帕孜麗婭木·木力提江，孜比布拉·司馬義,3*，頡　淵，鄭　麗

(1.新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊　830046；2.新疆大學(xué)智慧城市與環(huán)境建模普通高校重點實驗室，新疆烏魯木齊　830046；3.新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點實驗室，新疆烏魯木齊　830046)

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烏魯木齊城市群城市競爭力評價與時空演變分析

帕孜麗婭木·木力提江1,2，孜比布拉·司馬義1,2,3*，頡淵1,2，鄭麗1,2

(1.新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊830046；2.新疆大學(xué)智慧城市與環(huán)境建模普通高校重點實驗室，新疆烏魯木齊830046；3.新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點實驗室，新疆烏魯木齊830046)

以烏魯木齊城市群為研究對象，通過建立城市競爭力綜合指標(biāo)評價體系，運用主成分分析法，對2004年、2008年、2010年和2013年4個時間段的城市競爭力主成分和綜合競爭力得分進行計算，并對得分結(jié)果進行排序和評價，根據(jù)評價結(jié)果揭示烏魯木齊城市群的主成分演變特征和城市綜合競爭力情況.依據(jù)城市群中各城市的綜合競爭力，結(jié)合反距離加權(quán)法(IDW)得到城市群空間插值圖，以此揭示城市群中5個城市的空間擴展演變能力.結(jié)果表明,石河子和烏魯木齊城市綜合競爭力最強，阜康和昌吉綜合競爭力較強，而相較于其他城市五家渠城市競爭力最弱，但是城市群整體綜合競爭力都有大幅度提升；城市空間演變能力隨城市競爭力呈規(guī)律性變化，截止2013年烏魯木齊和五家渠呈現(xiàn)較強的空間演變擴展能力.

城市競爭力；主成分分析；空間插值；烏魯木齊城市群

城市群是城市發(fā)展到一定階段的最高空間組織形式[1].省域城市群是推進區(qū)域城鎮(zhèn)化過程中的主體，發(fā)展城市群有利于資源在更大空間范圍內(nèi)的優(yōu)化配置，在促進城市群自身綜合發(fā)展的同時，對周邊地區(qū)起到一定的帶動、輻射作用.目前，對新疆各城市的研究大多集中在城鎮(zhèn)化與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展，城鎮(zhèn)化過程中城市規(guī)模的演變，城市產(chǎn)業(yè)集聚的格局及城市發(fā)展對策研究上，而關(guān)于新疆天山北部經(jīng)濟帶城市群綜合發(fā)展?fàn)顩r及城市群城市競爭力的研究較弱.城市競爭力是城市在競爭、發(fā)展進程中相較于其他城市所具有的創(chuàng)造社會財富，吸引、擁有資源，促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，占領(lǐng)和調(diào)配市場的能力[2].城市競爭力的強弱是城市對外影響力的綜合反映，決定城市的興衰.全球流動的資本、創(chuàng)新知識與技能、對外開放水平等城市發(fā)展重要因素的影響，使得城市間的競爭力顯得愈發(fā)激烈[3].新疆作為“一帶一路”核心區(qū)之一，具有與周邊8國接壤的獨特、天然的地域優(yōu)勢，和向西、向東開放的窗口作用，通過深化與各個國家的貿(mào)易合作使之成為絲綢之路經(jīng)濟帶上的重要樞紐、核心區(qū).然而到2014年新疆高速公路總里程排在全國第12位，對外貿(mào)易進出口總額在全國僅排名第21位，這表明要成為真正的亞歐樞紐、貿(mào)易中心，新疆需全力提高自身綜合發(fā)展能力.

國外對城市競爭力的研究始于20世紀(jì)90年代，如Begg等對城市之間的競爭過程進行了研究，而Keogh等對影響城市競爭力的因素及其競爭后果進行了探討[4]；Kersel等把決定城市競爭的要素分為經(jīng)濟和戰(zhàn)略兩大部分[5]；Jensen-Butler等對城市競爭力的評價主要從城市競爭績效(或競爭資本、競爭表現(xiàn))與競爭環(huán)境相結(jié)合兩方面展開[6].我國對城市群競爭力的研究起步較晚，許學(xué)強等認(rèn)為城市競爭力是一個城市在自然、經(jīng)濟、社會、文化、制度等方面占有基礎(chǔ)優(yōu)勢，創(chuàng)造良好的城市環(huán)境，形成更強的聚集、吸引和利用各種資源的能力，最終在城市競爭中表現(xiàn)持有可持續(xù)發(fā)展能力的居民福利水平[7]；白如山等研究了城市競爭力時空演變[1]；北京國際城市研究院(IUD)以“IUD全球競爭力理論”為指導(dǎo)，提出“城市價值鏈模型”[8].目前，從國家宏觀層次上看，國內(nèi)對城市群城市競爭力的研究內(nèi)容重點一直放在長三角、珠三角以及京津唐地區(qū)等發(fā)達城市群，中西部欠發(fā)達中小城市群城市競爭力的研究較少.

