京津冀都市圈产业结构与城镇空间模式协同状况研究——基于区位熵灰色关联度和城镇空间引力模型

沈映春，闫佳琪

（北京航空航天大学公共管理学院，北京 100191）

一、引言

（一）研究背景与研究意义

京津冀都市圈的区域发展规划按照“8+2”的模式制定，包括北京、天津两个直辖市和河北省石家庄、秦皇岛、唐山、廊坊、保定、沧州、张家口、承德等八地市，是我国继长三角和珠三角之后的第三大都市圈，有望成为我国经济增长的第三极。2014年末，京津冀一体化被提升至国家战略，2015年政府工作报告中再次提到了积极推动京津冀整体发展。

就理论意义而言，推进京津冀一体化为其他区域、城市的发展模式提供了一种制度化探索机制，从协同发展这一视阈入手研究产业结构优化升级为都市圈的发展机制提供了一种新的研究思路。从现实意义角度来看，中央政府在文件中一再强调，京津冀协同发展要把产业结构优化升级和实现创新驱动发展作为合作重点，因此，为实现新常态下经济的可持续发展，实现资源约束条件下区域竞争力的增强，达到1+1+1＞3的目的，深入研究当前京津冀都市圈产业结构现状与发展趋势就显得尤为重要。

（二）国内外研究现状

近年来，随着我国经济增速相对放缓和发展方式逐渐转型，追求实现区域协同发展与产业结构优化开始受到国内学者的关注，而国外学者在这一领域的相关研究在上世纪已有一定成果。Antonio Vazquez-Barquero（2002）从内生性发展的视角分析了全球化时代中自我创新对地区生产系统的重要作用，提出了把城市层级关系向城市体系网络发展转变以促进整体区域协同发展的主张。刘曙华（2007）在研究广西北部湾经济区产业结构和城镇空间模式的协同性时，以此为切入点，创造性地提出了三个因地制宜的协同发展新模式。沈玉芳（2011）运用主成分和聚类分析方法，以长三角地区城镇空间模式的结构特征为基础展开分析，尤其重点关注了长三角地区数量众多、经济发展水平较高的小城镇，总结归纳出该地区产业结构优化和重构的方向、总体思路与主要任务。Bohumil Frantal（2014）以捷克城市布尔诺为例，从棕色地带如何再生的角度来探讨城镇空间模式可能对经济发展带来的重要影响，运用方差分析模型全面分析潜在符合要求的城镇经济要素。王栋（2014）针对京津冀三地中河北省经济发展相对落后的情况，对京津冀都市圈内部产业结构进行比较分析，提出了充分利用区域内地理特点、优化产业结构的路径选择。张明艳（2015）运用区位熵灰色关联分析法对京津冀11个主要城市、中观层次19个行业的相关数据进行了测度，指出了各城市的产业结构现状并认为当前各城市间存在较为明显的分工。

总体来看，目前学者对于都市圈的结构、产业与发展战略的相关研究已经较为成熟，研究地区主要集中于长三角、珠三角，而对京津冀地区的研究主要集中在产业结构与分工测度上。本文从京津冀地区产业结构与城镇空间模式的视角切入研究，综合考量城镇布局与产业结构两者的关系。

（三）项目特色与创新点

首先是探究视角创新，从空间经济学、数量地理学的视角切入研究产业经济学，实现了交叉学科创新。其次，本研究结合国家发展战略，以社会关注度较高的京津冀地区为依托，用新的方法研究社会热点区域，并以协同发展这一视阈为着手点。本研究还实现了研究方法创新，将区位熵灰色关联分析法与城镇空间引力模型相结合，并对模型进行经济化改进，使之更具有经济现实意义。

二、京津冀都市圈产业结构发展现状

（一）内部发展不平衡

从图1可以看出，京津冀都市圈中各城市发展不平衡现象较为严重，尤其是地区生产总值和第二产业呈现出较大差距，表现为京津两市与河北省各城市发展不平衡以及河北省城市内部发展不平衡。北京和天津作为都市圈的两大核心城市，无论发展速度还是发展质量都是河北省各个城市短期内难以企及的。如果能够合理发挥京津二市在都市圈中的核心作用，北京市将其部分非首都核心功能逐步转移到河北省，天津市将其不具有比较优势的产业转移到河北省，都市圈的产业发展水平很有可能上升一个层级。

