城市蔓延测度空间分异与形成机制分析

摘要：文章借助DMSP/OLS夜间灯光数据，构建蔓延指数从时空两个维度分析长江经济带城市蔓延现状。并从政府政策制度、经济、人口和工业发展等方面探究了长江经济带城市蔓延的形成机制。研究表明：户籍制度对城市蔓延具有明显的正向作用，是形成人口低密度、城市空间无序扩张的主要原因，土地供给对城市蔓延的影响并不显著，经济增长、人口增长及工业发展也对城市空间无序的蔓延式发展产生一定的影响。

关键词：城市蔓延；夜间灯光数据；形成机制；户籍制度；土地供给

城市蔓延问题是城市发展过程中较为突出的问题，城市空间快速扩张，产业和人口分布密度较大，城市空间无序且低密度扩张（即城市蔓延）最明显的特征是土地扩张速度大于人口扩张速度。我国自改革开放以来，经济迅速发展的同时，城市化水平逐渐提高，建成区面积逐渐扩大，而人口增长速度较缓慢，这种土地开发失控、建设盲目扩张、建成区面积扩张速度快于人口增长速度的现象，表明中国也存在城市蔓延问题，这种人口低密度、空间分散、不可持续的蔓延方式引起了人们的高度关注。城市蔓延所带来的一系列诸如通勤成本增加、贫富差距增大、交通拥挤、房价上涨、边缘区生态环境破坏等问题，政府及相关部门都在寻找解决办法，想要真正解决及控制蔓延之势，必然要对城市蔓延的成因进行分析，找出形成城市蔓延的来源所在。我国同西方的城市蔓延形成有所区别，探讨我国城市蔓延的成因对我国有序城市化及城市发展的可持续性有一定的现实意义。长江经济带作为经济发展最为迅速，综合实力最强的区域之一，也是我国经济发展的重心所在，城镇化发展迅速，城镇化进程中城市蔓延现象不断凸显，研究其地区城市发展所带的问题也具有一定的理论意义。因此，在已有文献基础之上[1-10]，本文以长江经济带为例，利用2005—2013年夜间灯光数据构建蔓延指数对城市蔓延现状进行分析，进一步运用2005—2015年地级市面板数据从政府政策角度研究城市蔓延的内在机制，对促进长江经济带的城市化水平有着重要的现实意义。

