高速公路对区域城市群职能结构的影响分析——以山东半岛城市群为例

刘瑞超,王成新,王明苹

(山东师范大学人口·资源与环境学院，中国 济南 250014)

城市和交通是不可分割的历史产物．交通是城市发展的动脉，使城市更具活力；城市是交通的载体，给予交通发展的空间．从古到今，交通在城市以及城市职能发展变化中发挥着重要作用，这已经成为城市地理学研究的热点课题．姚士谋[1]、周一星[2]等在界定城市群(都市连绵区)这一概念时，都将交通运输网络作为城市群(都市连绵区)形成发展的基本条件，Se-il Mun[3]、Morton E O’Kelly[4]、Kiyoshi Kobayashi[5]分析了交通运输网络对城市体系经济联系空间结构的影响，森川洋[6]对“交通通道是城市群形成的发展轴”作了专门研究，薛东前[7]、欧朝敏[8]等也针对国内不同区域加以论证．这些研究成果都肯定了交通对城市职能结构的深刻影响，并为以后的研究提供了有益借鉴．

地理系统内部各要素之间存在一定的因果联系，其中任一要素发生改变，都将引起整个系统的变化．自20世纪80年代以来我国高速公路快速发展，在提高和丰富运输能力与内容的同时，也对区域发展产生深刻的影响[9]．国内学者也对此进行了研究[10-11]，但所选指标相对宏观，研究方法以定性居多．本文以山东半岛城市群为例，集合最小需求法、Moore回归分析法、Nelson城市职能统计分析法、灰色系统理论等方法从较为微观的层面定量分析高速公路发展对城市职能结构演化的影响．

1 研究区域现状

山东半岛城市群(简称半岛城市群)包括济南、青岛、烟台、淄博、潍坊、威海、东营、日照8个城市，面积7.3 万km2，占山东省总面积的46.5%；2007年半岛城市群城市化水平50.6%；GDP总量17 108.16 亿元，占山东省的65.9%．2002年山东在全国首次实现了省会与各城市的高速连接．2007年底，山东高速公路总里程突破4 000 km．目前，山东省内已形成密集、优质的高速公路网，构成“五纵连四横，一环绕山东”的高等级公路主框架．快速发展的高速公路网络对城市群的职能结构产生着日益重要而深远的影响．

图1 山东省高速公路分布图

2 数据处理和研究方法

2.1 数据的获得及预处理

虽然半岛城市群在1993年就有高速公路建成通车，但是直到2000年群内8地市才完全拥有过境高速公路．由于高速公路建设标准高、周期长，导致其里程数具有阶段性，鉴于上述原因选取高速公路里程变化明显的2000年、2003年、2007年作为特征年．

城市职能部门的确定是城市职能结构研究的基础，为反映城市的主要职能、保持数据连续性，以中国城市统计年鉴行业划分为基础，参考以往学者经验对特征年的某些部门进行整合[12-13](见表1，2007年职能部门合并参照2003年)，最终形成山东半岛城市群九大职能部门．

表1 山东半岛城市群主要职能部门

2.2 数据处理方法

根据研究目的，按照逻辑关系将数据按照如下方式处理：(1)集合最小需求法、Moore回归分析法、Nelson城市职能统计分析法[14]，确立城市职能结构；(2)结合灰色系统理论的基本思想，建立灰色关联模型[15]，研究高速公路发展对城市职能结构的影响．

2.2.1 确立城市职能结构 城市职能是指一个城市在国家或区域政治、经济、文化生活各方面所起的作用和承担的分工[14]．城市职能概念的着眼点就是城市的基本活动部分[1]，城市经济基础理论在划分城市职能类型时，核心问题是要把部门的基本活动与非基本活动区分开来，本文采用最小需求法解决这一问题．

(1)选取城市非农业人口来表征城市规模，将半岛城市群8市按照每百万非农业人口一组的方法划分成不同规模组(2000、2003年分3组，2007年分4组)并确定每个规模组的中位城市，计算每个城市各部门的职工比重和每个规模组各部门的最低职工比重．

(2)运用Moore回归分析方法，在各个规模组中，将各组的中位城市人口规模作为自变量，将各组某个部门的最小职工比重作为因变量，通过回归拟合得到9个部门的回归方程参数．Moore回归方程为

Ei=ai+bilgpj.

