影响城市空间分异和元素韧性在长江中游COVID-19大流行

文摘

在武汉市COVID-19爆发以来,湖北省,2019年12月,长江的中游成为流行病的传播的关键领域和协会,也随着城市经济复苏过程大流行后缓解,它提供了一个绝佳的机会来研究城市的韧性。从城市生态系统恢复力的角度在突发公共卫生事件,本研究综合运用空间计量经济学,geodetector模型,和其他方法探讨城市韧性水平,空间分异,长江中游的主要组成部分在流感大流行的影响。本研究将有助于可持续空间规划和治理提供科学依据。结果表明城市在长江中游的韧性显著的空间集聚特征,八个元素包括第三产业比例拥有一个健壮的解释力城市空间分异的韧性,和解释力后明显增强影响力的经济和生态的元素之间的交互子系统。因此,升级系统循环机制,增强城市发展的内生动力,我们需要将更多的注意力放在流动的创新元素在中心城市,生态安全的空间格局的优化,湖南、湖北两省和可持续供应链的创新在整个地区。

1。介绍

2019年第一例后冠状病毒病(COVID-19)在2019年12月在武汉市,湖北省(1)(以下简称为“大”),这种疾病迅速蔓延到其他地区,特别是长江的中游,这是最严重的受感染地区以武汉市为中心。社会经济的操作订单在每个城市是严重影响;大型供应链中断,反映在空间规划、生产、供应模式,和城市治理。世界卫生组织流感大流行定义为国际关注的突发公共卫生事件(2]。目前,大流行性流感的预防和控制已经进入了规范化阶段,和城市社会经济的恢复过程提供了一个机会研究和数据收集的城市活力。与日益增长的不确定扰动因素的背景下,如突发公共卫生事件所代表的大流行,增强城市作为一个生态系统的适应性循环能力(SES)并进行有效的空间规划和治理是城市可持续发展具有重要意义。

城市SES的韧性研究突发公共卫生事件和其他灾难事件后一直是一个热门话题在公共管理、经济地理、和城乡规划,涉及各种元素的综合影响的SES和主要集中在政府和市场的作用或城市社会经济复苏的估值。马和任3和•奥尔科特和奥利弗4)进行了相关的研究和定量分析的分配关系和动态稳定资源要素的复杂系统。关于COVID-19大流行,小王和赵5马,et al。6),和李et al。7]研究了国内流行的空间分异特征从不同时间和空间尺度上揭示了相关特性等元素的景观生态模式和土地,建设应急管理和政府监管,和区域中心的大流行。此外,杨et al。8)提出了一种新的经济复杂系统计算和应用方法,可用于工程应用,包括人口规模的控制和经济和市场活动。然而,考虑到数据的及时性和准确性,相关研究主要探索传播流行病学和社会经济之间的空间相关性和宏观控制元素,但是城市的实证研究弹性的大流行和适当的治理措施研究根据当地条件仍然是未知的。

在这项研究中,实证分析为城市执行弹性在长江中游的流行基于现有文献。此外,本研究探讨了空间分化和城市使用geodetector弹性模型的主要组成部分。这项研究还提供了一个科学依据生态安全空间格局规划和治理和可持续供应链的创新和发展,以及增强城市活力和可持续发展能力。

2。文献综述

韧性,首先来自拉丁词“resilio“暗示”返回到原始状态”(9),而多学科背景的概念内涵经历了发展和社会转型,逐步应用于研究城市问题。的观点研究发展的三个阶段:工程弹性、生态恢复、生态弹性。最近的一项研究城市弹性定义为城市的生态网络系统的能力来维持或迅速恢复良好的操作状态的不平衡(10]。SES适应性理论框架下的治理,必须协调环境之间的相互关系,经济,和社会确定弹性管理策略和管理复杂的自适应系统的状态,从而增加城市的韧性和进一步应对非线性变化11]。

