李志英, 陳寧歆, 裴玉力, 陳濤, 王曉云
(云南大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院, 昆明 650091)
中國山地高原丘陵約占國土面積的69%,地質(zhì)環(huán)境多樣,土地資源稀缺,生態(tài)環(huán)境敏感[1]。云南地處云貴高原西南部,94%為山區(qū)高原,近60%的土地坡度在15°以上[2],坡耕地面積占耕地面積的比例為69.79%[3];喀斯特地貌占中國西南喀斯特集中連片區(qū)面積的37.54%[4];水土流失嚴(yán)重,2015年土壤侵蝕面積占全省土地的27.33%[2];地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),地質(zhì)災(zāi)害點密度達(dá)8.73處/100 km2[5]。云南水資源時空分布不均,滇中地區(qū)水資源總量僅占全省的12.86%。山區(qū)城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展受到生態(tài)環(huán)境的制約,引發(fā)的空間結(jié)構(gòu)問題突出,對高原山區(qū)城市群空間結(jié)構(gòu)演變研究能為山區(qū)國土空間規(guī)劃和管理提供參考。在城市群等級結(jié)構(gòu)方面,一是構(gòu)建類型劃分的評價體系和測度模型,涂建軍等[6]構(gòu)建經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)環(huán)境等指標(biāo)發(fā)現(xiàn)成渝城市群呈現(xiàn)雙核的放射狀非均衡結(jié)構(gòu);二是基于城市聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)劃分,吳思語等[7]研究發(fā)現(xiàn),長江中游城市群形成“π”型空間聯(lián)系格局;宋潔等[8]將城市群職能體系分為大規(guī)模多元型城市群、大規(guī)模多元綜合型城市群和小規(guī)模簡單綜合型城市群。城市形態(tài)方面,吳小影等[9]從用地方面發(fā)現(xiàn)長三角城市群呈現(xiàn)低級向高級躍遷,建設(shè)用地趨于緊密均衡的形態(tài)變化。還有從產(chǎn)業(yè)[10]、交通[11]、協(xié)同創(chuàng)新[12]、物流[13]等單項要素探討城市群空間結(jié)構(gòu)??臻g聯(lián)系上多基于綜合交通信息流視角[14],采用引力模型[6]、城市流模型[15]、空間計量模型[16]等研究方法。安俞靜等[17]研究表明,中原城市群呈現(xiàn)“一橫兩縱”的空間聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)。城鎮(zhèn)用地擴(kuò)展研究多從速率、強度、結(jié)構(gòu)綜合反映城鎮(zhèn)用地擴(kuò)展劇烈程度[18-19],從規(guī)則程度、擴(kuò)展模式選取指標(biāo)反映用地擴(kuò)展的形態(tài)特征[20]。
綜上可知,目前研究對象上多為發(fā)展較為成熟及快速化區(qū)域,較少關(guān)注高原山地特殊地形地貌的城市群等級結(jié)構(gòu)研究;研究方法上對城市群等級結(jié)構(gòu)的研究采用間接指數(shù)和模型的研究較少;研究內(nèi)容上在城市群空間聯(lián)系方面較少關(guān)注城市組團(tuán)劃分方式。為此,從研究方法和研究內(nèi)容上進(jìn)行了拓展,以滇中城市群的46個區(qū)縣(含縣級市)為對象,引入城市群綜合緊湊度指標(biāo),構(gòu)建城市中心性綜合評價模型和城市空間聯(lián)系綜合評價模型,從城市群的空間結(jié)構(gòu)、空間聯(lián)系和用地擴(kuò)展過程三方面研究城市群的空間格局演變特征及驅(qū)動機(jī)制。
滇中城市群由昆明市、曲靖市、玉溪市和楚雄彝族自治州及紅河哈尼族彝族自治州北部的7個縣市組成,共46個區(qū)縣,國土面積占云南省29%(11.46×104km2),人口占云南省44.02%(2 101.67萬人),以山地、丘陵為主。
1.2.1 城市群綜合緊湊度
在一定的空間范圍內(nèi),城市群的運行效率與城市群的規(guī)模,反映在節(jié)點間的時空距離存在較大的相關(guān)性。
Uc=αIc+βIs+γIt
