基于生命特征的城市競爭生態位評價分析

施建剛+張永剛+吳光東

摘要 從系統論的角度來看，城市生命體是一個具有新陳代謝、生長發育、遺傳變異、自適應和應急性等特征的復雜巨系統。由于座落位置無法移動，更需要在長期的生存競爭中找準適合自己發展的競爭生態位和競爭策略。本文認為，城市競爭生態位是一個城市在時間和空間上的相對特定位置及其與環境的功能關系，一個城市生命體的城市競爭生態位越強，從外界獲取的各類資源就越多，跨入更高發展能級的概率就更大。從城市生命體的生命特征出發，按照對城市生命體發展至關重要、具有廣泛代表性且可量化分析、盡可能精簡等原則，本文選取了反映新陳代謝（A）、生長發育（B）、遺傳變異（C）、自適應和應急性（D）等4大類19項因子，采用信息熵方法來確定各指標的權重系數，提出了基于生命特征的城市競爭生態位評價分析模型。在此基礎上，以實證研究的方式，選取了包括上海、南京、杭州等26市在內的長三角地區城市群，測算出有關城市在1984—2014 年間的城市競爭生態位和4大類城市競爭子生態位。綜合運用時空對比、相關性分析等方法，對相關數據進行分析發現：① 城市競爭生態位總體呈上升態勢；② 城市競爭生態位增長不平衡；③ 城市競爭生態位逐步出現明顯分層現象；④ 城市競爭生態位距首位城市越近增長越快；⑤ 遺傳變異子生態位對城市競爭生態位變化影響相對較大。根據有關分析結論，提出相應針對性對策建議：① 進一步強化首位城市的功能；② 著力提升城市群發展的質量；③找準城市競爭策略實現錯位發展；④ 加強與首位城市或中心城市的互補發展；⑤ 加大固定資產投資、科技教育支出等方面投入。

關鍵詞 城市競爭生態位；生命特征；新陳代謝；生長發育；遺傳變異

中圖分類號 F291.1文獻標識碼 A文章編號 1002-2104（2018）01-0035-09DOI：10.12062/cpre.20170616

隨著經濟社會的發展和人口的快速增長， 全球的城市化進程不斷加快，目前全世界已有超過一半的人口生活在城市中，預計到2025年將有超過2/3的人口居住在城市。從系統論的角度看， 城市是一個特殊的生命體，和其他生物物種一樣，在長期的生存競爭中都擁有一個最適合自己生存的時空位置。生命體間的競爭是永恒的，城市生命體作為一個復雜巨系統，由于座落位置無法移動，顯然更多地存在城市群內的競爭，更需要找準適合自己發展的時空位置和競爭策略。因此，從城市生命體的角度出發，對城市在城市群的競爭生態位進行研究是非常有必要的，也非常具有現實意義。

1 文獻綜述

生命體的概念，是一個貫穿人類文明史至今尚無定論的動態概念，具有顯著的時代特征。20 世紀后期開始，微觀生物學領域的發展給了宏觀生命現象全新的解釋，人工生命的興起更是對人們的生命觀帶來了巨大的沖擊，并逐漸引起科學領域認知思想的變化。生物學對于生命現象的解釋和研究方法為城市研究提供了一個新的視角，也為新的城市發展理論奠定一個新的認識基礎，催生了城市生命體理論的產生和發展[1-2]。

作為一個復雜巨系統，城市生命體同樣表現出顯著的生命特征，同時又由相關的子系統及組成子系統的要素和組織單元構成支撐體系。綜合國內外有關論述[2-4]，本文認為城市生命體的主要特征包括：①新陳代謝。城市生命體的新陳代謝體現在與外界進行能量、信息及物質的交換。城市生命體的新陳代謝系統主要包括：物質代謝、能量代謝和信息代謝系統。物質代謝系統主要指通過對物質資源的同化和異化作用，實現物質代謝，是城市生命體存在、生長和發育的物質基礎；能量代謝系統為城市提供賴以生存和發展的能量，是城市生長發育的動力因素；信息代謝系統主要是指信息交換，是城市生命體生長發育的催化劑。新陳代謝是城市生命體賴以生存和發展的首要特征，也是維系其他生命特征的基礎。②生長發育。城市生命體的生長發育是一個從無序到有序的過程，伴隨著量變和質變，在此過程中逐漸形成完整的組織和功能結構，這個過程表現出非線性、自組織和螺旋向上發展的特征，并受其自身條件和自組織規律的制約。城市生命體的生長發育是一個發展過程，逐步經歷初創、成熟、衰退、乃至消亡等發展階段，主要體現為人口增長、面積擴張、經濟產出等能力。③遺傳變異。城市生命體在生長發育的過程中，表現出顯著的遺傳和變異特征。遺傳指為城市生命體后一發展階段的生長發育提供基礎，并且有前后關聯作用的有關因素，如固定資產投資、存款余額等；變異指引發城市生命體生長發育突變的因素，如重大科技創新等，而這些都基于大量的教育和科技投入。④自適應和應激性。城市生命體的自適應性體現在對外部環境和自身特征的適應，通過不斷地調整自身的屬性，提高其生存發展能力和與其它城市生命體競爭的能力，主要體現在城市的經濟發展能力、社會管理能力等；應激性是指城市對內外部環境的變動及時做出反應，確保城市的安全穩定和運行有序，主要體現在應急處置能力等。

