基于生命特征的城市竞争生态位评价分析

　　摘要从系统论的角度来看，城市生命体是一个具有新陈代谢、生长发育、遗传变异、自适应和应急性等特征的复杂巨系统。由于座落位置无法移动，更需要在长期的生存竞争中找准适合自己发展的竞争生态位和竞争策略。本文认为，城市竞争生态位是一个城市在时间和空间上的相对特定位置及其与环境的功能关系，一个城市生命体的城市竞争生态位越强，从外界获取的各类资源就越多，跨入更高发展能级的概率就更大。从城市生命体的生命特征出发，按照对城市生命体发展至关重要、具有广泛代表性且可量化分析、尽可能精简等原则，本文选取了反映新陈代谢(A)、生长发育(B)、遗传变异(C)、自适应和应急性(D)等4大类19项因子，采用信息熵方法来确定各指标的权重系数，提出了基于生命特征的城市竞争生态位评价分析模型。在此基础上，以实证研究的方式，选取了包括上海、南京、杭州等26市在内的长三角地区城市群，测算出有关城市在1984—2014年间的城市竞争生态位和4大类城市竞争子生态位。综合运用时空对比、相关性分析等方法，对相关数据进行分析发现:①城市竞争生态位总体呈上升态势;②城市竞争生态位增长不平衡;③城市竞争生态位逐步出现明显分层现象;④城市竞争生态位距首位城市越近增长越快;⑤遗传变异子生态位对城市竞争生态位变化影响相对较大。根据有关分析结论，提出相应针对性对策建议:①进一步强化首位城市的功能;②着力提升城市群发展的质量;③找准城市竞争策略实现错位发展;④加强与首位城市或中心城市的互补发展;⑤加大固定资产投资、科技教育支出等方面投入。

　　关键词城市竞争生态位;生命特征;新陈代谢;生长发育;遗传变异;城市规划师论文

　　随着经济社会的发展和人口的快速增长，全球的城市化进程不断加快，目前全世界已有超过一半的人口生活在城市中，预计到2025年将有超过2/3的人口居住在城市。从系统论的角度看，城市是一个特殊的生命体，和其他生物物种一样，在长期的生存竞争中都拥有一个最适合自己生存的时空位置。生命体间的竞争是永恒的，城市生命体作为一个复杂巨系统，由于座落位置无法移动，显然更多地存在城市群内的竞争，更需要找准适合自己发展的时空位置和竞争策略。因此，从城市生命体的角度出发，对城市在城市群的竞争生态位进行研究是非常有必要的，也非常具有现实意义。

　　1文献综述

　　生命体的概念，是一个贯穿人类文明史至今尚无定论的动态概念，具有显著的时代特征。20世纪后期开始，微观生物学领域的发展给了宏观生命现象全新的解释，人工生命的兴起更是对人们的生命观带来了巨大的冲击，并逐渐引起科学领域认知思想的变化。生物学对于生命现象的解释和研究方法为城市研究提供了一个新的视角，也为新的城市发展理论奠定一个新的认识基础，催生了城市生命体理论的产生和发展[1-2]。

　　作为一个复杂巨系统，城市生命体同样表现出显著的生命特征，同时又由相关的子系统及组成子系统的要素和组织单元构成支撑体系。综合国内外有关论述[2-4]，本文认为城市生命体的主要特征包括:

　　①新陈代谢。城市生命体的新陈代谢体现在与外界进行能量、信息及物质的交换。城市生命体的新陈代谢系统主要包括:物质代谢、能量代谢和信息代谢系统。物质代谢系统主要指通过对物质资源的同化和异化作用，实现物质代谢，是城市生命体存在、生长和发育的物质基础;能量代谢系统为城市提供赖以生存和发展的能量，是城市生长发育的动力因素;信息代谢系统主要是指信息交换，是城市生命体生长发育的催化剂。新陈代谢是城市生命体赖以生存和发展的首要特征，也是维系其他生命特征的基础。

