城市标度律及应用

城市标度律刻画了城市系统某一指标和人口规模的幂函数缩放关系,包括超线性（社会交互类指标）、次线性（基础设施类指标）和线性（个人需求类指标）3种标度关系。本文从城市标度律的验证、解释、应用和质疑4个方面总结梳理了2007—2020年间的研究进展,重点分析了城市标度律和城市时序发展的异速增长律的明显差异,单个城市时序发展不会遵循城市系统的截面标度律。城市规模修正指标为更加客观地评价城市表现提供了新思路。考虑城市规模效应后,2017年中国经济产出效率较高的城市主要位于东南沿海、长江中游和新疆,而东北和中原地区城市经济产出效率较低。城市标度律的机制解释、城市系统动态演化模型和城市内部标度律是未来值得关注的研究方向。     

COVID-19病例与城市人口规模的标度律及其时间演化

城市标度律刻画了城市体系内不同要素与人口规模的缩放关系,但传染病发病数与人口规模非线性关系仍不明确,其演化过程仍不清楚。本文以2020—2022年美国新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情为例,研究发现：COVID-19确诊病例与人口规模呈超线性关系,说明大城市确诊率更高。反映缩放关系的标度指数经历了先快速升高、后稳定在1.25左右、再下降直至趋近于1的演化过程。对比来看,死亡病例并没有与人口规模呈超线性关系,说明大城市病死率没有高于中小城市。分阶段拟合的死亡和确诊病例标度指数均经历了先上升,后稳定,再下降的过程。本文基于标度律理论揭示了疫情传播的规模效应,而标度指数演化规律的发现也促进了对城市标度律的认知,其演化驱动机制值得继续深入研究。     

中国城市标度律及标度因子时空特征

城市标度律刻画了城市系统中城市要素与人口数量之间的规模缩放关系,但标度律在中国城市系统中的适用性和意义尚不明确。本文采用中国275个地级及以上城市数据,探究不同城市要素与人口规模的标度关系,并从时空维度探究标度因子的时空演化规律。结果表明：作为典型的快速城市化发展中国家,中国城市发展符合标度律,且呈现出与发达国家不同的特征：中国城市人口集聚带来的经济产出集聚效应显著,而土地利用、基础设施与公共服务的规模经济效应还有待增强。部分基础设施、生活设施要素与人口规模呈超线性或线性关系,与预期的次线性相悖,基础教育、医疗等要素的标度因子则远低于发达国家的次线性阈值,反映了公共资源向大城市聚集、不同规模城市发展不平衡等快速城镇化进程中城市系统的独特性。标度因子的区域分异反映城市发展协调程度差异,其中东北地区不同规模城市差异最为显著。主要城市要素标度因子随时间的变化表明,中国大城市的经济产出集聚效应在2009年最为显著,而后略有下降;中国大城市土地扩张总体上自2000年以来持续加速,2008年以后仍维持在较高水平,管控城市特别是大城市的外延式扩张、提高土地利用效率具有紧迫性。中国城市标度律研究有助于认知快速城市化地区城市系统特征和演化规律,为实现区域协调发展与落实新型城镇化发展战略提供支持。     

城市人口集聚与城市间人口流动对经济产出的影响

城市标度律认为城市的诸多特征均是社会互动与联系的产物,其假设城市经济产出等要素很大程度上由城市人口规模（城市内部相互作用）决定,隐含了集聚经济的假设。城市人口集聚代表了局部的网络效应,而社会生产效率还应度量城市在更大空间尺度上全局网络效应的影响。以中国275个地级及以上级别城市为研究对象,利用百度迁徙数据构建城市人口流动网络,以城市人口流动强度刻画外部交互程度,借助城市标度律框架比较分析城市内部人口规模和外部交互与城市经济产出之间的非线性关系。结果发现：城市经济产出与城市外部交互之间也存在显著的超线性标度关系,且城市外部交互对于城市经济产出具有更高的乘数效应,网络空间相互作用不容忽视且已成为集聚经济的重要补充。进一步引入城市人口密度、集聚外部性和网络外部性等指标,定量综合测度城市人口集聚与城市间人口流动及其协同作用对城市经济产出的影响,发现城市人口规模带来的集聚效应仍是区域经济发展的主要动力,城市在城际协同关系中借助网络化而获益的能力还有待增强。本文有助于深化对标度律机制的理解,并从经济增长的集聚效应和网络效应两方面为区域一体化发展提供决策支持。     

