蘭州區(qū)域城市化空間格局研究蘭州西寧為例

蘭州區(qū)域城市化空間格局研究蘭州西寧為例

城市是區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長的“極核”。它通過“滴落效應(yīng)”和“擴(kuò)散效應(yīng)”促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長，通過城市之間的關(guān)系組織區(qū)域資源配置和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，引導(dǎo)區(qū)域空間發(fā)展方向。區(qū)域城市化空間結(jié)構(gòu)格局體現(xiàn)在城市體系的發(fā)育程度和城市化水平的空間差異,同時(shí),城市發(fā)展受區(qū)域經(jīng)濟(jì)空間自相關(guān)的影響,城市化空間集聚也存在空間自相關(guān)。即區(qū)域城市化變量有兩個(gè)顯著特征:隨機(jī)性和結(jié)構(gòu)性。首先區(qū)域城市化變量是一個(gè)隨機(jī)變量,它具有局部的、隨機(jī)的、異常的特征;其次,區(qū)域城市化變量具有一定的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),即變量在某一點(diǎn)處與偏離一定空間距離后的另外一點(diǎn),兩點(diǎn)處的城市化具有某種程度的相識(shí)性,即自相關(guān)性,這種自相關(guān)性的程度依賴與兩點(diǎn)之間的距離及變量特征。同時(shí),區(qū)域城市化變量還具有空間局限性(即這種結(jié)構(gòu)性表現(xiàn)為一定范圍內(nèi))、不同程度的連續(xù)性和不同程度的各向異性(即各個(gè)方向表現(xiàn)出的自相關(guān)性有所區(qū)別)等特征。蘭州—西寧區(qū)域位于西隴海沿線中段,是沿河谷和交通干線分布的城鎮(zhèn)密集區(qū),同時(shí)也在西隴?！m新經(jīng)濟(jì)帶和寶蘭—蘭青經(jīng)濟(jì)帶交匯處,東臨西安為中心的關(guān)中—天水經(jīng)濟(jì)區(qū),西連烏魯木齊為中心的天山北坡城市群,區(qū)位優(yōu)越,生態(tài)環(huán)境敏感,很多學(xué)者從人口、城市、水土流失、荒漠化、土壤等生態(tài)環(huán)境不同角度進(jìn)行了研究。結(jié)論有:(1)人文環(huán)境經(jīng)濟(jì)水平低,貧困城市多;(2)城市規(guī)模小,基礎(chǔ)設(shè)施薄弱;(3)總?cè)丝谠鲩L大,城市化率增長速度由快變慢,區(qū)域內(nèi)伴隨城鎮(zhèn)建設(shè),草地和耕地銳減,城市發(fā)展生態(tài)環(huán)境壓力在逐漸加大;(4)城市空間格局形成了兩極夾兩軸的格局,東極蘭州城市群帶是綜合性的中心城市,西極西寧市是副中心城市。在兩極之間,以湟水、大通河下游河谷地區(qū)為主軸,形成經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心地帶,以蘭州—白銀之間少數(shù)民族集聚區(qū)和黃河干流區(qū)為副軸的空間格局[8,9,10,11,12,13,14]。這種城市化的空間格局處于涓滴帶動(dòng)效應(yīng)還是向心吸引作用?是均衡化發(fā)展還是極化作用?城市之間聯(lián)系程度如何?未來蘭州—西寧區(qū)域城市化空間向哪個(gè)方向發(fā)展?國內(nèi)對(duì)該區(qū)域研究還是鮮見。因此,文章從不平衡指數(shù)入手,分析全局城市化空間關(guān)聯(lián)指數(shù)和局部城市化空間關(guān)聯(lián)指數(shù),探索區(qū)域內(nèi)城市化空間格局發(fā)展現(xiàn)狀,最后,利用ARCGIS技術(shù),采用克立格(KRIGING)方法,對(duì)區(qū)域城鎮(zhèn)化水平空間發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。