汾河流域城镇群城市规模结构及演变研究

姜晓丽+杨伟

摘 要：汾河流域是山西省范围内重要的城镇集聚区，也是实现山西省“一核一圈三群”城鎮化战略的核心区域。文章选取建国以来汾河流域城镇群演变为研究对象，采用城市首位度、城市规模分布的基尼系数和分形等方法对汾河流域城镇群的规模分布现状和演变特征进行分析。研究结果表明，2010年，汾河流域城镇群等级规模结构呈位序—规模分布；区域缺少特大城市和大城市，城镇规模等级不完整；城市规模空间分布不均匀，区域差异显著。建国以来，汾河流域城镇群规模分布发生明显变化，城市数量与规模快速扩张；城市首位度不断下降，城市规模结构由首位分布向位序—规模分布转变；城市规模分布的分维数不断减小，城市规模差异逐步增大，区域大中城市逐步发育，规模分布日趋集中。并针对其存在的问题，提出若干意见。

关键词：城市规模分布 位序—规模法则 分形 汾河流域城镇群

中图分类号：F127；K901 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2017）05-163-03

城市规模分布是指某一国家或地区内城市人口规模的层次分布，是用于表征区域人口在城市中分布的重要依据，其受自然条件、历史、政治、经济及制度等不同因素的影响会呈现出多种形态和模式。总体来说，城市规模等级分布可以概括为位序-规模分布和帕雷托分布两种模式。国内外学者对于城市规模分布的研究起源于20世纪80年代，至今已积累了一批极有见地的研究成果。近年来，一些学者注重将分形理论、等级钟理论等新的研究方法引入到城市规模等级的相关研究当中。国内学者从不同尺度对于城市规模分布进行研究，其中以全国、长三角、珠三角、辽中以及辽中南城市群等中东部地区为研究对象的成果相对较多。而对以河流为纽带形成的流域城镇群为对象的研究则相对较少。为促进中部地区的快速崛起，中共中央国务院先后出台了《关于促进中部地区崛起的若干意见》、《促进中部地区崛起规划》，并按照其精神和要求，出台了《关于促进中部地区城市群发展的指导意见》，凸显了中部地区城镇群在全国经济社会发展中举足轻重的地位。汾河流域总面积约占全省总面积的25%，集中了全省超过40%的人口，是山西省范围内重要的人口和城镇集中区。对其城镇规模分布进行研究有助于了解区域范围内不同规模城市的分布状况及人口集中或分散的程度，也有助于认识城镇体系发展所处的阶段及特点，为相关部门制定政策、规划提供参考。因此，笔者选取汾河流域城镇群作为研究对象，运用城市首位度、城市规模分布的基尼系数、分形理论等方法对建国以来汾河流域城镇群规模分布现状及演变特征进行深入分析，以期对制定合理的城镇体系发展政策、促进城镇体系规划结构优化提供科学依据。

一、研究区、数据来源及研究方法

（一）研究区概况

汾河流域城镇群位于我国山西省境内，沿汾河两岸布局，纵贯全省。区内以太原为中心，以南北向大运高速、同蒲铁路主脉，东西向拓展的交通设施支脉构成的交通网络为连接通道，包括1个省会城市（太原）、2个地级市（晋中、临汾）、7个县级市、33个县，总面积5.66×104km2。2010年，汾河流域城镇群常住人口159.06万人，占全省总人口的44.50%，地区生产总值4364.34亿元，占全省的50.77%，是山西省内重要的经济集中区，也是推进城镇化的主体区。

（二）数据来源和研究尺度

为保证数据的统一性以及数据获取、处理的方便，在保证汾河流域完整性的前提下，选取完整的行政区范围作为研究对象。采用较易获取的市区（县城）非农业人口作为衡量城市规模的指标。人口数据资料来源于《山西人口四十年》、《山西统计年鉴2001、2011》。

（三）研究方法

1.城市规模分布的基尼系数。加拿大约克大学教授马歇尔在研究不同规模城市发育成长情况时，首次将基尼系数引入到该研究当中，并提出了城市基尼系数的概念。假设一个地区的城镇体系是由n个城市组成，设S是这n个城市的人口总和或整个城镇体系的总人口，T是城镇体系中每个城市之间人口规模之差的绝对值总和，则反映该城镇体系中人口集中程度的公式为：