城市范围界定与标度律

标度律作为城市发展的重要规律之一,反映了城市经济活动产值、基础设施数量等要素随城市人口规模的变动情况,在城市研究领域引起了广泛讨论。但由于不同国家的城市统计数据对应的空间范围各不相同,导致标度律系数受城市边界范围选取影响很大。本文通过比较中、美两国统计数据对应的空间范围,并结合普查、城市统计年鉴和遥感数据,计算了不同空间范围对应的标度律系数。结果表明：① 不同空间尺度和数据源得到的标度律系数有较大差异。就空间尺度而言,市辖区比市域范围的数据更符合标度律模型,因为中国城市市域范围内还存在大量的非城市化地区,并不符合标度律模型的适用条件;就数据源而言,遥感数据比城市统计年鉴数据有更好的拟合优度;② 与美国城市相比,中国城市人口集聚带来的经济增长率更高（标度律系数更高）,市辖区人口每增加一倍,经济规模可增加122%,这一数字在美国是111%;而在家庭能源消耗（用水、用电）和土地利用方面,中国城市的效率更低;③ 从中国城市内部对比来看,大城市与中小城市在经济规模、土地利用方面的标度律（集聚效率）明显不同,人口集聚效应带来的大城市经济增长率、工资收入要远高于中小城市;能源消耗方面,中小城市比大城市更有效率。最后,本文还从建立更加有效的统计单元、传统统计数据与大数据结合、模型机制探索3个方面阐述了城市标度律未来可能的研究方向。     

湖南省城市空间关联研究

文章从空间关联的角度出发,应用威尔逊模型、空间统计学意义上的空间关联模型以及非线性科学中的分形理论,对湖南省29个城市的空间联系进行了研究。首先采取威尔逊模型计算了各城市的交通吸引强度、人口吸引强度,发现城市之间的联系在交通与人口规模之间存在矛盾;进一步选取工业总产值、人均GDP两个指标,采用全局Moran Ⅰ指数、局部G统计揭示各城市的空间关联程度及各城市的发展趋势、空间要素在各城市的集聚特征;最后．引入了分形理论中的空间分布的探讨方法,研究该省各城市在空间相互作用下的分布格局。     

信阳城市人口—城区用地异速生长分析

城市人口规模和用地面积随着时间的改变过程理论上服从异速生长定律,即在一定时空范围内表现为幂指数关系,并且标度指数小于1。但由于种种原因,中国的统计数据大多不满足纵向异速标度关系,或者标度指数严重异常。为深入研究这一问题,借助最小二乘法和对数线性回归分析技术,基于信阳的人口普查数据和城市用地现状图资料,开展城市人口和城市用地面积的标度分析,发现城市生长长期服从纵向异速生长定律,可用幂函数描绘,并且标度指数(约为0.86)接近于理论预期值(0.85)。然而,由于近年的“造城运动”,这种标度关系遭到破坏,城市人—地关系出现混乱。因此,揭示城市演化规律的前提是数据质量的保证,而人文系统的规律也会因为人为的因素而暂时破坏。本文提供了一个城市纵向异速生长及其标度破坏的简明案例,并给出了估计和预测信阳城市人口和用地的数学模型,其计算结果可以作为了解同类城市人—地关系的演化进程和未来趋势的重要参考。     

信阳城市人口—城区用地异速生长分析

城市人口规模和用地面积随着时间的改变过程理论上服从异速生长定律,即在一定时空范围内表现为幂指数关系,并且标度指数小于1。但由于种种原因,中国的统计数据大多不满足纵向异速标度关系,或者标度指数严重异常。为深入研究这一问题,借助最小二乘法和对数线性回归分析技术,基于信阳的人口普查数据和城市用地现状图资料,开展城市人口和城市用地面积的标度分析,发现城市生长长期服从纵向异速生长定律,可用幂函数描绘,并且标度指数(约为0.86)接近于理论预期值(0.85)。然而,由于近年的"造城运动",这种标度关系遭到破坏,城市人—地关系出现混乱。因此,揭示城市演化规律的前提是数据质量的保证,而人文系统的规律也会因为人为的因素而暂时破坏。本文提供了一个城市纵向异速生长及其标度破坏的简明案例,并给出了估计和预测信阳城市人口和用地的数学模型,其计算结果可以作为了解同类城市人—地关系的演化进程和未来趋势的重要参考。     

基于分形理论的江苏省城市规模分布与异速生长特征

以江苏省1996～2008年城市非农业人口和建成区土地面积为主要数据,借助分形地理学中的城市位序一规模分布法则和异速生长定律及其广义分形性质,对全省城市规模分布演化规律、结构容量和城市人口-面积异速生长标度指数、退化关系进行探讨。结果表明：全省城市体系发育较为健全,规模序列结构正处于集中向分散过渡的时期,大中城市成为城...     