在我國未來區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中，城市群作為推進城鎮(zhèn)化的主體形態(tài)占據(jù)著重要的戰(zhàn)略地位.目前新疆天山北坡經(jīng)地帶處于快速城鎮(zhèn)化階段，所以本研究以新疆天山北坡經(jīng)濟帶烏魯木齊城市群為研究對象.

1　研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

烏魯木齊城市群位于新疆準(zhǔn)噶爾盆地南緣，天山北坡中段，地貌類型多，地形以山丘和平原為主，以烏魯木齊市為中心，包括昌吉、五家渠、阜康、石河子等4個城市(圖1).土地總面積為32 084.53 km2，2013年末總?cè)丝跒?51.97萬，占全省總?cè)丝诘?7%，城市化水平達74.61%，高于全省44.47%的平均水平，GDP的總值為3 481.5億元，占全省的41.64%.

研究數(shù)據(jù)來自2004—2013年《新疆城市統(tǒng)計年鑒》、《新疆城市國民經(jīng)濟與社會發(fā)展統(tǒng)計年報》和《新疆維吾爾自治區(qū)城市縣城建設(shè)統(tǒng)計年報》，時間為2004，2008，2010和2013年.

圖1　烏魯木齊城市群Fig 1Urumqi City Agglomeration

2　城市競爭力主成分分析法

2.1城市競爭力比較研究指標(biāo)體系

城市競爭力是一個綜合、系統(tǒng)的概念，所考慮的問題涉及面比較復(fù)雜且具有綜合性，所以城市競爭力評價指標(biāo)體系應(yīng)是反映一個復(fù)雜系統(tǒng)的多個指標(biāo)所組成的相互聯(lián)系和依存、信息全面、層析分明、結(jié)構(gòu)完整、可靠性強的統(tǒng)計指標(biāo)群.為了從正確客觀的角度反映城市群中各個城市的真實競爭力水平，準(zhǔn)確體現(xiàn)評價對象的本質(zhì)特點，依據(jù)國內(nèi)外多指標(biāo)評價體系方法，從多個層面和角度來設(shè)計城

表1　城市競爭力評價指標(biāo)體系

市群評價指標(biāo)體系[3,9].本研究借鑒國內(nèi)外城市競爭力、區(qū)域競爭力和國家競爭力的指標(biāo)體系構(gòu)建原則及研究成果，建立烏魯木齊城市群城市競爭力評價指標(biāo)體系，包括基礎(chǔ)競爭力、經(jīng)濟競爭力、科技與創(chuàng)新競爭力、政府調(diào)控能力競爭力以及環(huán)境競爭力等6個二級指標(biāo)層，共36個指標(biāo)(表1).

2.2城市競爭力主成分分析法基本原理

主成分分析是對數(shù)據(jù)進行降維，找出幾個綜合變量來代替原來眾多變量，使綜合變量盡可能代替原有變量的信息，以便達到綜合和簡化目的的一種統(tǒng)計方法[10].主成分分析法對4層指標(biāo)體系進行由下而上的逐級綜合，并在時間態(tài)勢上具有一定一致性的變量進行合并，得到帶有原變量信息的幾個主成分變量，最終對這些主成分進一步合并以后得到反映城市綜合競爭力的城市競爭力綜合評價指標(biāo)[3].原始變量為X1，X2，…,Xp，它們的主成分是分析后得到的新綜合變量F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)m(m≤p),即[3]51

(1)

其中，F(xiàn)1含有的信息量最大，成為第一主成分;而F1中信息不需要出現(xiàn)在F2中，因此F2成為第二主成分;依以此類推構(gòu)造出來的F1，F(xiàn)2，…,Fm為原變量指標(biāo)的第一、第二……第m個主成分.系數(shù)uij由基于原如變量相關(guān)系數(shù)矩陣的單位化特征向量構(gòu)成的正變矩陣給出.每個主成分Fi有對應(yīng)的貢獻率ei，對第一、第二……第m個主成分依次有e1≥e2≥…≥em.在實際問題應(yīng)用中，為了減少變量數(shù)目，簡化變量之間的關(guān)系，選取方差貢獻率最大的幾個主成分，一般要求累計方差貢獻率達到85%以上.

