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结合广东省宜居区栅格图和广东省21市矢量边界图，运用ArcGIS区域统计分析模块，测算21市的宜居区面积。
考虑到广东省有4 114km的大陆海岸线和2 428km的岛屿岸线，基于栅格的宜居区面积提取会受栅格精度限制而无法包含海陆边界区的部分宜居区，这种误差在省级层面的大尺度范围内产生的影响不大，但在地市层面上，尤其是对部分沿海地市的宜居区面积造成较大的误差。此外，近年来，广东沿海地区不断开展的填海造地项目也在一定程度了扩大了这些地市的宜居区面积。为此，将本书研究得到的广东省宜居区栅格与最新的Google Earth遥感图像进行比较，识别和量算沿海地区被漏算的宜居区的面积。
图3-1 汕头市龙湖区海岸线附近宜居区面积增补示意
注：图中红色线条为宜居区栅格图的边界，黄色线条为龙湖区的区界，黄色半透明区域为被识别为需要增补的宜居区。
以汕头市龙湖区为例（图3-1）来说明对海岸线附近需要增补的宜居区进行识别的方法。首先将广东省宜居区栅格图矢量化，形成与栅格图覆盖范围一致的广东省矢量边界图，将其转换后导入Google Earth中（图3-1中白色线条），然后根据遥感图像来识别矢量边界外的宜居区（图3-1中黄色半透明带），并运用Google Earth中的面积量算工具来确定其面积。
结合以上的增补，最终确定了广东省21市的宜居区面积，如表3-1所示：
表3-1 广东省21市宜居区面积及比例
结合广东省各地市历年的粮食亩产，对广东省21市的粮食单产水平进行预测，设定广东省各地市未来一段时间的粮食最大单产水平。广东省各地市粮食单产水平的变化趋势如图3-2所示。
图3-2 1990年以来广东省21市粮食亩产变化图
从图3-2可以看出，广东省21市粮食产量变化的趋势是基本相同的，在经历了21世纪初的产量下降后，近几年开始稳步回升，但大部地市的粮食亩产仍低于历史最高水平。
结合各省的粮食单产数据及其变化趋势，设定各地市未来一段时间粮食亩产的适宜值，如表3-2所示：
表3-2 广东省21地市粮食亩产设定值
在对广东省的人均粮食消费水平进行确定时，设定了两个水平，分别为2020年为430kg，2030年为450kg。鉴于各地市经济发展水平及区位优势的不同，对各地市的人均粮食消费量进行差别化的设定。由于人均粮食消费量是经济发展水平和人们生活水平的重要表征，因此根据各地市的经济发展水平，即人均GDP水平，来确定各地市在未来一段时间的人均粮食消费量。
广东省按经济发展格局区分为4个大区，即珠江三角洲地区、东翼地区、西翼地区和粤北山区。4个区域的经济发展状况的变化趋势如图3-3所示。
图3-3 2000-2012年广东省珠江三角洲地区、东翼地区、西翼地区、粤北山区人均GDP变化
从图3-3可以看出，珠江三角洲地区的经济发展水平明显高于其他3个地区，东翼地区和粤北山区的人均GDP水平基本一致，西翼地区的人均GDP略高于东翼地区和粤北山区，但差异不大。
基于以上分析，将广东省的21市分成2个部分来确定人均粮食消费量。将珠江三角洲9个地市的人均粮食消费量确定为450kg，这9市为珠江沿岸的广州、深圳、佛山、珠海、东莞、中山、惠州、江门、肇庆。将东西两翼及粤北山区的人均粮食消费量确定为430kg，其中东翼地区包括汕头、潮州、揭阳、汕尾4市，西翼地区包括湛江、茂名、阳江3市，粤北山区包括韶关、梅州、清远、河源和云浮5市。
根据对各功能区人口密度标准的比较研究，按现代高收入国家或地区的人居标准，人文发展功能区的适宜人口密度d 3 为4 000人·km -2 。
对于生物生产功能区，在农业发展达到发达水平时，以集约农业的适宜人口密度为标准，当农业进一步发展达到高度发达水平时，应以设施农业条件下的适宜人口密度作为标准。因此生物生产功能区的适宜人口密度d 2 在农业发达水平下应为750人·km -2 ，在农业高度发达水平下应为220人·km -2 。