G=T/2S（n-1）

基尼系数的取值范围为0～1之间，基尼系数G越接近于0，表明城市规模分布越分散；越接近于1，表明城市规模分布越集中；一般认为基尼系数在0.6以上，表示城市规模分布极不平衡。

2.城市首位度指数。城市首位度是用于衡量城镇体系中城市发展要素在最大城市的集中程度的重要指标。为计算方便，杰斐逊提出了“2城市指数”（S2），即首位城市与第二位城市人口规模之比的计算方法即S=P1/P2。为避免以偏概全，学者们又相继提出了4城市指数（S4）、11城市指数（S11）。根据位序——规模原理，理论上合理的2城市指数值为2，4城市指数和11城市指数值为1。

3.城市规模分布的分形特征。城市群的空间分布具有明显的无标度特征，具有分形的性质。城市群等级规模分布具有明显的自相似性，可以用分形方法计算城市规模分布的空间维数。对于给定区域范围内，假设有n个城市组成，将城市人口规模按照从大到小的顺序进行排列，城市人口规模用人口尺度R来表示，人口规模大于R的城市数据NR。当R由大变小时，NR不断增多。在某个标度范围内，区域内的城市数目NR与人口尺度R满足豪斯道夫维数测算公式，对两边同时取对数可得：

lnNR=A-DflnR

式中A为常数，Df为分维。一般来说，Df值的大小具有明确的地理意义，直接反映了城镇体系等级规模结构。

二、汾河流域城镇群城市规模分布现状特征

1.流域城镇体系结构不完善，中小城市亟待发展。从城镇群等级规模分布来看（表1），汾河流域城镇群缺少特大城市、大城市，城镇体系的等级规模不完整。就城镇体系内部来说，大城市数量较少，只有一个超大城市，缺少特大城市和大城市，大城市数量仅占城市总数的2.33%，城镇体系内部大城市的数量和规模都亟待发展。中等城市发育不足，且规模相对较小，区内仅有2座中等城市，占城市总数的4.65%，人口比重占到13.71%，平均人口规模为36.02万人。小城市数量较多，共有40个，占到城市总数的93.2%，人口比重占到41.74%，但平均人口规模仅为5.48万人，说明汾河流域城镇体系城市虽然数量很多，但规模较小，发展极不充分。采用基尼系数对其城市规模分布进行测度，其不均衡指数为0.34，说明汾河流域城镇群的城市规模分布相对分散。因此，要促进区域中小城市发展，增加大城市、中等城市数量，扩大小城市发展规模，使城镇群的等级规模分布逐步向金字塔式方向发展，实现不同等级规模城市间的有机联系，促进城市群的良性发展。

2.流域城镇规模结构符合位序-规模分布。采用2010年汾河城镇群城市体系中43个市县的城市规模与城市位序数据制作散点图，并用直线进行拟合，结果显示：在双对数坐标上，各散点近似排列在一条直线上，拟合优度达到0.9572，说明城镇群的城市等级规模结构基本符合位序-规模分布。

3.流域城市首位度偏高。城市首位度是衡量城镇体系结构的重要指标，用于表征城镇体系中人口在最大城市的集中程度。采用各城市人口数据及首位度公式计算，得出汾河流域城镇群2城市指数、4城市指数、11城市指数分别为5.72、2.55和1.44，均高于理想值。汾河流域城镇群城市首位度较高与其城镇构成密切相关，区内仅有1个省会城市、2个地级市，其它均为县级市（县），总体来说，区内省会城市规模较大，太原人口占城镇群总人口的44.55%，而其余城镇平均规模偏小，造成首位城市与其它城市差距较大，导致城市首位度偏高。

4.流域城市规模空间分布存在差异。对汾河流域城镇群城市规模空间分布进行分析，流域上中下游之间存在显著的地域差异。该区域大中规模城市主要集中于中下游地区，太原市区、晋中市区位于汾河流域中游段，临汾市区位于汾河流域的下游段。对汾河流域上中下游城镇平均规模进行分析，上中下游城镇平均规模分别为7.26万人、17.57万人和4.59万，上中下游之间城市平均规模差距也较大。

