃渤海，東與日韓隔海相望，南連長(zhǎng)三角，北接京津冀，西引黃河流域，是山東省海洋強(qiáng)省建設(shè)的主體區(qū)域，也是國(guó)家海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的重要組成部分.資源優(yōu)勢(shì)突出，大陸海岸線長(zhǎng)3 345 km，約占全國(guó)的1/6，全國(guó)排名第三位，旅游資源眾多，海洋資源豐富度指數(shù)全國(guó)第一.經(jīng)濟(jì)實(shí)力較強(qiáng)，2016年沿海城市帶GDP達(dá)3.3萬(wàn)億元，常住人口3 736.9萬(wàn)人，分別占全省的49.9%和37.6%，城鎮(zhèn)化率達(dá)到62.96%，高于全省3.94個(gè)百分點(diǎn)，海洋生產(chǎn)總值1.48萬(wàn)億元，分別占全國(guó)海洋生產(chǎn)總值的19.1%和全省地區(qū)生產(chǎn)總值的20.4%.

圖1 研究范圍

1.2遙感數(shù)據(jù)采用美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(NOAA)的美國(guó)國(guó)家地球物理數(shù)據(jù)中心(NGDC)發(fā)布的DMSP/OLS夜間燈光非輻射定標(biāo)穩(wěn)定燈光數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括城市、城鎮(zhèn)等持久光源，同時(shí)去除了光火、油氣燃燒等偶然噪聲的影響.具體上選取1992、1997、2002、2007、2013年共5期影像，以5年為周期提取沿海城鎮(zhèn)空間發(fā)展信息.為使城鎮(zhèn)規(guī)模更具區(qū)分度，選取夜間燈光強(qiáng)度DN>40作為城市門檻值，2013年山東沿海城鎮(zhèn)分布如圖2所示.

圖2 2013年山東沿海城市帶夜間燈光數(shù)據(jù)圖

1.3研究方法國(guó)外學(xué)者多從形態(tài)學(xué)的范式研究城市群網(wǎng)絡(luò)化格局[16]，國(guó)內(nèi)學(xué)者以定性研究為主，亦有學(xué)者采用分形研究、威爾遜模型、引力模型、空間統(tǒng)計(jì)分析、空間關(guān)聯(lián)模型、企業(yè)聯(lián)系數(shù)據(jù)以及微博等大數(shù)據(jù)進(jìn)行定量研究[17-22].本文主要采取碎化指數(shù)、均勻度指數(shù)、經(jīng)濟(jì)集聚力模型測(cè)度長(zhǎng)期以來(lái)山東沿海城市帶整體和局部空間集聚與分散狀態(tài)，以揭示空間發(fā)展格局及演變特征.

碎化指數(shù)能夠測(cè)度城市-區(qū)域空間范圍內(nèi)城市發(fā)展的集聚與分散狀態(tài)，具體是對(duì)不同行政單元某一或多個(gè)指標(biāo)在區(qū)域中所占總量份額的平方根進(jìn)行求和.公式為,

(1)

(2)

均勻度指數(shù)是將空間面積的不均衡程度引入到均勻度指數(shù)模型中[23]，具體算法是某一指標(biāo)占比與空間面積占比的乘積的平方根加和.假設(shè)區(qū)域中某一個(gè)城市單元的某一指標(biāo)為xi(i=1,2,……n)，轄區(qū)面積設(shè)為si(i=1,2,……n)，公式為,

(3)

(4)

式中,NI代表均勻度指數(shù)，yi代表每個(gè)行政單元某項(xiàng)指標(biāo)占區(qū)域總指標(biāo)的比重與每個(gè)行政單元轄區(qū)面積占總面積的比重的乘積.NI范圍從0-1，當(dāng)NI越接近于1時(shí)越均勻，值接近于0時(shí)越集聚.該模型將城市空間面積納入到整個(gè)指標(biāo)中，克服了缺少空間要素的不足，對(duì)碎化度指數(shù)形成有益補(bǔ)充.

集聚力法可以對(duì)城市帶內(nèi)不同區(qū)域在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的集聚力進(jìn)行測(cè)度，測(cè)度時(shí)需要將研究區(qū)域劃分為核心區(qū)和其周邊的腹地兩類.本研究中用核心地區(qū)燈光總量與周邊腹地?zé)艄饪偭恐缺硎?

