基于空间相互作用的中国城市群体系空间结构研究_董青

有关城市群的研究自从1950年代法国地理学家简·戈特曼Jean Gottmann 提出Megaloplis 的概念后就方兴未艾，但中国城市群的研究在改革开放后才大大加速，对城市群空间结构的研究是城市群研究的一个重要分支。目前对中国城市群空间结构的研究主要向两个方向分化：第一个方向是研究单体城市群的内部空间结构及其演化优化，在这个方向上中国学术界的相关研究已经相当全面和深刻；另一个方向是对于城市群体系空间布局和演化的研究，研究成果相对较少。代合治界定了中国的17个城市群得出了中国城市群的空间分布遵循由东向西梯次递减规律[1]。周一星认为中国已经形成的以京津唐、

长江三角洲、珠江三角洲三大城市群为核心的3个城市一级经济区和11个二级城市经济区主导了中国空间经济格局[2]。方创琳提出了城市群结构体系的概念，通过城市群发育指数将中国的28个城市群划分为3个等级，并得出了城市群结构体系的空间结构具有明显的不平衡性和空间分异性特征的结论[3]。苗长虹、王海江认为中国城市群体系使我国区域经济在地理空间上呈现出“四大板块”“多极联动”的分布格局[4]。顾朝林预测2020年中国城市群体系将由3个城市密集区、7个城市群和17个城市发育区组成，提出应按“三纵两横”的国家城市发展轴为基干布局城市群体系的思想[5]。董青通过测量城市群之间的欧氏距离矩阵利用分形理论证明了中国城市群在地理空间上具有明显轴线分布特征[6]。

纵观已有研究成果不难发现，目前城市群体系空间结构研究多以定性研究为主，已有的定量分析也是以传统的数量统计模型为基础，在国家空间尺度上将各单体城市群视为地理空间和经济空间中的极点，根据空间点模式思想利用核密度或者分形理论方法分析所有点事件在空间上的分布[6-7]，但研究关注的只是空间点分布的集聚性和分散性问题，在地理空间分布态势和经济数据的相关分析上往往顾此失彼，忽视了城市群经济体之间的空间效应（空间依赖性和空间异质性）。

1研究范围及数据来源

鉴于港澳台地区经济的增长路径与驱动机制与中国大陆差异显著，且港澳回归后对中国城市群体系空间结构的影响存在一定的滞后期，故本文以除港澳台地区以外的中国大陆国土疆域为研究区域；数据来源于相应年份的《中国城市统计年鉴》，新疆、重庆的数据分别参阅《新疆统计年鉴》和《重庆统计年鉴》。对中国城市群的界定按如下原则来进行：①是所在区域经济增长的极核，对区域经济的带动组织作用明显，至少可以组织和带动所处省级尺度范围的发展，具有省级及以上意义；②至少包括两个以上地级及以上城市，建制市的数量不少于3个；③城市群内部各城市之间联系密切，地域邻接，通勤距离不超过三个小时；④政府部门和学术界相对公认的名称和区域范围，区域范围按行政区范围界定。按此下限原则，1998—2007年间中国

文章编号：1000-8462（2010）06-0926-07

基于空间相互作用的中国城市群体系空间结构研究

董青1，刘海珍2，刘加珍2，李玉江1

（1.山东师范大学人口·资源与环境学院，中国山东济南

250014；2.聊城大学环境与规划学院，中国山东聊城

252059）

摘要：城市群之间的空间相互作用是城市群体系空间结构赖以形成的基础，利用引力模型思想和ESDA 技术在时间截面上对城市群之间空间相互作用的流量及流向的分析发现：中国城市群体系空间结构与空间相互

作用具有明显的正相关性，其空间结构的空间依赖性特质明显，呈现出空间集聚特征；2000年后中国城市群体系空间结构进入

“结构稳态”期；将最大引力分析与ESDA 分析结合，量化挖掘城市群体系空间分布轴线，发现城市群体系空间结构的“泊松分布”形态明显。关键词：引力模型；ESDA ；空间结构；分布轴线；结构稳态；泊松分布；中国中图分类号：F290文献标识码：A

收稿时间：2010-03-03；修回时间：2010-05-18

基金项目：国家自然科学基金项目（编号：40901276）和山东师范大学研究生科研创新基金项目（编号：SCX0912）联合资助。

第30卷第6期经济地理Vol.30，No.62010年6月ECONOM IC GEOGRAPHY Jun.，2010

城市群体系由24个城市群组成，城市群等级层次

的划分以城市群的GDP 为依据。2引力、潜力模型构建与分析

2.1引力模型构建与最大引力连接线的获得城市群体系各单体城市群之间的空间相互作用是以双向或者多向的人流、物流、信息流、经济流、能量流、知识流为表征的综合经济联系，是促进单体城市群发育成熟、城市群体系不断完善发展的内在动力和决定性因素之一，主导构建了城市群体系空间结构。典型的计算城市群之间经济联系的引力模型可以表示为[8]：

