城市人居環境時空演變及其影響因素研究
——以大連市10個區(縣)為例

田深圳， 肖 寧, 李雪銘,2， 王國力

(1.遼寧師范大學 地理科學學院，遼寧 大連 116029；2.遼寧師范大學 海洋經濟與可持續發展研究中心，遼寧 大連 116029)

作為一種人居環境，一個集自然、經濟、社會等于一體的有機整體，城市不僅產生了集聚效應，伴生而來的人口、資源、環境與發展(PRED)問題也日趨嚴重，這日益成為學者研究的核心問題.聯合國人類住區規劃署的建立表明了全球對于改善人居環境的決心.黨的十九大報告提出要加快我國生態環境文明建設，為人民創造適宜居住的環境[1].習近平總書記提出要求，應實施改善村莊生活環境戰略，建設俊美、生態宜居的村莊.城市問題威脅著人類社會，影響城市的演變和發展.人類怎樣保護城市人居環境、如何滿足人們對人居環境的更高期待，在此背景下亟須對城市人居環境進行探討與研究.

國外研究成果綜述:①20世紀50年代，道薩迪亞斯創立了《人類聚居學》刊物，開辟了人類聚居學研究的先河；②1992年，《21世紀議程》倡議共同實現全面發展人類居住區的目標.20世紀90年代，《人居議程》把“改善人類的棲息地”工作作為聯合國的重中之重.③在研究內容方面，可持續發展理念貫穿于城市人居環境研究的始終，同時相關研究更加關注公平性與實踐性，諸如流域尺度的人居環境重建[2]、城市偏好與人居環境[3]、人居環境擴張與全球變暖[4].

國內研究成果綜述：①國內城市人居環境研究的前驅是吳良鏞院士，第一次正式提出建立“人居環境科學”[5]；②一套具有普適性的綜合測度指標體系對于定量研究城市人居環境來說具有關鍵作用，劉頌、劉濱誼、李王鳴、李雪銘等除了系統地構建了具有科學性、可操作性的城市人居環境可持續發展指標體系之外，還對各項指標的具體意義作出了闡述[6]；張文忠[7]系統科學地論述了城市內部居住環境的指標體系設計、評價內容與評價方法，并為適宜居住城市的研究打下了堅實的基礎.③隨著研究的拓寬與深入，國內學者不僅研究城市人居環境的質量、滿意度、吸引力、安全性、脆弱性、類型等，還在三元性[8]、人居環境監測[9]、需求異質性[10]、自然適宜性[11]、風險[12]等方面都做了充足的研究.更有學者在擬態人居環境[13]、“大數據+”人居環境[14]、長序列人居環境演變[15]等方面收獲頗豐，研究內容大體涵蓋了全球[16]、中國[17]、省域、城市、社區、傳統村落[18]、鄉村[19]等各級別類型范圍[20].

綜合而言，目前城市人居環境研究內容、研究方法日益豐富，各種模型與現代技術相結合，評價指標體系日趨合理，數據多樣化的同時也使得研究結果更加定量化、科學化.然而，多數研究以城市(群)為對象，較少細化到市內多個區(縣)，同時，中微觀尺度下人居環境評價指標體系、研究內容與方法等方面尚無統一定論.基于此，本文以大連市10個區(縣)為研究對象，運用GIS空間分析技術和熵權法，將2011—2017年城市人居環境的時間過程、空間格局進行直觀論證，揭示其時空演變規律，分析影響時空演變的因素，有助于拓寬人居環境科學的研究內容，促進分科知識發展為完整的知識體系.同時，研究城市人居環境，探索人與自然的和諧相處方式，也是對習近平新時代“生態文明”思想的進一步落實和拓展.

1 數據與方法

1.1 指標體系

在參考現有城市人居環境研究的基礎上，根據評價原則和影響要素，建立了大連市城市人居環境質量評價的指標體系.該指標體系包括社會系統、居住系統、人口系統、支撐系統和環境系統等5個一級指標和人均 GDP 等38個二級指標.人是組成社會環境的重大因素，人口系統選取了城市居民最低生活保障人數比重等6項指標；居住環境的好壞是表征城市宜居與否的重要影響因素，共選取房地產開發投資額比重等5項指標；支撐系統與住區居民的日常生活聯系密切，涉及醫療教育等多個方面，共選取萬人擁有醫生數等5項指標；生態環境是城市居民生活質量的集中體現，亦為區(縣)生態文明的主要標志，共選取了可吸入顆粒物均值等16項指標，如表1所示.