R=rc/rc-.

(5)

式中,R代表研究區(qū)域的經(jīng)濟(jì)集聚力指數(shù)；rc代表核心區(qū)燈光總量；rc-代表腹地?zé)艄饪偭?如果兩個(gè)年度之間的R值上升，代表核心區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間較大，處于經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的集聚階段；相反，如果兩個(gè)年度間的R值減小，代表核心區(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)開始向周邊擴(kuò)散，處于經(jīng)濟(jì)輻射擴(kuò)散階段.

2 山東沿海城市帶空間發(fā)展格局

燈光亮度能夠表征一個(gè)區(qū)域城鎮(zhèn)規(guī)模大小及發(fā)育程度.從2013年燈光總量上看，形成了三片較為明顯的城鎮(zhèn)密集發(fā)展區(qū)，即濰坊-濱州-東營(yíng)、青島-膠州-高密、煙臺(tái)-蓬萊區(qū)域.三大區(qū)域燈光亮度占沿海城市燈光總亮度的比重分別為33.91%、22.07%和10.43%，總計(jì)達(dá)66.41%.

沿海城市帶狀集聚特征明顯，形成了兩條城鎮(zhèn)發(fā)展帶.一是濱海城鎮(zhèn)聚集帶，即北起東營(yíng)，經(jīng)濰坊濱海新區(qū)、萊州、龍口、蓬萊、煙臺(tái)、威海、榮成、乳山、海陽(yáng)、青島，南至日照，這條帶聚集了5個(gè)地級(jí)城市市區(qū)以及6個(gè)縣級(jí)城市，燈光總量占比達(dá)到54.48%.二是距濱海40-60 km的近海城鎮(zhèn)聚集帶，這條帶分為南北兩支，北支由無(wú)棣、惠民走向東南，經(jīng)濱州市區(qū)、博興、廣饒、壽光、濰坊市區(qū)、轉(zhuǎn)向東至平度、到達(dá)萊西、萊陽(yáng)，南支由莒縣經(jīng)五蓮、諸城、高密，達(dá)到平度，這條帶聚集了2個(gè)地級(jí)市市區(qū)以及12個(gè)縣級(jí)城市，燈光總量占比為28.81%.

總體來(lái)看，兩條城鎮(zhèn)發(fā)展帶呈現(xiàn)“》”型格局，燈光總量占比達(dá)到83.3%.其中以濱海城鎮(zhèn)聚集帶為主，是城鎮(zhèn)主要聚集區(qū)域和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)空間；近海城鎮(zhèn)聚集帶為輔，是沿海城市發(fā)展的重要支撐，也是沿海城市向內(nèi)陸地區(qū)輻射擴(kuò)散的支點(diǎn)以及陸海統(tǒng)籌的重要作用空間，兩條帶相互依托，共同構(gòu)筑了沿海城市帶發(fā)展的主骨架.兩條帶進(jìn)一步通過(guò)與濟(jì)青聊城市帶、魯南城市帶等軸帶的聯(lián)系和相互作用，使得沿海城市與全省城市產(chǎn)生緊密聯(lián)系，并使經(jīng)濟(jì)活動(dòng)不斷由沿海向內(nèi)陸進(jìn)行傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)移.與此同時(shí)，沿海地區(qū)南部與北部城市也產(chǎn)生密切互動(dòng)，尤其在在港口貿(mào)易、海洋經(jīng)濟(jì)、石油化工等方面不斷產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)、協(xié)同、合作等經(jīng)濟(jì)關(guān)系，如日照與東營(yíng)、青島與濰坊和東營(yíng)、青島與煙臺(tái)等，促使沿海城市經(jīng)濟(jì)聯(lián)系向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展.

