京津冀城市群空间结构测度与优化路径选择

2017-05-17高素英

商业经济研究 2017年9期

内容摘要：城市群作为复杂的地域系统，其空间结构的合理性将直接影响城市群的发展。本文着眼于京津冀城市群空间结构的本质内涵及特征，分要素层面剖析城市群空间结构现状及问题，采用熵值法及引力模型测度京津冀城市群的空间结构规模及城际空间联系。结果表明：京津冀区域经济发展水平逐步提高，但呈现以京津为核心的圈层式递减格局，城市间差距逐渐拉大，空间发展不均衡态势凸显。在城际空间联系方面，京津冀城市群的空间联系强度呈向心性，尚未形成网络化格局，并基于此提出京津冀城市群空间结构优化整合路径。

关键词：京津冀城市群引力模型空间规模结构城际空间联系

引言及文献综述

当前阶段，经济全球化与区域一体化趋势日益深化，城市群作为地域主体已成为支撑区域经济发展，参与国际竞争与合作的空间组织形式。城市群是一系列主次分明、分布密集的城市以空间相互作用为主要力量，通过基础设施的网络化联接构成的城市-区域性系统（郑少峰等，2015）。世界级的城市群应具有规模等级序列完整、产业体系分工明晰、各城市协同发展等典型特征。目前，我国已陆续形成十大城市群，京津冀城市群作为第三大城市群，将成为支撑我国未来经济发展的核心增长极。然而，京津冀城市群在经济发展、城市进化、生态建设等方面，与珠三角、长三角城市群相比有显著差距，城市群竞争能力与一体化水平明显落后（薄文广等，2015）。导致这种差距产生的重要原因在于不合理的城市群空间结构（鲁继通，2014）。因此，对其空间结构进行系统性的测度与优化将带动城市群的协同发展，推进京津冀区域一体化进程（赵渺希等，2014）。

关于城市群空间结构相关的研究最先兴起于国外。Zipf（1942）首创性的引入物理学中的万有引力定律对城市群空间结构展开分析。随后关于城市群空间结构的实证研究蓬勃兴起，学者们从多个角度对城市群空间结构进行研究。美国著名学者J.Friedmann（1966）基于“核心-边缘”理论模拟了城市群空间结构演化的阶段与过程。富田和晓（1995）采用经纬交错的研究方法，对日本三大都市圈空间结构的形成阶段与演化过程进行了全面分析。DanlinYu（2005）通过构建区域空间研究模型，研究了北京都市圈的空间结构演化历程与特征。Chin（2007）构建了关于人口就业与通勤数据的统计模型，对美国中西部大都市区空间结构的形态特征进行实证研究。我国城市群空间结构的理论研究同样兴起较早。国内学者分别从城市群历史演化规律、城市群的空间扩展方式、城市群演化的形态特征以及城市群空间组织动力机制等方面对城市群空间结构的演化阶段与过程展开深入研究。20世纪90年代以后，国内学者对城市群的实证研究逐渐丰富。李国平（2009）、苏飞（2010）等从人口分布角度探讨京津冀城群空间结构特征。曾鹏等（2013）基于首位度指数和分形理论等对我国等十大城市群的城市等级规模结构进行了对比研究。张陆等（2014）选取区域和功能视角，对京津冀都市圈的空间联系进行研究。刘建朝等（2013）、白永亮等（2014）采用引力模型和城市流模型对京津冀城市群空间联系进行了实证研究。随着城市群在我国区域一体化过程中的战略性作用日益显现，现有研究在深度上不断推进、在广度上持续扩展，但仍然存在一些问题值得探讨。本文基于前人的研究，从城市群空间结构的本质内涵与特征出发，运用跨学科交叉研究方法，提出从城市规模等级结构、城市群经济空间结构和城际空间联系结构三大维度来系统性、全面性地研判城市群空间结构并展开实证分析，以丰富城市群空间结构领域的研究视角与研究体系。

