基于生命特征的城市竞争生态位评价分析
施建刚+张永刚+吴光东
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
中图分类号 F291.1文献标识码 A文章编号 1002-2104（2018）01-0035-09DOI：10.12062/cpre.20170616
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個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，其所包含的信息量較多，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，则该系统的信息熵为：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。
适度指标为：
2.2.2 评价过程
基于生命特征的城市竞争生态位指标体系中，n个生态因子的标准化值记作x1，x2，……，xn，不同城市的观测值构成n维生态向量：Xt=（xt1，xt2，……，xtn），xtj（j=1，2，……，n）是生态因子j的现实生态位，n个生态因子最适于居民生活和城市发展的值即最佳生态位。xaj（j=1，2，……，n）。确定基于生命特征的城市竞争生态位计算模型为：
3 实证分析——以长三角地区城市群为例
长江三角洲城市群（以下简称长三角城市群）在上海市、江苏省、浙江省、安徽省范围内，由以上海为核心、联系紧密的多个城市组成，主要分布于国家“两横三纵”城市化格局的优化开发和重点开发区域。规划范围包括：上海市，江苏省的南京、无锡、常州、苏州、南通、盐城、扬州、镇江、泰州，浙江省的杭州、宁波、嘉兴、湖州、绍兴、金华、舟山、台州，安徽省的合肥、芜湖、马鞍山、铜陵、安庆、滁州、池州、宣城等26市，国土面积 21.17 万 km2，2016 年地区生产总值14.72万亿元，总人口1.5 亿人，分别约占全国的 2.2%、19.8%、11.0%。长三角城市群是我国经济最具活力、开放程度最高、创新能力最强、吸纳外来人口最多的区域之一，是“一带一路”与长江经济带的重要交汇地带，在国家现代化建设大局和全方位开放格局中具有举足轻重的战略地位。与国际上领先的其他城市群相比，长三角城市群存在首位城市功能相对较弱、城市群发展质量不高、城市包容性不足、城市建设无序蔓延、生态系统功能退化等问题，值得引起重视和关注，并采取相应的对策措施[26]。
3.1 数据标准化和计算
本文所采用数据主要来源于《中国城市统计年鉴》（1985—2015年）[27]，以及部分上海市、江苏省、浙江省的统计年鉴和统计数据，在数据的获取上尽量保持一致性。通过计算，1984—2014年长三角地区26城市基于生命特征的竞争生态位计算数据见表2（由于政府中期计划一般为5年、数据可得性等原因，为便于数据分析和比较，选取计算样本数据的时间间隔为5年）。
新陈代谢、生长发育、遗传变异、自适应和应急性等城市竞争子生态位的计算数据分别如下：
（1）新陈代谢城市竞争子生态位计算结果见表3。分析发现：1984—2014年，新陈代谢子生态位增长最快的分别是泰州、安庆、滁州、绍兴和金华，分别增长了832%、313%、262%、233%、169%；扬州则下降了46%，主要原因是扬州市行政区划于1996年8月作了调整，原由扬州市代管的泰兴、姜堰、靖江、兴化4个县级市划归泰州市管辖。
（2）生长发育城市竞争子生态位计算结果见表4。分析发现：1984—2014年，生长发育子生态位增长最快的分别是泰州、绍兴、苏州、宁波和南通，分别增长了278%、261%、222%、170%、117%；马鞍山则略有下降，2015年数值仅为1985年的96%。
（3）遗传变异城市竞争子生态位计算结果见表5。分析发现：1984—2014年，遗传变异子生态位增长最快的分别是泰州、金华、滁州、南通和苏州，分别增长了815%、551%、538%、532%、521%。
