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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

本站小编 Free考研考试/2021-12-29

李航1,, 李雪铭1,2,, 田深圳1,2, 李松波1, 赵朋飞1
1. 辽宁师范大学城市与环境学院,大连 116029
2. 辽宁师范大学海洋经济与可持续发展研究中心,大连 116029

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, China
2. 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



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摘要
总结城市人居环境的发展规律,探讨城市人居环境的时空分异与机制。运用熵权法测算人居环境质量,以辽宁省14市为例,研究2005-2014年其人居环境的时间过程、空间格局、系统属性以及驱动机理。结果显示:① 时间分异特征。辽宁省10年间人居环境质量呈现波动上升趋势;表现为具有显著的阶段性特征和离散程度特征;辽宁省人居环境大致分为以沈阳和大连为主的人居环境核心区,以盘锦和鞍山为代表的人居环境过渡区,以及阜新和朝阳为代表的人居环境起步区。② 空间分异特征。10年间辽宁省城市人居环境呈现出“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,在中部“屋脊”的南北两侧呈现出大连和沈阳两个高点;而且呈现出“双核”“三元”式空间分异。③ 系统分异。10年间辽宁省城市人居环境有明显的系统分异;系统时间分异,总体呈现上升趋势;系统区域分异,支撑系统、社会系统区域之间的分异较为明显,居住系统、人口系统区域之间的分异较小,环境系统区域之间的分异最小。城市社会经济发展水平、供给侧与需求侧要素以及人居环境的主体“人”是城市人居环境时空分异、系统分异的形成机理。

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

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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
LI Hang, LI Xueming, TIAN Shenzhen, LI Songbo, ZHAO Pengfei. 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

1 引言

全球化、工业化、信息化、城市化等使得资金流、物流、信息流、人流不断向城市集聚,城市则成为地球上人类最主要的聚居地。城市不仅仅具有正面积极的经济集聚效应,伴生而来的PRED问题也日益成为政府、民众关注的焦点。然而城市的本质是聚居点,城市的主要功能是居住功能,城市最基本的功能区是居住区,因此随着城市的发展和人们生活水平的提高,城市人居环境越来越受到人们的重视。伴随城市的发展,城市人居环境在不同发展阶段、不同地理尺度往往呈现出不同的时空演变特征,寻根溯源,其形成机制也不尽相同。因此从这一视角出发,把握城市人居环境的时空规律及其机制具有重要的实践意义。
国内外人居环境(Human Settlements)的研究成果较多。国际研究课题主要集中在:① 环境学视角,碳排放视角的人居环境空间类型研究[1]、绿色空间在日益老龄化人居环境的影响研究[2]、采光设计在室内人居环境的影响研究[3]、加纳火山湖周边人居环境的风险评价研究[4];② 生物地理学视角,人居环境是世界不平等的三大根源之一[5]、铅在日本人居环境的影响研究[6];③ 历史生态学视角,密克罗尼亚东部滨海人居环境的持续性研究[7]、西班牙东北部史前人居环境时空整合研究[8];④ 地理信息科学视角,基于国家土地覆盖遥感非正式人居环境的监测研究[9];⑤ 社会学视角,人类活动与人居环境的关系研究[10]、人居环境的声誉与迁居选择的关系研究[11]、伊朗非正式人居环境主观质量研究[12]、孟加拉国农村人居环境的动态变迁[13]
国内人居环境时空演变及其机制研究主要集中在五方面:① 理论研究。人居环境学科框架[14]、人居环境研究进展[15]以及中国人居史[16];地理学科视角的人居环境[17,18];人居环境与居民空间行为[19];乡村人居环境[20]。② 尺度研究。地理空间尺度[21]主要有国家[22]、城市群[23]、省份[24]、城市(市域[25]、社区[26]、边缘区[27]、特殊功能区[28])、城镇[29]、乡村[30]、城乡综合[31]等行政地理尺度,以及山地[32]、沙区[33]、河流流域[34]等地理网格尺度。③ 内容研究。内容主要包括人居环境质量[35]、满意度[36]、吸引力[37]、宜居度[38]、协调度[39]、失配度[40]等时空演变研究。④ 方法研究。时空演变方法主要有定性表述[41]、计量分析[42]、GIS分析[43]以及新兴数据挖掘[44]等。⑤ 相关性研究。包括长寿现象[45]、房地产开发[46]、经济发展[47]、城市化[48]、农户行为[49]等与人居环境的相关性研究。
综上所述,目前大多数****对城市人居环境时空分异等进行了许多深入的研究,国际上对人居环境的空间类型、时空整合以及人居环境与人居活动的关系等研究具有较强的实践价值,国内对人居环境时空规律与机制的理论、地理尺度、内容、方法以及相关性等研究具有较强的学术意义。
本文在相关研究与成果[50]的基础之上,提出人居环境时空演变的概念性表达式,认为人居环境(HS)是在特定的地理尺度下(s),人口(P)、居住(R)、环境(E)、社会(S)、支撑(S)等五大系统随时间(t)变化的函数,即:HS=f(PRESS)dt?ds,以此表征地理学视角下人居环境时空演变的理论意义。
运用熵权法与地理信息技术,以2005-2014年辽宁省14个市为案例,实证研究人居环境的时空分异、系统分异以及形成机理,本文对于丰富城市人居环境理论研究、东北老工业基地的城市振兴发展具有一定的指导意义。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

