第68卷第6期
2013年6月地理学报ACTA GEOGRAPHICA SINICA V ol.68, No.6June, 2013
中国特大城市空间增长特征及其原因分析
周春山1, 叶昌东2
(1.中山大学地理科学与规划学院, 广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室, 广州510275;
2. 华南农业大学风景园林与城市规划系, 广州510642)
摘要：1990年以来是中国社会经济改革全面展开的阶段，城市空间增长发生了较大的变化，本文以全国52个特大城市为样本，利用各城市1990-2008年影像图、土地利用现状图等数据，运用空间计量、拓扑结构图示等方法对城市空间增长特征进行了分析。研究表明：1990年以
来中国特大城市空间在规模增长上表现出增长速度快且按人口规模等级顺序依次变缓，在要
素增长上表现出新型化、多样化变化，在结构增长上出现带状化、多中心化转变，在形态增
长上呈分散化、破碎化变化，城市空间增长方式以轴向式和跳跃式为主导，特别是2000年以
来这种变化更加明显。工业化进入中高级阶段之后的快速经济增长、快速城市化以及政府
GDP 导向的政绩观是导致城市空间增长上述变化的主要原因。最后文章针对中国特大城市空
间增长规模过度超前、结构松散、形态破碎的问题，提出构建以规模控制、结构优化及空间
紧凑性为核心的节约型城市空间增长目标。
关键词：空间增长；空间结构与形态；特大城市；中国
1引言
城市空间增长是一定时期城市空间在规模、要素、结构、形态等方面的变化，是城市地理、城市规划研究的重要课题[1-3]。1990年以来是中国社会经济改革全面深入展开的时期，主要特征是社会经济体制如土地使用制度、国有企业产权制度、住房制度等的改革，工业化与城市化的快速推进, 以及经济全球化、知识化、生态化等的国内外形势变化。这些都对中国城市尤其是特大城市空间增长产生了深刻的影响[4-6]。学者对中国城市空间增长做了较深入的探讨，主要研究包括：①中国特大城市空间形态特征。如王新生、刘纪远等人的研究认为1990-2000年城市空间形态演变的总体特征是：以填充类型为主，这类城市紧凑性增加，分维减少，形状指数减少；外延类型相对较少且主要在平原地区，这列城市紧凑性降低，分维增加，形状指数增加[4]。②中国城市空间增长方式。如顾朝林等从城市空间增长的内容特征出发归纳为简单增长、分布增长与结构增长三种方式[7-8]，张新生等从城市空间增长的几何特征出发归纳为平面和垂直增长两种方式[9]。③城市空间增长机制的研究。如城市空间的集聚扩散、经济区位、体制改革、社区分异等[10-13]；④城市空间增长测度方法和预测模型。如凸壳原理、分形理论、元胞自动机等[14-19]。总的来说已有研究以个案研究，并主要集中在北京、上海、广州、天津等特大城市[20-25]；在已有研究中值得一提的是王新生、刘纪远等人对1990-2000年中国特大城市空间形态进行的系统性研究，得出了该时期中国特大城市空间形态演变的客观结论。2000年以来中国特大城市空间增长变化加快，目前还没有学者对这个阶段的城市空间增长特征进行系统性的研究总结，基收稿日期：2012-09-09; 修订日期：2013-02-03
基金项目：国家自然科学基金项目(40971097);广东省软科学研究项目(2007B070900038)[Foundation:National
Natural Science Foundation of China, No.40971097; Soft Science Foundation of Guangdong Province, No.
2007B070900038]
作者简介：周春山(1964-),男, 河南信阳人, 教授, 博士生导师, 中国地理学会会员(S110001667M),主要研究方向为区
域发展与城乡规划、城市空间结构与形态、城市地理学等。E-mail:[email protected]
728-738页
6期周春山等：中国特大城市空间增长特征及其原因分析729于此本文以1990-2008年中国52个特大城市卫星影像图和土地利用现状图为依据，对近20年特别是2000年以来中国特大城市空间增长进行研究，总结其规律。
2研究数据与方法
本文选取2008年中国100万人口以上特大城市中的直辖市、具有地方立法权的“较大的市”①以及城市综合竞争力排名前30位②的城市共52个为研究样本(即：北京、上海、天津、重庆、石家庄、太原、呼和浩特、沈阳、长春、哈尔滨、南京、杭州、合肥、福州、南昌、济南、郑州、武汉、长沙、广州、南宁、海口、成都、贵阳、昆明、西安、兰州、西宁、乌鲁木齐、深圳、汕头、厦门、大连、青岛、宁波、唐山、大同、包头、鞍山、抚顺、吉林、齐齐哈尔、无锡、淮南、洛阳、淄博、邯郸、徐州、苏州、东莞、烟台、佛山) 。图像数据来源于Google earth 中提取的1990、2008年高清卫星影像图，并以各城市相近年份土地利用现状图进行比对修正③(图1) ；相关的经济、社会统计数据来源于相应城市历年统计年鉴。
城市空间增长包括规模、要素、结构、形态4个方面的特征。其中规模增长主要反映城市空间增长的总体变化，一般采用建设用地增长率、人均增长率等指标进行分析[26]；要素增长主要反映空间增长要素构成的变化，一般从功能、区位分布等角度进行分析[27]；结构增长主要反映空间要素的相互关系，一般将各种空间构成要素转换为点、线、面的图形元素，将面积小于总面积1/10的空间做为点状要素，将长宽比大于4:1的空间做为带状要素，将长宽比小于4:1的大面积空间做为面状要素，通过分析其拓扑结构关系进行分析
[28]；形态增长主要反映的是空间增长的表现形式，一般选取形状指数、紧凑度指数和分形维数等进行分析[29-31](表1) 。
3中国特大城市空间增长的特征
1990年以来中国特大城市空间增长规模、要素、结构和形态4个方面特征如下：
3.1空间规模增长快且按人口规模等级顺序依次变缓
1990年以来中国城市空间规模迅速扩大，《中国城市统计年鉴》数据表明全国城市非农人口由1990年的17709.46万人上升到2008年的为22566.2万人，同期城市建成区面积由16588.3km 2增加到30445.0km 2，人均由94m 2上升到134m 2，全国城市非农人口每增加1万人，城市建成区面积就增加2.85km 2。特别是2000年以来的增长更为急剧，2000-2008年中国城市建成区面积增长量(13160km 2) 是1990-2000年(4271km 2) 的3倍左右。
