肖琨，葉琳，李黎，張歡，劉琳

(武漢市測(cè)繪研究院，湖北 武漢 430022)

1 引 言

武漢在經(jīng)歷了由沿江向主城、都市發(fā)展區(qū)逐步拓展后，發(fā)展區(qū)域同城化、一體化成為迫切需要?！段錆h市城市總體規(guī)劃(2017-2035年)》提出，要加快武漢大都市區(qū)規(guī)劃建設(shè)，推進(jìn)武漢城市圈空間協(xié)調(diào)發(fā)展。武漢城市圈一體化研究在空間結(jié)構(gòu)、交通可達(dá)性和人口流動(dòng)方面較多，但在經(jīng)濟(jì)聯(lián)系方面量化分析較少。

當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)聯(lián)系多選取改進(jìn)的引力模型，如錢春蕾等通過(guò)引入相對(duì)引力常量、改進(jìn)城市引力模型，并以武漢城市圈為例，探討城市經(jīng)濟(jì)聯(lián)系空間結(jié)構(gòu)及引力格局劃分方法[1]；周逸歡通過(guò)改進(jìn)引力模型和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法分析了中部五省范圍區(qū)縣間的經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征[2]；曾揚(yáng)基于引力模型測(cè)度了貴州省城市間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)[3]；高興亮等基于引力模型測(cè)度了山東省城市經(jīng)濟(jì)聯(lián)系格局演變[4]；孟德友等借助引力模型對(duì)蘇南、蘇中和蘇北三大地區(qū)內(nèi)以及三大地區(qū)間的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度的地域分異特征進(jìn)行分析，并嘗試確定各地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)聯(lián)系方向[5]?，F(xiàn)有研究主要以地級(jí)市為單元，面向大區(qū)域范圍，針對(duì)小區(qū)域或區(qū)縣單元較少，引力模型的改進(jìn)主要考慮了距離因素。

本文以區(qū)縣為單元，考慮經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)度和實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃距離對(duì)引力模型進(jìn)行改進(jìn)，識(shí)別武漢城市圈內(nèi)部經(jīng)濟(jì)聯(lián)系的空間分布及差異特征，并與規(guī)劃進(jìn)行驗(yàn)證，為區(qū)域戰(zhàn)略制定和規(guī)劃實(shí)施提供重要依據(jù)。

2 研究方法與模型構(gòu)建

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

武漢城市圈，包括武漢、鄂州、孝感、黃石、黃岡、仙桃、天門、潛江和咸寧共9個(gè)城市，面積約5.8萬(wàn)平方千米。本文選取城市圈內(nèi)49個(gè)區(qū)縣為單元，其中武漢市內(nèi)按實(shí)際行政管理考慮武漢經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)(漢南區(qū))和武漢東湖新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)。

GDP、常住人口數(shù)據(jù)來(lái)源于2020年《湖北統(tǒng)計(jì)年鑒》《武漢統(tǒng)計(jì)年鑒》和《武漢經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)(漢南區(qū))統(tǒng)計(jì)年鑒》，武漢東湖新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)GDP來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)報(bào)道，單位分別為億元和萬(wàn)人。區(qū)縣間的距離來(lái)源于高德地圖公路路線規(guī)劃數(shù)據(jù)，即利用Python爬取2019年10月底夜間22：00-次日6：00車流稀少排除擁堵干擾的情況下區(qū)政府所在地之間的車行距離，單位為千米。

2.2 改進(jìn)的引力模型

(1)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度

在區(qū)域聯(lián)系的定量研究中，通常使用引力模型來(lái)分析城市間的相互吸引力。引力大小與區(qū)域經(jīng)濟(jì)體的社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)模成正比，與區(qū)域經(jīng)濟(jì)體之間的距離的平方成反比。研究對(duì)傳統(tǒng)引力模型進(jìn)行兩個(gè)方面的修正：一是采用實(shí)時(shí)路況下最短交通距離修正D。二是采用某個(gè)節(jié)點(diǎn)GDP占互相聯(lián)系節(jié)點(diǎn)間GDP總量的比重來(lái)體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)對(duì)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系的不同貢獻(xiàn)程度，進(jìn)而修正經(jīng)驗(yàn)常數(shù)K[3、6、7]。

