吉林省城市緊湊度與城市效率的時空演變及相關性

韓 剛 袁家冬 王兆博

(1.東北師范大學地理科學學院，吉林 長春 130024；2.吉林省城鄉規劃設計研究院，吉林 長春 130061)

吉林省城市緊湊度與城市效率的時空演變及相關性

韓 剛1袁家冬1王兆博2

(1.東北師范大學地理科學學院，吉林 長春 130024；2.吉林省城鄉規劃設計研究院，吉林 長春 130061)

緊湊城市理念被認為可以有效提高城市經濟發展效率，減少城市在開發建設、資源配置等方面的低效率。為探究我國城市緊湊度和城市效率的時空演變及兩者間的相關性，本研究以吉林省地級及以上城市為研究對象，研究時間段選擇為2000—2013年。研究主要分為三個部分。第一部分，運用熵值法，對吉林省地級及以上城市的緊湊度時空演變特征進行研究，研究發現，吉林省城市緊湊度平均水平較低，并且空間分布極不均衡，受區位和經濟發展水平影響較大，高緊湊度城市基本位于哈大城市走廊一線。第二部分運用DEA數據包絡模型，對吉林省城市效率演變特征進行研究，結果顯示，吉林省城市效率在經過了長期的反復波動后于2012年步入快速增長階段，受多種因素影響，各城市全要素生產率增長節奏迥異，但都表現出與技術進步一致的變動性，城市經濟發展對新技術、新的生產要素投入的依賴較大，資源利用效率整體較低。第三部分運用R語言對吉林省城市緊湊度與城市效率的相關性進行了研究，兩者間存在極弱的相關性，接著借助象限圖法得出兩者在不同時間段內存在一定程度的同步性，緊湊度提升時大部分城市的城市效率會出現提升，緊湊度的下降不一定有效引起城市效率同步下降。

吉林省；城市緊湊度；城市效率；空間演變；相關性

1990年，歐洲社區委員會(CEC)于布魯塞爾發布綠皮書，首次公開提出回歸緊湊城市的城市形態，其最基本的事實依據就是許多歐洲歷史城鎮保持了緊湊而高密度的形態，并被普遍認為是居住和工作的理想環境[1]。緊湊城市的最終目的，是建立一種城市社會、經濟和環境的可持續發展格局，在增加城市人口密度的同時激發城市經濟的活躍性，同時限制城市無節制對外擴張，改善人居環境，提升城市效率。我國在城市化快速發展階段中，緊湊化與效率關系是值得研究重要問題。

1 相關研究進展

國外對緊湊化問題的討論主要集中在緊湊城市能否減少交通行為。希爾曼(Hillman)指出，城市緊湊化是縮短交通距離，進而降低廢氣排放量乃至抑制全球變暖的一個途徑。他承認居住空間密度的增加將意味著個人生活方式的某種改變，但同時又指出，這樣的變化不會產生過于強烈的負面影響，相反，石油消耗的降低，城市居民將會體驗到由各種費用及污染的減少所帶來的種種裨益[2-3]。然而也有些人對城市緊湊化持謹慎態度。布雷赫尼(Breheny)指出，城市緊湊化所帶來的在可持續發展方面的收益是否能抵消城市居民所遭受的種種不便與痛苦還不得而知，因此，他主張采取一種折衷的立場，將集中化方案的優點(如抑制城市擴張，實現城市更新)及分散化方案(向小城鎮及城郊擴散，并提供一系列配套的基礎設施)的優勢相互結合起來[4-5]。

國內對緊湊城市的研究從緊湊城市的概念引入和理念的介紹，到緊湊城市空間結構的探討，緊湊度和緊湊性的研究以及緊湊城市在我國的適用性等方面都有涉及。自本世紀初，一些國內學者對緊湊城市概念介紹和功能辨析及其對我國城市發展的作用和意義有了初始的討論和爭議，主要集中在“緊湊城鎮”，“緊湊新城鎮”等概念及其對城市空間發展、城市功能改造、城市與土地以及怎樣建設緊湊城市等方面的論述[6-9]。緊湊城市的具體實踐案例國內尚不常見，目前主要是與其他可持續理念相結合進行的綜合性城市空間的規劃設計。