城市空间规模增长量与城市人口规模等级成正相关，人口规模大于400万的城市数量和建成区面积均增加最多(表2) 。1990-2008年，人口规模大于400万的城市数量增加10个，建成区面积增加了6094km 2；同期人口规模200~400万的城市数量增加3个，建成区面积增加2345km 2；人口规模100~200万的城市增加1个，建成区面积增加2908km 2。特别是2000-2008年, 人口规模大于400万的城市数量和建成区面积的增长更加剧烈，城市数量增加8个，占1990-2000年的80%；建成区面积增加5122km 2，占84.05%。
①《中华人民共和国地方各级人民代表大会和地方各级人民政府组织法》“较大的市”专指经中华人民共和国国务院批准，拥有与省会(自治区首府) 城市相同的地方性法规和规章制定权的城市。②中国城市竞争力研究会. 中国城市竞争力年鉴2009. 香港:中国城市竞争力研究会：《中国城市》杂志社. 2009③由各地城市相关行政、科研、设计单位提供。
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图11990-2008年中国特大城市城市空间拓展图
Fig. 1Spatial growth of Chinese metropolises from 1990to 2008
6期周春山等：中国特大城市空间增长特征及其原因分析
表1城市空间形态分析主要指标及其计算方法
Tab. 1Urban spatial morphological indexes and its calculation methods 731
指标类型
形状率
形状指数圆形率
面积—周长紧凑度
面积—轴线紧凑度
城市分散系数
分形维数计算方法形状率=A /L 2，其中A 为区域面积，L 为区域最长轴长度；圆形率=4A /P 2，其中A 为区域面积，P 为区域周长；其中A 为区域面积，P 为区域周长；紧凑度=2πA /P ，2紧凑度=1.273A /L ，其中A 为区域面积，L 为最长轴长度；城市分散系数=建成区范围面积/建成区用地面积；采用格网法：lnN(r) =C +D lnM(r) 1/2，其中D 为城市分形维数，r 为格网长度，N(r) 为覆盖城市边界线的格网数目，
M (r) 为覆盖图形区域的格网数目。紧凑度说明越小带状特征越明显越小离散程度越高，带状特征越明显越小离散程度越高越小离散程度越高越大离散程度越高分形维越高，破碎程度越大破碎度
表2不同规模城市建成区面积变化
Tab. 2Urban construction area change in different urban population levels
城市规模
(万人)
>400
200~400
100~200
数据来源：1991-2009年中国城市统计年鉴
3.2空间要素新型化、多样化
改革开放以来，在全球化、国际化、市场化、生态化以及区域发展的竞争压力下，中国特大城市中出现了许多新的城市空间要素，按照功能性质可分为新的产业空间、居住空间、公共空间及其他空间[17]：①新型产业空间如中央商务区、工业开发区、会展中心、物流中心、汽车城等，②新型居住空间如商品房住区、保障性住房、城中村等，③新型专业设施空间如大学城、行政中心、体育中心、生态空间等，④综合性城市空间如新城、城市新区开发等新形式等[32-34]。城市空间要素的增长变化对城市空间结构和形态产生重要影响：①促进了城市空间功能结构的分化，如商业功能、办公功能、居住功能、工业功能、生态功能等的分化；②在郊区、城市外围地区，以轴向、跳跃的方式布局，从而促进城市空间结构的轴向化和多中心化。3.3空间结构带状化、多中心化
按照城市空间的不同组合方式和表现形态，城市空间结构可分为单中心团块状、带状、多中心组团状、放射状和主城—卫星城结构5种类型[17,35]。通过对各城市点、线、面空间图形构成的图示化处理分析其空间结构类型，结果表明1990-2008年城市空间结构演变有5种类型(表3、表4) ：①单中心团块状结构城市的演变方式。其中向带状结构演变的城市7个，向多中心组团状结构演变的城市6个，向放射状状结构演变的城市4个，向主城+卫星城结构演变的城市3个。②带状结构城市的演变方式。其中向单中心团块状结构演变的城市1个，向放射状结构演变的城市1个。③多中心组团状结构城市的演变方式。向放射状结构演变的城市1个。④主城+卫星城结构城市的演变方式。其中向带状结构演变的城市3个，向单中心团块状结构演变的城市4个。⑤未发生结构类型变化的的城市有22个，其中单中心团块状结构的城市有7个，带状结构的城市有4个，多中心组团状结构的城市有10个，放射状结构的城市1个。期间带状结构(由6个增加到15个) 和多中心组团状结构(由11个增加到17个) 的城市数量增加最多，表明期间中国特大城市空间结构有带状化、多中心化的变化趋势。
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表41990-2008年中国特大城市空间结构类型图示
Tab. 4Spatial structure evolution of Chinese metropolises from 1990to 20083.4空间形态分散化、破碎化
城市空间形状的带状特征日益明显，形状率、圆形率指数下降的城市分别有33个和
6期周春山等：中国特大城市空间增长特征及其原因分析
表41990-2008年中国特大城市空间结构演变
Tab. 4Urban spatial structure evolution of Chinese metropolises from 1990to 2008733
1990类型
单中心团块
状结构
带状结构单中心团块状结构7个(北京、西安、苏州、长春、沈阳、南宁、昆明) 1个(洛阳) 带状结构7个(青岛、海口、烟台、宁波、淮南、徐州、无锡) 4个(乌鲁木齐、大
连、抚顺、呼和浩特) 多中心组团状结构6个(大同、杭州、厦门、汕头、天津、东莞) ——
10个(武汉、广州、福放射状结构4个(鞍山、合肥、郑州、哈尔滨) 1个(石家庄) 卫星城结构3个(成都、贵阳、佛山) ——
多中心组团
状结构
放射状结构
主城+卫星
————州、南京、重庆、吉林、上海、长沙、南昌、唐山) ————1个(淄博) ————3个(太原、邯郸、齐
——4个(深圳、兰州、包1个(西宁) ——————
46个，占总样本数的63.46%和88.46%(图2) 。带状特征变化比较明显的城市有3种：①东部沿海城市，如大连(形状率下降-0.023，圆形率下降-0.024；下同) 、青岛(-0.256，-0.076) 、宁波(-0.256，-0.076) 、烟台(-0.362，-0.033) 、深圳(-0.022，-0.027) 等，②西北部山川河谷城市，如包头(-0.607，-0.084) 、兰州(-0.030，-0.008) 、西宁(-0.187，-0.043) 等，③交通沿线城市，如济南(-0.184，-0.017) 、无锡(-0.057，-0.003) 等。
