中國城市空間分布的省際差異及其影響因子分析

葉 浩 濮勵杰 張 鵬

(1.廣東商學院資源與環境學院，廣東 廣州510320;2.南京大學地理與海洋科學學院，江蘇 南京210093)

城市體系的空間結構是指某一體系內各個城市在空間上的分布、聯系及組合狀態，其實質是一個國家或一定地域范圍內經濟和社會物質實體——城市的空間組合形式[1]。隨著世界范圍內城市化進程的不斷加速，城市體系的演變日益引起了城市地理學家與經濟學家的關注與興趣[2－4]，目前，我國的城市發展處在一個新的發展階段，城市數量不斷增加，各類城市規模不斷擴大，在這個過程中，一方面面臨著大量農村剩余人口轉化為城鎮人口的壓力，另一方面也面臨著不同規模和級別城市的空間布局問題。為此，學術界普遍認為必須加強對城市分布的研究，它是著手進行城市規劃特別是區域規劃的基礎。當前國內在對城市體系的空間分布進行研究時，主要理論有點軸模式[5]、對稱分布模式[6]、雙核結構理論[7]、分形理論[8]及空間集聚－擴散理論[9]等來闡釋城市空間分布的形成與演變機理。研究方法上，大多以定性的描述分析為主，定量研究相對較少，主要的研究方法有樣方分析法[10]、最近鄰點分析法[1]以及空間自相關分析[11]等，從城市空間空間格局和集聚特征等方面，對城市空間分布類型進行總結和概括。

城市作為區域內政治、經濟、社會、文化等活動的中心，它的產生和發展既是應經濟與社會的發展需要而產生，同時又不可避免的受到地域的自然地理條件的影響。城市由孤立的點發展演進為具有較完整的空間分布結構、等級規模結構和職能組織結構的系統，同樣也受到社會經濟條件、自然地理和經濟地理條件及城鎮化水平等在地域空間中的差異影響和制約[12]。隨著經濟的發展，人口和產業將進一步向實力比較強的城市集聚，為了獲得足夠的要素推動城市的發展，各城市也必定會最大化地攫取要素資源，從而導致了城市之間的要素資源沖突。各個區域由于自然條件和社會經濟發展水平的差異性，必然使城市在空間上的分布模式存在較大的差別，城市體系的分布特征、發展程度、城市功能等都明顯地反映出這些差異的深刻影響。更為重要的是每個城市都必須放在所在區域的城市體系中去研究才有意義，所以研究城市的空間分布首先要明確該城市體系所在的區域范圍，尤其是所在區域的自然、社會以及經濟狀況。然而，已有研究主要圍繞著地形、距離、交通條件等單個指標進行分析[13－14]，對城市的空間分布模式與自然條件及社會經濟發展水平之間可能存在的關聯的研究相對較少，深入分析這些作用和影響，將對推進城市空間分布的研究具一定的理論價值，也對新時期制定我國城市區域整體功能的協調與合理布局方針及新的空間發展政策等具較強的現實指導意義。

1 理論與方法

1.1 種群分布理論

城市群體空間關系在行為上表現出許多生態學特征，生態學中的基本生物行為如集聚與擴散、增長與演替、遺傳與突變、共生與競爭、寄生與襲奪等在城市群體空間關系中都有典型表現[15]，生態學理論在我國地理界也受到越來越多的關注并做出一定的實踐探索，如果把城市看作為一個生態有機體，在對城市體系的空間分布模式進行研究時，可以借助生態學中的種群分布理論。

在生態學中，種群分布格局稱散布，是指在種群這一水平上，種群內個體在一定范圍內水平空間的分布狀況，它是種群生物學特性、種內種間相互關系及環境條件綜合作用的結果，一般分為隨機分布、集聚分布、均勻分布三種類型[16]。隨機分布系指種群個體的分布間互無聯系，每個個體的出現都有同等機會，一般在某一主導因素成隨機分布時，才會引起種群的隨機分布;均勻分布指種群個體在水平空間內的分布是均勻等距的，在自然界中較少見，形成的原因主要是種群內個體對有限資源的競爭;集聚分布的特征是種群個體成群、成簇，成塊地密集分布，成因主要為生態環境因子的不均勻性，有利于生物在某一區域存在而不利于在另一區域存在。

