Temporal and spatial variation characteristics and mechanism of urban human settlements: Case study of Liaoning province
LIHang1,, LIXueming1,2,, TIANShenzhen1,2, LISongbo1, ZHAOPengfei1 1. School of Urban and Environmental Sciences, Liaoning Normal University, Dalian 116029, Liaoning, China2. Centre for Marine Economy and Sustainable Development Research, Liaoning Normal University, Dalian 116029, Liaoning, China 通讯作者:李雪铭(1964- ),男,江苏常熟人,教授,博士生导师,研究方向为城市人居环境。E-mail: lixueming999@163.com 收稿日期:2016-11-15 修回日期:2017-03-16 网络出版日期:2017-07-31 版权声明:2017《地理研究》编辑部《地理研究》编辑部 基金资助:国家自然科学基金项目(41671158,41171137)教育部博士点基金项目(20132136110001)辽宁省高等学校优秀人才支持计划(LR2013050) 作者简介: -->作者简介:李航(1989- ),女,河南焦作人,硕士,研究方向为城市人居环境。E-mail: superlihang@163.com
关键词:城市人居环境;时空分异;驱动机理;熵权法;辽宁省 Abstract This paper summarizes the development law of human settlements and discusses their spatial and temporal variation characteristics and mechanism. The method of entropy weight is applied to measure and assess the quality of human settlements, in order to conduct research on the spatial and temporal variation, system properties, and the formation mechanism of development pattern of human settlements in Liaoning province (2005-2014). The results reveal the following: (1) Temporal characteristics present a rising trend, and this trend presents four apparent periods and four degrees of dispersion distribution. Shenyang and Dalian are the core regions; Panjin, Anshan, and other cities are representative of the transitional region; and Fuxin, Chaoyang, and other cities are the representatives of the start development region. (2) In terms of spatial characteristics, human settlements in Liaoning exhibit the characteristics of "roof" type space structure over the past 10 years, with a gradual central decline to both sides, from the specific performance. On the north and south sides of the middle "roof" Dalian and Shenyang are the two high spots, while "dual-core" and "three-yuan" type spatial variations are expressed. (3) In terms of system differentiation, there is an apparent difference in human settlements in the province over the past 10 years; as for temporal differentiation, the system presents a rising trend. In terms of spatial differentiation, the