城市空间紧凑度下降，呈分散化发展，面积—周长紧凑度下降的城市有50个，占总样本数的96.15%；面积—轴线紧凑度下降的城市有36个，占总样本数的69.23%；城市分散化系数上升的城市有35个，占总样本数的67.31%(图3a, b, c) 。紧凑度下降明显的城市有3种：①交通枢纽型城市，如哈尔滨(面积—周长紧凑度下降-0.208，面积—轴线紧凑度下降-0.106，城市分散化系数上升0.581；下同) 、郑州(-0.218，-0.185，0.182) 、石家庄(-0.128，-0.044，0.350) 、徐州(-0.186，-0.101，0.278) 等；②跨江跨海组团式发展的城市，如武汉(-0.093，-0.014，0.046) 、重庆(-0.098，-0.283，1.179) 、杭州(-0.144，-0.258，0.366) 、南京(-0.112，-0.341，0.476) 、福州(-0.165，-0.312，0.672) 、厦门(-0.117，-0.346，0.394) 等；③郊区卫星城镇发展的城市，如成都(-0.645，-0.342，
1.937) 、北京(-0.107，-0.130，0.087) 、西安(-0.025，-0.306，0.109) 、合肥(-0.141，-0.028，0.144) 等。
城市空间破碎度增强，分形维数增加的城市有41个，占总样本数的78.85%(图3d) 。其中破碎度增加幅度较大是成都(分形维数增加0.055；下同) 、东莞(0.015)、洛阳
图21990-2008年中国特大城市形状指数序列变化
Fig. 2The change of shape indexes of Chinese metropolises from 1990to 2008
734
地理学报68卷面积-周长紧凑度面积-轴长紧凑度
分形维数图31990-2008年中国特大城市空间紧凑度和破碎度序列变化
Fig. 3Change of spatial compactness and fractal dimension of Chinese metropolises from 1990to 2008(0.111)、徐州(0.009)、汕头(0.008)、杭州(0.007)、哈尔滨(0.007)、南昌(0.006)、福州(0.005)、武汉(0.005)、厦门(0.005)、佛山(0.004)、苏州(0.004)、大连(0.004)、齐齐哈尔(0.004)、南京(0.003)、合肥(0.003)、太原(0.003)、西宁(0.003)、乌鲁木齐(0.003)、深圳(0.003)、长沙(0.003)、郑州(0.003)、抚顺(0.003)、石家庄(0.003)等。
4城市空间增长方式以轴向、跳跃式为主导
空间增长特征整体上表现出以轴向和跳跃为主的外延式增长方式主导。
轴向式增长的结果是使城市空间结构趋向带状化，轴向式增长主导的城市有三种：①沿海港湾城市，如大连、青岛、海口、烟台等均以沿海岸带为城市空间增长轴。②山川河谷城市，如西宁、贵阳、包头、太原、淮南、呼和浩特等城市均以河流、山谷等自然要素为依托，为城市空间增长轴。③交通沿线城市，如哈尔滨、无锡、济南、郑州、石家庄、徐州等城市均以交通线路为城市增长轴。
跳跃式增长的结果是使城市空间结构多中心化，形态分散化、破碎化。跳跃式增长主导的城市有三种：①跨江发展的城市，如广州、杭州、福州、南京、武汉、吉林、长沙、南昌等，通过城市空间的跨江发展向多中心结构转变。②城港互动式的城市，如宁波、天津等，随港口由内河到河口、海湾的迁移向“城港双城”的多中心结构转变。③跨海发展的城市，如厦门、汕头等，通过跨海发展向多中心结构转变。
5中国特大城市空间增长原因分析
城市空间增长受多方面因素影响，从城市空间的形成机制上分析，主要受中心城区工业化的扩散和农村的非农化过程影响[36]；从制度改革上分析，其成因主要受土地使用制度改革、住房制度改革、市场化、分权化等因素等影响[37-38]；从城市社会结构调整上分析，主要受职业分异、家庭生命周期、外来人口、制度与政策变化、历史因素、政府对城市管理与调控等的影响[13]；从空间扩展规律上分析，主要受城市空间增长集聚分散效应的影响
6期
[39]周春山等：中国特大城市空间增长特征及其原因分析735。此外城市规划、基础设施、技术进步、重大节事活动等因素对城市空间增长的影响也日益突出[40-41]。1990-2008年中国特大城市空间增长总体上表现出增长快、新型化、多样化、带状化、多中心化、分散化和破碎化的特征，特别是2000年以来这种变化更加突出，本文认为形成这种变化特征的原因主要有以下三个方面：5.1经济快速发展对用地的需求
改革开放以来是我国经济快速发展的时期，年均经济增长速度达11.05%以上；并且期间我国经济增长以劳动力、土地投入为主要驱动力，带来了对土地资源的强烈需求，全国城市建成区面积年均增长达9.73%，推动了城市空间规模的迅速扩大。按照钱纳里工业化发展阶段理论，中国1990-2000年人均GDP 由344上升到949美元，处于初级产品生产阶段；2001-2008年人均GDP 由1042上升到3414美元，处于由工业化初级阶段向中高级阶段转变的时期；与此相对应经济增长对土地的需求也在2001年以来表现更加旺盛，2001-2008年全国城市建成区面积年均增长达10.16%。经济的快速发展还表现在经济形式的多样化上，开发区、高新区、创新城、商务中心、会展中心、物流中心等各种类型的产业功能集聚区纷纷出现；这不仅促进了城市空间要素的新型、多样化，而且由于各种类型产业对区位选择的要求不同而带来了城市空间形态上的分散化、破碎化。5.2城市化快速发展对城市空间的需求
1990年以来是中国城市化快速发展的时期，到2008年底中国城市化率达到45.68%，与1990年相比提高了近20个百分点；城市总数达到655个，比1990年增加了176个，年均增加11个；城镇人口比1990年增加90.3%，年均增长5.6%。期间1998年中国城市化水平首次达到30%的拐点，根据诺瑟姆城市化曲线理论，城市化进入快速发展阶段；1998-2008年短短的10年城市化水平提高了近16个百分点，是1990-1998年的4倍。与城市化发展相比城市空间增长也有相应的变化，表现在城市空间规模的迅速扩大尤其是2000年以来的快速城市化时期；城市化的发展带来了对城市空间的多样化需求，大量公园、广场、新型居住区、生态旅游区、大学园区等纷纷出现以满足城市化快速发展带来的各种城市空间需求，这些新型城市空间要素的出现也促使了城市空间结构和形态的转变。当前中国城市化率已经超过50%，但仍低于进入诺瑟姆城市化曲线进入成熟阶段70%的水平，未来一定时期内仍将继续处于快速城市化的发展阶段，并推动中国城市空间增长。5.3GDP 导向的政绩观加速了城市空间增长
