长江中游城市群省级行政边界效应的测度

卢中辉，毛广雄，尚正永，张春梅

（1.淮阴师范学院 城市与环境学院，江苏 淮安 223300；2.华中师范大学 城市与环境科学学院，武汉 430079）

0 引言

20世纪以来，世界各国经济联系日益增强，区域经济一体化已成为全球经济发展和区域空间结构演变的趋势[1]。在我国，区域经济一体化往往表现为打破行政区边界、实现区域协调发展[2]。当前，长三角、珠三角、京津冀、长江中游城市群等纷纷提出了区域合作联动与一体化发展战略。因此，在城市群主导区域发展的空间背景下，明晰行政区经济驱动下的城市群边界效应特征和动力机制意义重大。

边界效应相关研究源于国际贸易对跨界地区市场一体化程度的考察[3-6]，国内学者亦通过贸易流量数据或市场分割与区域一体化进行边界效应的实证研究[7,8]。随着研究的不断深入，城市群的边界效应逐渐成为研究热点，主要涉及行政区经济、产业结构、用地扩展、旅游市场等[9-11]。近年来，随着高速公路、铁路的快速建设，可达性研究成果[12,13]日益丰富，但边界效应的相关研究对此涉及不深，与此同时，研究区域主要是边境区和长三角、珠三角、京津冀等发达地区，对新兴城市群边界效应的研究相对不足。长江中游城市群承东启西、连南接北，是实施中部崛起战略的重点区域，亦是长江经济带的重要组成部分，在我国区域协调发展格局中占有重要地位。据此，本文采用可达性改进的β回归方程，以长江中游城市群为例，综合探讨城市群边界效应的空间格局、演化特征及其动因，期望为城市群一体化提供理论依据与实践指导。

1 研究设计

1.1 模型构建与变量选取

边界效应测度方法主要有引力（或重力）模型、趋同分析模型。其中，引力模型比较适用于行业贸易边界效应分析；而以经济增长视角看，区域一体化属于趋同研究范畴。趋同分析主要是在条件β趋同进行的，并需要对交通可达性加以改进。条件β趋同的Barro回归方程为：

其中，βi＜0；gi，t，t+t和Xi，t分别是经济体i在t到(t+T)期GDP的平均增速和刻画其稳定状态的一组变量；yi，t为其t时的初始值；αi为常数项；ψ为Xi，t的系数；εi，t为残差。

为揭示不同经济体间初始差距的大小与其变动趋势的关系，以便实现其纵向、横向比较。假设存在具有相同稳定状态与趋同速度的经济体A与B，由式（1）可得：

由 于gi，t，t+T≈[ln(yi，t+T/yi，t)]/T，将y=yA/yB代 入 式（2）可得：

式（3）刻画了两两经济体横向之比在t到(t+T)期的增速及其差距变化。接下来重点设定Xt，首先以虚拟变量表征边界效应；其次，考虑区域由三个次城市群构成，须考察各城市与对应中心的空间关系，进而引入距离控制变量，并以可达性评价实现改进。这样式（3）具体化为：

其中，和分别表示长江中游城市群两两城市间在t和(t+T)年份的人均GDP比值；dum是对子城市群边界（省界）的度量，即跨省界比较的为1，其他为0；Cij是两两城市到区域中心城市最短旅行时间成本的相对差值；α0、α1、α2、α3分别为常数项和解释变量的系数，其中，α2度量了省际与省内城市间的经济差距变动差值，若α2显著大于0，表明边界效应阻碍了城市群一体化进程。

其中，Cij采用栅格分析法[12]计1算，可较好模拟现实通达性与克服传统测距的不足。其实现步骤是将原始交通地图矢量化、道路等级赋值及封闭性道路缓冲区处理，以区域中心城市为目标源点，运用ArcGIS10.2加权成本距离（cost distance）分析提取各城市的可达性。