1數(shù)據(jù)來源和研究方法1.1甘肅省內(nèi)在市人口分布蘭州—西寧區(qū)域包括甘肅省的蘭州市(5區(qū)3縣)、白銀市(2區(qū)3縣)、定西市(1區(qū)4縣)、臨夏回族自治州(1市7縣);青海省的西寧市(4區(qū)3縣)、海東區(qū)(6縣),共31個(gè)大中小城市,包括5市26縣,其中蘭州市跨入特大城市行列,西寧屬大城市。2007年,蘭州—西寧區(qū)域內(nèi)的蘭州市、白銀市、定西市、臨夏回族自治州總?cè)丝?28.45萬人,占甘肅省全省總?cè)丝?617.16萬人的35.47%,生產(chǎn)總值1087.22億元,占甘肅省生產(chǎn)總值2702.40億元的40.23%;西寧市和海東區(qū)總?cè)丝?45.43萬人,占青海省總?cè)丝?51.60萬人的62.62%,生產(chǎn)總值372.25億元,占青海省生產(chǎn)總值783.61億元的47.51%;蘭州—西寧區(qū)域,總?cè)丝?273.88萬人,占甘肅省和青海省總?cè)丝?168.76萬人的40.20%,生產(chǎn)總值1087.31億元,占兩省生產(chǎn)總值3486.01億元的31.19%。1.20萬中國地圖主要包括2008年和2005年甘肅省和青海省統(tǒng)計(jì)年鑒,以及1:400萬中國地圖。首先,將蘭州—西寧區(qū)域,從1:400萬中國地圖中剪切出研究范圍,然后進(jìn)行投影校正,將蘭州—西寧區(qū)域人口、非農(nóng)業(yè)化比重、零售業(yè)總額等屬性輸入,進(jìn)行矢量化。1.3學(xué)習(xí)方法1.3.1非涉及人口指標(biāo)的指標(biāo)該指數(shù)是衡量一個(gè)國家或地區(qū)城鎮(zhèn)化差異程度的指標(biāo),在本文中表示市縣非農(nóng)業(yè)人口占研究區(qū)非農(nóng)業(yè)人口總數(shù)的比重與其它指標(biāo)占研究區(qū)總數(shù)的比重之間的關(guān)系,用I來表示,其計(jì)算公式為:1.3.2基于距離規(guī)則的權(quán)重該指數(shù)主要揭示城市發(fā)展中的空間集聚現(xiàn)象,引入Getis-OrdGeneralG和Getis-OrdGi×分別測(cè)度其全局和局域的空間聚簇特征,前者是探測(cè)整個(gè)研究區(qū)的空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)模式;后者處于識(shí)別不同的空間位置上的高值簇與低值簇,即熱點(diǎn)區(qū)與冷點(diǎn)區(qū)的空間分布。Getis-OrdGeneralG定義為:式中:d為各鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政單元的中心點(diǎn)的距離,Wij(d)為以距離規(guī)則定義的空間權(quán)重,xi和yj是i鄉(xiāng)鎮(zhèn)和j鄉(xiāng)鎮(zhèn)的城市化強(qiáng)度指數(shù)。在空間不集聚的假設(shè)下,G(d)的期望值為:在正態(tài)分布的條件下,G(d)的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)值為:當(dāng)G(d)值高于E(d)值,且Z值顯著時(shí),檢測(cè)區(qū)出現(xiàn)高值簇;當(dāng)G(d)值低于E(d)值,且Z值顯著時(shí),檢測(cè)區(qū)出現(xiàn)低值簇,當(dāng)G(d)趨近于E(d)時(shí),檢測(cè)區(qū)的變量呈現(xiàn)出隨機(jī)分布特征。Getis-OrdGi×該模式主要是:對(duì)Gi*(d)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理:式中:E(G)和Var(Gi*)分別是Gi*的數(shù)學(xué)期望和方差,Wij是空間權(quán)重,權(quán)重的計(jì)算方法如同GetisOrdGeneralG。