表1 大連市城市人居環境質量評價體系

1.2 數據標準

數據主要來源于2011—2017年出版的《大連市統計年鑒》《遼寧統計年鑒》、大連市各區(縣)統計年鑒和2012—2018年《大連市環境質量公報》等.本文通過基礎研究數據整合，建立了大連市10個區(縣)的2011—2017年基礎數據庫.

針對2011—2017年大連市10個區(縣)城市現實人居環境發展實際，數據標準主要參照城市環境空氣質量評價依據《環境空氣質量標準》(2018年修正)《受沙塵天氣過程影響城市空氣質量評價補充規定》等相關國家行業標準，以及《城市居住區規劃設計標準》(GB50180—2018)《遼寧省環境保護條例》(2018年版)《遼寧省污水與廢氣排放標準》(DB21-60-89)等地方性法律規范與條例.

1.3 研究方法

以城市人居環境科學理論為基礎，采用定量的數理模型與ArcGIS空間分析技術測度城市現實人居環境的時空演變規律.采用定性研究方法，探討大連市城市人居環境時空演變的影響因素以及優化調控建議.熵是從熱力學推導出來的物理概念，熵值法能夠準確、客觀地反映指標信息熵值的效用值，公式為

X={xij}m×n， 0≤i≤m,0≤j≤n，

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

2 結果分析

基于數據庫、數理算法與標準得出表2.實證研究大連市2011—2017年10個區(縣)城市人居環境的時空演變特征、空間格局，對人居環境的影響因素進行了初步探討.

表2 2011—2017大連市10個區(縣)人居環境得分排名表

表2(續)

2.1 大連市城市人居環境時間過程分析

(1)大連市7 a間人居環境宜居度保持穩定狀態，總體呈現出小幅上升趨勢.如圖1所示，大連市人居環境宜居度在2011—2017年間，最大值為2013年的3.70，最小值為2014年的3.24，差值較小，較為穩定.宜居度平均值由2011年的3.46小幅波動上升到2017年的3.65.

圖1 大連市人居環境宜居度的平均值和標準偏差(2011—2017)

(2)大連市城市人居環境在不同的時間內具有明顯的差異性，且具有明顯的波動性.如圖1所示，通過對標準偏差的走向觀察可知，主要可以分為3個明顯階段：第一階段(2011—2014年)標準偏差在數值上處于不斷增長的態勢，從2011年的0.87穩步上升到2014年的1.06.雖處于上升趨勢，但數值相差不大.說明大連市10個區(縣)的人居環境在這段時間的差異開始出現逐年增大的趨勢，但差異仍不是很大.第二階段(2014—2016年)標準偏差在數值上處于不斷下降的趨勢，由2014年的1.06下降到2016年的0.63，尤其是2015—2016年這一年間，差值可達到0.38，這充分地說明這一階段大連市10個區(縣)人居環境的區域差異開始縮小；第三階段(2016-2017年)標準偏差的數值開始增大，從2016年0.63增大到2017年的0.97，并與2015年持平，說明該階段大連市10個區(縣)人居環境各區域間差異開始增大.總體來看，大連市10個區(縣)人居環境在這7 a間數值波動較為明顯，總體差異不是很大.

(3)如圖2所示，詳細地描述了大連10個區縣近7 a的人居環境隨著時間的變化，尤其隨著不同的發展階段特征較為明顯.2011—2017年，最外層的地區有普蘭店市、莊河市、瓦房店市和金州市，在10個區(縣)中的排名第7～10位，為人居環境邊緣地區；中間層的地區為長海縣、甘井子區和西崗區，排名第4～6位，屬于人居環境的過渡區；最里層的地區由中山區、沙河口以及旅順口區構成，排名處于第1～3位，為人居環境的核心地區.

(4)從2011—2017年7 a的變化整體特征來看，大連市所屬10個區(縣)的人居環境的排名以及地區劃分較為穩定.中山區一直處于人居環境的核心區域，7 a間核心區第一名的位置鮮有變化(2013年第2).對于人居環境的過渡帶區域，單個區域隨著時間的變化波動較大，例如西崗區既與人居環境核心區存在交集，同時在2013年、2017年排名又相對靠后，幾近邊緣區.而旅順口區明顯隨著時間的變化，2015—2017年有逐漸向人居環境核心區域發展的趨勢.這充分地說明人居環境的區域劃分是一個在基本穩定的情況下,個別區域依照自身特色不斷變化的過程.各個區域人居環境的發展有其特殊性，它主要受到地理位置、人口數量和經濟基數的影響.人居環境的邊緣地區，以普蘭店市為例，2011—2017年7 a間呈現出小幅增長的趨勢，從1.95波動上升到2.02，但總體發展緩慢，仍長期占據人居環境的邊緣區域.

