陳明輝,喬紀(jì)綱

(1.中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院,廣東廣州 510275;2.東莞市地理信息與規(guī)劃編制研究中心,廣東東莞 523129; 3.廣東商學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院,廣東廣州 501320）

基于GIS和面板數(shù)據(jù)的城鎮(zhèn)集聚能力極化現(xiàn)象研究
——以東莞市為例

陳明輝1,2,喬紀(jì)綱3

(1.中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院,廣東廣州 510275;2.東莞市地理信息與規(guī)劃編制研究中心,廣東東莞 523129; 3.廣東商學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院,廣東廣州 501320）

在潛力模型基礎(chǔ)上,提出了偽潛力指數(shù),將其應(yīng)用于定量描述城鎮(zhèn)集聚能力的極化過程,并分析城鎮(zhèn)規(guī)模和交通條件對(duì)集聚能力的影響。為了消除時(shí)間段上存在著常數(shù)的變量問題,通過面板數(shù)據(jù)分析(Panel Data Analysis）驗(yàn)證研究結(jié)果。將該方法應(yīng)用于分析東莞各鎮(zhèn)區(qū)1997-2005年城鎮(zhèn)集聚能力的空間特征及其變化,探討城市內(nèi)部是否存在極化現(xiàn)象。結(jié)果表明,鎮(zhèn)區(qū)集聚能力在空間上存在聚類;集聚能力的變化使極化現(xiàn)象在全市范圍內(nèi)逐步加強(qiáng),但在經(jīng)濟(jì)核心地帶內(nèi)部出現(xiàn)了反極化現(xiàn)象。綜合城鎮(zhèn)規(guī)模對(duì)集聚能力的提高更加顯著,其空間格局奠定了集聚能力的空間分布狀況,從而決定了經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素流動(dòng)的方向,產(chǎn)生極化現(xiàn)象。選取凈遷入人口和實(shí)際利用外資情況建立面板數(shù)據(jù)模型,估計(jì)結(jié)果證明潛力指數(shù)計(jì)算結(jié)果與人口和資金的吸引呈正相關(guān)。

極化現(xiàn)象;潛力模型;面板數(shù)據(jù)分析;東莞

0 引言

中國經(jīng)濟(jì)步入快速發(fā)展階段,區(qū)域極化效應(yīng)日益明顯。對(duì)于極化效應(yīng)的表現(xiàn),Hirshman[1]在其極化-涓滴效應(yīng)學(xué)說中指出它包括要素流動(dòng)、貿(mào)易、產(chǎn)品輸出等方面,是“北方”的增長對(duì)“南方”的不利作用。極化效應(yīng)的衡量有很多方法,Zhang等[2]采用3種極化指數(shù)和兩種差異指數(shù)對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析,通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)不同指數(shù)得出的結(jié)果比較一致;其研究結(jié)果表明目前中國的城-鄉(xiāng)極化程度較沿海-內(nèi)陸嚴(yán)重,但極化速度卻慢于沿海-內(nèi)陸。極化效應(yīng)對(duì)我國一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)而言至關(guān)重要,呂拉昌認(rèn)為珠江三角洲的極化效應(yīng)是一種產(chǎn)業(yè)集中和地理集中,改革開放政策和區(qū)位因素促使珠三角城鎮(zhèn)發(fā)生極化現(xiàn)象,對(duì)珠三角如何通過新極化效應(yīng)擺脫目前的困惑、取得新的發(fā)展并與外圍地區(qū)實(shí)現(xiàn)整合提出了建議[3,4]。然而,我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展所產(chǎn)生的空間差異[5-7]與極化效應(yīng)緊密相關(guān),極化效應(yīng)的增強(qiáng)(減弱）往往造成空間差異的擴(kuò)大(縮?。?。蒲英霞等[8]使用探索性空間分析(ESDA）方法得到江蘇省1978-2002的 GDP聚類格局,蘇南、蘇北日益增大的經(jīng)濟(jì)差距預(yù)示著江蘇省極化現(xiàn)象的加強(qiáng);歐向軍等[9]采用沃爾夫指數(shù)和崔-王指數(shù)度量江蘇省的區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異和極化,并分析其動(dòng)力機(jī)制。隨著空間極化的進(jìn)一步發(fā)展,可能會(huì)出現(xiàn)與其相對(duì)的過程,即反極化現(xiàn)象。甄峰等[10]選擇14項(xiàng)指標(biāo),利用主成分分析和聚類分析研究了廣東省的空間極化,結(jié)果表明1980-1998年珠三角不斷極化而成為全省的核心,在20世紀(jì)90年代珠三角也開始向外圍地區(qū)擴(kuò)散,呈現(xiàn)反極化的趨勢(shì)。上述研究大多使用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,空間數(shù)據(jù)較為缺乏;在方法上主要是通過數(shù)據(jù)的差異、離散程度衡量極化效應(yīng);研究的側(cè)重點(diǎn)在于極化效應(yīng)的表現(xiàn)、空間格局的特征和變化,對(duì)于極化動(dòng)力的定量分析較少;在研究尺度上主要集中在省(市）或較大的區(qū)域,很少涉及城市內(nèi)部極化效應(yīng)的研究。