研究区域

京津冀城市群以北京和天津两大直辖市为双核心，包含河北省全域的大都市地区。土地面积约21.62万平方公里，兼具海陆区域，地理位置优越，拥有完备的地域发展空间。2014年，京津冀城市群以占全国1.9%的土地面积和8.1%的人口，实现了全国10.4%的地区生产总值，经济基础雄厚。无论经济实力还是对外辐射与影响力，京津冀城市群在我国区域布局中都占据战略地位并发挥着支撑作用。

（一）节点

节点指京津冀城市群中的各个城市单元，包含北京、天津及河北省的11个地级市，共计13个城市节点。根据2015年4月30日中共中央政治局通过的《京津冀协同发展规划纲要》，将京津冀城市群的13个城市节点进行具体城市定位及功能划分（见表1），明确了以“一核、双城、三轴、四区、多节点”为体系的京津冀区域发展模式。“一核”即指首都北京，有序疏解北京非首都功能、优化提升首都核心功能、解决北京“大城市病”问题是京津冀协同发展的首要任务。“双城”指京津冀协同发展的双引擎北京、天津。“多节点”包括石家庄、唐山、保定、邯郸等区域性中心城市和节点城市张家口、承德、廊坊、秦皇岛、沧州、邢台、衡水。

（二）通道

目前京津冀城市群已初步形成集航空、铁路、公路、港口的立体化交通系統，日益完善的交通网络系统为京津冀城市群范围内各种要素流动与产业合作，提供良好的支撑条件，推进区域经济发展，整体呈现以北京为中心，京津为主轴，京广线与京哈线为两翼的放射圈层状结构。铁路方面，京津冀铁路网络的密度是全国的3.6倍，京广线、京九线、京哈线以及京沪线连接京津冀城市群的主要铁路，贯穿京津冀内主要城市。公路方面，京津冀城市群公路运输网络密集，截至2013年末，两市一省高速公路通车总里程达7095公里，19条高速公路互联互通，客运线路接近1000条。航空方面，京津冀城市群有北京首都国际机场、天津滨海机场、石家庄正定机场等主要客运机场，此外，北京新机场也将为京津冀地区未来强大的空运能力提供保证。水路方面，京津冀城市群享有得天独厚的水运优势，天津港、秦皇岛港、京唐港、曹妃甸港、黄骅港等均是我国重点建设的港口。

（三）要素流

近年来，京津冀城市群地均固定资产投资额增长迅速，从2005年的497.67万元/km2上升至2014年的2215.16万元/ km2，增长了近4.5倍。分别来看，北京年平均增长率为18.37%，增长速度最慢；天津地均固定资产投资额从2008年开始超过北京，持续保持最高值，年平均增长率为70.68%，于2014年达到近8467.76万元/ km2，这与天津的北方经济中心目标建立以及滨海新区的快速发展不无关系。与京津相比，河北省各城市地均固定资产投资额较低，其中超过2000万元/ km2的城市只有石家庄、唐山和邯郸。张家口、承德虽然历年地均固定资产投资额均处于低水平，但是年平均增长率很高，分别为82.27%和66.52%，吸引资本的潜力巨大。

各城市的货运情况也在一定程度上反映了京津冀城市群要素流现状。天津、唐山的货运量处于城市群的前两位，天津作为北方最大的沿海城市，经济腹地比较广阔，陆路及铁路交通发达，拥有天津港及滨海国际机场，交通物流系统比较健全。唐山作为河北省重工业城市，拥有雄厚的经济实力以及天然的海港优势，其货运量在河北省处于领先位置，物流业发展水平也较高。北京作为城市群首位城市，生产性服务业发展最为发达，加上拥有我国最大的陆路交通和航空运输枢纽，其物流业发展的总体水平在13个城市中处于首位。河北省内的石家庄、邯郸和沧州由于地理位置优势、良好的交通基础条件，物流业发展较为迅速。此外，保定、廊坊、邢台、承德、秦皇岛、衡水物流产业货运量相对较少，处于零散状态并未形成统一规模。