(1)
式(1)中:Uc為城市群綜合緊湊度;Ic為城市群產(chǎn)業(yè)緊湊度;Is為城市群空間緊湊度;It為城市群交通緊湊度;α、β、γ分別為對應(yīng)指數(shù)的權(quán)重(通過熵值技術(shù)支持下的層次分析法計算模型算得,α=0.32、β=0.29、γ=0.39)。
1.2.2 城市中心性綜合評價指數(shù)
衡量中心地等級高低的指標(biāo),反映中心地為其及外地區(qū)服務(wù)的相對重要性。
(2)
式(2)中:Ui為第i城市的中心性評價值;n為城市個數(shù);Yij為第i城市第j項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù);Wj為第j個指標(biāo)的權(quán)重。
1.2.3 城市空間聯(lián)系綜合強度
用重心坐標(biāo)的遷移反映,以城市間重心距離的增減量化。
(3)
(4)
式中:Lij為第i和第j城市的重心距離;Xti、Yti、Xtj、Ytj分別為第t年第i、第j城市建成區(qū)重心的經(jīng)緯度坐標(biāo);atk為第t年建成區(qū)中第k個建成區(qū)斑塊的面積;xk、yk為第k個建設(shè)用地斑塊的重心坐標(biāo)。
Fij=αRij-βLij
(5)
式(5)中:Fij為第i中心城市與城市群內(nèi)第j城市的空間聯(lián)系綜合強度值;Rij、Lij分別為第i中心城市與第j城市的城市經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強度和重心點距離;α、β為權(quán)重,α=7,β=3。
研究中所用到的歷年遙感數(shù)據(jù)影像圖來自地理空間數(shù)據(jù)空間云(http://www.gscloud.cn)、交通地圖、統(tǒng)計公報等圖件和數(shù)據(jù)。
2.1.1 首位律
1994—2018年,昆明首位律指數(shù)均呈上升趨勢(表1),各城市規(guī)模差距有加大的趨勢,城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各類要素在昆明四區(qū)不斷聚集,昆明四區(qū)的核心地位穩(wěn)固。
表1 1994—2018年滇中城市群首位律指數(shù)Table 1 Law of the primate in central city from 1994 to 2018
2.1.2 城市基尼指數(shù)
1994—2010年基尼商指數(shù)呈上升趨勢,要素不斷向中心城市集中,城市差距加大;2010—2018年,城市經(jīng)濟(jì)基尼指數(shù)下降,次級城市發(fā)展加快(表2),發(fā)展不均衡的情況依舊突出。
表2 1994—2018年滇中城市群基尼商指數(shù)Table 2 Gini index in central city from 1994 to 2018
2.1.3 城市群綜合緊湊度
1994—2018年,城市群綜合緊湊度呈現(xiàn)從緩慢到快速的增長特征(圖1),昆明四區(qū)的核心地位突出,呈現(xiàn)出“單中心”特征的空間結(jié)構(gòu)。
圖1 1994—2018年滇中城市群綜合緊湊度Fig.1 Comprehensive compactness in central city from 1994 to 2018
2.2.1 城市中心性指數(shù)
根據(jù)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城市建設(shè)水平、城市公共服務(wù)水平等指標(biāo)評價城市群各區(qū)縣中心性強度(圖2),運用SPSS22.0軟件進(jìn)行聚類分析結(jié)果如圖3所示,滇中城市群城市中心性強度分為8類。
逐步從“單核”模式發(fā)展為 “一主多副”網(wǎng)絡(luò)層級模式,城市群網(wǎng)絡(luò)形態(tài)逐漸清晰。中心性強度格局表現(xiàn)出以下特征:城市群城市中心性整體逐步提升,核心城市(昆明)體現(xiàn)出較強的相對重要性,核心城市帶動周邊城市發(fā)展的能力顯著,多個副中心結(jié)構(gòu)逐漸成型并對周邊形成一定帶動力,形成了以昆明為中心,紅塔、麒麟為副中心,蒙自、楚雄為區(qū)域中心的結(jié)構(gòu)。
2.2.2 空間相互作用指數(shù)
