王　釗,楊　山,*,劉帥賓

1 南京師范大學地理科學學院,南京　210023 2 江蘇省地理信息資源開發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心,南京　210023 3 虛擬地理環(huán)境教育部重點實驗室(南京師范大學)，南京　210023 4 江蘇省地理環(huán)境演化國家重點實驗室培育建設(shè)點，南京　210023

隨著我國經(jīng)濟政治體制變革不斷深入,如何保持城市群體空間有序的發(fā)展成為國家城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要課題[1- 2]。相關(guān)研究開始采用網(wǎng)絡(luò)拓撲法和分形法等數(shù)學手段,并運用經(jīng)濟學、生態(tài)學原理對城市群空間的發(fā)展機理進行揭示,在城鎮(zhèn)體系研究領(lǐng)域建立起“三結(jié)構(gòu)一網(wǎng)絡(luò)”的理論研究和規(guī)劃實踐操作范式[3]。在全球一體化和國際產(chǎn)業(yè)分工的不斷深入和交織深化的背景下,城市功能逐步分化。不同物質(zhì)和能量的交流關(guān)系促使城市群形成多個層面的群落結(jié)構(gòu),其組織形式亦逐步呈現(xiàn)出“群內(nèi)有群、多重嵌套”的特征。因此,城市群研究亟需突破傳統(tǒng)的單一結(jié)構(gòu)研究范式,更多地關(guān)注其內(nèi)部多要素結(jié)構(gòu)特征這一新課題,在此基礎(chǔ)上尋求如何通過城市群空間與結(jié)構(gòu)互動的“雙重整合”,進而提高城市群經(jīng)濟地域系統(tǒng)的組織能力及綜合經(jīng)濟實力[4]。

鑒于城市群空間結(jié)構(gòu)發(fā)展的復雜形勢以及城市群空間整合的現(xiàn)實需要,本文從生態(tài)學框架下引入“群落結(jié)構(gòu)”的概念[5- 6],將城市群作為一個有機的群落系統(tǒng)和一個復雜的自組織系統(tǒng)[7- 8],從群落生態(tài)學的視角來探討城市群落的結(jié)構(gòu)特征和分異規(guī)律,從而對城市群結(jié)構(gòu)研究方法進行探索和創(chuàng)新。生態(tài)學視角是城市地理學理論中重要的研究方向之一,陳紹愿、段祖亮嘗試運用群落生態(tài)學的理論、方法來構(gòu)建城市種群間的關(guān)系、城市群落的結(jié)構(gòu)特征及城市群落演替的研究框架,為城市群落的研究提供了基礎(chǔ)框架[9-10]。李浩等從群落生態(tài)學角度對城鎮(zhèn)群落的概念進行了多方位探討,并以成渝地區(qū)為案例地區(qū)實證了城鎮(zhèn)群落的發(fā)展演替規(guī)律,提出了城鎮(zhèn)群落規(guī)劃調(diào)控對策[11]。但已有研究局限于概念框架的構(gòu)建和初步實證,未能對城市群落的復雜結(jié)構(gòu)特征、模式進一步量化挖掘和深化,城市群落系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征與規(guī)律有待深入。

隨著區(qū)域交流與合作的提升,對外服務(wù)功能已成為區(qū)域與城市發(fā)展的主要動力[12]。在城市經(jīng)濟基礎(chǔ)理論中,城市全部經(jīng)濟活動按照外向和內(nèi)向功能可以分成基本和非基本經(jīng)濟活動兩部分。具有外向功能的基本經(jīng)濟活動主要為城市以外的地區(qū)服務(wù),通過產(chǎn)品和勞務(wù)輸出為城市帶來收入,并以乘數(shù)效應(yīng)推動城市經(jīng)濟的增長與擴張,因此成為城市存在和發(fā)展的經(jīng)濟基礎(chǔ)[13]。眾多學者已從對外服務(wù)能力大小、空間格局、分形特征、空間結(jié)構(gòu)體系等方面對我國主要城市或城市群地區(qū)進行了分析[14-15]。如王海江等基于城市流的方法對我國中心城市的生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)對外服務(wù)能力的進行了系統(tǒng)分析[16]；柳坤等基于Zipf法則和分形理論對省域尺度和城市尺度下的服務(wù)業(yè)外向功能等級體系進行了測度[12]。但這些研究多集中在生產(chǎn)性對外服務(wù)功能的結(jié)構(gòu)體系上,對當前多元化的對外服務(wù)功能結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)間的互動關(guān)系的探討相對缺乏。事實上,區(qū)域范圍內(nèi)的城市如同生態(tài)學中的群落一樣,是具有多種直接或間接關(guān)系的有機組合體,具有復雜的群間關(guān)系。因此,如何通過對外服務(wù)聯(lián)系這一關(guān)鍵要素構(gòu)建出城市群落中復雜的功能性結(jié)構(gòu)體系,并在此基礎(chǔ)上分類別地進行群落結(jié)構(gòu)的深入挖掘與分析成為當前群落結(jié)構(gòu)研究的關(guān)鍵。