實(shí)際上,極化效應(yīng)是區(qū)域之間的一種空間互動(dòng)。借鑒牛頓萬有引力定律的潛力模型,能夠描述不同位置的空間相互作用,通過改造、擴(kuò)展而被廣泛應(yīng)用于諸多研究中,如人口統(tǒng)計(jì)[11]、發(fā)展可能性預(yù)測(cè)[12]等。因此,潛力模型也適用于極化現(xiàn)象的研究。由潛力模型計(jì)算得到潛力指數(shù),可以反映一城鎮(zhèn)在其所在的城鎮(zhèn)體系中具備的集聚力量[13]。這種力量促使經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各類要素發(fā)生定向流動(dòng),即從集聚能力弱的地區(qū)向集聚能力強(qiáng)的地區(qū)轉(zhuǎn)移,進(jìn)而使該區(qū)域產(chǎn)生空間極化。因此,可以利用潛力模型對(duì)極化效應(yīng)的動(dòng)力進(jìn)行定量分析。由潛力模型得到的相互作用強(qiáng)度,實(shí)際上是由規(guī)模和空間距離決定。

本文以廣東省東莞市為研究區(qū)域,計(jì)算了東莞23個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)1997—2005年3個(gè)階段的潛力指數(shù);構(gòu)建了偽潛力指數(shù),并用以討論時(shí)間序列上城市綜合規(guī)模和交通兩個(gè)要素對(duì)集聚效應(yīng)的影響。將求得的潛力指數(shù)用面板數(shù)據(jù)分析來驗(yàn)證研究結(jié)果,以更合理地探討其內(nèi)部存在的城市發(fā)展極化現(xiàn)象。

1 城鎮(zhèn)集聚能力極化現(xiàn)象的定量分析方法

1.1 潛力模型

潛力模型以引力模型為基礎(chǔ),計(jì)算某個(gè)城鎮(zhèn)與體系內(nèi)所有城鎮(zhèn)(包括自身）之間相互作用力之和,用∑化表示,稱為潛力指數(shù)。計(jì)算方法如下:

其中:Dij是距離函數(shù),P為城市的質(zhì)量,n為城鎮(zhèn)數(shù)目,b為摩擦系數(shù)(b通常取值 0.3～2.0,本文取2.0）。某鎮(zhèn)區(qū)與自身的距離,以與其等面積的圓的半徑代替[14]。P常用人口或 GDP等單一指標(biāo)代替,作為該城鎮(zhèn)的規(guī)模。為避免單一指標(biāo)使結(jié)果較為片面,本文使用多指標(biāo)的綜合城鎮(zhèn)規(guī)模,如下式所示:

其中:Xi為第i個(gè)指標(biāo),w i為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。為消除指標(biāo)的量綱影響,須對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行正規(guī)化處理:

其中:Xstat為該指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)值,Xmax為該指標(biāo)所有年份統(tǒng)計(jì)值中的最大值。

距離函數(shù)Dij常用兩城鎮(zhèn)的歐式距離、交通時(shí)間等代替。本文將Dij定義為兩城鎮(zhèn)間的交通距離D,它與連接兩個(gè)城鎮(zhèn)的道路長度L和道路等級(jí)w r有關(guān):

1.2 偽潛力指數(shù)

從潛力模型可以看出,城鎮(zhèn)規(guī)模的擴(kuò)大或交通距離的縮短都可以使城鎮(zhèn)集聚能力得到提高。通過對(duì)比兩個(gè)時(shí)間的潛力指數(shù),可以發(fā)現(xiàn)某城鎮(zhèn)集聚能力的變化情況;但在這個(gè)過程中城鎮(zhèn)規(guī)模和交通距離的變化分別起了多大的作用?是否這兩者中有一個(gè)對(duì)集聚能力的變化起到了決定性的作用?為此本文提出了偽潛力指數(shù)的方法。