經過對大連市10個區(縣)整體上以及劃分到不同人居環境區域的單個區(縣)隨著時間變化分析來看，大連市城市人居環境時間的演變具有如下特征：人居環境整體上呈現出較為穩定的狀態，尤其是人居環境的核心區域發生小幅度的變化波動，整體為平穩發展狀態；對于部分區(縣)來講，在近幾年的變化中發生了比較明顯的波動變化，處于一種在穩定中不斷向前發展的趨勢，這與該區域的地理、經濟等方面的發展具有十分密切的關系.因此，這種特點可以概括為整體穩定，局部變化，大連市城市人居環境在穩定的變化中不斷地提高發展.

圖2 大連市人居環境時間演變特征

2.2 大連市城市人居環境空間格局分析

以大連市2011—2017年期間10個區(縣)的城市人居環境宜居程度的得分排名作為研究對象,使用統計分析方法將其中的每個區(縣)單體劃分為一個大類，然后將大類按照相似性進行逐層遞歸分解，直到所得到的結果無法再分解自成為一個類為止.運用這種方法把城市人居環境的宜居程度分為3個等級:城市人居環境核心區、過渡區和邊緣區.每個等級再繼續細分，分為2個級別(1級、2級)，詳細結果如表3所示.

表3 大連市人居環境宜居度分布情況(2011—2017)

(1)城市人居環境空間演變上，大連市人居環境存在有3個級別，分別為宜居邊緣區、宜居過渡區和宜居核心區.第一單元：人居環境核心區，人居環境宜居度在4.22～5.51.以中山區為例，數值平均得分為4.92，7 a中有6 a排名第1，且人居環境質量數值很高，處于遙遙領先的地位.第二單元：人居環境過渡區，人居環境宜居度范圍在2.93～4.22.以甘井子區為例，7 a的均值為3.87，其中,最小值為2014年的3.05，為人居環境過渡區(2級).第二單元內部之間差值較小，但與第一單元的數值相差很大.第三單元：人居環境邊緣區，人居環境宜居度范圍在1.63～2.93.以普蘭店市為例，7 a均值為2.02，其中,最小值為2014年的1.63，同時這也是大連市2011—2017年10個區(縣)的最小值，處于人居環境邊緣區(2級).第三單元自身相比相差不大，但在數值上與其他級別的人居環境相比仍存在很大差異，數值高達3.88.

圖3 2011—2017年大連市區(縣)人居環境宜居分布情況

(2)人居環境不同單元分布區(縣)的個數逐年變化，總體為人居環境過渡區不斷減少，核心區和邊緣區波動增加的趨勢.如圖3所示，2011—2017年，人居環境過渡區(縣)的個數整體呈現出減少的趨勢.從2011年的7個減少到2017年的4個.在此期間，最大值為2011年和2012年的7個，最小值為2013年的3個.人居環境邊緣區變化比較穩定，整體呈現出波動增加的趨勢，從2011年的2個增加到2017年的3個.在此期間，最大值達到了2015年的4個，最小值為2011年的2個.人居環境核心區變化起伏不大，整體也出現波動增加趨勢，從2011年的1個增加到2017年的3個.在此期間，最大值曾達到2013年的4個，最小值則為1個.2011—2017年7 a間，2011年和2012年3個單元內部區(縣)的個數差異較大，邊緣區、過渡區與核心區分別為2、7、1.隨著時間的推進，區(縣)個數差異趨于緩和.以2017年為例，過渡區的個數為4，邊緣區和核心區的個數相同為3，不同單元所分布的區(縣)總體上表現出相對均勻的態勢.

(3)大連市人居環境有著明顯的三級單元空間分異.分析圖3數據可知，人居環境過渡區的數量在各個階段都是占據主體地位的，只有在2013年和人居環境邊緣區數量持平，在2011和2012年數量上達到最高值，都是7；人居環境邊緣區位于其次，人居環境邊緣區的數量基本穩定在3左右，表現比較穩定；人居環境核心區最少，只有在2013年和2017年達到4和3.從總體變化趨勢上來看，宜居過渡區的數量整體上為下降趨勢，宜居核心區在數量上呈現整體上升的趨勢，而邊緣區的數量保持穩定，說明大連城市人居環境正在向好的方向發展.

