安敏，宋孟斐，何偉軍，孔陽，黃進，方雪

（1.三峽大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院，湖北 宜昌 443002；2.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇 南京 210098）

現(xiàn)階段我國中西部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展相對滯后，一個重要的表現(xiàn)是區(qū)域內(nèi)部大、中、小城市之間發(fā)展協(xié)調(diào)性不足。區(qū)域內(nèi)中心城市由于具有較優(yōu)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)而逐步對生產(chǎn)要素產(chǎn)生強大吸引力，從而使生產(chǎn)要素向中心城市集中。但中心城市過分強調(diào)自身資源的集聚，在一定程度上阻滯了區(qū)域空間功能的分工。中心城市規(guī)模在迅速發(fā)展的同時，區(qū)域內(nèi)的中小城市則由于中心城市的極化效應(yīng)而發(fā)展相對緩慢。加之增長極在發(fā)展初期更多的是產(chǎn)生虹吸效應(yīng)而不是輻射作用，區(qū)域發(fā)展不平衡、地區(qū)差距大的矛盾逐漸突出。

近年來，隨著城際聯(lián)系的增強，區(qū)域內(nèi)以次中心城市為主的次區(qū)域城市群逐漸崛起。在此背景下，次區(qū)域城市群的協(xié)同發(fā)展不僅使區(qū)域內(nèi)主中心城市的職能有意識地向次中心城市疏解，中心城市的首位度不斷被稀釋，從而緩解了極化效應(yīng)，成為經(jīng)濟增長的新動能之一。推動次區(qū)域城市群內(nèi)各城市協(xié)同發(fā)展不僅可以促進城市自身的發(fā)展，還可以推動城市在更大范圍內(nèi)優(yōu)化配置資源，使資源在區(qū)域內(nèi)聚集時可以在中等城市甚至小城市謀求更多的盈利機會，形成輻射效應(yīng)，進而帶動區(qū)域內(nèi)各個城市的發(fā)展。因此，次區(qū)域城市群的協(xié)同發(fā)展成為區(qū)域發(fā)展的重要組成部分，對于全國各地區(qū)的城市高質(zhì)量建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展有重要的推動作用。

1 文獻回顧

隨著城市群協(xié)同發(fā)展的研究逐漸成為熱點，學(xué)者對研究對象的選擇也越來越多樣化。研究對象主要包括京津冀城市群與長三角城市群［1，2］、關(guān)中城市群［3］、呼包鄂城市群［4］、成渝城市群［5］和淮海城市群［6］等區(qū)域城市群。從評價體系的構(gòu)建角度來看，由于城市群協(xié)同發(fā)展是一個涉及經(jīng)濟、社會、資源等諸多要素的復(fù)雜系統(tǒng)工程，因此不同的城市群的建構(gòu)角度也各不相同。學(xué)者對城市群協(xié)同發(fā)展的建構(gòu)角度主要基于系統(tǒng)論［7－9］、城鎮(zhèn)化［10－12］和高質(zhì)量發(fā)展［13，14］等視角，缺乏從城市群功能結(jié)構(gòu)對次區(qū)域城市群協(xié)同發(fā)展的研究。由于次區(qū)域城市群的綜合發(fā)展是城市子系統(tǒng)在經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)、交通、服務(wù)、生態(tài)和科技等功能結(jié)構(gòu)下相互作用的結(jié)果，推動次區(qū)域城市群各個城市在不同功能要素下的協(xié)同發(fā)展對于區(qū)域內(nèi)城市高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。除此之外，為了更客觀地分析城市群的協(xié)同發(fā)展水平，劉賓以區(qū)域協(xié)同創(chuàng)新理論和增長極理論為基礎(chǔ)，針對京津冀區(qū)域協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展的現(xiàn)狀和困境進行了研究［15］；鄭志丹將京津冀城市群和長三角城市群的空間面板數(shù)據(jù)進行了對比，探討了京津冀城市群一體化背景下的協(xié)同發(fā)展路徑［16］；鐘韻、秦嫣然選取長三角和珠三角兩大城市群的服務(wù)業(yè)面板數(shù)據(jù)，對比分析了兩地的服務(wù)業(yè)協(xié)同集聚特征，并對其影響機制進行了實證分析［17］。前期研究多是針對區(qū)域城市群本身或者與同級城市群對比，但由于次區(qū)域城市群的協(xié)同發(fā)展不能只依賴于城市群自身現(xiàn)狀，還要和更高一級的區(qū)域城市群進行對比，才能客觀評價次區(qū)域城市群的協(xié)同發(fā)展水平。因此，將次區(qū)域城市群與更高一級的城市群協(xié)同發(fā)展進行對比，才能更合理地判斷城市群協(xié)同發(fā)展能力。