由圖4可以看出,各區(qū)縣之間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強度有較明顯的等級層次差異,經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強度受交通通達(dá)距離的影響較大,且呈負(fù)相關(guān)性,二級城市與其周邊城市的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強度加大、中心性上升,區(qū)域組團(tuán)逐漸成型,經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強度的軸線網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出由“單中心”向“一主多副”發(fā)展的過程。
2.2.3 都市區(qū)范圍劃分
結(jié)合城市中心性指數(shù)、空間相互作用指數(shù)、中心坐標(biāo)遷移分析城市群各區(qū)縣空間聯(lián)系強度及其變化,由此劃分各都市區(qū)范圍。
(1)城市中心性綜合評價指數(shù)。根據(jù)城市群各州市的行政區(qū)劃和各區(qū)縣的地理區(qū)位,結(jié)合歷年城市中心性綜合評價值排序情況,選取昆明四區(qū)、麒麟?yún)^(qū)、紅塔區(qū)、楚雄市、個舊市作為都市區(qū)中心城市。
(2)城市空間聯(lián)系綜合強度。依據(jù)表3劃分標(biāo)準(zhǔn):1994—2018年城市群的都市區(qū)網(wǎng)絡(luò)體系逐步形成,以昆明四區(qū)、麒麟?yún)^(qū)、紅塔區(qū)為中心城市的都市區(qū)基本成型(圖5)。由城市中心性綜合評價模型和城市空間聯(lián)系綜合評價模型計算分析得到的都市區(qū)范圍與《滇中城市群規(guī)劃(2016—2050)》基本一致,該模型能較好地應(yīng)用于都市區(qū)組團(tuán)的劃分。
表3 都市區(qū)中心城市以外的城市劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Urban division standards of outside the city
圖2 1994—2018年滇中城市群中心性強度Fig.2 Central intensity in central city from 1994 to 2018
2.3.1 擴(kuò)展特征
(1)擴(kuò)展速率。擴(kuò)展速率呈現(xiàn)出層級劃分,區(qū)縣間的擴(kuò)展速率差異明顯,且有較大的波動,具有明顯的空間集聚性和空間分異性(圖6),區(qū)域擴(kuò)展速率總體上呈不斷上升的趨勢。
(2)擴(kuò)展強度。不同城市等級的區(qū)縣,發(fā)展模式存在較大的差異,大城市(昆明四區(qū)、麒麟?yún)^(qū)、蒙自市)的擴(kuò)展強度時序變化趨勢在2002年后相對平穩(wěn);中等城市(晉寧區(qū)、開遠(yuǎn)市)的擴(kuò)展強度時序變化較??;小城市的城鎮(zhèn)擴(kuò)展強度以波動性發(fā)展為主,個體差異較大,與各區(qū)域的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口經(jīng)濟(jì)關(guān)系緊密,2010—2018年小城市(武定縣、元江縣等)擴(kuò)展強度上升,城市發(fā)展速度提高,城鎮(zhèn)用地擴(kuò)展隨城市發(fā)展速度的提升而上升;大城市(昆明四區(qū)、紅塔區(qū))擴(kuò)展強度下降,城市建設(shè)向集約型發(fā)展(圖7)。
圖3 滇中城市群城市中心性聚類Fig.3 Center cluster analysis in central city
為方便圖示表達(dá),經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強度小于0.5的不予顯示圖4 1994—2018年滇中城市群經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強度等級Fig.4 Economic connection strength level in central city from 1994—2018
圖5 滇中城市群1994—2018年區(qū)域中心城市組團(tuán)演變Fig.5 Evolution of central city from 1994 to 2018