本节将各地市设定的参数代入人口密度模型中，对粤港澳大湾区各城市的人口密度模型进行估算。
由于广州、深圳、东莞3市均为高度城市化地区，尤其深圳市已基本实现完全城市化，整个区域已全部或大部分为人文发展区，故将3市放在一起进行分析，对其人口密度模型的各参数值进行设定，并计算其适宜人口容量，结果如表3-3所示：
表3-3 广州、深圳、东莞3个市的适宜人口容量计算结果
从表3-3可以看出，以高收入国家或地区人文发展功能区的适宜人口密度为标准，广州市的适宜人口容量约为1 200万人，深圳的适宜人口容量为344万人，东莞的适宜人口容量约为605万人。
广州、深圳、东莞3个市2012年实际常住人口数已分别达到1 283.89万人、1 054.74万人及829.23万人，均已超出了适宜人口容量，深圳和东莞的人口规模已经远大于其适宜人口容量。
广州、深圳和东莞是广东乃至全国的发达城市区，改革开放以来，这几个城市飞速发展，人口迅速扩张。按照发达国家城市发展的规律，随着城市经济发展水平的提升，在产业结构转变的带动下，城市人口会经历一个先升后降最后稳定的过程。
以美国的华盛顿特区为例，对其自1800年以来的人口数据和自1930年以来的人均收入水平数据进行分析，如图3-4所示。不难发现，随着人均收入的提升，华盛顿特区的人口密度经历了先上升后下降再稳定的过程。具体来说，当人均收入水平在2 000美元以下时，宜居区人口密度处于增长阶段，其中1800—1840年增长较为缓慢，1840—1930年增长速度加快。1930—1950年属于人口高速增长阶段；当人均收入处于2 000~5 000美元时，宜居区人口密度达到最大值并总体处于稳定阶段；当人均收入处于5 000~40 000美元时，人口密度总体进入下降阶段；当人均收入达到40 000美元以上时，人口密度基本稳定下来，并且根据本书第二章的分析，这时的人口密度比较有利于人地关系的协调。
图3-4 美国华盛顿特区宜居区人口密度与人均收入水平的变化（数据来自美国国家统计局）
为了对广州、深圳、东莞3市当前的人口发展状态进行初步评估，收集了3个市2000年以来的年末常住人口数据和城镇人均可支配收入数据，分析3个市的人口与经济发展的动态关系，结果如图3-5所示。
图3-5 广州、深圳、东莞3市2000年以来的人口及城镇居民可支配收入变化
注：实线表示年末常住人口，虚线表示城镇居民人均可支配收入，汇率按当年汇率计算，数据来自广东省统计年鉴
将图3-5中广州、深圳、东莞3市与图3-4中美国的华盛顿特区的发展历程进行对比，可以初步发现一些相似性。2000—2010年，广州、深圳、东莞3市的城镇居民人均可支配收入介于2 000~5 000美元，对应于华盛顿特区1950—1970年的收入水平，华盛顿特区在当时人口密度基本达到最大值并逐步稳定。而广州、深圳、东莞3市的人口增长从2010年开始也逐步放缓。
也就是说，按照美国华盛顿特区的发展经验，广州、深圳、东莞3市的宜居区人口密度目前应该达到了最大值。3市如果将来经济政策措施得当，经济能够稳步发展的话，人口密度应该会稳定并逐步下降，直到达到40 000美元的高收入水平时，人口密度将稳定在适宜人口密度4 000人·km -2 的水平。
因此，从经济发展与人口变化的动态关系来看，本书研究对广州、深圳及东莞等市的人口容量估计是基于其未来在高度发达水平下的适宜人口容量。也就是说，当前深圳等城市的人口容量超过适宜人口容量具有一定的历史必然性，但如果政策措施得当，随着其经济发展和产业升级，人口最终会逐渐回落并稳定在适宜人口容量的水平。
综上所述，本书研究对于广州、深圳、东莞等发达城市地区的适宜人口容量估算的意义在于：一方面为其提供了在达到高收入水平时适宜人口容量的参考值；另一方面为区域发展的产业政策和人口政策的制定和调整的时机选择提供了参考依据。
珠海市人口密度模型的各参数值如下：
总面积 S =1 654km 2 ；