2.3城市競爭力主成分分析結(jié)果

2.3.1城市綜合競爭力的時間演變分析伴隨區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和社會進步，烏魯木齊城市群城市競爭力要素得到不同程度的提升，但是城市群綜合競爭力及各要素競爭力的發(fā)展并不平衡，存在一定的差距，不同的時間段呈現(xiàn)不同的態(tài)勢.為了解烏魯木齊城市群城市綜合競爭力的時間變化趨勢，分別對2003年、2008年、2010年及2013年的城市競爭力要素進行主成分分析，對不同年份的城市綜合競爭力進行排名，進而得到各城市近年來綜合競爭力時間變化特征(表2、圖2).

表2　城市綜合競爭力排名

圖2　烏魯木齊城市群綜合競爭力得分4年的變化Fig 2　The change of Urumqi city group city comprehensive score for four years

從表2和圖2可以看出，烏魯木齊市在城市競爭力排名上的波動比較平穩(wěn)，其余城市的競爭力排名時間演變變化較大.相較于2004年，2013烏魯木齊城市群各城市間的競爭力差距拉大了.例如,2004年烏魯木齊市和石河子市的城市競爭力相差0.023，而到2013年競爭力差距變?yōu)榱?.246，分值增加了0.223.阜康市與烏魯木齊市距離近，交通便利，社會經(jīng)濟的發(fā)展受烏魯木齊市區(qū)位輻射的影響，這是阜康市城市競爭力排名由2004年的第五上升到2013年的第三的重要原因.在城市競爭力排名中一直占第一和第二的石河子市和烏魯木齊市的競爭力得分由2004年的-3.029和-3.254上升到2013年的5.399和5.153，增加幅度較大，分別為8.407和8.428.2008年和2010年石河子市城市競爭力在整個城市群體中的排名最低，位居第五，但是通過調(diào)節(jié)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，全力發(fā)展，到2013年競爭力又上升到第一位.總體而言，在城市綜合競爭力時間演變結(jié)構(gòu)上，10年來，烏魯木齊城市群雖然內(nèi)部保持了城市競爭力之間的差距和波動，但是總體得分都呈上升的趨勢.

2.3.2城市競爭力主成分演變分析根據(jù)表3-6，烏魯木齊城市群城市競爭力有以下演變特征.

表3　2004年城市競爭力評價結(jié)果與排序

表4　2008年城市競爭力評價結(jié)果與排序

表5　2010年城市競爭力評價結(jié)果與排序

表6　2013年城市競爭力評價結(jié)果與排序

1)基礎(chǔ)競爭力.從2004—2013年的發(fā)展情況來看，昌吉市在基礎(chǔ)競爭力排名上一直靠后，作為發(fā)展要素的有限城市面積未能容下更多的非農(nóng)業(yè)人口.其他城市基礎(chǔ)競爭力則處于不斷變化之中.

2)經(jīng)濟競爭力.從經(jīng)濟競爭力排名上來看，烏魯木齊城市群各城市的經(jīng)濟發(fā)展效益具有波動性，發(fā)展規(guī)模大的城市其經(jīng)濟效益未必也大.2004年、2008年、2010年和2013年烏魯木齊市的經(jīng)濟競爭力排名為第四、第四、第三、第四.一些發(fā)展規(guī)模較小的城市，如石河子市2004年和2013年經(jīng)濟競爭力排名第一，昌吉市2008年和2010年經(jīng)濟競爭力排名第一，到2013年昌吉市的人均可支配收入(20 111元)低于烏魯木齊市(21 304元)、阜康市(23 067元)、五家渠市(20 307元)及石河子市(28 800元)，人均地區(qū)生產(chǎn)總值(60 609元)、工業(yè)增加值(53.4億元)均低于其他4個城市，使得昌吉市在2013年烏魯木齊城市群中的經(jīng)濟競爭力落為第五，處于劣勢地位.