1.2 最近鄰分析

在進行城市體系的空間分布研究時，一般不考慮城市內部的性質區別，將城市抽象為地域空間上的一個點，來研究其分布特征，并對這種分布類型形成的內在機制進行分析。最近鄰分析(Nearest neighbor analysis，NAA)是分析點空間分布格局的主要方法之一，被認為是一個能較為準確并客觀地確定點分布格局情況的方法。其基本理論是通過比較區域內點的實際分布與假設的隨機分布之間的差異，借以作出點空間分布類型的判斷。R 統計量是點分布中最近鄰點實際觀測值與期望值之比，計算公式如下[17]:

式(1)中，robs是最近鄰點平均距離的觀測值，rexp是由理論模式決定的最近鄰點平均距離的期望值。A為觀測區域的面積，di為點i 的最近鄰距離，n為觀察點數。當R=0或接近0時，各點間的所有距離都接近于0，意味著各點極強的集聚模式。當R=1 或接近于1時，robs等于rexp或與rexp非常接近，因此所考察的模式為隨機模式，當R 大于1時，所觀察的模式則表現出不同程度的均勻模式。

統計顯著性檢驗可通過計算標準化Z值來檢驗差值與其標準誤差的比較情況:

如果ZR＞1.96 或者ZR＜－1.96，則可認為在α=0.05的顯著性水平下，所計算出來的觀測模式與隨機模式之間的差值具有統計顯著性;反之，如果－1.96 ＜ZR＜1.96，則盡管觀測模式看上去更聚集或者更加均勻，但事實上，它與隨機模式之間不存在顯著差異，不能拒絕0 假設。

2 研究區域及數據來源

我國的城市包括設市城市和建制鎮兩部分，但因為頻繁的行政區劃調整、缺乏明確的邊界以及精確計算全部建制鎮數據的各種困難，本文以2009年中國縣城所在的建制鎮與設市的所有城市(包括縣級及以上城市)為研究樣本，共2 290個，其中縣級單元2 003個，地級市及以上城市287個(因數據原因不含臺灣、香港、澳門)，城市位置與空間行政邊界矢量數據來自由國家基礎地理信息中心建立的1∶25 萬基礎地理信息數據庫。

關于基本研究單元的選取，已有研究認為，省(區)是進行中國宏觀尺度區域差異研究最有意義的空間單元，除非構建了相似尺度的空間單元，東、中、西三個地帶的劃分過于籠統，信息的損失量大，在區域差異分析中不宜采納[18]。為了消除直轄市及個別省(區)與其他省級行政區在地域范圍等方面的懸殊差別，本文把北京、天津、上海、重慶、海南與寧夏分布并入緊鄰的河北、江蘇、四川、廣東與甘肅省進行考察。

鑒于人口密度、城市密度與路網密度之間存在高度的相關性[10，14]，進行回歸分析時需避免變量之間出現多重共線性，且在某種意義上說，土地墾殖率與復種指數可以作為衡量地區自然因素的綜合性指標。為此，根據資料收集的可得性以及省際的可比性，本文分析影響區域城市空間分布形態的自然與社會經濟差異指標有人均耕地面積、土地墾殖率、復種指數、路網密度與城市化率，原始數據來源于《中國統計年鑒》(2010年)，并通過省區合并整理計算得到。

3 我國城市空間分布差異分析

3.1 我國城市的空間分布

使用最近鄰分析方法，在顯著性水平0.05 上，計算得到合并后的全國2009年25個省區城市空間分布的R 統計量及分布類型，具體結果見表1。

表1 各省區城市空間分布的R 統計量及分布類型Tab.1 Urban spatial distribution pattern and R Index in different provinces and regions，2009

