基于ESDA-GIS的成渝城市群人居環境質量測度與時空格局分異研究

吳 朋 ，李玉剛，管程程，肖春暉

(1.華東理工大學 商學院，上海 200237； 2.山東華宇工學院 經濟管理學院，山東 德州 253000)

一、引言

21世紀以來，全球化、信息化的快速發展使得城市、國家間的競爭日益激烈，快速粗放的工業化、城市化進程在引導人流、信息流、物流以及資金流不斷向城市聚集的同時，也造成城市人口數量驟增、城市住房緊張、環境污染嚴重、交通擁擠等“城市病”的凸顯[1-2]。因此，城市不僅在經濟增長方面具有正向集聚效應，與之伴隨的PRED問題逐漸成為各地政府、民眾關切的聚焦點。城市在本質上是作為聚居點形成，其基本功能區是居住區，核心功能是居住功能，而隨著城市的不斷發展，處于不同地理尺度、不同發展階段的城市人居環境往往呈現出差異顯著的時空分異特征，且形成機制也相差甚遠。因此，把握不同城市人居環境的演變機制與時空發展規律，對于城市塑造適宜的人居環境具有重要的現實意義。

20世紀中葉，道薩迪亞斯提出“人類聚居學”理論[3]，標志著人居環境科學由此誕生；此后，Salzano[4]，Timothy[5]以及Mcbean[6]等學者先后從不同視角闡釋了城市人居環境的內涵。目前，國外研究方向主要集中在以下幾個方面：①社會學視角，人居環境與人類活動之間的關系研究[7]、城市人居環境知名度與人口遷居選擇的關系[8]、農村人居環境時空變遷[9]以及非正式人居環境的主觀測度研究[10]；②環境學視角，基于碳排放類型的人居環境分類研究[11]、老齡化人居環境受綠色空間影響的研究[12]、室內人居環境受采光設計影響的研究[13]、加納火山湖附近人居環境風險評估研究[14]；③地理信息學視角，基于國土覆蓋遙感監測的非正式人居環境空間格局演變分析[15]；④歷史生態學視角，史前人居環境分異與整合研究(以西班牙東北部為例)[16]，濱海地區人居環境發展的可持續性研究(以密克羅尼亞東部為例)[17]。國內學者針對城市人居環境的時空分異特征與形成機制進行了相關研究，主要包含以下幾個方面：①理論研究，主要涵蓋人居環境學框架[18]、我國人居環境研究進程[19]、鄉村人居環境[20]、居民行為與人居環境空間格局[21]、地理學視角下的人居環境[22]；②內容研究：側重的研究內容主要包括生活質量[23]、可持續發展[24]、居民滿意度[25]、空間分異[26]、宜居度[27]、公共安全[28]、社會不平等[29]、集聚與隔離[30]以及生態建設[31]等；③尺度研究，行政地理尺度主要分為國家[32]、省份[33]、城市群[34]、城市(市區[35]、郊區[36]以及特殊功能區[37])、鄉鎮[25]、農村[38]以及城鄉結合部[39]等，地理網格尺度分為河流流域[40]、山地[41]和沙丘[42]等；④方法研究，包括定性表述[43]、ESDA[44]、GIS分析[45]、計量模型分析[46]以及數據挖掘技術[47]等；⑤相關領域的研究，包含城市化[48]、經濟發展[49]、居民壽命[50]、農戶行為[51]以及房地產開發[52]等相關性研究。

通過對現有研究的回顧總結發現，學者們對城市人居環境質量的測度以及時空格局演化特征進行了較為深入的研究，國外學者在人居環境與人類活動之間的關系、人居環境空間分類以及時空整合等方面的研究具有一定的實踐價值，而國內學者針對城市人居環境的時空分異特征與形成機制的相關研究具有較高的學術意義。綜合相關研究成果，本文提出城市人居環境時空格局分異概念性表達式，即在某一地理空間尺度下(s)，城市人居環境(HS)是社會服務與保障(S)、綜合經濟水平(E)、生態宜居環境(L)以及人口與文化環境(P)四個子系統隨時間(t)變動的復合函數：HS=f(SELP)dt·ds，以此表達地理學視角下城市人居環境時空分異的理論意義。