改革开放以来，在“以经济建设为中心”的思想指导下各地政府长期奉行GDP 导向的政绩观，区域竞争压力增大。经济增长重点逐渐由区域经济向城市经济转变，城市尤其是特大城市在国民经济增长的地位越来越重要；在经济发展、城市建设上“率先发展、争当第一”的理念普遍存在，城市之间的竞争和攀比愈演愈烈，全国范围内先后出现了开发区热、广场热、房地产开发热、CBD 热、大学城热等多次城市建设热潮。这一方面加快推动了城市空间增长，另一方面使得在城市空间增长过程中存在盲目求大、管理无序等问题，造成城市空间的分散化、破碎化。
6结论与建议
(1)城市空间规模增长迅速，空间要素新型化、多样化，空间结构带状化、多中心化，空间形态分散化、破碎化，城市空间增长方式以轴向、跳跃式为主导；以上特征尤以2000年以来的时期表现更为明显，与1990-2000年填充式增长方式主导下空间紧凑化特征相比，2000年以来主要在轴向、跳跃式增长方式主导下向分散化、破碎化发展。其原因主要包括经济的快速发展，尤其是2001年进入工业化中高级快速发展阶段以来经济增长速度对城市空间增长的推动更加明显；城市化进程的加快，尤其是1998年城市化率跨越
736地理学报68卷30%进入快速城市化阶段以来更加明显；以及地方政府GDP 导向的政绩观影响下城市建设的竞争。
(2)迫切需求构建节约型城市空间增长模式。从以上分析可以看出当前特大城市空间增长中存在以下问题值得注意：①城市空间增长的规模过度超前带来大量土地、基础设施的闲置；②空间结构关系松散化，重点表现在新区域中心城区之间缺乏良好的互动，新开发的城市功能组团定位不清导致建设的盲目和雷同；③空间形态过于分散、破碎，不利于城市组团之间的职能分工、交通组织、资源配置，出现局部区域资源短缺与局部区域资源闲置并存的现象。为此构建节约型城市空间增长模式显得尤为迫切，其内涵主要包括：①控制城市空间规模，具体措施包括设定明确的城市空间增长边界、提高城市建设用地的集约化水平、转变经济增长方式等；②优化城市空间结构，具体措施改变就业和居住模式、促进不同阶层的融合、改善生态环境质量等；③城市形态的紧凑化，具体措施包括填充式的城市用地开发、地上地下空间开发、公共设施的集中布置、紧密型的城市设计和建筑设计、通达紧密的交通道路网等。
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Features and causes of urban spatial growth in Chinese metropolises
ZHOU Chunshan 1, YE Changdong 2
(1.Center of Urban and Regional Studies , Guangdong Key Laboratory for Urbanization and Geo -simulation , Sun Yat -Sen
University , Guangzhou 510275, China ;
2. The Department of Landscape Architecture and Urban Planning , South China Agricultural University ; Guangzhou 510642,
China )
Abstract:Since China's economic reform in the post-1990s, urban spatial growth has experienced tremendous changes. By using methods, such as spatial econometrics and topological analysis, this paper analyzes the features and causes of spatial growth in 52Chinese metropolises based on images of land use and relevant socio-economic statistical data from 1990to 2008. The research results indicate that:urban space grows rapidly especially after 2000in general but shows a decelerating trend with a lowering rank in the population-size hierarchy; the growth trend of urban spatial elements inclines to be new and diverse; the growth of urban spatial structure shows a zonary and polycentric pattern; the growth of spatial morphology displays a pattern of decentralization and fragmentation; the urban spatial growth patterns are mainly axial and jumping oriented. Furthermore, we find that the major causes of urban spatial growth in Chinese metropolises are fast economic growth, rapid urbanization and GDP-oriented view of achievement in city government. Finally, the paper argues that the main problems of urban spatial growth in Chinese metropolises are excessive growth of the scale, scattered structure and fragmented morphology. Thus we suggest that the urban growth policy should focus on scale control, structure optimization and spatial compactness.
