環(huán)長株潭城市群人口重心演變路徑及其預測分析

李春紅，陳培紅，王 鵬

(衡陽師范學院 地理與旅游學院，湖南 衡陽 421002)

人口是城市建設(shè)中較活躍的因素之一，人口變化不僅影響城市發(fā)展，還影響著城市經(jīng)濟、社會等各要素結(jié)構(gòu)的變化[1]。在大力推進新型城鎮(zhèn)化的背景下，人口遷移、城市內(nèi)部經(jīng)濟結(jié)構(gòu)等持續(xù)影響著城市人口空間分布，城市人口時空分布特征已成為人們關(guān)注的熱點[2]。

相比描述性分析，重心模型能更直觀地表達區(qū)域發(fā)展差異的變化[3-5]。1874年，F(xiàn).Walker利用重心模型分析了美國西部大開發(fā)和南部陽光地帶的快速發(fā)展導致的人口空間分部及演變[6]，但當時重心模型的計算方法仍不完善，Bellone和Cunningham對其進行了改進，提出以人們到達各地的中心位置距離為標準的計算方法[7]，至此，重心模型[8]在人口學、經(jīng)濟學中應用愈發(fā)成熟。Julian Simon的《人口增長經(jīng)濟學》探討了人力資本與人口分布、經(jīng)濟發(fā)展等要素的關(guān)系[9]。我國學者對重心應用于社會問題上的研究可追溯到20世紀70年代，主要引入到人口、經(jīng)濟研究中。李義俊利用重心模型揭示了中國的人口重心及其移動軌跡[10]。林思宇等揭示了1990年以來湖南省的人口與經(jīng)濟重心遷移特征，探討了其影響因素[11]。喬谷陽等認為，河南省經(jīng)濟重心在區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展政策影響下移動，“三廢”向經(jīng)濟重心兩側(cè)移動[12]。

環(huán)長株潭城市群不僅是長江中游城市群的重要組成部分，還是帶動湖南省區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的重要力量，人口空間分布會發(fā)生較大的變化。目前研究區(qū)域多為省域，針對小區(qū)域尺度的研究較少，尤其是正處于發(fā)展中的城市群。利用重心模型探討環(huán)長株潭城市群近10年的人口時空分布特征及其遷移趨勢，利用灰色模型分別預測8個城市未來5年內(nèi)的人口數(shù)量變化，以期為城市群建設(shè)及可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

研究對象是環(huán)長株潭城市群8個城市2011—2020年年末常住人口，所有數(shù)據(jù)均來自于2011—2020年湖南省統(tǒng)計年鑒，其中2020年各市人口數(shù)據(jù)來源于全國第七次人口普查。截至2020年11月，長沙市已達到1004萬人，衡陽市僅次于長沙市。

1.2 研究方法

1.2.1 人口重心模型

研究區(qū)域的某一特定屬性值在空間平面上達到平衡的位置，即為重心[13]。人口重心的變動將會反映出研究區(qū)域內(nèi)不同時間的人口空間差異及其運動軌跡。假設(shè)環(huán)長株潭城市群各市是一個質(zhì)地均勻的平面，各市用經(jīng)緯度來表示其地理位置，根據(jù)重心模型中的公式得出各市基于人口數(shù)量的重心位置，公式如下：

Xt=∑Ctixi/∑CtiYt=∑Ctiyi/∑Cti

(1)

式(1)中，第t年人口重心的經(jīng)緯度坐標分別是Xt、Yt；Cti表示第i市的人口數(shù)量；第i市所在地的經(jīng)緯度坐標分別是xi、yi。

1.2.2 灰色GM(1，1)模型

z(1)(k)=0.5x(1)(k)+0.5x(1)(k-1)，k=2,3，…，n

(2)

(3)

為了保證建模的可行性，需對實驗數(shù)據(jù)進行必要的檢驗處理，基于灰色系統(tǒng)理論[14-15]對其進行殘差合格和均方差比值檢驗，具體精度等級如表1。

表1 灰色模型精度檢驗等級Tab.1 Accuracy test grade of Grey model

2 研究結(jié)果與分析

2.1 人口的年際特征

從表2可知，環(huán)長株潭城市群10年內(nèi)增加了109.58萬人，其中大部分城市的人口數(shù)量是逐年下降的，湘潭市人口數(shù)量下降幅度最小，衡陽市人口流失規(guī)模最大，僅2015—2016年下降超過30萬人，與經(jīng)濟發(fā)展有密切關(guān)系。衡陽市2020年第二產(chǎn)業(yè)增加值不到1 200億元，在三線城市中排名靠后，產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，不能帶來更多的就業(yè)機會，導致人口逐年流失，但衡陽市目前仍是湖南省人口第二大城市。

表2 環(huán)長株潭城市群各市年末常住人口數(shù)量 (萬人)

長沙市作為湖南省的省會城市，隨著城市群的建設(shè)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，就業(yè)機會多，導致其余城市相對于長沙市較缺乏吸引力，人口流入較少，甚至外流。長沙市僅2017年人口增加了43.91萬人，在一定程度得益于長沙市人口落戶政策的落地，吸引了人口就地落戶安家，于2020年成為湖南省第一個人口破千萬的城市，這與長沙市的經(jīng)濟社會發(fā)展程度相吻合。株洲市和婁底市人口數(shù)量逐年緩慢增長，湘潭市人口呈波動下降趨勢，其余4個城市人口數(shù)量皆逐年下降，說明城市群的建設(shè)并不能意味著人口增加。