城市群是我國推進城市化建設的主要形態和地區經濟增長的重要空間載體，同時城市群也是統籌區域協調發展、宜居人居環境建設的重點地區。成渝城市群作為新型城鎮化建設的國家示范區、長江經濟帶的重要戰略支撐以及西部大開發戰略的前沿平臺，現有研究尚未對其人居環境發展現狀以及發展中可能存在的不足進行詳細深入的分析，鑒于此，本文選取成渝城市群為研究對象，建立涵蓋社會服務與保障、綜合經濟水平、生態宜居環境、人口與文化環境四個層面的城市人居環境星型拓撲測度模型，綜合運用改進的灰色關聯TOPSIS法、正態云模型、ESDA等方法，對成渝城市群人居環境質量的時空分異過程展開分析，并借助ArcGIS軟件對計算結果進行深入的可視化分析，克服現有研究方法在反映城市人居環境質量的多維度、多因素以及動態適應性方面的局限性。通過實證分析，挖掘各地市人居環境建設中的短板因素，探討人居環境質量提升的有效路徑，以期為成渝城市群人居環境建設提供科學依據。

二、研究區概況

成渝城市群位于長江上游四川盆地，東部毗鄰湘鄂，西部通往西藏，北部銜接陜甘，南部連接云貴，承東啟西、連結南北的區位優勢突出。2016年4月，由國務院正式批復實施《成渝城市群發展規劃》，由此成渝城市群主體范圍劃定為四川省的成都、瀘州、自貢、綿陽、德陽、樂山、內江、遂寧、宜賓、眉山、南充、達州、廣安、資陽、雅安15市以及重慶市的萬州、渝中、黔江、渝北、涪陵等29個區縣，總面積18.5萬km2，地區常住人口達9094萬人，2016年GDP達到4.76萬億元。近年來，成渝城市群依托其突出的區位優勢與優良的自然稟賦，實現了社會經濟快速發展，城鎮化水平穩步提升，交通網絡日趨完善；但與此同時，城鎮、人口高度密集，導致人地矛盾愈加頻繁而劇烈，人居環境質量差異顯著，城市群內部空間結構失衡嚴重，由此帶來的人居環境建設水平滯后于社會經濟發展的問題十分凸顯。成渝城市群正處于轉型發展的關鍵節點，對其人居環境發展現狀和時空格局演化特征進行系統分析，有助于促進該地區人居環境與社會經濟的協調發展，對于推進長江經濟帶戰略與“一帶一路”契合互動具有重要戰略意義。

三、指標體系、數據來源及研究方法

(一)人居環境質量綜合評價指標體系

人居環境不僅包含人類居住與活動的基礎有形空間，同時與社會、經濟、人口、資源以及生態等諸多因素相關聯，而構建一套全面合理的測度指標體系是衡量城市創造宜人的生態環境、建設舒適的生活場所以及促進社會經濟平穩健康發展等人居環境能力的基礎。目前，國內外研究中針對人居環境質量測度所選取的指標主要有狀態型、趨勢性以及目標導向型三類，現有文獻大多篩選狀態型指標結合多指標評價方法，對不同地區城市、鄉村在某一時間截面的人居環境狀況進行了相關分析[53]；國外學者構建的指標體系偏重于居民的參與決策、城市環境以及城市發展的可持續性[54-56]，而國內研究更加注重經濟環境與生態環境的相互作用[57-58]。綜合來看，現有研究雖然從不同視角出發構建了各具特色的指標體系，但缺乏對人居環境質量全面、系統的刻畫，鑒于此，本文立足于成渝城市群人居環境質量現狀，參考已有研究成果與住房城鄉建設部印發的《中國人居環境獎評價指標體系》，遵循指標選取系統性、科學性以及可比性等原則，針對成渝城市群人居環境在生產、生活以及生態空間中的組成要素，從社會服務與保障、綜合經濟水平、生態宜居環境、人口與文化環境四個方面選取50項指標(包含狀態型、趨勢型以及目標導向型3類不同指標)構建人居環境星型拓撲測度模型(如圖1所示)，具體測度指標體系如表1所示。

(1)社會服務與保障涵蓋市政基礎設施建設、社會公共服務以及社會保障三個層面，市政基礎設施是影響人居環境的有形“硬環境”，是支撐居民日常生活平穩進行的基本保障，也是城市功能得以展現的必要前提，而且城市對各類優質資源的吸引聚合能力在相當程度上取決于市政基礎設施建設水平的高低[59]。通常情況下，當城市交通水利設施越完善、信息通訊越便利、連接外部環境的交通網絡越發達時，該城市的基礎設施建設水平就越高；同時，交通出行是市民當前關注的第二大問題(僅次于住房)，各級政府應貫徹交通可持續發展理念，支持發展公共交通，努力實現全民綠色出行。社會公共服務與社會保障是影響人居環境的“軟環境”，是衡量城市發達程度的關鍵指標，也是宜居城市建設的重要著力點，能夠直接反映出市民對城市人居環境建設的滿意程度，我國城市當前在公共服務與社會保障領域的核心目標是建立健全社會各類服務與保障體系(例如，優良的就業環境是人居質量的重要保障，完善就業培訓體系、拓展就業途徑、提升就業質量是城市發展中必須長期堅持的目標，因此，通過選取在崗職工平均工資、城鎮登記失業率等指標加以表示)。基于上述分析，通過選取C1-C14這14項指標分別對應反映城市居民日常用水與用電狀況、人口對道路交通的壓力、居民整體通信水平、燃氣發展水平、城市道路照明狀況、服務業就業情況、醫療硬件和軟件服務水平、城市公共交通水平、在崗職工報酬情況、居民失業水平、醫療保險覆蓋范圍以及城市用水供給保障能力。