环境规制能否促进黄河流域要素效能发挥？

黄河流域生态保护与高质量发展已上升为国家战略。作为经济高质量发展的微观基础,在环境约束下要素效能充分发挥就显得至关重要。根据马克思主义政治经济学,要素效能由要素质量与要素效率有机构成,前者是要素效能发挥的必然前提,后者是要素效能发挥的内在要求。基于环境规制影响要素质量与要素效率的作用机理,采用面板固定效应模型与中介效应模型实证分析了2008—2019年黄河流域环境规制对要素效能发挥的影响。结果表明：（1）环境规制通过人口集聚实现要素质量升级,通过产业结构优化促进要素效率提高,并在二者的共同作用下促进要素效能发挥。（2）环境规制与要素质量升级、要素效率提高、要素效能发挥均呈现先抑制后促进的“U型”关系。（3）环境规制对要素效能发挥的促进作用存在经济发展水平与城市规模异质性。在经济发展水平高的地区,环境规制显著促进要素效能发挥;经济发展水平较低或城市规模较小的地区,环境规制先抑制后促进要素效能发挥,二者呈“U”型关系;在城市规模较大的地区,二者关系不显著。研究结果为黄河流域从微观要素层面促进经济高质量发展指明方向,对落实黄河流域生态保护与高质量发展战略具有积极意义。     

城市用地与人口的异速增长和相关经验研究

由于城市土地利用变化涉及的因素多，使获取动态研究研究所需的资料十分困难，所以，用少数几个主要因素定量地表达其变化就显得十分重要。从前人的成果，即以人口表示的城市位序-规模法则和建成区面积表示的位序-规模法则出发，绽绎出城市的用地规模和人口数量呈异速增长。这意味着，如果把整个城市看成是一个生命有机体，那么作为反映城市特征的城市用地规模和城市人口这两个重要变量，就是城市这个有机体的两个器官，他们的增长率是成比例的。还通过这个关系建立了城市建成区面积与市场人口和经济发展水平的数学模式。对我国部分城市的经验研究在一定程度上分别证明了这两经验关系。     

中国城市贫困的空间差异特征

本文研究了2007-2011年间中国352个地级及以上城市贫困的空间演化、分布的差异特征。结果显示：近5年来贫困人口总量略有增长,贫困人口分布整体呈现均衡化趋势;从区域看,西部地区的城市贫困人口集聚加剧,贫困加深区较多;从城市看,小城市、资源型城市和少数民族聚居型城市是构成贫困加深区的主要类型。2011年,贫困发生率自东向西逐渐升高,中小城市、资源型城市和少数民族聚居型城市相对拥有更高的贫困发生率。进一步分析,东北地区资源型城市呈现高人均GDP和高贫困发生率的“隐藏性贫困”,西南地区部分少数民族聚居型城市呈现低人均GDP和相对低贫困发生率的“特殊性低贫”。未来国家反贫困政策应该充分考虑城市的区位、资源条件、人口规模和构成特征,重点关注贫困加深地区的中小城市、资源型城市和少数民族聚居型城市,并解决经济发展和贫困之间的特殊关系。     

城市体系多样性的分析方法及其实证研究

在对传统的城市职能分类方法进行改进的基础上,建立了一个进行城市体系多样性测度的理论框架与方法,在一定程度上拓展了城市体系的研究领域,最后对2011年中国地级以上城市进行了实证研究。研究表明：① 中国地级以上城市职工二三产业就业结构大致相当,其中制造业所占比例最高。随着城市规模的增加,市平均职能的个数明显增多,验证了中心地理论的理论假设。② 中国各省区城市体系的α多样性的空间差异较大。α多样性指数高的省区主要集中在中东部地区,其大小主要受区域人口密度的影响;③ 多数2个相邻样带之间的β多样性指数与其它各组相比均相对较小,说明区域城市类型结构沿人口密度的变化大致呈现均匀渐变的特征,但人口密度在0.80~0.90 千人/km²和0.30~0.40 千人/km²的样带具有较为独特的城市类型结构;④ 从计算得到的γ多样性指数看,第二产业中的资源、制造、建筑职能较突出的城市空间分布的多样性较低,第三产业各职能较突出的城市在空间上分布比较均匀。     

城市异速标度研究的起源、困境和复兴

系统总结了城市异速标度研究的学术源流、量纲困境和现状特征,重点探讨了城市化异速标度分析的前景和意义。异速标度是城市研究的基本理论方法之一,该方法起源于20世纪50年代的生物学和一般系统论。由于量纲难题,城市异速分析经过一段时间的研究热潮之后趋于冷落;由于分维概念的引入,异速标度关系摆脱了量纲困境;由于相关领域的推动,城市异速分析方法复兴。异速生长和异速标度分析在城市形态、城市生态、城市性态、城市动态以及城市体系等诸多领域都有应用。如今,异速生长正在与分形和自组织网络理论相互融合,发展成为基于一般标度律的城市过程和格局的集成分析方法。由于城市化与城市形态、城市体系等方面的密切相关,异速标度分析极有前景的一个发展方向可能是城市化研究。城市化异速分析可望将不同类型的城市异速标度研究成果组织成一个完整的逻辑框架。     

