鄱阳湖生态经济区城镇体系空间结构演变

2015-03-20文玉钊钟业喜蒋梅鑫史焱文

地域研究与开发 2015年2期

文玉钊，钟业喜，蒋梅鑫，史焱文

(1.江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室，南昌330022;2.河南大学环境与规划学院，河南开封475004)

0 引言

城镇体系的空间结构是指某一体系内各个城镇在空间上的分布、联系及组合状态，其实质是一个国家或一定地域范围内经济和社会物质实体——城镇的空间组合形式［1］。合理有序的空间结构可以使区域内各生产力要素进行最有效的组合，实现区域空间效益最大化。近年来，城镇体系空间结构研究成为国内学者广泛关注的热点。在鄱阳湖生态经济区城镇体系研究方面，李传华采用主成分分析、分形分析、因子分析等研究方法以及城市流强度、断裂点、交通综合通达度等模型系统分析了鄱阳湖生态经济区城镇体系空间组织［2］。王丹从人口、经济、城市空间格局等方面对鄱阳湖生态经济区城市群的空间结构特征进行了分析，并基于多核模型研究了其空间结构演变特征［3］。钟业喜等则运用分形方法，从城镇空间分布的向心性、均衡性和城市要素的相关性3个方面分析了鄱阳湖生态经济区城镇空间结构的分形特征，并提出了相应的发展战略［4］。

本研究借助GIS空间分析技术，采用“自下而上”的城市等级及腹地划分方法以及社会网络分析方法，从城市等级、腹地及网络3个角度对鄱阳湖生态经济区城镇体系空间结构演变进行研究，以期为城镇体系优化提供参考。

1 研究单元、数据来源与研究方法

1.1 研究单元

鄱阳湖生态经济区是以鄱阳湖为中心、以鄱阳湖自然地理区为基础、由鄱阳湖平原水陆相生态系统和鄱阳湖网络型经济地域共同组合成的自然和经济社会相互作用、有机联系的生态经济系统［5］。鄱阳湖生态经济区范围包括38个县(市、区)，为了方便研究，将各设区市的市区合并作为一个县域单元对待，共形成31个县域城市作为研究单元。考虑到研究单元的一致性，未将2010年新成立的共青城市作为单独县域单元，将其社会经济数据并入其城区之前所归属的德安县。

1.2 数据来源

鄱阳湖生态经济区2000，2005年的社会经济数据来源于《江西统计年鉴》(2001，2006)。2011年之后《江西统计年鉴》不再提供各县域社会经济数据，2012年的数据来自江西省各县市的国民经济和社会发展统计公报。行政区划、交通等基础数据来源于江西省1∶25万基础地理数据及2000，2005，2012年的江西省交通地图。

1.3 研究方法

1.3.1 可达性评价。可达性是指利用一定的交通系统从某一给定区位到达活动地点的便利程度［6］。可达性是反映交通成本的基本指标，也是测定空间距离的一项综合性指标，已广泛应用于交通网络可达性状况研究［7］、服务业场所可达性状况研究［8］、区域空间结构研究［9］、城市腹地范围划分［10］等领域。将江西省交通地图进行统一矢量化、配准，并提取鄱阳湖生态经济区路网。设定栅格大小为1 km×1 km，将原矢量底图栅格化，补充完善到交通地理数据库中。根据《中华人民共和国公路工程技术标准(JTG B01—2003)》，结合研究区域路网密度和路网质量，道路运行速度进行以下设定:高速公路100 km/h，国道 60 km/h，省道 40 km/h，县乡道 30 km/h，其他15 km/h，得到道路1 km时间成本分别为高速公路0.6 min、国道 1.0 min、省道 1.5 min、县乡道 2.0 min、其他4.0 min。通过栅格分析得到一城市至其他各城市的最短时间距离。由于高速公路具有一定的封闭性，只有互通口才能与周边地区发生联系，参照朱杰等［10］的做法对高速公路进行技术处理。

