劉志強(qiáng) 翟遇陳 王俊帝，2 邵大偉

1 蘇州科技大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院 江蘇蘇州 215011

2 蘇州科技大學(xué)天平學(xué)院 江蘇蘇州 215009

公園綠地是城市中最優(yōu)質(zhì)的公共開(kāi)放空間，是滿足人民日益增長(zhǎng)的美好游憩生活需求的重要載體。公園綠地與人口相互支撐，彼此制約，探究我國(guó)城市人口數(shù)量與公園綠地面積間共同演進(jìn)的復(fù)雜關(guān)系具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)前，已有研究探究了公園綠地的時(shí)空分異格局、演變規(guī)律及影響機(jī)制[1]。近年來(lái)，學(xué)術(shù)界開(kāi)始重視人口與公園綠地變化的相關(guān)性，通過(guò)可達(dá)性、服務(wù)效率等對(duì)人口與公園綠地的協(xié)同、匹配和失調(diào)關(guān)系[2-5]進(jìn)行了大量理論探索和規(guī)律總結(jié)，但多對(duì)二者進(jìn)行線性關(guān)系分析。而人口數(shù)量、公園綠地面積均呈非比例增長(zhǎng)趨勢(shì)，鮮有研究打破已有線性規(guī)律的框架，聯(lián)動(dòng)分析兩者的相互影響。

隨著生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程的深入，市民對(duì)公園綠地高質(zhì)發(fā)展提出了更高要求。公園綠地與人口在不同城市結(jié)構(gòu)時(shí)空分異格局有何特征? 兩者耦合狀態(tài)如何判別? 如何協(xié)調(diào)兩者發(fā)展? 鑒于此，引入生物學(xué)領(lǐng)域的 “異速生長(zhǎng)” 理論和模型探究?jī)烧叻蔷€性關(guān)系的時(shí)空演變規(guī)律?；诋愃偕L(zhǎng)理論構(gòu)建1996—2016 年我國(guó)市際城區(qū)常住人口數(shù)量與公園綠地面積異速生長(zhǎng)模型，揭示城市體系內(nèi) “人口—公園綠地” 的非線性特征，進(jìn)而從不同城市結(jié)構(gòu)揭示兩者相互關(guān)系及發(fā)展趨勢(shì)，為公園綠地高質(zhì)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 研究單元、數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

1.1 研究單元與數(shù)據(jù)來(lái)源

截至2016 年底，中國(guó)大陸共設(shè)地級(jí)及以上城市 301 個(gè) (不含香港、澳門(mén)、臺(tái)灣)，根據(jù)數(shù)據(jù)可得性原則，剔除周口、綏化、河池、遵義、普洱、榆林、拉薩等21 個(gè)數(shù)據(jù)缺失城市，選取280個(gè)城市作為研究單元。本文以城區(qū)人口、公園綠地面積為主要研究指標(biāo)，數(shù)據(jù)均來(lái)源于 《中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒 (報(bào))》。

1.2 異速生長(zhǎng)模型

1.2.1 人口—公園綠地面積異速模型

異速生長(zhǎng)定律是由生物學(xué)領(lǐng)域引入的經(jīng)典理論，不僅可以用來(lái)表述個(gè)體與整體的絕對(duì)尺寸變化相關(guān)的比例差異現(xiàn)象[6-7]，還常用于分析城市內(nèi)部不同要素之間的相對(duì)增長(zhǎng)比率[8-10]。有研究發(fā)現(xiàn)，中心城市與城鎮(zhèn)體系之間滿足異速生長(zhǎng)關(guān)系[11-12]，基于此理論拓展出城市人口—公園綠地面積異速生長(zhǎng)等研究模型。城市人口—公園綠地面積異速生長(zhǎng)模型表示為:

經(jīng)等價(jià)變換可得:

式中的X、Y分別代表人口數(shù)量和公園綠地面積，a為比例系數(shù)，b為異速生長(zhǎng)指數(shù)，是城市人口數(shù)量和公園綠地面積二者測(cè)度的分形維數(shù)之比[13]，反映城市人口—公園綠地異速生長(zhǎng)的演化關(guān)系，異速生長(zhǎng)定律可以將空間分布、等級(jí)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)演化聯(lián)系起來(lái)[14]。