當(dāng)考察城鎮(zhèn)規(guī)模變化所起的作用時(shí),選取T1年和T2年綜合城鎮(zhèn)規(guī)模,均與T2年交通距離矩陣代入式(1）,分別得到T2年的偽潛力指數(shù)和真實(shí)潛力指數(shù),再計(jì)算兩者差值,得到在交通條件不變情況下,綜合城鎮(zhèn)規(guī)模的變化對(duì)潛力指數(shù)的影響,如下式:

其中:PT1、PT2分別為T1年和T2年綜合城鎮(zhèn)規(guī)模, Dij,T2為T2年交通距離;∑Is、∑I分別是T2年的偽潛力指數(shù)和潛力指數(shù);Δ即為交通條件不變情況下綜合城鎮(zhèn)規(guī)模變化對(duì)潛力指數(shù)的影響。

當(dāng)考察交通條件變化所起的作用時(shí),則將T2年鎮(zhèn)區(qū)綜合城鎮(zhèn)規(guī)模和T1年的鎮(zhèn)區(qū)交通距離矩陣代入式(1）,計(jì)算結(jié)果作為偽潛力指數(shù);再與真實(shí)的潛力指數(shù)對(duì)比,即T2年的綜合城鎮(zhèn)規(guī)模和鎮(zhèn)區(qū)交通距離矩陣計(jì)算得到的潛力指數(shù),計(jì)算兩者的差值,可得到綜合城鎮(zhèn)規(guī)模不變情況下,改善交通條件對(duì)潛力指數(shù)的影響,如下式:

其中:PT2為T2年綜合城鎮(zhèn)規(guī)模,Dij,T1、Dij,T2分別為T1年和T2年交通距離;∑Is、∑I分別是T2年的偽潛力指數(shù)和潛力指數(shù);Δ即為綜合城鎮(zhèn)規(guī)模不變情況下,改善交通條件對(duì)潛力指數(shù)的影響。

2 東莞各鎮(zhèn)區(qū)1997-2005年城鎮(zhèn)集聚能力的空間特征及其變化

2.1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)來源

東莞市位于廣東省中部,珠江三角洲東部。自20世紀(jì)80年代以來,通過實(shí)施經(jīng)濟(jì)國際化戰(zhàn)略,大力吸引外資,城市經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展,是中國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的城市之一,全市轄32個(gè)鎮(zhèn)區(qū)。數(shù)據(jù)來源主要包括東莞32個(gè)鎮(zhèn)區(qū)的多年社會(huì)、經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料,多年的道路數(shù)據(jù)、城市用地面積和政區(qū)矢量圖。其中,為衡量東莞各鎮(zhèn)區(qū)的綜合規(guī)模,共選取各鎮(zhèn)區(qū)歷年的GDP、人口、固定資產(chǎn)投資總額、財(cái)政收入、外貿(mào)出口總值和城市用地面積6項(xiàng)指標(biāo)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均來自多年《東莞統(tǒng)計(jì)年鑒》;城市用地面積來自1997年、2001年和2005年的遙感影像分類結(jié)果;道路數(shù)據(jù)來自上述3個(gè)年份遙感影像的解譯結(jié)果。

2.2 結(jié)果分析

根據(jù)式(3）對(duì)GDP、人口、固定資產(chǎn)投資總額、財(cái)政收入、外貿(mào)出口總值和城市用地6項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行正規(guī)化處理,再根據(jù)式(2）計(jì)算各鎮(zhèn)區(qū)的綜合城鎮(zhèn)規(guī)模,其中各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重均為1/6。多年道路數(shù)據(jù)共分為5個(gè)等級(jí),分別為鐵路和高速公路、城市快速干線、國道、省道、縣道,各等級(jí)對(duì)應(yīng)的權(quán)重設(shè)置為3、2.5、2、1.5、1。為獲取各鎮(zhèn)區(qū)中心之間的交通距離,首先將1997年、2001年和2005年的道路數(shù)據(jù)在A rcGIS的 Featureset中建立網(wǎng)絡(luò),通過使用 A rc-GIS的網(wǎng)絡(luò)分析工具量算出兩鎮(zhèn)區(qū)中心之間的最短路徑距離,得到各鎮(zhèn)區(qū)交通距離矩陣。將各年的綜合城鎮(zhèn)規(guī)模和交通距離代入式(1）,得到各鎮(zhèn)區(qū)1997 -2005年潛力指數(shù)變化(圖1）。

