乌鲁木齐都市圈经济规模等级与经济空间结构时空演化分析

程雅薇+高敏华

摘要：以2002、2006、2010和2014年作为研究的4个时间截面，选取相应的社会经济数据，应用中心经济职能指数、位序-规模法则、ROXY指数、经济联系强度、经济隶属度的方法，对乌鲁木齐都市圈经济规模等级与经济空间结构进行系统演化分析。结果表明，乌鲁木齐都市圈是以乌鲁木齐市为核心的“单核”结构，但乌鲁木齐市的中心经济职能指数处于下降趋势，自2006年以来一直处于分散发展趋势。乌鲁木齐市作为最重要的中心城市，以其为中心形成显著的经济影响力圈层结构，西部地区石河子市经济影响力较强，因此西部地区受辐射带动明显，而东部、东南地区明显较弱，都市圈内部经济发展不平衡。在乌鲁木齐市“单核”轴向辐射的带动下，经济空间结构趋于合理，吐鲁番市、奇台县等边缘中心逐渐兴起。乌鲁木齐市最主要的西向经济联系方向，经济隶属度总体呈下降趋势，其经济联系方向有由西向东转移的趋势。

关键词：乌鲁木齐都市圈；经济规模等级；经济空间结构；演化分析

中图分类号：F29 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）21-4176-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.21.043

Evolution Analysis of Level of Economic Scale and Economic Spatial Structure in Urumqi Metropolitan Area

CHENG Ya-weia，b，GAO Min-huaa，b

（a.School of Resources and Environment Science；b.Key Laboratory of Oasis Ecology， Ministry of Education，

Xinjiang University，Urumqi 830046，China）

Abstract： Taking four time sections of the study in 2002，2006，2010 and 2014，using a variety of methods of centrality economic index，Rank-Size regression，ROXY index，economic relation intensity and economic subordination degree with the appropriate socio-economic data，the systematic evolution analysis of economic scale hierarchical structure and economic space structure in Urumqi Metropolitan area have done. The results showed that although Urumqi city was the core of Urumqi metropolitan area which was a "single core" structure，the economic function index in Urumqi showed a downward trend. Urumqi Metropolitan area has been in a dispersion trend since 2006. Urumqi as the most important center city，taking the city as the center，the economic circle structure with the significant influence had been formed， in western region，economic influence of Shihezi city was strong， so the western region was significantly affected by radiation， while in the eastern and southeastern region，economic influence were weaker， economic development was not balanced in the inner city of Urumqi Metropolitan area. Driven by axial radiation of the "single core" in Urumqi City，economic spatial structure tended to be reasonable，Tulufan City，Qitai county and other edge center gradually developed. Economic membership degree generally showed a downward trend in the west to the economic link which was the main direction，its economic ties had a trend from west to east.

Key words： Urumqi Metropolitan area；level of economic scale；economic space structure；evolution analysis

在一個开放的社会区域经济系统内，城市间不间断地进行着物质交换、能量传递以及信息的流动[1]。这种空间的相互作用促使区域内部不同规模等级的城镇之间产生密切的联系，形成具有一定格局与结构的城镇体系[2]。目前，对城镇体系中各城市的经济规模等级报道的比较少，且大部分是对旅游经济等级规模结构的探讨[3-6]，研究工作主要集中在对城镇体系等级规模中的人口规模的结构特征研究，其定性研究主要侧重于探讨不同等级规模城镇数量的多少以及其变化的趋势[7]。定量研究则落脚于空间相互作用模型、位序-规模结构的量化、Zipf和ROXY法则的验证，从而对城镇规模体系的合理性进行探讨，进一步分析城镇化的集散趋势[8-11]。endprint

区域经济空间结构是指社会经济客体在区域内相互作用产生关系，以及反映这种关系的客体和现象的空间集聚形态和集聚规模[12]。定性研究侧重于利用“点-轴”理论、中心地理论、对称分布理论以及双核结构理论对经济空间结构形态进行概括[13-15]。定量研究则着眼于对经济空间联系的研究，主要方法有基于引力模型的经济联系强度模型[16，17]，社会网络分析[18-20]。