圖6 1994—2018年滇中城市群城鎮(zhèn)擴(kuò)展速率Fig.6 The rate of Urban expansion in central city from 1994 to 2018
圖7 1994—2018年滇中城市群城鎮(zhèn)擴(kuò)展強度Fig.7 The intensity of Urban expansion in central city from 1994 to 2018
圖8 1994—2018年滇中城市群城鎮(zhèn)擴(kuò)展差異指數(shù)分異Fig.8 Urban expansion difference index in central city from 1994 to 2018
(3)擴(kuò)展差異指數(shù)。1994—2018年各區(qū)縣建成區(qū)擴(kuò)展差異指數(shù)平均值分別為:1.518、1.224、1.767,發(fā)展水平有較明顯的差距,快速發(fā)展區(qū)域的中心逐漸由東北部轉(zhuǎn)向西北部(圖8)。
2.3.2 形態(tài)特征
按照凸包理論計算,1994—2018年,擴(kuò)展類型為外延型的城市數(shù)量由27下降至10個。城市發(fā)展轉(zhuǎn)向了填充型,但隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,建設(shè)用地稀缺的問題日益加劇,復(fù)合型用地、緊湊城市、導(dǎo)向型開發(fā)建設(shè)將會是城市建設(shè)的新方向。1994—2018年間,城市群各區(qū)縣的城市分形維數(shù)呈平緩上升的趨勢(圖9), 單一的點狀發(fā)展受到了限制,脫離現(xiàn)有建成區(qū)斑塊另尋地塊開發(fā)是該階段城市發(fā)展建設(shè)的主要選擇。
圖9 1994—2018年滇中城市群分形維數(shù)平均值Fig.9 Average of fractal dimension in central city from 1994 to 2018
根據(jù)雷達(dá)圖(圖10)形態(tài)特征,將城鎮(zhèn)用地擴(kuò)展模式分為單翼擴(kuò)展模式、多翼擴(kuò)展模式、扇形擴(kuò)展模式三類。受高原山地地形影響,城市空間擴(kuò)展體現(xiàn)出明顯的交通指向性和自然條件避劣趨優(yōu)的特征。
城市建設(shè)的土地資源主要來自各類壩子(盆地壩、河谷壩、山麓壩),盆地壩的城市用地擴(kuò)展模式以扇形擴(kuò)展為主,如昆明四區(qū)、通??h、陸良縣;河谷壩的以單翼或多翼擴(kuò)展為主,如麒麟?yún)^(qū)、元江縣;山麓壩的以單翼或多翼擴(kuò)展為主,如東川區(qū)、新平縣。
滇中城市群在1994—2018年交通緊湊度持續(xù)上升,交通便利性整體提升。滇中地區(qū)公路里程數(shù)在1994—2018年增長率達(dá)269.30%,如昆明四區(qū)、江川縣、呈貢區(qū)對外連接的道路數(shù)量增長較快,人口經(jīng)濟(jì)等資源逐漸集中于這些城市(圖11)。2017年,云南省交通廳提出了“五縱五橫一邊兩環(huán)二十聯(lián)”的高速公路網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃,其中兩環(huán)是指昆明繞城環(huán)線和滇中城市環(huán)線,未來資源也會朝著交通節(jié)點城市集聚。
1994—2018年城市群的集聚程度差異隨城市化發(fā)展而加劇(圖12),人口持續(xù)由中小城市向大城市集聚;產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素也影響城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展,東北方向的宣威市、會澤縣、富源縣的人均GDP分別為19 688元、19 155元、19 813元,遠(yuǎn)低于平均水平49 021元,該區(qū)域且第一產(chǎn)業(yè)占比較大,產(chǎn)業(yè)類型停留在原料的粗加工上,產(chǎn)值提升難度大(圖13)。
