05谈明洪 - PDF 免费下载

第 65 卷第 12 期 2010 年 12 月地理学报 ACTA GEOGRAPHICA SINICA Vol.65, No.12 Dec., 2010 20 世纪美国城市体系的演变及其对中国的启示谈明洪, 李秀彬 ( 中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101) 摘要 : 在快速城市化过程中, 在规模不等的城市中城市人口将如何分布? 这是制订中国社会经济发展战略必须考虑的一个重大基础问题美国是世界上最大的发达经济体, 城市体系成熟, 100 年前的城市化水平和中国现在相当研究 20 世纪美国城市体系的演化特征, 对中国会有所启发采用美国人口普查数据, 运用位序规模法则等方法, 分析了美国城市系统的演变过程结果显示 : 在 20 世纪前 70 年美国城市化处于加速发展的中期阶段, 大城市的人口增长明显快于中小城市, 城市体系向非均衡化方向发展 ;20 世纪后 30 年, 美国城市化进入了稳定发展的后期阶段与美国不同的是, 处于城市化加速发展中期阶段的中国 (1985-2000 年 ), 小城市人口增长较快, 城市体系趋于均衡研究认为 : 未来我国大城市的人口集聚有较大潜力关键词 :20 世纪 ; 美国城市体系 ; 演变规律 ; 中国 ; 启示中国目前处在城市化加速发展的中期阶段, 从 1978 年到 2008 年, 中国城市化水平增加了近 30 个百分点, 年均城市化率为 0.93%, 这意味着每年约有 1200 万人口进入城镇 ;2008 年我国城镇化水平约为 45.68%, 到 2050 年, 根据联合国人口署人口预测资料, 中国城市化水平将达到 72.9% [1] 在未来很长的一段时间内, 中国城市化速率将继续维持在一个较高的水平上这样, 中国城市化过程中必然面临的问题是 : 大量新增城市人口, 在规模不等的城市中将如何分布? 这是制订社会经济发展战略必须考虑的一个重大基础问题对此问题的探讨由来已久, 中华人民共和国成立后, 国家多次制定了城市发展方针或城市发展战略, 虽然措辞多有变化, 但是贯穿其中的主要思路是 : 控制大城市增长, 促进中小城市 ( 镇 ) 发展然而, 由于城市发展有其自身的规律, 这些方针或战略屡屡失效, 大城市的城市发展规划常常被突破 2010 年的中央一号文件对此问题再次表示关注, 提出 : 我国将积极稳妥推进城镇化当前要把中小城市和小城镇发展作为重点因此, 对这一基础性问题的探讨, 具有很强的现实意义美国是最大的发达经济体, 工业化和城市化发展较早, 经济发达, 城市体系成熟,100 年前的城市化水平与中国目前相当, 其在 20 个世纪城市体系演化过程中表现出来的规律, 可能会对中国的城市发展有所启示位序规模法则 (the rank-size rule) 能较好地刻画城市人口在区域城市体系中的分布规律, 可被用来分析城市体系在不同发展阶段所表现出的均衡与集聚特征本研究运用位序规模法则等理论和方法, 利用人口普查等数据源, 分析 1900-2000 年美国城市体系的演化规律, 特别关注与中国相对应的城市化加速发展的中期阶段的不同等级城市对城市人口的吸纳情况, 旨在为中国城市化战略和城市发展方针的修订提供参考收稿日期 :2010-04-09; 修订日期 :2010-08-20 基金项目 : 国家自然科学基金项目 (40971112); 国家 973 计划 (2010CB950902) [Foundation: National Natural Science Foundation of China, No.40971112; National Basic Rearch Program of China, No.2010CB950902] 作者简介 : 谈明洪 (1970-), 男, 博士, 副研究员, 硕士生导师, 中国地理学会会员 (S110005688M), 主要从事土地利用和城市发展研究 E-mail: tanmh@igsnrr.ac.cn 通讯作者 : 李秀彬 (1962-), 男, 博士, 研究员, 博士生导师, 主要从事土地利用研究 E-mail: lixb@igsnrr.ac.cn 1488-1495 页