2 研究方法與數據來源

2.1 指標體系構建

邁克爾·布雷赫尼(M. Breheny)曾經給緊湊型城市給出了較為經典的定義：緊湊城市的重點在于提高城市密度，加速用地功能混合，優先發展公共交通，提高居民生活質量[10]。定義所強調的內容就是度量城市緊湊度的指標，提高城市密度即為人口緊湊指標，加速用地功能混合即為土地利用緊湊指標，優先發展公共交通即為基礎設施緊湊指標，提高居民生活質量即為經濟緊湊指標和公共服務緊湊指標。因此，城市緊湊度的評價體系可以從土地利用、經濟、人口、基礎設施、公共服務5個一級指標，10個二級指標為主進行構建(見表1)。

表1 緊湊度評價指標體系

城市效率的評定標準重點是投入和產出變量的選擇。新古典經濟學中將經濟增長的投入要素分為資本和勞動兩部分。資本主要指資本存量，某一時間點的資本存量是所有經濟社會的資本總量，資本存量的上升會促進經濟增長，而資本存量的增長是儲蓄和投資推動的，提升資本的形成主要就是提升儲蓄和投資，因此本研究在數據統計過程中，以固定資產投資替代資本存量[11]。勞動具有二重性，具體勞動和抽象勞動是同一勞動的兩個方面，具體勞動創造使用價值，抽象勞動形成價值，具體勞動是人們為了滿足生產生活需要而進行的各種特定形式的勞動，抽象勞動是指勞動力的支出，反映了生產者之間的社會關系[12]，按此解釋，可以選擇城市單位從業人員數表示勞動變量。對我國CPI當月同比數據進行觀測可以發現，在研究期內，我國CPI經歷了2000年至2006年的震蕩、2007年的快速攀升、2008年的斷崖下跌以及2009年至現今的階段性增長期，通脹程度變動劇烈，在選擇以GDP作為產出指標時，考慮到實際GDP受通貨膨脹的影響較大，遂以名義GDP作為衡量的指標，同時增加地方預算內財政收入指標彌補GDP產生的偏差值，使結果能更精準地反映一座城市的產出。

2.2 熵值法

緊湊度的測度方法采用基于標準差標準化的熵值法，主要有以下三個步驟：

(1)數據標準化。假設有m個評價對象，n個評價指標，構建原始數據矩陣X={xij}m×n(1≤i≤m，1≤j≤n)，xij為第i個評價對象的第j個指標的指標值。

應用標準差標準化方法對原始數據矩陣中各指標值進行標準化處理。

2.3 DEA-Malmquist和象限圖法

本研究在城市效率的計算中所使用的是DEA數據包絡分析中的Malmquist生產率指數法。此指數主要針對面板數據計算全要素生產率(tfpch)、技術進步(techch)、技術效率變化(effch)。技術進步指除投入要素增加之外對經濟增長有貢獻的所有因素，如新的技術、新的知識等[13]；技術效率變化指投入要素不變的情況下，實際產出與同樣投入情況下的最大產出之比[14]，反映了樣本點同前沿面上全要素生產率的差距，可以分解為純技術效率(pech)和規模效率(sech)。

象限圖法就是將研究對象按照兩個最關鍵的屬性分為四類，分別對應直角坐標系的四個象限。據此，可以將城市緊湊度和城市效率的關系分為四類：高級協調、低級協調、效率優先、緊湊優先[15]。將城市緊湊度(C)和城市效率(E)分別作為X軸和Y軸，則第一象限為高級協調(C+，E+)，第二象限為效率優先(C-，E+) ，第三象限為低級協調(C-，E-)，第四象限為緊湊優先(C+，E-)，進而探究城市緊湊度與城市效率的同步演變規律。

2.4 研究對象和數據來源

研究對象選取吉林省8個地級及以上城市，分別是：長春市、吉林市、四平市、遼源市、通化市、白山市、白城市、松原市。數據采集源主要是《吉林省統計年鑒2000—2014》、《中國城市統計年鑒2000—2014》、《中國城市建設統計年鑒2000—2013》。

3 城市緊湊度與城市效率時空演變特征

3.1 城市緊湊度時空演變特征

吉林省8個地級城市的緊湊度變化各異，差別較大(見圖1)。2000年至2013年之間，緊湊度基本保持在上升期的只有吉林市和通化市；長春市緊湊度在研究期內圍繞一恒定值上下波動；四平市緊湊度在2010年以前處于長期下降狀態，2010年之后探底回升，反彈力度較大；遼源市緊湊度在2008年到達峰值后迅速回落，2013年緊湊度降至2001年同期水平；白山市緊湊度在2000年至2001年期間快速下降，之后長期維持在緩慢下降狀態，期間部分年份有弱反彈，但下行趨勢不變；白城市緊湊度在2004年達到峰值后快速回落，2010年觸底反彈，反彈動能不足；松原市緊湊度在2004年之前經歷劇烈震蕩后于2006年開始快速增長，之后達到一種企穩狀態，期間也出現過數次較大波動。