support system and social system are obvious, the residential system and population system are very small, and the environmental system is the minimum. It was found that the socio-economic development level, supply side and demand side factors, the subject of human settlements and human beings were important factors influencing the spatial and temporal variations, and system differentiation of human settlements.
Keywords:urban human settlements;temporal and spatial variation;driving mechanism;entropy weight;Liaoning province -->0 PDF (10533KB)元数据多维度评价相关文章收藏文章 本文引用格式导出EndNoteRisBibtex收藏本文--> 李航, 李雪铭, 田深圳, 李松波, 赵朋飞. 城市人居环境的时空分异特征及其机制研究——以辽宁省为例[J]. , 2017, 36(7): 1323-1338 https://doi.org/10.11821/dlyj201707011 LIHang, LIXueming, TIANShenzhen, LISongbo, ZHAOPengfei. Temporal and spatial variation characteristics and mechanism of urban human settlements: Case study of Liaoning province[J]. 地理研究, 2017, 36(7): 1323-1338 https://doi.org/10.11821/dlyj201707011
指标体系是城市人居环境时空分异特征及其机制研究的基础,在人居环境科学基本框架与学科体系基础上,参阅住房和城乡建设部《中国人居环境奖评价指标体系》及其指标说明,以及前人研究成果之上[51-54],依据研究区域的地方性、人居环境的系统性、指标体系的系统性、指标的可操作性和不可替代性等原则,设计了一套兼顾目标层、综合指标层、单项指标层等的三级分层指标体系,总计31项指标(如表1)。依据指标的目标导向性以及指标属性不同,对指标进行以下说明与阐释:① 人居硬环境指标,是指人居活动中构筑人居环境的有形条件与指标,如城镇人均住房建筑面积;② 人居软环境指标,是指人居活动中构筑人居环境的无形条件与指标,如居民消费价格指数;③ 静态人居环境指标,是指某一时空尺度下人居环境呈现的相对静止状态,如城市人口密度;④ 动态人居环境指标,是指某一时空尺度下人居环境呈现的相对运动状态,如城市污水日处理能力;⑤ 正向人居环境指标,数值越大,表示人居环境的质量越好,如在岗职工平均工资(元);⑥ 负向人居环境指标,数值越小,表示人居环境的质量越好,如城镇登记失业率(%)。 Tab.1 表1 表1城市人居环境指标体系 Tab.1The evaluation index system of urban human settlements
根据上述评价指标体系,运用熵权法计算出城市人居环境质量(表2),对2005-2014年辽宁省14个市的城市人居环境的时空分异特征、系统属性特征进行了分析,并对城市人居环境内部形成机理进行分析与探讨。 Tab.2 表2 表2辽宁省城市人居环境质量得分 Tab.2The score of urban human settlements quality in Liaoning province
城市
2005年
2006年
2007年
2008年
2009年
2010年
2011年
2012年
2013年
2014年
沈阳
7.00
7.12
7.61
8.01
8.11
7.80
7.57
7.33
7.26
7.54
大连
7.35
7.09
7.35
7.57
7.60
7.29
7.56
7.13
6.61
6.74
鞍山
4.59
4.52
4.76
5.24
5.27
5.36
5.46
4.91
4.64
4.71
抚顺
3.99
4.49
4.55
4.48
3.87
4.16
4.14
4.44
4.24
4.48
本溪
4.13
4.07
4.37
4.60
4.55
4.92
4.68
4.76
4.70
4.67
丹东
3.59
3.21
3.77
3.69
3.44
3.23
3.48
3.87
4.12
4.40
锦州
3.30
3.51
3.41
3.44
3.58
3.44
3.37
3.60
3.26
3.33
营口
3.76
3.78
4.11
4.64
4.31
4.26
4.10
4.72
3.89
3.89
阜新
2.48
2.61
2.46
2.72
2.76
2.73
2.90