長江三角洲(簡稱長三角)地區(qū)發(fā)展歷史悠久,經(jīng)濟發(fā)展水平高且廣泛參與國際分工,是東部地區(qū)的經(jīng)濟中心,同時也是中國發(fā)育最成熟的城市群之一。以上海為城市群核心,育有杭州、南京、蘇錫常、寧波等高度一體化的都市圈,城市之間、都市圈之間發(fā)生著廣泛的多部門、多層次的經(jīng)濟協(xié)作。本文以長三角為案例地區(qū),研究對象包括江蘇、浙江、上海三個省市的65個市縣單元。運用城市經(jīng)濟基礎(chǔ)理論和“城市流”的思路,以城市對外服務(wù)流來表征城市群落結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵性相互作用和聯(lián)系。在測度城市對外服務(wù)價值的大小、組合特征的基礎(chǔ)上,結(jié)合復雜網(wǎng)絡(luò)分析方法對城市對外服務(wù)作用下的群落結(jié)構(gòu)體系進行定量識別,以期為城市發(fā)展格局優(yōu)化、城市群整體功能提升提供理論支撐,進而促進城市群一體化格局的進一步發(fā)展完善。

1　研究方法

1.1　城市群落結(jié)構(gòu)與復雜網(wǎng)絡(luò)

復雜網(wǎng)絡(luò)分析方法為多元化城市群落結(jié)構(gòu)的分析和詮釋提供了科學的工具。自Watts 和Strogatz關(guān)于無標度網(wǎng)絡(luò)和Barabási與Alert關(guān)于小世界網(wǎng)絡(luò)的提出[17-18],復雜網(wǎng)絡(luò)分析方法得到快速的發(fā)展,基于其對網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和動力學行為特征的有效刻畫,實證研究成果已廣泛運用城市的產(chǎn)業(yè)集群網(wǎng)絡(luò)[19- 21]、城市交通網(wǎng)絡(luò)[22]、城市信息空間網(wǎng)絡(luò)[23]等方面。依據(jù)群落生態(tài)學概念框架[9],城市群的群落結(jié)構(gòu)可分為垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)兩方面：1垂直結(jié)構(gòu)是研究城市群落的“分層”現(xiàn)象,即城市群落的規(guī)模層次結(jié)構(gòu),結(jié)合城市群有關(guān)定義,可將城市群落的層次劃分為：核心層、副核心層(中心城市)、外圍層(三級及其以下城市),不同層次的相互作用水平和對外服務(wù)量具有明顯的規(guī)模結(jié)構(gòu)特征。2水平結(jié)構(gòu)是研究不同資源配置狀況下,城市在空間上呈現(xiàn)的相互集聚特征,即城市群落的空間格局及其空間組織模式。復雜網(wǎng)絡(luò)的特性為研究城市群落的垂直、水平結(jié)構(gòu)提供了測度方式。本文將城市抽象為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,城市之間的聯(lián)系抽象為網(wǎng)絡(luò)邊線,城市群落的垂直、水平結(jié)構(gòu)則分別表現(xiàn)為節(jié)點和節(jié)點間聯(lián)線的規(guī)模層次性、拓撲網(wǎng)絡(luò)的空間集聚性(圖1)。

圖1　城市群落結(jié)構(gòu)特征及其在復雜網(wǎng)絡(luò)中的體現(xiàn)Fig.1　Characteristics of city community structure and its embodiment in complex networks