(1)政策調(diào)控。2001—2020年的4個《云南省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃綱要》是影響城鎮(zhèn)用地建設(shè)速度和強度的重要因素。在經(jīng)歷高度開發(fā)建設(shè)后倡導(dǎo)集約發(fā)展,滇中城市用地擴(kuò)展的速率和強度將逐漸回落。2010—2018年在資源環(huán)境和規(guī)劃政策的約束下,城鎮(zhèn)擴(kuò)展速度減緩。建設(shè)用地多功能開發(fā)、地上地下立體綜合開發(fā)等土地集約利用,使城市群在城鎮(zhèn)擴(kuò)展強度下降的情況下保持建筑業(yè)總產(chǎn)值持續(xù)增加。
圖10 1994—2018年滇中城市群城鎮(zhèn)用地擴(kuò)展強度指數(shù)雷達(dá)圖Fig.10 Radar chart of urban land expansion intensity index in central city from 1994 to 2018
由于加權(quán)通達(dá)指數(shù)和非加權(quán)通達(dá)指數(shù)與城市群交通 緊湊度呈負(fù)相關(guān)性,計算后均另乘“-1”圖11 1994—2018年滇中城市群交通緊湊度Fig.11 Traffic compactness in central city from 1994 to 2018
圖12 1994—2018年滇中城市群分散度Fig.12 Dispersity in central city from 1994 to 2018
圖13 2018年滇中城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對比Fig.13 Comparison of industrial structure of cities in central Yunnan in 2018
(2)規(guī)劃調(diào)控。2011年《滇中城市群規(guī)劃(2009—2030)》對滇中城市的層級劃分、發(fā)展引導(dǎo)做出了規(guī)劃部署,按人口規(guī)模劃分了高度密集、相對密集、低密度生態(tài)控制三類地區(qū),構(gòu)建“一核三極兩環(huán)兩軸”的空間結(jié)構(gòu)體系。大力支持二級城市發(fā)展,“一核三極”空間結(jié)構(gòu)體系基本形成,但由于交通建設(shè)滯后導(dǎo)致“兩環(huán)兩軸”并未完全實現(xiàn)。
(3)行政區(qū)劃調(diào)整。隨著蒙自市、個舊市、開遠(yuǎn)市、彌勒市與滇中城市關(guān)系的發(fā)展,在2020年國家發(fā)改委批復(fù)的《滇中城市群規(guī)劃(2016—2050)》中,紅河州北部七個區(qū)縣被納入滇中城市群范圍,“兩環(huán)兩軸”的結(jié)構(gòu)體系將逐漸完整并優(yōu)化完善。
(1)推動多中心城市結(jié)構(gòu)發(fā)展,倡導(dǎo)創(chuàng)新發(fā)展理念。滇中城市群發(fā)展呈現(xiàn)“大而不強,多而不優(yōu)”的發(fā)展模式,滇中城市群如今已開始由“單中心”向“一主多副”的等級結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,需要政府在政策和規(guī)劃中重點加強次級城市的規(guī)模經(jīng)濟(jì)發(fā)展,推動多中心城市結(jié)構(gòu)發(fā)展,整合創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈以形成特色突出的創(chuàng)新型經(jīng)濟(jì)綜合體,促進(jìn)技術(shù)和人力的擴(kuò)散來引導(dǎo)城市之間的協(xié)同發(fā)展,擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)輻射范圍,提升城市群經(jīng)濟(jì)效率。
(2)發(fā)揮政府的正向調(diào)控作用,制定差異化發(fā)展戰(zhàn)略。合理引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)、人口的集聚,適當(dāng)分散核心城市昆明的資源配置,外圍州市可結(jié)合自身優(yōu)勢承接昆明轉(zhuǎn)移的產(chǎn)業(yè),曲靖應(yīng)完善交通形成物流樞紐;玉溪打造以三湖區(qū)域為重點的旅游品牌,發(fā)展新型產(chǎn)業(yè),實現(xiàn)昆玉良性互動;楚雄應(yīng)加強建設(shè)彝鄉(xiāng)特色文化產(chǎn)業(yè),發(fā)展對外經(jīng)濟(jì);蒙自應(yīng)聚合資源流,發(fā)展貿(mào)易與新材料產(chǎn)業(yè),推動與個舊、開遠(yuǎn)的同城化發(fā)展。