3.33
3.23
3.38
辽阳
4.23
4.59
4.41
4.31
4.51
4.27
4.51
4.61
4.73
4.05
盘锦
5.23
5.73
4.97
5.36
4.80
5.18
5.25
5.22
5.17
5.06
铁岭
2.90
3.09
2.81
3.58
3.35
3.26
3.18
3.30
3.45
2.76
朝阳
1.93
2.09
2.58
2.48
2.41
2.48
1.96
2.23
2.31
2.58
葫芦岛
3.40
3.78
3.20
3.30
3.14
3.13
3.24
3.73
3.55
3.55
新窗口打开 (1)总体趋势。2005-2014年辽宁省城市人居环境质量波动变化较大,呈现波动上升趋势。图1显示,城市人居环境质量平均值由2005年的4.13波动上升到2014年的4.37,在2005-2014年之间出现两个高峰值,分别是2008年的4.53和2012年的4.51。2008年出现高峰值的原因是由于盘锦、铁岭、本溪、营口等市2008年人居环境质量的得分高于2007年与2009年,运用目标倒推法分析,其中盘锦市2008年人居环境五大系统中社会系统、环境系统、人口系统比2007年与2009年的更具优势,具体为社会系统的人均国内生产总值、非农产业构成比例,环境系统的人均公园绿地面积,人口系统的劳动人口占比等具体单项指标比2007年与2009年具有较为明显的优势。2012年出现高峰值的原因是由于营口、抚顺、本溪、锦州、阜新、葫芦岛等市2012年人居环境质量的得分高于2011年与2013年,运用目标倒推法分析,其中营口市2012年人居环境五大系统中居住系统、环境系统、社会系统、支撑系统比2011年与2013年的更具优势,具体为居住系统城镇人均住房建筑面积比2011年与2013年份较高,环境系统人均工业固体废物产生量较低,社会系统的城镇登记失业率较低,支撑系统的城市燃气普及率、城市污水日处理能力、每千人口拥有医疗机构床位数等较高。 显示原图|下载原图ZIP|生成PPT 图1辽宁省城市人居环境质量的平均值和总体标准偏差 -->Fig.1The mean and standard deviation of urban human settlements quality in Liaoning province -->
(2)阶段性差异特征如图1所示。辽宁省10年间人居环境平均值呈现出四个阶段:第一阶段(2005-2008年)人居环境质量平均值呈现出不断增长的趋势,由4.13上升到4.53;第二阶段(2008-2011年)人居环境质量平均值呈现出不断下降的趋势,总体数值由4.53下降到4.39;第三阶段(2011-2012年)人居环境质量平均值呈现出直线上升的趋势,总体数值由4.39上升到4.51;第四阶段(2012-2014年)人居环境质量平均值呈现出不断下降的趋势,总体数值由4.51下降到4.37。 机制分析,① 2005-2008年辽宁省人居环境呈现出不断增长趋势,原因主要集中在两个方面,一是国家政策支持,2002年十六大“支持东北地区等老工业基地加快调整和改造”,2007年十七大“全面振兴东北地区等老工业基地”,二是辽宁省自身发展,尤其是2008年工业经济、对外开放、“三大战略”“五点一线”等发展规划使得2008年辽宁省人均国内生产总值32071.86元,与2005年相比增长了169.23%,国家政策与辽宁省自身发展二者共同作用,使得2005-2008年阶段辽宁省14个市中13个城市的人居环境呈现增长趋势;② 2008-2011年人居环境呈现出不断下降趋势,其原因为该阶段辽宁省人居环境五大系统中,社会系统、支撑系统、环境系统都呈现出下降趋势,致使辽宁省14个市中9个城市的人居环境呈现下降趋势,其中环境系统下降趋势最为明显,人均废水排放总量、人均工业废气排放总量以及人均工业固体废物产生量的不断增长为城市人居环境下降的主要驱动因素;③ 2011-2012年人居环境呈现出直线上升的趋势,其原因为该阶段是十二五规划的开局之年,国家提出“全面振兴东北地区等老工业基地”,重点推进“辽宁沿海经济带”和“沈阳经济区”的发展,虽然城市人居环境五大系统中人口系统、环境系统呈现小幅下降趋势,但社会系统、支撑系统仍保持着高速增长的趋势,尤其人均国内生产总值、在岗职工平均工资、城镇居民平均每人全年可支配收入等因素呈现明显增长趋势,城镇登记失业率则呈现明显下降趋势,因此辽宁省14个市中10个城市的人居环境呈现上升趋势;④ 2012-2014年人居环境呈现出下降趋势,其原因为该阶段辽宁省人居环境五大系统中,社会系统、居住系统、环境系统都呈现出下降趋势,致使辽宁省14个市中8个城市的人居环境呈现下降趋势,其中社会系统中生产总值指数由2012年的110.18%下降到2014年的105.27%,居住系统中城市人口密度因素在上升且城镇人均住房建筑面积因素在下降,环境系统中人均废水排放总量、人均工业废气排放总量以及人均工业固体废物产生量等因素都呈现出较为明显的增长趋势。 (3)离散程度特征如图1所示。