12 期谈明洪等 :20 世纪美国城市体系的演变及其对中国的启示 1489 1 研究数据和研究方法 1.1 研究方法因为本研究将用位序规模法则来分析中美两国城市系统的演变过程, 因此, 这里先简 [2] 要介绍一下该法则它最早由德国地理学家奥尔巴赫 (Felix Auerbach) 于 1913 年提出, 后 [3-6] 来众多学者对之进行了发展和完善 1949 年 Zipf 对发达国家的城市进行了研究, 他认为 [7] 发达国家 ( 如美国西德 ) 的城市, 在位序和规模之间呈现出理想的直角双曲线关系, 后来就形成了著名的 Zipf 法则位序规模法则在发达国家或在一些城市规模较大城市发展 [8] 历史悠久的国家表现得较为明显, 如美国中国和印度位序规模法则有多种表达形式, 如果将城市从大到小按人口规模排序, 位序规模法则常见的表达式为 : P i = P 1 R -q i (1) 式中 :R i 为城市 i 的位序 ;P i 为位序为 R i 的城市人口规模 ;P 1 为理论上的首位城市人口 ;q 为 [9] Zipf 维数位序规模法则还可用帕雷托 (Pareto) 等式来表示 : N = AP -D (D > 0) [2] (2) 其相应的双对数曲线的表达式为 : LnN = LnA - D(LnP) (3) 式中 :N 为大于门槛人口规模 (P) 的城市数量 ;D 为城市规模分布的分维值,Zipf 法则认为 D 值趋近于 1 [2] ;A 为系数公式 (1) 和公式 (2) 只是位序规模曲线的两种不同的表现形式, 如果 q 和 D 是利用对于样本的最小二乘法估计所得, 两者的乘积等于判定系数 (R 2 ) [10] q 和 D 可以被用来判断城市规模的均衡度 1.2 研究数据 [11-12] 美国城市化水平数据和城市人口数据来自美国人口普查等数据源, 城市人口指得是都市区人口 (Metropolitan Area Population), 都市区也被称为人口普查都市区 (Census Metropolitan Area) 从 1950 年开始, 在遵守不同区域城市人口数据可比较这一原则的基础上, 美国对标准都市区进行了定义在本研究中, 由于不同时期的人口普查口径可能有所出入, 这里引用了 Demograhia 网站资料, 该网站根据 2004 年美国的行政界线, 对人口普查数据 [12] 进行了重新计算美国的人口普查 10 年举行一次, 这里选取了 1900-2000 年的人口数据进行研究由于位序规模法则只对位于城市系统中位序靠前 (upper [8, 13] tail) 的规模较大的城市适用, 经过筛选和比较, 结果显示 :1900 年美国人口超过 5 万的城市的人口规模数目 ( 频率 ) 双对数分布用直线拟合非常好 ( 图 1), 拟合系数为 0.9938, 因此, 美国该年份的城市规模分布符合位序规模法则在 1900 年美国人口规模超过 5 万的城市有 214 个, 这些城市是本文的主要研究对象与之相似的是, 有学者在研究 1925-1999 年德国城市系城市人口规模的对数统的演化时, 城市选取的标准也是图 1 1900 年美国城市人口规模 ( 万人 ) 数目双对数图 [13] 5 万人口 Fig. 1 A double-logarithmic plot for frequency-scale of urban population 大于某一城市人口规模的城市数目的对数 (10 4 ) of the United States in 1900

1490 地理学报 65 卷图 2 美国 (1790-2000 年 ) 和中国 (1950-2050 年 ) 的城市化过程 Fig. 2 The urbanization processes of the United States (1790-2000) and of China (1950-2050) 数据来源 : 美国研究数据来自参考文献 [11, 12] 1990 年美国人口普查资料发现,1960 年的人口普查资料存在着一定的误差, 这里 1960-2000 年城市化水平资料来自于 2002 年美国人口普查局 (the US Census Bureau) 公布的调整后的数据中国城市化水平数据和预测数据来自联合国人口署 [1] 2 美国城市系统的演化规律该部分在分析美国城市化过程的基础上, 探讨美国城市人口 1900-2000 年位序规模曲线的演化特征和美国城市人口的分布特征 2.1 美国城市化发展进程 1979 年, 美国城市地理学家诺瑟姆 (Ray.M.Northam) 在总结欧美城市化历程的基础上, 提出了诺瑟姆曲线, 认为 : 城市化进程很像一条被拉平的倒 S 型曲线, 并可以明显地被划分为缓慢发展的前期阶段加速发展的中期阶段及稳定发展的后期阶段美国过去 200 年的城市化发展历程就是该理论的完美体现 ( 图 2) 该国 1840 年城市化水平为 11.6%, 以后进入加速发展的中期阶段, 到 1970 年城市化水平达到 74.0%, 历经了 130 年, 城市化进入稳定发展的后期阶段, 在这段期间, 美国年均城市化率为 0.48% 其中,1930 年和 1940 年城市化水平非常接近, 分别为 56.1% 和 56.4%, 这可能和美国 20 世纪 30 年代发生的金融危机有关, 金融危机延缓了美国城市化的进程需要强调的是 : 在 1910 年, 美国的城市化水平为 49.0%, 进入城市加速发展的中期阶段的后半段美国 1910 年的城市化水平和中国现在的城市化水平非常接近 ( 图 2) 基于中国城市化水平的历史资料和预测资料,2010 年后的中国也将进入城市化加速发展的中期阶段的后半段, 