(1)

式中，Ei是i部门p规模城市的最小需要量；ai和bi是参数，用式(2)求得

Eij=ai+bilgpj.

(2)

式中，Eij是第j规模级别城市中第i部门实际找到的最小职工比重，pj是第j规模级别中城市的人口中位数．

(3)根据回归方程，计算相应部门维持该城市非基本活动的最小需求量，再以城市各部门的实际职工比重减去各部门的最小需求量，即获得城市各部门的基本部门的职工比值．

(4)运用Nelson城市职能统计分析方法明确每个城市的职能特征．通过计算所有城市的每种基本活动职工比重的算术平均值和标准差，以高于平均值1到几个标准差来表示该部门职能的强度．各部门职能强度

(3)

2.2.2 建立灰色关联模型 灰色关联分析方法的基本思想是根据序列曲线几何形状的相似程度来判断灰色过程发展态势的关联程度，并通过关联度的大小描述各比较列与参考列的关联程度和相互影响的大小．

(1)原始数据无量纲化处理．消除量纲的方法有很多，本文采用初值化方法．

(4)

(2)关联系数计算.经过数据变换的母序列记为x0(k)，子序列记为xi(k)，则在t=k时刻，母序列x0(k)与子序列xi(k)的关联系数εi(k)可以由式(5)计算.

(5)

(3)求解关联度.关联度是各子序列与母序列之间不同时刻的关联系数的平均值，即

(6)

ri是曲线xi对参考曲线x0的关联度，值越大则xi对x0的影响越大．

3 结果分析

由于城市职能是依据Q值的大小而确立，故高速公路对城市职能演化的影响分析演变为高速公路对职能强度Q的影响分析．

利用式(1)～式(3)计算2000年、2003年、2007年山东半岛城市群各城市分部门职能强度(见表2)．

表2 山东半岛城市群各城市分部门职能强度

数据来源：《中国城市统计年鉴》、《山东统计年鉴》(2001，2004，2008)

利用式(4)～式(6)计算2000～2007年两阶段高速公路发展与职能部门职能强度变化量关联度(见图2).为便于表述将2000～2003年称为Ⅰ阶段，2003～2007年称为Ⅱ阶段，下同．Ⅰ阶段高速公路发展与物质生产部门、非物质生产部门职能强度的关联度平均值分别为0.745 6、0.727 6；Ⅱ阶段上升为0.759 8、0.872 1．从平均值上看，高速公路对商业、科教文卫等非物质生产部门的影响开始强于能源生产、建筑业等物质生产部门．

图2 高速公路发展与部门职能强度变化量关联度

3.1 高速公路与城市物质生产部门职能变化

从两阶段的相关分析看，在物质生产部门中，高速公路与制造业关联性最强，建筑业次之，能源生产与采掘业最弱，主要存在如下原因：

(1)与不同产业的运输方式相关．能源生产与采掘业与高速公路联系较少(燃气及水生产和供应业以及采掘业中的石油生产部门主要是通过管道运输，采掘业中其他部门陆上长距离运输则主要由铁路和海运等完成)；同时由于产业结构优化调整、资源利用率提高、区外资源的引入等原因，对本地区原料、燃料等需求降低，造成高速公路与这一职能部门关联度稍低．

(2)近年来，以高速公路为代表的半岛城市群各项基础设施建设在一定程度上带动了建筑业、制造业的发展；半岛城市群正处在工业化中后期阶段，由原材料重工业阶段向一般加工组装重工业过渡的阶段，高速公路使得交通更为便捷，行业影响范围更大，促进了部门的发展．

(3)高速公路促进了制造业的重新布局．随着高速公路的网络化，半岛城市群内部的各地区交通区位发生改变，促进了制造业在区域内部的横向转移，引发了制造业在地域内的重新配置；同时制造业分工日益细化，产业集群迅速兴起．因此高速公路与制造业一直保持着显著的相关性．