辽宁省10年间人居环境总体标准偏差呈现出四个阶段:第一阶段(2005-2009年)人居环境质量总体标准偏差呈现出波动上升的趋势,且总体变化的数值较大,数值范围在1.45~1.61之间,说明该时间段辽宁省14个市之间的差距呈现出增大的趋势;第二阶段(2009-2011年)人居环境质量总体标准偏差呈现出平稳波动的趋势,总体变化的数值不大,数值范围在1.55~1.61之间,说明该时间段辽宁省14个市之间的差距呈现出波动缩小的趋势;第三阶段(2011-2013年)人居环境质量总体标准偏差呈现出快速减少的趋势,数值变化较大,由1.58减小到1.28,说明该时间段辽宁省14个市之间的差距呈现出缩小的趋势;第四阶段(2013-2014年)人居环境质量总体标准偏差呈现出小幅上升的趋势,总体变化的数值不大,数值由1.28上升到1.34,说明该时间段辽宁省14个市之间的差距呈现出增大的趋势。 (4)分类特征如图2所示。辽宁省人居环境共计分为三类:第一类是人居环境核心区,主要包括沈阳、大连,数值在6.61~8.11之间,为城市人居环境的核心区;第二类是人居环境过渡区,主要包括盘锦市、鞍山市、本溪市、辽阳市、抚顺市、营口市等城市,数值在3.76~5.73之间,为城市人居环境的过渡区;第三类是人居环境的起步区,主要包括丹东市、锦州市、葫芦岛市、铁岭市、阜新市、朝阳市等城市,数值在1.93~4.40之间,为城市人居环境起步区。 显示原图|下载原图ZIP|生成PPT 图2辽宁省城市人居环境分类特征 -->Fig.2The classification characteristics of urban human settlements in Liaoning province -->
3.2 空间分异
(1)区域分异性特征。2005-2014年10年间辽宁省人居环境呈现出明显的区域分异性特征。如图3a~图3j所示,其中以辽南地区(大连、营口)、辽北地区(沈阳、铁岭、抚顺)、辽中地区(辽阳、本溪、鞍山)人居环境质量较高,但从2008年(图3a)之后辽南、辽北、辽中等区域的人居环境都呈现出不同程度的下降趋势;辽西地区(锦州、葫芦岛、盘锦、朝阳、阜新)、辽东(丹东)人居环境质量较低,从2010年(图3f)之后辽东地区的人居环境则呈现出明显的增长趋势,但仍与辽南等地区存在较大差距。机制分析:① 以大连、沈阳为主导的辽南、辽北地区,无论是系统层面的社会系统、支撑系统还是因子层面的人均国内生产总值、在岗职工平均工资等都具有较为明显的优势,以鞍山等城市为主导的辽中地区是辽宁省重要的资源密集型城市,虽然在环境系统等方面还需进一步加强,但经济发展方面在辽宁省有着不容忽视的地位,因此辽南地区、辽北地区、辽中地区人居环境质量较高;然而从2008年之后,生产总值指数从2008年的115.98%下降到2014年的105.27%,社会系统呈现下降趋势;人均工业固体废物产生量从2008年的4.51 t上升到2014年的9.41 t,增长了近209%,环境系统也呈现下降趋势,因此人居环境呈现出不同程度的下降趋势;② 以葫芦岛、丹东为代表的辽西、辽东地区,无论是基础设施为代表的支撑系统还是经济水平为代表的社会系统都发展水平相对较低,因此人居环境质量相对较低,从2010年之后,辽东地区环境系统、社会系统以及支撑系统都呈现出明显上升趋势,尤其是人均公园绿地面积等因素从2010年的8.35 m2上升到2014年的11.21 m2,增长了近134.25%,人均国内生产总值等因素从2010年的29893.00元上升到2014年的42317.15元,增长了近141.56%,因此人居环境呈现出上升趋势。 显示原图|下载原图ZIP|生成PPT 图32005-2014年辽宁省城市人居环境的时空演变 -->Fig.3The space-time evolution of urban human settlements during 2005-2014 in Liaoning province -->
(2)“屋脊”式空间结构特征。2005-2014年辽宁省人居环境呈现出“屋脊”式空间结构特征,具体表现为中部向两侧逐步递减的空间结构特征。如图4所示,辽宁省南部大连、营口人居环境平均值为5.69,辽宁省中部辽阳、本溪、鞍山人居环境平均值为4.64,辽宁省北部沈阳、铁岭、抚顺人居环境平均值为5.00,明显高于辽宁省东部的3.68以及辽宁省西部的3.44。 显示原图|下载原图ZIP|生成PPT 图4辽宁省城市人居环境的区域分异 -->Fig.4The spatial division of urban human settlements in Liaoning province -->
对正负向的原始数据进行处理,借助熵权法对辽宁省14个市的人口系统、居住系统、社会系统、支撑系统以及环境系统的数值进行计算,最后计算出五大系统的得分值。 (1)系统分异如图5所示。在五大系统中,居住系统、环境系统、人口系统等的平均值相对较大,支撑系统、社会系统等的平均值相对较小,因此城市人居环境存在系统分异。 显示原图|下载原图ZIP|生成PPT 图5辽宁省城市人居环境五大系统时间分异 -->Fig.5The temporal division of five systems of urban human settlements in Liaoning province -->