Key words:urban spatial growth; urban spatial structure and urban morphology; Chinese metropolises; China
第68卷第6期
2013年6月地理学报ACTA GEOGRAPHICA SINICA V ol.68, No.6June, 2013
中国特大城市空间增长特征及其原因分析
周春山1, 叶昌东2
(1.中山大学地理科学与规划学院, 广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室, 广州510275;
2. 华南农业大学风景园林与城市规划系, 广州510642)
摘要：1990年以来是中国社会经济改革全面展开的阶段，城市空间增长发生了较大的变化，本文以全国52个特大城市为样本，利用各城市1990-2008年影像图、土地利用现状图等数据，运用空间计量、拓扑结构图示等方法对城市空间增长特征进行了分析。研究表明：1990年以
来中国特大城市空间在规模增长上表现出增长速度快且按人口规模等级顺序依次变缓，在要
素增长上表现出新型化、多样化变化，在结构增长上出现带状化、多中心化转变，在形态增
长上呈分散化、破碎化变化，城市空间增长方式以轴向式和跳跃式为主导，特别是2000年以
来这种变化更加明显。工业化进入中高级阶段之后的快速经济增长、快速城市化以及政府
GDP 导向的政绩观是导致城市空间增长上述变化的主要原因。最后文章针对中国特大城市空
间增长规模过度超前、结构松散、形态破碎的问题，提出构建以规模控制、结构优化及空间
紧凑性为核心的节约型城市空间增长目标。
关键词：空间增长；空间结构与形态；特大城市；中国
1引言
城市空间增长是一定时期城市空间在规模、要素、结构、形态等方面的变化，是城市地理、城市规划研究的重要课题[1-3]。1990年以来是中国社会经济改革全面深入展开的时期，主要特征是社会经济体制如土地使用制度、国有企业产权制度、住房制度等的改革，工业化与城市化的快速推进, 以及经济全球化、知识化、生态化等的国内外形势变化。这些都对中国城市尤其是特大城市空间增长产生了深刻的影响[4-6]。学者对中国城市空间增长做了较深入的探讨，主要研究包括：①中国特大城市空间形态特征。如王新生、刘纪远等人的研究认为1990-2000年城市空间形态演变的总体特征是：以填充类型为主，这类城市紧凑性增加，分维减少，形状指数减少；外延类型相对较少且主要在平原地区，这列城市紧凑性降低，分维增加，形状指数增加[4]。②中国城市空间增长方式。如顾朝林等从城市空间增长的内容特征出发归纳为简单增长、分布增长与结构增长三种方式[7-8]，张新生等从城市空间增长的几何特征出发归纳为平面和垂直增长两种方式[9]。③城市空间增长机制的研究。如城市空间的集聚扩散、经济区位、体制改革、社区分异等[10-13]；④城市空间增长测度方法和预测模型。如凸壳原理、分形理论、元胞自动机等[14-19]。总的来说已有研究以个案研究，并主要集中在北京、上海、广州、天津等特大城市[20-25]；在已有研究中值得一提的是王新生、刘纪远等人对1990-2000年中国特大城市空间形态进行的系统性研究，得出了该时期中国特大城市空间形态演变的客观结论。2000年以来中国特大城市空间增长变化加快，目前还没有学者对这个阶段的城市空间增长特征进行系统性的研究总结，基收稿日期：2012-09-09; 修订日期：2013-02-03
基金项目：国家自然科学基金项目(40971097);广东省软科学研究项目(2007B070900038)[Foundation:National
Natural Science Foundation of China, No.40971097; Soft Science Foundation of Guangdong Province, No.
2007B070900038]
作者简介：周春山(1964-),男, 河南信阳人, 教授, 博士生导师, 中国地理学会会员(S110001667M),主要研究方向为区
域发展与城乡规划、城市空间结构与形态、城市地理学等。E-mail:[email protected]
728-738页
6期周春山等：中国特大城市空间增长特征及其原因分析729于此本文以1990-2008年中国52个特大城市卫星影像图和土地利用现状图为依据，对近20年特别是2000年以来中国特大城市空间增长进行研究，总结其规律。
2研究数据与方法
本文选取2008年中国100万人口以上特大城市中的直辖市、具有地方立法权的“较大的市”①以及城市综合竞争力排名前30位②的城市共52个为研究样本(即：北京、上海、天津、重庆、石家庄、太原、呼和浩特、沈阳、长春、哈尔滨、南京、杭州、合肥、福州、南昌、济南、郑州、武汉、长沙、广州、南宁、海口、成都、贵阳、昆明、西安、兰州、西宁、乌鲁木齐、深圳、汕头、厦门、大连、青岛、宁波、唐山、大同、包头、鞍山、抚顺、吉林、齐齐哈尔、无锡、淮南、洛阳、淄博、邯郸、徐州、苏州、东莞、烟台、佛山) 。图像数据来源于Google earth 中提取的1990、2008年高清卫星影像图，并以各城市相近年份土地利用现状图进行比对修正③(图1) ；相关的经济、社会统计数据来源于相应城市历年统计年鉴。
城市空间增长包括规模、要素、结构、形态4个方面的特征。其中规模增长主要反映城市空间增长的总体变化，一般采用建设用地增长率、人均增长率等指标进行分析[26]；要素增长主要反映空间增长要素构成的变化，一般从功能、区位分布等角度进行分析[27]；结构增长主要反映空间要素的相互关系，一般将各种空间构成要素转换为点、线、面的图形元素，将面积小于总面积1/10的空间做为点状要素，将长宽比大于4:1的空间做为带状要素，将长宽比小于4:1的大面积空间做为面状要素，通过分析其拓扑结构关系进行分析
[28]；形态增长主要反映的是空间增长的表现形式，一般选取形状指数、紧凑度指数和分形维数等进行分析[29-31](表1) 。
3中国特大城市空间增长的特征
1990年以来中国特大城市空间增长规模、要素、结构和形态4个方面特征如下：
3.1空间规模增长快且按人口规模等级顺序依次变缓
1990年以来中国城市空间规模迅速扩大，《中国城市统计年鉴》数据表明全国城市非农人口由1990年的17709.46万人上升到2008年的为22566.2万人，同期城市建成区面积由16588.3km 2增加到30445.0km 2，人均由94m 2上升到134m 2，全国城市非农人口每增加1万人，城市建成区面积就增加2.85km 2。特别是2000年以来的增长更为急剧，2000-2008年中国城市建成区面积增长量(13160km 2) 是1990-2000年(4271km 2) 的3倍左右。