圖3 2013年山東沿海城市帶“》”型空間集聚格局

圖4 2013年山東沿海城市帶交互作用關(guān)系

與此同時(shí)，兩條帶之間也發(fā)生著密切交互作用，如濱州市區(qū)與東營(yíng)市區(qū)、廣饒市區(qū)與原廣饒濱海新區(qū)、壽光市區(qū)與壽光濱海、濰坊市區(qū)與濰坊濱海新城、青島市區(qū)與萊西平度和高密、萊西與龍口、諸城與黃島、日照市區(qū)與五蓮和莒縣等等(圖4).兩條帶不斷發(fā)生著雙向互動(dòng)作用，這種互動(dòng)關(guān)系分為兩類，一類以青島為代表的由濱海向近海的空間拓展和產(chǎn)業(yè)擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，青島經(jīng)濟(jì)活動(dòng)正不斷由市區(qū)向北部即墨、膠州、平度、萊西等近海城市帶擴(kuò)散，使得近海城鎮(zhèn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)加速集聚，小城鎮(zhèn)加快崛起；一類以濰坊為代表的由近海向?yàn)I海的空間拓展，近年來(lái)濰坊濱海新城加快建設(shè)，促進(jìn)了濰坊城市空間的跳躍性和向海性發(fā)展，并不斷成為濰坊城市發(fā)展的新增長(zhǎng)極.這種互動(dòng)關(guān)系重塑了區(qū)域空間格局，使得濱海與近海空間形成更為緊密的城鎮(zhèn)組團(tuán)，進(jìn)而在區(qū)域一體化發(fā)展中扮演重要角色.兩條帶的互動(dòng)使得在全球化過(guò)程中經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)能夠在更大范圍內(nèi)一體化布局，優(yōu)化沿海城市空間格局，促進(jìn)陸海聯(lián)動(dòng)發(fā)展.

3 山東沿海城市帶空間演化態(tài)勢(shì)

表1 1992-2013年山東沿海城市帶碎化指數(shù)及均勻度指數(shù)

對(duì)歷年燈光總量的變化進(jìn)行分析，可以看出1997-2002年、2007-2013年兩個(gè)階段燈光總量呈現(xiàn)顯著增長(zhǎng)，增速分別超過(guò)300%和120%，說(shuō)明這兩個(gè)時(shí)期城市處于快速擴(kuò)張階段.結(jié)合前述分析，可以得出1997年以來(lái)，由于煙臺(tái)、濰坊等地區(qū)的快速發(fā)展，使得沿海城市帶由青島一極獨(dú)大的發(fā)展格局，逐漸演變?yōu)榍鄭u、煙臺(tái)、濰坊等群峰并起的空間格局，沿海城市帶由單中心極化發(fā)展向多中心網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展格局不斷演進(jìn).

表2 1992-2013年山東沿海城市帶燈光總量變化

3.2城市發(fā)展進(jìn)入集聚-擴(kuò)散狀態(tài)為便于分析不同區(qū)域的城市集聚力情況，將沿海城市帶劃分為青日、煙威、濰坊、東濱四個(gè)區(qū)域，并分別計(jì)算市區(qū)及市區(qū)外圍燈光總量，得出各區(qū)域R指數(shù).2002-2013年，四大區(qū)域R指數(shù)都出現(xiàn)下降，說(shuō)明市區(qū)外圍區(qū)域的城市化獲得了更快發(fā)展，主要原因可以歸結(jié)為城市發(fā)展進(jìn)入到集聚-擴(kuò)散階段，市區(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)逐漸向周邊區(qū)域外溢和蔓延，從而帶動(dòng)區(qū)域整體發(fā)展.在經(jīng)濟(jì)全球化、區(qū)域一體化發(fā)展背景下，隨著信息技術(shù)、高速基礎(chǔ)設(shè)施等的建設(shè)，受到外圍區(qū)域低成本、良好環(huán)境和便捷交通的影響，區(qū)域經(jīng)濟(jì)活動(dòng)更趨于向市區(qū)外圍區(qū)域擴(kuò)散，并形成新的集聚單元和活力中心，這種擴(kuò)散的持續(xù)進(jìn)行促進(jìn)了大都市區(qū)的發(fā)展，多個(gè)大都市區(qū)相互作用使得區(qū)域不斷向網(wǎng)絡(luò)化方向演進(jìn).

