東北地區城鎮一體化時空分異及影響機制

王雨楓，曹洪軍，2

（1.中國海洋大學環境科學與工程學院，山東青島 266100；2.中國海洋大學管理學院，山東青島 266100）

21世紀以來，在全球經濟一體化發展背景下中國城鎮化水平快速提高，大量農村人口定居城鎮，促進了經濟和城鎮建設發展。但是由于快速城鎮化導致大量農耕地轉型為城市建設及工業用地，不僅使得人口城鎮化虛高，還使得人地矛盾升級，出現環境承載負荷加重、生態系統失衡等一系列問題［1］。面對快速城鎮化帶來的人多地少、資源短缺等問題，區域城鎮一體化時空分異測度及其影響機制成為了國土空間研究的熱點問題。文章遵循國家對土地資源合理利用的原則，以東北地區為例揭示城市空間演化特征，期望對推動區域產業組織結構優化與協同發展提供理論參考。

1 文獻綜述

城鎮化是推動人類社會進步的動力，也是工業化時代的重要標志，城鎮化的載體是土地城鎮化，核心是人口城鎮化。目前學術界在土地城鎮化研究的方法層面主要包括土地演化強度、空間自相關、核密度估算及轉移矩陣等模型。研究內容主要集中在三方面：一是從理論層面闡述土地城鎮化的基礎內涵與度量指標［2］。學者們普遍認為土地城鎮化是農村用地向城鎮用地演化的過程，在城市經濟發展中具有重要意義，也有學者從土地的結構、投入與產出等方面測度土地城鎮化進程。二是從實證層面剖析不同空間尺度土地城鎮化水平的分布動態、經濟效率及產業發展的多層級耦合關系［3-4］。三是從政策層面探討了人口-土地城鎮化的互動關系，包括人口-土地城鎮化協調性、協調路徑及政策建議［5-6］。對城鎮化用地測度研究之后，很多學者利用回歸分析、相關性分析等方法進一步探討了其復雜的影響機制［7］。有學者認為，在中國財政分權與城鄉二元化模式下，政策、經濟及人口等是驅動城鎮用地演化的主要動力，但是自然條件、地理文化等也在一定程度上影響城鎮化進程。如吳一凡等［8］采用最小二乘回歸計量模型分析了經濟發展及人口規模等因素對土地城鎮化的影響機制。Li等［9］采用計量模型分析了中國財政激勵對可持續城鎮化的影響。這些研究對于剖析區域內土地城鎮化發展規律及其影響機制具有重要的指導意義。

東北地區位于中國國土最北端，由黑龍江、吉林及遼寧組成，是中國重要的工業基地及農副產品來源地，也是對接俄羅斯、朝鮮的重要貿易口岸，其城鎮化水平由21世紀初的49.67%提高到2020年底的62.25%，但是重工業與資源開采導致大量的農耕地轉型為城鎮用地，引起了生態破壞、礦產資源枯竭、產業結構僵化等一系列問題。在中國區域城鎮一體化背景下，振興東北已經成為中央重點關切的議題，同時也激發了相關學者的研究。王勝今等［10］針對東北地區城鎮化發展及癥結，提出了積極推動產業結構轉型等一系列措施。黃禹銘［11］研究了東北三省城鄉協調發展，發現其城鄉協調度差異正不斷擴大并具有明顯的集聚特征。田俊峰等［12］研究了東北地區土地利用轉移，建議強化多種政策間的綜合協調度并引導區域土地資源向可持續轉型。雖然已有研究對東北地區進行了多層次的探討，但是主要聚焦于東北地區的經濟發展、農業現代化及政府體制等方面，較少研究探究其城鎮一體化時空演化及影響機制。

雖然已有研究揭示了區域城鎮一體化發展動態及影響機制，但是其仍然具有一定的局限性。主要包括：①已有研究多關注單個城市城鎮化趨勢，忽略了區域城市間的經濟、人口、產業流轉及相互影響。②已有研究多關注城鎮用地的土地利用強度和土地類型轉移，較少對城市群的城鎮用地演化聚散進行精細化時空測度。③已有研究多使用社會經濟數據的統計模型，忽視了地理空間互動效應，導致對土地城鎮化驅動因素模型估算上存在偏誤。鑒于此，研究采用全局自相關模型定性描述了東北地區城鎮一體化的集聚與擴散趨勢，并進一步采用局部自相關模型量化其城鎮化熱點與冷點效應。利用空間異質性地理探測器模型，融合社會與地理等因素，全面剖析其城鎮一體化影響機制。