乌鲁木齐都市圈是中国西北地区重要的经济增长极，也是丝绸之路经济带的战略核心区。本研究借鉴对城镇体系规模等级的研究，以乌鲁木齐都市圈为案例区，系统分析其经济规模等级结构，深入探讨其经济空间结构特征，并研究分析其动态演化趋势。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

乌鲁木齐都市圈地处天山北坡，以乌鲁木齐市为中心，包括昌吉市、阜康市、五家渠市、吐鲁番市、石河子市、呼图壁县、玛纳斯县、沙湾县、托克逊县、鄯善县、吉木萨尔县、奇台县、木垒哈萨克自治县，总面积17.55万km2。2014年总人口568.35万人，占全疆总人口的24.47%，GDP为4 346.80亿元，占全疆GDP的43.51%（图1）。其城市化水平、经济发展水平、科教水平在新疆维吾尔自治区（简称新疆）都处于突出的核心地位。都市圈内资源组合条件良好，交通便利，新疆大部分高校和科研机构汇聚于此，是全区劳动者素质最高的地区，也是新疆乃至西部地区重要的增长极。在“丝绸之路经济带”的战略背景下，更是要将乌鲁木齐都市圈打造成国家丝绸之路经济带战略职能核心区的核心。

自《新疆维吾尔族自治区城镇体系规划（2000-2020）》提出乌鲁木齐都市圈地域后，都市圈内经济发展迅速，2002年都市圈的国民生产总值为634.23亿元，到了2014年国民生产总值已经达到4 346.80亿元。

1.2 研究方法

1.2.1 中心经济职能指数 1933年德国经济地理学家Chris Taylor《德国南部的中心地》一书中提出中心性的概念[13]，指就一个城市的周围地区而言，这个城市的相对重要性。表现为中心城市为其他地区提供商品与服务的能力大小，是衡量一个城市功能地位高低的重要指标。本研究通过选取多种社会经济指标：非农业人口（Pi）、GDP（Vi）、第三产业增加值（Si）、城乡固定资产投资总额（Mi）、社会消费品零售总额（Ni）构建城市中心经济职能模型，综合反映中心城市对周边区域经济辐射能力的大小，公式如下：

KEj=KPi+KVi+KSi+KMi+KNi （1）

KPi=Pi /■Pi （2）

式中，KEj为j城市的中心经济职能指数，KPi、KVi、KSi、KMi、KNi为各指标指数，KVi、KSi、KMi、KNi与KPi计算相同。KEj的值越大，说明j城市的中心经济职能越高，经济服务范围越大。

1.2.2 位序-规模法则 位序-规模法则主要反映城市规模和城市规模位序之间的定量关系，在本研究中用来反映城市经济规模和城市经济规模位序之间的定量关系，经济规模又称经济总体规模，是反映一个地区经济总量的指标，通常将国民生产总值作为一个地区经济规模的统计数据，基本公式如下：

lnGi=A-qlnRi （3）

式中，Gi是第i个城市的国民生产总值，A是规模最大城市的国民生产总值，Ri是第i个城市的位序，q是常数。q是反映城市经济规模的参数，一个城市体系如果随着时间的推移q没有变化，说明该城市体系中各级城市的经济规模增长速度较为一致，如果q的绝对值提高，则说明较大城市经济的增长快于较小城市经济的增长，区域内城市的发展趋向极化；反之则说明总体上较小城市的经济增长快于较大城市的经济增长，城市经济规模分布的分散力量大于集中力量。

1.2.3 ROXY指数 1970年代，日本学者川岛辰彦（Tatsuhiko Kaw Ashima）提出了ROXY指数，认为该指数可通過城市人口增长率的加权平均值与算术平均值的比值，来分析研究区域内城市发展的空间循环运动行为，进而反映经济主体空间演化的基本特征[11，12]。

