中国城市紧凑度与城市效率关系的时空特征
中国城市紧凑度与城市效率关系的时空特征
作者：黄永斌　董锁成　白永平
来源：《中国人口·资源与环境》2015年第03期
        摘要运用熵值法和超效率DEA对2001、2005和2012年中国279个地级以上城市紧凑度和城市效率进行测算后，通过象限图法分析二者的关系，探讨各地区、各规模等级城市紧凑度与城市效率关系的时空特征，通过分析中国城市紧凑度与城市效率的关系，探讨中国城镇紧凑发展可持续性问题。研究表明：①城市紧凑度整体小幅提高，反映出城市高强度与高密度的开发程度有所增强；而城市效率波动提升且普遍偏低，城市效率评价值低于0.6的城市占比高达90%以上；②城市紧凑度与城市效率非同步演进，城市紧凑度下降时，城市效率下降较明显，而紧凑度的提升不一定有效提升城市效率；③二者关系整体上以低级协调为主，大多数城市紧凑度与城市效率较低，其次为紧凑优先、高级协调和效率优先型。区域尺度上，二者关系类型的区域差异明显，低级协调型城市连绵分布于东北和中西部地区，东部地区高级协调和紧凑优先突出，其中高级协调型城市团块状分布于京津冀、长三角和珠三角地区；④二者关系存在较弱的规模等级递增效应，城市规模等级越高，紧凑优先型的比重越大。大型城市紧凑度较高，而城市效率较低，说明其集聚不经济现象突出，应合理疏导城市功能外移，形成大都市-都市
区-城镇的空间组织模式，核心引领周边区域发展的同时，降低大型城市发展的社会经济成本和环境成本，提高城市效率；中小城市城市紧凑度较低，其城镇建设用地开发模式粗放低效，应有效控制建设用地无序扩张，提高城镇公共服务设施和基础设施的规模效应，提升中小城镇建设用地的土地经济密度和利用效率，推动中小城镇集聚紧凑发展。
        关键词城市紧凑度；城市效率；时空特征；紧凑城市；地级以上城市
        中图分类号 F293.2文献标识码A文章编号1002-2104（2015）03-0064-10doi：103969/jissn1002-2104201503009
        改革开放以来，中国城市进入快速发展阶段，城市规模呈现快速增长特征，但城镇建设用地的过度扩张，导致城市空间对周边农用地的侵占以及水资源和能源的过度消耗，加重了中国的资源环境压力。欧美国家为应对城市蔓延问题提出的“紧凑城市”理念，成为中国城市发展的借鉴模式之一。与西方国家相比，中国城市土地利用效率低下、经济增长水平较低 [1]，城市人居环境与生态环境亟待提高。紧凑城市在提升城市建设用地利用率的同时，能否逐步改善城市人居环境和生态环境，稳步提升城市效率需要仔细分析，这对认识新型城镇化和提高中国城镇化建设水平具有重要意义。
        “紧凑城市”最早由Dantzig和Satty提出[2]，其后几十年间，紧凑城市在实证研究和规划应用层面不断充实和完善，针对西方城市蔓延、内城贫困、远程通勤、社会隔离等问题具有重要的指导意义[3-5]。紧凑城市本是为抑制建成区向郊区扩大、诱导居民回归市中心择居而提出的一种城市模型，它要求更多考虑对中心区城市资产的灵活运用、中心区商业及文化活动的再开发、倡导使用公共交通、抑制小汽车交通、维持高密度的城市空间和高强度的开发模式等，但Neuman指出尽管紧凑城市的使用非常广泛，尚未形成一个广为接受的概念[5]。紧凑城市的研究存在三种导向，包括形态导向、目标导向和过程导向。形态导向将紧凑视作城市蔓延的对立面，强调城市形态与空间结构的集中与分散[6-12]；目标导向认为“紧凑”是一种具体的城市规划目标，是强调高密度、高强度的发展模式[6，13]；过程导向将“紧凑”置于城市演变的动态背景之下，倾向于将紧凑视为一种城市发展过程[5]。大量学术文献从形态导向角度探讨紧凑城市，这一是因为形态导向直接面向概念本源，目标较明确；二是因为形态导向将紧凑度视作一种城市形态特征的测度量，根据城市最小外接圆面积、最长轴长度等指标量化[14-15]，在实证研究中易于表达。此外，这三种研究导向存在相互融合的趋势，说明紧凑城市的研究尺度越发多元化[16]。因概念内涵的不同，紧凑城市可持续性的研究亦处于靶心移动的状态（moving target）。从类型学上看，紧凑城市可持续性的研究多从侧面切入，