如果Z(Gi*)為正,且顯著,表明位置i周圍的值相對(duì)較高(高于均值),屬高值空間集聚(熱點(diǎn)區(qū));反之,如果Z(Gi*)為負(fù),且顯著,則表明位置i周圍的值相對(duì)較低(低于均值),屬低值空間集聚(冷點(diǎn)區(qū))。2城市化的空間結(jié)構(gòu)2.1城市體系的空間結(jié)構(gòu)2.1.1非人口規(guī)模偏小,城市發(fā)展受限蘭州—西寧城市規(guī)模等級(jí)體系為倒“丁”字形等級(jí)體系,特大城市、大城市和中等城市各有1個(gè)。倒“丁”字形底部的是28個(gè)小城市,而“丁尖”、“丁身”分別是蘭州市、西寧市、白銀市,3個(gè)城市非農(nóng)業(yè)人口規(guī)模占到蘭州—西寧區(qū)域非農(nóng)業(yè)人口規(guī)模的72.36%。28個(gè)小城市非農(nóng)業(yè)人口規(guī)模僅占區(qū)域總量的27.64%。形成倒“丁”字形等級(jí)體系的原因有:(1)蘭州—西寧區(qū)域以黃土溝壑和黃土梁峁丘陵為主,植被少,地形破碎,以黃河、湟水貫穿,以盆地與峽谷相間排列的串珠狀河谷盆地地形為主。城市座落在條件相對(duì)優(yōu)越的河谷盆地里面,而河谷盆地地形成為制約城市外擴(kuò)的瓶頸,適宜大規(guī)模的城市建設(shè)用地不像平原地區(qū)富足。(2)區(qū)域內(nèi)人口相對(duì)東部平原區(qū)密度小、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層次低、服務(wù)業(yè)相對(duì)落后、中小城市很難吸收農(nóng)村轉(zhuǎn)移來的流動(dòng)人口,造成城市增長力不夠。(3)區(qū)域內(nèi)城市之間交通沿著河谷走向分布,城市之間交通聯(lián)系度低,聯(lián)系方向性強(qiáng),人流、物流、資金流等經(jīng)濟(jì)要素流動(dòng)性不如平原緊密,不利于城市空間網(wǎng)絡(luò)的自組織和它組織,造成城市之間的組織力不夠。2.1.2蘭州—核心城市地位呈現(xiàn)出不斷極化趨勢(shì)。2004—2007年,蘭州—西寧區(qū)域城市人口規(guī)模差距拉大,極化趨勢(shì)明顯,區(qū)域核心城市的人口規(guī)模增加明顯,外圍城市人口規(guī)模萎縮。2004—2007年,蘭州市區(qū)人口規(guī)模增加29.4萬人,西寧市區(qū)人口規(guī)模增加7.1萬人,臨夏市增加1.23萬人。核心城市外圍縣域人口規(guī)模出現(xiàn)減少,減少最多的是西寧市外圍的湟中縣、蘭州市外圍的永登縣和榆中縣,三縣共減少人口6.23萬人。因此,2004—2007年蘭州—西寧區(qū)域城市首位度呈增大趨勢(shì)。2007年最大城市人口規(guī)模(蘭州222.02萬)是第二位城市(西寧市87.1萬)規(guī)模的2.55倍,而2004年首位度位是2.40。表明蘭州—西寧區(qū)域城市化發(fā)展很不平衡,城市發(fā)展處于極化階段,城市對(duì)周圍“涓滴效應(yīng)”和“擴(kuò)散效應(yīng)”差,城市在區(qū)域中“增長極核”的地位特別突出,統(tǒng)帥著區(qū)域范圍內(nèi)的資源和生產(chǎn)要素等。2.1.3城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度主要表現(xiàn)為城市化發(fā)展速度通過式1計(jì)算出蘭州—西寧區(qū)域相對(duì)于國內(nèi)生產(chǎn)總值的城市化不平衡指數(shù),2004年和2007年分別為0.012和0.013。表明區(qū)域內(nèi)的城市化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平基本上一致,二者發(fā)展基本協(xié)調(diào)。