Y ij =k p i V i 姨×p j V j 姨D ij

b （i ≠j ）

（1）

式中：p i 、p j 是城市群总人口数量，V i 、V j 是两城市群

的GDP 总值，D ij 是两城市群之间的距离，以城市群核心城市之间距离为基准，k 为常数，b 为距离摩擦系数，取值范围可在0.5—3之间。但这一经济联系的量化模型经过实证表明人口变量在公式中几乎不起作用，本文采用经过验证的简化模型来进行计量两两城市群之间的引力[9]：

Y ij =K V i V j 姨D ij

b （i ≠j ）

（2）

距离变量D ij 取两两城市群之间的最短路径距

离，其幂指数b 的取值主要受交通运输线网、信息网络质量、密度和区域交通方式组成和比例等因素制约。克鲁格曼（2000）认为“有许多争议，但它可能接近于1”[10]，根据国内学者顾朝林的验证，选择b=1更有利于揭示国家尺度范围的城市群体系的经济联系状态[11]。但交通线路存在质量、密度、通过性等差异，而且不同类型的物质、人员和信息流的距离衰减系数也各不相同，各城市群的空间相互作用的组成结构也大相径庭，b 一律取1会不可避免的出现误差。所以，引力模型更适用于均质性区域，西部的城市群由于经济总量小、空间距离大和地形地貌因素对交通的影响等因素干扰，计算出的最大引力方向可能失真，掩盖空间经济联系的真实方向。但这些扰动对揭示东中部经济总量较大、地表条件均质性较强的城市群体系经济联系主要扩散方向的影响相对较小，对东中部城市群引力模型的计算结果是可信的。通过计算城市群体系中每个城市群与其他城市群的引力值可以得到城市群体系引力矩阵（常数K 取1），选取对应的每个城市群的最大引力：

Y i max =（Y i 1，Y i 2，…，Y i j ，…Y m ）（3）

连接1998—2007年间最大引力关联方向的相应城市群得到可以刻画中国城市群体系空间联系状态的中国城市群体系最大引力关联方向图（表1，图1）。

2.2最大引力关联方向分析

最大引力关联方向显示：①京津冀、长江三角洲和珠江三角洲是城市群体系空间结构中的三个结节区域，集中了23条最大引力线中的16条，彰显了三大城市群在中国城市群体系空间结构中的核心地位；②二级城市群的过渡承接作用明显，显示了城市群经济的空间依赖性；③1998—2007年中国城市群体系的最大引力方向毫无变化，说明城市群体系空间结构基本稳定；④城市群的最大引力关联方向是以沿海的南北纵向城市群发展轴为基础，

以长江沿线和次亚欧大陆桥（日照—西安段）沿线为触角向中西部扩散，反映了中国城市群经济自东

向西的扩散方向；说明中国城市群体系存在东部沿海、沿江、次亚欧大陆桥三个呈“π”字形组合的分布轴线。

表11998—2007年中国城市群等级结构体系相关数据

Tab.1The main relative datuums of the Urban

Agglomerations Structure System of China in 1998—2007

等级

城市群

历年最大最大引力最大引潜力强度（R i ）城市群力强度一级长江三角洲

3481536山东半岛378598.4珠江三角洲2263466.9长江三角洲275951.97京津冀3091580山东半岛546456二级山东半岛

3250886.71济宁437443.031辽东半岛1536993京津冀255090.6川渝1828317.1珠江三角洲167935.71中原2329617.1山东半岛323650.59哈大长925952.6辽东半岛168415.8闽南福厦1393974长江三角洲271476.5武汉1824068.85长江三角洲222763.918三级呼包鄂

1149177京津冀248195.5长株潭1325495.61珠江三角洲168887.175关中1195947.18中原126026.895济宁1759076.91山东半岛437443.031皖中1449563长江三角洲288957.6赣北1315047.3长江三角洲186557.14滇中689896.53川渝83623.67晋中1094725京津冀180570.2天山北坡87431.87川渝

158677.796南北钦防城646754.7珠江三角洲130792.7兰白西568761.55京津冀50325.147黔中691925.2川渝112217.1银川396495.8京津冀42583.07酒嘉玉

198917.8

京津冀

18896.11

2.3潜力强度计算

以单体城市群与城市群体系中除自身外所有城市群的全部引力和作为城市群的潜力强度，单体

第6期董青，刘海珍，刘加珍等：基于空间相互作用的中国城市群体系空间结构研究927