圖1 星型拓撲測度模型

(2)綜合經濟水平包含經濟實力與經濟效率兩個層面。首先，健康、可持續的城市經濟發展模式是宜居人居環境得以長期改善的重要物質基礎。我國當前仍是發展中國家，保障國民生存發展權、大力發展經濟依舊是未來核心發展方向，與此同時，在擺脫了溫飽問題、實現了經濟總量的初步積累之后，應著重提升經濟增長的質量與效率，塑造經濟可持續性發展，重視收入分配的公平性。其次，固定資產投資規模可直觀反映出城市在基礎設施前期建設、中期運轉以及后期維護中的投入力度，體現城市對基建水平的重視程度，是市政基礎設施高效運轉的有力保障。再次，全球人居環境新的發展趨勢是以發展循環經濟為主軸，以塑造低碳綠色的生產生活方式為軸線，對于我國而言，在人均資源本就比較短缺的情況下，更要倡導優先發展循環經濟，貫徹節水、節能、節地的人居環境建設理念；同時，應通過轉變經濟結構提升經濟發展的效率和質量，逐步提升第三產業增加值在國民經濟中的比重。基于上述分析，通過選取C15-C27這13項指標分別對應表示城市經濟發展現狀、城鎮化發展水平、居民收入水平、財政收入水平、吸引外商投資的能力、金融機構資金流動性、第三產業發展狀況、社會消費水平、固定資產投資規模與增速、工業企業盈利能力、綜合節能水平、電力與水資源消耗同經濟增長協調水平。

(3)生態宜居環境包括城市污染、生態壓力、城市綠化三個層面。首先，城市在人居環境建設過程中要遵循生態化的原則，保護性地利用山水等自然資源，避免過度開發建設大草坪、大廣場等人工景觀來取代自然生態環境，同時要充分結合當地自然地理特質改善人居環境，避免盲目套用外來景觀設計，造成“水土不服”，從而給生態環境帶來過多壓力[60]。其次，保護自然生態、減少污染排放是低碳綠色生產生活的重要方面，也是全球各城市應對氣候變化一致性的要求；生產生活產生的垃圾、廢氣、廢水、廢渣等污染物的減量化、無害化排放，對人類生存環境的延續具有重要作用。最后，我國政府長期以來一直倡導城市綠化建設，特別是近年來，在社會文明程度不斷提升的背景下，居民對綠化建設提出了更高要求；宜人的綠地系統不僅有助于居民近距離感觸自然，優化局部微氣候環境，而且可以顯著提升居民生活幸福感。基于上述分析，通過選取C28-C39這12項具體指標相應反映城市建成區綠化水平、人口對城市綠化用地的壓力、城市公園建設規模、市容環衛的硬件投入強度、人類活動對大氣環境的影響、工業固體廢物的資源化能力、污水處理再利用能力、城市垃圾凈化處理能力、工業生產污染物處理水平。

(4)人口與文化環境包括人口環境與文化環境，人居環境建設要以人的活動為核心，在指標選取時要重視對人口因素的考察[61-62]。其中，人口環境側重反映人口數量與增長速度、人口素質以及住房保障等情況對人居環境建設的影響，住房是居民關心的第一大問題，在保障住房質量的前提下，要完善各類社區配套設施，提高居民生活的便捷度。文化環境主要考察城市信息、教育、群眾性活動場所與設施的建設規模，反映居民對文化生活的滿意程度，考慮到未來城市發展中對信息化的重要性，在指標篩選中增加了對互聯網建設的要求。基于上述分析，通過選取C40-C50這11項指標分別表示城市人口數量對生態環境的靜態壓力、人口增長對生態環境的動態壓力、人口居住質量、人口文化程度、人口受教育質量、互聯網普及率、有線廣播受眾規模、城市圖書館規模、科技教育投入力度、群眾性文化活動普及規模。

綜上所述，本文所構建的人居環境質量綜合測度指標體系涵蓋了人居環境系統所涉及的社會、經濟、人口、文化以及生態環境等諸多因素，在有效反映人居環境質量優劣的同時，體現人居環境建設的主要內容、基本特征與本質內涵，適用于成渝城市群人居環境質量測度分析。