國外對于城市生命體的直接研究相對較少，主要集中在將城市與生命體之間的概念建立聯系，然后將生命科學中的技術和思想引入到城市科學中來，并試圖解決比較具體的城市管理方面問題[5-6]。2001年以來，國內相關研究有所增多，主要集中在城市生命體概念界定、城市生命體運行機制、城市生命體狀態評價等方面。有的通過對比分析城市和生命體的物質組成，將城市生命體定義為某些特定的物質實體，并與生命的物質實體建立對應關系[7-9]； 有的從不同角度探討生命機制、城市生命體等概念在土地利用演化、城市特征提取等領域的應用[10-14]；還有的從生命的基本特征出發，把生命看作是一種特殊的現象，通過分析城市的生命特征來建立城市與生命體的聯系，進而對城市生命體的運行狀況進行評價[15-21]。總體來看，絕大多數是將城市與生命體進行機械的對比，或者結合城市表現出來的某些生命特征開展研究，基本是將城市作為單獨的生命體甚至是解剖后的生命體進行研究，而沒有從城市生命體的角度對城市競爭進行過研究。

2 基于生命特征的城市競爭生態位評價體系endprint

綜合國內外相關學者對城市生態位的闡釋[22-24]，生態位既反映城市在特定時期、特定環境中的生存位置，也反映城市在該環境中的自然資源、社會資源、經濟資源等城市生態因子所形成的梯度上的位置，還反映城市在生存空間中的物質、資金、人力、技術和信息流動過程中扮演的角色。因此，可以將城市競爭生態位概括為：一個城市在時間和空間上的相對特定位置及其與環境的功能關系。

城市生命體所在的地域是不變的，而不同的地域擁有各異的資源稟賦。城市之間的競爭，首先是參與城市生命體所在地域內的競爭，然后再參與地域以外城市生命體的競爭。城市生命體的競爭力強弱，既和外部條件有關，更重要的是自身生命特征的強弱。如城市競爭生態位越強，其從外界獲取的各類資源就越多，對生長發育、遺傳變異、新陳代謝、自適應和應激性等生命特征也能起到更多的促進作用，該城市生命體就有更大的概率跨入更高的發展能級。

2.1 指標的選取與體系構建

城市競爭生態位指標選擇的原則是：①指標與生命特征密切相關，對城市生命體的發展至關重要；②指標具有廣泛的代表性，并且可量化分析；③指標盡可能精簡，代表性優先，數量次之。從城市生命體的生命特征出發，將城市競爭生態位指標對應分解為新陳代謝、生長發育、遺傳變異、自適應和應急性等4方面19項指標（見表1），從而提出較為簡便易行的計算模型，使綜合的城市競爭生態位計算成為可能。指標選取分析如下：

（1）新陳代謝指標。選擇的6個指標分別從城市的內部消耗、外部交換方面考慮，其中用水量、用電量、社會消費品主要表征的是城市的內部消耗，是保障城市運行的最基本要素，客運量、貨運量、郵電通訊業務量主要表征的是城市的外部交換，即與外界進行的人口、物質、信息等交換。

（2）生長發育指標。選擇的4個指標分別從城市的主體、載體、經濟能力方面考慮，城市生長發育的主體是城市人口，載體最明顯的是城市建成區面積的變化，GDP表征的是城市每年的經濟能力的增長規模，公共財政收入表征的是城市經濟能力的內在增長質量。