1.2.2 異速生長(zhǎng)指數(shù)b臨界值的確定及其含義

已有研究顯示，1 為異速生長(zhǎng)模型的生長(zhǎng)指數(shù)臨界值。綜合研究期內(nèi)人均公園綠地面積較低的現(xiàn)狀，且冪指數(shù)關(guān)系中只有當(dāng)指數(shù)大于1 時(shí)，公園綠地增速快于人口增速，因此選取 “1” 為劃分人口—公園綠地正、負(fù)異速生長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)[15-16]。當(dāng)b＜1時(shí)，為負(fù)異速生長(zhǎng)，城區(qū)人口擴(kuò)張速度快于公園綠地?cái)U(kuò)張速度； 當(dāng)b=1 時(shí)，公園綠地與城區(qū)人口同速增長(zhǎng)； 當(dāng)b＞1 時(shí)，為正異速生長(zhǎng)，即公園綠地?cái)U(kuò)張的速度快于城區(qū)人口增加速度。

2 實(shí)證分析

2.1 基于全國(guó)宏觀的分析

借助異速生長(zhǎng)模型對(duì)1996—2016 年我國(guó)城區(qū)人口和公園綠地進(jìn)行回歸分析，得出函數(shù)關(guān)系式為Y=-0.02X1.1，即異速生長(zhǎng)指數(shù)b=1.1。根據(jù)異速生長(zhǎng)類型判定可知，研究期內(nèi)，城區(qū)人口—公園綠地呈現(xiàn)正異速生長(zhǎng)，這說(shuō)明從全國(guó)宏觀尺度上，該階段公園綠地面積擴(kuò)張快于城區(qū)人口擴(kuò)張。在此基礎(chǔ)上，對(duì)不同結(jié)構(gòu)城市進(jìn)行探究，結(jié)果表明 (表1)，不同結(jié)構(gòu)城市異速生長(zhǎng)階段存在明顯差異，須結(jié)合各城市發(fā)展階段剖析其內(nèi)在的相互關(guān)系。

表1 不同城市結(jié)構(gòu) “人口—公園綠地” 異速生長(zhǎng)階段

2.2 基于區(qū)域的分析

根據(jù)自然地理格局等因素，將我國(guó)劃分為東、中、西 3 大地區(qū)①東部地區(qū)包括北京、天津、河北、遼寧、山東、上海、浙江、江蘇、福建、廣東、海南 11 個(gè)省級(jí)行政區(qū)； 中部地區(qū)包括山西、吉林、黑龍江、安徽、江西、河南、湖北、湖南 8 個(gè)省級(jí)行政區(qū)； 西部地區(qū)包括四川、重慶、貴州、云南、西藏、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆、廣西、內(nèi)蒙古 12 個(gè)省級(jí)行政區(qū)。，空間異質(zhì)性強(qiáng)。借助異速生長(zhǎng)模型測(cè)算1996—2016 年的b值，呈現(xiàn)東部 (1.17)＞中部 (0.76)＞西部 (0.62)逐級(jí)遞減的趨勢(shì)； 進(jìn)而分別測(cè)算各年份b值可知(圖1)，各地區(qū)兩者的異速生長(zhǎng)指數(shù)均呈波動(dòng)式發(fā)展關(guān)系。

圖1 1996—2016 年3 大地區(qū)城市人口與公園綠地異速生長(zhǎng)指數(shù)變化

東部始終保持著正異速生長(zhǎng)。東部憑借區(qū)位、政策等優(yōu)勢(shì)，城市發(fā)展趨于成熟，城市結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，用地集約發(fā)展帶來(lái)更多公園綠地的釋放；區(qū)內(nèi)人口雖持續(xù)增長(zhǎng)，但受教育程度普遍較高[17]，能對(duì)有限的綠地資源高效利用，因此公園綠地?cái)U(kuò)張明顯快于人口擴(kuò)張，兩者保持非比例增長(zhǎng)關(guān)系。西部呈現(xiàn)負(fù)異速生長(zhǎng)的特征。這是由于西部的城市化進(jìn)程仍處于早期階段，土地承載力及經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)等因素直接制約其發(fā)展，土地集約利用程度不高，城區(qū)人口增速較土地增長(zhǎng)速度更為迅速，而公園綠地面積增長(zhǎng)多依托于建設(shè)用地的擴(kuò)張，存在一定的滯后性，因此人口增長(zhǎng)始終快于公園綠地增速。