(二)數據來源

文中所選取的各指標原始數據主要來源于2006-2016年《四川省統計年鑒》《重慶市統計年鑒》《中國城市建設統計年鑒》《中國城市統計年鑒》，以及成渝城市群所轄四川省的成都、瀘州、自貢等15市的統計年鑒，同時以相關地市的環境狀況公報、國民經濟和社會發展統計公報等作為補充數據來源，地理信息數據來源于1:25萬地理信息數據庫。

表1 成渝城市群人居環境質量綜合測度指標體系

(三)研究方法

1.數據標準化處理

(1)

(2)

2.指標組合權重

設評價指標j的組合權重為Wj，Wj=αωj+(1-α)φj，其中，ωj為熵權法權重，φj為AHP權重，即指標組合權重為熵權法(客觀權重)和AHP法(主觀權重)的線性組合。分別計算Wj與ωj、φj之間的偏差θ1與θ2，當α=0.5時可使得θ1與θ2的平方和最小，即：

Wj=0.5ωj+0.5φj

(3)

2. 改進的灰色關聯TOPSIS法

灰色關聯TOPSIS法是多屬性決策中的常用方法[63-64]，傳統的計算步驟在權重確定、正負理想點的測量以及相對帖進度的計算方面存在一定的不足，從而導致計算結果會出現逆序問題。鑒于此，本文用絕對正負理想點替代相對正負理想點，同時通過投影方法改進原始帖進度計算過程，改進后的方法通過實例驗證具備良好的一致性與穩定性，故將其引入到人居環境質量的測度中。改進的灰色關聯TOPSIS法計算步驟如下：

Step2：計算Z的正、負理想解Z+和Z-：

(4)

(5)

(6)

式(8)中，ρ為分辨系數，且ρ∈(0,)，當ρ<0.5463時分辨力最好，即通常ρ=0.5。

Step5：計算各評價單元與正、負理想解的灰色關聯度：

(7)

(8)

(9)

3. ESDA

ESDA(Exploratory Spatial Data Analysis，探索性空間數據分析)是以空間數據驅動分析為基礎，通過對現象或事物空間分布格局的統計描述與可視化，探索空間位置相關區域的空間關聯、空間自相關以及空間異質性現象，揭示研究對象在時空格局上的相互作用機制[65]。本文通過兩類空間自相關指數分析成渝城市群人居環境質量時空格局分異模式，首先運用全局空間自相關指數(Moran’s Ⅰ、全局G系數)分析研究區域是否具有空間相關性以及空間集聚類型；其次運用局部空間自相關指數(Getis-Ord Gi*)識別城市群人居環境的熱點、冷點區域。

(1)全局空間自相關。Moran’s Ⅰ指數可以反映在地理空間上處于鄰接或鄰近的評價單元的屬性值相似程度，但不能區分空間數據屬于低值聚類還是高值聚類，而全局G系數與Moran’s Ⅰ表征的內容恰好相反，二者結合具有較強的互補性。其公式分別為：

(10)

(11)

(2)局部空間自相關。由于全局空間自相關只能反映空間單元的集聚狀況，不能揭示具體的空間集聚區域，因此運用Getis-Ord Gi*探索識別空間聚類的冷點與熱點區域。其公式為：

(12)

四、成渝城市群人居環境質量綜合分析

(一)影響因子分析

通過組合賦權法計算得到各影響因子的權重值(見表1)，根據權重值的大小確定各指標對城市人居環境質量的影響程度。成渝城市群人居環境領域層權重值由高到低依次為綜合經濟水平(0.304853)>社會服務與保障(0.276364)>人口與文化環境(0.222276)>生態宜居環境(0.196510)(根據相應指標層權重求和所得)，表明成渝城市群人居環境的差異主要體現在綜合經濟水平領域，該領域所涵蓋的城鎮化發展水平、居民收入水平以及金融機構資金流動性等與城市人居環境質量的關聯性最強，加快培育城市經濟整體規模、提升經濟增長效率是改善人居環境質量的關鍵所在。

指標層中外商直接投資額的權重(0.052946)最大，其次是人均地方財政收入(0.034579)，工業萬元產值廢水排量的權重(0.011396)最小；另外，城鎮登記失業率、人均社會消費品零售總額、萬人普通高等學校專任教師數、有線廣播電視覆蓋率以及人均公共圖書館藏書量的權重值也比較高(>0.025)。由此表明城市綜合經濟實力、社會保障以及人口教育與發展環境對成渝城市群各地區的人居環境具有較大影響，這些層面地域差異大、時空發展不協調，成為制約人居環境提升的短板因素。