2 研究方法與數據

2.1 研究方法

2.1.1 用地演化強度指數

在同一城市群框架下，排除不同城市規模大小的影響，分析不同階段城市i城鎮用地演化的時空特征。其表達式：

式中：UEI為用地演化強度指數，ΔUi為城市i的城鎮用地變化面積，TLAi為城市i的行政總面積，Δt為研究周期的年份跨度。

2.1.2 全局與局部莫蘭指數

全局莫蘭指數能探究大范圍內城鎮用地演化的宏觀關聯及集聚與擴散特征，局部莫蘭指數能直觀展示出研究區內城鎮化發展的聚散分布及時空異質性。其表達式：

2.1.3 地理探測器模型

城鎮用地演化影響機制涉及自然地理、社會經濟及區域政策等多個方面，計量模型無法反映地理屬性，故采用地理探測器模型融合社會經濟與地理因素，客觀探測其影響機理［13］。其表達式：

式中：q為因子決定值，σ2為指標的方差，n為研究區單元數，ni與σ2i分別為i（i=1，2，…，m）的層樣本量和方差，q∈[0，1]，其值越大代表其影響力越強。

2.1.4 影響因子動態變化模型

測算城鎮用地演化影響因子的動態變化度，并表征各類影響因子變化情況。其表達式：

式中：IDM為因子動態值，qn+1、qn分別代表第n+1、n年影響因子的決定力。

2.2 研究數據

研究使用的燈光數據來自NOAA提供的DMSP、VIIRS夜間燈光數據，借助ArcGIS平臺工具，按照李雪萍等［14］歸納的研究流程，提取出基本符合現狀的城鎮用地邊界數據。對于提取的城鎮用地面積與《中國統計年鑒》、東北三省《統計年鑒》數據對比，其總體精度達到87.47%～94.59%，符合研究的精度要求。研究中使用的DMSP、VIIRS矢量數據，來自NOAA官網，DEM、河流、主要公路網、鐵路網等柵格數據來自地理空間數據云、國家地球系統科學數據中心等。社會經濟數據來自《中國統計年鑒》、東北三省《統計年鑒》及政府官網。

3 城鎮用地演化的時空分異測度

3.1 城鎮用地演化強度測度

中心城市的資源集中，次中心城市的發展乏力。通過式（1）計算城鎮演化指數，以5 a為周期的四個階段，城市群演化指數分別為0.03、0.04、0.03及0.03；中心城市（區）分別為0.12、0.14、0.09及0.08，次中心城市（縣）分別為0.01、0.02、0.01及0.01。東北地區城鎮用地演化速率在2005—2010年之間達到了高峰，經歷了2008年的全球金融危機及2010年后中國清潔能源政策，其重工業與資源開發受到較大影響，經濟滯后效應導致城鎮演化指數下降。中心城市城鎮用地演化指數遠高于次級中心城市，全域資源向中心城市集中。21世紀初中國政府弱化宏觀調控，強化市場機制體制改革，市場貿易進一步被激活。而東北地區行政體制僵化、礦產資源枯竭，人口外流等原因造成了部分城鎮建成區荒廢，城鎮收縮且活力下降。針對東北地區資源過度集中于中心城市，造成了廣大小城鎮建設緩慢。政府應采取有序放權，加強中小城鎮的基礎設施建設，吸引人口回流。這個研究結論與王勝今等［10］的研究結果相似，其認為隨著2003年中央做出振興東北老工業基地的重大部署，東北地區城鎮化進入到了平緩發展階段。

3.2 城鎮用地全局演化指數測度

城鎮用地演化集聚效應在波動中減弱。利用式（2）計算城鎮化集聚程度，結果表明東北地區2000—2010年、2011—2020年的全局莫蘭指數分別為0.04、0.05，Z值為3.40、4.25，表明東北地區城鎮用地演化呈現出連續的“集聚”狀態。東北地區城鎮用地演化首先發生在哈爾濱、長春、沈陽、大連、大慶及鞍山等省會、海濱和資源型城市，其中省會城市及資源型城市具有明顯的計劃經濟特征，所以東北地區的城鎮演化進程可以總結為“集聚”效應主導下的城市組團式發展。進一步計算5 a為周期的四個階段指數變化趨勢（0.04、0.03、0.05、0.04）。其中指數的分布經歷了兩次高峰和兩次低谷，從2016—2020年東北地區城鎮演化的莫蘭指數及Z值下降的趨勢分析，表明在綠色產能的國家政策及內需減弱下，東北地區城鎮用地演化的“集聚”狀態出現了減弱趨勢。東北城鎮用地演化集聚減弱的根源在于經濟發展疲軟及人口外流，研究結論與黃禹銘［11］等人的研究結果相似，其認為東北地區城鄉協調水平存在較為明顯的相似值空間集聚現象，但其空間集聚程度趨于減弱。