圖1 1997-2005年潛力指數(shù)Fig.1Potential index of 32 towns from 1997 to 2005

潛力指數(shù)反映的是城鎮(zhèn)在其所在的城鎮(zhèn)體系中具備的集聚力量[13]。從絕對(duì)數(shù)值看(圖1）,各鎮(zhèn)區(qū)的集聚能力都在逐步提高,且近幾年增長速度很快;其中由莞城、東城、南城和萬江構(gòu)成的主城區(qū)及石龍、虎門、長安等不僅提高速度快,在數(shù)值上也較大;其他區(qū)域增長速度普遍較慢,數(shù)值上也偏小,如麻涌、洪梅、沙田等變化不大,而常平、大朗、塘廈等近幾年增長速度較快。

對(duì)各年份的潛力指數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化之后觀察其空間格局,可以更加明顯地看出鎮(zhèn)區(qū)體系內(nèi)各成員相對(duì)集聚能力強(qiáng)弱的變化。圖2為標(biāo)準(zhǔn)化后的1997-2005年各鎮(zhèn)區(qū)潛力指數(shù),1997年集聚能力最強(qiáng)的地區(qū)主要有3個(gè)核心區(qū),一是主城區(qū)及其周邊,二是虎門、長安,三是交通樞紐中心常平;而其他地區(qū)集聚能力均一般。2001年主城區(qū)的集聚能力進(jìn)一步加強(qiáng),周邊鎮(zhèn)區(qū)寮步、石碣同樣有所提高,并與厚街、虎門和長安連成一片,成軸狀形態(tài);廣大的東部區(qū)域除了原先集聚能力較強(qiáng)的常平外新增了塘廈,其他鎮(zhèn)區(qū)集聚能力則仍然很弱。到了2005年,已經(jīng)形成軸狀集聚帶的主城區(qū)、虎門和長安集聚能力繼續(xù)增強(qiáng),虎(門）常(平）線貫穿的大朗,其集聚能力也得到顯著提高,東南部的塘廈同樣繼續(xù)保持較強(qiáng)的集聚能力。綜觀1997-2005年空間格局的演變,最主要的特征是出現(xiàn)集聚能力最強(qiáng)的若干地區(qū)互相靠攏的趨勢(shì),即在空間上的集聚十分明顯。

圖2 相對(duì)潛力指數(shù)空間格局Fig.2 Spatial pattern of relative potential index

為了加以驗(yàn)證,利用A rcGIS計(jì)算空間自相關(guān)指標(biāo)Mo ran′s I的數(shù)值(表1）。當(dāng)Mo ran′I為正時(shí),顯示觀測(cè)值具有趨同的趨勢(shì),即產(chǎn)生空間聚類;當(dāng)Moran′s I為負(fù)時(shí),顯示觀測(cè)值具有趨異的趨勢(shì),即產(chǎn)生空間分散;而當(dāng)Moran′s I為0時(shí),空間上產(chǎn)生隨機(jī)分布。從表1可以看出,1997-2005年的相對(duì)潛力指數(shù)Moran′s I均為正值,且顯著性水平均為0.01,表示只有小于0.01的概率其空間分布為隨機(jī)分布,即存在顯著的空間聚類。這說明存在著集聚能力強(qiáng)的鎮(zhèn)區(qū)之間趨于靠攏,相對(duì)集聚能力較弱的鎮(zhèn)區(qū)也更容易接近;從形態(tài)上看即出現(xiàn)若干集聚能力較強(qiáng)的鎮(zhèn)區(qū)逐步向最強(qiáng)的主城區(qū)靠攏;從2001年開始西部地區(qū)就形成了從主城區(qū)到虎門、長安的集聚帶,而東部也存在類似的狀況,但在時(shí)間上較為滯后。

表1 相對(duì)潛力指數(shù)Mo ran′s ITable 1 Moran′s Iof relative potential index

由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的勞動(dòng)力、技術(shù)、資金等資源往往趨向于集聚能力強(qiáng)的區(qū)域,因此集聚能力的差異直接導(dǎo)致了空間極化的產(chǎn)生。從全市范圍看,東莞整體上仍然維持著較強(qiáng)的極化現(xiàn)象,即主城區(qū)、虎門、長安等鎮(zhèn)區(qū)保持著最強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素吸引力,是最重要的經(jīng)濟(jì)核心區(qū),而其他地區(qū)集聚能力則一直很弱,發(fā)展相對(duì)緩慢;但在這個(gè)過程中也出現(xiàn)了反極化現(xiàn)象,如原本3個(gè)獨(dú)立的集聚核演變?yōu)榛ハ噙B接的集聚帶,表明原有的集聚核對(duì)其周邊的擴(kuò)散作用,帶動(dòng)了周邊地區(qū)集聚能力的提高,勢(shì)必會(huì)使中、南部地帶內(nèi)部的經(jīng)濟(jì)差異逐漸縮小。因此,東莞經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的極化現(xiàn)象是一個(gè)比較特殊的過程,即在極化的過程中也伴有反極化。這與甄峰等對(duì)于廣東省極化現(xiàn)象研究的結(jié)論類似[10]。