马关于动态自适应治理,实施了一系列分析和应用研究管理,经济,基于系统动力学系统理论(3,12- - - - - -16]。特别是,研究闭环供应链系统的复杂性为资源提高有利于阐明政府和市场之间的供需关系在城市活力和可持续发展的背景下17,18]。关于城市建设的韧性评价模型和指标的选择,弹性联盟提出了战略管理目标为城市SES下弹性和研究框架。Fox-Lent et al。19)建立了弹性矩阵框架来应对扰动因素的四个阶段(准备、吸收,恢复和适应)的物理、信息、认知和社会观点。Orencio等人建立了本地化Disaster-Resilience指数,关注环境和自然资源管理、金融工具、社会保障、技术措施和规划系统(20.]。

城市弹性测量的建模方法有不同的关注由于具体的研究目标和对象,也缺乏一套可信的测量指数选择的指标体系。然而,随着系统的弹性影响由多个元素和动态变化,研究在特定地区特定事件应该进步和动态,和研究结论的指导功能空间协调发展和适应治理应该强调。这次大流行可以作为一种有效的验证相关研究城市弹性评估,这有利于进一步探索和理解城市弹性的有影响力的元素和相互关系,从而优化供给和需求从源,积极增加城市SES的韧性。

3所示。模型建设

3.1。研究领域

王,赵5]说明COVID-19感染人数的分布和感染增长率表现出显著的空间集聚特征在整个国家,这是符合的范围在长江中游城市群和城市群三大沿海城市,和聚合是慢慢削弱了城市群在长江中游城市群。因此,我们选择了28个城市在长江的中游,明显是受到大流行的扰动因素的影响,为研究区域。考虑的一致性研究单位的行政和geographical-economic元素,以及数据统计,我们排除了三个县直属省级政府,即仙桃,钱江市和天门市,从本研究的范围。

基于城市群的发展规划长江的中游2015年经国务院批准,在长江中游城市群意味着国家megaurban集聚,以武汉市为中心和武汉市区,长株潭城市群、鄱阳湖城市群在主机组件。2017年,经济总量、人口和区域的城市群占9.6%,11.1%,和3.3%的相应的国家指标,分别。研究范围(图1)覆盖10个城市湖北省(武汉市、黄石市、鄂州城,黄冈城市,孝感城市,咸宁城市,襄阳城,宜昌城市,荆州城,和荆门城市),湖南省8城市(湘潭城市长沙城市,株洲城市,岳阳城市,益阳城市,常德城市,衡阳城市和城市娄底),江西省和10个城市(景德镇城市南昌城市,九江城市,鹰潭市,鑫城,伊春城市,萍乡城市,上饶城市,福州的城市,和霁西安市)。湖北,湖南,江西下面提到仅仅是指研究领域内的城市。

3.2。模型的假设

在这项研究中,我们采用三个实证城市韧性水平(表的元素1)测量的具体数值和空间分异城市韧性水平。此外,三个经验元素(表1)和城市韧性指标体系中的元素(表2)检测和分析来确定主导驱动元素和元素之间的交互。

马丁等人声称韧性可以更好地衡量的基础上恢复程度和速度从外部干扰的区域28]。根据大流行的具体情况,并考虑单一指数的限制元素在表征和加权指数的主体性要素体系,三个经验元素(国内生产总值(GDP)同比增长率(Y1),总用电量同比增长率(Y2),和在城市旅游强度恢复指数(Y3)选择共同特征的弹性水平城市社会经济研究领域内。特别是,GDP同比增长率是一个重要的宏观经济观察指数、总用电量可以被认为是社会经济运行的晴雨表,和在城市旅游强度常常作为社会经济活动的重要测量指标城市大数据领域的分析。考虑不同的特征特性和统计口径不同的经验元素,定义的三个指标在不同时间范围的基础上(详细表1和部分3.3)。

元素影响城市的指标体系建立了弹性水平结合SES弹性的内涵。基于测量模型的城市SES弹性水平的铣刀等。21),加上公共卫生问题的关注卫生系统、公共组织、文化接触,和弱势群体24),我们提出了一个假说对影响力的元素的城市指标体系的韧性水平关于大流行(表中暴露的问题2)。系统包括四个子系统,10个索引和20个元素,包括抵抗能力,适应能力和学习能力,应该由SES拥有。四个子系统的社会适应力,经济恢复,环境适应力和工程弹性,彼此互动,连接内部和外部,从而共同和动态调整系统状态。