（4）自适应和应急性城市竞争子生态位计算结果见表6。分析发现：1984—2014年，自适应和应急性子生态位增长最快的分别是泰州、宁波、滁州、苏州和合肥，分别增长了153%、101%、99%、62%、57%；金华、常州、芜湖、无锡、马鞍山则分别下降了35%、25%、24%、18%和18%，主要是保费等数据偏低，落后于城市群平均发展水平。
3.2 分析评价
综合运用时空对比、相关性分析等方法[28-29]，对长三角城市群26个城市基于生命特征的竞争生态位相关数据进行分析，可以发现：城市竞争生态位总体呈上升态势；城市竞争生态位增长不平衡；城市竞争生态位逐步出现明显分层现象；城市竞争生态位距首位城市越近增长越快；遗传变异子生态位对城市竞争生态位变化影响相对较大等。
具体如下：
（1）城市竞争生态位总体呈上升态势。除上海、铜陵2个城市的城市竞争生态位1999年以来逐年下降外，其他24个城市的竞争生态位总体呈上升态势，特别是其中的泰州、滁州、苏州、宁波、绍兴和合肥，2014年城市竞争生态位比1984年分别增长了309%、153%、152%、135%、128%和111%。由于城市群中城市竞争生态位的指标中，大多数正向指标的参照系为上海，故也可理解为上海的城市竞争生态位1999年以来落后于城市群中其他城市的平均增长水平。
（2）城市竞争生态位增长不平衡。上海的新陈代谢、生长发育、遗传变异等城市竞争子生态位1984年至2014年间总体变化不大，但自适应和应急性城市竞争子生态位下降明显，从1999年的0.914下降到2015年的0.762；第二层次城市中的苏州城市竞争生态位自2000年以来连续超过无锡、宁波、南京和杭州，跃居至2014年的第2位，增长比较明显，城市竞争子生态位间也比较均衡；第三层次城市中的泰州的新陈代谢、生长发育、遗传变异、自适应和应急性等城市竞争子生态位比较均衡，城市竞争生态位增长在各城市中也遥遥领先。
（3）城市竞争生态位逐步出现明显分层现象。由表2可以看出，26个城市之间由最初的差别不大，逐漸分成4个层次，即：第一层次（1个）：上海（F>0.8）；第二层次（6个）：苏州、杭州、南京、宁波、合肥、无锡（0.25
（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。以城市竞争生态位变化较大的泰州、滁州、苏州、宁波、绍兴和合肥来看，几个城市2014年遗传变异城市竞争子生态位分别比1984年增长了9.15倍、6.38倍、6.21倍、4.58倍、4.64倍和5.03倍，均明显超出4.15倍的平均水平，与城市竞争生态位变化存在明显的正相关关系。而分析遗传变异城市竞争子生态位发现，其主要由固定资产投资额、金融机构存款余额、科技支出、教育支出等指标组成，故上述因素对城市竞争生态位具有明显的促进作用。
3.3 对策建议
城市群之所以称之为群落，在于各城市间存在一定的协作关系，并以整体的形式参与外部竞争，并获取优势竞争地位。通过有关数据计算和分析，提出以下对策建议：
（1）进一步强化首位城市的功能。从首位城市——上海的有关数据看，上海的薄弱之处主要在自适应和应急性。特别是1999年以来，上海的自适应和应急性城市竞争子生态位也从1999年的0.914下降到2014年的0.762，城市的安全运行越来越脆弱，医院床位数、医生数、保险费收入等公共服务指标明显跟不上发展的步伐。建议上海注重加强完善医疗、卫生、应急等公共服务资源，加快补齐短板、均衡发展，进一步巩固和强化首位城市的地位，引领整个城市群积极参与外部竞争。
（2）着力提升城市群发展的质量。从各城市的竞争生态位变化与新陈代谢子生态位变化来看，1984年以来各城市的新陈代谢子生态位增长了154%，而城市竞争生态位仅增长了71%。可见，各城市的新陈代谢增长速度远远超出城市群竞争生态位的增长速度，也意味着现有的单位城市生态位发展消耗了更多水、电、消费品等资源，总体的发展质量有待提高。建议各城市进一步注重资源节约和循环利用，加大产业转型升级力度，提高资源的利用和转化效率，推动实现与外部环境间的均衡发展。
