时间异质性视角下对中国城市形态多中心性演化的探究

doi:10.11821/dlyj020190353

地理研究 ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (4): 787-804.doi: 10.11821/dlyj020190353

时间异质性视角下对中国城市形态多中心性演化的探究

马秀馨¹, 刘耀林^1,^2,³, 刘艳芳^1,^2,³(), 江平¹, 安子豪⁴, 张翔晖¹

1.武汉大学资源与环境科学学院,武汉 430079
2.武汉大学地理信息系统教育部重点实验室,武汉 430079
3.地球空间信息技术协同创新中心,武汉 430079
4.利兹大学交通研究中心,利兹 LS2 9JT

收稿日期:2019-05-04 修回日期:2019-09-12 出版日期:2020-04-20 发布日期:2020-06-24
通讯作者: 刘艳芳
作者简介:马秀馨（1995- ）,女,陕西西安人,硕士研究生,主要研究方向为城市地理、区域发展与城市空间结构。E-mail: maxiuxin@whu.edu.cn
基金资助:
国家重点研发计划项目(2017YFB0503601)

Exploring the evolution of morphological polycentricity in urban China from the perspective of temporal heterogeneity

MA Xiuxin¹, LIU Yaolin^1,^2,³, LIU Yanfang^1,^2,³(), JIANG Ping¹, AN Zihao⁴, ZHANG Xianghui¹

1.School of Resource and Environmental Science, Wuhan University, Wuhan 430079, China
2.Key Laboratory of Geographic Information System, Ministry of Education, Wuhan University, Wuhan 430079, China
3.Collaborative Innovation Center for Geospatial Information Technology, Wuhan 430079, China
4.Institute for Transport Studies, University of Leeds, Leeds LS2 9JT, United Kingdom

Received:2019-05-04 Revised:2019-09-12 Online:2020-04-20 Published:2020-06-24
Contact: LIU Yanfang

摘要/Abstract

摘要：

针对现有文献对于城市内部多中心空间结构演化过程中的时间异质性探讨不足的问题,本研究基于1 km格网人口数据,采用相对最小阈值法测度2005—2015年全国地级市城市内部形态多中心性,使用系统聚类算法对其时序演化模式进行归纳,并通过混合效应模型将时间异质性纳入到城市多中心性演化相关因素的探索中。研究发现：① 中国城市多中心结构在2010年前后基本形成;② 共识别了五种多中心的演化模式;③ 多中心性与区位特征、人口特征、经济水平、基础设施和城市规模显著相关;④ 中国城市多中心性演化在时间序列上呈现出差异性,符合扩散-聚合的规律,与经典城市结构理论相契合。研究发现及使用的相应方法有助于推进对于城市多中心性发展规律的进一步理解。

关键词: 城市多中心性, 时间异质性, 模式归纳, 相关因素, 混合效应模型

Abstract:

The existing research on the temporal heterogeneity across the urban-internal polycentric developments remains insufficient. To fill this research gap, we employed the relative minimum threshold approach to measure the intra-city morphological polycentricity in Chinese prefecture-level cities, 2005-2015, using the 1-km-grid population dataset. The hierarchical-cluster analysis was then adopted to induce the patterns of temporal variations in polycentricity. Finally, the mixed effect model is used to capture the temporal heterogeneity and explore the correlation factors of intra-city polycentricity during the focal period. The results showed that: (1) the multicenter structure of Chinese cities has been basically formed around 2010; (2) five evolution patterns were identified; (3) the urban-internal morphological polycentricity presented significant correlations with the geographic features, demographic characteristics, economic performance, infrastructures, and city size; (4) consistent with the classic urban structure theory, the evolution in urban China exhibited significant temporal variations and conformed to the diffusion-coalescence development pattern. The research findings and corresponding methodologies of the current research can help to advance the understanding of patterns of urban polycentric developments in urban China.

Key words: urban polycentricity, temporal heterogeneity, pattern Induction, determinants, mixed effect model

马秀馨, 刘耀林, 刘艳芳, 江平, 安子豪, 张翔晖. 时间异质性视角下对中国城市形态多中心性演化的探究[J]. 地理研究, 2020, 39(4): 787-804.

MA Xiuxin, LIU Yaolin, LIU Yanfang, JIANG Ping, AN Zihao, ZHANG Xianghui. Exploring the evolution of morphological polycentricity in urban China from the perspective of temporal heterogeneity[J]. GEOGRAPHICAL RESEARCH, 2020, 39(4): 787-804.