3.3 城鎮用地局部演化熱點測度

以東北地區281個縣域為單位，計算四個周期的局部莫蘭指數，使用自然斷裂點法對計算結果分類，繪制出其城鎮演化的冷熱點空間分布圖（圖1）。21世紀初以來，東北地區城鎮用地演化經歷了起伏，城鎮用地演化的熱點區域先升高再降低，冷點區域則呈現出先降低然后升高的趨勢。其中2000—2005年，城市演化的熱點區形成了一南一北的兩個區域。其中以環哈爾濱-長春-松原-綏化為中心，形成了演化的熱點核心區域，周邊的吉林、白城及大慶等形成了熱點拓展區域。同時在東北地區的南部，逐漸形成了以大連、營口及沈陽的環渤海城市演化熱點區域，而東北部的大興安嶺、黑河及伊春等都處于冷點區。2006—2010年，演化的熱點區域面積持續上升，而冷點區域面積持續下降。其中環哈爾濱-長春-松原-綏化為中心的熱點區域基本保持不變，而環渤海熱點區域的面積快速上升，形成了南北兩大演化熱點區。冷點區面積持續下降，其中冷點的低值區面積由67.23%下降到23.52%。

圖1 東北地區城鎮用地演化的冷熱點空間分布

2011—2015年，演化的熱點區域面積開始下降，而冷點區域面積逐步上升。其中環哈爾濱-長春-松原-綏化為中心的熱點區域面積開始收縮，其高值區比重由48.42%下降到21.32%。環渤海熱點區則進一步擴大面積，其高值區比重由32.12%上升到68.35%。冷點區域面積上升，主要是環哈爾濱-長春-松原-綏化城市及其拓展區減弱，而冷點低值區仍然集中在東北部伊春、鶴崗及七臺河等城市。2016—2020年，演化的熱點區域面積持續下降，而冷點區域面積繼續上升。其中環哈爾濱-長春-松原-綏化為中心的熱點區域面積開始回升，其高值區由21.32%上升到52.65%，演化的中心向西北方偏移，大慶、綏化等成為了熱點的主要來源。環渤海熱點的面積開始下降，高值區由68.35%下降到40.76%，而冷點區面積持續上升，東北部的冷點區持續擴大。

總體而言，20 a來東北地區城鎮用地演化熱點區表現出環哈爾濱-長春-松原-綏化及環渤海城市群為中心的集聚式特征，其西部城鎮演化的熱度比東部高，南部比北部高。研究結論與田俊峰等［12］的研究結果相似，其認為東北地區城鎮化用地增長主要集中發生在哈爾濱、長春、沈陽、大連及部分資源型城市，耕地向建設用地的大規模轉化導致耕地大幅減少，并形成連續的建設用地增長熱點區。

4 城鎮用地演化影響因素分析

城鎮用地演化強度時空差異主要受到社會經濟、區域政策及自然環境等影響，以2000年、2020年為時間節點，用地理探測器分析20 a來東北地區城鎮用地演化強度及其影響因素的動態變化（表1）。

表1 影響因素選取及探測結果

4.1 影響因素分類分析

4.1.1 自然資源條件

探測結果表明自然資源條件對東北城鎮用地演化強度影響較小，且呈下降趨勢。其中海拔、地形坡度的決定力分別由0.102、0.009下降至0.098及0.006，而距河流的決定力由0.003上升到0.005，表明海拔對東北地區城鎮化影響明顯，而地形坡度與距河流距離的影響力較小。自然資源因素的平均決定力由0.038下降到0.036，在四類影響因素中由第3下降到第4。

4.1.2 地理區位條件

探測結果表明地理區位條件對東北城鎮用地演化強度具有一定的影響力，且呈上升趨勢。其中距主要公路、距鐵路及距市區距離的決定力分別由0.017、0.019、0.062上升到0.022、0.029及0.100，表明距市區距離越短受到經濟中心輻射帶動能力越強。地理區位條件的平均決定力由0.033上升到0.050，在四類影響因素中由第4上升到第3。

4.1.3 社會經濟因素

探測結果表明社會經濟因素對東北城鎮用地演化強度具有較大影響力，且呈持續上升趨勢。其中人均GDP、二三產比重、社會零售總額及規模企業數的決定力分別由0.663、0.440、0.593及0.289上升到0.891、0.503、0.776及0.669，表明社會經濟的發展推動了城鎮用地進程，且呈現出上升趨勢。社會經濟因素的平均決定力由0.489上升到0.710，為四類影響因素第1。

4.1.4 區域政策因素

探測結果表明區域政策因素對東北城鎮用地演化過程中的各類建設政策、建設資源具有引導性，并具有重要的影響力。其中社會固定資產投資、城鎮化率的決定力分別由0.596、0.183下降至0.500及0.072，而公共財政支出、人口密度的決定力分別由0.721、0.282上升到0.789及0.369。表明東北振興戰略實施以來，政府政策推動城鎮經濟可持續發展，促進了農村人口向城鎮集聚。區域政策因素的平均決定力由0.446下降到0.433，為四類影響因素第2。