（3）找准城市竞争策略实现错位发展。具体到城市群中四个层次的城市，第一层次城市，建议采取扩充与强化的策略，全方位加强自身的生态位；第二层次城市，建议采取多种生态位竞争策略，根据不同的竞争对手，特别是根据与现实的和潜在的竞争对手之间竞争优势的对比状况，选择最佳的竞争策略；第三、第四层次城市，建议采取错位竞争策略，根据自身的资源组合及其所处的外界环境条件，在区域的分工中选择区别于竞争对手的生态位，发展经济并承担与其优势相符的城市职能。
（4）加强与首位城市或中心城市的互补发展。从有关分析结果可以看出，距离首位城市或中心城市越近，承接溢出效应的效果越明显，对拓展自身的城市竞争生态位也更有利。首位城市以外的其他城市，需要进一步加强与首位城市或中心城市的对接，注重经济的衔接和互补，努力将溢出效应发挥至最大。特别是随着长三角城市群间高铁、城际铁路等的快速发展，时空上的差异将变得越来越小。建议更多地加强与首位城市在信息、资金、技术、人才等方面的互补，推动城市群内城市的协同和集群發展。
（5）加大固定资产投资、科技教育支出等方面的投入。从有关分析结果可以看出，遗传变异的子生态位适宜度与城市竞争生态位存在很强的正相关关系，固定资产投资额、金融机构存款余额、科技支出、教育支出等二级指标对城市竞争生态位具有明显的促进作用。各城市要提升自身的生态位，在新陈代谢、生长发育、遗传变异、自适应和应急性等四个基于生命特征的子生态位指标中，应更多地从遗传变异子生态位着力，加大固定资产投资额、金融机构存款余额、科技支出、教育支出等方面的推进力度，可以起到事半功倍的作用。
4 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。
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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
中图分类号 F291.1文献标识码 A文章编号 1002-2104（2018）01-0035-09DOI：10.12062/cpre.20170616
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個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，其所包含的信息量較多，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，则该系统的信息熵为：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。
适度指标为：
2.2.2 评价过程
基于生命特征的城市竞争生态位指标体系中，n个生态因子的标准化值记作x1，x2，……，xn，不同城市的观测值构成n维生态向量：Xt=（xt1，xt2，……，xtn），xtj（j=1，2，……，n）是生态因子j的现实生态位，n个生态因子最适于居民生活和城市发展的值即最佳生态位。xaj（j=1，2，……，n）。确定基于生命特征的城市竞争生态位计算模型为：
3 实证分析——以长三角地区城市群为例
长江三角洲城市群（以下简称长三角城市群）在上海市、江苏省、浙江省、安徽省范围内，由以上海为核心、联系紧密的多个城市组成，主要分布于国家“两横三纵”城市化格局的优化开发和重点开发区域。规划范围包括：上海市，江苏省的南京、无锡、常州、苏州、南通、盐城、扬州、镇江、泰州，浙江省的杭州、宁波、嘉兴、湖州、绍兴、金华、舟山、台州，安徽省的合肥、芜湖、马鞍山、铜陵、安庆、滁州、池州、宣城等26市，国土面积 21.17 万 km2，2016 年地区生产总值14.72万亿元，总人口1.5 亿人，分别约占全国的 2.2%、19.8%、11.0%。长三角城市群是我国经济最具活力、开放程度最高、创新能力最强、吸纳外来人口最多的区域之一，是“一带一路”与长江经济带的重要交汇地带，在国家现代化建设大局和全方位开放格局中具有举足轻重的战略地位。与国际上领先的其他城市群相比，长三角城市群存在首位城市功能相对较弱、城市群发展质量不高、城市包容性不足、城市建设无序蔓延、生态系统功能退化等问题，值得引起重视和关注，并采取相应的对策措施[26]。
