基于引力模型的丝绸之路核心区城市空间结构研究

张雯　何剑　纪俊

内容摘要：通道建设是丝绸之路核心建设的突破口，明确其城市空间结构是推动通道经济带建设的关键所在。本文基于城市空间理论，采用引力模型，利用ArcGis等软件，以三大通道18个主要交通节点城市为研究对象，通过计算2014年样本城市经济质量、距离、城市间引力以及城市间断裂点，发现：“乌昌都市圈”是超级增长极，长期呈现明显的“单核”集聚结构，北疆城市间引力明显强于南疆；北轴带的克拉玛依、石河子存在次中心争夺，而南疆三地州城市中心引力较低，缺乏有效的增长中心，同时东疆主要交通枢纽吐鲁番引力不足。最后针对现存的问题，提出了明确城市定位、加强道路管网的建设等对策建议。

关键词：引力模型 丝绸之路核心区 城市空间结构

“一带一路”战略主要以政策沟通、设施联通、贸易畅通、资金融通、民心相通为主要内容，新疆是丝绸之路中枢地段，凭借其独特的地理、历史和文化优势，新疆成为丝绸之路经济建设的核心区域。目前，中央已肯定新疆独特的区位优势凸显出其在丝绸之路经济带的核心区地位，打通丝绸之路经济大通道，将给新疆的发展带来新的契机。笔者认为给新疆带来大的发展机遇主要有三：一是道路交通基础设施的建设，二是能源供给的有效解决，三是边境合作中心和金融中心的建设，用来完成货物、能源和资金的流动与清算，实现丝绸之路经济带各国之间真正的互联互通。丝绸之路经济带的建设实质是道路、能源、货物、资金的互联互通，通道建设是丝绸之路核心建设的关键和主要突破口，核心区建设必将围绕在以“中通道”建设为主逐步开展。

理论分析

既有文献为本文的撰写提供了一定的参考和借鉴，但也存在着研究视角较窄、理论基础缺失、模型方法不新等问题。鉴于此，本文将立足于城市空间理论，采用引力模型与ArcGis遥感地理信息系统等软件，以三大通道18个主要交通节点城市为研究对象，通过计算2014年样本城市经济质量、距离、各城市间引力以及各城市间断裂点，发现从整体来看，“乌昌都市圈”是超级增长极，长期呈现明显的“单核”集聚结构，北疆城市间引力明显强于南疆，从南北东疆内部来看，北疆铁路沿线次中心存在争夺，即克拉玛依、石河子两个城市在区域次中心的位置上存在交叉重叠。而南疆三地州城市中心，喀什、阿克苏、和田，引力较低，缺乏有效的增长中心，同时东疆主要交通枢纽吐鲁番的城市交通枢纽引力不足。最后针对现存的问题，提出对策建议。

关于城市空间理论的研究最早可追溯到德国科学家克里斯塔勒的“中心地理论”，中心城市对周边小城镇具有吸引力作用，在这种作用力作用下逐渐形成大都市、都市圈，但单一的中心也会造成资源分布、城市发展的单极化，地区间发展不平衡，城市过大也带来交通、住房、治安管理等方面的问题。城市空间结构的研究领域和内容中，其核心便是增长极理论以及点-轴扩散理论，增长极一般指具有带动性和辐射性的主导型产业和极具创新性的行业及其上下游产业在区域内集聚形成的经济中心，这使得原有的区域平衡状态将会被打破，并引发原地域内的产业空间结构进行重新整合。规模属于不同登记的增长极发生互相影响，并最终形成该区域范围内的组织结构体系。作为增长极理论的扩展和延伸的点-轴扩散理论，其“点”指的是区域中的核心城市，各点间的线型基础设施则是连接点的“轴”，线型基础设施束影响范围内的地带被形象地叫做“轴带”。各个城镇的分布特征呈现为不同的等级，同样“轴带”也分为若干不同的等级，代表着对周边区域具有不同程度的凝聚力和吸引力。

引力模型目前被广泛应用于研究城市经济涉及地域发展问题的领域中，该模型的应用使得空间结构的研究逐现定量化和精确化特征，因而被应用于城市地理学和经济地理学中，并逐渐成为研究区域空间相互影响的相关问题研究的核心工具。引力模型公式如下：

Iij=GMiMj/Dbij （1）

其中，Iij表示i与j两个城市之间的空间交互作用；Mi、Mj分别是i与j两个城市的经济体量；Dij是i与j两个城市间的交通距离；G是引力系数，b为距离摩擦系数。引力模型表明，两城市间引力与其经济质量成正比，与城市间距离成反比，在城市空间结构研究中G，b系数通常取G=1，b=2。在城市空间引力研究中，城市间作用力的大小要结合断裂点模型共同使用，即城市间相互引力并不是无限的，随着距离的增加达到一定极限，这个极限点称为断裂点（break point）。其公式如下：