4.2 影響因素動態分析

為了分析2000—2020年東北地區城鎮用地演化時空分異影響因子的動態變化，利用式（5）測算演化進程影響因子決定力的時空變化度，并分為增強型因子、穩定型因子和減弱型因子（表2）。

表2 影響因素分類

4.2.1 增強型因子

結果表明規模企業數、距河流距離和距市區距離是東北地區城鎮用地演化時空分異的主導因子，其變化度分別為131.49%、66.67%及61.29%，同時距鐵路距離和人均GDP也有積極的影響。表明社會經濟因素、地理區位條件促進了東北地區城鎮用地演化的持續性發展。

4.2.2 穩定型因子

結果表明社會零售總額、人口密度、距主要公路、二三產比重和公共財政支出對東北地區城鎮用地演化的持續發展影響不大。21世紀初，東北地區已經是工業成熟交通發達的地區，盡管近年來其經濟總量增長緩慢，人口外流且老齡化嚴重，但這些因子對用地演化時空分異的影響動態變化不大，維持穩定水平。

4.2.3 減弱型因子

結果表明海拔、社會固投、地形坡度和城鎮化率對東北地區城鎮用地演化水平的影響呈現負面效應。隨著科技進步，自然資源條件對于城鎮發展的影響力正逐年降低，而資源枯竭，新型能源技術的革新，導致其社會固投額度大幅下降，同時人口外流促使其城鎮常住人口逐年下降，與城鎮用地演化進程呈負向關系。表明自然資源不再是限制城鎮演化進程的因素，重工業發展、資源型城鎮的區域政策等未對東北城鎮用地演化表現出正向作用，發展模式不可持續。

5 結論與建議

5.1 結論

基于2000—2020年東北地區地理空間與社會經濟等數據，綜合地理與計量模型等方法，分析了其城鎮演化進程時空特征，結果表明：①研究期間城鎮用地演化在2005—2010年間達到了高峰，受到2008年全球金融危機與2010年后中國清潔能源政策的影響，中心城市資源集中，次中心城市發展乏力，整體演化增速已經明顯下降，經濟與城鎮建設后勁乏力。②城鎮用地演化熱點整體表現出以環哈爾濱-長春-松原-綏化城市群及環渤海城市群為中心的向心集聚特征，同時其北部、東部的城鎮演化一直處于冷點區域。③城鎮用地演化的影響因子呈現多元化和動態化特點，其中社會經濟、區域政策及地理區位等因素呈上升趨勢，而自然資源因素呈下降趨勢，主要以增強和穩定型因子為主。

5.2 建議

基于研究結論，結合中國資源城市轉型及區域城鎮一體化發展的現狀，提出如下政策建議。

針對東北地區城鎮一體化發展困境，當前東北地區政府部門投資主要集中在中心城市及資源型城鎮，導致了區域資源短缺和人口結構失衡，應減少對第二產業（重工業、資源開采等）的大量投資。針對不同城市的地理人文、經濟條件，采取特色化發展策略，激活中小城市的發展潛力。城鎮用地演化的熱點主要以環哈爾濱-長春-松原-綏化城市群和環渤海城市群為主，而東北部、東南部地區建設緩慢，經濟發展滯后。應該積極搭接與俄羅斯，朝鮮的經貿交流渠道，形成與俄羅斯，朝鮮的差異化產業鏈，促進雙邊貿易合作。城鎮化影響機制層面，應減少對市場的干預，轉變政府職能、積極引進具有研發、高技術的外資企業，并規劃中小城市的公路、鐵路交通系統，提升城市之間的通達性，利用好東北地區豐富的自然資源，引進高附加值的觀光旅游項目并輸出生態農牧產品。

針對中國資源枯竭型城市轉型發展困境，資源型城市在資源大規模開采的后期會不可避免地出現經濟增長乏力、產業結構單一、生態環境破壞等一系列問題。借鑒發達國家資源型城市成功轉型的案例經驗，結合研究結果，可以遵循：①結合市場需求進行城市轉型定位；②出臺污染性企業關閉或外遷的補償政策；③加大對綠色高技術的替代產業扶持力度；④增加轉移支付資金的扶持力度；⑤對資源型城市實施差異化政策。

針對中國區域城鎮一體化發展，雖然中國區域城鎮一體化合作已有長三角、珠三角及環渤海等比較成熟案例，但是在中國大部分地區區域城鎮一體化發展成效并不顯著，借鑒美國、日本及歐洲等國家的經驗，結合研究結果，可以遵循：①實施增長極發展戰略；②加快產業結構調整，優化區域產業合作機制；③進一步完善區域城市間交通網絡，加快人口流動，促進經濟增長；④構建區域內不同領域差異化中心，形成多極發展；⑤積極承接產業轉移，形成科學的上下游產業鏈。