城市人口空间结构模型及其应用预测的初步研究

1城市人口分布空间结构模型及其应用研究赵东泉黄汉明龙文（广西师范大学物理与电子工程学院，广西桂林541004）摘要：影响人口分布的因素很多，为了寻求工作职位而迁移是主要的因素，也是符合当前我国劳动力向城市转移的根本因素。本文引用了国外人口分布模型。选取了适当的参数、用该模型进行了人口分布预测；通过预测结果的分析，可以了解人口分布的变化趋势，有助与建立相应的宏观城市人口调控政策。这不仅对城市管理有很大的帮助，在理论研究方面也有显著的意义。关键词：人口分布模型；在业人口；失业人口；人口迁移TheSpatialStructureModelofUrbanPopulationDistributionanditsApplicationResearchZHAODong-quan,HUANGHan-mingandLONGWen(Physicsandelectronicengineeringcollege,GuangxiNormalUniversity,GuilinGuangxichina541004)Abstract:Manyfactorsimpactthepopulationdistributioninurbanarea.Seekinganewjobpositionmaybethemainfactorofrelocation.ItisalsothefundamentalcauseofmoreandmorerurallaborsrelocatingtourbanareaincurrentChina.Thispaperadaptsafamousmodelofpopulationdistributionbysimplifyingandselectingsomeappropriateparameterstoforecastfuturepopulationchange,Byproperanalysisoftheforecastedresults,itiseasytoforeseethetrendofpopulationchange.Andthisishelpfultopoliciesmakingandplanprogrammingforurbandevelopment.Inaddition,theresearchcarriessignificanttheoreticalmeaningdeservingfurtherdelving.Keywords:PopulationDistributionModel;EmployedPopulation;UnemployedPopulation;PopulationRelocation.当今，由于农村经济的发展，大量农村剩余劳动力进入城镇务工经商，从事工、商、运、建、服等行业。由此导致我国城市人口出现大幅度增长，这是我国经济发展的必然趋势；然而，城市人口的增长也带来许多消极因素，所以了解城市人口分布以及就业结构变化的趋势，对城市人口作及时的预测是十分必要的。影响人口分布的原因很多，主要有以下几个方面：（1）自然机制——即人口的出生率和死亡率；（2）迁移——这是影响人口分布的主要因素；2（3）环境因素——即地区本身的客观条件对人口发展的影响；从以上分析可以看出，人口变动的主要原因是迁移。为了形象地反映人口分布机制中各因素之间的关系，可以画出关系框图如下：图1影响人口分布的各因素关系图1.人口分布模型推导随着城乡经济的发展，大量的农村剩余劳动力流入城市中，人们主要是为了寻求工作职位。因此，模型把人口分成两类：在业人口iX和失业人口in。在业人口iX随时间的变化率为)(iiiiXJndtdX（1）式中，ε为在业人口增长的比例常数，在业人口的增长决定于工作岗位iJ与在业人口数iX之差，即可以有多少个工作空额由失业人口来增补。当iJ=iX时，在业人口不可能增加，处于平衡态；当iX＞iJ时，一部分在业者将成为失业人口，使在业人口减少。in的出现，表示失业大军愈多，则填补岗位空额的速度愈快；否则，若in=0，即使有岗位空额，在业人口也不会增加。某一地区失业人口in的变化率可表示为outiiniiiiiMGMGdtdXpdtdn（2）右端第一项为该地总人口ip（iiinxp）的自然增长，i为人口自然增长系数。它与ip的乘积减去在业人口的变化率即为失业人口的变化率。此外，还要考虑人口的迁移。自然资源基本产业的职工数基本产业的失业率人口自然增长率对第三产业的需求数迁移第三产业失业率气候环境等条件3iniMG为迁入此地的人口变化率；outiMG为迁出此地的人口变化率。此外，还需要考虑工作岗位数自身的变化，即要研究经济的发展情况。对经济的发展采用有限制增长的演化方程——逻辑斯蒂方程)1(iiiiMJkJdtdJ（3）其中，k比例常数；iM为工作岗位的发展潜力。从定性分析可以看出，第三产业的发展与人口多少有密切的关系，而基本产业则受自然环境约束较大。因此，模型需将工作岗位数iJ及发展潜力iM分为第三产业和基本产业两部分ticiiticiiJJJMMM}（4）基本产业岗位发展潜力的增长取最简单的线形变化形式icirdtdM（5）其中，是普适比例常数；ir反映该地基本产业发展潜力的增长率，具体采用实际从事基本产业生产的人员的平均增长率。例如，1996年各地从事基本产业的人数为,1996ciX2005的数为2005ciX，平均增长率ir为9)1996()2005(ciciiXXr（6）计算第三产业发展潜力的增长率，必须考虑它与人口的关系；此外，随着人们的生活水平不断提高，个人需要的服务量不断扩大，从事第三产业的人数也将不断增多，即对单位人口服务的第三产业工作人员将不断增长。