北京市、天津市、河北省三地的信息化水平空間差异非常显著。北京作为首都城市是京津冀城市群信息流的最大汇聚中心，信息化水平遥遥领先。天津近年来一直致力于打造“智慧城市”，信息化应用水平较高，是区域内信息流的重要汇集地。河北省的总体水平则相对落后，互联网普及率低于50%，信息化水平有待提高。造成这种差异的主要原因是京津冀三地在信息基础设施建设、信息资源开发等硬件投入上存在较大的差距，同时文化资源、人才素质以及信息资源开发力度等软件要素的巨大差异也是十分重要的影响因素。

实证分析

根据城市群空间结构的内涵、特征以及京津冀城市群的特殊性，从城市规模等级、城市群经济空间、城际空间联系三个维度，全面剖析京津冀区域空间结构现状及动态演化特征。

（一）城市规模等级维度

城市等级体系。按照行政等级体系，京津冀城市群可分为北京、天津两个直辖市，副省级城市石家庄，唐山、邯郸、保定等10个地级市以及任丘、迁安等22个县级市，共有35个行政单元。随着我国城市数量和规模的迅速增长，为适应城镇化深入发展的要求，国务院于2014年11月发布了《关于调整城市规模划分标准的通知》，本文依据此新标准选取上述35个空间单元进行统计，计算京津冀城市群城市规模等级体系分布情况。

2013年，区域内特大城市数量为0，北京和天津2个超大城市，唐山、石家庄、邯郸、保定4个大城市，数量发育不足。秦皇岛、邢台、张家口、廊坊、承德、沧州5个中等规模的城市，占比为14.3%。大中城市占比合计为25.7%。廊坊和衡水作为河北省的地级市，其市辖区人口只有45.5万和35.19万，划入小城市行列，加上河北省的22个县级市，小城市数量共有24个，占比为68.5%。京津冀城市群的城市规模等级体系分布并不合理，特大城市和大城市发展数量和规模短缺，城市规模等级序列中缺少过渡城市而导致经济联系断层，超大城市北京和天津的人口集聚效应过强，中小城市实力欠缺。

首位度指数分析。采取三种方法刻画京津冀城市群的城市首位度，测度模型为：

二城市指数S2=P1/P2；四城市指数S4=P1/（P2+P3+P4）；十一城市指数S11=2P1/（P2+P3+…+P11）。

对京津冀城市群13个城市空间单元的城市人口数采用上述公式进行测算，京津冀城市群在2001、2005年、2009年、2013年二城市首位度指数始终低于标准值2，说明首位城市不明显，超大城市北京、天津构成城市群发展的双极。而二城市首位度指数趋势不断增大可知，首位城市北京人口规模增速快于天津，北京这一超大城市仍趋于高度集聚。对于四城市和十一城市首位度指数来说，2001至2013年四城市首位度指数明显低于十一城市的首位度指数，而且四城市首位度指数总是小于1且变化幅度极小，说明北京相对于天津、唐山、石家庄而言，城市人口发展速度相当。十一城市首位度指数始终大于1，说明首位城市北京的极化效应明显。京津冀城市群呈现典型的双核分布型城市规模结构。

位序-规模分析。位序-规模法从城市体系整体出发，反映不同城市规模和城市规模位序之间的关系。最具代表性的是齐夫（Zipf）公式。

Pr=P1×R|q将该式取对数，可得：式中Pr为城市等级序列排名为R的城市规模，P1为最大城市规模，q为Zipf维数。

选取2001年、2005年、2009年和2013年的城区人口数据，使用SPSS19.0软件进行动态的线性回归分析，以探析京津冀城市群城市规模分布的演化特征。计算得出：四年的相关系数均大于0.97，说明模型拟合良好，具有较高的可信度。这四年中，q>1，所以D<1，说明2001年来，京津冀城市群城市的人口规模分布一直比较集中，人口分布差异程度大，高位序城市的垄断性突出，中间位序的大城市发展不足，低位序的小城市数量多且规模较小。

（二）城市群经济空间维度

指标评价体系及评价模型的构建。从经济发展、公共服务、基础设施、生态环境等四个层面构建城市经济质量综合评价指标体系，指标体系包含24个二级指标，采用了熵值法来确定京津冀城市群城市经济质量各指标的权重和综合评价值。根据熵的特性，建立了以下模型：