(二)成渝城市群人居環境質量比較分析

為準確分析成渝城市群各城市人居環境發展的時空演化格局，在指標數據標準化處理的基礎上，運用改進的灰色關聯TOPSIS模型計算各城市人居環境綜合評價值，并根據2005-2015年間的排序更新結果計算排名動態度(如表2所示)，同時，為直觀地反映出成渝城市群人居環境綜合評價值的變化趨勢與排名動態度，將計算結果體現于圖2。首先，運用SPSS24.0對成渝城市群人居環境在不同時間節點的綜合評價值進行描述性統計分析，發現城市群內部各城市間的人居環境差異顯著，13.63<變異系數<18.33，變程>0.3，空間變異處于中等強度；峰度>2.93，顯現出尖峰分布；偏度>1.76，表現出右偏分布。結果反映出成渝城市群各城市人居環境發展水平存在較為顯著的區域異質性。

從整體發展趨勢來看，2005-2015年成渝城市群人居環境呈現出較好的上升勢頭，其增幅較小、增速較穩(見圖2)，由2005年的0.43增長到2015年的0.46，平均各城市增長0.03個指數，僅個別城市(樂山、宜賓以及達州)出現明顯的下滑趨勢。由此說明，成渝城市群人居環境綜合水平得到不斷改善，與城市群總體發展趨勢相契合。同時，基于表2計算結果，通過Matlab 2016a與SPSS24.0軟件，分別運用正態云模型(可解決人居環境測量過程中的模糊性與隨機性問題)與系統聚類分析對2015年成渝城市群各城市人居環境建設水平進行正態分布擬合與最優分割，分別得到圖3、圖4。

表2 成渝城市群人居環境比較

圖2 成渝城市群人居環境質量變化趨勢圖

圖3 成渝城市群人居環境正態云隸屬度

圖4 成渝城市群人居環境聚類樹狀圖

通過圖3可以看出，成都和重慶兩市的人居環境建設水平在成渝地區處于領先地位，但領先優勢并不突出；其他城市之間的人居環境質量差異較小，各城市的云模型隸屬函數大多處于重疊位置。鑒于此，可以初步將成渝城市群人居環境水平劃分為兩類，一類是成都與重慶，另一類是其他城市。由于成都與重慶的領先優勢并不明顯，因此其示范帶動作用較弱，結合表2、圖3分析發現，雖然成都與重慶兩市的綜合經濟實力具有明顯優勢(>0.64)，但城鎮人口規模龐大，導致在相對褊狹的宜居空間內聚集大規模人口的問題愈加凸顯。重慶市在社會服務與保障以及人口與文化環境層面不具有綜合經濟方面的明顯優勢，短板指標包含：人均日生活用水量、人均城市道路面面積、每公里路燈盞數、人均住房面積以及萬人擁有文化館/站數等，這些短板指標直接導致重慶市居民日常用水緊張，城鎮人口對道路交通的壓力巨大，城市道路照明狀況較差，人口對城市建筑用地的壓力大，群眾性文化產業發展規模滯后于城鎮人口的增長率與文化需求。成都市在綜合經濟水平等4個領域層都具有較為明顯的優勢，但同時也存在個別短板指標：每公里路燈盞數、規模以上工業企業產值利稅率、人均住房面積以及公園個數等，以上短板指標對成都市的道路照明狀況、工業企業盈利能力、人地關系以及城市綠化造成一定的負面效應。

圖3直觀地反映出成都和重慶與其他地市的差異關系，為進一步對其他城市的人居環境質量進行詳細劃分，需結合圖3進行分析。從圖4可以看出，德陽、綿陽以及雅安屬于一類，其綜合評價值在0.472～0.490，僅次于成都與重慶；根據表2與圖2可以看出，德陽、綿陽、雅安三市在2005年、2010年以及2015年的排名變動幅度在1上下，基本保持不變。雖然以上三市的人居環境質量相對較高，但也存在部分滯后因素，例如，德陽市在生態宜居環境層面的得分較低，短板指標包括人均公共綠地面積、生活垃圾處理率以及公園個數等，反映出德陽市需加強市容環衛的投入強度，改善生態宜居環境。綿陽市在綜合經濟水平層面的得分較低，短板指標涵蓋人均GDP、居民可支配收入、外商直接投資額、人均固定資產投資額以及人均地方財政收入等，由此反映出綿陽市急需提升經濟發展效率，提升招商引資力度，增加居民收入，為人居環境的改善提供物質保障。雅安市與綿陽市情況相似，需通過提升其綜合經濟水平推動人居環境質量改善。南充、眉山、遂寧、自貢、樂山、廣安、宜賓、瀘州以及資陽9市屬于第三類，其綜合評價值在0.411～0.455，結合表2與圖2分析可知，樂山、宜賓、眉山、廣安4市變動幅度較大，其他城市基本保持穩定；另外，樂山與宜賓排名降幅明顯(樂山-7，宜賓-8)，樂山在綜合經濟水平、社會服務與保障兩個層面相較于2005年都出現不同程度的下滑，弱化指標包括人均日生活用水量、供水綜合生產能力、規模以上工業企業產值利稅率、建成區綠化覆蓋率以及人均公共綠地面積等，反映出樂山在推進經濟轉型升級、調整產業結構以及提升社會服務保障方面存在明顯不足。宜賓在綜合經濟水平、生態宜居環境兩個層面相較于2005年出現一定的下滑狀態，弱化指標包含第三產業產值占比、規模以上工業企業產值利稅率、人均廢水排放量等，反映出宜賓在促進產業升級、生產技術革新等方面仍需加大力度。內江與達州兩市的人居環境水平處于成渝城市群末端，其綜合評價值均低于0.39，達州在2010年通過提升其人口與文化環境、生態宜居環境將綜合評價值提高到0.425，但到2015年時又降回0.363；內江在綜合經濟水平、社會服務與保障、人口與文化環境以及生態宜居環境四個層面的得分均較低，導致其人居環境質量很難有質的突破，始終處于城市群的末端。為詳細刻畫出成渝城市群各地市人居環境差異的空間格局，需借助ArcGIS軟件并運用ESDA方法進行空間分析。