对长江中游城市群城市样本回归是否存在显著差异及结构性变化需要进行邹氏检验（ChowTest），利用回归的残差平方和构造F统计量：

其中，K为参数个数；SSR、SSR1、SSR2、SSR3分别为长江中游城市群整体、湖北（武汉城市圈）、湖南（长株潭城市群）、江西（环鄱阳湖城市群）约束方程的残差平方和。F统计量服从自由度为（K，n1+n2+n3-3K）的F分布，若F值大于临界值（α显著水平），则拒绝原假设，即长江中游城市群存在结构性变化，为异质样本；反之，可视为一体化区域。

1.2 数据来源及处理

本文的原始数据分别是长江中游城市群31个城市的人均GDP和交通网络地图。人均GDP来源于《中国城市统计年鉴》（2001—2015年）整理计算。交通数据来源于中国地图出版社的中国交通地图册（2001年、2006年、2009年、2015年），在ArcGIS 10.2环境下进行矢量化处理。参照道路设计规范与已有研究成果［13］，运行速度分别设为高速铁路250km/h，普通铁路90km/h，高速公路100km/h，国道 80km/h，省道60km/h，县道40km/h，汽渡20km/h，湖泊阻隔1km/h，其他15km/h。

2 长江中游城市群发展的经济空间分析

首先，对省内、省际、城市群整体进行人均GDP的变动态势分析。将城市群总体样本按照湖北省内样本数、湖南省内、江西省内和省间样本314的顺序排序，则样本的平均值恰好可分解为湖北省内、湖南省内、江西省内和3省之间4个部分，即：

通过式（6）计算得出长江中游城市群2000—2014年城市间GDP平均差距的变动态势（图1）。可以看出，2000—2014年间，湖北省内差异除2008年有小幅增加外，总体呈缩小趋势；湖南省内差异呈波浪型缓慢增大；江西省内差异除2013年有小幅下降外，整体呈不断扩大趋势；省内综合差异呈现驼峰型增长趋势，由2000年的0.243下降到2005年的0.233，然后上升到2008年的0.244，再下降到2014年的0.40。省间和城市群城市间经济差异总体呈先升后降的变动态势，分别从2000年的0.646、0.439上升到2008年的0.861、0.552，再下降到2014年的0.772、0.505；其中，2000—2005年，省间、城市群城市间经济差距分别以年均7.2%、5.1%的幅度较快地扩大，2005—2008年分别以年均1.1%、1.3%的幅度缓慢扩大，2008—2014年则分别以年均2.2%、1.8%的幅度适度下降。总体而言，2000—2014年，省内（三省综合）城市间经济差异变动不大，远小于省间差异，城市群城市间差异总体有所扩大。

图1长江中游城市群人均GDP差距的变动态势

长江中游城市群的内部空间差异变化如图2所示。2000—2014年，长江中游城市群3大板块人均GDP变化差异较为明显。

图2长江中游城市群经济空间格局演化

可以发现：（1）2000年湖北（武汉城市圈）城市的平均GDP比值达0.47，普遍高于湖南（环长株潭城市群）的0.41、江西（环鄱阳湖城市群）的0.32；（2）2005年湖南的长沙、株洲，江西的南昌、新余、鹰潭水平有所提高，湖北的荆门、襄阳、仙桃、潜江等水平下降，环长株潭城市群水平跃居第一，城市平均GDP比值达0.48；（3）2008年与2005年相比，格局变化不大，只是江西的新余水平继续上升，与南昌大抵相当；（4）2014年湖北的宜昌、襄阳地位上升，城市平均GDP比值由2008的0.42上升到当前的0.44，江西的南昌、鹰潭小幅下降，城市平均GDP比值由2008年的0.42下降到当前的0.40，而湖南各城市的格局几乎没有发生变化。总体来看，湖北与湖南经济发展水平相当，江西次之；同时，三省边界的黄冈、岳阳、益阳、宜春、吉安经济的相对水平一直没有发生显著变化，咸宁、九江、萍乡等有微弱上升。