第一，评价矩阵的构建和标准化。本文对13个空间单元的24个指标进行综合集成，建立一个13×24的评价矩阵X={xij}13×24，为排除指标量纲差异对结果的干扰，正向指标采用极大值标准化X`λij=Xλij/maxXλij；逆向指标采用极小值标准化X`λij=minXλij/Xλij，则X`λij为第λ年第i个城市的第j个指标的标准化数值。为了方便起见，仍记Xλij =X`λij。第二，计算第λ年j项指标下第i个城市占该指标的比重。。第三，计算第j项指标的信息熵值。，其中，k>0，k=1/ln（h*n），ej≥0。第四，计算第j项指标的差异系数。对第j项指标，指标值的差异越大，对最终结果的影响就越大，定义差异系数为：，式中，0≤gi≤1，。第五，求表征城市经济质量的各指标的权重。，1≤j≤m。第六，分别计算2005年、2009年、2013年京津冀城市群各城市的经济质量综合得分。（λ=1，2，…，h；i=1，2，…，n）。

经济质量空间分布。京津冀城市群13个空间单元的经济质量发展水平的分类标准趋于逐步升高的态势，经济质量发展水平的分类标准逐步升高，各个城市的经济发展质量在稳步提升。北京、天津一直处于核心地位，经济质量增速最快，极化效应和辐射效应并存。河北省内唐山、石家庄早已奠定并稳固了河北省区域性中心城市的地位，并分别作为冀东北和冀中南的副中心城市，以南北两翼之势带动、引领临近城市发展。沧州和秦皇岛是海滨城市，经济发展质量提高态势明显。邯郸地处京津冀城市群的最南部，近年来的经济发展质量提高很快，是河北省唯一的晋冀鲁豫接壤中心城市，区域联动点的地位将得到稳固。保定连接北京和石家庄，是承接和疏解北京部分首都功能的重要规划点。

经济质量时空演变特征。京津冀区域内经济发展质量低水平的城市多，城市间差异日益扩大。2005-2013年，京津冀城市群内经济质量发展处于低水平和较低水平的城市有9个，占比69%，处于较高水平的和高水平的城市有4个，占比31%。整体而言，京津冀城市群经济发展质量空间差异显著，经济发展不平衡态势持续。2005年经济质量发展水平最高与最低城市间极差为0.0176，2013年上升到了0.0376，差距扩大了2.14倍。

经济质量空间分布以京津为核心呈分散递减状。北京和天津的经济发展质量始终处于高水平的发展状态，遥遥领先于城市群内其他城市，是京津冀城市群的双核心。其临近的唐山、保定、石家庄等受其辐射带动，城市经济质量发展水平较高，呈第一圈层状分散在京津，周边秦皇岛、张家口、邢台、衡水，则呈第二圈层状分布在距离京津较远的边缘带，这种趋势还将会在一定时间内持续。

（三）城际空间联系维度

评价模型的选取与修正。本文对测度引力的传统模型进行了修正，以CEM表示城市经济质量，以CED表示两城市间的时间距离，对传统的引力模型进行重构，其表达式如式（1）所示。

式（1）中，是两城市之间的经济关联系数。城市经济质量是一个综合指标，本部分的测度将采用上节城市经济质量的评价结果。学者通常选用两城市间的“空间距离”来表征经济距离，随着现代交通工具的发展，城市距离越来越表现为“时间成本”和“货币成本”综合而成的交易成本。因此，本文将采用“时间距离”这一指标，用两城市间的最短公路距离除以80km/h得到具体的“时间距离”（见表1）。

城市引力分析。京津冀城市群内的经济联系主要集中在北京、天津、唐山、廊坊、保定、石家庄几个城市之间，沧州、张家口等城市与其他城市的经济联系均较少，属于城市群内的边缘城市。经济联系的引力值差距很大，空间分布极不均衡，没有形成网络化的联系。根据引力值的大小，可以将京津冀城市群城市间的经济联系分为三个层次。具体来看，京津间双向联系十分紧密，引力值均大于300。北京与唐山、廊坊和保定的双向经济联系紧密，引力值大于100，其中北京对廊坊的引力值是941，是城市之间的引力值最大值。天津与廊坊、唐山、沧州的双向联系紧密，引力值均大于150，天津对保定的单向引力值较大。石家庄与冀中南的其他城市呈现紧密的单向联系，说明石家庄在带动冀中南区域城市发展中发挥了一定的辐射作用。