(三)成渝城市群人居環境質量時空演化分析

首先，運用OpenGeoDa計算2005年、2010年以及2015年成渝城市群人居環境質量的空間自相關指數Moran’sⅠ(如圖5所示)，根據P=0.035，表明空間自相關在96.5%置信度下是顯著的。2005、2010、2015年的Moran’sⅠ分別是0.108084、0.0860339、0.118285，Moran’sⅠ均大于零反映出成渝城市群人居環境具有空間正相關性，空間集聚特征表現為：人居環境質量較高的城市與人居環境質量較高的城市相鄰，人居環境質量較低的城市與人居環境質量較低的城市相鄰。根據圖5可以明顯看出，散點主要分布于第一、二、三象限，同時，位于第二象限低-高集聚和位于第三象限低-低集聚的散點數明顯多于第一象限高-高集聚的數目，表明成渝城市群內部存在明顯的人居環境舒適的城市和人居環境落后的城市，而且人居環境建設落后的城市集聚數量遠遠大于水平較高城市，呈現出嚴重失衡的區域異質現象，人居環境建設先進城市對周邊城市的輻射帶動作用偏弱，位于第三象限的城市有可能陷入弱者恒弱的循環之中。此外，Moran’sⅠ(2015年)大于Moran’sⅠ(2005年)，說明城市間的差異程度有所提升，這可能與成渝城市群批復建設時間不久，各城市之間行政壁壘尚未完全破除，技術、資本、人才等要素流動不暢，統籌區域協同發展的建設效果的呈現仍需經歷一定的發展歷程。

其次，運用ArcGIS10.2計算2005年、2010年、2015年成渝城市群人居環境質量的全局G系數，Z(d)>0說明城市群人居環境存在高值聚類。同時，2015年的G(d)與E(d)的差值大于2010年與2005年，Z(d)也更加顯著，表明城市群人居環境在空間上的集聚增強；G(d)變幅不明顯，表明該地區人居環境高值聚類的特征并未改變。

為進一步揭示成渝城市群人居環境具體的空間集聚區域，調用ArcGIS10.2中的Getis-Ord Gi*探索識別空間聚類的冷點、次冷點、次熱點以及熱點區域(如圖6所示)。通過圖6可以看出：

(1)成渝城市群人居環境質量呈現出明顯的極化現象，人居環境水平較高的城市主要包含成都、重慶兩個核心城市以及城市群西部、成德綿樂城市帶所轄城市，而城市群中部(包括川南城鎮密集區、南遂廣城鎮密集區以及成渝發展主軸中部地帶)城市人居環境建設較為滯后、發展水平較低。

圖5 成渝城市群人居環境Moran散點圖

(2)成渝城市群人居環境質量的熱點與次熱點區域所覆蓋的城市并未發生變化(熱點區僅有成都一市，次熱點區始終由重慶、綿陽、德陽以及雅安四市組成)，由此反映出該地區人居環境的單核結構形態突出，而且這種空間上的極化效應對周邊城市的輻射作用很難充分發揮。究其原因包括：雙核城市背向發展，成都與重慶兩市缺乏在空間發展戰略上的充分對接，在高端平臺建設方面的競爭遠遠大于合作，導致成渝發展主軸中部城市資陽、遂寧、內江等很難與核心城市在產業分工協作、基礎設施共建共享等方面形成有機聯系。此外，城市群內統一的信用體系與市場機制仍需進一步完善，核心城市與其他次級城市、節點城市之間的城際高速網絡、快速軌道交通體系尚未形成，城市群利益共享、成本共擔機制亟需成型。