隨著我國城市群協(xié)同建設(shè)的快速推進，研究方法也趨于多元化，定性方法如文獻整理法［18］，定量分析如核密度估計方法［19］、地理探測器因子探測方法［20］和CiteSpace計量工具［21］等方法的引入為研究城市群協(xié)同發(fā)展提供了相對充足的技術(shù)手段。但目前的研究大多采用文獻整理法、空間分析方法等對城市群協(xié)同發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，對城市群未來幾年協(xié)同發(fā)展趨勢預(yù)測鮮有涉及。由于城市發(fā)展具有階段性，在區(qū)域發(fā)展過程中，城市群協(xié)同水平會隨著發(fā)展階段的演化而處于動態(tài)演化狀態(tài)，各構(gòu)成要素會存在不同的演化規(guī)律，因此在不同的發(fā)展階段，城市的最優(yōu)協(xié)同水平也會有所改變。如果只依賴歷史數(shù)據(jù)來評價城市群的協(xié)同發(fā)展是具有滯后性的，不利于對城市群未來的協(xié)同發(fā)展提供理論指導(dǎo)。運用定量化仿真模型可以對城市群未來一段時間內(nèi)的協(xié)同發(fā)展水平進行階段性模擬和預(yù)測，有利于實現(xiàn)區(qū)域協(xié)同發(fā)展水平的優(yōu)化，進而推動區(qū)域內(nèi)城市之間打破行政壁壘，加速我國區(qū)域協(xié)同發(fā)展的進程。

基于此，為全面認(rèn)識和分析次區(qū)域城市群協(xié)同發(fā)展?fàn)顩r，本文引入“經(jīng)濟水平—交流服務(wù)—產(chǎn)業(yè)發(fā)展—生態(tài)文明—公共服務(wù)—科技創(chuàng)新”復(fù)合系統(tǒng)視角來構(gòu)建全面的綜合評價指標(biāo)體系，通過建立耦合協(xié)調(diào)度模型，從時間和空間兩個維度對次區(qū)域城市群協(xié)同發(fā)展耦合特征和協(xié)同水平進行測度，并通過將次區(qū)域城市群與區(qū)域城市群進行對比分析，客觀地評價次區(qū)域城市群的協(xié)同發(fā)展現(xiàn)狀。本文借助ArcGIS空間分析和BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對協(xié)同發(fā)展進行動態(tài)模擬研究，針對次區(qū)域城市群協(xié)同發(fā)展現(xiàn)狀提出相關(guān)建議，以期為全國次區(qū)域城市群建設(shè)提供模板參考。

2 研究方法

2.1 耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合（nexus）思想旨在改變以往“孤立”的研究理念，以系統(tǒng)視角強調(diào)要素間的聯(lián)系、協(xié)同作用和權(quán)衡的重要性。耦合協(xié)調(diào)這一概念來源于物理學(xué)，其中，耦合度是指兩個及兩個以上的系統(tǒng)或要素之間相互作用、相互依賴的影響量度，而協(xié)調(diào)水平則反映系統(tǒng)在耦合基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)狀況的優(yōu)劣程度，控制著系統(tǒng)臨界狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)［22］。經(jīng)濟社會領(lǐng)域中，聯(lián)系緊密的經(jīng)濟指標(biāo)或社會現(xiàn)象通過相互促進或相互制約的方式有機結(jié)合形成聯(lián)合體，共同發(fā)揮作用的形式或關(guān)系即是經(jīng)濟社會中的耦合［23］。本文利用E－Topsis法計算次區(qū)域城市群的系統(tǒng)綜合評價得分U1，U2，…，Un（具體計算過程見滕堂偉［24］），采用耦合協(xié)調(diào)度模型對其協(xié)同發(fā)展水平進行評價。耦合度函數(shù)表達式如下：