但是,近年來兩者不協(xié)調(diào)性有增大趨勢(shì),表現(xiàn)在2007年不平衡指數(shù)比2004年增大了0.001,主要表現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度快于城市化發(fā)展速度。蘭州—西寧區(qū)域內(nèi)部,2007年,Xi和Yi兩者絕對(duì)值大于0.02的城市包括蘭州市、西寧市、永登市等7城市,其中,靖遠(yuǎn)縣和西寧兩城市Xi和Yi兩者差的絕對(duì)值最大,分別為0.067和0.042。蘭州—西寧區(qū)域從城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與城市化發(fā)展速度來看,有兩種類型:(1)區(qū)域經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)城市化發(fā)展型:經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平明顯快于城市化發(fā)展,即Yi大于Xi;(2)城市化發(fā)展來帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展:即Yi小于Xi。蘭州市和西寧市等18個(gè)城市屬于區(qū)域經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)城市化發(fā)展類型,該類型分布在4個(gè)核心城市及其距離核心城市50km之外的外圍城市,比如化隆縣、循化縣等。景泰縣等13個(gè)城市屬于城市化帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展類型,該類型城市主要分布在4個(gè)核心城市周圍40km范圍的近鄰區(qū)域城市,如西寧近鄰的湟中縣、湟源縣等;蘭州市近鄰的榆中縣、永靖縣等。區(qū)域城市化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之間關(guān)系表明區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是決定區(qū)域城市化區(qū)域差異的重要因素。2.2城市化的空間形態(tài)特征2.2.1蘭州—“Y”字形城市化空間結(jié)構(gòu)。蘭州—西寧區(qū)域城市化空間上呈現(xiàn)“Y”字形空間結(jié)構(gòu)(圖1)。該區(qū)域以河流和鐵路為主線,串聯(lián)座落在盆地和峽谷里面的城市,在空間上表現(xiàn)出“Y”字形的串珠狀格局。即以:黃河、湟水以及西隴海鐵路沿線和景泰—白銀—蘭州鐵路軸線為中心軸線,連接西寧、大通、蘭州、白銀等31個(gè)城市。該空間結(jié)構(gòu)在城市化水平變化方向和差異程度上具備以下特點(diǎn):第一,蘭州—西寧區(qū)域城市化水平變化在空間上具有一定的方向性(圖1)。(1)蘭州市、西寧市、白銀市、臨夏市城市化水平最高,從中心向外圍降低,差異性較大。白銀市建成區(qū)城市化水平為85.98%,形成蘭州—西寧區(qū)域空間上城市化水平最高點(diǎn)。而周圍縣域城市化水平還不到10%,城市化水平最高的白銀市建成區(qū)是最低城市化水平臨夏縣5.11%的16倍多。(2)城市化水平沿軸線向外圍由近及遠(yuǎn)降低,其中西寧、蘭州、白銀是軸線上的極點(diǎn)。即以西隴海鐵路線、景泰—白銀—蘭州鐵路線和永登—永靖—臨夏鐵路線沿線的城市化水平較高,而垂直鐵路線方向城市化水平逐漸降低。蘭州—西寧區(qū)域城市化方向性與河流流向、交通基礎(chǔ)設(shè)施走向相關(guān)性較大。第二,區(qū)域內(nèi)小城市與核心城市非農(nóng)化率變化相反。2004—2007年,蘭州—西寧區(qū)域城市非農(nóng)業(yè)人口占總?cè)丝诒壤?核心城市在降低,核心城市周邊縣域非農(nóng)化率在增加。蘭州市(市區(qū))、西寧市(市區(qū))、臨夏市(市區(qū))、白銀市(市區(qū))4核心城市非農(nóng)化率只有白銀市增加,其余3個(gè)城市在降低。