1.2　對外服務(wù)聯(lián)系的構(gòu)建

城市群落中相互作用關(guān)系的構(gòu)建是揭示群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。本文從城市對外服務(wù)量的大小和城市相互作用距離兩個方面考慮城市對外服務(wù)聯(lián)系的構(gòu)建,其中城市對外服務(wù)量是兩城市是否發(fā)生聯(lián)系的最直接因素,現(xiàn)實中對外服務(wù)又受空間距離的制約。因此采用城市流模型測度城市對外服務(wù)量,在測度基礎(chǔ)上結(jié)合城市間最短時間距離,利用相互作用模型構(gòu)建城市間不同類型的對外服務(wù)聯(lián)系矩陣[24-25]。

1.2.1對外服務(wù)價值測度

城市對外服務(wù)價值體現(xiàn)了城市與外界相互作用或影響能力的大小,盡管由于服務(wù)業(yè)自身的復雜性,學界有關(guān)服務(wù)業(yè)的劃分標準不盡一致。但根據(jù)生產(chǎn)和消費服務(wù)的對象、外部性、提供服務(wù)的主體的不同,可將城市對外服務(wù)劃分為生產(chǎn)性服務(wù)、生活性服務(wù)和公共性服務(wù)[26]。生產(chǎn)性服務(wù)是指城市側(cè)重于保持工業(yè)生產(chǎn)過程的連續(xù)性、促進工業(yè)技術(shù)進步、產(chǎn)業(yè)升級和生產(chǎn)效率提升,為工業(yè)生產(chǎn)提供服務(wù)的城市功能,服務(wù)對象以“生產(chǎn)者”為主；生活性服務(wù)主要面向最終消費者,如餐飲、居民服務(wù)等；而公共服務(wù)的服務(wù)對象面向企業(yè)和個體,其供給者和決策者以政府部門為主,提供的服務(wù)產(chǎn)品具有非排他性、非競爭性等公共產(chǎn)品的特性。本文選取2015年《中國城市統(tǒng)計年鑒》[27]及各地市統(tǒng)計年鑒中的分部門就業(yè)人員數(shù)據(jù)進行區(qū)位熵計算,參考相關(guān)研究結(jié)果[26],以14個行業(yè)的從業(yè)人員數(shù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),根據(jù)國家統(tǒng)計局《三次產(chǎn)業(yè)劃分標準》、主要服務(wù)對象及服務(wù)提供主體進行細分,具體如表1所示。

表1　城市產(chǎn)業(yè)部門的對外服務(wù)功能類型劃分

城市對外服務(wù)能力是排除了以城市本身為服務(wù)對象的部分后城市經(jīng)濟價值中的基本活動部分,測算城市基本活動部分的常用方法是區(qū)位熵法。i城市j部門區(qū)位熵Lqij為：

Lqij=(Gij/Gi)/(Gj/G)

(1)

式中,Gij表示i城市j產(chǎn)業(yè)的就業(yè)人數(shù),Gi表示i城市服務(wù)業(yè)就業(yè)人數(shù),Gj表示j產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù),G表示整個長三角地區(qū)服務(wù)業(yè)的總就業(yè)人數(shù)。若Lqij≤1,則i城市j部門不存在外向功能(區(qū)位熵小于1時,城市服務(wù)能力較弱因此不具備對外服務(wù)功能),若Lqij>1,即區(qū)域內(nèi)i城市在j部門中相對于整個區(qū)域?qū)I(yè)化部門對外形成位差,可以為外界區(qū)域提供服務(wù),因此認為該部門除了滿足本城市需要外還具有外向服務(wù)功能。

當Lqij>1時,計算i城市j產(chǎn)業(yè)的對外服務(wù)就業(yè)人數(shù)為Eij:

Eij=Gij-Gi(Gj/G)=Gij(1- 1/Lqij)

(2)

那么i城市服務(wù)業(yè)總外向就業(yè)人數(shù)為Ei:

Ei=∑jEij

(3)

為使對外就業(yè)人數(shù)的價值經(jīng)濟效益化,用i城市服務(wù)業(yè)從業(yè)人員的人均第三產(chǎn)業(yè)GDP來表征Ni:

Ni=GDPi/Gi

(4)