研究区域数据来源:2006-2015年《辽宁省统计年鉴》、2005-2014年《辽宁省环境质量公报》、辽宁省各市统计年鉴、社会发展统计公报等。部分数据主要来源于辽宁省环境监测中心、辽宁省统计局统计信息咨询服务中心。个别数据依据统计科学进行了必要调整与修正。

2.2 指标体系

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
目标层综合指标层单项指标层指标属性单位





人口系统性别比负向%
60岁以上人口比率负向%
劳动力人口占比正向%
居住系统城市人口密度负向人/km2
城镇人均住房建筑面积正向m2
社会系统人均GDP正向
生产总值指数正向%
非农产业构成比例正向%
非农就业构成正向%
在岗职工平均工资正向
城镇登记失业率负向%
居民消费价格指数负向%
城镇居民平均每人全年可支配收入正向
人均全社会固定资产投资正向万元
支撑系统城市用水普及率正向%
人均居民生活用水量正向L
城市污水日处理能力正向万t
城市燃气普及率正向%
人均城市道路面积正向m2
每千人口拥有医疗机构床位数正向
每千人口拥有医生数正向
每千人口拥有护士数正向
每十万人口高等学校平均在校生数正向
环境系统人均废水排放总量负向t
人均工业废气排放总量负向标m3
人均工业固体废物产生量负向t
年平均气温正向
年平均日照时数正向h
年平均降水量正向mm
年平均相对湿度正向%
人均公园绿地面积正向m2


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2.3 数据处理

对原始数据进行无量纲处理,计算公式为:
正向指标: Xi=(xi-xmin)(xmax-xmin)(1)
负向指标: Xj=(xmax-xj)(xmax-xmin)(2)
式中:xixj为原始数值;XiXj为标准化之后的数值;xmaxxmin分别为矩阵中的最大值与最小值。

2.4 研究方法

熵是由Shannon将物理学的一个概念引入到信息论,熵权法既能克服德尔菲法确定权重的主观性,又能克服复杂巨系统中因指标过多而带来属性的重复性,适合客观数据和多元化[55]综合指标的评价,具体计算步骤如下:
(1)原始矩阵: X={xij}m×n0im,0jn),则xij为第i个城市第j项指标的指标值。
(2)计算第j项指标第i个城市的权重: pij=Xiji=1mXij
(3)指标的熵值: ej=-ki=am(pijlnpij),k=1/lnmej0,1
(4)差异性系数:gj=1-ej
(5)计算第j项指标的权重: wj=gj/j=1ngj
(6)计算人居环境结果: R=j=1nwj×Xij

3 结果分析

3.1 时间分异

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7.007.127.618.018.117.807.577.337.267.54
大连7.357.097.357.577.607.297.567.136.616.74
鞍山4.594.524.765.245.275.365.464.914.644.71
抚顺3.994.494.554.483.874.164.144.444.244.48
本溪4.134.074.374.604.554.924.684.764.704.67
丹东3.593.213.773.693.443.233.483.874.124.40
锦州3.303.513.413.443.583.443.373.603.263.33
营口3.763.784.114.644.314.264.104.723.893.89
阜新2.482.612.462.722.762.732.903.333.233.38
辽阳4.234.594.414.314.514.274.514.614.734.05
盘锦5.235.734.975.364.805.185.255.225.175.06
铁岭2.903.092.813.583.353.263.183.303.452.76
朝阳1.932.092.582.482.412.481.962.232.312.58
葫芦岛3.403.783.203.303.143.133.243.733.553.55


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(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。
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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
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(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。
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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
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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。
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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
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(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。
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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
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(3)“双核”“三元”式空间分异特征。2005-2014年辽宁省人居环境呈现出“双核”“三元”式空间分异特征。“双核”式空间分异特征,2005-2014年辽宁省沈阳、大连人居环境质量相对较高,一直作为“双核”引领着辽宁省14市人居环境的发展(图3a~图3j);“三元”式空间分异特征,第一元是作为“双核”的沈阳、大连,第二元是以盘锦、鞍山、本溪等为代表的人居环境过渡型区域,第三元是以丹东、阜新、朝阳为代表的起步型区域。

3.3 系统分析

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。
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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。
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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
-->

