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...     

长三角工业经济规模与污染排放异速关系及互动机制

正确处理经济增长与环境污染关系是实现区域高质量发展和构建“双循环”新发展格局的关键问题。本文以2000—2018年长三角地区工业经济规模与工业污染指数为研究对象,构建工业经济规模—污染排放异速增长模型,分析两者关系的时空变化规律,并借助增强回归树模型探究异速增长的影响机制。结果表明：① 长三角地区工业经济规模与工业污染指数空间格局具有较强的稳定性和较高的相似性,呈现出由东向西递减的空间态势;随着工业经济规模的扩大,工业污染指数总体呈下降趋势。② 在纵向异速上,长三角地区总体沿着经济环境基本协调—经济扩张弱型—经济环境基本协调变化;在横向异速上,多数城市工业污染指数相对增速低于工业经济规模增速,标度指数多呈下降趋势。③ 城市生态基础、能源利用效率、工业发展水平、科技发展水平、对外开放水平和财政投入水平是影响异速增长的主导因子,这些因素在前期对异速增长具有正向影响,后期转变为负向影响。④ 经济增长的市场主导与环境保护的政府主导间的错位关系产生经济环境异速增长,并促使区域一体化出现,区域一体化与经济环境异速增长相互促进、相互影响。推动长三角地区经济生态一体化建设,实现绿水青山与金山银山的有机统一,是实现区域高质量发展的必由之路。     

1980—2016年黄土高原地区人口和可达性异速标度分析

论文基于黄土高原地区乡镇1980、1990、2000、2010、2016年5期截面数据,利用位序—规模法则和异速标度律,分析了乡镇尺度人口和可达性规模结构、等级体系及异速标度演化关系。结果表明：① 人口规模以中小等级乡镇为主,60%的乡镇人口规模正增长,总体呈“南北高、中间低”分布格局;可达性水平总体呈明显上升趋势,空间上自东南向西北逐渐降低;河谷平原区人口规模和可达性均最大。② 人口和可达性均呈位次型分布,人口位序—规模具有明显双分形结构,由均衡向极化转变;可达性位序—规模以2000年为转折点由双分形演变为单分形,由低水平均衡转向更高水平均衡。③ 3006个乡镇整体以正异速生长为主,负异速生长为辅,黄土高塬沟壑区、河谷平原区内乡镇异速生长类型以人口增长正异速生长为主,黄土丘陵沟壑区、土石山区、沙地和沙漠区内乡镇以人口下降正异速生长为主,农灌区内乡镇异速生长以人口增长正异速一级和人口下降负异速一级为主。最后根据人口和可达性异速类型和空间分布特征,提出各分区发展的建议。     

基于分形理论的新疆城市规模分布及异速生长特征研究

采用2005-2014年新疆非农业人口和城区建成面积数据,运用城市位序-规模法则、人口-面积异速生长等相关的分形理论,分析新疆城市体系规模结构的演化和异速生长规律。结论表明：新疆城市体系首位分布明显,新疆城市规模分布的集中力量高于分散力量,中间位序城市快速发展,使城市规模分布逐渐趋向合理;新疆城市人口-面积异速生长关系整体上呈现退化迹象,城市等级结构较为松散。     

基于异速生长方程与C-D函数的实证分析——以乌鲁木齐市为例

运用乌鲁木齐市1978 ～2010年城市建成区面积、非农业人口、地区生产总值和人口密度的数据,引入了城市地理学中的城市人口-城区面积异速生长模型,对城市人口-面积异速生长关系的标度指数、线性因子等关系进行分析讨论.然后运用C-D函数理论,分析城市化过程中人口-土地-产值结构之间的关系.结果表明:(1) 1978 ～2010年不同时间序列城市人口-面积都是异速正生长关系,标度因子系数明显较高并呈下降趋势,说明土地城市化过程快于人口城市化过程,但它们之间的差距在逐渐缩小.(2)通过建立城市投入-产出模型得出:1978 ～2010年,人口和面积弹性系数均呈下降趋势,而人口弹性系数比面积弹性系数下降幅度小,表明乌鲁木齐市城市化进程在进一步加快.     

山东省城市人口-城区面积的异速生长特征探讨

基于不同的城市定义标准,对山东省城市体系的城市人口和城区面积进行分析,发现只有地级市明确地服从异速生长定律,而县级市的关系则不够明朗。研究表明,山东省城市人口-城区面积异速生长的标度因子均小于1,而且定义的城区越小则标度因子越大。由此可见,山东省城市体系的城区扩展速度整体上比较合理,不过在中小城市郊区地带的土地利用比大城市郊区地带要浪费一些。山东城市人口-城区面积异速生长关系的状态不是很好,这暗示城市体系的发展存在许多不协调的因素,借助数学模型变换揭示了其中结构退化的实质所在。文章指出,只有通过自组织方式在城市之间形成一种自下而上式竞争-合作关系,才能进一步完善城市体系的时空结构。     

