劉珮瑤，左 鵬，蘇 睿，孫熹辰，馬 赫

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030;2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030;3.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)電信學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030)

城市體系是指在一個(gè)相對(duì)封閉完整的區(qū)域內(nèi)，有不同職能分工、不同等級(jí)規(guī)模、聯(lián)系密切、相互依存的城市所組成的集合。城市規(guī)模結(jié)構(gòu)作為城市體系中三大重要結(jié)構(gòu)之一倍受重視，其可反映出城市在不同規(guī)模等級(jí)中的分布情況以及城市人口集中或分散的程度。經(jīng)大量研究表明，城市的規(guī)模分布在特定條件下符合分形特征。不同地區(qū)，不同城市化水平下的城市體系符合不同分形特征。隨著國(guó)家振興東北老工業(yè)基地計(jì)劃的深化發(fā)展，黑龍江省面臨著新一輪的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。本文以黑龍江省作為研究對(duì)象，運(yùn)用城市首位度，分形等理論方法，對(duì)省內(nèi)地級(jí)市等級(jí)規(guī)模結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行研究分析，對(duì)制定合理的城市發(fā)展體系政策和促進(jìn)本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及社會(huì)進(jìn)步具有非常重要的意義。

一 黑龍江省城市體系結(jié)構(gòu)分形研究

黑龍江地處中國(guó)東北隅，東、北依鄰俄羅斯，邊界長(zhǎng)達(dá)三千千米。全省面積46萬(wàn)多平方千米?，F(xiàn)轄一地區(qū)、十二地級(jí)市。城市主要分布在中部地區(qū)，北部東部城市較少，城市空間分布差異較大，且城市分布資源性指向明顯。目前省內(nèi)鐵路已經(jīng)形成以哈爾濱為中心，以齊齊哈爾、牡丹江、佳木斯為主要樞紐，連接全省各市的鐵路網(wǎng)，并且所有地級(jí)市之間都已開通高速公路、國(guó)道或者二級(jí)以上公路。

1.城市首位度。

表1 黑龍江省城市人口數(shù) (萬(wàn))

佳木斯 250.8 大興安嶺191.1 53.0雞西

根據(jù)馬克·杰斐遜城市首位度原理，結(jié)合表1可計(jì)算2城市指數(shù)、4城市指數(shù)、11城市指數(shù)分別為:

其中Sn表示按人口規(guī)模排在第n位的城市。

根據(jù)城市首位率和城市位序－規(guī)模原理，標(biāo)準(zhǔn)的城市指數(shù):R2=2 R4=R11=1

可以看出，黑龍江省首位度小于2，城市整體呈分散結(jié)構(gòu)，人口主要分布在3個(gè)城市形成區(qū)域集中形式，規(guī)模結(jié)構(gòu)不盡合理，城市人口分布差異較大，三城市人口占全省人口的55.8%，中小城市發(fā)育不足，城市人口在300萬(wàn)至550萬(wàn)之間的中型城市缺失使得城市體系結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷層，反映出黑龍江省城市體系正處于發(fā)展階段。

2.空間布局特點(diǎn)。

受自然條件和歷史原因的制約，黑龍江省城市分布有以下兩種特點(diǎn):(1)沿江分布，如哈爾濱，齊齊哈爾，佳木斯都由松花江貫穿流經(jīng);(2)沿鐵路和公路呈帶狀分布，這種自然因素和歷史原因所造成的分布導(dǎo)致各城市之間距離較大，民間聯(lián)系較少，只能單純依靠行政關(guān)系來(lái)維持，不利于整個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展進(jìn)步。

3.城市體系分形研究。

分形是指部分以某種方式與整體像是的幾何形態(tài)，其理論從20世紀(jì)70年代創(chuàng)建到現(xiàn)在，分形作為局部觀察整體的工具，廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域。確定分維數(shù)的方法有很多，最常用的是豪斯道夫維數(shù)，其定義為:對(duì)于一個(gè)體積，用單位體積去度量其大小，測(cè)量結(jié)果是與r相關(guān)的值C(r)，且由城市體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)度不變性應(yīng)用分形理論可知點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)維數(shù)C(r)與區(qū)域半徑r的冪函數(shù)成正比，則有:

兩邊同取對(duì)數(shù)得:

令L=lnk則原式化為:lnC(r)=L－Dlnr

其中k為正比例系數(shù)，L為常數(shù)，D為空間分維值。

建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)關(guān)聯(lián)維數(shù)C(r)的數(shù)學(xué)模型:

