中图分类号：F299.425；F125 文献标志码：A 文章编号：1000-8462(2020)02-0070-09 随着全球化进程的加快，城市蔓延逐渐成为全球较为普遍的现象。“城市蔓延”一词由William H.Whyte于1958年首次提出，用来描述城市郊区飞地式开发的现象[1]。Jean Gottmann认为蔓延是大都市边缘持续不断的扩张[2]，并认为大都市边缘总有一个带状区域处于从乡村向城市的转化过程中[3]。Anthony Downs、Mills等人认为城市蔓延是过度郊区化的一种形式[4-5]。张庭伟于1999年率先在国内引入“城市蔓延”一词，并指出城市蔓延是一种失控性的郊区化[6]。高密度城市和低密度城市均存在蔓延，但由于人口密度、城乡结构、土地制度和社会经济发展水平等不同，高密度城市和低密度城市的蔓延存在许多差异[7]。以美国为代表的低密度城市的蔓延主要是发生在城市边缘地带低密度的、无序的、用地类型单一的、依赖小汽车交通的城市空间扩展现象，并伴随着一系列经济、社会和环境问题的产生；而以中国为代表的高密度城市的蔓延指非农建设用地以高速、低效、无序的形式向周边地区进行扩张[8]，并产生交通拥堵、绿地侵蚀、基本农田侵占等城市问题。对比分析高密度城市和低密度城市的蔓延特征差异，有助于为城市规划和管理提供参考。 美国大规模的城市蔓延开始于1920年代，中国城市蔓延1980年代才出现。与美国相比，中国的城市蔓延开始得晚，开始时的城市化率低，但城市蔓延加速快[7]。美国的城市蔓延是市场导向的，在开放、自由的市场条件下，大量私人小汽车出现，高速公路网兴建，长距离通勤得以实现，人们为了逃避社会、环境问题严重的城市中心区，主动向环境更为良好的郊区迁移，并伴随工业、商业、办公的外移，这种大规模的郊区化促使美国率先出现城市蔓延现象[9]。而中国的城市蔓延为政府导向，1980年代后，中国实行城市土地有偿使用制度的改革，城市中心区和郊区地价的不同，导致城市土地功能的空间置换，工业从高租金的中心区搬迁至郊区，加上住房制度改革、中心区大规模旧房改造和郊区新住宅建设，城市交通、通讯等基础设施条件的改善，促使人口向郊区迁移。户籍制度的放宽、城市规划的导向、维持GDP高速增长对用地的渴求等进一步加速了城市蔓延[10]。 研究城市蔓延需要对蔓延程度进行科学定量的测度。目前，城市蔓延的测度方法主要有单指标法、多指标法、图像分析法、模型法等[11-17]。常用的指标有密度、增长率、弹性、空间形态等[18-19]。有学者对全球不同城市的蔓延特征和人口密度变化进行了分析，采用梯度分析法[20]、网格法[21-22]、GIS和CA相结合[23]等方法描述城市形态，利用数学模型刻画人口密度的分布[24]，并将土地利用和人口密度结合[23-24]，分析城市扩张过程中人口密度的变化，得到全球大部分城市平均人口密度下降[25]的结论。大多数学者认为应该提高土地利用效率，合理控制城市规模，有效遏制蔓延态势，并提出城市蔓延控制策略[26-28]。但也有学者通过分析全球157个国家截面数据，发现与全球其他国家相比，中国人均城镇用地水平较低[29]，我国应适度放开建设用地指标。从已有研究可以发现，高密度城市和低密度城市在城市蔓延过程中，土地扩张特征和人口密度变化的差异尚不明晰。蔓延的空间增长对人口密度的影响在高密度城市和低密度城市有何不同？是否城市越蔓延，人口密度下降得越快？ 作为世界上的主要经济体，一方面，美国城市表现出普遍的蔓延特征，而中国城市正处在城市化高速发展阶段；另一方面，中国城市的人口密度远高于美国城市的人口密度。基于以上两点，本文以中国和美国的大城市为研究对象，探究高密度城市和低密度城市蔓延特征的差异。选择人口100万以上的12个中国城市和9个美国城市为样本城市，采用圈层分析法计算城市土地密度，并用反S方程拟合城市土地密度函数，计算蔓延度指数，从土地扩张和人口密度变化两个方面对比分析中国和美国大城市的城市蔓延特征。以期帮助中国吸取美国城市化的经验教训，寻找治理中国城市蔓延的切入点和突破点，为中国未来的城市化发展道路提供参考。 1 样本城市、数据和方法 1.1 样本城市和数据来源 本文在纽约大学和联合国人居署、林肯土地政策研究所合作的城市扩张项目公布的数据集《城市扩张图集》[25](http://www.atlasofurbanexpansion.org/data)中选择人口超过100万的21个中美城市作为样本城市，其中中国城市12个、美国城市9个(表1)。中国的样本城市大部分是直辖市或省会城市，美国的大部分是大都市区城市，具有城市历史长、人口数量多等共同特点。但中国城市的规模普遍比美国城市大，41.7％的中国城市2014年的人口数量超过了1000万，而美国城市中只有纽约和洛杉矶是超大城市。 表1 样本城市概况 Tab.1 Sample cities
| 城市名称 | 人口数量(万人) | |
| 1990 | 2000 | 2014 | |
| 广州 | 240.507 | 1203.912 | 2465.722 | |
| 上海 | 1004.452 | 1446.068 | 2438.727 | |
| 北京 | 603.739 | 986.984 | 2066.940 | |
| 深圳 | 45.578 | 595.550 | 1094.513 | |
| 天津 | 433.542 | 472.341 | 1005.608 | |
| 成都 | 201.942 | 511.763 | 933.973 | |
| 武汉 | 211.207 | 467.440 | 817.406 | |
| 郑州 | 125.696 | 201.221 | 715.662 | |
| 济南 | 171.669 | 223.991 | 331.683 | |
| 常州 | 100.196 | 152.324 | 307.575 | |
| 唐山 | 81.933 | 113.999 | 269.987 | |
| 海口 | 50.181 | 75.604 | 124.766 | |
| 纽约 | 1623.530 | 1795.555 | 1841.209 | |
| 洛杉矶 | 1235.530 | 1409.141 | 1513.897 | |
| 芝加哥 | 732.502 | 850.973 | 891.378 | |
| 费城 | 476.054 | 532.983 | 585.288 | |
| 休斯敦 | 273.974 | 375.862 | 539.934 | |
| 明尼阿波利斯 | 189.916 | 228.158 | 262.692 | |
| 波特兰 | 113.157 | 151.240 | 190.441 | |
| 克利夫兰 | 137.623 | 162.273 | 186.502 | |
| 罗利 | 26.255 | 70.216 | 118.842 |