3.1 数据标准化和计算
本文所采用数据主要来源于《中国城市统计年鉴》（1985—2015年）[27]，以及部分上海市、江苏省、浙江省的统计年鉴和统计数据，在数据的获取上尽量保持一致性。通过计算，1984—2014年长三角地区26城市基于生命特征的竞争生态位计算数据见表2（由于政府中期计划一般为5年、数据可得性等原因，为便于数据分析和比较，选取计算样本数据的时间间隔为5年）。
新陈代谢、生长发育、遗传变异、自适应和应急性等城市竞争子生态位的计算数据分别如下：
（1）新陈代谢城市竞争子生态位计算结果见表3。分析发现：1984—2014年，新陈代谢子生态位增长最快的分别是泰州、安庆、滁州、绍兴和金华，分别增长了832%、313%、262%、233%、169%；扬州则下降了46%，主要原因是扬州市行政区划于1996年8月作了调整，原由扬州市代管的泰兴、姜堰、靖江、兴化4个县级市划归泰州市管辖。
（2）生长发育城市竞争子生态位计算结果见表4。分析发现：1984—2014年，生长发育子生态位增长最快的分别是泰州、绍兴、苏州、宁波和南通，分别增长了278%、261%、222%、170%、117%；马鞍山则略有下降，2015年数值仅为1985年的96%。
（3）遗传变异城市竞争子生态位计算结果见表5。分析发现：1984—2014年，遗传变异子生态位增长最快的分别是泰州、金华、滁州、南通和苏州，分别增长了815%、551%、538%、532%、521%。
（4）自适应和应急性城市竞争子生态位计算结果见表6。分析发现：1984—2014年，自适应和应急性子生态位增长最快的分别是泰州、宁波、滁州、苏州和合肥，分别增长了153%、101%、99%、62%、57%；金华、常州、芜湖、无锡、马鞍山则分别下降了35%、25%、24%、18%和18%，主要是保费等数据偏低，落后于城市群平均发展水平。
3.2 分析评价
综合运用时空对比、相关性分析等方法[28-29]，对长三角城市群26个城市基于生命特征的竞争生态位相关数据进行分析，可以发现：城市竞争生态位总体呈上升态势；城市竞争生态位增长不平衡；城市竞争生态位逐步出现明显分层现象；城市竞争生态位距首位城市越近增长越快；遗传变异子生态位对城市竞争生态位变化影响相对较大等。
具体如下：
（1）城市竞争生态位总体呈上升态势。除上海、铜陵2个城市的城市竞争生态位1999年以来逐年下降外，其他24个城市的竞争生态位总体呈上升态势，特别是其中的泰州、滁州、苏州、宁波、绍兴和合肥，2014年城市竞争生态位比1984年分别增长了309%、153%、152%、135%、128%和111%。由于城市群中城市竞争生态位的指标中，大多数正向指标的参照系为上海，故也可理解为上海的城市竞争生态位1999年以来落后于城市群中其他城市的平均增长水平。
（2）城市竞争生态位增长不平衡。上海的新陈代谢、生长发育、遗传变异等城市竞争子生态位1984年至2014年间总体变化不大，但自适应和应急性城市竞争子生态位下降明显，从1999年的0.914下降到2015年的0.762；第二层次城市中的苏州城市竞争生态位自2000年以来连续超过无锡、宁波、南京和杭州，跃居至2014年的第2位，增长比较明显，城市竞争子生态位间也比较均衡；第三层次城市中的泰州的新陈代谢、生长发育、遗传变异、自适应和应急性等城市竞争子生态位比较均衡，城市竞争生态位增长在各城市中也遥遥领先。