根据ROXY指数原理，本研究在国民生产总值增长率加权平均值与算数平均值之比的基础上构建国民生产总值ROXY指数，来分析乌鲁木齐都市圈内各县市经济规模等级结构演变过程及空间循环运动的基本特征。

ROXY=■-1×104 （4）

WAGRt，t+1=■rit，t+1×■ （5）

SAGRt，t+1=■（6）

式中，xti表示都市圈中i城市在t年的国民生产总值；rit，t+1表示都市圈中i城市在t年至t+1年间的国民生产总值增长率，等于xit+k/xti的k次方根；n为都市圈内城市数量；WAGRt，t+1表示n个城市在t年至t+1年间的国民生产总值增长率加权平均值，以都市圈内各城市的国民生产总值为权重；SAGRt，t+1表示都市圈内的n个城市在t年至t+1年间的国民生产总值增长率算数平均值。

1.2.4 经济联系量与隶属度 运用类似牛顿万有引力公式来分析乌鲁木齐都市圈内各县市间不同时间段的经济空间联系结构，选取经济联系量和隶属度来衡量，展现各城市间的经济联系量、中心城市对周边区域的经济辐射力以及都市圈内经济网络状况。传统的引力模型仅用人口和GDP来反映城市的质量，很难反映一个城市的综合经济实力，本研究另外选取了社会消费品零售总额等3个社会经济指标对传统的引力模型进行了修正。

Rij=■ （7）

Fij=Rij /■Rij （8）

式中，Rij是两城市间的经济联系量；Fij是经济隶属度；Pi与Pj为i与j城市非农业人口；Vi、Vj分别为i与j城市的GDP；Si、Sj分别为i与j城市的第三产业增加值；Mi、Mj 分别为i与j城市城乡固定资产投资总额；Ni与Nj为i城市与j城市社会消费品零售总额，Dij为两城市间公路里程数。endprint

1.2.5 数据来源与数据处理 都市圈的发展是一个漫长的过程，为了数据获取的便利，选取了2002、2006、2010、2014年4個时间截面为研究点，对乌鲁木齐都市圈内经济空间结构特征进行演变分析。社会经济数据来源于统计年鉴数据和统计公报数据，主要包括《新疆统计年鉴》（2002-2014年）、《五家渠市国民经济和社会发展统计公报》（2004-2008年）。由于2002年五家渠市还未设市，社会经济统计数据缺失，根据2004-2008年社会经济数据运用线性回归分析估测获得。各县市之间公路里程数来源于《2013新编新疆维吾尔族自治区公路里程地图册》。

2 乌鲁木齐都市圈内各县市中心经济职能指数演变特征分析

根据乌鲁木齐市KE值始终高于2.5，位居首位，经济的辐射能力最强，确定为中心一级城市；昌吉市、石河子市KE值介于0.3～0.5，经济辐射能力较强，确定为中心二级城市；阜康市、玛纳斯县、奇台县、鄯善县KE值介于0.2～0.3，经济辐射能力一般，确定为中心三级城市，其余县市经济辐射能力较弱。不同等级之间的中心经济职能指数差异较大，第一等级与第二等级之间表现尤为明显，说明乌鲁木齐都市圈内各县市经济发展水平差异很大，乌鲁木齐市作为都市圈内特大城市，极化特征显著。

图2清晰地显示了2002、2006、2010、2014年4个时间截面上乌鲁木齐都市圈中心经济职能指数的演化：除了乌鲁木齐市、鄯善县、沙湾县呈现衰减态势，其他县市均呈现上升的态势，阜康市、玛纳斯县、奇台县上升幅度尤为明显。究其原因，乌鲁木齐都市圈是新疆重要的增长极，也成为整个新疆重要的投资汇集区，在项目的建设、土地的供给、财税以及金融等方面均享有大量的优惠政策，乌鲁木齐市作为乌鲁木齐都市圈的发展引擎，无疑是项目建设以及投资的热点。但由于乌鲁木齐市产业结构不断更新，向更高层次迈进，以及对环境质量提出更高的要求，部分传统工业，从乌鲁木齐市向周边县市迁移。这既优化了乌鲁木齐市的产业结构，也带动了外围城市（昌吉市、阜康市、奇台县、玛纳斯县）的产业发展，推动了周边县市工业化和城市化进程。由此乌鲁木齐市的中心经济职能指数呈现出下降趋势，而外围县市均呈现出上升趋势。沙湾县、鄯善县由于其工业实力较强，第三产业发展较为滞后，且距离乌鲁木齐市距离较远，受其经济辐射影响力较小，中心经济职能指数呈弱化态势。