图/表 15

表1

图1

表2

表3

表4

2005—2015年中国城市多中心演化模式空间分布"

类型	东部	中部	西部
无明确中心	儋州市	-	博尔塔拉蒙古自治州、嘉峪关市、金昌市、克拉玛依市、拉萨市
无中心向单中心转变	滨州市、河源市、宿迁市、舟山市	大兴安岭地区、黑河市、黄冈市、晋城市、吕梁市、濮阳市、朔州市、仙桃市、鹰潭市、运城市	安康市、百色市、定西市、鄂尔多斯市、贵港市、海东地区、海西蒙古族藏族自治区、哈密地区、河池市、贺州市、酒泉市、克孜勒苏柯尔克孜自治州、来宾市、庆阳市、钦州市、铜仁地区、文山壮族苗族自治州、乌鲁木齐市、锡林郭勒盟、雅安市、延安市、榆林市、张掖市、资阳市
多中心性稳定增长	鞍山市、保定市、北京市、本溪市、沧州市、常州市、朝阳市、潮州市、承德市、大连市、丹东市、德州市、东莞市、东营市、佛山市、抚顺市、阜新市、福州市、广州市、海口市、邯郸市、杭州市、衡水市、菏泽市、淮安市、惠州市、葫芦岛市、湖州市、江门市、嘉兴市、揭阳市、济南市、济宁市、锦州市、莱芜市、廊坊市、连云港市、聊城市、辽阳市、临沂市、丽水市、龙岩市、茂名市、梅州市、南京市、南平市、南通市、宁波市、盘锦市、莆田市、青岛市、清远市、秦皇岛市、泉州市、衢州市、三明市、三亚市、上海市、汕头市、韶关市、绍兴市、沈阳市、深圳市、石家庄市、苏州市、泰安市、泰州市、唐山市、天津市、铁岭市、潍坊市、威海市、温州市、无锡市、厦门市、邢台市、徐州市、盐城市、阳江市、扬州市、烟台市、营口市、枣庄市、张家口市、漳州市、湛江市、肇庆市、镇江市、中山市、珠海市、淄博市	安庆市、安阳市、白城市、白山市、蚌埠市、亳州市、长春市、常德市、长沙市、长治市、巢湖市、郴州市、滁州市、大庆市、大同市、恩施州、鄂州市、阜阳市、抚州市、赣州市、哈尔滨市、鹤壁市、合肥市、鹤岗市、衡阳市、淮北市、怀化市、淮南市、黄山市、黄石市、佳木斯市、吉安市、焦作市、吉林市、景德镇市、荆门市、荆州市、晋中市、九江市、鸡西市、济源市、开封市、辽源市、临汾市、六安市、娄底市、漯河市、洛阳市、马鞍山市、牡丹江市、南昌市、平顶山市、萍乡市、齐齐哈尔市、七台河市、三门峡市、商丘市、上饶市、邵阳市、十堰市、双鸭山市、四平市、松原市、绥化市、随州市、太原市、通化市、铜陵市、武汉市、芜湖市、湘潭市、襄阳市、孝感市、咸宁市、忻州市、新余市、新乡市、信阳市、苏州市、许昌市、宣城市、延边州、阳泉市、宜昌市、宜春市、益阳市、岳阳市、郑州市、周口市、驻马店市、株洲市	阿克苏地区、安顺市、白银市、宝鸡市、保山市、包头市、巴彦淖尔市、巴音郭楞蒙古自治州、北海市、昌吉回族自治州、成都市、赤峰市、重庆市、楚雄彝族自治州、大理白族自治州、达州市、德阳市、广元市、桂林市、贵阳市、汉中市、和田地区、呼和浩特市、呼伦贝尔市、喀什地区、昆明市、兰州市、乐山市、凉山彝族自治州、临沧市、临夏回族自治州、六盘水市、柳州市、泸州市、绵阳市、南充市、南宁市、内江市、攀枝花市、平凉市、黔东南苗族侗族自治州、黔南布依族苗族自治州、黔西南州、曲靖市、石河子市、石嘴山市、遂宁市、通辽市、天水市、铜川市、乌兰察布市、渭南市、乌海市、吴忠市、梧州市、武威市、西安市、咸阳市、西宁市、兴安盟、宜宾市、伊犁哈萨克自治州、玉林市、玉溪市、昭通市、自贡市、遵义市
无中心向均衡多中心转变	宁德市、日照市、云浮市	伊春市、永州市	普洱市
多中心逐年下降	金华市、汕尾市、台州市	-	红河哈尼族彝族自治州、银川市