(3)成渝城市群人居環境質量的冷點與次冷點區域有較為明顯的改觀，主要體現在：2005年，包括眉山、內江、遂寧、廣安、達州在內的5個城市為人居環境冷點區，而到2010年時，冷點區僅剩眉山與內江兩市，遂寧、廣安與達州發展為次冷點區。其中，遂寧市憑借明顯的區位優勢，在與重慶、成都的產業分工協作過程中，積極引進現代服務業與先進制造業，通過優化產業結構提升經濟質量。在這期間，大英工業集中區和遂寧經濟開發區雙雙成為四川省“1525工程”產業園區，西部現代物流港也已初具規模，繞城、遂綿、遂渝高速公路與達成鐵路復線順利建成通車，遂資、遂內高速公路以及遂渝鐵路二線即將竣工，“三向七線”鐵路網絡格局與“一環四線”高速公路網絡業已成型，遂寧逐步發展為成渝發展主軸的綜合交通樞紐與現代產業基地，通過與核心城市共筑基礎設施復合走廊，極大提升了其社會服務水平與生態環境質量，并向生態花園城市邁進。廣安借助南遂廣城鎮密集區的培育與重慶市溢出效應，開創廣渝合作新局面，并順利融入到重慶市一小時經濟圈。廣安國際商場、恒大中天國際等主要商場建設加快推進，大西南商貿城、廣安汽貿城以及家樂福等重大項目已落戶廣安。境內交通條件得到極大改善，蘭渝鐵路境內段即將竣工，襄渝鐵路復線也已建成通車，廣安率先在西部地區兌現縣縣通高速公路，境內公路總里程達到1萬公里以上。在經濟效益明顯提升、交通狀況極大改善的推動下，廣安市人居環境質量得到明顯改善。達州處于川渝鄂陜交匯處的交通樞紐，達州至萬州、達州至重慶等城際鐵路專線的建成，使得達州的基礎交通設施得到進一步完善；此外，達州在鋼鐵深加工、稀土、裝備制造以及電力等重點產業增收43億元，增幅達65%，在大力發展傳統產業的同時，達州因地制宜發展苧麻產業、清潔能源產業，成為西部天然氣化工能源基地，通過發展清潔能源產業改進工業生產技術與耗能排污過程，使得生態環境得到明顯改善。達州在2010年強制關停鄉街煉鐵、宏偉鑄造兩大產能落后單位，對53臺燃煤鍋爐完成整改，城郊結合部新增造林面積5000畝，城市新增綠地面積達50萬平米。達州在經濟實力、交通設施、生態環境領域的提升促進了人居環境的較快發展。

(4)2015年，眉山市發展為次冷點區，內江市仍處于冷點區，而城市群整體的人居環境質量并未發生改變。眉山市處于成德綿樂城市帶，通過與成都、樂山以及西部的雅安市之間的產業協作，使其經濟總量得以逐步提升，規模以上工業企業數增加到599戶，同時，眉山市大力發展旅游地產，基礎旅游設施升級上檔，黑龍灘長島、恒大金碧天下項目進展順利，柳江古鎮、洪雅七里坪旅游觀光初具規模；此外，眉山市因地制宜深挖東坡文化，東坡湖水環境治理效果初顯，塑造了以東坡文化為核心的歷史文化名城。在經濟與文化的雙重作用下，眉山市人居環境在2015年質變到次冷點區。內江市人居環境在10年間一直處于冷點區，究其原因發現，內江市2015年人均GDP與四川省平均水平差13個百分點，是全國平均水平的65.3%；城鄉居民可支配收入增幅、第三產業增長率以及城鎮化率均未達到預期目標；服務業占比偏低、新興產業規模小、傳統產業處于轉型陣痛期，由此導致的產業結構轉型優化遇到瓶頸；招商引資、引進外資以及民間投資后勁匱乏，資源要素日趨緊張，好項目、大項目偏少，城鄉基礎設施總體滯后，生態環境問題突出，由此導致的內江市欠發達、不協調、底子薄的基本局面未得到根本改變。

五、結論與建議

(一)結論

本文在總結現有研究成果的基礎上，提出了城市人居環境時空格局分異概念性表達式，建立了涵蓋社會服務與保障、綜合經濟水平、生態宜居環境、人口與文化環境四個層面的城市人居環境星型拓撲測度模型。首次提出綜合運用改進的灰色關聯TOPSIS法、正態云模型、ESDA等方法，對成渝城市群人居環境質量的時空分異過程展開分析，并借助ArcGIS軟件生成各地市冷熱點空間分布圖，對城市群人居環境時空格局分異特征進行空間可視化分析，有效克服現有研究方法在反映城市人居環境的多維度、多因素以及動態適應性方面的局限性。