2.3 基于城市規(guī)模的分析

為進(jìn)一步剖析城市體系內(nèi)部公園綠地?cái)U(kuò)張的差異性，選取50 萬(wàn)和100 萬(wàn)人口作為臨界標(biāo)準(zhǔn)，將我國(guó)城市分為大、中、小3 個(gè)等級(jí)，探討各等級(jí)城市兩者的相互關(guān)系。利用異速生長(zhǎng)模型測(cè)算1996—2016 年的b值，呈現(xiàn)出中等城市 (1.3)＞大城市 (1.19)＞小城市 (0.83)依次遞減的發(fā)展格局； 在此基礎(chǔ)之上測(cè)算代表年份的b值可知，各等級(jí)城市均呈指數(shù)增長(zhǎng)關(guān)系，b值持續(xù)上升(表2)。

表2 不同城市規(guī)模城區(qū)人口與公園綠地異速生長(zhǎng)指數(shù) (b 值)

中等規(guī)模城市呈現(xiàn)顯著的正異速生長(zhǎng)特征。這類城市處于迅速發(fā)展階段，城市功能和空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型加速[18]，推動(dòng)公園綠地高質(zhì)發(fā)展。與大城市相比，這類型城市公園綠地發(fā)展的彈性空間更大，同時(shí)人口不斷向大城市涌入，公園綠地增速明顯快于人口增速。小城市異速生長(zhǎng)指數(shù)b始終為各等級(jí)規(guī)模城市中最低值。這類城市前期處于城市化初級(jí)階段，更注重其他基礎(chǔ)建設(shè)用地的擴(kuò)張。公園綠地處于低效發(fā)展階段，增速慢于人口增速，但隨著城市化進(jìn)程不斷加速，城市結(jié)構(gòu)優(yōu)化帶來(lái)了更多的綠色發(fā)展空間，且由于該類型城市對(duì)于人口的吸引力有限，在后期公園綠地增速明顯快于人口增速。

2.4 基于人口密度的分析

為探究不同密度城市人口—公園綠地的發(fā)展關(guān)系，通過(guò)自然斷點(diǎn)法將其劃分為高、中、低3類②“人口密度” 沒(méi)有公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，是反映人口稠密和分布格局的一個(gè)指標(biāo)，從世界人口度分級(jí)看，中國(guó)普遍屬于第一級(jí)別“人口密集區(qū)＞100 人/km2”，不具有顯著性。因此采用自然斷裂點(diǎn)法對(duì)人口密度進(jìn)行自然分類，將研究單元整體劃分為3個(gè)等級(jí)，即高 (＞180 人/km2)、中等 (90～180 人/km2)和低密度城市 (＜90 人/km2)。，分別測(cè)算不同人口密度城市人口與公園綠地之間的異速生長(zhǎng)指數(shù)b值。從1996—2016 年的b值來(lái)看，呈 “高 (1.29)＞中 (1.24)＞低密度(0.84)” 層級(jí)遞減的演變趨勢(shì)； 從不同年份測(cè)算結(jié)果來(lái)看 (表3)，各類型城市b值呈現(xiàn)非比例增長(zhǎng)關(guān)系，人口密度越高，城市土地利用向集約化發(fā)展，公園綠地面積擴(kuò)張?jiān)娇?，三者呈現(xiàn)強(qiáng)烈的正相關(guān)趨勢(shì)。

表3 不同人口密度城區(qū)人口與公園綠地異速生長(zhǎng)指數(shù) (b 值)