傳統(tǒng)的模型如下：

(1)

修正的引力模型如下：

(2)

式中，Rij表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的引力值，即經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度；Pi和Pj表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的常住人口；Gi和Gj表示兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的GDP，Dij表示兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的距離。Kij為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。

(2)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系總量

在經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度基礎(chǔ)上，測(cè)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他所有節(jié)點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度之和，即為該節(jié)點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系總量[5]。公式如下：

(3)

式中，Ri表示節(jié)點(diǎn)i的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系總量，Rij表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度。

3 武漢城市圈經(jīng)濟(jì)聯(lián)系分析

3.1 經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度分析

根據(jù)改進(jìn)的引力模型，計(jì)算得到武漢城市圈區(qū)縣間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度，在ArcGIS中展現(xiàn)，并采用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法進(jìn)行可視化，得到經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度分布，進(jìn)而分析經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度的分布差異。

整體來(lái)看，區(qū)縣間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系單中心集聚特征明顯，呈現(xiàn)以武漢市為中心，圈層遞減分布特征?？煞譃?個(gè)層級(jí)，如表1、圖1所示。

武漢城市圈區(qū)縣間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度分級(jí)統(tǒng)計(jì) 表1

圖1 武漢城市圈區(qū)縣間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度分布圖

第一層級(jí)(圖1b)，在武漢市7個(gè)中心城區(qū)間以及東西湖-硚口存在強(qiáng)聯(lián)系，經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度占比近6成。

第二層級(jí)(圖1c)，在武漢、黃石和孝感市內(nèi)，鄂州鄂城和黃岡黃州之間存在較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系，占比約 1/4。在武漢市內(nèi)，東西湖、東湖高新與其他各區(qū)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系較為突出。

第三層級(jí)(圖1d)，武漢市與其周邊的孝感、鄂州、黃岡和黃石的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系主要集中在這一層級(jí)，沿“鄂孝黃黃”軸線態(tài)勢(shì)明顯。武漢與咸寧、天門和潛江尚未出現(xiàn)聯(lián)系，仙桃、天門和潛江出現(xiàn)獨(dú)立的三角聯(lián)系。在武漢市內(nèi)，武漢東西湖區(qū)與孝感的漢川、孝南，東湖高新區(qū)與鄂州的華容、鄂城聯(lián)系緊密。這一層級(jí)占比6.6%。

第四層級(jí)(圖1e)，城市圈外圍區(qū)縣與武漢市及周邊出現(xiàn)較弱聯(lián)系，占比4.4%。但仍存在英山、大悟和通城3個(gè)孤點(diǎn)。

第五層級(jí)(圖1f)，城市圈形成網(wǎng)狀格局，但聯(lián)系微弱，占比僅為4.3%。

3.2 經(jīng)濟(jì)聯(lián)系總量分析

根據(jù)區(qū)縣間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度，計(jì)算各區(qū)縣的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系總量，其分布及統(tǒng)計(jì)圖如圖2所示。

從城市看(圖2a)，武漢城市圈的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系中心集聚效應(yīng)明顯，武漢市占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，達(dá)城市圈經(jīng)濟(jì)聯(lián)系總量的92.6%。其次為黃石和孝感，占比僅在2%左右，咸寧、天門、仙桃和潛江合計(jì)占比不足2%。

從區(qū)縣看(圖2b)，區(qū)縣經(jīng)濟(jì)聯(lián)系總量呈明顯的“長(zhǎng)尾”結(jié)構(gòu)。由江漢、江岸和武昌區(qū)3個(gè)區(qū)組成的“頭部”，占比均超過(guò)15%，總占比53.2%?！爸胁俊庇沙痰楹托轮拗獾奈錆h市其他9區(qū)組成，總占比38.0%；東西湖區(qū)和東湖高新區(qū)，聯(lián)系強(qiáng)度分別為5.1%和3.8%，僅次于硚口、洪山和漢陽(yáng)，高于青山區(qū)(化工區(qū))。剩余37個(gè)區(qū)縣組成的“尾部”，占比僅為8.8%；占比排名前8位依次為大冶、蔡甸、鄂城、新洲、漢川、仙桃、孝南和黃石港區(qū)，占比在0.4%～0.9%之間。