宜居区面积 S h =698.27km 2 。
生物生产功能区适宜人口密度：
农业发达水平下： d 2 =750人·km -2 ；
农业高度发达水平下： d 2 =220人·km -2 ；
人文发展功能区适宜人口密度 d 3 =4 000人·km -2 ；
人均粮食消费量 X =450kg；
生物生产功能区粮食单产水平 Y =6.15×10 7 kg·km -2 。
将上述值代入人口密度模型中，得到的结果如表3-4所示：
表3-4 珠海市人口容量估算结果
从表3-4可以看出，在农业发达水平下，珠海市若要粮食自给自足，则生物生产功能区的面积占宜居区面积的比例应该不少于67%，此时的适宜人口容量为1 275 947人；在农业高度发达水平下，珠海市若要粮食自给自足，则生物生产功能区的面积占宜居区面积的比例应不少于61%，此时的适宜人口容量为1 172 122人。
若粮食自给率为0，宜居区全部用于人文发展功能，此时的适宜人口容量为2 793 080人，也是珠海市适宜人口容量的最大值。
珠海市2012年人口已达158.26万人，若对应农业发达水平，则其粮食自给率为64.33%，若对应农业高度发达水平，则其粮食自给率为55.31%。
佛山市人口密度模型的各参数值如下：
总面积 S =3 848km 2 ；
宜居区面积 S h =2 590.65km 2 。
生物生产功能区适宜人口密度：
农业发达水平下 d 2 =750人·km -2 ；
农业高度发达水平下 d 2 =220人·km -2 ；
人文发展功能区适宜人口密度 d 3 =4 000人·km -2 ；
人均粮食消费量 X =450kg；
生物生产功能区粮食单产水平 Y =5.70×10 7 kg·km -2 。
将上述值代入人口密度模型中，得到的结果如表3-5所示。
表3-5 佛山市人口容量估算结果
从表3-5可以看出，在农业发达水平下，佛山市若要粮食自给自足，则生物生产功能区的面积占宜居区面积的比例应该不少于69%，此时的适宜人口容量为4 539 237人；在农业高度发达水平下，佛山市若要粮食自给自足，则生物生产功能区的面积占宜居区面积的比例应该不少于63%，此时的适宜人口容量为4 158 171人。
若粮食自给率为0，宜居区全部用于人文发展功能，此时的适宜人口容量为10 362 600人，也是佛山市适宜人口容量的最大值。
佛山市2012年人口数为726.18万人，若对应农业发达水平，则其粮食自给率为33.28%，若对应农业高度发达水平，则其粮食自给率为28.62%。
江门市人口密度模型的各参数值如下：
总面积 S =9 541km 2 ；
宜居区面积 S h =3 841.88km 2 。
生物生产功能区适宜人口密度：
农业发达水平下 d 2 =750人·km -2 ；
农业高度发达水平下 d 2 =220人·km -2 ；
人文发展功能区适宜人口密度 d 3 =4 000人·km -2 ；
人均粮食消费量 X =450kg；
生物生产功能区粮食单产水平 Y =5.55×10 7 kg·km -2 。
将上述值代入人口密度模型中，得到的结果如表3-6所示。
表3-6 江门市人口容量估算结果
从表3-6可以看出，在农业发达水平下，江门市若要粮食自给自足，则生物生产功能区的面积占宜居区面积的比例应该不少于70%，此时的适宜人口容量为6 630 883人；在农业高度发达水平下，江门市若要粮食自给自足，则生物生产功能区的面积占宜居区面积的比例应该不少于64%，此时的适宜人口容量为6 068 284人。
若粮食自给率为0，宜居区全部用于人文发展功能，此时的适宜人口容量为15 367 520人，也是江门市适宜人口容量的最大值。
江门市2012年人口数为448.27万人，若对应农业发达水平，则其粮食自给率可达184%，若对应农业高度发达水平，则其粮食自给率可达158%。表明这个区域未来还可容纳更多人口。
肇庆市人口密度模型的各参数值如下：