3 集聚能力變化趨勢(shì)原因分析

3.1 鎮(zhèn)區(qū)規(guī)模影響

選取1997年、2001年的綜合城鎮(zhèn)規(guī)模,分別與2001年的交通距離矩陣代入式(1）計(jì)算偽潛力指數(shù)和真實(shí)潛力指數(shù),再計(jì)算兩者的差值,得到交通條件不變時(shí)2001年城鎮(zhèn)規(guī)模的提高對(duì)潛力指數(shù)的影響;再以類似的方法計(jì)算2005年城鎮(zhèn)規(guī)模的提高對(duì)潛力指數(shù)的影響。將2001年和2005年的差值計(jì)算均在A rcGIS中用Equal Interval的方式進(jìn)行空間分類(圖3）。差值的大小可以體現(xiàn)交通條件不變情況下城鎮(zhèn)規(guī)模的提高對(duì)潛力指數(shù)變化的作用。隨著鎮(zhèn)區(qū)綜合城鎮(zhèn)規(guī)模的迅速提高,潛力指數(shù)的增加十分顯著,2001年的平均差值僅為13.85左右,而2005年平均差值達(dá)到75.67。此外,從圖3看出2001年差值較大的主要是主城區(qū)和石龍、茶山以及虎門、長安等;2005年,差值較大的同樣是主城區(qū)、虎門、長安等,即兩個(gè)年份的空間分布具有相似性。

圖3 城鎮(zhèn)規(guī)模提高對(duì)潛力指數(shù)的影響Fig.3 Influence on potential index by increase of town size

3.2 鎮(zhèn)區(qū)交通影響

圖4 交通條件改善對(duì)潛力指數(shù)的影響Fig.4 Influence on potential index by improvement of transport condition

將2001年各鎮(zhèn)區(qū)的綜合城鎮(zhèn)規(guī)模分別和1997年、2001年的鎮(zhèn)區(qū)交通距離矩陣代入式(1）計(jì)算,得到2001年的偽潛力指數(shù)和真實(shí)潛力指數(shù),進(jìn)而求算兩者的差值。類似的,可以得到2005年真實(shí)潛力指數(shù)與偽潛力指數(shù)的差值。將2001年和2005年的差值計(jì)算均在A rcGIS中用Equal Interval的方式進(jìn)行空間分類,得到圖4。真實(shí)潛力指數(shù)與偽潛力指數(shù)之間差值的大小可直接體現(xiàn)交通條件的改善對(duì)潛力指數(shù)的作用;通過圖4可以看出局部地區(qū)交通條件的改善對(duì)于整個(gè)城鎮(zhèn)體系總體集聚能力的提升作用,同時(shí)也可以直觀的發(fā)現(xiàn)哪些鎮(zhèn)區(qū)是交通條件改善的最大受益者。2001年,新增道路主要集中在主城區(qū)及其周邊鎮(zhèn)區(qū),使主城區(qū)與東部的交通聯(lián)系得到加強(qiáng),其中增長幅度最大的是石龍、茶山和寮步;因此潛力指數(shù)受交通改善而顯著提高的地區(qū)集中在主城區(qū)附近和東部區(qū)域。而2005年相對(duì)于2001年,主要是新增了溝通東西兩翼的虎(門）常(平）線,沿線鎮(zhèn)區(qū)的潛力指數(shù)大大提升,如虎門、長安、大嶺山、黃江等。此外,對(duì)比前后兩個(gè)時(shí)期交通改善后潛力指數(shù)提升幅度,2001年整體的平均提升幅度為2.56,最大提升幅度為13.02,2005年分別提高到3.03和17.1,可見2005年交通條件改善對(duì)于潛力指數(shù)的提升更加明顯。但是,不管從平均提升幅度還是最高提升幅度,與鎮(zhèn)區(qū)規(guī)模變化對(duì)潛力指數(shù)的影響對(duì)比顯然都要小得多,說明當(dāng)前影響東莞各鎮(zhèn)區(qū)潛力指數(shù)變化的因素中更具有決定性意義的是綜合城鎮(zhèn)規(guī)模的大小,相對(duì)而言交通條件改善對(duì)潛力指數(shù)的直接影響表現(xiàn)得并不明顯;而其原因之一可能是交通條件改善對(duì)于鎮(zhèn)區(qū)綜合城鎮(zhèn)規(guī)模的提高有一定的貢獻(xiàn),但是差值的大小只是估計(jì)了交通條件改善的直接作用而已,無法將交通對(duì)綜合城鎮(zhèn)規(guī)模的貢獻(xiàn)也包含在內(nèi)。