其中白銀市非農(nóng)化率增加了23.74%,蘭州市(市區(qū))降低了3.9%,臨夏市(市區(qū))降低了1.68%,西寧市(市區(qū))降低了3.23%。說明2004—2007年區(qū)域內(nèi)核心城市中外來農(nóng)民工等流動(dòng)人口增加較多。第三,2004—2007年蘭州—西寧區(qū)域城市化空間演變截然不同,西寧核心城市周圍縣域人口規(guī)模增加,蘭州核心城市周圍縣域人口規(guī)模減少(圖5)。表明河湟谷地下游的蘭州和上游的西寧對(duì)周圍縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響、組織周圍區(qū)域資源配置和生產(chǎn)要素流動(dòng)模式各異。(1)西寧市建成區(qū)周邊縣域除湟中縣總?cè)丝诔霈F(xiàn)減少外,其它各縣不同程度地出現(xiàn)增加,其中大通縣人口增加最多,由2004年的42.9萬人,增加到2007年末的44.22萬人。(2)蘭州市建成區(qū)、白銀市建成區(qū)、臨夏市建成區(qū)周圍縣域總?cè)丝诔霈F(xiàn)不同程度減少,其中永登縣減少最多,由2004年的51.46萬人,減少到2007年的48萬人,其次減少最多的榆中縣,由2004年的43.59萬人,降低到2007年的42.39萬人。(3)蘭州市和西寧市之間的縣域總?cè)丝谝?guī)模在增多。蘭州—西寧之間的民和縣、化隆縣、循化縣人口規(guī)模增加幅度較大,高于互助縣、平安縣和樂都縣。其中化隆縣人口規(guī)模由2004年的23.1萬人增加到2007年的25.36萬人,其次民和縣增加了1.91萬人。2.2.2蘭州—城市化空間關(guān)聯(lián)性相對(duì)差。2004年和2007年蘭州—西寧區(qū)域城市化Getis-OrdGeneralG指標(biāo)G(d)分別為-0.126和-0.146;E(d)是-0.033;Z值分別是-1.08和-1.33。2004年和2007年蘭州—西寧區(qū)域城市化全局G(d)指數(shù)偏小,表明蘭州—西寧區(qū)域城市化全局關(guān)聯(lián)性弱,與宋吉濤、方創(chuàng)琳等學(xué)者采用中心性指數(shù)計(jì)算出“蘭—白—西城市群”的中心性指數(shù)偏低,城市群發(fā)育落后,結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)點(diǎn)數(shù)少的空間格局吻合;2004年和2007年G(d)大于E(d)值,且Z值較為顯著,說明雖然蘭州—西寧區(qū)域城市化全局關(guān)聯(lián)性較弱,但是在內(nèi)部圍繞幾個(gè)高強(qiáng)度的中心展開。通過城市化空間關(guān)聯(lián)性分析看出,蘭州—西寧區(qū)域城市密度在甘肅省和青海省境內(nèi)相對(duì)密集,但是區(qū)域內(nèi)部城市之間關(guān)聯(lián)性較弱,空間分布模式上隨機(jī)分布明顯,屬于離散(Dispersed)型分布,不利于大中小城市之間人員、物質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、信息等流動(dòng),對(duì)提高區(qū)域城市化效率帶來困難。2.2.4蘭州—“熱點(diǎn)區(qū)”分布在北部區(qū)域。在arcgis9.2軟件中SpatialStatisticsTools模塊下,生成蘭州—西寧區(qū)域城市化的“熱點(diǎn)”和“冷點(diǎn)”空間格局圖。從2004年和2007年城市化的“熱點(diǎn)”和“冷點(diǎn)”空間格局圖(圖3,圖4)看出:(1)2004—2007年蘭州—西寧區(qū)域,隨著西部大開發(fā)以及城市化進(jìn)程的發(fā)展,城市化“熱點(diǎn)區(qū)”增加,“冷點(diǎn)區(qū)”減少,區(qū)域城市化整體水平在提高。2004年蘭州—西寧區(qū)域“熱點(diǎn)區(qū)”集中在蘭州市、西寧市、白銀市,2007年白銀市和蘭州市之間的皋蘭縣也變成了“熱點(diǎn)區(qū)”;2007年“冷點(diǎn)區(qū)”減少了積石山鄉(xiāng)、循化縣、定西縣。