　　②生长发育。城市生命体的生长发育是一个从无序到有序的过程，伴随着量变和质变，在此过程中逐渐形成完整的组织和功能结构，这个过程表现出非线性、自组织和螺旋向上发展的特征，并受其自身条件和自组织规律的制约。城市生命体的生长发育是一个发展过程，逐步经历初创、成熟、衰退、乃至消亡等发展阶段，主要体现为人口增长、面积扩张、经济产出等能力。

　　③遗传变异。城市生命体在生长发育的过程中，表现出显著的遗传和变异特征。遗传指为城市生命体后一发展阶段的生长发育提供基础，并且有前后关联作用的有关因素，如固定资产投资、存款余额等;变异指引发城市生命体生长发育突变的因素，如重大科技创新等，而这些都基于大量的教育和科技投入。

　　④自适应和应激性。城市生命体的自适应性体现在对外部环境和自身特征的适应，通过不断地调整自身的属性，提高其生存发展能力和与其它城市生命体竞争的能力，主要体现在城市的经济发展能力、社会管理能力等;应激性是指城市对内外部环境的变动及时做出反应，确保城市的安全稳定和运行有序，主要体现在应急处置能力等。

　　国外对于城市生命体的直接研究相对较少，主要集中在将城市与生命体之间的概念建立联系，然后将生命科学中的技术和思想引入到城市科学中来，并试图解决比较具体的城市管理方面问题[5-6]。2001年以来，国内相关研究有所增多，主要集中在城市生命体概念界定、城市生命体运行机制、城市生命体状态评价等方面。有的通过对比分析城市和生命体的物质组成，将城市生命体定义为某些特定的物质实体，并与生命的物质实体建立对应关系[7-9];有的从不同角度探讨生命机制、城市生命体等概念在土地利用演化、城市特征提取等领域的应用[10-14];还有的从生命的基本特征出发，把生命看作是一种特殊的现象，通过分析城市的生命特征来建立城市与生命体的联系，进而对城市生命体的运行状况进行评价[15-21]。

　　总体来看，绝大多数是将城市与生命体进行机械的对比，或者结合城市表现出来的某些生命特征开展研究，基本是将城市作为单独的生命体甚至是解剖后的生命体进行研究，而没有从城市生命体的角度对城市竞争进行过研究。

　　2基于生命特征的城市竞争生态位评价体系

　　综合国内外相关学者对城市生态位的阐释[22-24]，生态位既反映城市在特定时期、特定环境中的生存位置，也反映城市在该环境中的自然资源、社会资源、经济资源等城市生态因子所形成的梯度上的位置，还反映城市在生存空间中的物质、资金、人力、技术和信息流动过程中扮演的角色。因此，可以将城市竞争生态位概括为:一个城市在时间和空间上的相对特定位置及其与环境的功能关系。

　　城市生命体所在的地域是不变的，而不同的地域拥有各异的资源禀赋。城市之间的竞争，首先是参与城市生命体所在地域内的竞争，然后再参与地域以外城市生命体的竞争。城市生命体的竞争力强弱，既和外部条件有关，更重要的是自身生命特征的强弱。如城市竞争生态位越强，其从外界获取的各类资源就越多，对生长发育、遗传变异、新陈代谢、自适应和应激性等生命特征也能起到更多的促进作用，该城市生命体就有更大的概率跨入更高的发展能级。

　　2.1指标的选取与体系构建

　　城市竞争生态位指标选择的原则是:①指标与生命特征密切相关，对城市生命体的发展至关重要;②指标具有广泛的代表性，并且可量化分析;③指标尽可能精简，代表性优先，数量次之。从城市生命体的生命特征出发，将城市竞争生态位指标对应分解为新陈代谢、生长发育、遗传变异、自适应和应急性等4方面19项指标(见表1)，从而提出较为简便易行的计算模型，使综合的城市竞争生态位计算成为可能。