东中部地区城市人口、经济与城市建设用地的非均衡与协调性分析

基于2000、2015年中国东中部地区261个地级市统计与土地利用数据,运用空间自相关模型,变异系数和三元协调度模型分析其城市人口、GDP和城市建设用地的空间集聚态势和非均衡变化过程,揭示人口城市化与土地城市化的协调程度。结果显示：（1）城市人口、GDP和建设用地的Moran’s I指数均为正值且2015年的值大于2000年的值,显示出明显的空间集聚特征,且在2000—2015年集聚特征不断加强;（2）城市人口密度和人均GDP的变异系数分别从2000年的1.38和0.91下降到2015年的0.96和0.70,地均GDP从1.32上升到1.77,表明城市人口密度和地均GDP的差异在逐步减小,但地均GDP的不均衡性却在增大;（3）2015年,共有171个地级市城市用地规模增长弹性系数小于1.12且人均城市用地小于115m²,但有104个地级市地均GDP在1000元/m²以下,表明虽然绝大部分地级市城市化规模和速率都在可控范围之内,城市用地经济产出仍然相对较低;（4）90%以上地级市的城市人口、GDP和城市建设用地三者在两个研究时间段内处于协调发展状态。     

Urban planning construction land standard and its revision based on climate and topography in China

Urban planning construction land standard is the technical specification for scientifically allocating various types of urban construction land, and it is the basis for drawing up and revising the overall urban planning scheme. Considering China's current urban planning construction land standard, many problems exist, such as the gap in the land use control threshold, the lack of regional differences in the climate revision, and failing to consider the topographic factors. To resolve these problems, this study proposed a step-by-step process framework and quantitative calculation method for the establishment and revision of standards in accordance with the principle of Total-Structure control. By setting the conditions, a universal basic standard for construction land was established. Quantitative analysis was then conducted on the relationship between the basic standard and the selected key indicators, such as urban population size, sunshine spacing coefficient, the width of river valleys or inter-montane basins, and terrain slope, among others. Finally, revised standards were formed for climate conditions, topography, and geomorphologic conditions, which were matched with the basic standards. The key results are three-fold:(1) The per capita construction land standard of 95 m~2/person can be used as the total indicator of China's urban planning basic standard, and the corresponding per capita single construction land comprises 32.50% of residential land, 7.42% of public management and public service land, 22.50% of industrial land, 17.50% of transportation facilities, 12.50% of green space, and 7.58% of other land-use types. The results of the revision of the urban population size indicate that the difference in population size has little effect on the total amount of per capita construction land.(2) The climate revision results of per capita residential land and per capita construction land in major cities reveal that the revised climate value varies greatly between north and south China. The revised climate values of the per capita area of construction land vary by latitude as follows: the value at 20°N is 93 m~2/person, the value at 30°N is 97 m~2/person, the value at 40°N is 103 m~2/person, and the value at 50°N is 115 m~2/person. The basic standard land value of 95 m~2/person is generally distributed across the Xiamen-Guilin-Kunming line.(3) The cities located in mountainous areas, hilly valleys, or inter-montane basins can reduce the allocation of community parks and comprehensive parks when the average width of an existing river valley or inter-montane basin is less than 2 km. When the average width of the valley or inter-montane basin is between 2 km to 4 km, the allocation of the comprehensive parks can be reduced. The revised results of per capita sloping construction land reveal that the terrain slope greatly affects the revised value of per capita construction land. Specifically, the revised value at 3° is 3.68% higher than the basic standard value, and the increase rates at 8°, 15°, and 25° are 11.25%, 26.49%, and 68.47%, respectively.     

辽宁省沈大双核与其他城市的分化

分析辽宁省沈阳大连的核心作用,将辽宁省城市分为核心城市组(沈阳、大连)和外围城市组(其他城市);再以人口、GDP和人均GDP为基本指标,利用Theil指数计算组内差异、组间差异和总体差异,利用KZ指数模型计算核心城市与外围城市的分化。结果表明沈阳大连与其他城市的分化总体上加大;分化具有波动性特征,分化在地域空间上也体现为辽中南城市群被以沈阳为核心的辽中城市群和以大连为核心的辽南城市群取而代之,其他地区城市聚集不明显;沈阳大连与辽宁省其他城市的分化是自然和社会经济因素综合作用的结果,分化机制主要有地理位置的先导机制、区域发展战略的催化机制和政府规划的引导机制。