3)科技與創(chuàng)新競爭力.在科技與創(chuàng)新競爭力方面烏魯木齊市在2004年、2008年、2010年及2013年均占第一位.2013年烏魯木齊市的研發(fā)經(jīng)費支出達到2 566萬元，這與其他4個城市有很大的差距.專利申請量為3 702件，占整個城市群專利申請量的79.5%.教育科研機構(gòu)是影響科技創(chuàng)新力的重要因素，如新疆大學(xué)、新疆師范大學(xué)、新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所等，科技與教育水平較高，知識人才密集，使得烏魯木齊市的科技與創(chuàng)新競爭力優(yōu)先.

4)政府調(diào)控能力.烏魯木齊市與國內(nèi)外發(fā)達城市有著密切的合作關(guān)系，憑借便利的交通網(wǎng)絡(luò)，在較大區(qū)域范圍內(nèi)產(chǎn)生較強的人流、物流、信息流.隨著高速公路網(wǎng)、鐵路網(wǎng)的基本形成，依托比其他城市較成熟發(fā)達的交通網(wǎng)，形成較強的對外聯(lián)系能力.到2013年烏魯木齊市的人均地方財政預(yù)算內(nèi)收入及人均地方財政預(yù)算內(nèi)支出達到8 725.57萬元與10 208.16萬元，與2010年相比增加37.9%和49.7%，表明政府所采取的政策調(diào)控手段越來越完善.

5)環(huán)境競爭力.環(huán)境競爭力包括硬環(huán)境和軟環(huán)境兩方面的競爭力.在硬環(huán)境競爭力方面，昌吉市的生活垃圾無害化處理率(95%)和污水處理率(100%)一直排在前面，昌吉市的二產(chǎn)比重(48.6%)比五家渠市(60%)、阜康市(59.20%)、石河子市(57.80%)低，已建設(shè)較為清潔的市區(qū)環(huán)境.而烏魯木齊市舊建成區(qū)較為擁擠，擁有相較于其他城市數(shù)量較多的重工業(yè)企業(yè)，但是對建成區(qū)綠化覆蓋率和人均公園面積上增加投入，在環(huán)境競爭力方面位居前列.阜康市環(huán)境競爭力連續(xù)提高，2004年位居第五，2008年、2010年分別上升到第二、第一位，這與阜康市對工業(yè)的集中式發(fā)展有關(guān).

6)綜合競爭力.基礎(chǔ)、經(jīng)濟、科技與創(chuàng)新、政府調(diào)控、環(huán)境競爭力5大要素競爭力中，烏魯木齊市的科技與創(chuàng)新和政府調(diào)控競爭力優(yōu)勢最強，基礎(chǔ)競爭力、經(jīng)濟競爭力與環(huán)境競爭力居中.2013年，烏魯木齊市的綜合競爭力位居第二，與昌吉市、五家渠市、阜康市相比有一定的優(yōu)勢，已經(jīng)接近石河子市的水平(圖3).由此可見，只注重單個要素競爭力并不能提高城市的綜合競爭力，所以要增強一個城市的綜合競爭力必須全面發(fā)展各要素競爭力.

圖3　烏魯木齊城市群綜合競爭力雷達圖Fig 3　The competitiveness radar chart of the Urumqi city group

3　城市競爭力的空間表達

3.1城市競爭力的空間插值法

IDW空間插值是用周邊相鄰的采樣點的值來估計未知點值的一種算法[11].在分析城市競爭力空間演變中，運用ArcGis軟件，以已知城市的競爭力來估計周邊相鄰未知空間的競爭力值.IDW空間插值算法的原則是以呈離散狀態(tài)的城市綜合競爭力數(shù)據(jù)與城市空間經(jīng)緯度坐標(biāo)來建立一個函數(shù)方程，并利用函數(shù)方程所模擬出來的空間競爭力值來體現(xiàn)城市競爭力的擴展、演變情況.常運用到的空間插值法有反距離權(quán)重法(IDW)、趨勢面法、樣條函數(shù)法、克立格(Kriging)插值法等.其中應(yīng)用廣泛且簡便的是IDW幾何算法，它以進行空間插值的未知點與實際點之間的距離為權(quán)重，離待插值點越近的實際樣本點賦予的權(quán)重即貢獻率越大，權(quán)重貢獻與待插值點和實際樣本點之間的距離成反比.計算公式為[3]53

其中，Z(S)為待插值點S的城市競爭力估算值；n城市樣本數(shù)量；Zi為第i個城市的競爭力指數(shù)；di為待插值點S與已知城市i之間的距離.將待插值點的競爭力值通過GIS軟件自動生成在城市群空間分布圖上，通過二者的融合得到城市群中各城市的未來綜合競爭力空間演變示意圖.