（二）产业结构趋同，重型化特征明显

由图1可看出，京津冀都市圈中的各主要城市的产业结构除北京、秦皇岛外，多以第二产业为主，产业比重大致呈现“二、三、一”的排列顺序和特点，第二产业产值占地区生产总值比重最大。北京市则已基本形成了“三、二、一”的产业格局，第三产业产值比重高达76.85%。秦皇岛也初步呈现了“三、二、一”的产业格局，这得益于秦皇岛市丰富的旅游资源以及大力发展旅游业的相关政策，但其二、三产业的产值相差并不明显，因此还有很大的升级空间。

从表1可以很明显地看出，京津冀都市圈各主要城市重工业增加值占总工业增加值的比重均超过了50%，个别城市甚至超过了85%，可见整个京津冀都市圈在轻重工业对比方面呈现出重型化特征明显的特点，重工业增加值相比轻工业有较大的贡献率。

表1 京津冀主要城市规模以上工业企业工业增加值及构成（2013年）单位：亿元

（三）研究与试验活动（R&D）经济效益差别明显

读表2可以看出京津冀三地研究与试验活动投入产出比差异明显。北京的R&D人员数量和R&D经费投入是三地中最低的，但专利申请数、发明专利的数量却是三地中最高的，投入产出比较高，经济效益明显。河北省则经济效益较低，专利申请和有效发明专利数和京津二市有着较大的差距，反映其投入的经费以及科研人员并没有得到较高的产出，尚未形成良好的研究与试验活动发展机制。

表2 京津冀规模以上工业企业研究与试验发展(R&D)活动及专利情况(2013年)

三、京津冀都市圈协同发展存在的主要问题——基于区位熵灰色关联度

区位熵由哈盖特（P. Haggett）首先提出并运用于区位分析中。区位熵灰色关联分析法结合了灰色关联分析法和区位熵法两种方法的优点，既能定量地测度地区间产业结构的相似程度，又能反映地区产业的专业化和区域分工程度，是一种动态过程分析方法。因此，本文采用区位熵灰色关联度分析法，对京津冀都市圈10个核心城市的产业结构进行分析。下面具体介绍区位熵灰色关联分析法的主要步骤。

第一步：计算区位熵矩阵：

区位熵计算公式为：

代表某一行业，按照国家统计局的国民经济行业分类标准(GB/T 4754-2011)，此处分为18个行业，所有数据均为2013年末的指标，代表i城市中行业的从业人员数量，代表i 城市的从业人员总数，代表全国行业的从业人员总数，代表全国各行业从业人员总数。越大表示该地区该产业的专业化程度越高，与全国相比优势越明显。给出区位熵矩阵的一般形式：

依照区位熵计算公式及区位熵矩阵,对京津冀都市圈十城市作区位熵矩阵如表3所示。

表3 京津冀都市圈各城市区位熵矩阵

第二步：计算参考序列与比较序列的绝对差Δi。

以京津冀都市圈整体的产业结构为参考序列，记为H0(k);以各个城市的产业结构为比较序列，记为Hi(k)。两者的绝对差为：

第三步：计算两级最小差与两级最大差。

记minkΔiHi(k)为一级最小差，miniminkΔi为两级最小差，则两级最小差为：

同理，以maxkΔi为一级最大差，maximaxkΔi为两级最大差，两级最大差为：

第四步：计算区位熵灰色关联系数ξi(k)见表4。

表4 京津冀都市圈各城市区位熵灰色关联系数矩阵

计算结果如表5、表6所示。

表5 2013年京津冀都市圈各市产业结构灰色关联度

表6 2013年京津冀都市圈不同产业灰色关联度

（续表）

根据以上数据，进一步分析可以发现当前京津冀都市圈产业结构与城镇空间模式协同存在如下问题：

（一）经济增长极化，空间内部存在断层

从表3中可以看到，北京、天津两市作为京津冀都市圈经济增长的双极，其第一产业的区位熵分别为0.16和0.09，低于都市圈内其他城市，第三产业中多数行业的区位熵则高于其他城市，展现了极强的区位优势与专业化水平。河北省主要城市的区位优势仍表现在工业甚至农业方面，反映出“双核”与其他核心城市发展状况脱节严重，存在断层，容易造成城市间交流不畅。

（二）产业同构现象严重，职能分工不明确

从表5可以看出，京津冀都市圈十大核心城市产业结构灰色关联度由高到低分别为石家庄、北京、天津、廊坊、秦皇岛、唐山、张家口、保定、承德和沧州，其数值集中在0.79到0.86之间，平均水平较为接近。从表6可以看出，京津冀都市圈制造业和建筑业灰色关联度最高为0.93，说明就目前而言，都市圈第二产业专业化程度较高，仍是其区域主导产业。居民服务、修理和其他服务业灰色关联度仅为0.55，说明地区间在这一行业的发展水平差异较大，其中主要是河北省一些主要城市第三产业尚不发达，有待进一步发展。

