陳芳琪

摘要：城市空間格局研究對(duì)城市建設(shè)的有益之處在于它可以很好地了解各城市間的發(fā)展情況，有利于促進(jìn)區(qū)域間的協(xié)調(diào)發(fā)展和城市與城市間城市群的形成。通過以萬有引力定律為基礎(chǔ)，構(gòu)建和引入引力模型公式及斷裂點(diǎn)公式，再通過ArcGIS對(duì)吉林省城市結(jié)構(gòu)的分析，從而得到以下結(jié)論：吉林省城市間的發(fā)展不平衡，長春市中心城市的地位基本確定，剛具備發(fā)展省內(nèi)城市群階段，還有些邊緣城市的發(fā)展緩慢。研究結(jié)論對(duì)吉林省城市的發(fā)展有著積極地作用。

關(guān)鍵詞：引力模型;斷裂點(diǎn)公式;吉林省;發(fā)展緩慢

中圖分類號(hào)：F2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.10.008

1引力模型及其相關(guān)研究綜述

“引力模型”來源于物理學(xué)中牛頓提出的“萬有引力定律”，用來表達(dá)空間中兩個(gè)物體之間的引力作用與影響，是目前研究空間結(jié)構(gòu)的常用方法。美國學(xué)者，威廉-賴?yán)麑⒁δＰ鸵玫缴鐣?huì)經(jīng)濟(jì)中，提出了“零售引力法則”即為大家熟知的“賴?yán)▌t”，闡述了人口與距離對(duì)貿(mào)易零售額的影響。時(shí)至今日，引力模型被廣泛的應(yīng)用，例如在國際貿(mào)易、區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)地理學(xué)、人口學(xué)等方面。國內(nèi)學(xué)者對(duì)引力模型的研究也集中于此，引力模型中一個(gè)重要的因素是人口因素，它對(duì)一個(gè)國家的貿(mào)易既可能是促進(jìn)作用，也可能是阻礙作用，如李秀敏、李淑艷;兩個(gè)城市之間空間的相互作用有著與時(shí)間相似的周期趨勢(shì)和頻譜特征，陳彥光;受區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)要素稟賦區(qū)位和政策等內(nèi)外環(huán)境的積淀影響，區(qū)域發(fā)展過程中難免會(huì)出現(xiàn)一定程度的“路徑依賴”，要素流向和政策關(guān)注往往會(huì)固定指向某些特定城市，導(dǎo)致省域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的“馬太效應(yīng)”，朱道才，“吸引慣性指數(shù)”K來替代引力參數(shù)G這里的K值隨受力城市的不同而改變，那么賦予K以變量的特征可以在一定程度上反映城市間吸引力的不對(duì)稱性，郭源園。

2數(shù)據(jù)來源

吉林省有8個(gè)地級(jí)市和1個(gè)少數(shù)民族自治州，依次是：長春市、吉林市、四平市、松原市、通化市、白山市、白城市、遼源市和延邊朝鮮族自治州（以下稱為延邊市）。查找2016年《吉林省統(tǒng)計(jì)年鑒》得到相關(guān)數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)帶入引力模型和斷裂點(diǎn)公式，進(jìn)而求得相關(guān)結(jié)論。并利用ArcGIS進(jìn)行軟件分析，得出吉林省城市空間結(jié)構(gòu)格局特點(diǎn)。

3研究方法

3.1理論基礎(chǔ)

每一個(gè)城市都是開放的，對(duì)其他城市也是有影響的，不同要素在不同城市間流通。因此在研究吉林省的城市時(shí)，一要考慮空間的封閉性，如東北地區(qū)的省會(huì)城市沈陽、哈爾濱對(duì)吉林省城市的影響不計(jì);二要保證城市間的要素雙向流通，使城市間的發(fā)展聯(lián)系更為密切。

3.2模型選取

根據(jù)牛頓萬有引力定律得知：任何物體之間都有相互吸引力，這個(gè)力的大小與各個(gè)物體的質(zhì)量成正比例，而與它們之間的距離的平方成反比。如果用M1、M2表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，R表示它們間的距離，則物體間相互吸引力為F。

F=GM1M2R2? （G為引力常數(shù)）（1）

依據(jù)萬有引力公式為原型，得到引力模型公式。下面是引力模型公式和斷裂點(diǎn)公式，公式如下：

F=kQiQjd2ij（2）

dik=dij1+QjQi（3）

式中Fij表示i城市對(duì)j城市的吸引力;Qi和Qj表示城市i和城市j的城市規(guī)模;dij表示城市i與城市j之間的綜合距離;k為固定值，其值不影響結(jié)果，因此我們射k值為1;dix為城市i到斷裂點(diǎn)x之間的距離。