（3）遺傳變異指標。選擇的4個指標分別從固定資產投入、存量資源、變量方面考慮，金融機構存款余額表征的是城市潛在的其他資源，固定資產投資額表征的是城市為下階段發展所投入的資源，科技支出、教育支出則是推動城市人才培養、技術變革等遺傳變異的主導因素。

（4）自適應和應急性指標。主要從政府治理、公共衛生方面考慮，公共管理和社會組織人均GDP體現的是政府在經濟發展方面的治理能力，公共管理和社會組織人均服務人口數體現的是政府在社會發展方面的治理效率，醫院床位數、醫生數、保險費則表征的是城市應對突發情況（特別是出現人員傷亡事故時）的處置能力。

2.2 基于生命特征的城市競爭生態位模型的構建

構建基于生命特征的城市競爭生態位模型，需要從相應指標體系出發，確定各個指標及其權重系數，然后通過相應模型進行計算，得出相應數據和結論。

2.2.1 權重的確定

從基于生命特征的城市競爭生態位指標體系可以看出，需要確定各個指標的權重。目前常用的方法有加權和法、層次分析法、數據包絡分析、信息熵等[23-25]。由于在不同評價對象間差異較大的指標，其所包含的信息量較多，其權重系數也應較大，故本文采用信息熵方法來確定各指標的權重系數。信息熵是Shannon于1948年提出的，優點是能從信息源系統的不確定性出發，用概率測度和數理統計的方法，表征系統的無序度。即對于一個不確定性系統，若用隨機變量X表示其狀態特征，對于離散型隨機變量， X={x1，x2，…，xn}，每一取值對應的概率為P={p1，p2，…，pn}（0≤Pi≤1，i=1，2，…，n），且∑Pi=1，則該系統的信息熵為：S=-∑Piln（Pi）。

對基于生命特征的城市競爭生態位基于信息熵的指標Fi而言，其權重βj確定的步驟如下[24]：

首先，為了克服正向、逆向以及適度指標對計算結果的影響，需要原始數據進行標準化處理。

適度指標為：

2.2.2 評價過程

基于生命特征的城市競爭生態位指標體系中，n個生態因子的標準化值記作x1，x2，……，xn，不同城市的觀測值構成n維生態向量：Xt=（xt1，xt2，……，xtn），xtj（j=1，2，……，n）是生態因子j的現實生態位，n個生態因子最適于居民生活和城市發展的值即最佳生態位。xaj（j=1，2，……，n）。確定基于生命特征的城市競爭生態位計算模型為：

3 實證分析——以長三角地區城市群為例

長江三角洲城市群（以下簡稱長三角城市群）在上海市、江蘇省、浙江省、安徽省范圍內，由以上海為核心、聯系緊密的多個城市組成，主要分布于國家“兩橫三縱”城市化格局的優化開發和重點開發區域。規劃范圍包括：上海市，江蘇省的南京、無錫、常州、蘇州、南通、鹽城、揚州、鎮江、泰州，浙江省的杭州、寧波、嘉興、湖州、紹興、金華、舟山、臺州，安徽省的合肥、蕪湖、馬鞍山、銅陵、安慶、滁州、池州、宣城等26市，國土面積 21.17 萬 km2，2016 年地區生產總值14.72萬億元，總人口1.5 億人，分別約占全國的 2.2%、19.8%、11.0%。長三角城市群是我國經濟最具活力、開放程度最高、創新能力最強、吸納外來人口最多的區域之一，是“一帶一路”與長江經濟帶的重要交匯地帶，在國家現代化建設大局和全方位開放格局中具有舉足輕重的戰略地位。與國際上領先的其他城市群相比，長三角城市群存在首位城市功能相對較弱、城市群發展質量不高、城市包容性不足、城市建設無序蔓延、生態系統功能退化等問題，值得引起重視和關注，并采取相應的對策措施[26]。

3.1 數據標準化和計算

本文所采用數據主要來源于《中國城市統計年鑒》（1985—2015年）[27]，以及部分上海市、江蘇省、浙江省的統計年鑒和統計數據，在數據的獲取上盡量保持一致性。通過計算，1984—2014年長三角地區26城市基于生命特征的競爭生態位計算數據見表2（由于政府中期計劃一般為5年、數據可得性等原因，為便于數據分析和比較，選取計算樣本數據的時間間隔為5年）。endprint