3 长江中游城市群发展的边界效应分析

3.1 边界效应的判断

分析样本包括长江中游城市群全部样本、湖北省内、湖南省内、江西省内、3省之间、省内这6类，分别考虑其差距的变动态势（见表1和图3）。

表1 2000—2014年长江中游城市群城市间经济差异分析

图3长江中游城市群城市间人均GDP差距的变动态势

在表1的6个回归模型中，除了回归方程(b)之外，其他5个的α1均为正值，表明湖北省内城间人均GDP缩幅与初始差距呈微弱的负相关，即初始水平越低或城市间差距越大，其缩小幅度越大，武汉城市圈存在一定程度的一体化倾向；而湖南省内、江西省内、省间城市间差距缩幅与初始水平呈显著正相关，即城市间呈趋异发展。

省内城市间差距系数为0.035，远小于跨省的0.401，是否意味着省内城市样本和跨省比较的城市样本存在着结构性变动。通过邹（Chow）检验，得到F统计量为：

结果显示能够通过显著性水平为1%的检验，这表明省内样本与跨省样本存在结构性变动，虽然在变动方向上一致，但在变动量上存在明显的差异，说明2000—2014年，省际边界阻碍了区间城市的差异缩小速度，长江中游城市群存在着明显的边界（屏蔽）效应。

3.2 边界效应的总体分析

按照方程（4），分别对2000—2014年湖南与湖北、江西与湖北、江西与湖南之间边界效应进行测度，回归结果见表2。

表2 2000—2014年长江中游城市群的边界效应

由表2可知，自变量回归系数α1均为正值，表明2000—2014年，长江中游城市群整体处在趋异的发展态势，两两省际之间的经济差异仍呈缓慢扩大趋势。边界虚拟变量的回归系数α2的符号均为正（值＞α1），且均通过显著性水平为1%的检验，表明长江中游城市群省际城市之间的边界效应对区域一体化存在较为显著的阻碍作用；其中，江西与湖南的边界效应小于湖南与湖北、江西与湖北的边界效应，主要源于洞庭湖、鄱阳湖对湖南与湖北、江西与湖北的交通阻隔，以及主干线浙赣铁路的较早通车、语言习俗等使得江西与湖南边界（如萍乡市、宜春市）的屏蔽效应相对较弱，边界区域开放程度较好。时间距离变量的回归系数α3的符号为负，且通过显著性水平5%的检验，表明长江中游城市群综合交通网络体系构建尚未成型，三省之间交通的改善对彼此间区域经济联系有较强的促进作用，其中江西与湖北之间的边界效应最大，交通条件的改善作用将最为明显。

3.3 边界效应的时空演变

根据长江中游城市群经济空间差异特征，选取2000—2005年、2005—2008年、2008—2014年3个时间段，并按照公式（4），分别对湖南与湖北、江西与湖北、江西与湖南间边界效应的时空演变进行测度，结果见下页表3所示。

由表3可知，2000—2005年，三省省际之间自变量Yt的系数α1均为正，说明长江中游城市群整体呈趋异发展；与2000—2005年相比，2005—2008年湖南与湖北间的城市趋异程度有所降低，而江西与湖北、江西与湖南间的城市趋异程度小幅提高。2008—2014年，三省省际之间自变量Yt的系数α1均由正变为负，且都通过显著性水平10%检验，说明长江中游城市群整体经济发展由趋异向趋同转换，但α1绝对值较小，则体现城市群尚处于一体化初始发展阶段；其中，江西与湖南城市间经济增长态势一致，其α1绝对值达0.084，趋同特征最为明显。