則i城市總的對外服務(wù)價值Fi為：

Fi=Ei×Ni

(5)

1.2.2相互作用模型

以重力模型為基本原型,采用經(jīng)測算得出的對外服務(wù)量大小和最短時間距離矩陣來構(gòu)建城市對外服務(wù)相互作用模型,為使經(jīng)濟聯(lián)系具有方向性,增加方向權(quán)重系數(shù)K,計算公式如下：

(6)

(7)

式中：Vij是城市i和j之間的對外服務(wù)價值量；Fi、Fj分別為城市i和城市j的各類型對外服務(wù)能力評價值；Tij是兩城市間的最短時間距離,Kij為方向權(quán)重系數(shù)。最短旅行時間是利用長三角主要道路空間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集(2015)[28],該數(shù)據(jù)來源于國家科技基礎(chǔ)條件平臺建設(shè)項目：地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)共享平臺。調(diào)用ArcGIS網(wǎng)絡(luò)分析模塊進行O-D最短路徑分析,得到城市之間最短路徑距離,結(jié)合《中華人民共和國公路工程技術(shù)標準(JTGB01—2003)》,設(shè)定鐵路、高速公路、國道、省道速度分別為90、120、80、60km/h,將最短空間距離轉(zhuǎn)化為最短時間距離。由于高鐵網(wǎng)絡(luò)在長三角城市群的客貨運輸比重較大,且均為點對點式的聯(lián)系,因此從中國鐵路官網(wǎng)獲取高鐵相互聯(lián)系最短時間數(shù)據(jù)(獲取時間：2015- 4- 18)。綜合兩類時間距離數(shù)據(jù)中的最短時間,獲得綜合最短時間距離矩陣T=(tij),其中tij為城市i到城市j的最短時間距離,單位是h。此外,由于岱山縣和嵊泗縣交通數(shù)據(jù)的缺乏,研究未將其包括在內(nèi)。

1.3　復雜網(wǎng)絡(luò)分析

采用復雜網(wǎng)絡(luò)分析方法對建立的城市服務(wù)聯(lián)系進行測度與分析,主要考察對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點關(guān)系和整體結(jié)構(gòu)特征兩個方面,具體指標如表2所示。計算公式中符號具體含義如下：Couti、Cini分別為城市i的流出度和流入度；Vij為從城市i流向城市j的服務(wù)量；Vji為從城市j流向城市i的服務(wù)量；Ci為城市i的中心度；D為網(wǎng)絡(luò)密度；Q為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的路徑數(shù)目；n為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點個數(shù)；L為平均路徑長度；dij為兩城市間最短拓撲距離；m、n為不同網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點個數(shù)。

表2　評價指標

2　城市群落結(jié)構(gòu)的復雜網(wǎng)絡(luò)分析

2.1　對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點特征

城市節(jié)點的中心性特征是識別城市群落結(jié)構(gòu)的重要內(nèi)容,由于本文僅考慮城市對外服務(wù)能力,因此利用公式(8)計算65個城市節(jié)點的流出度(Couti),以之為基礎(chǔ)進行功能組合特征分析和層級性分析：

(1)節(jié)點對外服務(wù)功能組合特征。城市節(jié)點的對外服務(wù)功能組合特征各異,從城市分類別流出度的堆積圖可以看出(圖2),各城市生產(chǎn)性、生活性和公共性對外服務(wù)功能價值量存在較大的差異,優(yōu)勢服務(wù)功能各不相同。50%以上城市的生產(chǎn)性對外服務(wù)價值在三類對外服務(wù)價值中占據(jù)優(yōu)勢,這種生產(chǎn)性對外服務(wù)功能優(yōu)勢主要體現(xiàn)在發(fā)展水平較高的城市之中,如上海、南京、杭州等,受規(guī)模經(jīng)濟效益的影響顯著。發(fā)展水平較低的城市則以公共性對外服務(wù)為主,體現(xiàn)了城市公共性服務(wù)均衡化的趨勢。部分城市的生活性對外服務(wù)優(yōu)勢明顯,如蘇州、昆山、常州、嵊州等。

圖2　城市生產(chǎn)-生活-公共對外服務(wù)節(jié)點流出度百分比堆積圖Fig.2　The 100% stacked column of producer-consumer-public external service outflow degree