恰好对应于 1910-1970 年的美国因此, 研究 20 世纪的美国城市体系的演变规律, 对中国的城市发展有很强的借鉴意义 2.2 美国城市体系演化的特征 2.2.1 1900-2000 年美国城市体系有偏离位序规模分布曲线的趋势根据式 (1), 图 3 描绘了 1900 1950 和 2000 年美国 214 个城市的人口位序规模分布特征 20 世纪美国的城市人口规模分布符合位序规模曲线, 如果用位序规模法则的数学表达式来拟合其人口规模分布, 判定系数 (R 2 ) 都超过 0.978 但是, 随着时间的推移, 这个判定系数有不断下降的趋势, 从 1900 年的 0.9938 下降到 2000 年 0.9782, 这说明用位序规模曲线来拟合美国不同等

12 期谈明洪等 :20 世纪美国城市体系的演变及其对中国的启示 1491 a. 城市位序 :1-214 b. 城市位序 :1-50 c. 城市位序 :51-100 d. 城市位序 :101-214 图 3 1900 1950 和 2000 年美国城市的位序规模分布曲线 Fig. 3 The rank-size distribution of urban population of the United States in 1900, 1950 and 2000 表 1 美国 20 世纪城市位序规模分析表 Tab. 1 The analysis of the rank-size distribution of urban population of the United States, 1900-2000 级城市人口的分布, 拟合优度有下降的趋势 ( 表 1) 另外, 美国首位城市 ( 纽约 ) 人口增长很快, 从 1900 年 611.8 万增长到 2000 年的 2136.2 万 ; 首位城市的理论值增长更快, 这使得首位城市人口规模的理论值和真实值的比值不断增大, 从 1900 年 1.27 增长到 2000 年的 2.66, 2000 年首位城市的理论值达 5673.8 万人, 明显偏离首位城市的真实值 ( 表 1) 因此, 可以得出结论 : 总体来说,20 世纪美国的城市人口规模分布符合位序规模曲线, 但是城市系统也存在着偏离位序规模分布曲线的趋势 2.2.2 q 或 D 值的变化公式 (1) 中的 q 和公式 (2) 中 D 可以用来表示城市规模的均衡度 ( 由于 q 和 D 的乘积等于判定系数, 因此, 一般来说,q 越小, 相对应的 D 值越大 ),q 值越小, 各城市

1492 地理学报 65 卷之间的规模就越接近, 相互之间的差距就越小, 城市就越均衡, 城市首位度 [2, 14] 就越低如果 q 趋近于 0, 所有城市的人口规模都相同在美国, 城市用地规模 q 值从 1900 年到 1970 年呈线性上升的趋势 ( 表 1 和图 4), 这表明美国的城市人口有向大城市集中的态势 ;1970 年以后进入波动期如上文所述,1970 年同样对城市化水平的变化具有指示意义, 此后美国的城市化进入缓慢增长阶段 2.2.3 不同位序不同等级的城市人口变化为了比较不同等级城市的人口变化, 这里按照城市的位序把城市化分为 A B C 和 D 四级具体划分方法见图 5 的注释在 1910 年,A B C 和 D 4 级城市的最小人口规模分别为 96 万 27 万 11 万和 6 万结果表明 :A 类 ( 位序位于前 10 位的 ) 城市的人口在 214 个城市中所占的比重有先增加后减少的趋势, 从 1900 年的 39% 增加到 1950 年的 42.9%, 然后趋于稳定,1970 年以后, 所占份额开始快速下降, 到 2000 年这个份额下降到 38% ( 图 5 和表 2) 从 1900 年到 1950 年,B 类 ( 位序位于 11~50 位 ) 城市的人口在 214 个城市中所占的比重没有变化, 都为 30.3% 然而, 从 1950 年到 2000 年, 该类城市的人口比重从 30.3% 增加到图 4 20 世纪美国城市体系 q 值 (Zipf 维数 ) 的变化 Fig. 4 The changes of q value for the American urban system, 1900-2000 图 5 20 世纪美国不同等级城市的人口变化 Fig. 5 The population changes of the cities in different hierarchies in the United States, 1900-2000 注 :A 为位序位于前 10 位的城市 ;B 为位序位于 11~50 位的城市 ;C 为位序位于 51~100 位的城市 ;D 为位序位于 101~214 位的城市 35.2%, 成为 20 世纪后半叶美国人口增长最快的一类城市 B 类城市的快速增长会产生两种效应 : 第一, 使得位序规模曲线左端上抬, 导致首位城市的人口理论值上升较快, 但是在现实中首位城市并未作相应的增长因此,B 类城市的快速增长和 A 类城市的增速降低是导致 20 世纪后期美国首位城市的人口理论值和真实值的比值快速增长的主要原因第二, B 类城市的快速增长使得该类城市的人口规模更接近首位城市的人口规模, 城市体系趋向均衡, 因此,q 值增长缓慢表 2 20 世纪美国不同类型城市所占人口比重 (%) Tab. 2 The percentage of urban population in different-tier cities in the United States, 1900-2000