1.3.2 城市空间联系评价。在牛顿万有引力模型的基础上，通过优化模型中的相关参数，得到城市间空间联系强度模型:

式中:Tij为i，j城市之间的相互作用强度;Pi，Pj分别为i，j城市的人口指标，这里为城市的非农业人口数;Vi，Vj分别是i，j城市的经济指标，由于县级城市的经济指标难以获取，这里采用各县域的第二、三产业的总产值代表各县城区的经济规模;Dij是i，j城市间的时间距离，这里采用两两城市之间的可达性值;b为距离摩擦系数，这里取值为2;kij为常数，设定用于城市腹地划分的空间联系量测度时取值为1，用于社会网络分析的城市联系测度时，设定，以突出空间联系的方向性。

1.3.3 “自下而上”的城市等级及腹地划分。钟业喜等在对城市等级及腹地范围划分的研究中提出了基于空间联系的“自下而上”划分方法［11］，其理论基础为:在一个完整的区域中，各城市之间必然发生或多或少的空间联系，但其中空间联系最大值只有1个;以最大值所形成的城市对作为互相隶属关系，则可形成低等级城市及其影响范围，然后再以低等级城市的最大联系强度城市互为隶属关系，便可形成更高一等级城市及其影响区范围［16］。按照这种“自下而上”方法逐级归并，可形成不同等级的城市及其腹地。该方法是基于完整的行政区划理念下实现的，本研究选定县域作为基础单元。

通过公式(1)计算获得各城市间空间联系强度数据，再通过公式(2)可识别出各节点城市的最大空间联系强度:

式中:Ti，max表示i城市的最大联系强度;Tij表示城市i与鄱阳湖生态经济区其他城市的联系强度。

1.3.4 社会网络分析。在社会网络研究领域，任何一个社会单位或者社会实体都可以看成是网络中的成员，关系是网络分析理论的基础［12］。社会网络分析方法主要用于描述组织间的关系特征、确定关系类型、分析关系对网络的影响等，该方法已在城市网络研究中得到应用［12-13］。点度中心度可以反映各城市的对外交流能力，表征其对外辐射和接受外界辐射的程度，是测度各城市网络中心性的一项重要指标。根据不同城市的联系方向和强度，点度中心度又分为点出度和点入度，点出度即影响其他城市的程度;点入度指受其他城市联系影响的程度［12］。点度中心度测算公式如下:

式中:CD(in)(ni)为点入度;CD(out)(ni)为点出度;Rij为城市间的空间联系强度。

2 城镇等级及腹地的划分与演变

利用可达性分析技术获得2000，2005，2012年鄱阳湖生态经济区31个城市间两两最短时间距离。在可达性数据及社会经济数据的支持下，通过公式(1)测算出3个研究年份31个城市的两两空间联系强度数据。通过公式(2)筛选出各城市的最大联系强度，并标出其最大联系方向(图1)。

图1 鄱阳湖生态经济区城镇最大空间联系Fig.1 The maximum spatial linkage of cities in Poyang Lake Ecological Economic Zone

2.1 城镇体系等级结构特征

按照“自下而上”城市等级及腹地划分方法，对发生最大联系的城市进行逐级归并(图2)，得到基于城市空间联系的鄱阳湖生态经济区城市体系(表1)。城市体系可划分为四级，一、二、三、四级城市数量之比由2000年的1∶2∶2∶26 演变至 2012 年的 1∶2∶1∶27。2000 年至2012年一级城市仅有南昌市，表明南昌市已经确立了其龙头城市地位。二级城市的数量一直在3个以内，多集中在九江、景德镇和贵溪。三级城市数量在2个以内，四级城市的数量则保持在25个以上。

2.2 城市腹地划分与演变

图2 鄱阳湖生态经济区城市逐级归并Fig.2 The mergers of cities in Poyang Lake Ecological Economic Zone