1城市蔓延测度

城市蔓延是城市发展过程中出现的一种不规律的现象。现有文献学者从多角度对城市蔓延进行测度，测度方法从单一指标到多指标以及随着GIS和RS技术的发展走向多元化，指标的选取也是多样化的，如：人口密度、居住密度、就业密度和建设用地不连续蛙跳式发展程度等[4,5]。为了科学准确的探析长江经济带城市蔓延的现象及特征，本文结合现有的蔓延测度方法，对长江经济带城市进行测度分析。参考秦蒙等（2015）[11]对蔓延指数的改进方法,运用2005—2013年全球夜间灯光数据（因灯光数据只更新到2013年）构建蔓延指数对城市蔓延进行测度，其蔓延指数：Sprawl=0.5´(L%-H%)+0.5（1）式（1）中，Sprawl代表城市蔓延度，L%是城市内部灯光亮度低于全国平均水平的栅格面积占整个城市面积的比重；H%表示一个城市灯光亮度高于全国平均水平的面积占比。Sprawl的取值在0到1之间，越接近1，城市蔓延程度越高。其中全球夜间灯光数据是来自于美国国防气象卫星计划的OLS传感器，数据可以在美国国家宇航局网站（NOAA）下载，灯光强度的取值范围0~30，采集方法很严谨，可信度和客观性都很高。本文借助夜间灯光数据，为消除因中国部分城市区划调整带来的影响，采用Arcgis10.2软件对夜间灯光数据进行提取分析，提取亮度大于6的城市灯光亮度，得到高于（低于）平均水平的栅格面积，根据式（1）计算蔓延指数，并将得到的蔓延指数分成三类分析长江经济带城市蔓延情况，如下页表1所示，并且得出蔓延度最高的城市和蔓延总体而言，长江经济带区域城市蔓延较严重，城市整体呈现蔓延式发展，各地区蔓延情况逐年略有变化。具体而言，（1）2005—2013年，长江经济带地区高度蔓延的城市数目从13个增加到39个，城市数目明显增加，蔓延度较高的城市数目虽逐年有所减少但仍存在较多蔓延城市，低度蔓延城市较少，说明随着改革开放和城市化过程中，城市整体呈现一种蔓延的态势发展。（2）长江经济带东部城市蔓延度较低，上海市、苏州市、无锡市和嘉兴市等地区的蔓延指数都在0.33以下，属于低度蔓延城市，城市相对集中；蔓延度高的城市基本位于长江经济带的中西部，宿州市、阜阳市和安顺市等蔓延指数都在0.55以上，属于高度蔓延城市。（3）随着时间的推进，低度蔓延地区保持在东部发达地区，高度蔓延城市在中西部相对落后地区，东部地区部分城市也表现严重的城市蔓延现象。为了更好地研究长江经济带城市蔓延整体情况，基于2005—2013年夜间灯光数据构建的蔓延指数计算结果，本文进一步将长江经济带蔓延指数的均值作为城市蔓延综合水平进行分析。从图1可看出长江经济带区域整体蔓延现象较为严重。早年间东部地区呈较高蔓延水平，从2009年开始出现波动直到2013年呈现较低的蔓延水平。2009—2010年间，城市蔓延显著下降，与政府的合理管控有很大关系，政府放款农民工进城务工、落户条件以及对房地产行业的压制，有些城市开始实施限购政策，宽松的土地政策也消失，使得城市空间面积不再肆意增长，城市蔓延现象有所减弱。2010—2011年，城市蔓延现象再次回升，农民工进城务工可能会导致大量流动人口，居住在城市边缘地区，城市空间面积扩大，形成蔓延之势，2011—2012年间，政府对房地产和土地的从紧政策使得蔓延现象弱化，自此，东部地区的蔓延现象保持较低水平，中西部地区相对较为严重，2005—2013年一直呈较高蔓延水平，逐年略有提高，与长江经济带中西部的地理位置、历史条件等相关。

2城市蔓延空间分异分析

前文是基于长江经济带城市蔓延的时序分析，此处从空间角度来进一步分析长江经济带的城市蔓延情况，图2是2005年、2009年和2013年基于灯光数据构建的蔓延指数分4个等级形成的长江经济带城市蔓延空间分布图，总的来看，长三角区域城市蔓延整体呈现“东部低”“中西部高”的格局，蔓延现象较严重，地区差异较明显。（a）2005年城市蔓延分布（b）2009年城市蔓延分布（c）2013年城市蔓延分布Beregionsprawl0.55以上0.45~0.550.35~0.450.05~0.35图2长江经济带城市蔓延空间分布图从图2可看出，从2005—2013年我国长江经济带区域的城市蔓延逐步加重，城市蔓延的情况愈加严重。研究发现长江经济带区域的城市蔓延呈以下几个特征：（1）东部城市蔓延速度较低。东部城市大部分居于沿海城市带，早期政策的支持，使东部城市经济发展相对于其他地区更为发达，城市经济集中度较高，因此城市蔓延指数增长相对于其他地区较为缓慢。（2）中部城市蔓延度相对较高。由于我国致力于西部经济的开发，实施“中部崛起”战略，加大对西部经济的政策支持，带动西部经济的发展迅速，不可避免会促使城市空间的扩张，城市蔓延度加大。（3）西部城市蔓延度逐渐增加。由于西部城市承接东部、中部的产业转移，使得东部、中部的城市发展带动了西部城市经济发展；又因国家实施“西部大开发”促使西部城市蔓延度进一步加深。城市蔓延的出现势必会导致环境恶化、交通拥堵和生活质量下降等问题，因此，相关部门应当制定一系列措施来控制蔓延现象的加重，实现城市的可持续发展。