式中，C 表示耦合度；n 表示子系統(tǒng)個數(shù)；U1，U2，…，Un分別表示不同的子系統(tǒng)綜合得分。耦合度只側(cè)重于水平耦合，并不能呈現(xiàn)相互間的整體協(xié)調(diào)程度，而耦合協(xié)調(diào)度是建立在多個系統(tǒng)綜合發(fā)展水平之上的測度模型，能反映各系統(tǒng)是否具有良好的水平，也能反映系統(tǒng)間和諧一致、彼此作用的關(guān)系［25］。本文選擇耦合協(xié)調(diào)度模型對城市群的協(xié)同發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，模型如下：

式中，D 表示耦合協(xié)調(diào)度；T 表示綜合評價值，用于反映各個系統(tǒng)整體的發(fā)展水平；α1，α2，…，αn表示待定權(quán)重系數(shù)，反映各子系統(tǒng)的重要性。假設(shè)各子系統(tǒng)在協(xié)同發(fā)展過程中是同等重要的，則α1＝α2＝…＝α6＝1/6。為了更加直觀和清晰地對次區(qū)域城市群協(xié)同發(fā)展現(xiàn)狀進行分析評價，本文利用均勻分布函數(shù)法來確定耦合協(xié)調(diào)度的評價標(biāo)準(zhǔn)［26］，耦合協(xié)調(diào)度評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 耦合協(xié)調(diào)度評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Criteria of coupling coordination

2.2 綜合協(xié)同發(fā)展模型

由于耦合協(xié)調(diào)度模型可以衡量多個系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)發(fā)展程度，因此為客觀地分析次區(qū)域城市群與相似的區(qū)域城市群之間協(xié)同水平的差異，本文以耦合協(xié)調(diào)度模型原理為基礎(chǔ)，將次區(qū)域城市群的各個城市視為不同的系統(tǒng)，構(gòu)建次區(qū)域城市群綜合協(xié)同發(fā)展模型。根據(jù)公式（3）計算得出每個指標(biāo)i 的耦合協(xié)調(diào)度。假設(shè)次區(qū)域城市群的綜合協(xié)同發(fā)展測度模型共選取了個N 個指標(biāo)，則這N 個指標(biāo)在第t 年的綜合耦合協(xié)調(diào)度模型為：

式中，Dt為次區(qū)域城市群N 個指標(biāo)第t 年的綜合耦合協(xié)調(diào)度加權(quán)求和得到的綜合耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)，用來測量次區(qū)域城市群城市之間綜合協(xié)同的發(fā)展情況；D1t為次區(qū)域城市群中城市第1 個指標(biāo)的耦合協(xié)調(diào)度；D2t為次區(qū)域城市群中城市第2 個指標(biāo)的耦合協(xié)調(diào)度；DNt為次區(qū)域城市群中城市第N 個指標(biāo)的耦合協(xié)調(diào)度；γ1，γ2，…，γN為每個指標(biāo)在測算綜合耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)時所占的權(quán)重，由于在本研究中每個指標(biāo)在城市群協(xié)同發(fā)展過程中均占同等重要的位置，因此，γ1＝γ2＝… ＝γN，γ1＋γ2＋… ＋γN＝1。

2.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是根據(jù)誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ㄓ?xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)模型，該算法以實際輸出值與期望輸出值之間的誤差平方作為目標(biāo)函數(shù)，通過利用實際數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和多次修正，最終使誤差降低到最小值，逼近期望輸出［27］。該預(yù)測模型應(yīng)用廣泛，經(jīng)常被用于模型識別分類和時間序列預(yù)測等，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也較為簡單，包含1 個輸入層、至少1 個隱含層和1 個輸出層［28］，如圖1 所示。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能學(xué)習(xí)和存貯大量的輸入—輸出模式映射關(guān)系，通過反向傳播來不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值，其反向傳播的主要原理是：采用隨機初始化權(quán)重和偏置初始化網(wǎng)絡(luò)模型，將樣本數(shù)據(jù)傳入到網(wǎng)絡(luò)，然后建立損失函數(shù)：

圖1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)模型Figure 1 BP neural network model

式中，ytarget為實際值；yout為輸出值；loss 為模型誤差。

利用損失函數(shù)比較輸出與實際值之間的差異，可得到當(dāng)前參數(shù)下的模型誤差。為了使模型不斷優(yōu)化并逼近到最佳的狀態(tài)，在計算模型誤差時，由于參數(shù)的設(shè)置對于模型的優(yōu)化有重要作用，因此通過經(jīng)驗公式來確定隱含層節(jié)點數(shù)，即：