（三）城镇横向联系薄弱，阻碍产业升级

京津冀都市圈目前处于快速发展阶段中的起步阶段，但受多种因素的限制与影响，目前都市圈内各城市横向联系并不是十分紧密。首先是京津二市作为都市圈经济增长的双极地位过于突出，并且长期以来受政治因素的影响，河北省各城市多以“服务北京发展”为战略导向，一定程度上减缓了自身经济增长的进程。

同时，河北省内部市场机制仍不完善，各城镇间产业同质化现象较为严重，且由于缺乏政府的统筹规划而产生无序竞争，降低了经济运行的效率，不利于河北省自身产业结构的升级与经济的转型发展。长此以往，必定会进一步加剧京津冀都市圈内经济发展的不平衡性。

四、京津冀都市圈协同发展潜力与前景分析——基于城镇空间引力模型

下面引入空间引力模型来探究在圈层结构背景下，京津冀都市圈各核心城市相互间的吸引力。一般而言，引力大小与区域内经济体的规模及人口、资金、物资、信息、技术等成正比关系，而与各经济体之间的距离成反比关系。本研究使用的城市间引力模型综合参考了田华杰《京津冀区域梯度差的城市引力分析》和申怀飞《基于引力模型的中原城市群经济联系强度分析》，并在二者基础上进行了经济化改进，最终得出如下模型：

其中，G 为引力系数，通常取1，KN代表某城市的综合质量，Pn为某城市的人口数，Vn为某城市的国内生产总值。Dmn代表某两城市间的时间距离，

其中c 为某两城市间的平均运输成本，d 为某两城市间的实际距离，v为某两城市间的火车平均速度。鉴于京津冀都市圈内城市较多，在此选取双核增长极中的北京和河北省八市中具有代表性的石家庄、唐山、秦皇岛为例，对这四个城市与都市圈中其他城市间的引力进行具体分析。

综合图3、图4、图5、图6可以看出，2013年北京对天津、廊坊、保定、唐山的引力值普遍较高，石家庄对北京、天津、唐山、保定的引力值较高，秦皇岛对北京、天津、唐山的引力值较高，唐山对北京、天津、石家庄、廊坊的引力值较高。在这些相互间引力较高的城市关系中，主要存在以下三类原因：第一，城市综合经济实力是决定其对周边城市吸引力大小的首要因素，京津二市凭借其在区域内超一流的经济水平对周边所有城市都保持着较高的吸引力；其次，即使是在地势平坦的华北平原地区，地理位置也是决定城市间相互吸引力的重要因素，石家庄对保定和廊坊、唐山对廊坊的吸引力均与此相关；第三，产业结构的异质性往往是决定大部分二三线城市对周边区域吸引力的关键因素，秦皇岛和唐山分别凭借其发达的服务业和重工业水平对相距较远的城市也保持着较高的吸引力。

图3 2013年北京与都市圈各主要城市引力值

图4 2013年石家庄与都市圈各主要城市引力值

图5 2013年唐山市与都市圈各主要城市引力值

图6 2013年秦皇岛市与都市圈各主要城市引力值

从以上对城市引力模型的分析可以发现，京津冀都市圈内各城市间的吸引力大小总体符合自然规律和经济规律，但与圈层结构的自然地理分布并不十分契合，说明京津冀都市圈的产业分布和城镇空间模式存在较大的改造空间，经济联系有待进一步增强。当前，京津冀都市圈内各个中小城市间，尤其是河北省内距离京津较远的城市相互间吸引程度有着较大的发展空间，各城镇之间应进一步增强经济联系。产业结构模式与产业协作也依照“点线面”逐步拓展与发展。

“点”即京津冀都市圈中的核心城市及次级城市，“点”的具体发展构想是采用“2+8+4”模式，即推动两个核心城市、八个次中心城市及滨海新区、通州、顺义、唐山曹妃甸四个新兴区域的发展。线状发展也即“轴”的发展是城市群内外主要交通走廊和产业带的发展。一般的发展模式为，位于同一交通线上的主要城市加强经济联系而发展成为区域经济合作的产业带。如在建的“京廊津塘”高科技产业带、“义庄—廊坊—武清—塘沽”一线高科技产业带以及滨海临港重化工产业发展带和秦皇岛市、唐山、天津市、沧州市沿海地区城市带。面状发展或者说是网状发展则体现了区域整体间的相互合作。随着各大交通主干线的进一步建成，区域间的经济合作与经济联系必定会进一步增强，各城市地区也会充分利用自己的比较优势来发展本区域产业。

