基于區域尺度的城市承載力評價研究
——以上海市為例

韓紅花

(山東省國土測繪院，山東 濟南 250014)

0 引言

由于可持續發展是城市規劃的重要職責，城市承載力的重要性已引起國際社會的高度重視[1-3]。城市承載力的概念為城市管理者更好地管理、建設和分配城市資源，滿足日益增長的城市人口的巨大需求提供了重要的指導[4-5]。

在承載力研究開始時，承載力研究主要根據耕地和糧食計算該地區的人口容量[6-7]。這些研究對于保障特定歷史階段和地區條件下的糧食安全具有重要意義。隨著經濟的發展，帶來了貿易方式的進步和技術的重大創新,食物已經不再是制約人類生存的最重要因素。同時，由于工業化和城市化的快速發展，耕地面積日益減少，環境污染和資源短缺問題日益嚴重，承載力研究正轉向解決實際問題[8-9]。

20世紀80年代末以來，對土地和水資源承載力的研究全面展開，承載力逐漸擴展到人口承載力、環境承載力、生態承載力、綠洲承載力、土地綜合承載力等[10-15]。如有學者從資源人口承載力和資源經濟承載力2個方面研究了資源承載力的分析方法[16-17]。在簡要回顧土地承載力的基礎上，梁東等人構建了一套適合區域土地承載力的綜合評價指標體系，并運用均方權重決策方法將土地承載力分為低承載力區，中承載力區和高承載力區[18]，代表了土地承載力從低水平均衡發展階段、高水平非均衡發展階段、高水平系統協調均衡發展階段的轉變過程。

本文在現有網絡大數據設計框架下，對上海市區域容量進行了實證研究。在統計數據中用百度的POI數據代替評價指標，使評價指標更加客觀。在探討上海市各地區承載力的基礎上，對各地區的情況進行了比較分析。通過對承載力布局的識別，分析差異產生的原因，進一步完善現有的承載力評價體系。

1 研究區域與數據來源

1.1 研究區域概況

隨著大規模的城市建設，大量的人口涌入上海。據統計，2016年上海常住人口為2419.7萬人，人口密度為3816人/km2，而北京人口為2172.9萬人，人口密度為1324人/km2，上海的人口密度接近北京人口密度的3倍。高人口壓力帶來土地資源緊張、“水質型”缺水、生態環境惡化等問題，因此，開展上海城市承載力研究顯得尤為必要。因為崇明區與上海市主體空間不連接，本文的研究對象不包含上海崇明區(圖1)。

1.2 數據來源

POI數據包含大量的信息，數據覆蓋度廣，但“臟”數據較多。本文使用python工具，獲取了2017年百度地圖中涉及承載力的所有興趣點。通過去除無用信息，剔除異常值等，把相關的POI劃分為生活服務類POI、交通服務類POI、醫療服務類POI、教育服務類POI、體育及休閑服務類POI、就業服務類POI。因為POI點的數量相對較多，直接呈現會難以分辨，故以核密度的方式進行展示(圖2)。

圖1 研究區域概況

圖2 POI數據核密度展示

2 指標定權的方法

熵(Entropy)的概念被前人從物理學借用到信息論，并提出了信息熵的概念[19-20]。信息熵可以判斷一個對象內部信息的無序程度，可以作為指標權重的度量方式。假設在評判中選取m個對象，每個對象有n個要素，用熵值法確定權重的步驟如下：

(1)創建原始矩陣

(2)指標標準化

(3)計算第j個目標的熵值

(4)計算信息熵冗余度

dj=1-ej

(5)計算各項指標的權重

3 指標體系的構建

本文采用百度POI數據，把城市承載力分為生活服務承載力、交通服務承載力、醫療服務承載力、教育服務承載力、體育及休閑服務承載力、就業服務承載力。生活服務準則層內的指標主要包括餐飲、購物、其他生活服務的興趣點。交通服務承載力準則層內的指標主要包括公交站、停車場、地鐵口等涉及人們出行方式的興趣點的數量。醫療服務承載力準測層是包含綜合醫院、專科醫院、診所等興趣點。教育服務承載力準測層包含職業技術學院、成人教育、中學等教育相關的興趣點。體育休閑服務承載力準則層包括度假療養場所、運動場館、影劇院等運動和休閑相關的興趣點。就業服務承載力準測層包括公司、農民牧漁基地及工廠等與人們就業相關的興趣點(表1)。

4 評價結果分析

在6個評價準則中，相互的權重差異并不是很大。其中醫療服務承載力排在最高的位置，說明醫療服務設施在各個區內最不均衡。市區的幾個街道，醫療服務較好，遠離市區的街道醫療條件則較弱。權重排在第二位的是體育和休閑服務承載力，中心城區基礎設施完善，相應的其體育設施點和休閑設施點也較多。生活服務承載力排在最后的位置說明在上海的轄區內總體生活服務水平差距最小(表2)。

表1 指標體系分級

表2 指標最終分析的權重

城市承載力的分級結果顯示，靜安區、黃浦區、虹口區處于第一等級。靜安區承載力評分0.231,處于第一位，靜安區是上海市最具有風情和氣質的地方，區內高樓林立，且人口密度高。黃浦區承載力評分為0.165,處于第二位。黃浦區內有很多上海的繁華標值，比如外灘，人民廣場等，但是黃浦區同時也是上海市貧困人口最密集的地方。虹口區承載力評分為0.113，處于第三位。虹口區是租界的發源地，擁有世界級別的虹口足球場，雖然在行政決策上錯失發展良機，但也是處于上海的第一梯隊。徐匯區、長寧區處于第二等級。徐匯區承載力評分為0.092，處于第四位，長寧區城市承載力評分0.088，處于上海市第六位，區內有繁華的中山公園商圈，是后起之秀。虹橋商業開發區讓長寧受益匪淺，且處于上海的交通樞紐，未來還有很大上升空間。楊浦區、普陀區、閔行區處于第三等級，楊浦區承載力評分0.071，處于上海市第七位。嘉定區、寶山區、浦東新區處于第四等級；青浦區、松江區、金山區、奉賢區處于第五等級。奉賢區、金山區等地區的承載力相對落后，處于上海西南部，產業都以農業為主(圖3)。

圖3 上海市城市承載力分類圖

5 結論

由于資源短缺、環境污染的客觀現實要求以及可持續發展的理念，承載能力研究已經刻不容緩。只有對承載力的理論進行系統綜合的研究，才能更充分地解讀城市發展的可持續問題，為區域經濟和城市管理研究提供了一個新視角和新框架。對城市承載力中人與人，人與環境，環境與資源相互作用機制的認識，有助于豐富地理信息科學、地球系統科學的研究內容。

本文的承載力研究為可持續問題提供了一個現實路徑和參考。一方面，隨著我國城鎮化的快速推進，未來城市人口還會急劇增加，尤其是上海，由于其獨特的地理位置和經濟地位，人口增長速度明顯快于其他地區，而資源支撐社會經濟發展的能力又在持續弱化，人口的需求與資源要素短缺之間的矛盾將會日益突出。另一方面，要保持上海的可持續發展，就是要求上海的人口與資源、環境之間的相互協調，即保持它們之間在數量、結構、變化等方面要相適應。開展上海城市承載力研究，探討在多重因素約束下上海的城市承載力演化，既可為人口、資源和環境的可持續發展提供參考依據，又有助于合理調控城市用地規模和人口規模，促進城市理性增長。