(2)節(jié)點的層級性特征。以城市節(jié)點的流出度為基礎(chǔ),利用自然斷點分類法和度值排序曲線斜率變化可將城市節(jié)點劃分為4個層級(表3)。各對外服務(wù)結(jié)構(gòu)體系中,上海的度值均處首位,各類型外向功能水平均處于較高水平；蘇州的生活性對外服務(wù)等級較高,南京在生產(chǎn)性、公共性對外服務(wù)中層級較高；杭州、無錫在生產(chǎn)性、生活性對外服務(wù)結(jié)構(gòu)體系中均為第二層級。從層級結(jié)構(gòu)的節(jié)點數(shù)百分比來看,生產(chǎn)性和生活性有相似的層級結(jié)構(gòu)特征,各層級比重依次為2.08%、7.69%、13.85%、75.38%,具有明顯的“長尾分布”特征,即大多數(shù)城市的流出度很小,位于群落的邊緣地位,少數(shù)城市的流出度很大,位于群落的中心地位,具有強自組織性。比較而言,公共性對外服務(wù)的一、三層級數(shù)量增多,第四層級數(shù)量減少,“長尾”特性相對較弱。

表3　城市層級劃分

2.2　對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的整體特征

2.2.1垂直結(jié)構(gòu)

城市間相互作用的聯(lián)系存在較大的流量差異,致使城市群落在不同流量水平呈現(xiàn)出“分層”的現(xiàn)象。在復雜網(wǎng)絡(luò)中,按不同的閾值對權(quán)重網(wǎng)絡(luò)進行二值化后可進行拓撲結(jié)構(gòu)的深入挖掘分析。為揭示城市對外服務(wù)流量的分層特征,此處以三類服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的對外服務(wù)量均值Vproducer和Vconsumer、Vpublic為初始閾值,經(jīng)對比分析,分別采用1倍、4倍和16倍均值作閾值對城市對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)進行切分,最大程度的反映城市對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征(圖3)。同時,統(tǒng)計不同流量控制下不同層次網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)、路徑數(shù)、流量強度和網(wǎng)絡(luò)密度,統(tǒng)計結(jié)果見表4。

圖3　不同流量控制下城市對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)Fig.3　Network of urban external services under flow controlVproducer:生產(chǎn)性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的對外服務(wù)量均值,The average external service value of the producer service network；Vconsumer: 生活性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的對外服務(wù)量均值, The average external service value of the consumer service network；Vpublic：生產(chǎn)性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的對外服務(wù)量均值, The average external service value of the public service network；Vij：城市間相互作用的服務(wù)流量, The external service value between each city

不同對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的垂直結(jié)構(gòu)有較大差異。結(jié)合圖表可以看出,生產(chǎn)性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)高度依賴少數(shù)節(jié)點的輻射擴散作用。在Vij>Vproducer這一層面,生產(chǎn)性對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)擁有節(jié)點數(shù)57,有效路徑472個,服務(wù)量占比為88.5%。Vij>4Vproducer時,節(jié)點數(shù)下降為41個,路徑數(shù)下降至150個,減少了近70%,網(wǎng)絡(luò)密度也相應(yīng)大幅降低。盡管如此,平均路徑長度并未出現(xiàn)大幅增長,表明服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的通達性受這一層次的聯(lián)系影響較小,網(wǎng)絡(luò)中重要的樞紐性節(jié)點不在這一流量層次；Vij>16Vproducer時,節(jié)點數(shù)和路徑數(shù)下降為21和49,平均服務(wù)量卻大幅提升,說明這20個節(jié)點間的服務(wù)流動在整個網(wǎng)絡(luò)中占有支配地位。此外,平均路徑長度出現(xiàn)上升,節(jié)點間易達性降低,這與核心網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍較廣、部分中介節(jié)點的退出有關(guān)。一些城市的服務(wù)流動不得不通過“繞道”其他城市進行構(gòu)架,從而增加了城市間服務(wù)路徑的長度。

表4　不同流量控制下的生產(chǎn)性-生活性-公共性對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)特征