（3）城市竞争生态位逐步出现明显分层现象。由表2可以看出，26个城市之间由最初的差别不大，逐漸分成4个层次，即：第一层次（1个）：上海（F>0.8）；第二层次（6个）：苏州、杭州、南京、宁波、合肥、无锡（0.25
（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。以城市竞争生态位变化较大的泰州、滁州、苏州、宁波、绍兴和合肥来看，几个城市2014年遗传变异城市竞争子生态位分别比1984年增长了9.15倍、6.38倍、6.21倍、4.58倍、4.64倍和5.03倍，均明显超出4.15倍的平均水平，与城市竞争生态位变化存在明显的正相关关系。而分析遗传变异城市竞争子生态位发现，其主要由固定资产投资额、金融机构存款余额、科技支出、教育支出等指标组成，故上述因素对城市竞争生态位具有明显的促进作用。
3.3 对策建议
城市群之所以称之为群落，在于各城市间存在一定的协作关系，并以整体的形式参与外部竞争，并获取优势竞争地位。通过有关数据计算和分析，提出以下对策建议：
（1）进一步强化首位城市的功能。从首位城市——上海的有关数据看，上海的薄弱之处主要在自适应和应急性。特别是1999年以来，上海的自适应和应急性城市竞争子生态位也从1999年的0.914下降到2014年的0.762，城市的安全运行越来越脆弱，医院床位数、医生数、保险费收入等公共服务指标明显跟不上发展的步伐。建议上海注重加强完善医疗、卫生、应急等公共服务资源，加快补齐短板、均衡发展，进一步巩固和强化首位城市的地位，引领整个城市群积极参与外部竞争。
（2）着力提升城市群发展的质量。从各城市的竞争生态位变化与新陈代谢子生态位变化来看，1984年以来各城市的新陈代谢子生态位增长了154%，而城市竞争生态位仅增长了71%。可见，各城市的新陈代谢增长速度远远超出城市群竞争生态位的增长速度，也意味着现有的单位城市生态位发展消耗了更多水、电、消费品等资源，总体的发展质量有待提高。建议各城市进一步注重资源节约和循环利用，加大产业转型升级力度，提高资源的利用和转化效率，推动实现与外部环境间的均衡发展。
（3）找准城市竞争策略实现错位发展。具体到城市群中四个层次的城市，第一层次城市，建议采取扩充与强化的策略，全方位加强自身的生态位；第二层次城市，建议采取多种生态位竞争策略，根据不同的竞争对手，特别是根据与现实的和潜在的竞争对手之间竞争优势的对比状况，选择最佳的竞争策略；第三、第四层次城市，建议采取错位竞争策略，根据自身的资源组合及其所处的外界环境条件，在区域的分工中选择区别于竞争对手的生态位，发展经济并承担与其优势相符的城市职能。
（4）加强与首位城市或中心城市的互补发展。从有关分析结果可以看出，距离首位城市或中心城市越近，承接溢出效应的效果越明显，对拓展自身的城市竞争生态位也更有利。首位城市以外的其他城市，需要进一步加强与首位城市或中心城市的对接，注重经济的衔接和互补，努力将溢出效应发挥至最大。特别是随着长三角城市群间高铁、城际铁路等的快速发展，时空上的差异将变得越来越小。建议更多地加强与首位城市在信息、资金、技术、人才等方面的互补，推动城市群内城市的协同和集群發展。
（5）加大固定资产投资、科技教育支出等方面的投入。从有关分析结果可以看出，遗传变异的子生态位适宜度与城市竞争生态位存在很强的正相关关系，固定资产投资额、金融机构存款余额、科技支出、教育支出等二级指标对城市竞争生态位具有明显的促进作用。各城市要提升自身的生态位，在新陈代谢、生长发育、遗传变异、自适应和应急性等四个基于生命特征的子生态位指标中，应更多地从遗传变异子生态位着力，加大固定资产投资额、金融机构存款余额、科技支出、教育支出等方面的推进力度，可以起到事半功倍的作用。
4 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。
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