总面积 S =14 822km 2 ；
宜居区面积 S h =2 010.87km 2 。
生物生产功能区适宜人口密度：
农业发达水平下 d 2 =750人·km -2 ；
农业高度发达水平下 d 2 =220人·km -2 ；
人文发展功能区适宜人口密度 d 3 =4 000人·km -2 ；
人均粮食消费量 X =450kg；
生物生产功能区粮食单产水平 Y =6.30×10 7 kg·km -2 。
将上述值代入人口密度模型中，得到的结果如表3-7所示。
表3-7 肇庆市人口容量估算结果
从表3-7可以看出，在农业发达水平下，肇庆市若要粮食自给自足，则生物生产功能区的面积占宜居区面积的比例应该不少于66%，此时的适宜人口容量为3 722 602人；在农业高度发达水平下，肇庆市若要粮食自给自足，则生物生产功能区的面积占宜居区面积的比例应该不少于61%，此时的适宜人口容量为3 422 757人。
若粮食自给率为0，宜居区全部用于人文发展功能，此时的适宜人口容量为8 043 480人，也是肇庆市适宜人口容量的最大值。
肇庆市2012年的人口为398.23万人，若对应农业发达水平，则其粮食自给率为可达87.86%，若对应农业高度发达水平，则其粮食自给率可达75.54%。
惠州市人口密度模型的各参数值如下：
总面积 S =11 356km 2 ；
宜居区面积 S h =2 856.01km 2 。
生物生产功能区适宜人口密度：
农业发达水平下 d 2 =750人·km -2 ；
农业高度发达水平下 d 2 =220人·km -2 ；
人文发展功能区适宜人口密度 d 3 =4 000人·km -2 ；
人均粮食消费量 X =450kg；
生物生产功能区粮食单产水平 Y =5.70×10 7 kg·km -2 。
将上述值代入人口密度模型中，得到的结果如表3-8所示：
表3-8 惠州市人口容量估算结果
从表3-8可以看出，在农业发达水平下，惠州市若要粮食自给自足，则生物生产功能区的面积占宜居区面积的比例应该不少于69%，此时的适宜人口容量为5 004 190人；在农业高度发达水平下，惠州市若要粮食自给自足，则生物生产功能区的面积占宜居区面积的比例应该不少于63%，此时的适宜人口容量为4 584 092人。
若粮食自给率为0，宜居区全部用于人文发展功能，此时的适宜人口容量为11 424 040人，也是惠州市适宜人口容量的最大值。
惠州市2012年的人口为467.4万人，若对应农业发达水平，则其粮食自给率可达113%，若对应农业高度发达水平，则其粮食自给率可达96.79%。表明这个区域未来还可容纳更多人口。
中山市人口密度模型的各参数值如下：
总面积 S =1 800km 2 ；
宜居区面积 S h =1 101.51km 2 。
生物生产功能区适宜人口密度：
农业发达水平下 d 2 =750人·km -2 ；
农业高度发达水平下 d 2 =220人·km -2 ；
人文发展功能区适宜人口密度 d 3 =4 000人·km -2 ；
人均粮食消费量 X =450kg；
生物生产功能区粮食单产水平 Y =6.30×10 7 kg·km -2 。
将上述值代入人口密度模型中，得到的结果如表3-9所示：
表3-9 中山市人口容量估算结果
从表3-9可以看出，在农业发达水平下，中山市若要粮食自给自足，则生物生产功能区的面积占宜居区面积的比例应该不少于66%，此时的适宜人口容量为2 039 159人；在农业高度发达水平下，中山市若要粮食自给自足，则生物生产功能区的面积占宜居区面积的比例应该不少于61%，此时的适宜人口容量为1 874 911人。
若粮食自给率为0，宜居区全部用于人文发展功能，此时的适宜人口容量为4 406 040人，也是中山市适宜人口容量的最大值。
中山市2012年的人口为315.5万人，若对应农业发达水平，则其粮食自给率为可达34.16%，若对应农业高度发达水平，则其粮食自给率可达29.37%。