2.2 人口數(shù)量空間變化及變動趨勢

根據(jù)重心計算方法，選取了2011—2020年環(huán)長株潭城市群各市的人口數(shù)量數(shù)據(jù)，計算得到了近10年環(huán)長株潭城市群的人口重心(圖1和圖2)。因人口重心移動篇幅過長，故選取2011、2014、2017和2020年呈現(xiàn)。

圖1 環(huán)長株潭城市群人口分布變化圖Fig.1 Changes of urban population distribution around Changsha-Zhuzhou-Xiangtan

從圖1和圖2看出，雖然2011年以來，環(huán)長株潭城市群人口重心都在長沙市，但是在10年來的人口重心移動過程中，出現(xiàn)了波動現(xiàn)象。經(jīng)度移動幅度在0.002°～0.047°，換算成公里為0.222～5.217 km；緯向移動幅度最大為0°～0.008°，換算成公里為0～0.888 km。2012年人口重心較2011年向東北偏移，這是由于長沙市人口增加量遠超過婁底市，凈增26萬人；2015年人口重心較2012年向東南偏移，這是由于長沙市、株洲市和婁底市人口數(shù)量逐年增加，其中長沙市人口增加最多，因此重心位置偏移了6.438 km；2017年較2015年人口重心向東北偏移了1.998 km，這是由于株洲市和婁底市人口增加減緩；2020年較2018年人口重心向東南偏移，這是由于株洲市和湘潭市人口有所增加，因此重心位置偏移了2.109 km。

總的來說，近10年來人口重心位置偏移量較小，但重心位置一直向東偏移，這是因為長沙市人口數(shù)量居高不下，且人口重心皆在長沙市內(nèi)，這與長沙市一直以來是環(huán)長株潭城市群經(jīng)濟發(fā)展水平高的地區(qū)情況相吻合。城市高速發(fā)展過程中，經(jīng)濟發(fā)展迅速、社會基礎(chǔ)設(shè)施完善和廣泛的就業(yè)機會都在吸引人口流入，說明環(huán)長株潭城市群人口分布的東西差距在逐漸拉大，呈現(xiàn)出人口由經(jīng)濟落后地區(qū)向較發(fā)達地區(qū)集聚的遷移趨勢。

2.3 人口數(shù)量預測

環(huán)長株潭城市群自2011年提出，不僅增強長株潭城市群的輻射帶動能力，還推動了周圍的衡陽市、岳陽市、益陽市、常德市和婁底市的連帶發(fā)展，形成了城市群一體化建設(shè)。城市迅速發(fā)展、經(jīng)濟總量穩(wěn)步增加和人均GDP逐年上升等，體現(xiàn)著城市群一體化建設(shè)所帶來的優(yōu)勢。但人口作為城市群建設(shè)的重點，部分城市的人口數(shù)量沒有增加，反而急劇下降，面對不合理的人口流動，需要提高重視。選取2011—2020年的各市人口數(shù)量作為實驗數(shù)據(jù)，預測未來5年內(nèi)人口數(shù)量變化。

以長沙市2011—2020年人口數(shù)量為例，原始序列X(0)=(740.36，766.18，787.46，813.11，828.27，859.03，902.94，928，936.56，1 004.79)，對原始序列做一次累加序列：X(1)=(740.36，1 506.54，2 294，3 107.11，3 935.38，4 794.41，5 697.35，6 625.35，7 561.91，8 566.7)

由式(2)得：

將a=-0.032 890 656，b=722.770 979 7代入式(3)，得出長沙市年末常住人口的灰色預測模型x(1)(k+1)=22 715.323 928e0.032 891k-21 974.963 93，其余城市同理可得。

環(huán)長株潭城市群2021—2025年的人口數(shù)量預測見表3，結(jié)合精度表可知，8個城市預測值的均相對誤差都小于0.01，屬于一級精度，大多數(shù)城市的均方差比值小于0.5，屬于一級，僅有益陽市為0.515，屬于二級精度，說明預測的數(shù)據(jù)具有較高的精度。

表3 環(huán)長株潭城市群各市未來5年人口數(shù)量預測表Tab.3 Prediction of population in recent 5 years in Changsha-Zhuzhou-Xiangtan cities

從預測數(shù)據(jù)來看，長沙市未來5年人口數(shù)量仍會逐年增加，2024年可能突破1 100萬人；株洲市和婁底市人口呈現(xiàn)緩慢增加趨勢；其余城市人口數(shù)量可能出現(xiàn)持續(xù)下降現(xiàn)象。若當?shù)厝丝陂L期外流，導致與其他城市的人口規(guī)模差距逐漸擴大，那么將不利于當?shù)匾?guī)劃的長期發(fā)展。雖然部分城市不可能無限制地下降，但需引起重視，應引導經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，提供充分的就業(yè)機會，加快社會基礎(chǔ)建設(shè)，提供優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)設(shè)施服務，營造人口生存與生活較為舒適的環(huán)境。

3 結(jié)論與討論

在年際變化方面，長沙市人口數(shù)量快速增加，株洲市和婁底市緩慢增加，衡陽市人口數(shù)量急劇下降，湘潭市、益陽市、岳陽市和常德市人口數(shù)量緩慢下降。

在空間變化方面，環(huán)長株潭城市群2011—2020年人口重心整體向東偏移，其中，2011—2012年呈東北偏移；2012—2015年向東南偏移，且偏移量最大；2015—2017年向東北偏移；2017—2020年往東南方向偏移。

預測長沙市、株洲市和婁底市未來5年內(nèi)人口數(shù)量會持續(xù)增加，衡陽市、湘潭市、益陽市、岳陽市和常德市未來5年內(nèi)人口數(shù)量會逐年下降。