表3 2000—2014年长江中游城市群边界效应的时空演变

2000—2005年，三省省际边界效应（Dum）的系数α2均为正，说明长江中游城市群省际边界效应均为屏蔽效应，其中江西与湖北的边界效应系数最大达0.496，江西与湖南的边界效应系数相对较小。与2000—2005年相比，2005—2008年三省省际边界效应系数均下降较大，虽然该阶段交通可达性提升作用不够明显，但由于2006年国务院《关于促进中部地区崛起的若干意见》的出台，以及2007年武汉城市圈、长株潭城市群的“两型社会”改革试验区的成功获批，省际经济合作不断加强，边界地区开始快速发展。2008—2014年三省省际边界效应（Dum）的系数α2均由正变为负，且通过显著性水平1%检验，说明长江中游城市群边界效应由屏蔽效应向中介效应转变，边界的开放对于相邻两省的经济一体化带来积极的影响效果。总体而言，2000—2014年，江西与湖北的边界效应系数降幅最大，其边界系数从0.496下降到-0.092，其边界地区由初始开放程度最差转向一体化程度最好的区域，这与江西与湖北之间交通可达性的改善以及“九江-咸宁-岳阳”小三角、九江与黄冈跨江跨区合作开发有关。其次，湖南与湖北、江西与湖南之间边界效应的变化趋势也与之类似，说明长江中游城市群一体化建设已取得初步成效。

由表3可知，时间距离（Cij）的系数α3与边界效应（Dum）的系数α2变动趋势基本一致，且都通过显著性水平10%的检验，说明交通因素是影响长江中游城市群边界效应的重要因素（限于篇幅，可达性图略）。2000—2005年，江西、湖南、湖北城市的平均可达性分别提高0.232h、0.175h、0.086h，江西与湖南城市间可达性改善最佳，对两省边界效应的减小贡献率显著。与2000—2005年相比，2005—2008年江西、湖南、湖北城市的平均可达性分别提高0.079h、0.045h、0.095h，虽然总体可达性改善程度不大，但是江西与湖北城市间的可达性提高最大，对缩小两省边界效应的作用较为显著。2008—2014年，江西、湖南、湖北城市的平均可达性分别提高0.801h、0.631h、0.917h，交通对区域经济一体化的促进作用愈发明显，特别是随着武汉、长沙、南昌等高铁枢纽的建设，娄底、衡阳、鹰潭、新余、萍乡、宜昌、荆州等边界地区的交通得到很大改善，江西与湖北、湖南与湖北跨省城市间一体化速度甚至略高于其省内情况。

4 结论与讨论

本文立足长江中游城市群一体化视角，在简要解析城市群经济空间格局及演变的基础上，重点解读行政边界效应的时空变化：（1）2000—2014年，武汉城市圈（湖北省）内城市间经济发展存在一定的一体化倾向，而长株潭城市群（湖南省）、环鄱阳湖城市群（江西省）内城市间经济发展仍存在一定程度的极化趋势。（2）2000—2014年，长江中游城市群城市间经济发展存在结构性变动，行政边界对区域一体化进程存在着较为显著的阻碍作用，其中，湖南与湖北、江西与湖北间的边界效应较大，江西与湖南间的边界效应相对较小。（3）从动态变化的角度看，长江中游城市群城市间由经济差异化向经济一体化趋势转变，省际间的边界效应系数逐渐变小，其中，江西与湖北间下降最为明显；2000—2008年，省际间的边界屏蔽效应呈减小态势，并于2008—2014年转变为中介效应，但就2000—2014年总体而言，城市群边界的屏蔽效应仍强于中介效应。（4）交通可达性与边界效应的变动趋势基本一致，交通条件的改善，在较大程度上促进了长江中游城市群区域一体化的倾向。

随着城市群内部的次区域经济合作的不断深化，其合作领域已经突破了传统的交通运输、旅游开发、贸易和投资等经济合作，在区域空间协同规划、生态环境联防共治、科教文化互通合作、要素市场开放共享等方面初具成效。因此，城市群边界效应的测度不仅考虑边界的经济地理效应，而且应该考虑边界的政治、社会、制度文化、环境等其他属性的边界效应，并在此基础上建立综合测度边界效应的模型是今后研究的方向，以便为城市群一体化建设提供更加详尽的调控指导。