3.3規(guī)模指標(biāo)選取

城市的規(guī)模能反映一個(gè)城市的城市質(zhì)量，一般用四個(gè)指標(biāo)來表示，城市的人口總量，用P（萬人）表示;地區(qū)生產(chǎn)總值，用G（億元）表示;社會(huì)消費(fèi)品零售總額（億元），用C表示;進(jìn)出口總額，用E（億美元）表示。通過這四個(gè)指標(biāo)構(gòu)建城市質(zhì)量公式，指標(biāo)用Q來表示，公式如下：

Q=4P×G×C×E（4）

3.4距離指標(biāo)選取

城市間的距離一般能夠反映出城市與城市之間要素傳遞的便捷程度，我們使用城市與城市間的地理距離作為指標(biāo)。本文選取公路里程（包括高速公路）和空間直線距離為指標(biāo)來表示吉林省各城市間的距離情況，即：

dij=D×L（5）

式中，D表示的是i市到j(luò)市間的公路距離，L表示的是i市到j(luò)市間的空間直線距離，dij表示的是兩城市間的綜合距離。

4吉林省城市間引力分析

將收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，例如：城市人口總量（P）、地區(qū)生產(chǎn)總值（G）、社會(huì)消費(fèi)品零售總額（C）、進(jìn)出口總額（E）帶入公式4中得出以下結(jié)果。

從表1中我們可以得出，吉林省城市質(zhì)量排名第一的是省會(huì)城市長春市，第二名的是吉林市，第三名是延邊市，然后依次是四平、松原、通化、白山、白城和遼源市。

從圖1中我們發(fā)現(xiàn)位于吉林省中東北部的長春市、吉林市和延邊市的顏色較深，與長春市相接的城市四平、松原顏色次之，而白山市和白城市較為邊緣的城市的顏色最淺。

引力值的大小可以反映出城市間的相互影響的強(qiáng)弱，通過圖表2來界定引力值強(qiáng)弱的界限，當(dāng)引力值F>10時(shí)，引力較強(qiáng);當(dāng)10>F>1的時(shí)，引力一般;當(dāng)引力值1>F>0時(shí)，引力較弱。從圖表2中可以看出，長春市與吉林市間的引力值是35.69，是區(qū)域間最大的;其次是長春市與四平市的引力值為19.1，為區(qū)域間第二;吉林市與四平市間的引力值是1.14，排在第10位。長春市、吉林市和四平市是吉林省城市質(zhì)量靠前的，城市間引力值較高，因此說明這幾個(gè)城市在空間作用上較強(qiáng)。

城市間的引力是相互的，由于不能對(duì)引力方向進(jìn)行判斷，所以我們引進(jìn)斷裂點(diǎn)公式，把斷裂點(diǎn)距離和城市間引力值結(jié)合，就能判斷城市間引力的方向。我們將數(shù)據(jù)帶入構(gòu)建好的式子（3）中，得到表3。如果有兩個(gè)城市i和j，若城市i離斷裂點(diǎn)較近，j離斷裂點(diǎn)較遠(yuǎn)，則表示城市j對(duì)城市i的吸引力較大，i市受j市的影響較顯著。例如長春市對(duì)吉林市，它們之間的引力值是35.69，斷裂點(diǎn)距長春市是81.05km，而斷裂點(diǎn)距吉林市是39.15km，這說明長春市對(duì)吉林市的空間作用較強(qiáng)。

5吉林省城市空間格局分析

通過對(duì)城市間引力與斷裂點(diǎn)距離的判斷和分析，可以看出吉林省城市間的基本空間格局及其特點(diǎn)。

5.1長春市中心地位基本確立

從圖表2中可以看出，長春市在對(duì)其他8個(gè)城市的引力值有7個(gè)引力值時(shí)大于一的并且有2個(gè)是大于10的，斷裂點(diǎn)的距離與長春市比較遠(yuǎn)，與其他城市較近，并且斷裂點(diǎn)都在除長春市的其他城市之內(nèi)，這說明長春市對(duì)其他城市的空間作用是相當(dāng)強(qiáng)的，且長春市的引力已經(jīng)滲透到其他的城市之中。

5.2吉林省具備城市群的形成

在長春市、吉林市和四平市這三個(gè)城市間，引力值分別是第1、2和10，所以在這個(gè)區(qū)域間空間的相互作用比較強(qiáng)。這三個(gè)城市位于吉林省中部，在地理位置上相互臨近，更有利于城市群的形成。