3.3。数据源

根据流行病学分析的普遍特征和趋势研究领域内的大流行(29日,30.),大流行在研究领域可以分为四个主要阶段,即爆发期(从1月10日到2月3日),高峰期(从2月4日到2月20日),高原期(从2月21日到3月8日),和五保供养的时期(从3月9日到4月26日)。2020年2月21日,中央召开政治局会议,部署为流行病预防和控制工作,以及社会经济发展,因此大流行性流感预防和控制可能完全进入第二阶段。因此,2月21日是本研究的关键时间点。考虑到大流行分析的研究领域和不同的特征特性和计算方法的三个经验元素,不同时间范围的选择和计算完成。表3提供了一个详细的解释的主要数据来源。

值得注意的是,在城市旅游的数据强度(Y3)从百度获得移民大数据平台,通过手机地图人口流动的轨迹位置信息和日常连续性和即时性的特点是。在这项研究中,2019年和2020年的数据是爬和清洁。然而,只有数据从1月1日到3月15日,2019年,被披露,连续2周的平均数值的(从3月2日到3月15日)被用来作为在城市旅游强度的比较数据排除2019年春节期间旅客运输的影响。2020年,考虑到大流行进入高原期,预防和控制的新阶段自2月21日,2月24日(周一)的起始点和特殊值五一假期被消除,总共9周的数据于2月24日至4月26日日常数据的抓取和处理后得到。

3.4。主要研究方法

3.4.1。空间变异分析方法:空间自相关

空间自相关反映了一定的地理现象或属性值之间的相关性与相邻地区的单位面积单位(31日]。在这项研究中,我们使用了全球莫兰的我和地方空间协会(LISA)指数的指标来衡量全球自相关的度和地方城市弹性的自相关,分别按以下公式: 在哪里表示城市单位的总数;和显示变量的观测值在城市和城市 ,分别;表示观测值的均值;和意味着空间权重矩阵的值。值的范围(−1,1);数值趋于1表明类似的单位的分布更加集中,也就是说,空间集聚;值趋于−1显示高度的空间色散;和值接近于0表明全球自相关程度很低。 在哪里和表示变量的标准化值在城市和城市 ,分别为,表示空间权重矩阵的值。局部自相关集聚可以分为五种类型:HH类型,将类型,霍奇金淋巴瘤类型、LH类型,和“不重要”的类型。其中,HH型和LL型是正相关,显示高度的空间聚合;HL型和LH型是负相关,这表明高度的空间色散;和“不重要”意味着没有明显的集聚和扩散特征。

3.4.2。主要元素分析方法:Geodetector

Geodetector是一组相关的统计方法来探测空间分化和驾驶元素(32]。我们使用分化和因子检测在建模工具和交互检测识别主导驱动元素和元素之间的交互。在分化和因子检测,问值应用于测量元素的解释力X城市空间分异的弹性属性Y,射程[0,1];值越大,越强的解释力空间分异。这是计算如下: 在哪里N表明城市单位的总数σ²的方差Y价值。在交互检测,有五个类型的交互:非线性降低(问(X1∩X2)< min (问(X1),问(X2)));单因素非线性降低(min (问(X1),问(X2)<问(X1∩X2)<马克斯(问(X1),问(X2)));双重增强(问(X1∩X2)> max (问(X1),问(X2)));独立的增强(问(X1∩X2)=问(X1)+问(X2));和非线性增强(问(X1∩X2)>问(X1)+问(X2))。

3.4.3。城市空间格局分析方法:景观指标

根据覆盖数据,我们把景观类型分为耕地、生态用地、建设用地、闲置土地。其中,我们专门测量并计算了生态土地和建设用地使用FRAGSTATS软件平台和选定的六个指标(表4)来描述城市空间模式在长江的中游。