城市空间规模增长量与城市人口规模等级成正相关，人口规模大于400万的城市数量和建成区面积均增加最多(表2) 。1990-2008年，人口规模大于400万的城市数量增加10个，建成区面积增加了6094km 2；同期人口规模200~400万的城市数量增加3个，建成区面积增加2345km 2；人口规模100~200万的城市增加1个，建成区面积增加2908km 2。特别是2000-2008年, 人口规模大于400万的城市数量和建成区面积的增长更加剧烈，城市数量增加8个，占1990-2000年的80%；建成区面积增加5122km 2，占84.05%。
①《中华人民共和国地方各级人民代表大会和地方各级人民政府组织法》“较大的市”专指经中华人民共和国国务院批准，拥有与省会(自治区首府) 城市相同的地方性法规和规章制定权的城市。②中国城市竞争力研究会. 中国城市竞争力年鉴2009. 香港:中国城市竞争力研究会：《中国城市》杂志社. 2009③由各地城市相关行政、科研、设计单位提供。
730地理学报68卷
图11990-2008年中国特大城市城市空间拓展图
Fig. 1Spatial growth of Chinese metropolises from 1990to 2008
6期周春山等：中国特大城市空间增长特征及其原因分析
表1城市空间形态分析主要指标及其计算方法
Tab. 1Urban spatial morphological indexes and its calculation methods 731
指标类型
形状率
形状指数圆形率
面积—周长紧凑度
面积—轴线紧凑度
城市分散系数
分形维数计算方法形状率=A /L 2，其中A 为区域面积，L 为区域最长轴长度；圆形率=4A /P 2，其中A 为区域面积，P 为区域周长；其中A 为区域面积，P 为区域周长；紧凑度=2πA /P ，2紧凑度=1.273A /L ，其中A 为区域面积，L 为最长轴长度；城市分散系数=建成区范围面积/建成区用地面积；采用格网法：lnN(r) =C +D lnM(r) 1/2，其中D 为城市分形维数，r 为格网长度，N(r) 为覆盖城市边界线的格网数目，
M (r) 为覆盖图形区域的格网数目。紧凑度说明越小带状特征越明显越小离散程度越高，带状特征越明显越小离散程度越高越小离散程度越高越大离散程度越高分形维越高，破碎程度越大破碎度
表2不同规模城市建成区面积变化
Tab. 2Urban construction area change in different urban population levels
城市规模
(万人)
>400
200~400
100~200
数据来源：1991-2009年中国城市统计年鉴
3.2空间要素新型化、多样化
改革开放以来，在全球化、国际化、市场化、生态化以及区域发展的竞争压力下，中国特大城市中出现了许多新的城市空间要素，按照功能性质可分为新的产业空间、居住空间、公共空间及其他空间[17]：①新型产业空间如中央商务区、工业开发区、会展中心、物流中心、汽车城等，②新型居住空间如商品房住区、保障性住房、城中村等，③新型专业设施空间如大学城、行政中心、体育中心、生态空间等，④综合性城市空间如新城、城市新区开发等新形式等[32-34]。城市空间要素的增长变化对城市空间结构和形态产生重要影响：①促进了城市空间功能结构的分化，如商业功能、办公功能、居住功能、工业功能、生态功能等的分化；②在郊区、城市外围地区，以轴向、跳跃的方式布局，从而促进城市空间结构的轴向化和多中心化。3.3空间结构带状化、多中心化
按照城市空间的不同组合方式和表现形态，城市空间结构可分为单中心团块状、带状、多中心组团状、放射状和主城—卫星城结构5种类型[17,35]。通过对各城市点、线、面空间图形构成的图示化处理分析其空间结构类型，结果表明1990-2008年城市空间结构演变有5种类型(表3、表4) ：①单中心团块状结构城市的演变方式。其中向带状结构演变的城市7个，向多中心组团状结构演变的城市6个，向放射状状结构演变的城市4个，向主城+卫星城结构演变的城市3个。②带状结构城市的演变方式。其中向单中心团块状结构演变的城市1个，向放射状结构演变的城市1个。③多中心组团状结构城市的演变方式。向放射状结构演变的城市1个。④主城+卫星城结构城市的演变方式。其中向带状结构演变的城市3个，向单中心团块状结构演变的城市4个。⑤未发生结构类型变化的的城市有22个，其中单中心团块状结构的城市有7个，带状结构的城市有4个，多中心组团状结构的城市有10个，放射状结构的城市1个。期间带状结构(由6个增加到15个) 和多中心组团状结构(由11个增加到17个) 的城市数量增加最多，表明期间中国特大城市空间结构有带状化、多中心化的变化趋势。
732地理学报68卷
表41990-2008年中国特大城市空间结构类型图示
Tab. 4Spatial structure evolution of Chinese metropolises from 1990to 20083.4空间形态分散化、破碎化
城市空间形状的带状特征日益明显，形状率、圆形率指数下降的城市分别有33个和
6期周春山等：中国特大城市空间增长特征及其原因分析
表41990-2008年中国特大城市空间结构演变
Tab. 4Urban spatial structure evolution of Chinese metropolises from 1990to 2008733
1990类型
单中心团块
状结构
带状结构单中心团块状结构7个(北京、西安、苏州、长春、沈阳、南宁、昆明) 1个(洛阳) 带状结构7个(青岛、海口、烟台、宁波、淮南、徐州、无锡) 4个(乌鲁木齐、大
连、抚顺、呼和浩特) 多中心组团状结构6个(大同、杭州、厦门、汕头、天津、东莞) ——
10个(武汉、广州、福放射状结构4个(鞍山、合肥、郑州、哈尔滨) 1个(石家庄) 卫星城结构3个(成都、贵阳、佛山) ——
多中心组团
状结构
放射状结构
主城+卫星
————州、南京、重庆、吉林、上海、长沙、南昌、唐山) ————1个(淄博) ————3个(太原、邯郸、齐
——4个(深圳、兰州、包1个(西宁) ——————
46个，占总样本数的63.46%和88.46%(图2) 。带状特征变化比较明显的城市有3种：①东部沿海城市，如大连(形状率下降-0.023，圆形率下降-0.024；下同) 、青岛(-0.256，-0.076) 、宁波(-0.256，-0.076) 、烟台(-0.362，-0.033) 、深圳(-0.022，-0.027) 等，②西北部山川河谷城市，如包头(-0.607，-0.084) 、兰州(-0.030，-0.008) 、西宁(-0.187，-0.043) 等，③交通沿线城市，如济南(-0.184，-0.017) 、无锡(-0.057，-0.003) 等。