中、高密度城市保持正異速生長(zhǎng)。中、高密度城市由于其發(fā)展趨于成熟，用地趨于集約化，為公園綠地發(fā)展提供了更多空間。這兩類城市雖然人口基數(shù)較大，但對(duì)于有限的綠地空間有較強(qiáng)的規(guī)劃、利用意識(shí)，整體仍保持高效的指數(shù)增長(zhǎng)關(guān)系。低密度城市由負(fù)異速生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)檎愃偕L(zhǎng)，這類城市在發(fā)展初期對(duì)人口吸引力較弱，同時(shí)由于城市化進(jìn)程緩慢，城市結(jié)構(gòu)有待完善，對(duì)公園綠地?cái)U(kuò)張缺乏支撐作用，導(dǎo)致其發(fā)展緩慢，因此人口雖增長(zhǎng)緩慢，但仍快于公園綠地的增速。近年來(lái)隨著城市發(fā)展水平不斷提高，人們對(duì)于美好生活環(huán)境的需求促使公園綠地得到大力發(fā)展，而人口 “外流” 減緩了城區(qū)人口的增速，在發(fā)展后期兩者異速生長(zhǎng)指數(shù)不斷向理想值靠近。

2.5 基于人均建設(shè)用地面積的分析

為進(jìn)一步剖析不同人均建設(shè)用地城市人口與公園綠地的異速生長(zhǎng)關(guān)系，將人均城市建設(shè)用地面積劃分為高、中、低3 個(gè)等級(jí)。借助異速生長(zhǎng)模型測(cè)算 1996—2016 年的b值，呈 “中等水平(1.21)＞低水平 (1.15)＞高水平 (0.85)” 的“中間高、兩端低” 的分布格局； 進(jìn)一步測(cè)算不同等級(jí)城市代表年份的生長(zhǎng)指數(shù)b值可知 (表4)，公園綠地整體保持非線性增長(zhǎng)趨勢(shì)。

表4 不同人均建設(shè)用地面積城區(qū)人口與公園綠地異速生長(zhǎng)特征值 (b 值)

中等水平城市呈現(xiàn)顯著的正異速生長(zhǎng)特征。這類城市相較于高水平城市建設(shè)用地尚未飽和，存在更多可開(kāi)發(fā)利用的土地，為公園綠地發(fā)展提供了較為充足的空間； 同時(shí)中等水平城市發(fā)展均衡，人口結(jié)構(gòu)合理，公園綠地?cái)U(kuò)張能充分滿足人口增速帶來(lái)的需求。高、低水平城市均由負(fù)異速轉(zhuǎn)變?yōu)檎愃偕L(zhǎng)。低水平城市人口密度較大，在發(fā)展初期公園綠地增長(zhǎng)依賴用地?cái)U(kuò)張的被動(dòng)發(fā)展模式難以為繼，人地矛盾尖銳，仍處于 “增量” 的初級(jí)發(fā)展階段； 隨著城市布局的優(yōu)化調(diào)整，公園綠地增速在后期實(shí)現(xiàn)反超。高水平城市在前期用地發(fā)展粗放，公園綠地建設(shè)效率低下，始終慢于人口擴(kuò)張速度，近年來(lái)隨著城市的不斷發(fā)展，用地趨于集約化發(fā)展，公園綠地增速明顯加快，逐漸趕上人口增速，但相比中等水平城市仍存在一定差距。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

1)從單一結(jié)構(gòu)視角看: 從地區(qū)分析，3 大地區(qū)間城區(qū)人口與公園綠地異速生長(zhǎng)指數(shù)由東部→中部→西部依次遞減，東部始終為正異速生長(zhǎng)，而西部一直保持為負(fù)異速生長(zhǎng)。從城市規(guī)模分析，異速生長(zhǎng)指數(shù)呈現(xiàn)中等城市＞大城市＞小城市的發(fā)展格局，均實(shí)現(xiàn)了負(fù)異速向正異速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變。從人口密度分析，各類型城市異速生長(zhǎng)指數(shù)呈現(xiàn)人口密度高→中→低層級(jí)遞減關(guān)系，中、高密度城市保持正異速生長(zhǎng)，低密度城市趨于同速增長(zhǎng)。從人均建設(shè)用地面積分析，異速生長(zhǎng)指數(shù)呈中等水平＞低水平＞高水平的演變軌跡，中等水平城市保持正異速生長(zhǎng)，高、低水平城市實(shí)現(xiàn)負(fù)→正異速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變。