12 期谈明洪等 :20 世纪美国城市体系的演变及其对中国的启示 1493 C 类城市在 20 个世纪人口增长都比较平缓, 所占比重有所下降, 从 1900 年的 16.5% 下降到 2000 年的 15.5% D 类城市的人口增长最为缓慢, 在 214 个城市中所占比重有明显下降的趋势, 从 1900 年的 14% 下降到 2000 年的 11.2% ( 表 2) 纵观整个 20 世纪, 美国位于前 50 位的城市 (A 类和 B 类城市 ) 呈现出交替快速增长的特征, 在 20 世纪的前半期 A 类城市快速增长, 在 20 个世纪的后半期,B 类城市开始加速 ; 在整个 20 世纪, 位于前 50 位的城市的人口增长明显快于位于 51~214 位的城市 ( 图 5) 中国目前即将迈进城市化加速发展阶段的后半段, 而 20 世纪前 70 年的美国恰好对应于这个阶段, 因此这是我们最为关注的时期该阶段, 美国位于前 50 位的城市的人口在 214 个城市中所占比重从 1900 年的 69.5% 增长到 2000 年的 74.7%, 位于 51~214 位的城市则从 1900 年的 30.5% 下降到 2000 年的 26.3% 4 启示表 3 世界城市规模分布分维值 (D) 的变化趋势 Tab. 3 The changes of fractal dimension value of the world city-size distribution 中美两国在许多方面有着明显的差异比如, 中国的行政体系和美国有很大不同, 美国州级行政单元下面是县级行政单元另外, 中美两国城市的定义也有所区别, 有学者对此已经进行了比较 [15], 这里不再详述不过, 尽管中美城市体系有着很大的差异, 但是在经济的空间集聚与扩散规律的制约下, 城市发展过程应有其内在规律性 1900-1970 年美国处于城市化快速发展阶段,q 值逐渐增大, 城市向非均衡化方向发展, 城市体系中大城市增长迅速在整个 20 世纪, 美国位于前 50 位的城市在城市系统中所占的人口比重增长较快 101~214 位的城市人口增长速率最慢, 总人口所占比重也最低一些学者在研究其他城市系统的演变时也有类似的结论 [2, 16] Nitsch 对跨越不同时段不同区域的 515 个城市体系的分维值 (D) 进行了归纳和分析, 结果发现, 分维值从 1801 年前的 1.352 减少到 1950 年后的 1.069 [2] ( 表 3) 这说明在世界范围内, 城市规模分布有着向非均衡化发展的趋势, 但是在过去 50 年, 城市规模分布的分维值趋向稳定在快速城市化过程中, 中国城市系统的演化特征和美国有着明显的差异我们选取了中国位于前 214 位的城市, 简要研究了 1985-2000 年中国城市系统的变化特征这里 1985 年的城市人口用的是非农业人口数据, 因为在该年份中国城市流动人口还比较少, 城市非农业人口能够反映当时的城市人口规模 2000 年的人口用的是市人口, 市人口数据包括了每年生活在城市超过 6 个月以上的流动人口和研究美国城市一样, 这里也根据城市所处的位序, 把城市划分为 4 类 (A B C 和 D 类 ), 划分方法见图 6 研究结果显示 : 从 1985 年到 2000 年,D 类城市 ( 位于 101~214 位 ) 的人口份额逐渐加大, 在城市体系中的比重增长明显, 从 1985 年的 17% 增长到 2000 年的 20% ( 图 6), 其他等级城市的人口在城市系统中的比重都存在不同程度的下降, 其中 A 类 ( 位于前 10 位的 ) 城市下降最为明显出现这种现象的原因可能和中国户籍制度城市发展方针等因素有关 2000 年中国城市化水平约为 36.22%, 和美国 1900 年的城市化水平 (39.6%) 相近在 2000 年, 中国城市化水平规模分布的分维值 (D) 为 1.30, 高于美国 1900 年的值 (1.07), 也高于世界 ( 除美国外 ) 平均水平 (1.10) [2], 我国城市系统相对均衡, 大城市和小城市之间的人口规模差距相对较小对比美国和其他国家城市规模分布的演化规律, 中国在今后相当长的时间内大城市人口集聚可能还有较大的潜力如何应对中国大都市人口的继续增长是中国城市研究的关键问题之一, 发展城市群以及合理布局卫星城与村镇聚落将是中国大都市区城市布局的重要内容