上述景观指标的公式如下: 在哪里表示景观元素的总面积和表示所有景观类型的面积,即单位面积上的补丁的数量(数量的补丁/ 100公顷)。

AI = self-adjacent公共边的数量比最可能的公共景观元素的边缘网络。在公式(5),代表的数量相似的相邻的景观类型的斑块,即根据计算的共同边界像素的长度相同类型的补丁。AI是最高的共同边界的长度时所有像素的一个特定类型的补丁达到最大值;否则,它是最低的。 在哪里表示的总数在景观斑块类型;意味着补丁的边缘长度毗邻的景观元素 ;和数值等于100说明相邻的边缘长度补丁是平等的,也就是说,附近补丁之间的概率是相等的。 在哪里代表了补丁的周长(细胞计数);表示块区域(细胞计数);和意味着细胞数量的景观。 在哪里表示的总数在景观斑块类型;意味着补丁类型面积的百分比 ;和意味着相邻的块类型的数量和补丁类型 。 在哪里意味着补丁类型的比例在景观。

4所示。实证分析

4.1。测量和空间分异的城市韧性水平下长江中游的大流行

以下4.4.1。测量弹性水平的城市

我们获得了GDP同比增长率(Y1),电力消费总额的同比增长率(Y2),和在城市旅游强度恢复指数(Y3)城市研究领域的测量,然后分别对其进行了统计皮尔逊相关测试与流行性灾难严重程度(Y0)。结果证明了Y2,Y3有显著相关Y0(表5)。

图2展示城市的空间分布趋势韧性水平。为城市韧性水平测量每GDP同比增长率,景德镇城市(7.8%)、长沙市(3.1%)、上饶城市(3.1%),和衡阳城市(3.0%)高水平的四大城市。湖南省城市显示出更有利的和平衡的状态。关于电力消费总额的同比增长率,排名前三的分别为25.1%(霁西安市),21.6%(伊春)和19.4%(福州市);湖南省城市显示经济复苏不平衡趋势,减少从南到北的值;和江西省的城市,株洲城市,湖南衡阳城市表现突出显示。湖北省城市表现出负在上面的两个指标。关于城市旅游强度恢复指数,6个城市,包括霁,在第一梯队。值得注意的是,黄冈城市(97.73%)和湖北省荆州城市(93.42%)表现出良好复苏水平在这个指标。

4.1.2。研究城市弹性的空间分化水平

根据表6,城市韧性水平由三个元素显示显著的空间聚集效应,这是比大流行性灾难严重程度。我们进行了丽莎集群进一步解释当地的自相关(图3)。精确,当城市韧性水平代表的GDP同比增长率,新低集群(低效型)成立的北翼在长江中游城市群,由武汉市,鄂州城,黄石市,黄冈,孝感城市,荆门城市,襄阳城,这表明这些地区及周边地区的韧性是在一个较低的值。高集群城镇韧性(高效类型)在东南角形成城市韧性水平时所代表的总用电量的同比增长率,它由株洲城市,福州城市,伊春城市,霁西安城市,萍乡城市,high-resilience集群区域是由这些地区和周边地区。一个新低集群形成武汉城市及其周边地区。当城市韧性水平表示了在城市旅游强度恢复指数,一个新低集群的城市恢复成立,由武汉市、黄石市鄂州城市,。

因此,弹性的城市武汉北部的城市和长江中游的相对较低。为城市弹性总用电量作为一个指标,城市南部的长江中游的表现出一个更好的经济复苏趋势。关于每个省的局势,鑫城的韧性是相对较低的江西。

我们具体分析了在城市旅游强度恢复时期(表索引7,图4);其空间关系的过程经历了“重要的聚合,”“随机”,短期离散化”和“长期的随机。“大约在低价值集群的动态变化在武汉市的周边地区和高价值的集群的东南角的开始研究以来,存在短期形势的高价值的集群在一些城市湖北省。考虑到时间节点的特殊性,我们相信,它有一个特定的关系与当地流行病预防和控制政策。4月26日,所有城市的旅游强度(武汉除外)基本上是一样的,在2019年,和这个属性的空间集聚效应逐渐削弱了在研究期间。

我们使用了三个经验元素来衡量城市韧性水平。结果显示,在发生COVID-19大流行,城市恢复长江中游的显示空间集聚的重要特征,与约空间减少的趋势从南往北递增。截至4月底,所有城市的城市旅游强度(武汉除外)在2019年一样。城市沿东南翼有一个很好的复苏趋势总用电量同比增长率的复苏和在城市旅游强度指数。整个城市的经济恢复和发展湖南省相对平衡,和鑫城,鄂州城市,福州城市,黄冈的城市,和荆州城市独特的演讲值得关注和进一步研究。