從分布看(圖2c)，經(jīng)濟(jì)聯(lián)系軸向分布明顯，東西向強(qiáng)、南北弱，尤其是東南-西南向最強(qiáng)，沿“鄂孝黃黃”軸線發(fā)展勢(shì)頭顯著。

圖2 武漢城市圈經(jīng)濟(jì)聯(lián)系總量分布圖

3.3 與規(guī)劃驗(yàn)證分析

武漢大都市區(qū)由《2035總規(guī)》提出，以武漢1小時(shí)交通通勤距離為基礎(chǔ)(60 km～ 80 km半徑)，包括武漢、鄂州全域，黃岡黃州區(qū)、團(tuán)風(fēng)縣，黃石市轄區(qū)、大冶市，孝感孝南區(qū)、漢川市，咸寧咸安區(qū)、嘉魚(yú)縣，以及仙桃市、洪湖市的部分地區(qū)，總面積約2.1萬(wàn)平方千米。

將分析結(jié)果與武漢大都市區(qū)范圍線疊加如圖3所示，以武漢為中心的“核心-近域-外圍”3個(gè)層次的空間格局已初步形成，但近域發(fā)展不平衡。核心區(qū)為武漢7個(gè)中心城區(qū)，但受惠于臨空經(jīng)濟(jì)和科技創(chuàng)新，東西湖區(qū)(臨空港開(kāi)發(fā)區(qū))、東湖高新區(qū)勢(shì)頭強(qiáng)勁，快速向核心區(qū)聚攏。近域在孝感的孝南、漢川，鄂州的鄂城、華容，黃石的大冶、黃石港，以及仙桃市聯(lián)系緊密，與咸寧的咸安聯(lián)系不夠緊密，與黃岡的團(tuán)風(fēng)、咸寧的嘉魚(yú)聯(lián)系相對(duì)較弱。

圖3 武漢城市圈經(jīng)濟(jì)聯(lián)系驗(yàn)證分析

4 結(jié) 語(yǔ)

研究有以下幾個(gè)特點(diǎn)：以區(qū)縣作為研究尺度，分析單元在空間分布上更加均勻。考慮不同節(jié)點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)度，采用實(shí)時(shí)路況下最短交通距離，改進(jìn)了傳統(tǒng)引力模型，結(jié)果更真實(shí)。通過(guò)分層可視化和層級(jí)分析，細(xì)化了城市群內(nèi)部經(jīng)濟(jì)差異特征，并疊加武漢大都市區(qū)規(guī)劃范圍進(jìn)行驗(yàn)證分析，結(jié)論可靠。

研究結(jié)果表明：武漢城市圈經(jīng)濟(jì)聯(lián)系單中心集聚明顯，“核心-近域-外圍”3個(gè)層次的武漢大都市區(qū)格局已顯雛形。武漢沿“鄂孝黃黃”軸線聯(lián)系顯著，與咸寧、天門和潛江聯(lián)系較弱；東湖高新區(qū)、東西湖區(qū)與周邊區(qū)縣經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)勁。武漢外，鄂州和黃石間存在較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系，仙桃、天門和潛江存在獨(dú)立的三角聯(lián)系。

研究?jī)H采用常住人口和GDP表征社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)模，存在一定的局限性，后續(xù)可通過(guò)構(gòu)建綜合經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)一步修正模型；通過(guò)收集多年份經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，分析聯(lián)系強(qiáng)度的縱向變化，從而動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)武漢城市圈經(jīng)濟(jì)聯(lián)系的發(fā)展變化，為區(qū)域一體化發(fā)展的宏觀決策和規(guī)劃制定提供有力支撐。