式中，k 為隱含層的節(jié)點數(shù)；m為輸入節(jié)點數(shù)；h輸出節(jié)點數(shù)；a 則為1—10 之間的常數(shù)。為了得到訓(xùn)練誤差和測試誤差最小的隱含層節(jié)點數(shù)，應(yīng)不斷調(diào)整常數(shù)a。通過反向傳播算法反向依次計算每個隱含層的誤差項，每次迭代訓(xùn)練時隨機使一部分節(jié)點失活（即不調(diào)整該節(jié)點的參數(shù)），從而解決因協(xié)同作用引起的過擬合問題，并進行預(yù)測。

2.4 地統(tǒng)計趨勢分析方法

地統(tǒng)計分析方法以區(qū)域化變量為基礎(chǔ)，借助變異函數(shù)，研究具有空間相關(guān)性和依賴性的地理現(xiàn)象［29］。該理論包括4 個步驟，分別為前提假設(shè)、區(qū)域化變量、變異分析和空間估值。在大量樣本數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過分析樣本間的規(guī)律，對空間數(shù)據(jù)作平穩(wěn)性假設(shè)并探索分布規(guī)律，然后進行預(yù)測，其流程如圖2 所示。地統(tǒng)計趨勢分析則是ArcGIS 軟件中地統(tǒng)計分析的重要內(nèi)容，它可以利用樣本數(shù)據(jù)生成以數(shù)據(jù)某一屬性值為高度的三維透視圖，從而便于從不同角度對協(xié)同發(fā)展水平的全局趨勢進行分析。圖中的每一根豎棒代表了一個城市耦合協(xié)調(diào)度的高度和位置［30］，其投影點可以模擬次區(qū)域城市群協(xié)同發(fā)展水平在特定方向上的變化趨勢。

圖2 地統(tǒng)計分析流程Figure 2 Flow chart of geostatistical analysis

3 指標(biāo)體系及數(shù)據(jù)來源

3.1 指標(biāo)體系構(gòu)建及數(shù)據(jù)來源

本文主要以區(qū)域協(xié)同理論［31］和可持續(xù)發(fā)展理論為指導(dǎo)，綜合考慮次區(qū)域城市群的發(fā)展現(xiàn)狀，構(gòu)建協(xié)同發(fā)展指標(biāo)體系（表2）。

表2 次區(qū)域城市群協(xié)調(diào)發(fā)展指標(biāo)體系Table 2 Coordinated development index system of sub－ regional agglomerations

即以協(xié)同發(fā)展為目標(biāo)層，經(jīng)濟水平、交流服務(wù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、生態(tài)文明、公共服務(wù)和科技創(chuàng)新為準(zhǔn)則層，涵蓋人均收入、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)貼進度、萬元GDP 能耗、城鎮(zhèn)登記失業(yè)率和發(fā)明專利授權(quán)量等25 個指標(biāo)，這些指標(biāo)綜合反映了城市的綜合經(jīng)濟實力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及規(guī)模、生態(tài)治理效果、公共服務(wù)水平和科技創(chuàng)新能力與城市之間的交流互聯(lián)互通情況。

本文中的原始數(shù)據(jù)主要來自于2010—2020 年《中國城市統(tǒng)計年鑒》《宜昌市統(tǒng)計年鑒》《荊州市統(tǒng)計年鑒》《荊門市統(tǒng)計年鑒》《恩施州統(tǒng)計年鑒》，各城市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報、各城市環(huán)境公報和政府工作報告。部分缺失的數(shù)據(jù)則根據(jù)插值法計算得到。

3.2 研究區(qū)概況

為了全面認(rèn)識次區(qū)域城市群協(xié)同發(fā)展水平，本文選取具有代表性的次區(qū)域城市群——宜荊荊恩城市群為研究對象?！耙饲G荊恩”城市群地處湖北省中西部地區(qū)，包括宜昌市、荊州市、荊門市、恩施州4 個城市，國土面積為7.16 萬km2，約占湖北省國土總面積的38.54%；GDP總額為10170.44 億元，占湖北省GDP總量的22.19%。從地理分布特點來看，宜荊荊恩城市群作為湖北省“一主兩翼”戰(zhàn)略中的南翼，代表著湖北省中西部地區(qū)的發(fā)展水平，是實現(xiàn)湖北省“一主兩副”和“兩圈一帶”發(fā)展戰(zhàn)略的重要載體。作為湖北省發(fā)展的重要次區(qū)域城市群，該城市群的協(xié)同發(fā)展對于湖北省經(jīng)濟社會水平提升具有重要的助推作用。