城市节点分析。根据城市群节点等级的确定方法，将京津冀城市群节点等级划分为四个层次（见表2）。一级节点城市是两大直辖市北京和天津，潜能之和占整个城市群的46.41%。二级节点城市包括石家庄、唐山和廊坊，潜能之和占整个城市群的26.69%。三级节点城市包括保定、邯郸和沧州。四级节点城市包括邢台、秦皇岛、张家口和承德，距离京津较远，接受辐射能力有限，本身的经济发展水平也较为落后。

研究结论及政策建议

（一）研究结论

京津冀城市群的城市规模等级体系分布不合理，超大城市北京和天津的人口集聚效应较强，大城市和中等城市发展数量和规模严重不足，小城市实力欠缺，城市规模等级体系序列中缺少中间过渡城市，造成经济联系断层。这种不合理的城市体系，严重制约了城市群系统功能增强效应的发挥，最终导致区域发展缺乏支撑力；以城市经济质量表征城市经济的发展水平，以此来测度京津冀城市群的经济空间结构。结果表明：京津冀城市群各城市的经济发展水平逐年提升，发展差异也日益显著；经济空间结构整体上呈现以“京津为核心的圈层递减”特征；京津冀城市群的城际空间联系格局整体上呈现“网络联系弱，向心联系强”的分布特征。京、津两市对河北省各地级市的辐射能力强，极化效应也日益突出。根据潜能总量等指标，将京津冀城市群的节点体系划分为四个层次：北京、天津为一级节点城市；石家庄、唐山、廊坊为二级节点城市；保定、邯郸、沧州为三级节点城市；邢台、秦皇岛、张家口、承德为四级节点城市。

（二）政策建议

基于对京津冀城市群空间结构的实证研究，提出了城市群空间结构整合的时空路径。

近期选择“走廊、多圈层型”模式。京津冀城市群空间结构整合与优化的第一步应是基于区域协同发展的立场整合京津冀三省市的规划与布局，以城市群范围内的主要交通发展轴线为依托，推动产业在整个城市群范围内进行集聚布局、错位发展与功能对接，最终形成多条分工明确、链接有效的产业发展轴带。可以以石家庄为核心，发挥其带动和引领的辐射作用，继续培育和壮大冀中南城市圈，带动衡水、邢台等中小城市的发展。同时大力发展以唐山为核心的冀东城市圈，带动秦皇岛等周边城市的快速发展。京津冀城市群北部张承生态保障区的打造与发展也是重要一环，因此应在壮大张家口和承德自身的经济发展规模和人口规模、提高城市规模等级的同时，在城市群范围内建立相應的生态补偿机制，充分发挥京津生态屏障的作用。

远期选择“网络型”模式。主要通过城市治理的网络化、交通格局的网络化来带动城镇空间格局的网络化和空间联系的网络化的实现。目前，京津冀协同发展选择交通作为先行领域，正在大力构筑一小时经济圈，交通格局的网络化近年内便可实现。京津冀城市群的治理主体逐渐呈现多元化和网络化的特征，所以要构建一个有权威的、公认的政府间协调机构作为网络化治理的核心主体，同时发挥非政府组织、企业和个人的参与与监督作用。网络化治理模式的形成需要重塑城市群范围内的行政文化，虽然其构建过程缓慢，构建难度较大，但是一旦成功，就可以极大地推进城镇空间格局的网络化和空间联系的网络化进程。在城市群空间结构的优化方面，应着重优化城市等级体系，促进大中小城市协调发展，完善产业空间布局，加快城市功能对接与融合，健全基础设施支撑网络，推动城市群一体化建设，构建区域协调制度，创新城市治理机制。

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