3城市蔓延形成机制分析

3.1形成机理。近年来，国内学者对城市蔓延的内在机理研究颇多，从经济、文化、交通和政府等多个方面切入研究蔓延的形成，外商直接投资、房地产的固定资产投入及房地产业的快速发展拉动经济的增长，交通便利性是现代化城市基础设施优良性的一个重要保障，也会减少城市蔓延成本，政府对土地的出售开发、对城区的规划及基础设施建设等一系列行为将会促进城市蔓延的形成，地方政府在城市空间塑造过程中也扮演着重要的角色[9-12]。本文着重从政府政策角度研究城市蔓延的影响因素，户籍制度、土地财政可能是加剧城市蔓延的主要因素，另外，经济增长、人口增长以及工业发展也可能导致城市低密度、无序扩张（即城市蔓延）。因此，这里从以上几个方面分析城市蔓延的内在机理。户籍制度是阻碍城市发展、加剧城市蔓延的重要因素。户籍制度最典型的表现就是城乡二元结构模式，城市和农村的各种社会福利制度都是建立在户籍制度下形成的，城乡差距较大[11]。户籍制度产生的诸如户籍歧视、城乡居民不公平待遇以及资源不合理配置等不良反应对社会和个人都产生一定的负面影响，使得外来劳动力居住边缘区居多以及流动人口较大[13]。在现行的户籍制度的制约下，外来务工人员想进城务工、在城市落户变得极其困难，造成大量的流动人口，户籍制度是流动人口高流动性和流动人口难以融入城市的一个制度性障碍，流动人口需要在户籍地和务工城市两地奔跑，没有固定居住地点，一般为减少交通成本居住在工业区，这种跟随工作变动不停更换住所的状况使得城市空间扩张，加大对城市边缘区的土地利用，形成人口低密度的空间扩张趋势，这种发展趋势造成的一个后果是拉低中心城区的经济发展，在一定程度上阻碍了城市的快速发展。土地供给是促成城市蔓延另一个重要因素。《土地管理法》明确规定“政府依法享有国有土地有偿使用制度”，农用地可通过法定征用程序，转为城市用地，并给予一定的补偿，征用补偿有最高限价，征用补偿与出让土地的差价是政府财政收入的一个渠道，而且，出让土地收入对地方政府财政收入的贡献极大，这极大促进政府出让土地的积极性[14]，边缘大量土地开发建设，推动了城市空间的快速扩张，促进城市蔓延的形成。土地供给在我国是处于政府垄断状态，地方政府会通过控制土地供给量增加财政收入，通常会选择低价的边缘区开发建设，此外，早期推出的土地承包权30年不变政策，农村享受的二轮承包制度基本完成，农民虽长期不从事农业，但出于自己的利益角度出发，也不会完全放弃土地承包权，“进厂不进城”“离土不离乡”现象显现，城市边缘区闲置用地增加，给投资者更多机会开发利用边缘地区。经济增长促进城市发展进而导致城市蔓延。随着改革开放以来，我国经济迅猛发展，城市规模扩大，经济的快速增长，带来人们对通勤条件、居住条件及生活质量的高度关注，边缘区居住是他们优先的选项，从而带来城市的扩张，而且，经济增长也源自投资建设的加大，尤其是房地产行业投资，房地产建设必然需要大量的土地供给，这在一定程度上促进城市蔓延。另外，地方政府为了政绩考虑，竞相寻求外来资金、技术来发展当地经济，以低廉的土地价格吸引外商直接投资[9]，在促进了城市经济发展的同时，外商投资建设会扩张城市边缘区的面积，加剧了城市蔓延现象。人口增长扩大城市规模形成城市蔓延之势。中国是人口大国，人口增长相对较快，人口增多对住房的需求增大，住房建设已成为城市经济发展的动力源泉，住房建设直接促进城市面积的扩张。而且随着城市化进程加快，周边市县居民不断向中心城区聚集，对住房、交通及基础设施等方面的需求增大，促进城市的建设改造，使城市用地扩张加大，此外，原有城市居民偏向于选择环境质量相对较好的郊区居住，部分乡村人口向城市迁移，进城就业和生活，也造成城市规模的扩大，推动城市蔓延式发展[14]。工业发展促进城市产业发展水平进而加剧城市蔓延。我国工业化发展越来越强，工业基地较大并有一定的噪声、污染，而且大多城市在进行环境治理和旧城改造，工业发展一般会选边缘区建设厂地[15]，工业园区集聚在郊区吸引着大量工业企业来此发展，会带来城市空间的扩张，促进城市的蔓延发展。3.2实证分析。3.2.1模型设定。长江经济带横跨东、中、西部区域，经济发展在中国是相对较快地区，对长江经济带城市蔓延问题的研究是国内外学者研究的重点问题，对其成因的研究也是热点问题。