探讨城市紧凑度与宜居性[5]、交通成本[10-12]、能源消费[12]、社会成本[17-18]与环境成本[9，18-20]等其他城市要素的关系，Neuman指出当城市蔓延被贴上不可持续的标签时，它的对立面——紧凑——被想当然的认为是一种可持续的空间发展模式[5]；Echenique对英国3个典型城市区域的可持续性进行研究，指出城市紧凑发展的经济成本要高于蔓延、扩散型城市，无法证明紧凑型优于蔓延型的城市形态[18]；Liu指出紧凑城市的建设或许能提高生态效率和资源效率，但如果人口密度过高，不断增加的人均污染暴露程度和污染成本将降低环境效率[21]，城市紧凑度的提升未必会进一步提升城市综合效率。国外学者多认为城市紧凑度与城市效率、社会公平、环境成本之间并非简单的线性关系[5-6]。
        国内学者对于“紧凑城市”的探讨源于精明增长和新城市主义等理念的引入，与国外不同，针对于中国城市中心城区持续繁荣与城镇建设用地扩张并存的特殊性[22]，国内对于紧凑城市的研究集中于概念内涵的建构、样本城市用地扩展的有效控制和城市空间形态上[23-24]，对紧凑城市是否可持续的关注较少。概念建构方面，国内学者对于紧凑城市的理解更侧重于认为“紧凑”是一种城市发展战略，而非一种具体的城市空间形态[25-26]。样本城市用地扩展和城市空间形态方面的研究可分为全国类型城市[1，27-28]、省域[29]、跨省域[30-31]、市域[32]和社区微观层面[33]。国内针对紧凑城市可持续性的研究中，范进对中国220个
地级市交通、家庭能耗与城市密度的关系进行了探讨，表明城市低密度发展会导致城市能耗增加[34]；郑思齐估算了1999-2006年间254个地级以上城市的居住碳排放量，表明气候条件适宜、城市发展紧凑的城市，人均居住碳排放水平显著较低[35]；郭腾云通过GIS和Malmquist方法研究了中国31座特大城市空间紧凑度与城市效率的相关关系，认为特大城市的空间紧凑度与城市效率之间存在一定的互动关系[36]；程开明对三大地带城市紧凑度与能源消耗的关系进行了分析，表明城市紧凑度越高人均能源消费量越低[37]，国内学者的研究理论更多的认为城市紧凑度能很好地降低能耗，提高城市效率。
        文章从城市紧凑度与城市效率相互协调的角度，分析2001、2005和2012年地级以上城市紧凑度与城市效率关系的时空特征，以期通过探讨不同地区、不同规模等级间城市紧凑度与城市效率的关系，识别各类型城市的发展状态，为城市可持续发展的研究提供新视角，为新型城镇化建设提供参考和借鉴。
        1研究方法
        1.1指标体系构建和测度方法
        1.1.1测度指标体系构建
        作者认为若“紧凑”概念的理解不同，则紧凑度的度量便有较大的差异。从紧凑度测度的途径来看，可分为市域宏观途径，街区和市区的微观途径以及空间结构途径。市域宏观途径将整个市域（建成区或城市行政区）视为一个均质高密度的研究单元，街区和社区微观途径则将视角置于城市内部的街区和社区，空间结构途径侧重分析中心与郊区、单中心与多中心、集中与分散的空间类型及其对居住、就业等的影响[13]。总体来看，从不同空间尺度测算城市紧凑度，其尺度选择根据研究目标而确定，但无论研究采用哪种导向或尺度，紧凑城市都强调高强度开发（intensification），高密度（high density）及混合利用（mix of uses）三种特征[38]。与城市紧凑度类似，城市效率的测度也有多种角度，包括城市土地效率、城市空间效率、城市生态效率等。文章中的“城市效率”采用传统经济学投入产出比概念，指在一定的生产技术条件下，城市物质资源要素的有效总产出与总投入的比值，是城市投入要素资源的有效配置，运行状态和经营管理水平的综合体现。
        城市紧凑发展提升城市效率的作用机制可分为四个层面：一，通过土地节约集约利用，城市建设用地高强度开发，这便于资本集中和积累，加速资金周转，同时有利于生产协作和专业分工，从而大大提高劳动生产率；二，通过吸引人口向市中心集中，强化社会接触，降低经济、社会、科技、文化信息的交流成本，激活城市经济活力，同时便于对劳动者的劳动