表4

表5

图2

图3

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表6

图5

图6

图7

表7

表8

参考文献 49

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变量类型	序号	变量	指标	均值	最小值	最大值	标准差
城市区位	1	经济区划	1=东部地区;2=中部地区;3=西部地区	1.83	1.00	3.00	0.77
城市区位	2	城市等级	0=省会城市、直辖市或经济特区;1=其他普通城市	0.13	0.00	1.00	0.33
人口特征	3	年末总人口	区域年末总人口数（万人）	456.61	43.11	3 375.20	307.14
	4	第二产业从业人员占比	第二产业从业人员/从业人员总数（%）	45.42	7.99	84.40	13.46
	5	第三产业从业人员占比	第三产业从业人员/从业人员总数（%）	51.48	9.91	91.44	12.45
经济水平	6	人均地区生产总值	地区生产总值/年末总人口（元/人）	35 203.66	3 162.71	467 749.00	28 437.97
	7	外商直接投资	当年实际使用外资金额（万美元）	71 231.85	22.00	2 113 444.00	158 509.70
	8	房地产投资开发额	房地产开发投资完成金额（万元）	1 934 732.00	10 593.00	42 363 473.00	3 590 368.00
基础设施	9	年末实有道路面积	区域内年末实际铺设道路面积（万m²）	1 579.65	14.00	21 490.00	2 034.82
基础设施	10	公共汽车运营车辆	区域内年末运营公共汽（电车）数（辆）	1 339.64	36.00	31 349.00	2 681.24
土地利用	11	城市总面积	城市总面积（km²）	15 900.06	1 113.00	253 356.00	21 117.79
土地利用	12	建成区面积比例	城市建设用地面积/行政区域土地面积（%）	9.43	0.02	97.18	9.90

年份	平均值	最大值	最小值	标准差
2005	-0.219	0.966	-1.000	0.537
2006	-0.134	0.960	-1.000	0.511
2007	-0.090	0.912	-1.000	0.510
2008	-0.073	0.943	-1.000	0.520
2009	-0.072	0.937	-1.000	0.520
2010	-0.060	0.981	-1.000	0.533
2011	-0.031	0.940	-1.000	0.519
2012	-0.040	0.975	-1.000	0.493
2013	-0.012	0.978	-1.000	0.493
2014	-0.003	1.000	-1.000	0.497
2015	-0.018	0.999	-1.000	0.509
P值	<0.001

类别	多中心均值（2005年）	多中心均值（2010年）	多中心均值（2015年）	平均变化值	平均变化标准差
无明确中心	-1.000	-0.833	-1.000	0.000	0.540
无中心向单中心转变	-0.974	-0.296	0.038	0.101	0.334
多中心性稳定增长	0.096	0.175	0.196	0.010	0.060
无中心向均衡多中心转变	-1.000	0.901	0.802	0.180	0.470
多中心性逐年下降	0.865	0.844	0.615	-0.025	0.138
P值	0.000	0.000	0.000	0.002	0.193

类别	全国	城市等级		经济区划
类别	全国	Ⅰ级城市	Ⅱ级城市	东部	中部	西部
无明确中心	1.97	2.86	1.85	0.98	5.05	0.00
无中心向单中心转变	12.46	2.86	13.70	3.92	24.24	9.62
多中心性稳定增加	81.97	91.43	80.74	89.22	67.68	88.46
无中心向均衡多中心转变	1.97	0.00	2.22	2.94	1.01	1.92
多中心性逐年下降	1.64	2.86	1.48	2.94	2.02	0.00

城市名	多中心值（2005年）	多中心值（2010年）	多中心值（2015年）	平均变化值	平均变化标准差
北京市	0.013	0.016	0.149	0.014	0.047
长春市	0.000	0.098	0.091	0.009	0.041
重庆市	0.000	0.328	0.366	0.037	0.075
大连市	0.257	0.299	0.282	0.003	0.012
福州市	0.068	0.126	0.107	0.004	0.018
哈尔滨市	0.067	0.169	0.238	0.017	0.043
喀什地区	0.385	0.538	0.471	0.009	0.047
兰州市	0.458	0.386	0.155	-0.030	0.069
沈阳市	0.061	0.104	0.037	-0.002	0.037
石家庄市	0.072	0.100	0.067	-0.001	0.010
太原市	0.053	0.049	0.000	-0.005	0.027
唐山市	0.326	0.249	0.261	-0.006	0.027
西安市	0.056	0.040	0.032	-0.002	0.006
扬州市	0.313	0.330	0.255	-0.006	0.023