城市空间紧凑度下降，呈分散化发展，面积—周长紧凑度下降的城市有50个，占总样本数的96.15%；面积—轴线紧凑度下降的城市有36个，占总样本数的69.23%；城市分散化系数上升的城市有35个，占总样本数的67.31%(图3a, b, c) 。紧凑度下降明显的城市有3种：①交通枢纽型城市，如哈尔滨(面积—周长紧凑度下降-0.208，面积—轴线紧凑度下降-0.106，城市分散化系数上升0.581；下同) 、郑州(-0.218，-0.185，0.182) 、石家庄(-0.128，-0.044，0.350) 、徐州(-0.186，-0.101，0.278) 等；②跨江跨海组团式发展的城市，如武汉(-0.093，-0.014，0.046) 、重庆(-0.098，-0.283，1.179) 、杭州(-0.144，-0.258，0.366) 、南京(-0.112，-0.341，0.476) 、福州(-0.165，-0.312，0.672) 、厦门(-0.117，-0.346，0.394) 等；③郊区卫星城镇发展的城市，如成都(-0.645，-0.342，
1.937) 、北京(-0.107，-0.130，0.087) 、西安(-0.025，-0.306，0.109) 、合肥(-0.141，-0.028，0.144) 等。
城市空间破碎度增强，分形维数增加的城市有41个，占总样本数的78.85%(图3d) 。其中破碎度增加幅度较大是成都(分形维数增加0.055；下同) 、东莞(0.015)、洛阳
图21990-2008年中国特大城市形状指数序列变化
Fig. 2The change of shape indexes of Chinese metropolises from 1990to 2008
734
地理学报68卷面积-周长紧凑度面积-轴长紧凑度
分形维数图31990-2008年中国特大城市空间紧凑度和破碎度序列变化
Fig. 3Change of spatial compactness and fractal dimension of Chinese metropolises from 1990to 2008(0.111)、徐州(0.009)、汕头(0.008)、杭州(0.007)、哈尔滨(0.007)、南昌(0.006)、福州(0.005)、武汉(0.005)、厦门(0.005)、佛山(0.004)、苏州(0.004)、大连(0.004)、齐齐哈尔(0.004)、南京(0.003)、合肥(0.003)、太原(0.003)、西宁(0.003)、乌鲁木齐(0.003)、深圳(0.003)、长沙(0.003)、郑州(0.003)、抚顺(0.003)、石家庄(0.003)等。
4城市空间增长方式以轴向、跳跃式为主导
空间增长特征整体上表现出以轴向和跳跃为主的外延式增长方式主导。
轴向式增长的结果是使城市空间结构趋向带状化，轴向式增长主导的城市有三种：①沿海港湾城市，如大连、青岛、海口、烟台等均以沿海岸带为城市空间增长轴。②山川河谷城市，如西宁、贵阳、包头、太原、淮南、呼和浩特等城市均以河流、山谷等自然要素为依托，为城市空间增长轴。③交通沿线城市，如哈尔滨、无锡、济南、郑州、石家庄、徐州等城市均以交通线路为城市增长轴。
跳跃式增长的结果是使城市空间结构多中心化，形态分散化、破碎化。跳跃式增长主导的城市有三种：①跨江发展的城市，如广州、杭州、福州、南京、武汉、吉林、长沙、南昌等，通过城市空间的跨江发展向多中心结构转变。②城港互动式的城市，如宁波、天津等，随港口由内河到河口、海湾的迁移向“城港双城”的多中心结构转变。③跨海发展的城市，如厦门、汕头等，通过跨海发展向多中心结构转变。
5中国特大城市空间增长原因分析
城市空间增长受多方面因素影响，从城市空间的形成机制上分析，主要受中心城区工业化的扩散和农村的非农化过程影响[36]；从制度改革上分析，其成因主要受土地使用制度改革、住房制度改革、市场化、分权化等因素等影响[37-38]；从城市社会结构调整上分析，主要受职业分异、家庭生命周期、外来人口、制度与政策变化、历史因素、政府对城市管理与调控等的影响[13]；从空间扩展规律上分析，主要受城市空间增长集聚分散效应的影响
6期
[39]周春山等：中国特大城市空间增长特征及其原因分析735。此外城市规划、基础设施、技术进步、重大节事活动等因素对城市空间增长的影响也日益突出[40-41]。1990-2008年中国特大城市空间增长总体上表现出增长快、新型化、多样化、带状化、多中心化、分散化和破碎化的特征，特别是2000年以来这种变化更加突出，本文认为形成这种变化特征的原因主要有以下三个方面：5.1经济快速发展对用地的需求
改革开放以来是我国经济快速发展的时期，年均经济增长速度达11.05%以上；并且期间我国经济增长以劳动力、土地投入为主要驱动力，带来了对土地资源的强烈需求，全国城市建成区面积年均增长达9.73%，推动了城市空间规模的迅速扩大。按照钱纳里工业化发展阶段理论，中国1990-2000年人均GDP 由344上升到949美元，处于初级产品生产阶段；2001-2008年人均GDP 由1042上升到3414美元，处于由工业化初级阶段向中高级阶段转变的时期；与此相对应经济增长对土地的需求也在2001年以来表现更加旺盛，2001-2008年全国城市建成区面积年均增长达10.16%。经济的快速发展还表现在经济形式的多样化上，开发区、高新区、创新城、商务中心、会展中心、物流中心等各种类型的产业功能集聚区纷纷出现；这不仅促进了城市空间要素的新型、多样化，而且由于各种类型产业对区位选择的要求不同而带来了城市空间形态上的分散化、破碎化。5.2城市化快速发展对城市空间的需求
1990年以来是中国城市化快速发展的时期，到2008年底中国城市化率达到45.68%，与1990年相比提高了近20个百分点；城市总数达到655个，比1990年增加了176个，年均增加11个；城镇人口比1990年增加90.3%，年均增长5.6%。期间1998年中国城市化水平首次达到30%的拐点，根据诺瑟姆城市化曲线理论，城市化进入快速发展阶段；1998-2008年短短的10年城市化水平提高了近16个百分点，是1990-1998年的4倍。与城市化发展相比城市空间增长也有相应的变化，表现在城市空间规模的迅速扩大尤其是2000年以来的快速城市化时期；城市化的发展带来了对城市空间的多样化需求，大量公园、广场、新型居住区、生态旅游区、大学园区等纷纷出现以满足城市化快速发展带来的各种城市空间需求，这些新型城市空间要素的出现也促使了城市空间结构和形态的转变。当前中国城市化率已经超过50%，但仍低于进入诺瑟姆城市化曲线进入成熟阶段70%的水平，未来一定时期内仍将继续处于快速城市化的发展阶段，并推动中国城市空间增长。5.3GDP 导向的政绩观加速了城市空间增长