3.3 集聚能力變化原因與極化現(xiàn)象

通過上述對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),城鎮(zhèn)綜合規(guī)模的差異從根本上決定了東莞市集聚能力的空間格局,城鎮(zhèn)綜合規(guī)模對(duì)集聚能力提高作用最大的地區(qū)就是集聚能力最強(qiáng)的地區(qū),而交通條件改善則在局部上對(duì)于集聚能力不佳的城鎮(zhèn)具有較明顯的提高作用,如寮步、大朗等。因此,集聚能力最強(qiáng)的地區(qū)能夠吸納最多的經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素,其經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提高也最快,促使其集聚能力繼續(xù)提高;從全市的范圍看,這一效應(yīng)勢(shì)必大大加劇經(jīng)濟(jì)差異,也就強(qiáng)化了極化現(xiàn)象。而交通條件的改善雖然不能立刻打亂城鎮(zhèn)集聚能力的空間格局,但是對(duì)某些集聚能力相對(duì)較弱的鎮(zhèn)區(qū)卻起到了關(guān)鍵作用,如寮步、大朗等。另外,交通條件作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素流動(dòng)的載體,通過促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移等對(duì)外擴(kuò)散在一定程度上推動(dòng)了反極化作用。

4 集聚效應(yīng)與經(jīng)濟(jì)量實(shí)證分析

4.1 集聚效應(yīng)與生產(chǎn)效率的關(guān)系

潛力指數(shù)反映城市發(fā)展?jié)摿Φ拇笮?它是城市經(jīng)濟(jì)規(guī)模和城市空間集聚兩方面的綜合統(tǒng)計(jì)量。已有研究表明,在中國,城市規(guī)模每擴(kuò)大一倍,生產(chǎn)率就增加8.6%[15],而勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移對(duì)經(jīng)濟(jì)增長貢獻(xiàn)率為2.0%,投資需求拉動(dòng)增長貢獻(xiàn)率為0.6%[16]。但是,這些研究也表明,集聚效應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長的拉動(dòng)在區(qū)域和產(chǎn)業(yè)中分布不均衡,這種差別主要存在于中心城市與小規(guī)模城市之間以及第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)之間[17]。盡管通過偽潛力指數(shù)計(jì)算表明了城市規(guī)模和交通條件的改善對(duì)城市集聚有顯著的作用,而且也引入了GDP等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來計(jì)算潛力指數(shù),但是還不能明確的認(rèn)定潛力指數(shù)的增加對(duì)經(jīng)濟(jì)增長有顯著的貢獻(xiàn)。例如,城市的集聚可能引起地租上漲,生產(chǎn)部門可能需要消耗更多的產(chǎn)值來支付地租,或搬遷到地租較便宜的地方,這就導(dǎo)致生產(chǎn)部門的實(shí)際生產(chǎn)率的提高可能被高估,或抵消部分極化效應(yīng);另一方面地租的上漲也能提高 GDP,有可能導(dǎo)致城市生產(chǎn)率測(cè)算高于真實(shí)值,而這些測(cè)度在潛力指數(shù)的計(jì)算中無法反映出來。在證實(shí)東莞城市內(nèi)部存在極化現(xiàn)象后,更需關(guān)心的問題就是:所估算的潛力指數(shù)是否有偏差,計(jì)算的潛力指數(shù)與產(chǎn)業(yè)集中現(xiàn)象是否會(huì)被地租上漲等反極化效應(yīng)抵消或削弱,而僅僅單純的表現(xiàn)為城市空間規(guī)模增長。

完全估計(jì)出東莞的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)變化與城市集聚效應(yīng)的定量關(guān)系需要大量的數(shù)據(jù)和復(fù)雜的計(jì)算;如果僅是為了證實(shí)集聚效應(yīng)不僅在空間上存在,而且也在經(jīng)濟(jì)增長有顯著貢獻(xiàn)的觀點(diǎn),可以對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。David Segal提出了一個(gè)測(cè)度集聚效益的計(jì)量模型,曾被用于測(cè)度美國 SM SA s(標(biāo)準(zhǔn)大都市統(tǒng)計(jì)區(qū)）的分行業(yè)集聚效益,該模型顯示出資本投入和勞動(dòng)投入這兩個(gè)變量與城市集聚測(cè)度密切關(guān)聯(lián)[18]。結(jié)合東莞產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),選擇了各鎮(zhèn)區(qū)凈遷入人口和實(shí)際利用外資規(guī)模作為被解釋變量,建立面板數(shù)據(jù)集并利用潛力指數(shù)對(duì)其分別進(jìn)行估計(jì),表2僅列出了東莞常平鎮(zhèn)的數(shù)據(jù)。