其中:N為城市數(shù)量，r為區(qū)域半徑，dij為i，j為城市之間距離。

顯然上兩式表明在以城市i為圓心r為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)城市j的概率。

利用Arcgis軟件測(cè)量黑龍江省13個(gè)地級(jí)市兩兩之間的直線距離，形成一13階的距離方陣(表2)。

表2 黑龍江省13個(gè)地級(jí)市中心點(diǎn)間距離矩陣(烏鴉矩陣)Table1 The city distance between the 13 cities in HeiLongjiang(km)

取步長(zhǎng)Δr=50公里對(duì)其進(jìn)行篩選，則距離小于標(biāo)定距離的城市對(duì)的個(gè)數(shù)C(r)隨標(biāo)定距離r的變化而變化，從而得到一組點(diǎn)對(duì)［r，C(r)］，見(jiàn)表3。

表3

對(duì)C(r)與r進(jìn)行雙對(duì)數(shù)線性擬合得:得到黑龍江省城市空間分維為D=1.0132→1，故其趨近于地理要素分布主要是沿松花江分布，其主要原因是北方干旱缺水，受水資源約束較大，城市大多沿江河分布。當(dāng)dij改為兩城市之間公路距離時(shí)，可計(jì)算出黑龍江省交通網(wǎng)絡(luò)的分維數(shù)D＇=1.4073，進(jìn)而可計(jì)算出黑龍江省牛鴉維數(shù)比ρ=＇=0.7196＜1，說(shuō)明省內(nèi)交通網(wǎng)絡(luò)欠完善，城市之間通達(dá)性較弱。

二 黑龍江省大豆種植布局研究

1.黑龍江省大豆生產(chǎn)現(xiàn)狀。

黑龍江省大豆種植較廣泛，幾乎遍布全省，其主要產(chǎn)地集中于哈爾濱，齊齊哈爾，綏化，佳木斯等地。見(jiàn)圖1。

2.大豆產(chǎn)業(yè)不足。

近年來(lái)，隨著市場(chǎng)供求關(guān)系的轉(zhuǎn)變和大量進(jìn)口大豆涌入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，大豆生產(chǎn)種植波動(dòng)較大，導(dǎo)致豆價(jià)低迷，農(nóng)民普遍種植意愿不強(qiáng)，大豆單產(chǎn)波動(dòng)異常，見(jiàn)表4。

交通運(yùn)輸瓶頸制約發(fā)展，黑龍江省的大豆運(yùn)輸絕大部分依賴于鐵路，根據(jù)地理信息系統(tǒng)分析，黑龍江省各城市主要沿江河分布，加上黑龍江主要以丘陵山脈為主要地形分布，鐵路運(yùn)輸能力嚴(yán)重不足，從而削弱本省大豆在外部的競(jìng)爭(zhēng)能力。

圖1 黑龍江大豆產(chǎn)量示意圖

3.應(yīng)對(duì)措施。

(1)提高主產(chǎn)區(qū)大豆單產(chǎn)。

?

立足于現(xiàn)有條件，加大主產(chǎn)區(qū)科技投入，積極引進(jìn)和推廣增產(chǎn)潛力大、抗性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、適用于不同地區(qū)不同種植模式的大豆新品種，同時(shí)調(diào)整品質(zhì)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)區(qū)域布局，盡可能地提高大豆單產(chǎn)。

(2)提高運(yùn)輸能力，增強(qiáng)產(chǎn)品對(duì)外競(jìng)爭(zhēng)力。

首先要充分利用現(xiàn)有鐵路運(yùn)輸能力，深度挖掘現(xiàn)有鐵路運(yùn)輸潛力，努力提高運(yùn)輸效率;其次協(xié)調(diào)公路，水路等其他運(yùn)輸方式與鐵路運(yùn)輸?shù)暮侠碚{(diào)配，分散鐵路運(yùn)輸壓力;加大基礎(chǔ)建設(shè)投入，擴(kuò)充交通運(yùn)輸能力才能從根本上突破運(yùn)輸瓶頸問(wèn)題。

(3)合理調(diào)控大豆價(jià)格，充分調(diào)動(dòng)農(nóng)民種植積極性。

國(guó)家應(yīng)制定合理的大豆收購(gòu)價(jià)格，降低農(nóng)戶種植風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)農(nóng)戶種植信心，提高農(nóng)戶種植大豆熱情;同時(shí)應(yīng)建立一定儲(chǔ)備的大豆庫(kù)存，根據(jù)國(guó)際豆價(jià)波動(dòng)來(lái)采取相應(yīng)措施調(diào)控市場(chǎng)，平抑大豆價(jià)格，穩(wěn)定大豆種植面積。從而控制國(guó)內(nèi)大豆進(jìn)口數(shù)量，降低進(jìn)口大豆依賴度，維護(hù)我國(guó)在國(guó)際大豆交易中的權(quán)益。