從表1可以發現，2009年我國各省區的城市空間分布格局以均勻分布為主，只有內蒙古、西藏、青海、甘肅與新疆5個省區表現出隨機或集聚分布模式。其中，R 統計量在1.3 以上的省區有10個，在1.2－1.3之間的省區有9個，1.0－1.2之間的省區有3個，小于1 的省區有3個。山東、江蘇與福建是2009年中國城市分布最為均勻的省區，其R 統計量分別高達1.455 8、1.445 5 與1.411 6，而明顯表現出集聚分布的省區有西藏、青海和新疆，其R 統計量分別為0.957 0、0.879 4 與0.770 5。說明我國各省區城市空間分布類型存在較大的差異，即我國各省區的城市分布在空間上并非表現完全的隨機性，而是明顯受到區域自然與社會經濟條件的影響。各省區的城市空間分布表現出明顯不同的格局，可能與城市的生長特征和地理環境異質性有關，也就是說由自然地理條件、社會經濟發展水平等組成的區域經濟地理條件深刻影響著區域城市的發展及其分布。

3.2 我國城市空間分布差異的影響因素分析

本文運用Arcgis9.3 軟件繪制了各個省區2009年的上述各指標及城市空間分布指數R值的變化情況，為了消除不同量綱的影響，以上數據與R 統計量均進行對數化處理，結果見圖1。

從圖1可以直觀的發現，中國各省區城市的空間分布模式與自然及社會經濟因素具有較強的相關性，對各省區城市體系的空間分布進行研究時，不能忽視自然與社會經濟因素的影響。接下來將進一步探討中國各省區城市分布與自然、社會經濟條件的相互關系。首先以各省區城市空間分布的R 統計值為因變量，人均耕地面積(PerL)、土地墾殖率(Culti)、復種指數(Multi)、路網密度(Road)以及城市化率(Urb)作為自變量，對2009年的截面數據進行OLS(最小二乘法)估計(見表2)。

表2 OLS 回歸的估計結果Tab.2 Calculated model parameters of OLS model

由表2可知，回歸模型的擬合優度達到82.72%，且總體上通過了5%的顯著性檢驗，只有個別變量在本文設定的顯著性水平上不顯著，說明模型整體上具有較好的解釋能力。從各變量系數的大小來看，影響區域城市空間分布形態最主要的因素是路網密度，其次分別是復種指數、人均耕地面積、土地墾殖率與城市化率。人均耕地面積、土地墾殖率與路網密度為正，說明這些影響因子越大，城市在空間上的分布越加均勻。復種指數與城市化率為負，說明隨著這些因素的變大，城市在空間上的分布越趨于集中。城市化率的回歸系數沒有通過顯著性檢驗，表明城市化率對城市空間分布的影響并不是十分明顯。

城市在發展的過程中，為了獲得足夠的要素維持自身生長，各城市必定會最大化地攫取要素資源，導致了城市之間的資源競爭。按照生態學中的種群分布理論，集聚分布的特征是種群個體成群、成簇，成塊地密集分布，成因主要為生態環境因子的不均勻性;均勻分布是在環境較一致的情況下由于種群內個體間的競爭引起的。復種指數的高低受當地熱量、土壤、水分、肥料、勞力和科學技術水平等條件的制約，其值越高，則該地區土地的生產力就越大;土地墾殖率是反映土地資源利用程度和結構的重要指標，在土地質量好、人口多、墾殖歷史長、經濟技術實力強的地區，土地墾殖率一般較高;交通發展是區域城市體系形成、發展的重要影響因素，路網密度反映出一個地區城市間相互聯系的便利性，城市間互相聯系的加強有利于逐步縮小城市之間差距，形成均衡協調發展的城市體系。

圖1 2009年各省區自然社會經濟條件與R 統計值Fig.1 Natural，socioeconomic factors and R Index in different districts and regions，2009

從各變量的回歸系數來看，人均耕地面積、土地墾殖率、路網密度越大，意味著區域內城市的外部環境越趨于均勻，從而使城市在空間分布越趨于均勻。而隨著人均耕地面積、土地墾殖率、路網密度的降低，則意味著區域內耕地、人口與交通設施主要集中在部分地段，從而導致城市表現出集聚分布模式。復種指數的系數為負，表明在其他影響因素不變的情況下，復種指數的增加在一定程度上降低了其他因素對城市分布對的影響，這也與各地區土地資源開發利用的水平基本相吻合。盡管城市化率的系數沒有通過顯著性檢驗，但其值為負，說明隨著區域內城市化水平的整體提高，城市的分布對自然因素依賴性在一定程度上會有所降低。