2.2.1 南昌市腹地持续扩张，昌九一体化趋势明显。南昌市的腹地范围均比其他城市大，其腹地扩张势头较为明显。在一级归并中，2000年南昌市腹地覆盖15个县域，面积达28 232 km2，2005年腹地范围增大了3 074 km2。2012年其腹地扩张至18个县域，腹地面积达34 654 km2。在二级归并中，2000年南昌市的腹地覆盖17个县域，面积达30 439 km2，2012年其腹地实现了突破性扩张，覆盖24个县域，腹地面积高达43 327 km2。2012年，南昌市腹地的扩张主要表现在九江方向上，说明南昌与九江在2000—2012年间均获得了较快发展，二者的社会经济联系趋向密切，也表明江西省所实施的优先发展昌九工业走廊的区域政策加快了南昌与九江的一体化进程，九江受南昌的辐射带动明显。

2.2.2 南昌市对东部地区的辐射力相对薄弱。由一级和二级归并结果可知，2000年南昌市的腹地主要分布鄱阳湖生态经济区的西南部，2005年，东北方向的鄱阳、东南方向的东乡及余江均划入南昌市腹地。2012年九江市附近区域也划入南昌市腹地，这表明南昌市的空间影响力扩展到了鄱阳湖生态经济区的大部分地区。但东北方向的浮梁、乐平始终属于景德镇的腹地范围，东南部的贵溪、鹰潭则一直是贵溪的传统腹地。这说明南昌市对东北和东南地区的辐射力相对薄弱，与该地区的空间联系有待加强。

2.2.3 出现中心城市等级与行政级别“错位耦合”现象。贵溪的腹地由鹰潭市、贵溪市2个县域单元组成，而鹰潭市作为地市级城市其行政级别却高过贵溪。由于我国区域发展的“行政区经济”特征突出，高等级行政中心往往对应高等级中心地，这与贵溪、鹰潭二者间的腹地归属关系显然不一致，即行政级别与中心城市等级出现了“错位耦合”，低等级行政中心地控制了包含高等级行政中心在内的腹地区域。出现这种特殊现象的原因有二:一是鹰潭市虽然拥有较高的行政级别，但其下辖的行政范围也仅包含两县一区，其市区非农人口数量一直在15万以下，社会经济规模不大;二是贵溪市虽然行政等级较低，但其非农人口数量与鹰潭市相差不大，同时由于县域经济发展水平较高，其经济规模反而高出了鹰潭市。

表1 基于空间联系的鄱阳湖生态经济区城镇等级体系Tab.1 The urban hierarchy of Poyang Lake Ecological Economic Zone based on space contacts

2.2.4 城市腹地划分“边界效应”明显。2000—2012年新余、抚州两市的社会经济规模总量在31个城市中排名均位于前六，但二者在城市等级划分中仅沦为四级城市。究其原因，一方面在城市等级及腹地划分中把鄱阳湖生态经济区作为一个封闭的区域来对待。新余、抚州二市均靠近边界地带，致使二者与区内其他城市之间的交通成本较高，空间联系强度受到影响，联系方向也较为单一。另一方面，由于二者距离南昌市过近，导致其直接沦为南昌的腹地。因此，尽管新余、抚州二市拥有较大的城市规模、较高的行政级别，但受城市腹地划分“边界效应”的影响，二市被划入最低城市等级行列，这与现实状况有一定的差别。

3 城镇空间联系演变的社会网络分析

借助公式(1)，利用各城市社会经济数据及城市之间的时间距离数据，计算出2000，2005，2012年基于方向性的各城市与其他城市的空间联系量。采用UCINET软件自动生成鄱阳湖生态经济区城市联系网络结构图(图3)。

图3 鄱阳湖生态经济区城镇空间联系网络结构演变Fig.3 The evolution of the network structure based on space contacts in Poyang Lake Ecological Economic Zone