比較而言,生活性對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的流量極化和空間集中的現(xiàn)象十分突出。Vij>Vconsumer時節(jié)點數(shù)與生產(chǎn)性對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)相同,但路徑數(shù)較少,網(wǎng)絡(luò)密度不高。隨著閾值的提高,路徑數(shù)減少,平均路徑長度卻出現(xiàn)下降；Vij>16Vconsumer時,節(jié)點和路徑減少至13和43,平均路徑長度繼續(xù)下降至1.488,結(jié)合圖3f,發(fā)現(xiàn)該服務(wù)聯(lián)系在空間上呈高度集中狀態(tài),這使得平均路徑指標的不斷下降,網(wǎng)絡(luò)運行效率提高,加之該層次的服務(wù)量占比(63%)在三類服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的最高,表明該類型網(wǎng)絡(luò)具有“流量-空間”雙重極化現(xiàn)象。

公共性對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)則擁有最高的網(wǎng)絡(luò)密度和均衡化的垂直流量格局。在Vij>Vpublic時,節(jié)點數(shù)為62,路徑數(shù)為706,城市節(jié)點的有效連接數(shù)較高且覆蓋范圍廣,但該層次的平均路徑長度為1.903,網(wǎng)絡(luò)的易達性相對較低；Vij>4Vpublic時,路徑數(shù)大幅減少513個,群落密度因而大幅降低,但節(jié)點數(shù)缺僅減少12個,網(wǎng)絡(luò)仍覆蓋大部分城市節(jié)點。此外,平均路徑長度的大幅增加表明大范圍的覆蓋增加了整體網(wǎng)絡(luò)的運行成本,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)效率降低,因為長距離的服務(wù)聯(lián)系需借助多個城市進行傳導。在Vij>16Vpublic的閾值篩選下,網(wǎng)絡(luò)密度降至0.009,平均服務(wù)量和服務(wù)量占比僅46.37和29.33%,節(jié)點間服務(wù)量水平較低,核心網(wǎng)絡(luò)的流量比重不高,城市服務(wù)流量的垂直分布較為均衡。

2.2.2水平結(jié)構(gòu)

水平結(jié)構(gòu)是研究不同資源配置狀況下,城市群子群落的空間格局及其組合模式。水平結(jié)構(gòu)的分析以城市之間的權(quán)重網(wǎng)絡(luò)為依據(jù),采用Concors算法對各類城市對外服務(wù)聯(lián)系進行水平結(jié)構(gòu)的挖掘,旨在通過矩陣中的行與列之間的相關(guān)系數(shù)的迭代運算來產(chǎn)生分區(qū)。運用此算法可以將各類型對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)分割成為3個層級的子群,一級層面為城市群整體,二級層面存在4個子群,三級層面存在8個子群。子群內(nèi)城市間服務(wù)關(guān)系密切,相互關(guān)聯(lián)性更強。按子群的歸屬等級將群落體系的嵌套結(jié)構(gòu)表達在空間上以便于發(fā)掘其空間結(jié)構(gòu)模式,得到長三角生產(chǎn)性、生活性和公共性對外服務(wù)子群結(jié)構(gòu)圖(圖4),其結(jié)果呈現(xiàn)以下特征：

圖4　長三角地區(qū)三類對外服務(wù)子群結(jié)構(gòu)圖Fig.4　Subgroups of different external service networks in the Yangtze River Delta region

(1)對外服務(wù)功能的專業(yè)化分工格局初步形成。不同對外服務(wù)類型的子群結(jié)構(gòu)不盡相同,但在第二層級大體可以分為4個對外服務(wù)子群：滬寧沿線子群、環(huán)杭州灣子群、鎮(zhèn)揚泰子群以及東南沿海子群。滬寧沿線子群以南京、上海、蘇州、昆山等滬寧沿線城市為主,橫向服務(wù)聯(lián)系非常密切,其對外服務(wù)流量主要流向北部的鄰接城市。環(huán)杭州灣子群以杭州為對外服務(wù)核心,其生活性、公共性對外服務(wù)傾向與北部的嘉興等城市流動,生產(chǎn)性對外服務(wù)則傾向與東部的紹興、寧波集聚。鎮(zhèn)揚泰子群以及東南沿海子群處于前兩個子群的周邊,受它們輻射影響較大,自身的服務(wù)流量密度不大、規(guī)模不高。