新陳代謝、生長發育、遺傳變異、自適應和應急性等城市競爭子生態位的計算數據分別如下：

（1）新陳代謝城市競爭子生態位計算結果見表3。分析發現：1984—2014年，新陳代謝子生態位增長最快的分別是泰州、安慶、滁州、紹興和金華，分別增長了832%、313%、262%、233%、169%；揚州則下降了46%，主要原因是揚州市行政區劃于1996年8月作了調整，原由揚州市代管的泰興、姜堰、靖江、興化4個縣級市劃歸泰州市管轄。

（2）生長發育城市競爭子生態位計算結果見表4。分析發現：1984—2014年，生長發育子生態位增長最快的分別是泰州、紹興、蘇州、寧波和南通，分別增長了278%、261%、222%、170%、117%；馬鞍山則略有下降，2015年數值僅為1985年的96%。

（3）遺傳變異城市競爭子生態位計算結果見表5。分析發現：1984—2014年，遺傳變異子生態位增長最快的分別是泰州、金華、滁州、南通和蘇州，分別增長了815%、551%、538%、532%、521%。

（4）自適應和應急性城市競爭子生態位計算結果見表6。分析發現：1984—2014年，自適應和應急性子生態位增長最快的分別是泰州、寧波、滁州、蘇州和合肥，分別增長了153%、101%、99%、62%、57%；金華、常州、蕪湖、無錫、馬鞍山則分別下降了35%、25%、24%、18%和18%，主要是保費等數據偏低，落后于城市群平均發展水平。

3.2 分析評價

綜合運用時空對比、相關性分析等方法[28-29]，對長三角城市群26個城市基于生命特征的競爭生態位相關數據進行分析，可以發現：城市競爭生態位總體呈上升態勢；城市競爭生態位增長不平衡；城市競爭生態位逐步出現明顯分層現象；城市競爭生態位距首位城市越近增長越快；遺傳變異子生態位對城市競爭生態位變化影響相對較大等。

具體如下：

（1）城市競爭生態位總體呈上升態勢。除上海、銅陵2個城市的城市競爭生態位1999年以來逐年下降外，其他24個城市的競爭生態位總體呈上升態勢，特別是其中的泰州、滁州、蘇州、寧波、紹興和合肥，2014年城市競爭生態位比1984年分別增長了309%、153%、152%、135%、128%和111%。由于城市群中城市競爭生態位的指標中，大多數正向指標的參照系為上海，故也可理解為上海的城市競爭生態位1999年以來落后于城市群中其他城市的平均增長水平。

（2）城市競爭生態位增長不平衡。上海的新陳代謝、生長發育、遺傳變異等城市競爭子生態位1984年至2014年間總體變化不大，但自適應和應急性城市競爭子生態位下降明顯，從1999年的0.914下降到2015年的0.762；第二層次城市中的蘇州城市競爭生態位自2000年以來連續超過無錫、寧波、南京和杭州，躍居至2014年的第2位，增長比較明顯，城市競爭子生態位間也比較均衡；第三層次城市中的泰州的新陳代謝、生長發育、遺傳變異、自適應和應急性等城市競爭子生態位比較均衡，城市競爭生態位增長在各城市中也遙遙領先。

（3）城市競爭生態位逐步出現明顯分層現象。由表2可以看出，26個城市之間由最初的差別不大，逐漸分成4個層次，即：第一層次（1個）：上海（F>0.8）；第二層次（6個）：蘇州、杭州、南京、寧波、合肥、無錫（0.25

（4）城市競爭生態位距首位城市越近增長越快。蘇州和嘉興距城市群中首位城市上海的距離均小于無錫和湖州，在1984年時蘇州（0.163）和嘉興（0.093）的城市競爭生態位均小于無錫（0.195）和金華（0.126），但到2014年時蘇州（0.409）和嘉興（0.161）的城市競爭生態位均已超越無錫（0.262）和湖州（0.145）。由此可見，距離首位城市越近，承接溢出效應的效果越明顯，對拓展自身的城市競爭生態位也更有利。