4 結論與討論

本文采用全國縣城(縣級市、州、旗、特區和林區)所在的建制鎮與所有的設市城市數據，以省區作為基本研究單元，運用最近鄰分析與種群分布理論定量分析了2009年全國城市體系空間分布類型的省際差異，以及區域自然與社會經濟條件對城市空間分布的影響，研究結果表明:

(1)2009年我國各省區的城市空間分布格局以均勻分布為主。山東、江蘇與福建是當前中國城市分布最為均勻的省區，明顯表現出集聚分布的省區有西藏、青海和新疆，說明我國各省區的城市分布在空間上并非隨機出現的。

(2)通過對中國各省區城市分布與自然、社會經濟條件進行回歸分析發現，中國各省區城市的空間分布模式與自然及社會經濟因素具有較強的相關性。影響區域城市空間分布形態最主要的因素是路網密度，其次分別是復種指數、人均耕地面積、土地墾殖率與城市化率。

(3)從各變量回歸系數的大小來看，人均耕地面積、土地墾殖率、路網密度越大，表明區域內城市的外部環境越趨于均勻，從而使城市在空間分布越趨于均勻。復種指數與城市化率的系數為負，表明在其他影響因素不變的情況下，復種指數與城市化率的提高在一定程度上降低了城市分布對其他因素的依賴。

最后應看到，城市體系的空間分布與自然、社會經濟條件的相關性研究是一個復雜的系統工作，本文僅僅是對省區城市空間分布模式與自然、社會經濟條件的關系進行了初步探討。受數據可得性制約，文章沒有考慮縣城以外的建制鎮對城市空間分布形態的影響，可能會存在一定的區域性誤差;同樣由于數據處理量巨大，只對2009年的數據進行了分析，單時段的數據分析缺少連續性;在指標選取方面仍值得進一步去探討，如選取其他不同的影響因子可能會得到不同的分析結果;社會經濟和人口因素對城市空間分布之間可能并不是單純的單向影響，特別是社會經濟與城市空間分布更應該是一個雙向互動影響。這些不足之處需要在未來的研究中進一步解決與完善。

References)

[1]顧朝林.中國城鎮體系[M].北京:商務印書館，1992.[Gu Chaolin.Urban Systems in China[M].Beijing:The Commercial Press，1992.]

[2]Anderson G，Ge Y.The Size Distribution of Chinese Cities[J].Regional Science and Urban Economics，2005，35(6):756－776.

[3]Black D，Henderson J V.A Theory of Urban Growth[J].Journal of Political Economy，1999，107(2):252－284.

[4]Gabaix X.Zipf’s Law for Cities:An Explanation[J].Quarterly Journal of Economies，1999，114(3):739－767.

[5]陸大道.關于“點－軸”空間結構系統的形成機理分析[J].地理科學，2002，22(1):1－6.[Lu Dadao.Formation and Dynamics of the“Pole－Axis”Spatial System[J].Scientia Geographica Sinica，2002，22(1):1－6.]

[6]葉大年，赫偉，徐文東，等.中國城市的對稱分布[J].中國科學:D輯，2001，37(7):608－616.[Ye Danian，He Wei，Xu Wendong，et al.Symmetric Distribution of Chinese Cities[J].Science in China(Series D)，2001，37(7):608－616.]

[7]陸玉麒.區域雙核結構模式的形成機理[J].地理學報，2002，57(1):85－95.[Lu Yuqi.The Mechanism of the Model of Dualnuclei Structure[J].Acta Geographica Sinica，2002，57(1):85－95.]

[8]郭汝，邢燕.中國小城鎮合理規模探討[J].中國人口·資源與環境，2011，21(1):38－42.[Guo Ru，Xing Yan.Problems of Rationality of Small Towns’Scale in China[J].China Population，Resources and Environment，2011，21(1):38－42.]

[9]杜宏茹，張小雷.近年來新疆城鎮空間集聚變化研究[J].地理科學，2005，25(3):268－273.[Du Hongru，Zhang Xiaolei.A Study on Urban Spatial Agglomeration in Xinjiang in Recent Years[J].Scientia Geographica Sinica，2005，25(3):268－273.]