5.3有些邊緣城市發(fā)展緩慢

白城市、白山市和遼源市是吉林省城市質(zhì)量靠后的三個(gè)城市，這三個(gè)城市位于城市的邊緣，遼源市城市質(zhì)量則排在最后一位。

6結(jié)論和展望

研究結(jié)果顯示，吉林省城市體系發(fā)展尚未達(dá)到成熟的標(biāo)準(zhǔn)，城市空間格局較不合理，問題主要出現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一是中心城市較少，只有一個(gè)長春市，雖然長春市對(duì)其他城市的輻射程度是最強(qiáng)的、輻射面積也是最大的，但是長春市得輻射能力有限，不足以帶動(dòng)整個(gè)吉林省的發(fā)展。如吉林市，延邊市和四平市這三個(gè)質(zhì)量較好的城市對(duì)其它地級(jí)城市的輻射強(qiáng)度和面積較小，因此較長春市的輻射程度有著明顯的不足。二是吉林省處在剛具備發(fā)展成城市群的階段，吉林省長春市、吉林市和四平市之間的引力值時(shí)是區(qū)域間最大的，空間引力最強(qiáng)，其他城市還不具備這樣的能力。三是邊遠(yuǎn)城市發(fā)展緩慢。如白山市、白城市和遼源市這三個(gè)城市的發(fā)展最為落后，隨著吉林省城市的發(fā)展，其他城市與他們之間的差距將不斷增大。伴隨著城市化的不斷推進(jìn)，吉林省要做好對(duì)各個(gè)城市的發(fā)展規(guī)劃，以便提升吉林省城市的競(jìng)爭(zhēng)力，使其在大發(fā)展的進(jìn)程中不掉隊(duì)。吉林省有些城市已具備形成省內(nèi)城市群的條件，如長春市、吉林市和四平市，這三個(gè)城市的城市質(zhì)量比較高，它們不僅在空間上有相接，而且它們城市間的引力值也是區(qū)域間最大的，因此它們之間有能力發(fā)展為省內(nèi)城市群。通化市與白山市在空間上是相鄰的，互相間引力值也非常強(qiáng)，因此兩個(gè)城市彼此間應(yīng)多進(jìn)行合作與交流，從而產(chǎn)生更多積極地影響。吉林省一個(gè)很重要的城市是延邊朝鮮族自治州，延邊市城市質(zhì)量排在吉林省第三位，因其與朝鮮接壤，與韓國相望，所以延邊市的進(jìn)出口貿(mào)易是相對(duì)比較高的，良好的地理位置會(huì)促進(jìn)延邊市的進(jìn)出口貿(mào)易的發(fā)展。

隨著吉林省城市的發(fā)展對(duì)外不斷開放，吉林省的經(jīng)濟(jì)將會(huì)有大幅度的提升，吉林省的城市格局也將隨之優(yōu)化，進(jìn)而城市間的發(fā)展?jié)撃芘c前景將是美好的。

參考文獻(xiàn)

[1]Reilly W J，The Law of Retail Gravity （Second Edition） [M].New York：Pilsbury Publishers，1953：5.

[2]王江波.基于引力模型的城市空間研究綜述[J].四川建筑，2016，（1）：24-28.

[3]孟德友，陸玉麒.基于引力模型的江蘇區(qū)域經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度與方向[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2009，（5）：697-704.

[4]張紅.基于引力模型的中國對(duì)外開放戰(zhàn)略研究[M].上海：上海大學(xué)出版社，2016.

[5]錢春蕾，葉菁，陸潮.基于改進(jìn)城市引力模型的武漢城市圈引力格局劃分研究[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2015，（2）：237-245.

[6]陳彥光，劉繼生.基于引力模型的城市空間互相關(guān)和功率譜分析——引力模型的理論證明、函數(shù)推廣及應(yīng)用實(shí)例[J].地理研究，2002，（6）：742-752.

[7]陳彥光.空間相互作用模型的形式——量綱和局域性問題探討[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，（2）：333-338.

[8]朱道才，陸林，晉秀龍，蔡善柱.基于引力模型的安徽城市空間格局研究[J].地理科學(xué)，2011，（2）：237-245.

[9]任家強(qiáng)，楚國威，張敏.基于引力模型的遼寧省城市空間格局研究[J].沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào) ，2017，（3）：271-275.

[10]郭源園，胡守庚，金貴.基于改進(jìn)城市引力模型的湖南省經(jīng)濟(jì)區(qū)空間格局演變研究[J] .經(jīng)濟(jì)地理，2012，（32）：67-90.