1494 5 结论地理学报 65 卷通过对美国和中国城市系统演变的研究, 得出如下结论 : (1) 在 20 世纪美国城市系统的演变过程中, 前 70 年城市规模分布的 Zipf 维数 (q) 值呈线性增长的态势, 美国大城市人口集聚明显, 这段时间也是美国城市化快速发展的阶段 1970 年后美国的城市化速率开始减慢 (2) 用位序规模曲线来拟合美国不同等级城市人口的分布, 拟合优度图 6 1985-2000 年中国不同等级城市的人口变化 Fig. 6 The population changes of the cities in different hierarchies in China, 1985-2000 注 :A 为位序位于前 10 位的城市 ;B 为位序位于 11~50 位的城市 ;C 为位序位于 51~ 100 位的城市 ;D 为位序位于 101~214 位的城市有下降的趋势而且, 首位城市人口规模的理论值和真实值的比值不断增大, 从 1900 年 1.27 增长到 2000 年的 2.66,2000 年首位城市的理论值达 5673.8 万人, 明显偏离首位城市的真实值因此,20 世纪美国的城市人口规模分布符合位序规模曲线, 但是城市系统也存在着偏离位序规模分布曲线的趋势 (3) 在 20 世纪的前半期, 在美国城市系统中, 前 10 位城市快速增长, 在 20 世纪的后半期,11~50 位城市快速增长, 美国位于前 50 位的城市呈现出交替快速增长的特点在 20 世纪后期, 前 10 位城市的增速减慢和 11~50 位城市的快速增长是导致美国首位城市人口规模的理论值和真实值的比值快速增长以及 q 值增长缓慢的主要原因 (4) 中国目前即将迈进城市化加速发展阶段的后半段, 而 20 世纪前 70 年的美国恰好对应于这个阶段, 因此这是我们最为关注的时期该阶段, 美国大城市人口集聚明显, 位于前 50 位的城市人口所占比重从 1900 年的 69.5% 增长到 2000 年的 74.7%, 位于 51~214 位的城市则从 1900 年的 30.5% 下降到 2000 年的 25.3% 国外学者对于其他经济体的研究, 也证明了城市体系有向非均衡化方向发展的趋势在城市化快速发展阶段, 如果中国仍将中小城市和小城镇发展作为发展重点, 限制大城市的发展, 则与此规律相悖 (5) 最后需要说明的是本研究对中美城市系统演化过程进行了分析, 但是文章并未讨论这种演变的驱动机制, 这有待进一步探讨参考文献 (References) [1] Division U N P. World Urbanization Prospects: The 2007 Revision Population Database. http://esa.un.org/unup/p2k0data. asp, 2009. [2] Nitsch V. Zipf zipped. Journal of Urban Economics, 2005, 57: 86-100. [3] Zhou Yixing. Urban Geography. Beijing: The Commercial Press, 1995. [ 周一星. 城市地理学. 北京 : 商务印书馆, 1995.] [4] Benguigui L, Blumenfeld-Lieberthal E. A dynamic model for city size distribution beyond Zipf's law. Physica A, 2007, 384: 613-627. [5] Naldi M. C Concentration indices and Zipf's law. Economic Letters, 2003, 78: 329-334. [6] Batty M. The size, scale, and shape of cities. Science, 2008, 319: 769-771. [7] Carlos M U. A simple and efficient test for Zipf's law. Economics Letters, 2000, 66: 257-260. [8] Gangopadhyay K, Basu B. City size distributions for India and China. Physica A, 2009, 388: 2682-2688. [9] Chen Yanguang, Liu Jisheng. Reconstructing Steindl's model: From the law of allometric growth to the rank-size of urban

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