时间异质性视角下对中国城市形态多中心性演化的探究

Exploring the evolution of morphological polycentricity in urban China from the perspective of temporal heterogeneity

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变量
固定效应	标志	系数	t值	P值
截距	g₀	-0.094	-0.52	0.617
东部地区	β₁	0.622	3.73	<0.001
中部地区	参照组
西部地区	β₂	0.091	0.53	0.599
直辖市、省会、经济特区	β₃	-0.005	-0.24	0.811
其他城市	参照组
Ln(人均GDP)	β₄	-0.005	-0.27	0.787
东部地区* Ln(人均GDP)	β₅	-0.050	-3.06	0.002
西部地区* Ln(人均GDP)	β₆	-0.007	-0.42	0.677
Ln(城市人口)	β₇	0.013	0.95	0.344
第二产业从业人员占比	β₈	0.001	1.22	0.222
第三产业从业人员占比	β₉	-0.003	-3.23	0.001
Ln(使用外资金额)	β₁₀	-0.003	-0.60	0.550
Ln(房地产投资开发额)	β₁₁	0.018	2.09	0.036
Ln(公共汽车运营量)	β₁₂	-0.025	-2.75	0.006
Ln(行政区域土地面积)	β₁₃	0.021	2.54	0.011
Ln(实有道路面积)	β₁₄	0.008	0.77	0.439
建成区面积比例	β₁₅	-0.001	-2.15	0.031
随机效应	标志	系数	t值	P值
2005年	υ₀₁	-0.050	-2.98	0.003
2006年	υ₀₂	-0.035	-2.20	0.028
2007年	υ₀₃	-0.015	-0.95	0.345
2008年	υ₀₄	0.005	0.30	0.763
2009年	υ₀₅	0.003	0.17	0.866
2010年	υ₀₆	0.023	1.50	0.133
2011年	υ₀₇	0.026	1.69	0.090
2012年	υ₀₈	-0.002	-0.14	0.888
2013年	υ₀₉	0.005	0.35	0.727
2014年	υ₀₁₀	0.018	1.15	0.252
2015年	υ₀₁₁	0.023	1.47	0.141
随机效应方差成分	标志	系数	z值	P值
年份	τ_u	7.83E-04	1.36	0.086
城市	σ²	5.19E-02	36.39	<0.001
模型拟合
-2似然对数	-185.33	广义卡方	138.25
BIC	-180.53	广义卡方/自由度	0.05
AIC	-181.33
协方差参数检验
-2残差对数似然	-177.53
卡方	7.80
Pr>卡方	0.003

变量	本文研究结果		参考结果
变量	系数	显著性	系数	显著性
截距	-0.094	0.617	0.225	0.781
东部地区	0.622	<0.001	0.345	0.710
中部地区
西部地区	0.091	0.599	-0.087	0.924
直辖市、省会、经济特区	-0.005	0.811	-0.031	0.651
其他城市
Ln(人均GDP)	-0.005	0.787	0.010	0.895
东部地区* Ln(人均GDP)	-0.050	0.002	-0.021	0.808
西部地区* Ln(人均GDP)	-0.007	0.677	0.011	0.902
Ln(城市人口)	0.013	0.344	0.025	0.570
第二产业从业人员占比	0.001	0.222	-0.003	0.346
第三产业从业人员占比	-0.003	0.001	-0.005	0.133
Ln(使用外资金额)	-0.003	0.550	0.003	0.881
Ln(房地产投资开发额)	0.018	0.036	0.020	0.524
Ln(公共汽车运营量)	-0.025	0.006	-0.019	0.554
Ln(行政区域土地面积)	0.021	0.011	0.004	0.900
Ln(实有道路面积)	0.008	0.439	-0.021	0.579
建成区面积比例	-0.001	0.031	-0.002	0.267

[1]	杨文越, 梁斐雯, 曹小曙. 多尺度建成环境对居民通勤出行碳排放的影响——来自广州的实证研究[J]. 地理研究, 2020, 39(7): 1625-1639.
[2]	王雪芹, 戚伟, 刘盛和. 中国小城镇空间分布特征及其相关因素[J]. 地理研究, 2020, 39(2): 319-336.