1980—2019年湘鄂豫公共卫生服务均等性及其人地关系的时空差异

均衡的公共卫生服务是保障人民有效享受健康公平权的重要途径,医疗机构布局、人口分布以及建设用地与公共卫生服务均等性密切相关。本文运用空间统计分析、可能—满意度模型、“公共卫生服务均等性—建设用地—人口分布”耦合协调度模型等方法,分析1980—2019年湘鄂豫三省的公共卫生服务均等性时空演变规律,以及均等性和建设用地、人口分布耦合协调关系的变迁特征。结果表明：① 公共卫生服务均等性总体在中等水平（0.7~0.8）左右波动,呈现先上升后下降的趋势,湘鄂豫公共卫生服务均等性的平均增速分别为-7.68%、-0.96%、 -2.11%;② 湘鄂豫公共卫生服务空间上存在显著聚集特征,“高—高”集聚和“低—低”集聚的极化效应明显,且8个方位内公共卫生服务均等性差异明显,说明其发展不平衡不充分问题突出;③ 公共卫生服务与建设用地、人口分布的相互作用程度和同步发展程度较弱,三者协调发展程度处于失调向协调的转型期。在中国新发展阶段,为顺应复杂的“人—地”关系变迁规律,公共卫生服务均等性的时空发展格局以及其方位差异特征可为优质公共卫生服务资源的均衡配给和公平性提升提供决策依据。     

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。     

长三角地区城市人口-绿地面积异速增长特征及驱动机制

人口城镇化的快速推进与生态城镇化的建设滞后是中国快速城镇化进程中面临的重要问题。以长三角地区城市人口与绿地面积为研究对象,构建城市人口-绿地面积异速增长模型分析2000—2018年两者关系的时空变化规律,并运用地理探测器模型揭示异速增长的驱动机制。结果表明：① 长三角地区城市人口呈加速增长态势,绿地建设增长缓慢,城市人口-绿地面积异速关系逐渐由人地基本协调型转变为人口扩张弱型,2000—2008年多数城市表现出绿地扩张的特征,2009—2018年则转变为人口扩张的特征。② 教育投入度、人口集中度、设施供给度、土地开发度和对外开放度是影响长三角地区城市人口-绿地面积异速增长的主要因子,双因子交互解释力均高于单因子,各因子间的影响具有协同增强的特征。③ 长三角地区城市人口-绿地面积异速增长是行政力、市场力和外资力共同驱动的结果,三种驱动力彼此联系、协同作用,主导驱动力逐渐由行政力转变为市场力。     

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。     

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...     

京津冀城市生长和形态的径向维数分析

城市生长与形态是地理学规模与形状研究的重要内容,分维则是刻画城市形态、反映城市生长的标度指数。论文以城市建设用地为研究对象,采用2000、2005、2010年3个年份的遥感数据,利用分形理论的径向维数和相应的标度区概念分析京津冀城市和城镇体系的空间格局及其演变特征。结果表明：其一,北京市第一标度区的范围最大,10 a间增长幅度也最大,对周边城市产生阴影效应;其二,以北京为中心,距离越远,第一标度区范围有越小的趋势;其三,几乎所有研究区内城市的第一标度区空间都被建设用地过度填充,外围则各有特色;其四,经济水平对京津冀整体城市建设用地扩张的影响最大,但北京的城市建设用地扩张已经由经济因素主导转变为人口因素主导;其五,随时间推移,第一标度区拟合径向维数效果提高,第二标度区拟合效果降低。由此得出结论：①北京在京津冀体现了城市首位效应和阴影效应的双重效应。一方面,京津冀地区城镇化区域体现出了以北京为核心的中央集聚特征,另一方面,北京市的巨大吸引力抑制了毗邻城市的生长。②城市中心和外围都出现二元化格局。地区内各个城市的中心部分过于紧凑,而外围则相对凌乱,中心-边缘缺乏一体化过程。③人口可能成为未来京津冀城市发展的第一动力。人口集聚的规模效应未来可能替代经济报酬递增效应。这些结果和结论有助于学术界和管理部门从新的角度认识京津冀城市化现状和未来的发展趋势,以便制定更为合理的城市发展政策和方针。     

中国城市异速增长分析

在对国内外城市异速增长方程的讨论进行回顾的基础上,采用1990年、2000年和2005年中国城市建成区和人口普查的城镇人口数据,分析了中国城市用地与城镇人口之间的异速增长关系.在对标度因子的标准值进行充分讨论后.认为1990年中国城市增长是负异速增长,2000年和2005年呈现正异速增长的状态,中国东、西部城市样本也表现出这种规律,而中部城市在1990年,2000年保持了原有的建设用地与人口增长的比例,但在中部崛起的政策下,2005年表现为正异速增长,该结论与中国在流动人口的变化、住房体制改革和开发区快速拓展有密切关系.     

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。     

京津冀城市用地形态的双分形特征及其演化

区域城乡一体化的标志之一是城镇体系结构的一体化,这个过程可以从标度的角度进行描述和评价。分形是标度分析的重要方法,地理空间无尺度分布特征的典型参数是分维。论文以京津冀城镇体系为例,利用遥感图像的解译数据和人口普查数据开展分形分析、位序-规模分布分析和异速标度分析,用以解释1995—2013年间京津冀城镇体系演化的过程。结果表明,京津冀城镇体系及其演化的特征有：①京津冀空间结构和位序-规模分布都表现为自仿射双分形结构;②京津冀区域的城市人口-城区面积异速标度退化为假线性关系;③随着城镇体系的演化,自仿射的双分形结构逐步向自相似分形结构演化。由此得出结论：其一,京津冀城镇体系存在结构性的不协调因素。其空间结构和等级结构具有二元化特征,但演化方向却呈现内在结构一体化的显著趋势。其二,大城市用地不够集约。城市边缘区的无序扩张导致土地利用铺张浪费。地方政府和规划专家可以有意识地利用城镇体系演化的这种特征和趋势制定管理措施和优化规划方案。