3.2城市競爭力空間擴展演變

通過分析烏魯木齊城市群2004年、2008年、2010年和2013年的空間插值效果圖(圖4)可知，城市空間擴展能力與城市綜合競爭力密切相連，城市競爭力強，則其相應(yīng)的空間擴張能力也強.城市綜合競爭力得分的大小也呈現(xiàn)一些明顯的變化,城市競爭力強的城市對周邊空間起到了一定的壓縮作用.可以看出，烏魯木齊城市群的空間擴展能力不是一成不變的，隨著其城市綜合競爭力的年變化而變化.例如，2008年石河子市在城市綜合競爭力排名上位居第一，其城市擴展能力也最大，但到2010年時其城市擴展能力又減弱.說明一個城市要達到空間上更好的擴展，必須加強綜合發(fā)展.還可以看出，烏魯木齊城市群已從極點式轉(zhuǎn)向點軸式，趨向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式.

圖4　烏魯木齊城市群城市競爭力空間插值效果Fig 4　The spatial interpolation effect of the city competitiveness

4　結(jié)論

1)計算了烏魯木齊城市群4個年份的城市綜合競爭力和主成分得分，根據(jù)得分高低對城市競爭力進行排序.2013年5個城市的綜合競爭力排序為石河子>烏魯木齊>阜康>昌吉>五家渠.

2)2004—2013年烏魯木齊城市群總體城市競爭力明顯提高，有望成為我國重要的經(jīng)濟增長極.烏魯木齊市、昌吉市、石河子市城市競爭力處于較穩(wěn)定狀態(tài)，阜康市城市綜合競爭力提升很多，而五家渠市城市競爭力呈下降趨勢.基礎(chǔ)、經(jīng)濟、科技與創(chuàng)新、政府調(diào)控能力、環(huán)境等城市競爭力主成分，5個城市各有千秋.

3)以反距離權(quán)重(IDW)空間插值法來分析烏魯木齊城市群空間演變能力，得出城市的空間擴展能力與其競爭力密切相關(guān)，隨年份競爭力排名的變化空間演變能力也相應(yīng)變化，2013年烏魯木齊市和五家渠市呈現(xiàn)較強的空間演變擴展能力.

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(責(zé)任編輯惠松騏)

The evaluation and Unalysis of spatial-temporal evolvement on the urban competitiveness of Urumqi City Agglomeration

PAZILIYAMU Mulitijiang1,2,ZIBIBULA Simayi1,2,3,XIE Yuan1,2,ZHENG li1,2

(1.College of Resources and Environmental Sciences，Xinjiang University，Urumqi 830046，Xinjiang，China；2.Key Laboratory of Intellectualizing City and Environmental Modeling，Xinjiang University，Urumqi 830046， China;3.Key Laboratory of Oasis Ecology，Ministry of Education，Urumqi 830046，China)

This paper takes Urumqi City Agglomerations as the study object，construts a comprehensive urban competitiveness evaluation index system， and uses principal component to analyze the competition advocate ingredients and city overall competitiveness score of Urumqi City Agglomeration in 2004,2008,2010 and 2013，and make sort and evaluation to the results of the score.It reveals the characteristics of principal component evolution and urban comprehensive competitiveness of Urumqi urban agglomerations.According to the comprehensive competitiveness of the cities in the urban agglomeration，combining with the inverse distance weighting method(IDW)，the spatial evolution capability of the five cities in group is analyzed.The result shows that：Shihezi and Urumqi are the most competitive cities，F(xiàn)ukang and Changji are more competitive，Wujiaqu is the least competitive.However,the overall competitiveness of urban agglomeration has a substantial increase.Urban spatial evolution varies regularly with the urban competition，Urumqi and Wujiaqu show strong spatial evolution ability at the end of 2013.

city competitiveness； principal component analysis；spatial interpolation;Urumqi City Agglomeration

10.16783/j.cnki.nwnuz.2016.03.024

2015-07-09;修改稿收到日期:2015-10-27

國家自然科學(xué)基金資助項目(40861006)；新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點實驗室開放課題(040076)

帕孜麗婭木·木力提江(1990—)，女，新疆伊犁人，碩士研究生.主要研究方向為資源利用與城鄉(xiāng)規(guī)劃.

E-mail:844361891@qq.com

F 291.1

A

1001-988Ⅹ(2016)03-0128-07

*通訊聯(lián)系人，男，教授，博士.主要研究方向為資源利用與城鄉(xiāng)規(guī)劃.E-mail:zibibulla3283@sina.cn