(2)水平結(jié)構(gòu)的“核心-邊緣”特征突出。城市首先趨向于對周邊地區(qū)提供對外服務(wù)或者尋求服務(wù)對象,局部地域空間臨近使城市更易形成子群。同樣的特征在子群結(jié)構(gòu)上也十分明顯,盡管子群范圍、規(guī)模不完全一致,但從整體格局來看,無論生產(chǎn)性、生活性、公共性對外服務(wù)聯(lián)系均表現(xiàn)出“核心-邊緣”的組織特征。

(3)部分城市突破區(qū)域界線,呈跨地域集聚組團的態(tài)勢。受交通運輸條件的發(fā)展與完善,南京與上海等城市的時間距離大大縮減,使其與滬寧線上的城市聯(lián)系密切程度大大增加,在三類對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系中均組合成最大規(guī)模的子群,表明交通條件的完善正有力地推動群落內(nèi)部城市聯(lián)系格局的分化、聚合。

2.3　三類群落結(jié)構(gòu)的相關(guān)性

調(diào)用UCINET中的QAP相關(guān)分析(Quadratic Assignment Procedure Correlation),可判斷生產(chǎn)性、生活性、公共性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間是否存在關(guān)聯(lián)關(guān)系,QAP相關(guān)分析是一種對兩個矩陣中各個數(shù)值的相近性進行比較的方法,對矩陣的數(shù)值進行比較,并給出兩個矩陣之間的相關(guān)系數(shù),同時對系數(shù)進行非參數(shù)檢驗,QAP分析已被廣泛應(yīng)用于人文社會關(guān)系矩陣之間的關(guān)系檢驗中[29-30]。將生產(chǎn)、生活、公共性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中Vij>Vproducer、Vij>Vconsumer和Vij>Vpublic3個二值矩陣輸入UCINET中,利用QAP分析各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的整體相關(guān)性,結(jié)果顯示生產(chǎn)與生活性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相關(guān)性顯著,相關(guān)系數(shù)R2為0.709,P=0.0002,表明生產(chǎn)性與生活性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)總體上有著相似的結(jié)構(gòu)特征；生產(chǎn)與公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的相關(guān)系數(shù)為0.565,生活與公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的相關(guān)系數(shù)為0.503,公共性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)性、生活性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相關(guān)度不高,結(jié)構(gòu)差異性較大。

為考察對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的節(jié)點匹配性,選取各城市中心度作為指標,中心度是描述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)的基本參數(shù),體現(xiàn)了城市與其他城市直接聯(lián)系的數(shù)目,數(shù)值越大表示城市節(jié)點越重要,這類城市為群落結(jié)構(gòu)中重要的中心節(jié)點。通過對中心度值相關(guān)性的研究可以衡量城市在不同群落結(jié)構(gòu)中的相對地位特征和規(guī)律(圖5)。結(jié)果表明,生產(chǎn)性與生活性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點中心度值呈顯著的線性相關(guān)(R2=0.81),盡管高度值城市與擬合線有一定程度偏離,但度值在0到40之間的城市相關(guān)性較高,如揚州、泰州、張家港、嘉興等城市；生產(chǎn)性與公共性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的度值相關(guān)性為0.657,中間度值的節(jié)點分布較為發(fā)散,高度值城市節(jié)點具有一致性,如上海、南京、杭州。生活性與公共性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相關(guān)性最低,為0.55,節(jié)點明顯向擬合線上側(cè)偏離,表明盡管許多節(jié)點在生活性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮作用不大,但在公共性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著重要的中心擴散的作用,如臺州、舟山等城市；也有個別城市偏向在生活性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮作用,如蘇州、鎮(zhèn)江。

圖5　生產(chǎn)-生活-公共性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中心度相關(guān)性Fig.5　The correlation of node centrality between different service networks

3　結(jié)論與討論

從生態(tài)學視角分析城市群落的結(jié)構(gòu)特征有利于城市群落功能的發(fā)揮。本文通過對長三角城市間生產(chǎn)性、生活性和公共性對外服務(wù)聯(lián)系的構(gòu)建,從規(guī)模層級性、空間集聚性對城市群功能性群落結(jié)構(gòu)體系進行挖掘、分析,發(fā)現(xiàn)長三角城市群落的空間組織關(guān)系正處于單一結(jié)構(gòu)向復雜多中心結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化期,不同結(jié)構(gòu)間的分異主要體現(xiàn)在節(jié)點的規(guī)模特征,流量及流向的垂直變化以及空間集聚態(tài)勢3個方面：