系统区域分异机制分析,① 环境系统分析,环境系统区域分异最小,其机制主要有两个方面的原因,一方面是人类活动的污染因子(如人均废水排放总量、人均工业固体废物产生量等)区域之间相对均衡,另一方面人类活动对人居环境的改善因子(如人均公园绿地面积)区域相对均衡化,因此辽宁省环境子系统区域差异最小;② 人口系统、居住系统分析,2005-2014年人口系统驱动因子(如性别比、劳动力人口占比等)就辽宁省内部而言,区域之间的差异相对较小,因此人口子系统区域差异相对均衡,居住系统与人口系统高度相关,人口数量相对均衡的条件下对居住系统中城镇人均住房建筑面积等因子的需求也相对较为均衡,因此居住子系统也相对均衡;③ 支撑系统、社会系统分析,无论是支撑系统的人均城市道路面积、每千人口拥有医生数还是社会系统的人均国内生产总值、在岗职工平均工资等因子,省会城市沈阳、副省级城市大连等占有的支撑资源、社会资源远比一般城市要丰富,因此人居环境支撑、社会等系统区域之间的差异相对较大。

3.4 机理分析

(1)城市社会经济发展水平是辽宁省城市人居环境时间分异、空间分异的主导性因素。① 时间分异。2005-2014年辽宁省城市人居环境质量呈现波动上升趋势,这与辽宁省社会经济发展水平不断发展密不可分,2005-2014年出现两个高峰值的深层次机理原因是由于人均国内生产总值、人均公园绿地面积、劳动人口占比等具体指标导致2008年、2012年盘锦、铁岭、本溪、营口等市的人居环境子系统更具优势,进而2008年、2012年城市人居环境综合系统出现高峰值。② 空间分异。2005-2014年辽宁省城市人居环境“双核”“三元”式空间分异特征,这与城市的地位和职能、城市的经济发展方式密不可分。沈阳是省会,大连是副省级城市,沈阳和大连无论在社会系统还是支撑系统方面,都有着明显的优势,数值在6.61~8.11之间,为城市人居环境的核心区域。盘锦、鞍山等城市是重要的资源密集型城市,虽然在环境系统、社会系统、支撑系统等方面还需进一步加强,但是在经济发展方面在辽宁省有着不容忽视的地位,数值在3.76~5.73之间,为城市人居环境过渡发展区域。以阜新和朝阳等城市的城市基础设施建设和公共服务方面与前两种城市之间存在一些差距,而且在经济发展、生态环境等方面也需要不断提高,数值在1.93~4.40之间,为城市人居环境起步发展区域。
(2)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。① 供给侧因素(土地、资本等),2005-2014年辽宁省随着房地产供给市场的日益繁荣,辽宁省城镇人均住房建筑面积从2005年的21.48 m2增长到2014年的27.31 m2,人居环境居住子系统呈现出不断上升的趋势,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%,人居环境社会子系统呈现出不断上升的趋势,因此供给侧因素深刻作用于城市人居环境系统分异。② 需求侧因素(购买欲望、支付能力),随着城市居民生活水平的不断提高,就越来越重视人居生活品质,越来越需求对人居环境各个子系统因素的改善,如支撑系统的人均城市道路面积由2005年的7.65 m2上升到2014年的11.73 m2,增长近153%、环境系统的人均公园绿地面积由2005年的7.27 m2上升到2014年的11.69 m2。供给侧因素深刻作用于城市人居环境系统分异,需求侧因素需求对人居环境各个子系统进行改善,二者共同作用人居环境的系统分异。
(3)人是城市人居环境的主体,也是城市人居环境时空分异、系统分异的根本。辽宁省人口自然增长率由2005年的2.01‰下降到2014年的1.90‰,60岁以上人口比率由2005年的13.86%上升到2014年的20.08%,劳动力人口占比由2005年的68.64%下降到2014年的66.40%,城市人居环境中人口因子的数量变化、结构变化不仅仅影响着城市人口子系统的不断变化,而且作为人居环境主体的“人”,通过需求侧的变化深刻改变着城市人居环境五大系统之间的系统分异,进而作用于城市人居环境时空分异。
综上所述,城市社会经济发展水平是城市人居环境时间分异、空间分异的主导性因素,以社会系统为主的供给侧与以人口系统为主的需求侧要素共同作用于城市人居环境的系统分异,人是城市人居环境的主体,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。

4 结论与讨论

4.1 结论

运用熵权法测算人居环境质量,实证研究辽宁省14个市人居环境的时间过程、空间格局、系统属性以及形成机理。结果表明:
(1)时间分异特征。2005-2014年人居环境质量呈现波动上升趋势,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;辽宁省10年间人居环境平均值呈现出4个阶段的阶段性特征;辽宁省10年间人居环境总体标准偏差呈现出四个阶段离散程度特征;辽宁省人居环境大致分为以沈阳和大连为主的核心区域,以盘锦和鞍山为代表的过渡区域,以及阜新和朝阳为代表的起步区域。
(2)空间特征。2005-2014年辽宁省人居环境呈现出明显的区域分异性特征;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,而且在中部“屋脊”的南北两侧呈现出两个高值,分别是大连和沈阳;2005-2014年辽宁省人居环境呈现出“双核”“三元”式空间分异特征。
(3)系统分析。辽宁省10年间城市人居环境的五大系统之间存在较为明显的系统分异;从系统时间分异上看,总体上呈现出上升的趋势;系统区域分异中环境系统的区域分异最小,居住系统、人口系统的区域之间区域分异较小,支撑系统和社会系统的区域之间分异较为明显。

4.2 讨论

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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