技能进行多方面的培养和提高，增加劳动者的就业本领和选择就业的机会；三，城市空间高密度混合利用，高效配置公共资源、水资源和能源，提高公共基础设施和服务设施的规模效益，从而大量节约生产成本；四，通过倡导短距离通勤和发展公共交通，缩短通勤成本，降低汽车污染物排放。城市紧凑发展通过高强度开发、高密度及混合利用，降低城市经济运营成本，激活城市社会活动，降低资源浪费与能源消耗，进而提高城市效率。
        文章从城市空间形态结构、社会经济要素空间组织和生态环境协同能力三方面构建城市紧凑度综合评价体系。相关研究表明中国城市空间形态对城市紧凑度影响较小[32]，这里量化城市空间形态结构因子时，侧重于城市土地利用结构，而未引入城市形态因子；社会经济要素的空间组织从经济紧凑、人口紧凑、公共服务紧凑和基础设施紧凑4个维度展开；生态环境因子从生态环境协同维度展开。指标体系含6个一级指标和33个二级指标，采用复合指标法，尽可能涵盖紧凑城市土地开发强度和结构、经济发展规模和结构、经济和人口发展的“密度”和“弹性”、配套基础设施能效、公共服务可获得能力和生态环境可持续发展能力等环节和方面，以此构建城市紧凑度综合评价指标体系[39]（见表1）。城市效率的评估将土地、劳动力、资
        金作为投入要素，将经济效益、社会效益和环境效益作为目标产出。投入指标方面，土地投入使用城市建设用地面积表示；劳动力指标采用市区非农从业人员数表示；资本投入选用全社会固定资产投资额。产出指标方面，经济效益指标选取市区二、三产业产值表示，社会效益采用人均社会消费品零售总额表示[40]，人均社会消费品零售总额由社会商品的供给和有支付能力的商品需求的规模所决定，主要反映城市居民生活水平状况；环境效益，反映城市绿生态空间的存量与供应，采用人均绿地面积表征。
        1.1.2中国城市人口密度榜测度方法
        （1）熵值法。在综合指标体系的测度中，熵值法赋权根据指标本身提供的信息量决定指标权重，可使赋权客观有效。一般认为，某项指标值变异程度越大，信息熵值越小，则该指标的权重越高；反之，某项指标值变异程度越小，信息熵值越高，则该指标的权重越低。紧凑度测度指标体系中各指标的权重采用基于标准化变换改进后的广义熵值法
        1.2象限图法
        象限图法源于笛卡尔平面直角坐标系，将横坐标轴X与纵坐标轴Y形成的区域称作象限，
以公共原点为中心，通过X、Y轴划为4个象限。其具体绘制方法是将UE（城市效率）和UC（城市紧凑度）进行标准差标准化处理，生成新的变量ZUE和ZUC，并将ZUE作为Y轴，ZUC作为X轴，从而绘制成点集（ZUC，ZUE），即在坐标轴上绘制出散点样式的象限图[41]。
        基于象限图法，城市紧凑度与城市效率的关系可分四类：高级协调、效率优先、低级协调和紧凑优先型。具体为：第一象限，高级协调型（ZUC>0，ZUE>0），城市紧凑度较高，城市效率同步，呈双高状态；第二象限，效率优先型（ZUC0），城市效率较高，而城市紧凑度较低；第三象限，低级协调型（ZUC0，ZUE
        2研究对象及数据来源
        2.1研究对象
        至2012年底，中国大陆共有地级以上城市289个，考虑到数据可获得性和行更等因素，确定本文的研究单元为279个地级以上城市，剔除的10个城市为广东省阳江、云浮和揭阳三市，海南省三沙市，贵州省毕节市和铜仁市，云南省临沧市和丽江市，甘肃省陇南市以
及西藏的拉萨市（拉萨市三年数据皆有很多缺漏，阳江、云浮与揭阳市2004-2012年居住、生产、基础设施用地面积数据缺失，临沧市（2004年设立）、丽江市（2003年设立）和陇南市（2004年设立）缺少2001年城市建设相关数据，毕节市和铜仁市（2011年设立），三沙市缺少2001年和2005年城市建设相关数据）；研究区域涵盖东北地区（黑吉辽三省34个地市和内蒙古的赤峰、通辽和呼伦贝尔三市）37个城市、北部沿海地区（京津冀鲁）30个城市、华东沿海地区（苏沪浙）25个城市、南部沿海地区（闽粤琼）29个城市、中部地区（晋豫皖鄂湘赣）80个城市、西北地区（陕甘宁青新和内蒙古的呼和浩特、包头、乌海、鄂尔多斯、巴彦淖尔和乌兰察布六市）35个城市以及西南地区（川渝桂黔云藏）43个城市。

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