將所有城市的緊湊度在2000年至2013年間的變化做成框線圖放在一起進行比較。從箱體分布區間可知，長春市和遼源市的緊湊度分布區間明顯高于其他城市，說明長春市和遼源市的緊湊度水平較高，其中長春市最高。白山市的箱體分布區間值最低，白山市的緊湊度水平在吉林省內處于最低水平。通過觀察各箱體和線段的長短可以發現，通化市緊湊度箱體較長，說明通化市緊湊度水平在2000年至2013年之間波動較大，長春市緊湊度的箱體長度最小，說明長春市的緊湊度水平在研究期內較為穩定，其中遼源市緊湊度在2000年出現溫和異常值，白山市緊湊度在2000年出現極端異常值，極端異常值出現的可能原因是白山市2001年較大規模的行政區劃調整所致。

3.2 城市效率時空演變特征

由圖2所示，吉林省城市效率長期處于波動狀態，但技術效率變化波動很小，基本維持在一恒定水平，技術進步跟隨全要素生產率同步快速變動，在2011年后兩者急速攀升。分城市討論，長春市、吉林市的全要素生產率、技術進步和技術變化效率的波動程度相似，處于較為穩定的箱體區間；四平、遼源、通化、白山、白城、松原的技術變化效率波動程度弱，其中松原的波動最弱；全要素生產率波動幅度最大的是白城市，其次是通化市；技術進步波動最大的同樣是白城市，其次是白山市。就具體時間節點分析，受2008年全球金融危機影響，各城市全要素生產率和技術進步都開始出現不同程度的下降，部分城市上述指標在隨后幾年內達到研究期的最低值。2012年，隨著國務院正式批復東北振興“十二五”規劃，所有城市的技術進步指標快速攀升，由于技術進步的強烈拉抬效果，通化、白山、白城、松原的全要素生產率迅速增長，甚至達到了研究期內的最高值。

圖1 緊湊度時空演變特征Fig.1 Charateristics of compactness spatial temporal evolution

應用R語言在R-Studio中做各城市全要素生產率、技術進步、技術變化效率、純技術效率、規模效率5個指標之間的相關性，并將結果可視化。從圖中可以看出，長春市全要素生產率、技術進步和技術效率變化之間皆呈正相關，技術效率變化對全要素生產率的影響要強于技術進步，對技術效率變化貢獻最高的是規模效率，說明長春市城市效率的變化主要受規模經濟的影響。吉林市、四平市、遼源市、通化市、白山市、松原市的技術進步和技術效率變化與全要素生產率之間都呈正相關，并且全要素生產率的變化主要受技術進步的影響，說明吉林省內大部分城市還處在快速增長階段，城市效率的變化很大程度受制于生產技術，先進工藝的影響。白城市的全要素生產率受技術進步和技術效率變化的共同作用，但技術變化的作用程度更為強烈，其中對技術效率變化貢獻作用最高的是純技術效率，說明白城市全要素生產率的變化除了受到先進生產技術、生產理念的影響外，還受資源配置和利用能力變化的影響[16]。

4 緊湊度與城市效率相關性分析

4.1 相關性分析結果

將城市緊湊度與城市效率共6個指標在R-Studio中通過R語言編寫代碼，進行相關性分析，結果顯示，吉林省各城市的緊湊度與城市效率之間存在著一定的相關性，但相關性系數值很小，即存在弱相關。構建如下的相關性矩形統計陣列(見圖3)，歸納計算可知，吉林省城市緊湊度與全要素生產率之間存在正相關的城市占到總城市數的62.5%。將全要素生產率分解為技術進步和技術效率變化兩個因子，與城市緊湊度進行相關性分析，呈正相關和負相關的城市數量均為50%。其中長春市城市緊湊度對技術進步和技術效率為雙促進作用；吉林市、四平市、白山市城市緊湊度對全要素生產率的正相關作用主要表現在緊湊度對技術進步的強烈促進作用；遼源市、白城市城市緊湊度對全要素生產率相關性為負，主要原因是緊湊度對技術進步的抑制作用大于對技術效率的促進作用；通化市城市緊湊度對技術進步和技術效率為雙抑制作用。繼續將技術效率分解為純技術效率和規模效率，篩選出緊湊度對技術效率和全要素生產率作用方向一致的城市為長春市和通化市，長春市緊湊度對全要素生產率的正促進作用除去技術進步的影響外，主要表現在緊湊度對規模效率的正作用，緊湊度提升使產出與要素投入規模的增長比率增大，相反，通化市緊湊度與規模效率呈負相關，并且直接影響了緊湊度對全要素生產率的作用方向，緊湊度提升可以帶來技術利用水平及資源配置效率的提高，卻造成規模不經濟(見表2)。