因此，本文以长江经济带为例，基于国内外学者的研究以及本文的机理分析，实证探讨城市蔓延的内在成因，为此，本文建立如下的计量模型：SPRAWLit=β0+β1HRSit+β2LSit+β3PGDPit+β4CONTROlit+εit（2）式（2）中，被解释变量为城市蔓延用SPRAWL表示，解释变量有户籍制度（HRS）、土地财政（LF）和经济增长（PGDP），CONTROL是城市蔓延的其他影响因子。ε为模型中的随机扰动项，下标t为时间因素，i表示市级截面单元，βi（i是0到4的整数）为模型待估计的参数。被解释变量。国内外学者对城市蔓延的研究通常采用单指标和多指标两种方法，单指标方法中常用的指标有建成区人口密度、居住密度、蔓延指数等，多指标方法相对复杂，本文数据来源于长江经济带104个地级市，数据量较多，存在缺失问题，基于数据的可取性，本文参考李强等[16]学者的做法，城市蔓延以城市建成区面积与城市建成区人口之比来表征。解释变量。基于前文的理论分析，把户籍制度和土地财政引入模型中作为核心解释变量。其中户籍制度是通过变量流动人口来表征，用HRS来表示，土地供给用土地出让收入与财政收入之比表征，用LS表示。由于城市蔓延成因影响因素较多，选取经济增长、人口增长和工业发展为控制变量引入模型中，经济增长用人均GDP来表征，人口增长和工业发展都参考李强等[17]做法，分别用URBAN和INDUS来表示。3.2.2数据说明随着我国经济的快速发展，城市化水平逐渐提高，国内外学者对越来越突出的城市蔓延现象广泛关注，对蔓延问题的研究一直是热点话题，本文以长江经济带2005—2015年104个城市为研究对象，数据来源于《中国统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《中国国土资源统计年鉴》，数据包括104个截面单元和11年的时间序列数据，共计1144个样本值，个别地区缺失数据采用移动平均法和回归替补法予以补齐。本文数据处理和实证研究都基于STA-TA11软件中完成，各变量的描述性统计结果如表3所示。3.2.3结果分析。本文这一部分采用静态面板模型进行估计，表4中模型（1）至模型（4）是城市蔓延影响因素的计量检验结果。在判断静态面板模型选用随机效应模型还是固定效应模型进行回归时，需要依据Hausman检验进行判别，由表中Hausman值可看出模型（1）至模型（4）均拒绝原假设，采用固定效应模型进行回归估计。表4模型（1）的回归结果显示，户籍制度变量的系数显著为正，并在5%的显著性水平下显著，表明户籍制度对城市蔓延具有显著影响，在一定程度上促进城市空间的无序扩张，土地供给变量的系数为正，但并不显著，说明地方政府依靠土地收入扩充政府的财政收入对城市蔓延影响并不明显，这可能不是影响城市无序扩张的主要因素。模型（2）至模型（4）是将经济增长、人口增长和工业发展引入模型得到的回归结果，综合模型（2）至模型（4）结果分析得出，户籍制度变量的系数为正，并在1%或5%的显著性水平下显著，说明户籍制度对城市蔓延具有明显的正向作用，是形成人口低密度、城市空间无序扩张的主要原因，这可能是不合理的户籍制度对城乡居民的生产、生活有一定的约束造成的，大量农村居民进入城市务工，住所随着工作变动不断更换，没有稳定落脚居住地，形成流动人群，而且考虑生活成本因素，通常选择城市边缘区居住，这无疑拓宽城市的空间面积，因此，户籍制度的改革及落实是政府迫在眉睫的任务。土地供给变量的系数为正，但都不显著，表明土地出让收入对城市蔓延的影响并不明显，土地出让收入虽然对地方政府的财政收入有一定的贡献，但这并没有造成城市空间的无序扩张。经济增长总体上对城市蔓延有正向的作用，说明经济增长促进城市低密度、无序扩张，意味着，经济的快速增长，人们对生活质量要求更高，选择在空气质量相对较好的边缘区居住更多，城市规模无形中扩大，形成蔓延之势，这也是城市蔓延的一个主要影响因素。表4中模型（3）、模型（4）显示人口增长变量的系数为负，并在1%的显著性水平下显著，说明人口增长对城市蔓延有抑制作用，与已有的文献结论不符,这可能与指标建立中没用城镇人口数据，而用非农业人口数据，对研究蔓延现象造成的偏差。工业发展变量的系数显著为正，说明工业发展对城市蔓延有正向作用，扩大了城市规模，加剧了城市蔓延，表明城市工业发展在扩大，工业用地不断向郊区扩张，个别城市对城市边缘区无规划，造成城市杂乱无序的扩张发展。