表2 面板數(shù)據(jù)模型所用變量(以常平鎮(zhèn)為例）Table 2 Variables used in panel data models in Changping County

4.2 面板數(shù)據(jù)估計(jì)

面板數(shù)據(jù)模型是近年來應(yīng)用較多的計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)中的模型,它充分利用了樣本截面和時(shí)間序列信息,與單純的截面序列或時(shí)間序列的估計(jì)模型相比具有數(shù)據(jù)量更大、自由度更高、減小解釋變量的共線性等諸多優(yōu)點(diǎn),估計(jì)結(jié)果更加可信[19]。

設(shè)有一般面板數(shù)據(jù)估計(jì)模型:

式(7）是一個(gè)動(dòng)態(tài)模型,Y是被解釋變量(即凈遷入人口或?qū)嶋H利用外資規(guī)模）,X是潛力指數(shù);α表示各觀測(cè)單元的個(gè)體效應(yīng),如果是固定效應(yīng)則α為常數(shù),如果是隨機(jī)效應(yīng)則α為隨機(jī)數(shù);u為誤差項(xiàng)。運(yùn)用Eview s軟件,對(duì)混合 OLS估計(jì)模型與固定效應(yīng)模型做 F檢驗(yàn),檢驗(yàn)值為115.28,需使用固定效應(yīng)模型進(jìn)行估計(jì),得到系數(shù)如表3所示。

表3 潛力指數(shù)對(duì)人口和資金的影響Table 3 Influence on population and capital by potential index

表3沒有給出每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)凈遷入人口和利用外資的估計(jì)截距,因?yàn)檫@不是本研究側(cè)重點(diǎn),且潛力指數(shù)作為一個(gè)虛擬的經(jīng)濟(jì)量,很難解釋截距的實(shí)際意義。表3的估計(jì)結(jié)果顯示兩個(gè)模型擬優(yōu)度(R2）分別為0.71和0.73,即該模型能夠解釋70%以上的經(jīng)濟(jì)量數(shù)據(jù)(遷入人口和利用外資）?？梢哉J(rèn)為,潛力指數(shù)所體現(xiàn)的集聚能力對(duì)于人口和資金的流入都呈正相關(guān)關(guān)系,即潛力指數(shù)越高的鎮(zhèn)區(qū),所吸引的人口和資金越多。從系數(shù)上看,潛力指數(shù)對(duì)凈遷入人口和實(shí)際利用外資的作用分別為4.91和3.82,即潛力指數(shù)每增加1個(gè)單位會(huì)引起4.91萬美元的投資和3.8萬人的外來定居人口。分析結(jié)果能夠支持東莞市的區(qū)域集聚效應(yīng)有效地體現(xiàn)在城市生產(chǎn)率提高上。這一結(jié)論也符合東莞市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的實(shí)際特點(diǎn)。

5 結(jié)論與討論

(1）研究發(fā)現(xiàn),1997-2005年集聚能力較強(qiáng)的地區(qū)互相靠攏,呈現(xiàn)出連片的趨勢(shì),并隨著時(shí)間推移逐漸加強(qiáng)。城鎮(zhèn)集聚能力的差異使得不同地區(qū)吸引經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素的能力各不相同,進(jìn)而產(chǎn)生了極化現(xiàn)象。但在極化的過程中,在全市范圍內(nèi)極化現(xiàn)象是加強(qiáng)的,而在已經(jīng)形成的經(jīng)濟(jì)核心地帶內(nèi)部,則出現(xiàn)了反極化現(xiàn)象,促使內(nèi)部經(jīng)濟(jì)差異逐漸縮小。通過對(duì)比綜合城鎮(zhèn)規(guī)模與交通條件變化對(duì)集聚能力的影響,前者的作用明顯較大,表現(xiàn)為平均差值和最大差值都遠(yuǎn)大于后者。另外,前者的空間分布形態(tài)奠定了潛力指數(shù)的空間分布狀況,而交通條件的變化則進(jìn)一步加強(qiáng)了這種狀況,并使?jié)摿χ笖?shù)較大的鎮(zhèn)區(qū)趨于靠攏。集聚能力強(qiáng)的鎮(zhèn)區(qū)具有突出的提升自身規(guī)模的優(yōu)勢(shì),從而能夠以更快的速度繼續(xù)增強(qiáng)自身的集聚能力,由此決定了極化的方向;交通條件改善雖然無法完全扭轉(zhuǎn)城鎮(zhèn)集聚能力的空間格局,但在部分集聚能力較弱的地區(qū)起到了比較關(guān)鍵的作用,尤其是在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)核心地帶的反極化中產(chǎn)生重要影響。