3 乌鲁木齐都市圈经济规模等级演化分析

3.1 经济规模等级位序-规模法演化分析

图2中的回归模型表明，总体上乌鲁木齐都市圈经济规模等级符合位序-规模法则；2002～2006年间q的数值增大，表明此期间内乌鲁木齐都市圈，较大城市经济规模的增长快于较小城市经济规模的增长，都市圈内经济的发展趋向极化。利用公式lnGi=A-qlnRi， 两边取对数算出q，2006～2014年间q的数值逐渐减小，表明在这一时间段内乌鲁木齐都市圈中较小城市的经济规模增长要快于较大城市经济规模的增长，分散的力量大于集中的力量，都市圈内经济的发展趋向分散。

3.2 经济规模等级ROXY指数演化分析

△ROXY为上一时间截面乌鲁木齐都市圈内国民生产总值的ROXY指数与下一时间截面国民生产总值的ROXY指数的差。ROXY指数和△ROXY取值范围不同，其所表示的意义也不相同。根据前人的研究成果[10]，ROXY指数和△ROXY取值范围和评价意义如表1所示。ROXY指数是正值表示加权增长率大于平均增长率，说明权重大的地区的增长率偏大，经济发展向权重高的地区集中，最终导致都市圈内的发展不断极化。ROXY指数是负值表示加权增长率小于平均增长率，说明权重小的地区增长率偏大，向同一水平趋近，整个区域的发展趋于收敛。

表2中ROXY指数和△ROXY指数显示，2002～2006年乌鲁木齐都市圈GDP的ROXY指数为正值，说明乌鲁木齐都市圈经济规模的空间结构呈现极化的发展状态，较大城市的经济规模增长较快，而较小城市的经济规模增长较慢。2006～2010年乌鲁木齐都市圈GDP的ROXY指数为负值，△ROXY也为负值，说明乌鲁木齐都市圈经济规模的空间结构呈现加速收敛的发展状态，较小城市经济规模的增长率要大于较大城市经济规模的增长率，分散的力量大于集中。2010～2014年乌鲁木齐都市圈GDP的ROXY指数为负值，△ROXY为正值，说明乌鲁木齐都市圈经济规模的空间结构呈现减速收敛的发展状态。

通过位序-规模法以及ROXY指数对乌鲁木齐都市圈内经济规模体系进行演化分析，两者都表明，2002～2006年乌鲁木齐都市圈经济规模体系呈现极化的发展状态；2006～2014年间乌鲁木齐都市圈经济规模体系呈现出分散的发展状态。

4 基于经济联系的乌鲁木齐都市圈经济空间结构演化分析

4.1 基于经济联系强度的经济空间结构演化分析

从城市间经济联系强度的角度对都市圈经济空间结构发展历程进行分析，抽象表达了乌鲁木齐都市圈自2002～2014年经济空间联系的结构演化特征。将各县市间经济联系强度做成矩阵，以乌鲁木齐市为中心，其他县市先按照乌鲁木齐市以西方向由近到远排列，再以东方向由近到远排列，最后是东南方向由近到远的规律排列，因此A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N分别代表乌鲁木齐市、昌吉市、五家渠市、呼图壁县、玛纳斯县、石河子市、沙湾县、阜康市、吉木萨尔县、奇台县、木垒哈萨克自治县、托克逊县、吐鲁番市、鄯善县。每一格颜色的深浅代表经济联系强度，而联系强度过小的县市间颜色不予显示。