4结论与政策建议

本文基于国内外学者对城市蔓延的研究，借助2005—2013年夜间灯光数据，构建城市蔓延指数模型，从时序上测度分析长江经济带城市蔓延现状。其次，从空间维度分析长江经济带城市蔓延分布特征。在了解城市蔓延现状的基础上，分析城市蔓延的形成机理，利用2005—2015年104个地级市面板数据模型探讨城市蔓延形成的内在动因。得出如下结论：（1）长江经济带区域整体呈现蔓延式发展，城市蔓延现象较严重。2005—2013年，城市蔓延高的数目呈直线增长，蔓延度较高的城市数目虽逐年有所减少但仍是最多的，随着社会不断进步发展，城市集中地区也有所增加。说明城市蔓延问题逐年不减，城市发展过程中需要特别关注这个现象，控制好城市低密度扩张是城市治理的重要步骤。（2）长江经济带空间上城市蔓延呈现“东部低”“中西部高”的分布特征。城市蔓延较低的地区集中在上海市、苏州市和嘉兴市等东部发达地区，蔓延度较高城市基本分布在中西部相对较落后地区。随着经济的不断发展，发达地区城市蔓延现象逐渐减弱，中西部蔓延现象加深，高度蔓延城市增多。表明在促进中西部城市发展的同时，加剧了城市蔓延现象。（3）长江经济带地区城市蔓延的内在动因是户籍制度。户籍制度对城市蔓延有明显的正向作用，是造成城市低密度、无序扩张的首要原因，土地供给对城市蔓延的影响并不显著，但土地出让收入的高低在一定程度上也促进城市的扩张发展。此外，经济增长、人口增长及工业发展也促进城市空间无序的蔓延式发展。基于以上的结论，为防止城市蔓延现象的加剧，促进城市的可持续发展，提出以下政策建议：（1）规划先行，避免城市“摊大饼”式无序扩张。基于长江经济带地区蔓延现象的不断加剧，这些地区想进一步促进城市的发展，不能一味追求城市规模的扩张，要在合理的扩张范围内，规划城市用地，促进居住和就业的协调发展，控制用地规模的扩张，避免城市空间无序扩张。而且要注重城市规划、土地利用规划和主体功能区规划的协调发展。（2）深化户籍制度改革，促进城市协调发展。现行的户籍制度使城乡差距较大，居民生活条件有悬殊，加快户籍制度改革，使农村居民在城市居住、落户变得容易，减少大量的流动人口，也要促进附着在户籍制度上的一切福利制度，让城乡居民享受同等福利，城市发展过程中，流动人口减少，城市蔓延现象会有所控制。（3）加强土地的集约利用，促进城市可持续化发展。基于地方政府依靠土地出让收入来增加财政收入的行为，应构建统一的土地制度体系，消除因利益引发的土地开发热潮，合理控制城市的土地供给，推进城市内部空间发展，促进土地集约利用，为城市的可持续化发展打下重要的一步。

作者:李 强 李新华 单位:安徽财经大学