　　指标选取分析如下:(1)新陈代谢指标。选择的6个指标分别从城市的内部消耗、外部交换方面考虑，其中用水量、用电量、社会消费品主要表征的是城市的内部消耗，是保障城市运行的最基本要素，客运量、货运量、邮电通讯业务量主要表征的是城市的外部交换，即与外界进行的人口、物质、信息等交换。

　　(2)生长发育指标。选择的4个指标分别从城市的主体、载体、经济能力方面考虑，城市生长发育的主体是城市人口，载体最明显的是城市建成区面积的变化，GDP表征的是城市每年的经济能力的增长规模，公共财政收入表征的是城市经济能力的内在增长质量。

　　(3)遗传变异指标。选择的4个指标分别从固定资产投入、存量资源、变量方面考虑，金融机构存款余额表征的是城市潜在的其他资源，固定资产投资额表征的是城市为下阶段发展所投入的资源，科技支出、教育支出则是推动城市人才培养、技术变革等遗传变异的主导因素。

　　(4)自适应和应急性指标。主要从政府治理、公共卫生方面考虑，公共管理和社会组织人均GDP体现的是政府在经济发展方面的治理能力，公共管理和社会组织人均服务人口数体现的是政府在社会发展方面的治理效率，医院床位数、医生数、保险费则表征的是城市应对突发情况(特别是出现人员伤亡事故时)的处置能力。

　　2.2基于生命特征的城市竞争生态位模型的构建

　　构建基于生命特征的城市竞争生态位模型，需要从相应指标体系出发，确定各个指标及其权重系数，然后通过相应模型进行计算，得出相应数据和结论。

　　2.2.1权重的确定

　　从基于生命特征的城市竞争生态位指标体系可以看出，需要确定各个指标的权重。目前常用的方法有加权和法、层次分析法、数据包络分析、信息熵等[23-25]。由于在不同评价对象间差异较大的指标，其所包含的信息量较多，其权重系数也应较大，故本文采用信息熵方法来确定各指标的权重系数。信息熵是Shannon于1948年提出的，优点是能从信息源系统的不确定性出发，用概率测度和数理统计的方法，表征系统的无序度。即对于一个不确定性系统，若用随机变量X表示其状态特征，对于离散型随机变量，X={x1，x2，…，xn}，每一取值对应的概率为P={p1，p2，…，pn}(0≤Pi≤1，i=1，2，…，n)，且∑Pi=1,系统的信息熵为:S=-∑Piln(Pi)。

　　对基于生命特征的城市竞争生态位基于信息熵的指标Fi而言，其权重βj确定的步骤如下[24]:首先，为了克服正向、逆向以及适度指标对计算结果的影响，需要原始数据进行标准化处理。

　　其中，Xij表示i城市的j因子数值，xtj表示i城市某个因子j的原始值，xaj表示i城市某个因子j的标准值。第二步，计算第j项指标下第i个城市指标值的比重

　　Fi为第i个城市的竞争生态位，Fi越大，城市竞争生态位越高，越有利于城市在城群落间的竞争和发展;βj为第j个生态因子的权重，反映该因子对城市生态位的影响;xij为城市i的第j个生态因子的现实生态位;xaj为第j个生态因子的最佳生态位.

　　3结论

　　在借鉴国内外有关研究成果的基础上，本文从城市生命体的角度对城市在城市群中的竞争生态位进行研究，提出了4方面19项指标的城市竞争生态位指标体系，构建了基于生命特征的城市竞争生态位计算模型，丰富了城市竞争评价的相关指标体系和评价模型，并据此对长三角地区城市进行了实证分析，并提出相应的对策建议，对城市提升自身竞争力、提高城市发展能级等具有较强的参考和借鉴作用。但在理论推导和实证研究中，也还存在评价模型的指标选择还不够全面，实证的样本数量、时间跨度等存在局限。下一步，将从理论支撑、逻辑结构、实证分析等方面继续努力，着力完善基于生命特征的城市竞争生态位相关理论和模型，进一步深化拓展城市竞争评价的方法和途径。