(2)系统时间分异,如图5所示。2005-2014年辽宁省城市人居环境的五大系统总体上呈现出上升的趋势。① 居住系统、社会系统、支撑系统呈现出比较明显的波动上升趋势,其中居住系统从2005年的4.93上升到2014年的5.63,社会系统从2005年的3.88上升到2014年的4.27,支撑系统从2005年的3.48上升到2014年的4.03,说明辽宁省2005年至2014年10年间人居环境的居住、社会、支撑等水平不断提高,其深层次机制为:首先,其中居住系统不断上升的原因在于一方面是近年来日益繁荣的房地产供给市场,另一方面是由于居民对居住质量的需求不断增加,致使辽宁省城镇住房建筑面积(人均)从2005年的21.48 m2增长到2014年的27.31 m2,最终使得辽宁省人居环境居住子系统呈现出不断上升的趋势。第二,社会系统方面,虽然生产总值指数存在小幅下滑的趋势,但人均国内生产总值、在岗职工平均工资、城镇居民平均每人全年可支配收入等许多具体指标呈现出较为明显的增长趋势,其中城镇居民平均每人全年可支配收入,辽宁省由2005年的8586.55元增长到2014年的25814.30元,增长近301%,因此人居环境社会子系统呈现出不断上升的趋势。第三,支撑系统方面,虽然人均居民生活用水量存在小幅下降趋势,但人均城市道路面积、城市污水日处理能力、每千人口拥有医疗机构床位数、每十万人口高等学校平均在校生数等许多指标均呈现出明显的上升趋势,其中每十万人口高等学校平均在校生数,辽宁省由2005年的1085人增长到2014年的2087人,增长近192%,因此人居环境支撑子系统同样呈现出不断上升的趋势。② 人口系统、环境系统呈现出波动下降趋势。2005-2014年人口系统的变化较为稳定,波动不大,但呈现较小幅度的下降趋势,这与辽宁省10年间人口状况的变化趋势一致;2005-2014年环境系统变化较大,呈现出较为明显的波动下降趋势,从2005年的5.39波动下降到4.57。其深层次机制为:第一,人口系统,辽宁省60岁以上人口比率从2005年的13.86%不断上升到2014年的20.08%,老龄化程度不断加重,人口自然增长率、劳动力人口占比则呈现出下降趋势,因此辽宁省人口子系统呈现下降趋势。第二,环境系统,虽然人均公园绿地面积有小幅增长趋势,但人均废水排放总量、人均工业固体废物产生量等指标呈现出增长趋势更加明显,如人均工业固体废物产生量从2005年的3 t增长到2014年的9.41 t,增长近314%,因此辽宁省人居环境子系统呈现出明显的下降趋势。 (3)系统区域分异,如图6所示。在五大系统中,社会系统、支撑系统的区域之间存在较大分异,居住系统、人口系统区域之间的分异较小,环境系统的区域分异最小。第一,环境系统分析,辽宁省14市的环境系统数值差异最小,最大最小差值为3.83,方差仅为1.12,说明辽宁省环境子系统区域之间差异最小,区域之间较为均衡;第二,人口系统分析,辽宁省14市的人口系统数值差异较小,最大最小差值为5.07,方差为1.41,说明辽宁省人口子系统区域之间差异较小,区域之间相对均衡;第三,居住系统分析,辽宁省14市的居住系统数值差异较小,最大最小差值为6.02,方差为1.90,说明辽宁省居住子系统区域之间差异较小,区域之间相对均衡;第四,支撑系统分析,辽宁省14市的支撑系统数值差异较大,最大最小差值为8.67,方差为2.14,说明辽宁省支撑子系统区域之间差异较大,区域之间发展呈现出非均衡状态;第五,社会系统分析,辽宁省14市的支撑系统数值差异较大,最大最小差值为7.39,方差为2.15,说明辽宁省社会子系统区域之间差异较大,区域之间发展呈现出非均衡状态。 显示原图|下载原图ZIP|生成PPT 图6城市人居环境五大系统区域分异 -->Fig.6The regional differentiation of five systems of urban human settlements -->
提出人居环境时空分异的概念性表达式,以此表征地理学视角下人居环境时空分异的理论意义,通过对人居环境系统分异、时间分异、空间分异进行分析与研究,认为城市社会经济发展水平是城市人居环境时空分异的主导性因素,供给侧与需求侧要素共同作用于城市人居环境的系统分异,人口系统的变化通过影响人居环境的系统分异,进而作用于人居环境的时空分异。 通过对人居环境时空分异、系统分异的机理进行探讨与分析,本文据此提出一些针对的实践性建议,人口系统是人居环境分异的根本,就辽宁省而言,首先,需要对人口政策与计划生育政策进行适度的调整与变革,如二胎政策;其次,亟需改善人才政策以应对日益下降的劳动力人口占比;最后,社会经济发展水平是城市人居环境时空分异的主导性因素,完全有必要对部分持续亏损国企进行分步式改革。 本文概念式表达式丰富了城市人居环境理论研究,研究结论对振兴东北老工业基地城市发展具有一定的实践性意义。本文也存在一些不足,有待于进一步优化与讨论,首先指标体系中需要对人居环境主体“人”的需要、偏好、属性等进行考虑;其次研究尺度上,辽宁省过于复杂,需要对微观地理尺度如社区等精细化研究;最后研究主要是现实人居环境进行评价,需要对“拟态环境”“意象人居”等进行深入研究与探讨。 The authors have declared that no competing interests exist.
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