實證結果顯示：(1)成渝城市群人居環境的差異主要體現在綜合經濟水平領域，該領域所涵蓋的城鎮化發展水平、居民收入水平以及金融機構資金流動性等與城市人居環境質量的關聯性最強，社會保障與服務、人口教育與發展環境對該地區人居環境也具有較大影響，這些層面地域差異大、時空發展不協調，成為制約人居環境提升的短板因素。(2)2005-2015年成渝城市群人居環境呈現出較好的上升勢頭，增速較穩但增幅較小，各城市間的人居環境差異顯著，存在較為顯著的區域異質性，加快培育城市經濟整體規模、提升經濟增長效率是改善人居環境質量的關鍵所在。(3)成渝城市群人居環境具有空間正相關性，位于第二象限低-高集聚和位于第三象限低-低集聚的散點數明顯多于第一象限高-高集聚的數目，呈現出嚴重失衡的區域異質現象，人居環境建設先進城市對周邊城市的輻射帶動作用偏弱。人居環境水平較高的城市主要包含成都、重慶兩個核心城市以及城市群西部、成德綿樂城市帶所轄城市，而城市群中部(包括川南城鎮密集區、成渝發展主軸中部地帶以及南遂廣城鎮密集區)城市人居環境建設較為滯后、發展水平較低，亟需針對各城市人居環境發展中的短板因素提出相應的解決對策。

圖6 成渝城市群人居環境空間格局熱點圖

(二)建議

(1)提升成渝城市群綜合經濟水平是推動人居環境質量整體好轉的關鍵環節，城市經濟實力直接影響著人居環境建設的進程。川南城鎮密集區、南遂廣城鎮密集區以及成渝發展主軸的中部地帶在成渝城市群中的經濟發展相對滯后，城市人居環境也處于冷點與次冷點區域，可嘗試通過政策傾斜為內江、自貢、資陽、遂寧、廣安等地區提供優越的發展條件，建立高效便捷的醫療服務與公共衛生體系，改善文化體育基礎服務設施，在提高發展可持續性、包容性以及協調性的基礎上，充分激發城市經濟增長新活力與潛能，推動城市群整體經濟實力的提升，滿足居民生產生活與城市協調發展的需求。

(2)各城市需根據自身特點與滯后因素因時因地制宜，營造成渝城市群最優人居環境。①重慶市與成都市要重點解決在相對褊狹的宜居空間內聚集大規模人口的問題，針對居民日常用水緊張，城鎮人口對道路交通的壓力巨大，城市道路照明狀況較差，人地關系緊張，群眾性文化產業發展規模滯后于城鎮人口的增長率與文化需求等短板問題要提出切實可行的解決方案。②綿陽、德陽、雅安三市在社會服務與保障、綜合經濟水平、生態宜居環境以及人口與文化環境四個層面發展較為協調，但與核心城市相比沒有突出優勢，此三市在繼續保持各方面均衡發展的同時，需強化城市人居環境水平的全面提升。③集中力量解決川南城鎮密集區與南遂廣城鎮密集區經濟落后的問題，例如設置區域發展平衡基金等方式，努力保持與其他層面的協調發展，追趕城市群經濟領先城市。④內江與達州兩市的提升空間最大，要堅持推進產業結構優化升級，緩解資源緊張趨勢，加大招商引資力度，激發民間投資活力，提升城鄉基礎設施水平，全面改善內江與達州在社會保障、經濟、人文以及生態環境方面的缺陷，提高人居環境建設水平。

(3)根據新時代城市建設發展的要求，結合成渝城市群人居環境分析結果，在今后的建設中應重點關注一下五個方面：①依托各地比較優勢，發揮市場在經濟增長中的決定性作用，積極發展新經濟，壯大現代產業規模，通過共享平臺的建立合理引導產業集群式發展，推動城市群產業結構優化升級。②統籌布局城市群水利、交通、信息、能源等基礎設施建設，逐步形成布局合理、安全高效、功能完善、設施配套的公共基礎設施體系，提高基礎設施現代化服務水平。③嚴格保護各類自然資源，有效控制污染物排放與城市邊界肆意擴張，貫徹主體功能區戰略，加強環境治理與生態保護力度，確保區域生態環境安全。④圍繞基礎設施互聯互通、生產要素自由流動、公共服務設施共建共享、生態環境聯防聯控聯治等關鍵環節，消除行政壁壘，建立城市群協同管理模式，真正實現區域一體化發展。