第三产业发展潜力可表示为itirpdtdM（7）式中，仍表示工作岗位数与发展潜力之间的比例常数；ip表示总人口数；r表示单位人口对第三产业需要的变化率。r值可由历年单位人口对第三产业服务人员的要求进行统计平均得到。例如，取2005年一个人需要第三产业服务人员的人数为)2005(，1996年的需要的人数为)1996(，平均增长率为10)1996()2005(r（8）总括上面建立的模型，需要方程共五个，即（1）、（2）、（3）、（5）、（7）。利用上述方程和适当参数，可以模拟某地区在业人口和失业人口的分布情况。42.人口分布模型应用实例分析下面我们以广州市为例来讨论一下模型的应用，为了计算方便，把数学模型进行简化处理，对公式（2）做如下处理outiiniiiiiMGMGdtdXdtdn（2）通过统计数据模拟，取每年迁入和迁出为一个平均值，即iniMG－outiMG＝常数下面以广州市为例对人口空间分布进行模拟，以下图表是来自广州市统计信息年鉴的详细数据。表I1996~2005年从业人口分布情况（单位：万人）表II1996~2005年人口迁移情况（单位：万人）表III1996~2005年三类产业人口分布情况（单位：万人）-以上3表中的数据摘自（广州市人口统计年鉴）在具体预测计算之前，应先给出恰当的参数值。根据（表Ⅰ1995年到2005年历年广州统计数字，;下面通过计算机模拟，确定出所需要的参数。运用线性回归拟和总人口和在业人口的增长曲线。如下图5图2总人口拟合曲线图3在业人口拟合曲线根据以上拟合的曲线，能够了解在业人口和总人口的简单的变化趋势，使用相应公式可以求出所需要的参数。在业人口增长的比例常数31039.3总人口增长的比例常数31045.5i根据公式（6）、（8）和表Ⅱ求得下列两值8308.5ir5677.11r485.1k，=2.112，一般采用的比例常数利用这些参数和1996的初始值，利用上述模型在matlab中进行仿真计算，就可以算出广州各时期在业人口和失业人口的数字。模型演化结果如下图所示。图41996~2005在业人口和失业人口模型预测曲线变化图图51996~2015在业人口和失业人口模型预测曲线变化图从图中可以看出，在业人口比较符合实际变化趋势，在业人口变化趋势在2005年后逐渐减慢，最终趋向一个最大值，这与城市容量和它所能够提供的就业岗位有关，同时失业人口伴随着迁移人口减少也降到最低。3.模型预测结果误差分析计算结果与实际的各年数据相比基本满足要求，但模型还产生了某些误差，例如，失业人口变化趋势明显减少，这与对迁移人口简化有关，因为迁移人口近年出现增长态势，导致失业人口增多，再就是模拟中忽略了一些人口演化的机制。其中包括第三产业结构的变化。因为，一方面每个人所需要服务量逐年增加很多；另一方面由于服务自动化程度提高，使得同样的服务所需要人员减少，服务的结构也会发生变化。模型中用平均增长值代替上述复杂的机制，用每个人所需要的需求量逐年表示出事第三产业的人口，相当于认为第三产业的结构发生变化。另外，我们看到人们的工资收入提高，并不需要全为工资而工作，工作一段时间就可以挣得足以供全年生活的工资。这样一件工作需要由多各人完成，工作岗位数与需要的工人数发生变化。而艾伦模型[？]中并未体现这一变化。这里暂不计算环境因素的影响，只分析各地的工作岗位数与在业人数的差别相同，但由于自然环境不同，他们对其他地方失业人员的吸引力也就不相同。在预测之间还要解决今后若干年内，随着经济的发展，原来给定的五个参数值是否发展变化和怎样发生变化的问题。并需给出1R和2R的具体数值。前面在计算1R和2R时候，分6别用初始年和终止年在业人口之差及每个人对第三产业需求变化的实际值进行统计平均求得。首先，仍原来的ir，r值，并取已给定的参数值进行计算，得到预测结果。它可视为在各种条件不便时，各地人口发展的趋势。最终给出比较理想的人口空间分布的发展预测。4.结束语目前，在市场经济条件和国家宏观政策的引导，大量的农村剩余劳动力涌入了城市，自80年代以来，每年流向大城市，特大城市和经济特区的民工潮，已经给城市和铁路交通造成了极大的压力。同时，城市，城市待岗，失业人数也很多，为此，政府采取了一系列的对策：一方面在各城市实行企业改制，鼓励投资，引进外来资本，扩大再就业；另一方面，对农民工进行引导和调节。再之，国家采取措施，大力发展小城镇，各地创造了多种发展模式，特别是一些明星小城镇，使小城镇吸收了大量农村剩余劳动力。总起来说，我国进入一个城市化加速发展的态势。但是城市人口的增长也是有限制的，也就是就业状况限制了人口的增长，从模型预测结果可以看出，若干年后，城市人口增长很缓慢，趋于一个最大值，这是城市人口机制演化的必然结果。总之，我国的现在城市化水平还是比较低的，目前我国正处在在城市化加速发展的时期，人们向大、中城市流动是正是体现这一趋势。但是，城市人口超过它所容纳的限度就会带来一系列的社会问题，比如，资源环境问题、交通问题、就业问题、住房问题等社会问题，因此，及时掌握城市人口分布发展趋势，并对人口分布状况进行适当的预测并进行客观评价是非常必要的，对政府制定相关人口政策具有明显的指导意义。参考文献（reference）〔1〕.唐恢一城市学（M）.哈尔滨工业大学出版社，2001.1.〔2〕王宏伟.中国城市增长的空间组织模式研究[J].城市发展研究.2004,11(1)26-28..〔3〕BookerLB,GoldbergDE,HollandJH.ClassifiersystemandGeneticalgorithms[J].ArtificialIntelligence,1989,40:235-282.〔4〕广州市统计信息年鉴参考资料：（5）宋兆基，徐流美等.matlab在科学计算中的应用(M)清华大学出版社，2005.2（6）谭永基等编著数学模型（M）复旦大学出版社2006.3