4.2。元素分析和空间分异影响城市韧性水平

4.2.1。准备分化和因子检测

表8报告的十大指标问价值。考虑到排名的三个元素,第三产业的比例(E3),国内生产总值增长率(E2),登记失业率在城市地区(年代2),伊拉克基地组织(N5)、归一化植被指数(N4),绿色覆盖率组合区域(N2),人口密度(N3)和互联网用户的比例(P3)有一个高解释力城市空间分异的韧性。这表明创新经济发展,稳定的就业环境,合理人口规模、安全、生态景观格局,和高效的信息传输的干扰元素的研究领域流行显著影响短期城市社会和经济复苏。

4.2.2。交互检测

根据交互检测矩阵(表9),所有检测元素的驱动力相互作用后的城市弹性研究领域是更重要的比单个元素的解释力。元素的交互类型包括二重元素增强和非线性增强,没有独立的元素。一些元素与单个元素检测相对较弱的解释力很强的解释力交互检测、暗示的影响元素,如床位的数量每10000人在此事件可以城市弹性完全与其他元素交互时显示。

城市弹性时以GDP同比增长率、第三产业的比例的解释力,登记失业率在城市地区,和空气质量是与其他元素交互时明显增强。其中,空气质量∩解释力最强的服务的第三产业所占比重(0.975)。从全球的角度看,电力消费总额的同比增长率,GDP增长率的解释力与其他元素交互时显著增加。城市建设用地的比例的解释力,表现相对平庸的单个元素检测,高达0.793与第三产业的比例进行交互。从城市旅游的角度强度恢复指数的解释力的数量每10000人学校∩城市登记失业率最高(0.910),以及第三产业的比例的解释力,网民比例、归一化植被指数、人口密度、和绿色组合地区覆盖率高,与其他元素进行交互。

上述研究表明,良好的工业模式和就业环境,优秀的自然生态和污染控制,和谐城市的规模和形式,且完整的信息基础设施建设的最大意义是短期城市社会经济复苏。后的解释力增加互动的各种有影响力的元素,包括社会、经济、生态和工程子系统。其中,各种元素之间的相互作用的生态和经济子系统是更重要,作用在城市社会生态系统的动态循环。因此,有必要加强城市建设经济市场的内生发展势头和提高空间品质。

4.3。建议适应治理基于影响力的元素

4.3.1。生态安全的景观格局的控制

密切关注的重大影响经济和生态子系统。我们进一步测量特定景观度量来分析城市空间模式(数据5- - - - - -7)。相比之下,江西省的城市作为一个整体显示更好的生态连接和同质性。湖南省有支离破碎的生态土地。武汉及其周边地区的城市湖南省透露规模相对庞大的人口和土地,且相对集中建设用地。SHDI数据形成了一个“双T”高价值的分布格局与省会城市节点空间模式,丰富的景观模式和高分散和不确定性。协调城市建设通过整合现有的生态资源优势,解决城市景观和建设用地结构,增强生态土地的延展性和连通性,阐明城市政策结合规模和形式是至关重要的部分消除城市规模和密度,增强城市的压力弹性。

4.3.2。可持续供应链创新

数据8和9显示经济子系统数据和城市创新与企业家精神的空间自相关指数和表明Wuhan-Changsha主轴的连接下蓬勃发展中的京广行早期表现出转换的趋势发展沿轴连续分布。武汉市有很强的人口和经济集聚效应;然而,周边城市显示缓慢的经济发展和阻碍了中央的传播功能。值得注意的是,江西省近年来表现出强劲的经济形势,和一个创新经济辐射圈以南昌市为核心的开发。每个集群的优势和长江沿岸经济带应通过构建交通和其他基础设施连接到打破错误和障碍,促进创新的向外流动要素的中心城市。此外,生态优先和绿色发展的新方法,应积极进行调查,以建立一个地区区域经济发展社区优势互补。