三、汾河流域城镇群城市规模演变分析

1.城镇规模迅速扩张。表2所示，建国时，汾河流域城镇群仅有1座中等城市，其它城市均为小城市；到了2010年，区域新增1座超大城市，中等城市增加到2座。大城市与中等城市人口所占比重由42.21%提高到58.26%，城市吸引力逐步提升。城市人口规模明显增长，1949年，汾河流域城镇群城镇平均规模为1.22万人，到了2010年平均规模增加到12.22万人，增长了10.16倍。相对于城镇数量的增加，城市规模扩张的十分迅速。

2.城市首位度逐步下降，城市规模分布向位序-规模分布方向转变。采用城市首位度表征汾河流域城镇群建国以来城市首位度变化（表3）。研究时段内，汾河流域城镇群城市首位度呈现先上升后下降的变化特征。1949年，汾河流域城镇群城市首位度为6.175，高于正常值2，4城市指数、11城市指数为2.758和1.200，均高于正常值1，说明当时城镇群的城市规模分布属于典型的首位分布。之后的10年，城市首位度、4城市指数、11城市指数分别增大到11.029、5.199和2.622，说明这一时段内，城镇群中趋于向大中城市集聚，城市规模差距逐步加大，城市首位分布的特征更加显著。1960年到2010年的50年间，城市首位度、4城市指数、11城市指数分别下降到5.717、2.549和1.436，虽然距离正常值仍有差距，但已呈现明显的向正常值接近的趋势，说明该区域城市规模分布逐渐向位序-规模分布方向发展。

3.城市规模分布趋于集中。采用城市规模分布分形方法进一步研究城市规模分布的演变特征，将各年份城市按人口规模大小排序，分别建立城市位序与城市规模之间的双对数线性模型（表4），各年份判定系数R2均相对较高，具有很高的可信度。汾河流域城镇群历年城市规模分布分形分维数均大于1，说明城市规模分布比较集中，人口分布比较均匀，大中城市数量较少，小城市数量较多。研究时段内，分形分维数总体呈现减小的特征，说明汾河流域城镇群城镇体系集中发展的趋势大于分散发展的趋势，城市人口分布趋于松散，城市人口分布差异加大，区域大中城市逐步发育，随着时间的推移，规模分布日趋集中。

四、结语

汾河流域城镇群城市规模分布逐渐趋于位序-规模分布模式，城市规模分布区域分异显著，区域大中城市数量偏少，小城市发育不完善，城镇体系发展现状不合理。据此，提出以下优化意见：

1.加快汾河流域城镇群城镇化发展步伐。汾河流域城镇群城镇规模普遍偏小，大中城市数量偏少，小城市发育不足，因此一方面主要注重培育地区发展中心，即大中城市的发展，在继续推进太原、晋中、临汾3个市区发展的基础上，注重培育侯马、介休、宁武、孝义、霍州、河津等具有发展基础和发展潜力的城市，作为汾河流域新的城镇核心；另一方面选取区位条件优越、经济发展较快的小城市和重点镇，作为重点发展对象，以点带面促进区域城镇体系的完善。

2.完善交通体系建设，带动沿线城市发展。汾河流域城镇群以南北向大运高速、同蒲铁路主脉，东西向拓展的交通设施支脉构成的交通网络为连接通道，逐步完善区内交通体系，拓展城市间人流、物流、信息流、资金流、技术流联系，促进各城市之间的交流合作，进而提升汾河流域城镇群的城市规模。

3.加快矿业城市转型，培育接续替代产业。在汾河流域城镇群中，以资源为基础的矿业城镇占有一定比重，资源的枯竭和资源型经济的衰退对城市规模的发展有很大影响。因此，加快矿业城市转型，培育接续替代产业成为汾河流域城镇群发展面临的首要任务，要充分利用各级政府政策扶持的有利条件，不断提高区域经济发展水平和城镇化水平，加快經济转型，完善汾河流域城市规模分布。

[基金项目：山西省高等学校人文社会科学重点研究基地项目（2015333）；山西省高等学校哲学社会科学项目资助。]

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（作者单位：太原师范学院 山西晋中 030619）

（责编：吕尚）