[10]許學強，胡華穎，張軍.我國城鎮分布及其演變的幾個特征[J].經濟地理，1983，(3):205－212.[Xu Xueqiang，Hu Huaying，Zhang Jun.Distribution and Evolution of China’s Cities and Towns[J].Economic Geography，1983，(3):205－212.]

[11]陳剛強，李郇，許學強.中國城市人口的空間集聚特征與規律分析[J].地理學報，2008，63 (10):1045－1054.[Chen Gangqiang，Li Xun，Xu Xueqiang.Spatial Agglomeration and Evolution of Urban Population in China[J].Acta Geographica Sinica，2008，63(10):1045－1054.]

[12]薛東前，姚士謀.我國城市系統形成和演進機制[J].人文地理，2000，15(1):35－38.[Xue Dongqian，Yao Shimou.Formation and Evolving Mechanism on Urban System in China[J].Human Geography，2000，15(1):35－38.]

[13]胡剛，姚士謀.環杭州灣“葡萄串”式組合城市研究[J].中國人口·資源與環境，2002，12(3):158－163.[Hu Gang，Yao Shimou.The Study on Forming‘Grape Bunch’City Combine around Hangzhou Bay[J].China Population，Resources and Environment，2002，12(3):158－163.]

[14]王振波，徐建剛，朱傳耿，等.中國縣域可達性區域劃分及其與人口分布的關系[J].地理學報，2010，65(4):416－426.[Wang Zhenbo，Xu Jiangang，Zhu Chuangeng，et al.County Accessibility Divisions in China and Its Correlation with Population Distribution[J].Acta Geographica Sinica，2010，65(4):416－426.]

[15]胡偉平.城鎮群體空間關系的生態學透視[J].熱帶地理，2003，23(3):284－288.[Hu Weiping.An Analysis of the Urban Spatial Relationship from Ecological Theory [J].Tropical Geography，2003，23(3):284－288.]

[16]李海濤.植物種群分布格局研究概況[J].植物學通報，1995，12(2):19－26.[Li Haitao.Introduction to Studies on the Pattern of Plant Population[J].Chinese Bulletin of Botany，1995，12(2):19－26.]

[17]Moeur M.Characterizing Spatial Patterns of Trees Using Stem Mapped Data[J].Forest Science，1993，39(4):756－775.

[18]Carsten H P，Daniel K，Jiancheng Pan.Disparities in Chinese Economic Development: Approaches on Different Levels of Aggregation[J].Economic System，2002，(26):31－54.

[19]彭雪輝，王德，顧文選.城市化率指標的本質與合理目標進度問題[J].城市發展研究，2005，12(3):35－37.[Gu Wenxuan，Wang De，Peng Xuehui.The Essence of the Urbanization Ratio Index and Rational Progress to Targets[J].Urban Studies，2005，12(3):35－37.]

[20]劉玉，馮健.中國區域城鎮化發展態勢及戰略選擇[J].地理研究，2008，(1):45－54.[Liu Yu，Feng Jian.Development Situation and Strategy Choice of Regional Urbanization in China[J].Geographical Research，2008，(1):45－54.]

[21]李華香.世界城市建設的比較與反思[J].山東師范大學學報:人文社會科學版，2012，(1):115－123.[Li Huaxiang.Comparison among，and Reflection on，Construction of Cosmopolitan Metropolises[J].Journal of Shandong Normal University:Humanities and Social Sciences，2012，(1):115－123.]

[22]顧朝林，龐海峰.中國城市集聚區的演化過程[J].城市問題，2007，(9):2－6.[Gu Chaolin，Pang Haifeng.On the Evolvement Processes of Chinese Urban Agglomerates[J].Urban Problems，2007，(9):2－6.]

[23]方創琳，宋吉濤，張薔，等.中國城市群結構體系的組成與空間分異格局[J].地理學報，2005，60(5):827－840.[Fang Chuanglin，Song Jitao，Zhang Qiang，et al.The Formation，Development and Spatial Heterogeneity Patterns for the Structures System of Urban Agglomerations in China[J].Acta Geographica Sinica，2005，60(5):827－840.]