2.3 大連市城市人居環境時空演變影響因素分析

2.3.1 社會因素

(1)政府宏觀調控是基本因素.城市人居環境與經濟、社會的協調可持續發展均是在政府調控基礎上科學地發展.

(2)經濟增長方式的轉變是關鍵因素.城市的經濟發展不僅會影響城市人居環境社會系統的空間分異，還會深刻影響和作用著城市人居環境系統的時間分異，進而影響著城市人居環境質量的時空分異.

(3)基礎設施和公共服務設施是物質支撐和保障.住房制度改革、住房公積金制度及住房貸款制度的實施促使城市空間結構的變化，同時影響并改變著人們生活的城市人居環境居住系統.

2.3.2 自然地理因素

(1)緯度位置.2011—2017年，大連市各區(縣)7 a間的年平均氣溫、南北氣溫存在差異，莊河市與旅順口區年均相差2.1 ℃，潛在影響與作用著人居環境時間過程與空間格局.

(2)地形地貌.風向、風速、風量都會因地形地貌的差異而產生變化，大氣污染物的程度與范圍也不盡相同.

(3)海陸位置.降水量對城市人居生產生活以及生態環境都有較大影響，由于海陸位置不同而引起的降水量、濕度等因素同樣對城市人居環境質量的時空差異存在一定的影響.

2.3.3 多要素共同作用

城市人居環境時空分異變化受到地理位置、日照時數、降水等自然地理要素與產業結構、人口、經濟發展水平、居住等社會綜合要素的影響.多種要素、多個系統綜合共同作用與影響大連市城市人居環境的發展變化.

3 結論與建議

3.1 研究結論

(1)大連市城市人居環境時間過程分析.2011—2017年，大連市人居環境保持穩定狀態，總體呈現出小幅上升趨勢，同時在不同的時間內具有明顯的差異性與波動性.大連市所屬10個區(縣)的人居環境的排名以及地區劃分較為穩定，同時存在小幅度的變化波動.

(2)大連市城市人居環境空間格局分析.人居環境核心區以中山區為代表處于遙遙領先的地位，過渡區以及邊緣區在數值和級別上與核心區人居環境相比仍存在很大差異.人居環境不同單元分布區(縣)的個數逐年變化，總體為人居環境過渡區不斷減少，核心區和邊緣區波動增加的趨勢.

(3)政府宏觀調控、經濟發展以及基礎設施建設是主要因素.自然因素中的緯度位置、海陸位置等各因素也會對大連市10個區(縣)人居環境演變造成影響.

3.2 優化建議

結合大連市10個區(縣)城市人居環境的研究，基于大連市城市人居環境建設的實際情況，對如何提高優化大連市城市人居環境這一實際問題給出如下建議:

(1)發展區域基礎經濟，提升人民富裕程度.具備不同特征的城市要根據自身的特點發揮優勢特征，因此，需要采取因地制宜的策略提高經濟發展，提高人民生活水平.大連市作為帶動遼寧省甚至整個東北經濟的核心地區，素有“東北之窗”“北方明珠”“浪漫之都”等稱號，對其自身的社會價值、經濟價值和對旅游業、城市的發展，都會產生深遠的影響.因此，大連市要利用這些區域特色重點發展以旅游業為代表的第三產業，并衍生相應的產業鏈條.

(2)加大城市環保力度，強化公共服務水平.近幾年是大連市創建“生態宜居的現代化大連”的關鍵時期，“環保管理”“環保監督”以及“環保應急處理”等都要落地生根，同時需要逐步養成“環保公共服務意識”，促使4項措施有機融合，共同打造生態宜居的大連.

(3)更新可持續的城市發展觀念，打造宜居生態城市.可持續發展理念已經得到世界各國的認可，人們保護環境的意識也在不斷提高.從一個城市來說，城市人居環境的好壞足以影響到吸引人才、資金和物資等多方面.為了在競爭中處于有利地位，大連應該加快可持續生態環境城市建設，并以此促進自身的發展，“可持續發展、生態宜居的大連”既算明智之舉，也是現實選擇，更是長遠之計.