(1) 從節(jié)點的對外服務(wù)流出度來看,長三角各城市服務(wù)功能組合分化。城市生產(chǎn)性和生活性對外服務(wù)明顯向上海、南京、杭州等重要城市集中,集聚規(guī)模效應(yīng)依然發(fā)揮著重要作用,但城市公共性對外服務(wù)呈現(xiàn)均衡發(fā)展格局。

(2)城市群落的垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)趨向復雜。垂直結(jié)構(gòu)上,各服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)密度、網(wǎng)絡(luò)效率、流量占比和空間分布特征隨閾值的增加具有明顯的層級異質(zhì)性,反映出不同等級城市存在著服務(wù)功能的大小差異；水平結(jié)構(gòu)上,二級層面空間格局基本相同,城市子群分化和互動關(guān)系變化主要在三級層面上,對外服務(wù)聯(lián)系的專業(yè)化分工格局初步形成。

(3)長三角生產(chǎn)性與生活性對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)存在較強的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性,且兩個網(wǎng)絡(luò)的核心層均主導著城市對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,城市節(jié)點的中心度值正向相關(guān),網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聯(lián)動發(fā)展。公共性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)與生產(chǎn)、生活服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)差異較大,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分化意味著城市在不同類型網(wǎng)絡(luò)中的地位和作用各有側(cè)重。

城市的各類服務(wù)功能通過嵌入城市群落的等級結(jié)構(gòu),促進群落結(jié)構(gòu)體系的協(xié)作與發(fā)展。在現(xiàn)實的發(fā)展過程中,受資源稟賦差異、設(shè)施水平不均、過度追求集聚效益、城市惡性競爭等因素的影響,城市群落結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了節(jié)點功能高度偏向生產(chǎn)性服務(wù)、核心城市流量高度主導、二級子群分化程度不高等問題。城市群落是一個整體的概念,應(yīng)注重城市服務(wù)功能的分工協(xié)作和共生共榮,而非城市之間的無序和惡性競爭。具體來說,應(yīng)加強對城市服務(wù)功能的引導,結(jié)合地區(qū)特點,進一步調(diào)整城市對外服務(wù)功能發(fā)展方向；應(yīng)推動高等級服務(wù)中心向高端服務(wù)環(huán)節(jié)發(fā)展,同時疏散部分服務(wù)產(chǎn)業(yè)至低等級服務(wù)中心,提高不同服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的縱向互動。在區(qū)域規(guī)劃過程中,應(yīng)重點提高城市之間服務(wù)聯(lián)系的便捷性和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的運作效率,以提高服務(wù)子群的空間融合,推動服務(wù)功能的輻射和擴散。針對城市服務(wù)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)動發(fā)展的特性,應(yīng)加強中心城市的綜合服務(wù)能力和中小城市的特色服務(wù)功能挖掘,形成以綜合型服務(wù)城市為中心和特色型服務(wù)城市為副中心的多中心發(fā)展格局。

本研究是基于區(qū)位熵的假設(shè)將長三角地區(qū)作為一個封閉的區(qū)域進行分析,并采用相互作用模型對外向服務(wù)功能測度進行網(wǎng)絡(luò)化,對認識長三角地區(qū)復雜群落結(jié)構(gòu)的分解和結(jié)構(gòu)特征的挖掘具有一定意義。但是這種測算結(jié)果還只是群落內(nèi)部服務(wù)結(jié)構(gòu),現(xiàn)實中經(jīng)濟系統(tǒng)的開放性使得長三角地區(qū)的城市對全國范圍內(nèi)的其他城市甚至全球范圍都發(fā)揮著服務(wù)功能。對區(qū)域外服務(wù)流動的缺失在一定程度上將導致城市對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的偏差。此外,對外服務(wù)功能的發(fā)揮顯然也受行政區(qū)經(jīng)濟等因素的影響,如何將行政區(qū)劃對城市群落結(jié)構(gòu)的影響機制納入到測度中來,并從多尺度的視角完善群落結(jié)構(gòu)體系的挖掘等有待深入研究。

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