3.2 高速公路与城市非物质生产部门职能变化

通过两阶段的对比发现，高速公路与城市非物质生产部门职能的关联性越来越强，关联度由原先Ⅰ阶段的0.70～0.73上升到Ⅱ阶段的0.81～0.91，说明高速公路对城市非物质生产部门职能的影响越来越大．

非物质生产各部门中，高速公路对商业的影响最为明显(Ⅰ阶段0.73，Ⅱ阶段0.92)．高速公路的开通，为商品经济的发展提供了更为快捷的交通环境，降低了商品交换的运输费用、缩短了商品的在途时间，相对缩短了产地和销地的时空距离，引发了客流和物流的显著增长．另一方面，高速公路的汇集与疏散作用，促进集贸中心的形成，有力地推动商业职能的发展演化．

相比商业，高速公路对科教文卫部门、交通仓储邮电业、金融房地产业、机关和社会团体部门的影响较弱，主要是在高速公路开通运营后，由于通行能力增加、行车条件改善和区位优势增加而促进职能部门发展．

两个阶段中高速公路对社会服务业影响较弱(Ⅰ阶段0.72，Ⅱ阶段0.81)．这首先与社会服务业的性质有关，本文所研究的高速公路为城市间高速公路而非城市内部，而这些归并的社会服务业主要是为城市内部服务，很少涉及到行政区外，未能与城市间高速公路快速发展相伴随；其次与统计口径有关，社会服务业是由信息传输、计算机服务业和软件业、租赁与商业服务业、居民服务业和其他服务业等归并而来，统计不全面，因而量化结果显示高速公路对其影响较弱．

总体而言，高速公路对非物质生产部门职能的影响体现在：高速公路建设阶段以及后期维护方面，通过公路投资活动带动相关行业的发展；高速公路开通运营后，由于区域交通条件改善，带来运输费用降低、时间距离缩短、交通事故减少等由公路使用者直接获得的社会效益．

3.3 高速公路对城市职能结构的总体影响

城市主要职能决定城市性质，高速公路对城市职能结构的总体影响最终体现为城市性质的变化．济南市作为山东省的省会城市，同时是山东半岛城市群区域生产力布局“双核心”空间结构中的重要一极，因此以济南市作为典型地区进行分析．

1983年版《济南市城市总体规划》将济南的城市性质确定为“山东省会，以泉水著称，以机械、轻纺工业为重点，适于开展旅游的社会主义现代化城市”；1990年城市性质调整为“济南市素有‘泉城之誉’，是国家级历史文化名城，山东省会，以机械，轻纺工业为重点，适于开展旅游事业的社会主义现代化开放型城市”．由此可见，在1990年以前，济南的城市功能依然以机械、轻纺等第二工业为主．随着高速公路网的建设，以及城市经济社会的发展，济南城市性质发生了改变．《济南市城市总体规划(1996年～2010年)》将济南市城市性质确定为“山东省省会，著名的泉城和历史文化名城，我国东部沿海经济开放区重要的中心城市”；《济南市城市总体规划(2006年～2020年)》将济南市城市性质确定为“山东省省会，著名的泉城和国家历史文化名城，环渤海地区南翼和黄河中下游地区的中心城市”．在新的历史时期，随着济南作为全省高速公路中心枢纽地位的确立，其主要职能由第二产业逐步转向第三产业，政治、文教、旅游、金融等现代服务业逐步成为主体，而机械、纺织等原有职能则逐渐向郊区县市或半岛城市群其他区域有序转移，这同时也促进了其他城市职能的演化．

4 结论

通过2000～2007年山东半岛城市群高速公路与城市职能强度关联分析发现，高速公路发展对沿线城市职能结构变化有重要影响，并且在Ⅱ阶段对商业、科教文卫等非物质生产部门的影响开始强于能源生产、建筑业等物质生产部门．

高速公路除在建设、后期维护阶段通过公路投资活动影响相关城市职能部门外，还发挥缩短时空距离、优化资源配置空间等功效，改善区域交通区位，引导职能部门重新布局；扩大职能部门辐射范围，引起职能强度的强弱变化，促进城市职能结构调整、城市主要职能的转化，城市性质也随之而不断发生变化．

参考文献：

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