改革开放以来，在“以经济建设为中心”的思想指导下各地政府长期奉行GDP 导向的政绩观，区域竞争压力增大。经济增长重点逐渐由区域经济向城市经济转变，城市尤其是特大城市在国民经济增长的地位越来越重要；在经济发展、城市建设上“率先发展、争当第一”的理念普遍存在，城市之间的竞争和攀比愈演愈烈，全国范围内先后出现了开发区热、广场热、房地产开发热、CBD 热、大学城热等多次城市建设热潮。这一方面加快推动了城市空间增长，另一方面使得在城市空间增长过程中存在盲目求大、管理无序等问题，造成城市空间的分散化、破碎化。
6结论与建议
(1)城市空间规模增长迅速，空间要素新型化、多样化，空间结构带状化、多中心化，空间形态分散化、破碎化，城市空间增长方式以轴向、跳跃式为主导；以上特征尤以2000年以来的时期表现更为明显，与1990-2000年填充式增长方式主导下空间紧凑化特征相比，2000年以来主要在轴向、跳跃式增长方式主导下向分散化、破碎化发展。其原因主要包括经济的快速发展，尤其是2001年进入工业化中高级快速发展阶段以来经济增长速度对城市空间增长的推动更加明显；城市化进程的加快，尤其是1998年城市化率跨越
736地理学报68卷30%进入快速城市化阶段以来更加明显；以及地方政府GDP 导向的政绩观影响下城市建设的竞争。
(2)迫切需求构建节约型城市空间增长模式。从以上分析可以看出当前特大城市空间增长中存在以下问题值得注意：①城市空间增长的规模过度超前带来大量土地、基础设施的闲置；②空间结构关系松散化，重点表现在新区域中心城区之间缺乏良好的互动，新开发的城市功能组团定位不清导致建设的盲目和雷同；③空间形态过于分散、破碎，不利于城市组团之间的职能分工、交通组织、资源配置，出现局部区域资源短缺与局部区域资源闲置并存的现象。为此构建节约型城市空间增长模式显得尤为迫切，其内涵主要包括：①控制城市空间规模，具体措施包括设定明确的城市空间增长边界、提高城市建设用地的集约化水平、转变经济增长方式等；②优化城市空间结构，具体措施改变就业和居住模式、促进不同阶层的融合、改善生态环境质量等；③城市形态的紧凑化，具体措施包括填充式的城市用地开发、地上地下空间开发、公共设施的集中布置、紧密型的城市设计和建筑设计、通达紧密的交通道路网等。
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Features and causes of urban spatial growth in Chinese metropolises
ZHOU Chunshan 1, YE Changdong 2
(1.Center of Urban and Regional Studies , Guangdong Key Laboratory for Urbanization and Geo -simulation , Sun Yat -Sen
University , Guangzhou 510275, China ;
2. The Department of Landscape Architecture and Urban Planning , South China Agricultural University ; Guangzhou 510642,
China )
Abstract:Since China's economic reform in the post-1990s, urban spatial growth has experienced tremendous changes. By using methods, such as spatial econometrics and topological analysis, this paper analyzes the features and causes of spatial growth in 52Chinese metropolises based on images of land use and relevant socio-economic statistical data from 1990to 2008. The research results indicate that:urban space grows rapidly especially after 2000in general but shows a decelerating trend with a lowering rank in the population-size hierarchy; the growth trend of urban spatial elements inclines to be new and diverse; the growth of urban spatial structure shows a zonary and polycentric pattern; the growth of spatial morphology displays a pattern of decentralization and fragmentation; the urban spatial growth patterns are mainly axial and jumping oriented. Furthermore, we find that the major causes of urban spatial growth in Chinese metropolises are fast economic growth, rapid urbanization and GDP-oriented view of achievement in city government. Finally, the paper argues that the main problems of urban spatial growth in Chinese metropolises are excessive growth of the scale, scattered structure and fragmented morphology. Thus we suggest that the urban growth policy should focus on scale control, structure optimization and spatial compactness.
Key words:urban spatial growth; urban spatial structure and urban morphology; Chinese metropolises; China