(3)完善交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè),引導(dǎo)資源要素流動。城市群邊緣區(qū)縣距離中心輻射范圍較遠(yuǎn),通達(dá)性較差,較難融入城市網(wǎng)絡(luò),需要構(gòu)建綜合交通體系以增強各區(qū)縣的溢出互動效應(yīng)。受高原山地地形影響,滇中地區(qū)建設(shè)交通路網(wǎng)表現(xiàn)出建設(shè)難度大、工程造價高、建設(shè)周期長的問題,因此建設(shè)技術(shù)的創(chuàng)新就顯得尤為重要。重整、優(yōu)化道路空間資源,考慮道路空間的復(fù)合功能;提升公共交通覆蓋率,結(jié)合城市功能、人口和就業(yè)規(guī)模制定差異化交通發(fā)展模式。
(4)堅持生態(tài)空間為主、生產(chǎn)、生活空間為輔的國土空間格局。滇中生態(tài)基底脆弱,生態(tài)敏感度高,需緊密關(guān)注生態(tài)用地的轉(zhuǎn)化,加大天然林保護(hù)工程等生態(tài)屏障建設(shè),完善剛性生態(tài)保護(hù)規(guī)劃以增強約束,強化“三線”的統(tǒng)籌管控,堅持生態(tài)引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展理念。
(1)滇中城市群空間格局的演變主要受地形、交通道路網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和政府調(diào)控因素的影響。滇中城市群空間格局的演變呈現(xiàn)出政府主導(dǎo)、經(jīng)濟(jì)驅(qū)動、環(huán)境約束的特征。城市群空間格局在地理區(qū)位因素、經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素、政府調(diào)控因素的復(fù)合作用下,往更有序、更緊湊、更高級的空間格局形態(tài)螺旋發(fā)展。
(2)滇中城市群“單中心”的空間結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出“多核發(fā)展”“網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展”的趨勢。1994—2018年,隨著首位度、城市規(guī)?;嶂笖?shù)、城市群綜合緊湊度的增長,各類生產(chǎn)要素在核心城市高度聚集,核心地位顯著。2010年后,玉溪都市區(qū)、曲靖都市區(qū)等區(qū)域快速發(fā)展,出現(xiàn)向“一主多副”空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變趨勢,從單節(jié)點體系轉(zhuǎn)變?yōu)榈胤蕉喙?jié)點系統(tǒng)。
(3)滇中城市群空間聯(lián)系強度的增長主要與交通建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平上升相關(guān)。滇中城市中心性指數(shù)及空間聯(lián)系強度隨著經(jīng)濟(jì)水平和交通建設(shè)的發(fā)展不斷增強,空間聯(lián)系加強,出現(xiàn)了較穩(wěn)定的昆明都市區(qū)、玉溪都市區(qū)、曲靖都市區(qū)和個舊都市區(qū),楚雄都市區(qū)已有雛形。
(4)滇中城市群用地擴(kuò)展呈現(xiàn)較明顯的階段性特征。用地擴(kuò)展方面,不同規(guī)模等級的城市表現(xiàn)出來明顯的階段性特征。城市經(jīng)濟(jì)經(jīng)歷“農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)時期—市場經(jīng)濟(jì)時期—新經(jīng)濟(jì)時期”三個發(fā)展階段,城市用地擴(kuò)展則呈現(xiàn)出“快速規(guī)則擴(kuò)展—快速不規(guī)則擴(kuò)展—慢速規(guī)則擴(kuò)展”的用地擴(kuò)展變化過程,用地的形態(tài)特征也對應(yīng)呈“單點外延—多點外延—單點填充”三個階段。