（2）

di为i和j两个城市的断裂点距离，Dij为i和j两个城市间的交通距离，Qi，Qj为城市i与j的经济质量。该公式说明一个城市对周边区域的引力与其规模成正比，与距离的平方成反比，同时吸引力并不是无限的，受断裂点的限制。

通道空间中各城市间引力和断裂点分析

（一）指标选取

第二次中央新疆工作会议后，新疆着力打造“五中心、三基地、一通道”，定位丝绸之路核心区，五个中心的首个中心即是交通枢纽中心。在以道路畅通为目标的通道基础建设中，新疆将进一步强化以南通道和北通道为两翼，以中通道为核心轴的交通运输综合体。业内人士指出“‘丝绸之路经济带的核心是通道经济带，道路交通的互联互通是首要的”。

文章围绕中通道为主，南北通道为辅的主要交通节点城市为研究对象，分别是：哈密、吐鲁番、乌鲁木齐、阜康、昌吉、石河子、奎屯、乌苏、克拉玛依、塔城、伊宁、库尔勒、阿克苏、喀什、和田、阿勒泰等18个城市。

经济质量是一个综合性指标，经济质量受人口、物流、资金、技术、信息等诸多因素的影响，本文选取人均 GDP、第三产业贡献率（为本年第三产业增加值与本年 GDP 的比值）、投资效果系数 （用GDP 与当年全社会固定资产投资额比）、消费水平指数（本期基期消费水平与基期消费水平比*基期消费水平指数）、当年财政收入、工业GDP、社会消费零售总额和贸易进出口总额8個指标通过主成分分析，提取公共因子的方法构建综合指标衡量地区综合经济质量。

通过对上述8个指标2014年数据进行主成分分析得出2014年主要城市经济质量，主成分分析KMO值0.78，通过显著性检验，表明上述8个指标适合做主成分分析。从分析结果看，提取的两个主因子在三产和工业指标上的载荷较高，因此可以把因子1视为三产驱动型、工业增长型两个因子上，这与现阶段新疆经济发展的驱动力一致，表明因子分析构建的经济质量综合指标具有一定说服力。

两个城市之间的距离不仅指城市间的物理距离，也包含文化、政治、心理距离等众多因素，由于现行统计制度的不完善，还不能找到合适指标去衡量城市间的文化、政治、心理距离的指标，对于新疆主要通道城市间的距离仍主要以物理距离为主。

有学者用公路、铁路、航空里程的几何平均衡量两地间的主要距离，该方法得到广泛使用，考虑到新疆交通体系建设不甚完善，上述地区间公路、铁路、航空路线不一致，不方便比較，不能采用这种几何平均。本文主要以地理距离衡量城市间的距离用D表示。

（二）各城市间引力与断裂点计算

根据引力模型的公式，利用主成分分析计算出的综合因子得分衡量经济质量、距离指标，计算出新疆主要通道城市间的引力（见表1）。各城市间引力需结合断裂点进行综合判断，如果一个城市对另一个城市有较大的引力值（≥5‰）且断裂点靠近另一城市，说明该城市对另一城市具备较强的吸引力，断裂点值越大，表明吸引力越大。以乌鲁木齐与昌吉为例，两城市相距39KM（为自治区政府至昌吉州政府之间距离）两城市边缘之间的最短距离只有21公里，经测算领地引力值732.529，乌昌之间强有力的吸引力远远超越于其他城市间的吸引力，断裂点位置位于靠近昌吉的5.66公里处，位于远离乌鲁木齐的37.41公里处，断裂点位置几乎接近昌吉市。主要通道间城市的断裂点如表2所示。

核心区城市空间结构特征分析

（一）“乌昌都市圈”是超级增长极

从表1可知，“乌昌都市圈”间的城市引力最大，首府乌鲁木齐对其他城市的引力均大于0.05，是唯一对其他城市引力均达到显著性的城市，且远超其他城市间的引力，成为新疆城市空间结构中最有吸引力的单极。区域集聚扩散中心主要都是由地区的行政中心构成，如图1所示，核心区内部一直都表现出显著的“单核”集聚结构特征，空间增长的主要特征表现是集聚；从中心地理论看，“乌昌都市圈”成为城市空间的核心，其对周边城市有强大的吸引力，吸引人流、货物流、资金流进入该地区，成为新疆地区经济的超级增长极，仅乌昌地区的国内生产总值占全疆国内生产总值的45%左右。

（二）北疆城市间引力明显强于南疆

从城市地域分布来看，北疆城市间引力远高于南疆，新疆主要城市分布在“中通道”上，全疆唯一的特大城市、大城市也分布于此，如乌鲁木齐、石河子，随着城市空间的不断拓展，昌吉也发展成为中等城市，从而在一定程度上丰富了“中通道”城市空间的布局。除“乌昌都市圈”外，乌苏、奎屯间引力为63.31，断裂点位于距乌苏的12.85公里处，两城市联系十分紧密；克拉玛依、奎屯、乌苏、石河子，伊宁、博乐，克拉玛依、阿勒泰、塔城等城市间引力都远高于南疆城市间引力，城市空间中心化趋势明显，如图1所示。