表3 2002-2013年城市核心區(qū)及外圍區(qū)域R值比較

圖5 1992年、2013年夜間燈光數(shù)據(jù)比較

圖6 1992-2013年夜間燈光數(shù)據(jù)演變分析

3.3濱海新生長(zhǎng)空間、縣域次中心不斷涌現(xiàn)根據(jù)2007-2013年夜間燈光數(shù)據(jù)變化，可以看出沿海區(qū)域不斷涌現(xiàn)新城鎮(zhèn)發(fā)展空間，如無(wú)棣北部、沾化北部、東營(yíng)東部、壽光北部、濰坊北部、萊州北部、招遠(yuǎn)西部、龍口西部、蓬萊西部、乳山南部、即墨東部等濱海地區(qū)出現(xiàn)了新發(fā)展空間，城鎮(zhèn)發(fā)展呈現(xiàn)出顯著的空間跳躍性和趨海性特征.沿?？h市絕大部分都在沿海地區(qū)進(jìn)行新城新區(qū)建設(shè)，使得城市空間不斷向海發(fā)展，而這種建設(shè)主要集中于2007年以來(lái)的時(shí)間段.

與此同時(shí)，在縣市域內(nèi)部，遠(yuǎn)離城區(qū)和海邊地區(qū)也出現(xiàn)了明顯的燈光亮度，如萊西南部、萊州西南部、臨朐南部、博興東南部、廣饒東部、鄒平西北部、五蓮縣東南部、平度南部等區(qū)域，這些區(qū)域一般是經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的鎮(zhèn)，隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、鎮(zhèn)區(qū)規(guī)模擴(kuò)大，其燈光亮度被識(shí)別出來(lái).這些鎮(zhèn)往往已經(jīng)成為縣域的次中心，如萊西南部的姜山鎮(zhèn)、萊州西南部的沙河鎮(zhèn)、鄒平西北部的魏橋鎮(zhèn)、廣饒東部的大王鎮(zhèn)等等，這些區(qū)域的出現(xiàn)改變了城市單中心發(fā)展格局，促使城鎮(zhèn)空間向著主副結(jié)構(gòu)演變.

4 結(jié) 語(yǔ)

1) 山東沿海城市帶整體呈現(xiàn)出“》”型空間格局，濱海帶和近海帶共同構(gòu)筑了沿海城市帶發(fā)展的空間骨架，兩條帶發(fā)生了密切交互作用，這種交互作用是促進(jìn)山東沿海城市發(fā)展的重要力量，在推進(jìn)陸海統(tǒng)籌和區(qū)域一體化方面產(chǎn)生重大影響，并重塑了沿海城市空間格局，可以預(yù)見(jiàn)，隨其交互作用的深入和加強(qiáng)，將會(huì)加速沿海城市向網(wǎng)絡(luò)化空間演化.

2) 通過(guò)碎化指數(shù)和均勻度指數(shù)可以看出，沿海城市帶不斷趨向于均質(zhì)化發(fā)展?fàn)顟B(tài)，已經(jīng)由青島為核心的單極格局向青煙濰等多中心格局轉(zhuǎn)變.

3) 大城市核心地區(qū)在快速集聚的同時(shí)，市區(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)不斷向外輻射擴(kuò)散，外圍地區(qū)出現(xiàn)新的經(jīng)濟(jì)活力中心、新市鎮(zhèn)、城市新區(qū)，大都市區(qū)化特征日趨明顯，沿海城市帶開始構(gòu)建由多極節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展格局.

4) 2007年以來(lái)，沿海新空間不斷涌現(xiàn)，沿海城市發(fā)展呈現(xiàn)顯著的空間跳躍性和向海性特征.

5) 從發(fā)展機(jī)制上看，沿海城市帶空間格局的形成及演化態(tài)勢(shì)主要受到城鎮(zhèn)化以及經(jīng)濟(jì)全球化和區(qū)域一體化發(fā)展的影響，由于城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，城市空間不斷擴(kuò)張，與周邊城鎮(zhèn)逐漸形成一體化發(fā)展態(tài)勢(shì)，同時(shí)在政府、市場(chǎng)等多方力量的共同作用下，城市不斷跳出主城區(qū)向?yàn)I海地區(qū)尋找新的發(fā)展空間，一是濱海地區(qū)土地成本較低，能夠較快形成規(guī)模，二是能夠借助港口優(yōu)勢(shì)加快發(fā)展.