总体来说，以乌鲁木齐市为中心的单核结构在长期内保持稳定，并伴随城市规模的扩大以及区域间联系的不断深化，经济空间结构趋于合理，轴带化的趋势也明显加强，分别形成了以乌鲁木齐市为中心包括五家渠市、昌吉市、阜康市的核心区，以石河子市为中心包括呼图壁县、玛纳斯县、沙湾县的西部地区；以奇台县为核心的包括吉木萨尔县、木垒哈萨克自治县的东部地区；以吐鲁番市为中心的包括托克逊县、鄯善县的东南部地区。但在西部、东部、东南部这三个地区内部的经济联系强度也存在着较大的差异，西部地区内部的经济联系强度明显高于东部地区以及东南部地区。这与东部地区各县市间距离较近，以及依托天山北坡经济带经济发展水平较高有关。endprint

以乌鲁木齐市为中心的单核结构在乌鲁木齐都市圈的各时间截面上均表现明显。乌鲁木齐市始终是乌鲁木齐都市圈最重要的中心城市，是都市圈经济结构中级别最高的城市，在各时间截面均对其他城市的经济有较强的影响力。从空间角度来说，乌鲁木齐市与其他县市的经济联系强度总体上也呈现出圈层结构，从中心向外围随着距离的增加逐渐减弱。从时间角度来说，随着时间的推移乌鲁木齐市与其他县市的经济联系强度越来越强，尤其与周边的县市经济联系强度增加最为明显。随着乌鲁木齐市昌吉市一体化的战略实施，乌鲁木齐市与昌吉市的经济联系总量增加尤为明显。

2002年，乌鲁木齐都市圈内乌鲁木齐市与周边县市形成一个经济联系圈，包括五家渠市、昌吉市、石河子市、阜康市、呼图壁县，但其经济联系强度并不高，在此时间截面上石河子市与沙湾县和玛纳斯县经济联系较为紧密，而其余的县市间经济联系强度很弱，相对孤立。2006年，乌鲁木齐都市圈总体上还是维持着2002年经济联系强度的空间结构，只是相对于2002乌鲁木齐市经济影响范围进一步扩大，经济联系紧密的各县市之间的经济联系强度也都有所提高。2010年，从整体上来说，乌鲁木齐都市圈内经济联系紧密的各县市经济联系强度得到了很大程度的提高，昌吉市与周边阜康市、呼图壁县、玛纳斯县的经济联系在这一时间截面也凸显出来，乌鲁木齐都市圈经济联系的空间结构相较之前更加完善。2014年，乌鲁木齐都市圈经济联系空间结构发生了较为显著的变化，一些经济联系空白区也都被填补，在以乌鲁木齐为中心单核结构的经济联系空间结构中，在离乌鲁木齐较远的县市，也凸显出了一些小的中心，如吐鲁番市、鄯善县、托克逊县以吐鲁番市为中心形成了小的经济联系圈；奇台县、吉木萨尔县、木垒哈萨克自治县以奇台县为中心形成了一个小的经济联系圈。

4.2 基于经濟联系隶属度的经济空间结构演化分析

根据经济联系隶属度，可以判断出都市圈内中心城市对外经济联系的主要方向（表3）。通过对乌鲁木齐市对外经济联系隶属度的分析，乌鲁木齐市的主要经济联系方向为西北指向的昌吉市、五家渠市、石河子市、呼图壁县、玛纳斯县和沙湾县，这一方向的县市数量最多，经济联系隶属度也具有绝对优势，超过了87%。就其内部而言，昌吉市对乌鲁木齐市的经济联系隶属度最高，在经济隶属度最低的年份也达到了57.6%；向东指向的阜康市、吉木萨尔县、奇台县、木垒哈萨克自治县，经济联系隶属度维持在10%左右；而东南指向的吐鲁番市、鄯善县、托克逊县对乌鲁木齐市的经济联系隶属度最弱，经济联系隶属度仅在2%左右。