為客觀分析次區(qū)域城市群的協(xié)同發(fā)展水平，并推動宜荊荊恩城市群的深入研究和協(xié)同發(fā)展，本文通過對不同城市群的發(fā)展歷程、主要模式、經(jīng)驗做法等進行研究與探索，總結(jié)發(fā)展經(jīng)驗，為宜荊荊恩城市群協(xié)同發(fā)展提供借鑒。通過對比分析發(fā)現(xiàn)，蘇錫常都市圈位于江蘇省南部，東依上海，西連南京，北靠長江，南臨太湖，是長三角城市群的重要組成部分，其在城市間距離、空間結(jié)構(gòu)、自然享賦等方面都與宜荊荊恩城市群存在相似之處，如表3 所示?，F(xiàn)階段，蘇錫常都市圈的綜合競爭力在全省乃至全國名列前茅，而宜荊荊恩作為剛起步的次區(qū)域城市群則與之有一定的差距，因此本文選取蘇錫常都市圈作為對比對象，針對宜荊荊恩城市群的協(xié)同發(fā)展現(xiàn)狀進行分析。

表3 城市群特征對比Table 3 Comparison of characteristics of urban agglomerations

4 實證結(jié)果及分析

4.1 協(xié)同發(fā)展水平分析

本文從時空序列角度出發(fā)，通過分析城市內(nèi)綜合發(fā)展能力和各城市指標(biāo)協(xié)同的耦合協(xié)調(diào)度來綜合評價宜荊荊恩城市群協(xié)調(diào)發(fā)展的具體情況，具體如表4 所示。

表4 “宜荊荊恩”綜合發(fā)展能力協(xié)調(diào)度和各指標(biāo)協(xié)調(diào)度Table 4 Coordination degree of comprehensive development capacity and various indexes of“Yi－ Jin－ Jin－ En”

城市內(nèi)綜合發(fā)展能力協(xié)同：①從整體上來看，2010—2019 年4 個城市的綜合發(fā)展能力協(xié)同的平均耦合協(xié)調(diào)度波動呈“W”型，最低值為0.597，處于良好協(xié)調(diào)水平，其平均耦合協(xié)調(diào)度在0.596—0.641 之間波動。②從單個城市來看，相較于2010 年，2019年宜昌市的增長態(tài)勢最明顯且協(xié)同發(fā)展水平最高，增幅為4.66%。宜昌市作為湖北省中西部區(qū)域發(fā)展最快的城市，政策傾向性的存在使其更容易抓住機遇來不斷發(fā)展本地區(qū)產(chǎn)業(yè)，進而促使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高產(chǎn)業(yè)競爭力。而荊州市、荊門市和恩施州協(xié)同發(fā)展水平則表現(xiàn)為下降趨勢，下降幅度最大的是荊門市（26.19%），這是由于該市的經(jīng)濟發(fā)展速度較為緩慢。與2010 年相比，2019 年荊門市GDP 占宜荊荊恩城市群的比例下降至19.99%，因此該市在經(jīng)濟發(fā)展方面還需進一步加強。③從空間上來看，宜荊荊恩城市群綜合發(fā)展能力耦合協(xié)調(diào)發(fā)展形成以宜昌市為核心的空間結(jié)構(gòu)，且研究期間處于穩(wěn)定的狀態(tài)，而荊州市則經(jīng)歷了“下降—上升—下降”階段，說明該市目前的耦合協(xié)調(diào)水平發(fā)展還不穩(wěn)定，可能是由于該市在加快實現(xiàn)工業(yè)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)快速增長、加大科技創(chuàng)新力度的同時，公共服務(wù)的發(fā)展較緩慢所導(dǎo)致的。