(2)2004—2007年蘭州—西寧區(qū)域城市化“熱點(diǎn)區(qū)”和“冷點(diǎn)區(qū)”比較穩(wěn)定,沒有出現(xiàn)“熱點(diǎn)”和“冷點(diǎn)”的劇烈變化?！盁狳c(diǎn)區(qū)”分布在蘭州—西寧區(qū)域的北部區(qū)域,“冷點(diǎn)區(qū)”分布在南部區(qū)域,其中蘭州市、西寧市和白銀市“熱點(diǎn)區(qū)”在發(fā)展中地位沒有變化,而臨夏市還沒有成為南部的“熱點(diǎn)區(qū)”。因此臨夏市帶動(dòng)蘭州—西寧區(qū)域南部城市化和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展顯得無能為力,定西市隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化水平的提高,有望成為蘭州—西寧區(qū)域南部城市化和區(qū)域空間結(jié)構(gòu)演化的“增長極”。2.3城市城市化水平發(fā)展趨勢(shì)分析蘭州—西寧區(qū)域城市化總體上是倒“丁”字型的規(guī)模等級(jí)結(jié)構(gòu),“Y”字形空間結(jié)構(gòu),并且2004—2007近幾年城市化不平衡性在增大,城市在區(qū)域中的極化作用加強(qiáng),而城市化空間關(guān)聯(lián)性較差,城市化“熱點(diǎn)區(qū)”主要分布在蘭州—西寧區(qū)域的北部。這種現(xiàn)狀隨著區(qū)域自然和人文要素變化以及城市之間人口流動(dòng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、社會(huì)發(fā)展等多種因素作用,蘭州—西寧區(qū)域城市化空間格局今后又將如何演化呢?利用arcgis9.2中GeostatisticalAnalyst模塊中的TrendAnalyst分析,對(duì)區(qū)域城市化水平進(jìn)行空間發(fā)展趨勢(shì)分析和GeostatisticalAnalyst模塊中的GeostatisticalWizard中的Kriging插值分析,繪制出城市化水平等值線(圖5)。(1)蘭州—西寧區(qū)域城市化水平今后發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)西高東低、北高南低的發(fā)展趨勢(shì)。1990年以來蘭州—西寧區(qū)域西部增長極(西寧),發(fā)展速度明顯高于東部的增長極(蘭州),從市區(qū)建成區(qū)面積來看1990年西寧市建成區(qū)面積52km2,到2007年建成區(qū)面積增加到64km2;蘭州市建成區(qū)面積零增加。從GDP增長速度來看,2002—2007年,西寧市GDP增長速度均快于蘭州。另外,蘭州—西寧北部區(qū)域城市化水平明顯比南部整體水平高,工業(yè)和服務(wù)業(yè)等產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)力高于南部區(qū)域,發(fā)展勢(shì)頭突出。而南部臨夏區(qū)域和定西區(qū)域產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱,經(jīng)濟(jì)實(shí)力相對(duì)較差,受國家宏觀政策影響大,區(qū)域自身發(fā)展力和競(jìng)爭(zhēng)力差。(2)空間上民和縣及皋蘭縣成為蘭州—西寧區(qū)域城市化空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化和高級(jí)化的關(guān)鍵點(diǎn)。從圖5看出,民和縣、化隆縣是東極蘭州高值點(diǎn)和西極西寧高值點(diǎn)的低谷,皋蘭縣是蘭州高值點(diǎn)和白銀高值點(diǎn)的“低谷”。為了促進(jìn)蘭州—西寧區(qū)域城市化空間上的連續(xù)性發(fā)展,今后城市