根据经济联系方向理论，城市的未来应最大可能的向着其经济联系的主导方向发展，这样人流、物流在城市中的集聚效率最高，达到区域整体最优的效果，也可以进一步加强城市间的经济联系。通过对这4个时间截面乌鲁木齐市对外经济联系隶属度的分析，乌鲁木齐市西北方向总的经济联系隶属度虽然一直占有绝对优势，但总体上还是呈现出下降趋势，其中昌吉市、石河子市、沙湾县总体上处于下降趋势，而五家渠市、呼图壁县、玛纳斯县总体上处于上升趋势且五家渠市对乌鲁木齐市的经济联系隶属度上升尤为明显，由2002年的8.8%升至2014年的15.6%；而向东方向的经济联系隶属度总体上呈现上升趋势，其中阜康市增幅最为显著。这说明乌鲁木齐市的经济联系方向有从西北方向向东转移的趋势，这样的转移将会带动阜康市以及东三县的发展，促使整个乌鲁木齐都市圈内部发展更为平衡，使区域整体不断优化。

4.3 基于经济联系的乌鲁木齐都市圈经济空间结构特征归纳

通过对乌鲁木齐都市圈内经济联系强度和经济联系隶属度的分析，表明以乌鲁木齐市为中心的单核结构在乌鲁木齐都市圈内长期保持稳定，呈圈层结构向外辐射。2002～2014年乌鲁木齐都市圈内的县市经济联系越来越紧密，在都市圈外围一些小的中心也慢慢凸显出来，分别形成了以乌鲁木齐市为中心的核心区、以石河子市为中心的西部地区、以奇台县为中心的东部地区以及以吐鲁番市为中心的东南部地区，整体上乌鲁木齐都市圈内各县市的经济联系强度分布是不平衡的，出现了西部重、东部轻的现象。都市圈内以乌鲁木齐市为中心主要有3个经济联系方向，西、东、东南，乌鲁木齐市的经济联系方向也有从西向东转移的趋势，乌鲁木齐都市圈内经济空间结构呈从极核辐射向轴线带动的发展趋势，基于乌鲁木齐都市圈内经济联系的空间结构演化趋势。本研究将乌鲁木齐都市圈未来的经济空间结构预测为“一核，三轴，一区三群组”，“一核”为经济等级最高的乌鲁木齐市，“三轴”分别为乌鲁木齐市-沙湾县的西轴带、乌鲁木齐市-木垒哈萨克自治县的东轴带、以及乌鲁木齐市-鄯善县的东南轴带，“一区”为以乌鲁木齐市为核心的包括昌吉市、五家渠市、阜康市的核心区，“三群组”分别为以石河子市为中心的包括呼图壁县、玛纳斯县、沙湾县的西部群组，以奇台县为核心的包括吉木萨尔县、木垒哈萨克自治县的东部群组，以吐鲁番市为核心的包括托克逊县、鄯善县的东南部群组（图5）。

5 结论与讨论

经济规模等级方面，乌鲁木齐市作为区域“单核”城市，其中心经济职能指数处于下降趋势；都市圈内形成2个中心二级城市，除沙湾县、鄯善县外，其他县市的中心经济职能指数都在上升。总体上乌鲁木齐都市圈经济规模等级符合位序-规模法则，通过ROXY指数验证也表明，自2006年以来乌鲁木齐都市圈呈现出明显的分散趋势。

经济空间结构方面，乌鲁木齐市作为都市圈内最重要的中心城市，围绕其形成辐射影响圈层结构；西部地区石河子市影响力较大，在其周围形成了一个次级影响圈。随着时间的推移，都市圈内各县市经济联系越来越紧密，都市圈外围也形成了小的经济联系圈。乌鲁木齐市主要的经济联系方向有西、东、东南方向，且有由东向西转移的趋势。在整个都市圈内经济发展不平衡，有明显的西重东轻的现象。从极核辐射向轴线带动的发展趋势明显，预测未来乌鲁木齐都市圈的经济空间结构为“一核，三轴，一区三群组”。endprint

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