(2）潛力模型是極化效應(yīng)的一個(gè)綜合測(cè)度,具有較強(qiáng)的宏觀綜合能力。采用偽潛力指數(shù)進(jìn)一步討論城市綜合規(guī)模和交通條件的變化影響,證實(shí)能夠更好的解釋區(qū)域極化的過程。此外將潛力模型用于地市一級(jí)較小區(qū)域內(nèi)部的極化現(xiàn)象研究時(shí),不可避免遇到擾動(dòng)加大、涉及微觀經(jīng)濟(jì)量的問題。而面板數(shù)據(jù)模型能較好的分辨出微觀經(jīng)濟(jì)量與潛力指數(shù)的關(guān)系,檢驗(yàn)潛力指數(shù)估計(jì)偏差。綜合運(yùn)用偽潛力指數(shù)和面板數(shù)據(jù)的研究方法在東莞市極化現(xiàn)象的實(shí)證中有較好的分辨率。

(3）實(shí)際上無論是偽潛力指數(shù)的計(jì)算,還是面板數(shù)據(jù)的固定效應(yīng)模型,本質(zhì)上都是時(shí)空滯后效應(yīng)的測(cè)度。因此,嚴(yán)格來說,本文的研究方法屬于時(shí)空數(shù)據(jù)建模方法,是在空間異質(zhì)和時(shí)間非平穩(wěn)的數(shù)據(jù)序列中進(jìn)行的時(shí)空自相關(guān)的實(shí)證研究。研究中,采用交通網(wǎng)絡(luò)表達(dá)空間關(guān)系還顯得略為簡(jiǎn)單,所選的經(jīng)濟(jì)量化指標(biāo)的實(shí)際意義也沒有很好地被解釋。下一步研究的內(nèi)容主要是對(duì)兩類測(cè)度方法的探索:其一是用鄰域系統(tǒng)取代交通網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)空間測(cè)度,這就涉及適用的空間建模方法;其二是需要建立適用的經(jīng)濟(jì)模型原型,以保證所做估計(jì)的現(xiàn)實(shí)意義;最后將這兩個(gè)測(cè)度用一個(gè)極化模型表達(dá),實(shí)現(xiàn)更加精確的描述。

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A Study on Polarization Based on Agglomeration In tensity of Towns Supported by GIS:A Case Study of Dongguan

CHEN M ing-hui1,2,Q IAO Ji-gang3
(1.School of Geography and Planning,Sun Yat-Sen University,Guangzhou 510275;
2.Dongguan Research Center of Geographic Information System&Planning,Dongguan 523129;
3.Resource and Environment School,Guangdong University of Business Stud ies,Guangzhou 501320,China）

With a dramatically fast urbanization occurring in China,quantitative analysis on polarization based on agglomeration intensity of tow ns can effectively figure out the degree of urbanization p rocess.In order to study the polarization,this paper involves the potentialmodel,and develops a new index"false potential index"to measure the influence of tow n size and transport condition changes.Finally,a panel data analysis is adop ted to testify the result obtained from the polarization study.The study area is Dongguan City,Guangdong,and the result reveals that from 1997 to 2005,the spatial pattern of agglomeration intensity of tow ns is evidently clustered,and subsequently the polarization appears stronger w ith the extent of the w hole city.However, a reversemovement can also be seen in the co re area in economic sense,w hich leads to lesspossibility to be unequal among these towns.Increase of the integrated city size is p laying a key role in the p rocessof agglomeration intensity changes,and its spatial pattern ismo reor less the same as theone of agglomeration intensity.This trend decides the flow direction of thematerials needed in development,w hich causes the occurrence of polarization.Both coefficients of netmigrated people index and fo reign capital index are positive,suppo rting a positive co rrelation between agglomeration intensity and each of such two indices.

polarization;potentialmodel;Panel Data Analysis;Dongguan

P208;F291.1

A

1672-0504(2011）04-0067-07

2011-05-17;

2011-06-23

國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(40830532）;國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40901187）

陳明輝(1978-）,男,博士研究生,高級(jí)工程師,主要從事GIS與遙感研究。E-mail:cmhgis@126.com