（三） “北轴带”大、中城市次中心存在争夺

按照“一核两轴多群组”“一中三副，多点多心”的发展布局，以南北疆铁路交通线路为两个城市发展轴带，南疆铁路沿线称为“南轴带”，北疆铁路沿线称为“北轴带”。“北轴带”大、中城市存在次中心的争夺，从城市间引力值也可以看出，如克拉玛依、奎屯、乌苏之间引力分别为8.13、5.92，石河子、奎屯、乌苏之间引为6.63、4.32，同时克拉玛依、塔城、阿勒泰之间的引力1.49、0.49，“北轴带”如图1所示，克拉玛依、石河子两个城市在区域次中心的位置上存在交叉重叠，区域次中心存在争夺。

（四）“南轴带”城市缺乏有效增长中心

“南轴带”逐步形成以喀什、阿图什为城市圈的增长极，两城市间引力为6.4，断裂点位于距阿图什的12.36公里处，喀什、阿图什城市联系紧密，但作为南疆三地州城市中心，喀什、阿克苏、和田之间的引力值较低分别为0.27、0.07，和田、阿克苏之间引力为0.02（未达到显著性要求），如图1所示，从南北轴带对比来看，南轴带中心城市喀什的远较“北轴带”城市低，缺乏有效的增长中心。

（五）城市交通枢纽引力不足

作为“通南调北”的枢纽，吐鲁番处在“两轴带”交汇处，其作为铁路交通连接南北疆的地位十分突出。吐鲁番与乌鲁木齐、库尔勒、哈密之间引力为10.53、0.56、0.47，其与北疆城市引力较南疆城市引力大，断裂点位于距吐鲁番的9.49公里、76.21公里、152.95公里，其特殊的交通枢纽位置与引力表现不一致，没有发挥出其作为地区交通中心的作用。

核心区建设的启示

通过新疆主要城市间引力分析，从经济联系紧密程度上验证了当前空间结构的基本格局，也发现了空间城市布局存在问题，对核心区建设有以下几点启示。

注意超级中心对次级中心发展的抑制作用。通过引力分析发现，“乌昌都市圈”对其他主要城市的引力是绝对的，形成了地区增长的单一核。孜比布拉·司马义（2010）研究指出从2000年的综合城市化水平等级图上反映出，北疆的昌吉回族自治州、伊犁哈萨克自治州，南疆的阿克苏地区和经济发展水平相对较高的巴音郭楞蒙古自治州的城市化水平相对较高且从地理位置上形成了经济带，是以乌鲁木齐市为中心的聚集区的组成体。本文对这种观点有不同看法，由于超级中心的存在相反抑制了次级中心的发展，昌吉州、巴州之间存在较大的缓冲地带，除乌鲁木齐外基本没有其他经济上联系紧密、引力大的城市存在。

明确克拉玛依、石河子次级中心城市发展的定位。从引力结果看，克拉玛依、石河子在奎屯、乌苏城市间的引力争夺比较激烈，克拉玛依作为除首府外唯一的地级市其经济影响力在地区发展中吸引力不容小视。近几年随着石河子迈入大型城市的行列，其在地区间的中心作用不断加大，应逐步确立石河子在“玛河经济圈、奎屯、乌苏”一带的中心区作用；确立克拉玛依作为连接阿勒泰、塔城的中心作用。

加强“伊宁-霍尔果斯”、“喀什经济特区”两个副中心的建设，奋力抢占中亚、西亚、南亚经济发展制高点。喀什在南疆三地州中心地区已逐步形成，尤其是随着喀什国家经济特区的设立，更加确立了喀什南疆经济、金融中心的地位；从引力分析结果看出，喀什、阿图什之间引力在南疆城市中最强，形成喀什、阿图什经济圈，但喀什对阿克苏、和田的引力不足。伊宁对周边主要周边城市引力不足，边境合作中心的引力較弱，两地区发展需要更多政策、资金支持，以政策为先导重点打造地区金融港。

应注重对交通枢纽吐鲁番的建设。吐鲁番在“南北轴”交汇之地，是核心区“中通道”上的交通枢纽，应主动利用其交通枢纽的特殊地理位置，积极规避“乌昌都市圈”对该地区的屏蔽作用，把该地区建成联通南北疆，东南疆重要的集散中心。

继续加强“中通道”、“南通道”道路管网的建设。作为新疆经济的“两轴”处在丝绸之路重要的“中通道”、“南通道”上，“中通道”经“北轴带”联通哈萨克斯坦至欧洲，“南通道”经“南轴带”联通塔吉克、吉尔吉斯坦等国至南亚。新疆向西面向欧亚诸多国家，基于交通的基础设施建设一定要先行。2014年新疆高速公路总里程突破4000公里，居全国第12位；新疆对外贸易实现进出口总值276.69亿美元，在全国仅排名第21位。新疆有最广袤的地理空间，与哈萨克斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯坦等8个国家接壤，其道路管网建设有许多建设投资需求。

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