4.3.3。多努力,适应当地的环境,和区间协调

适应性应积极研究治理措施应对不确定扰动类似于流感大流行事件提高适应能力和可持续发展能力的城市风险。此外,措施多努力,适应当地的环境,和区间协调应该考虑升级系统循环机制。基于局部空间自相关的八个主要元素在图10和20个指标的空间分布,它可以推断出,三个省会城市独特的区位优势和政策优势;然而,更多的空间可以发展经济和信息化的辐射和推动作用。相对,江西省有显著的优势在环境适应力子系统,而武汉市和鄂州城市伟大的城市人居环境的压力和较低的植被指数和绿色组合领域的报道。北方城市在长江中游的承受和适应风险相对较弱的经济水平。这是一个必须关注的经济增长势头和先进的城市产业结构的程度。总体而言,仍有改善的余地湖北省经济创新和绿色发展;因此,武汉的周边城市的吸纳能力接收溢出效应从中心城市必须得到加强。江西省有显著的优势资源利用和环境可持续发展;因此,必须注意经济产出的效率和高素质人才的培养。湖南省有良好的经济,科学,教育发展趋势; however, issues like balanced economic development and environmental governance must be settled urgently to avoid extensive and inefficient use of resources and excessive concentration of chemical industry. It is imperative to further play the economic radiation role of central cities and augment the absorption capacity of small- and medium-sized cities to create the multicenter development pattern with Wuhan, Changsha, and Nanchang as centers and Ezhou, Zhuzhou, and Jiujiang as regional subcenters. Besides, it is crucial to further explore the advantageous and characteristic industries of subgroups of each city and dynamically promote industry convergence and cooperation to promote the clustering of advantageous industries.

5。结论

在发生大流行,城市恢复长江中游的显示空间集聚的重要特征,与约空间减少的趋势从南往北递增。城市沿东南翼有一个很好的复苏趋势总用电量同比增长率的复苏和在城市旅游强度指数。整个城市的经济恢复和发展湖南省相对平衡。

城市的空间分化韧性长江中游的是一个全面的各种元素之间的相互作用的结果。生态和经济子系统的独立和互动很重要。第三产业的比例,GDP增长率,登记失业率在城市地区,驻NDVI,绿色覆盖率在组合地区,人口密度,互联网用户的比例在短期扮演关键角色的社会和经济复苏的城市。

目前,实现传统产业的转型升级增加的能力在省会城市接收溢出资源,优化生态土地和建设用地的空间格局,湖南、湖北两省,促进该地区整体可持续供应链创新构成了重大突破促进弹性和该地区的可持续发展。

在这项研究中,城市的水平韧性研究领域的共同特点是三个要素(GDP同比增长率,总用电量的同比增长率,和在城市旅游强度恢复指数),具有不同的特点和局限性,更科学的描述城市适应能力需要进一步调查。元素拥有一个更加目标明确的竞选活动的选择取向和地理定位,和其外部效度也权证的验证。每个城市的社会经济复苏状况下的流行与行政权力密切相关,并没有广泛地讨论了在本研究中由于有限长度的研究。城市SES是一个动态的结构在多个主题和元素之间的相互作用,这是具有挑战性的分析。偏见是不可避免的在科学论证的过程中。能够理解城市系统应该改进在以后的研究和实践,和动态的治理应采取的策略,为建设最重要的是有弹性的和可持续的城市发展空间协调机制。

数据可用性

数据源是具体描述的部分3.3,数据用于支持本研究的结果中包括这篇文章。

附加分

(1)只有部分县(区)在福州市和霁西安城市包含在城市群在长江的中游,但整个城市霁西安、福州都包含在本研究促进数据采集和维护研究领域的完整性。(2)统计年鉴2018用于这项研究发布2017年的统计数据。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这个项目是由中国国家自然科学基金(批准号51778400)。作者要感谢湖南省发展和改革委员会、国家电网湖南省电力有限公司、黄石市政府,衡阳城市政府,益阳城市政府,湘潭城市政府,长沙市政府能源部门,湖南省统计局,天门市政府,仙桃城市政府,潜江市政府提供政府援助在写作的研究数据。

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