（5）遺傳變異子生態位對城市競爭生態位變化影響相對較大。以城市競爭生態位變化較大的泰州、滁州、蘇州、寧波、紹興和合肥來看，幾個城市2014年遺傳變異城市競爭子生態位分別比1984年增長了9.15倍、6.38倍、6.21倍、4.58倍、4.64倍和5.03倍，均明顯超出4.15倍的平均水平，與城市競爭生態位變化存在明顯的正相關關系。而分析遺傳變異城市競爭子生態位發現，其主要由固定資產投資額、金融機構存款余額、科技支出、教育支出等指標組成，故上述因素對城市競爭生態位具有明顯的促進作用。

3.3 對策建議

城市群之所以稱之為群落，在于各城市間存在一定的協作關系，并以整體的形式參與外部競爭，并獲取優勢競爭地位。通過有關數據計算和分析，提出以下對策建議：

（1）進一步強化首位城市的功能。從首位城市——上海的有關數據看，上海的薄弱之處主要在自適應和應急性。特別是1999年以來，上海的自適應和應急性城市競爭子生態位也從1999年的0.914下降到2014年的0.762，城市的安全運行越來越脆弱，醫院床位數、醫生數、保險費收入等公共服務指標明顯跟不上發展的步伐。建議上海注重加強完善醫療、衛生、應急等公共服務資源，加快補齊短板、均衡發展，進一步鞏固和強化首位城市的地位，引領整個城市群積極參與外部競爭。

（2）著力提升城市群發展的質量。從各城市的競爭生態位變化與新陳代謝子生態位變化來看，1984年以來各城市的新陳代謝子生態位增長了154%，而城市競爭生態位僅增長了71%。可見，各城市的新陳代謝增長速度遠遠超出城市群競爭生態位的增長速度，也意味著現有的單位城市生態位發展消耗了更多水、電、消費品等資源，總體的發展質量有待提高。建議各城市進一步注重資源節約和循環利用，加大產業轉型升級力度，提高資源的利用和轉化效率，推動實現與外部環境間的均衡發展。

（3）找準城市競爭策略實現錯位發展。具體到城市群中四個層次的城市，第一層次城市，建議采取擴充與強化的策略，全方位加強自身的生態位；第二層次城市，建議采取多種生態位競爭策略，根據不同的競爭對手，特別是根據與現實的和潛在的競爭對手之間競爭優勢的對比狀況，選擇最佳的競爭策略；第三、第四層次城市，建議采取錯位競爭策略，根據自身的資源組合及其所處的外界環境條件，在區域的分工中選擇區別于競爭對手的生態位，發展經濟并承擔與其優勢相符的城市職能。

（4）加強與首位城市或中心城市的互補發展。從有關分析結果可以看出，距離首位城市或中心城市越近，承接溢出效應的效果越明顯，對拓展自身的城市競爭生態位也更有利。首位城市以外的其他城市，需要進一步加強與首位城市或中心城市的對接，注重經濟的銜接和互補，努力將溢出效應發揮至最大。特別是隨著長三角城市群間高鐵、城際鐵路等的快速發展，時空上的差異將變得越來越小。建議更多地加強與首位城市在信息、資金、技術、人才等方面的互補，推動城市群內城市的協同和集群發展。

（5）加大固定資產投資、科技教育支出等方面的投入。從有關分析結果可以看出，遺傳變異的子生態位適宜度與城市競爭生態位存在很強的正相關關系，固定資產投資額、金融機構存款余額、科技支出、教育支出等二級指標對城市競爭生態位具有明顯的促進作用。各城市要提升自身的生態位，在新陳代謝、生長發育、遺傳變異、自適應和應急性等四個基于生命特征的子生態位指標中，應更多地從遺傳變異子生態位著力，加大固定資產投資額、金融機構存款余額、科技支出、教育支出等方面的推進力度，可以起到事半功倍的作用。

4 結 論

在借鑒國內外有關研究成果的基礎上，本文從城市生命體的角度對城市在城市群中的競爭生態位進行研究，提出了4方面19項指標的城市競爭生態位指標體系，構建了基于生命特征的城市競爭生態位計算模型，豐富了城市競爭評價的相關指標體系和評價模型，并據此對長三角地區城市進行了實證分析，并提出相應的對策建議，對城市提升自身競爭力、提高城市發展能級等具有較強的參考和借鑒作用。但在理論推導和實證研究中，也還存在評價模型的指標選擇還不夠全面，實證的樣本數量、時間跨度等存在局限。下一步，將從理論支撐、邏輯結構、實證分析等方面繼續努力，著力完善基于生命特征的城市競爭生態位相關理論和模型，進一步深化拓展城市競爭評價的方法和途徑。

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