3.1 网络结构分析

由图3可以看出，2000—2012年鄱阳湖生态经济区城市空间联系网络结构变化明显，整个网络的内部联系逐步增强，结构趋向复杂化和紧凑化。2000年，网络结构相对简单，南昌市成为对外辐射的最强中心，九江市、南昌县、丰城市、抚州市、新建、进贤、高安、东乡、景德镇成为仅次于南昌市的辐射中心，其余城市则起到一般连接性的作用。值得注意的是，浮梁、乐平、武宁、彭泽、万年游离在网络结构主体之外，成为典型的“孤岛群体”，表明五城市与其他城市之间的空间联系不够紧密，是鄱阳湖生态经济区的“边缘地带”。2005年，网络结构发生了一定程度的变化。新余、樟树、景德镇在网络中的连接性和重要程度明显提升，表明三市的社会经济地位处于提升状态。游离在网络结构主体之外的城市数量下降到3个，表明浮梁和乐平与景德镇的空间联系显著提升。2012年，网络结构发生了较大变化。南昌市作为网络结构中心城市的地位更加巩固，九江市区、新建、进贤、永修、东乡在网络中的连接性显著增强，游离在网络结构主体之外的城市数量下降到1个，彭泽、都昌与九江市区的空间联系得以增强。

从网络内部组合来看，2000年，网络系统已明显呈现“南昌+九江”的双子系统，其中，南昌子系统占据显著优势，控制着大多数城市。2005年开始，网络系统开始向“南昌+九江+景德镇”的3个子系统方向发展。其中南昌子系统仍然具有明显优势，景德镇子系统相对弱小，九江子系统则有不断壮大的趋势。2000—2012年，鄱阳湖生态经济区城市网络的“核心-边缘”结构特征趋向明显。一方面，南昌市对整个网络的辐射与集聚能力不断增强;另一方面，“核心-边缘”特征逐步表现为3个圈层的有序结构，即南昌市作为核心枢纽，九江、永修、新建、南昌县、丰城、抚州市、进贤、景德镇、乐平作为二级枢纽，其余城市则沦为“边缘”城市。在网络结构演变中，空间邻近效应十分明显，即受南昌市网络中心地位的影响，南昌市周边的南昌县、新建、进贤、丰城、永修5个城市均成为二级枢纽城市，在网络中具有较好的连接性和较强的控制能力。

3.2 网络点度中心度分析

借助公式(1)和(3)，计算出鄱阳湖生态经济区城市网络点度中心度(表2)。

表2 城镇空间联系网络点度中心度Tab.2 Degree of centrality in space contacts network

在点出度方面，南昌市的点出度远远高出其他城市，表明其对外辐射能力占有绝对优势，龙头城市地位难以被取代。南昌县、九江市、丰城、新建、抚州、景德镇等城市一直拥有较大的点出度，表明其具有较强的社会经济实力和对外辐射能力，尤其是九江市，其点出度在2005—2012年间提升了5倍。武宁、彭泽、浮梁一直处于点出度最小的群体，表明其对周边地区的辐射影响非常弱小，与其他城市的联系有待加强。值得注意的是，新余和乐平的点出度出现了快速攀升，是由于新余的社会经济规模在2000—2012年间实现了快速发展，乐平市则是由于景鹰高速与德昌高速的开通极大地提升了其可达性状况，二者与其他城市的联系能力显著增强。

在点入度方面，南昌县与新建一直远远高出其他城市，主要是因为二者在空间上十分靠近南昌市，二者接受外界的辐射量明显高于其他城市。至2012年，丰城、进贤、抚州、九江市、樟树、永修、九江县、高安、湖口、景德镇等的点入度都在30 000以上，和南昌县、新建一起组成了点入度较高的城市群体。不难发现，点入度较高的城市大多位于南昌市和九江市及其周边区域，这表明南昌与九江经过多年的重点发展已经成为鄱阳湖生态经济区的2个最重要的增长极，昌九区域成为接受外来资源和辐射最为显著的区域。点出度高于自身点入度的仅有南昌、九江、景德镇，而这3个城市也是城市联系网络的簇团中心，表明南昌、九江、景德镇对各自周边地区形成了较明显的辐射效应。