圖2 城市效率時空演變特征Fig.2 Spatial and temporal evolution characteristics of urban efficiency

4.2 變化同步性分析

由之前的分析結果可知，緊湊度與城市效率之間存在相關性，但相關系數值較低，很難明顯的展示出兩者之間的變化關系，遂通過兩個時間點間的變化來分析兩者上升或下降的同步性。以每一個城市每一年緊湊度和城市效率的變化作為一個樣本點，共有104個樣本點，觀測這些樣本點在象限圖中的分布，四個象限中，樣本點的分布數量接近(見圖4)，無法準確判斷緊湊度與城市效率的同步程度，因此將時間軸分段，研究在不同時間段內兩者的同步程度。

表2 緊湊度與城市效率作用關系

考慮到特殊時間節點(2008年、2012年)的影響，將研究時間段分為四個階段：2000—2004年、2004—2008年、2008—2012年、2012—2013年，以每一階段的起訖時間為研究點，得到吉林省內所有城市在四個時間段內緊湊度與城市效率同步性分布結果。

2000—2004年，吉林省城市以效率優先型為主，城市比重達到50%，其次為高級協調性，比重為25%。2004—2008年，吉林省以高級協調型為主，2008—2012年為低級協調型，2012—2013年為高級協調型，城市比重分別為37.5%、50%、50%。說明吉林省城市緊湊度與城市效率的變化存在較弱的同步性關系。具體而言，2000—2004年，緊湊度提升的城市占總城市數的37.5%，這些城市中城市效率同步提升的比例為66.7%，2004—2008年的同步提升比例為60%，2008—2012年該比例為33.3%，2012—2013年比例為100%，說明緊湊度提升時大部分城市的城市效率會出現提升。在緊湊度下降的城市中，城市效率同步下降的比例2000—2004年為20%，2004—2008年為66.7%，2008—2012年為80%，2012—2013年為50%，說明緊湊度的下降不一定有效引起城市效率同步下降，城市效率還受到除城市緊湊度之外的其他要素的強烈作用，這些要素能夠有效削弱緊湊度下降對城市效率的副作用力(見圖5)。

圖3 城市效率各因子間相關性Fig.3 Correlation between factors of urban efficiency

圖4 緊湊度與城市效率關系象限圖Fig.4 Quadrant diagram of compactness and urban efficiency

4.3 回歸分析

為探尋在同步性分析中出現的影響城市效率的作用要素，同時達到研究的完整性，引入回歸分析的方法。通過對吉林省城市發展歷程的分析，可知城市效率還受人的意志和不可抗力的影響，于是引入政府的作用和區位條件分別代表上述兩個方面，與城市緊湊度一起對城市效率進行回歸分析(見表3)。考慮到政府可以通過財政手段直接干預城市效率的發揮，遂用財政支出占GDP的比重表示政府的作用，用區位虛擬變量代表區位條件，其中位于哈大城市走廊的城市該變量為1，否則為0[17-19]。分析分兩步，第一步解釋變量為城市緊湊度，第二步解釋變量為緊湊度、政府作用和區位條件。由回歸結果可知，在沒有政府作用和區位條件的影響下，緊湊度每增加一個單位，城市效率降低0.741 2個單位，即吉林省內城市緊湊度對城市效率存在抑制作用；當加入政府作用和區位條件因素時，緊湊度對城市效率的抑制作用降低，并且政府作用和區位條件對城市效率的變化起到正向促進作用，其中政府的作用具有支配性，政府的作用增加一個單位，城市效率同方向變動8.620 9個單位，說明現階段吉林省城市緊湊度和城市效率受市場作用力很弱，政府的干預作用決定了一座城市社會生產率的最終水平。

圖5 緊湊度與城市效率同步性關系Fig.5 Synchronous relation between compactness and urban efficiency

表3 城市效率的回歸分析

注：***表示通過5%顯著性檢驗。

5 結 論

通過對吉林省城市緊湊度與城市效率的時空演變及相關性的研究，可以較為清楚的觀察到吉林省緊湊型城市建設情況、城市效率變化歷程、城市緊湊度對效率的作用機制，為樹立緊湊城市理念，防止城市攤大餅式擴張，推動綠色低碳的生產生活方式和精明集約的城市建設運營模式提供一定的借鑒。本研究的結論概括為以下三點：