2)以整體聯(lián)動(dòng)視角剖析: 同一時(shí)期，小城市人均建設(shè)用地最大，但人口密度最??； 中等城市人均用地居中，但人口密度最高； 而大城市人均建設(shè)用地最小，人口密度較高。中等規(guī)模城市用地結(jié)構(gòu)相對(duì)合理，具備一定經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)并處于擴(kuò)張階段，城市規(guī)模能與人均建設(shè)用地發(fā)展相適應(yīng)。大城市擁有更多資源和優(yōu)勢(shì)，雖受到有限用地的約束，人均建設(shè)用地面積也處于較低水平，但土地集約程度較高。小城市人均建設(shè)用地水平雖然較高，卻面臨人口外流的窘境，人口密度較低。

3.2 建議

1)對(duì)于 “正異速” 生長(zhǎng)的城市，應(yīng)因地制宜，走 “精明增長(zhǎng)” 的發(fā)展道路。這類型城市規(guī)模、人均建設(shè)用地面積適中，人口與用地?cái)U(kuò)張保持合理比例，因此盡管人口密度高，公園綠地發(fā)展情況仍優(yōu)于其他類型城市，但隨之帶來(lái)的 “邊界效應(yīng)”①一般意義上的邊界指城市的范圍，本文引用 “邊界效應(yīng)” 體現(xiàn)城市人口數(shù)量、公園綠地面積發(fā)展存在一個(gè)合理的發(fā)展閾值，兩者不可能無(wú)限、盲目擴(kuò)張。需引起重視。當(dāng)發(fā)展?jié)摿︼柡秃螅绾卫^續(xù)使公園綠地面積保質(zhì)、高效擴(kuò)張以滿足人口需求，避免空間過(guò)度負(fù)載是城市未來(lái)面臨的重大挑戰(zhàn)。在后續(xù)的城市發(fā)展規(guī)劃以及相關(guān)政策的制定過(guò)程中，應(yīng)繼續(xù)精明發(fā)展，堅(jiān)持集約高效的發(fā)展模式。

2)對(duì)于趨于 “同速” “負(fù)異速” 生長(zhǎng)的城市，應(yīng)綜合城市發(fā)展階段，充分挖掘潛力。西部雖有被動(dòng)的區(qū)位影響因素，但其核心原因是公園綠地低效擴(kuò)張，應(yīng)堅(jiān)持資金的投入和政策的支持，優(yōu)化城市體系和用地布局，為公園綠地提供良好發(fā)展基礎(chǔ)。小城市粗獷的用地?cái)U(kuò)張與人口增長(zhǎng)速率 “失配”，應(yīng)重視人口—公園綠地間的耦合關(guān)系，建立良性的人口和綠地資源循環(huán)渠道。低密度城市應(yīng)加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，嚴(yán)格控制其他用地?cái)D占公園綠地空間現(xiàn)象； 部分大城市未來(lái)將逐漸由人口 “虹吸” 轉(zhuǎn)為 “溢出”[19]，低密度城市通過(guò)不斷提升城市發(fā)展水平吸引人口集聚刺激公園綠地?cái)U(kuò)張，既可以緩解高密度城市人口壓力，也可轉(zhuǎn)變自身公園綠地被動(dòng)發(fā)展模式。高人均建設(shè)用地水平城市人口增長(zhǎng)滯緩，缺乏推動(dòng)公園綠地發(fā)展的 “內(nèi)因性” 要素，應(yīng)堅(jiān)持 “以人為本”，改善城市品質(zhì)吸引人口集聚，進(jìn)而促進(jìn)公園綠地增長(zhǎng)。