城镇依据不同的人口数量可以分为不同的规模等级，可把京津冀城市群分为中等城市、小城市和小城镇，如表7所示。不同的城镇等级应对应发展不同的产业结构模式，从而形成从小城镇到超大城市直至特大城市一整套完整且分工科学的城镇体系，各城镇在都市圈的发展中各司其职，小城镇依托大城市发展的同时可以为大城市提供原材料和能源，成为大城市发展的基础。城镇等级与产业层级的配套发展是京津冀一体化的必由之路，也是改革的方向和目标之一。

表7 京津冀都市圈的城镇体系规模结构变化表

（续表）

京津冀都市圈的空间轴线特征相对明显，以主要交通干线为轴线，主要城市均分布在交通线路之上或两侧。整体来看，都市圈的空间轴线结构以张家口—北京—天津一线为核心呈现出倾斜的“士”字型。这条核心轴线包含了北京、天津两个都市圈“双极”，故而成为名副其实的主轴线。另外两条轴线分别为石家庄—保定—北京—承德一线和沧州—天津—唐山—秦皇岛一线，二者均呈西南—东北走向，且各包含一个特大城市作为支点。随着交通线路建设的推进和区域间经济联动的进一步增强，空间轴线结构未来很可能发展为倾斜的“由”字型结构。

图7 京津冀都市圈空间轴线结构与圈层结构

此外，以“由”字型结构为基础，未来京津冀都市圈发展走势很可能是从双核松散型向多核紧密型网络空间结构转变，而当前轴线结构的不断扩展即是二者间的过渡时期。如图7所示，在这一过渡时期，北京依照圈层结构在不断向外扩张，一定程度上促成了空间轴线结构与圈层结构相交织的发展模式。

五、结论与建议

（一）增强首位城市带动功能，细化职能分工

合理有序的城镇空间结构的一个关键特征是各城镇有着明确的城镇定位与分工，各城镇分工明确、有条不紊地发展自身的优势产业。而当前发展规划中只是初步构想了“2+8+4”模式下核心城市和地区的产业分工，对于其自身以及下辖县市的职能分工尚未有指导性规划。这将造成一些小城镇发展时的盲目与无序，而延缓都市圈产业结构升级的步伐。

京津无疑是整个都市圈经济发展的龙头，在未来发展中应继续增强首位城市带动功能。下辖县市应制定合理的区域发展规划，充分考虑地区比较优势，不盲目服从于核心城市的发展需求而忽略其自身特色。

（二）加强基础设施网络建设

基础设施投资是影响国民经济可持续发展的重要因素，是一项适用于所有区域经济的长远投资。由城镇空间引力模型可知，真正影响城市间吸引力的是相互联系的经济距离，而非物理距离。在科学技术高速发展的今天，城市间经济距离主要决定于交通通达度。良好的现代化基础设施和便捷的交通将大大减少城镇间经济互动尤其是产业联系的资金成本、时间成本。因此，加强基础设施网络建设能为经济发展和产业结构调整提供较大的进步空间，为协同提供物质基础和机制保障，对于吸引投资和加速区域间贸易往来同样起着关键的促进作用。

（三）点轴共同驱动，实现区域联动发展

在加强基础设施网络建设的基础上，京津冀都市圈内的中小城市可充分把握契机，加强区域内互动，在立足自身优势和接受京津产业转移之外，拥有更多优化经济结构的选择。从当前的空间轴线结构来看，以石家庄为中心的都市圈南部区域与以天津为中心的东部区域联系较为单一；缺少区域中心大城市的都市圈西部区域与其他区域的直接联系更为稀少，尚有较大发展空间。应致力于实现地区联动，促进产业、城镇、市场的多方位一体化。

（四）产业集群与城镇群双向互动

产业集群是建立在市场经济基础之上，以支柱产业为龙头，以产业链为纽带，以出口为动力，具有一定外向度和竞争优势的产业空间组织形式。较为完善的基础设施建设与密切的城镇间横向联系将在一定程度上丰富城镇空间模式。更为重要的是，产业集聚有利于在京津之外建立新的经济增长极。例如，都市圈北部的秦皇岛、承德、张家口三地可以充分挖掘第三产业资源潜力、实现强强联合。加强产业集群与城镇群的双向互动可以促进城镇整合发展模式，从而增强区域竞争力。

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