(1)吉林省城市緊湊度平均水平較低，并且空間分布極不均衡，受區位和經濟發展水平影響較大，高緊湊度城市基本位于哈大城市走廊一線。2010年后，吉林省城市緊湊度除少數城市外，處于一種底部回升或波動增長狀態。緊湊度的變化受制于外部政策與區域發展環境，敏感性較強，較難形成穩定的城市緊湊發展模式。

(2)吉林省城市效率在經過了長期的反復波動后于2012年步入快速增長階段，受多種因素影響，各城市全要素生產率增長節奏迥異，但都表現出與技術進步一致的變動性，說明吉林省各城市仍舊保持一種低效發展模式，城市經濟的增長對新技術、新的生產要素投入的依賴較大，資源利用效率整體較低。

(3)吉林省城市緊湊度與城市效率間存在極弱的相關性，只有長春市的城市緊湊度提升對技術進步和技術效率起到雙促進作用，其它城市緊湊度的提升僅造成技術進步的同向變化，甚者，緊湊度的提升造成城市不經濟。在同步性分析中，吉林省城市緊湊度提升時大部分城市的城市效率會出現提升，然而緊湊度的下降不一定有效引起城市效率同步下降。

從上述結論可知，吉林省城市緊湊度與城市效率水平較低，相互間作用關系較弱，建設緊湊城市并沒有帶來城市在資源配置、利用水平、規模經濟等方面的高效率。由于粗放的城市化發展模式，吉林省仍舊通過高投入和城市空間的無序擴張換取經濟規模的增長，提高城市緊湊度會壓縮城市發展所需的土地等生產資料的供給，直接導致發展速率降低和各方面問題突顯。然而緊湊城市理念并非塵垢粃糠，建設緊湊城市對于現階段我國城市在抑制城市蔓延，緩解城市問題等方面具有積極作用，緊湊城市的建設不能一蹴而就，既存的城市發展結構性問題、城市對新發展模式的接受能力、城市的發展環境差異等直接導致建設緊湊型城市是一個長期的過程，具有多樣性、地域性和靈活性。

(編輯：徐天祥)

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Spatial temporal evolution and correlation of urban compactness and urban efficiency in Jilin Province

HANGang1YUANJia-dong1WANGZhao-bo2

(1.College of Geographical Science, Northeast Normal University, Changchun Jilin 130024, China; 2.Jilin Institute of Urban Planning & Design, Changchun Jilin 130061, China)

The concept of compact city is considered to effectively improve the efficiency of urban economic development and reduce the low efficiency in construction and resource allocation. In order to explore the spatial and temporal evolution of urban compactness and urban efficiency in China and the correlation between them, this study took Jilin Province as the research object, the period between 2000 and 2013 as the study time period. First, it analyzed the compactness space evolution characteristics of Jilin Province by using entropy method. It is found that the average level of urban compactness in Jilin was low, and the spatial distribution was extremely uneven, which is greatly influenced by location and economic development level. High compactness city was located in the Harbin-Dalian City line corridor. Second, it analyzed evolution characteristics of urban efficiency in Jilin Province by using the Data Envelopment Model. The results showed that the urban efficiency of Jilin Province entered a stage of rapid growth in 2012 after a long period of repeated fluctuations. The rate of urban efficiency was different, which was caused by various factors, but both consistent with changes in technological progress. The economic development of the city was dependent on the new technology and the new production factors, and the efficiency of resource utilization was relatively low. Third, it analyzed the correlation between the compactness and efficiency in Jilin Province by using ‘R’ Language, and found that a very weak correlation existed between the two aspects. Besides, a certain degree of synchronization existed between the two aspects in different periods by using quadrant diagram method. Most of the city’s efficiency would be increased when the compact degree was promoted, and the decrease of the compactness was not necessarily effective to decrease the urban efficiency.

Jilin Province； urban compactness； urban efficiency； spatial temporal evolution； correlation

2016-11-06

韓剛，博士生，主要研究方向為區域與城市規劃。E-mail: xiaosongshanzhu@163.com。

袁家冬，教授，博導，主要研究方向為城市地理。E-mail：yuanjd703@nenu.edu.cn。

國家自然科學基金項目“東北區大城市實質性城市化地域系統發育特征研究”(批準號：40371040)；長春市科技局軟科學研究計劃項目“長春都市圈空間擴展與近域整合問題研究”(批準號：11RY01)。

K928.5

A

1002-2104(2017)01-0020-08

10.3969/j.issn.1002-2104.2017.01.003