城市間各指標(biāo)協(xié)同：①從時間上看，2010—2019年指標(biāo)整體協(xié)同的平均耦合協(xié)調(diào)度波動呈“U”型特征，最低值為0.583。從單個指標(biāo)看，2010—2019 年城市協(xié)同平均水平最好的是產(chǎn)業(yè)發(fā)展（0.702），其協(xié)同水平一直處于良好協(xié)調(diào)狀態(tài)。相較于2010 年，2019 年科技創(chuàng)新增長的態(tài)勢最明顯，增幅為40.16%。這是由于2015 年恩施州的科技創(chuàng)新水平增長幅度較大，科技創(chuàng)新體系逐步完善。公共服務(wù)、交流服務(wù)、經(jīng)濟水平和生態(tài)文明城市協(xié)同水平則表現(xiàn)為下降趨勢，下降幅度最大的是公共服務(wù)（40.82%）。②從空間上看，如圖3 所示，“宜荊荊恩”城市群指標(biāo)耦合協(xié)調(diào)度差距呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢。其中，2012 年耦合協(xié)調(diào)度差距達到最大（0.366）。同時，宜昌、荊州、荊門、恩施4 個城市在生態(tài)文明和產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速增長的同時，交流服務(wù)和公共服務(wù)逐漸呈現(xiàn)下降的趨勢。

圖3 宜荊荊恩各指標(biāo)耦合協(xié)調(diào)度Figure 3 Coupling and coordination degree of various indexes in“Yi－ Jin－ Jin－ En”

4.2 城市群綜合協(xié)同發(fā)展水平對比

基于前述綜合協(xié)同發(fā)展模型，本文對宜荊荊恩城市群和蘇錫常都市圈的綜合協(xié)同發(fā)展水平進行了計算，并比較了兩個城市群的協(xié)同發(fā)展水平差異，如圖4所示。與蘇錫常都市圈相比，宜荊荊恩城市群的綜合協(xié)同發(fā)展水平一直處于較低的水平。2010—2019年，宜荊荊恩城市群的綜合協(xié)同發(fā)展處于波動狀態(tài)且波動較大，而蘇錫常都市圈的綜合協(xié)同發(fā)展趨勢則較為平緩。由此可知，雖然蘇錫常都市圈在城市間距離、空間結(jié)構(gòu)等方面均與宜荊荊恩次區(qū)域城市群有著相似之處，但是由于蘇錫常都市圈已經(jīng)進入到城市化發(fā)展的成熟階段，都市圈的特征已基本形成，都市圈的經(jīng)濟模式逐漸發(fā)展成以大城市為主體，因此其綜合協(xié)同發(fā)展較為平穩(wěn)。而針對宜荊荊恩城市群，宜昌市的經(jīng)濟和社會發(fā)展實力還不足以完全輻射和引領(lǐng)荊州市、荊門市和恩施市，帶動能力有待提高，輻射效應(yīng)尚未形成。從整體上看，宜荊荊恩城市群的綜合協(xié)同發(fā)展水平較低，形成了宜昌協(xié)同發(fā)展較高，而其他3 個城市間的協(xié)同發(fā)展質(zhì)量較低的局面。

圖4 城市群綜合發(fā)展能力對比Figure 4 Comparison of comprehensive development capabilities of urban agglomerations

為了更加清楚地描述和對比宜荊荊恩城市群與蘇錫城都市圈之間的協(xié)同發(fā)展水平，本文對二者在2010—2019 年10 年間的各指標(biāo)耦合協(xié)調(diào)度均值進行了分析，如圖5 所示。從圖5 中可見，在公共服務(wù)、經(jīng)濟水平、交流服務(wù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、生態(tài)文明和科技創(chuàng)新這6 個指標(biāo)中，蘇錫城都市圈的平均耦合協(xié)調(diào)度均高于宜荊荊恩城市群。由此可見，蘇錫常都市圈中3 個城市的發(fā)展差距相差不大，且發(fā)展水平較高，因此其協(xié)同發(fā)展水平高于宜荊荊恩城市群。而在宜荊荊恩城市群中，4 個城市較注重自身發(fā)展，更關(guān)注本城市的發(fā)展利益，尚未形成協(xié)同發(fā)展意識，因此協(xié)同發(fā)展仍處于較低水平。

圖5 城市群各指標(biāo)耦合協(xié)調(diào)度對比Figure 5 Comparison of coupling and coordination degrees of various indexes in urban agglomerations

4.3 協(xié)同發(fā)展等級演變趨勢預(yù)測

本文將2010—2019 年的耦合協(xié)調(diào)度作為輸入層，利用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對已有的宜荊荊恩城市群實際數(shù)據(jù)進行了模擬訓(xùn)練和驗證，得到2020—2025年的預(yù)測數(shù)據(jù)。城市內(nèi)綜合發(fā)展能力協(xié)同和各指標(biāo)耦合協(xié)調(diào)度的預(yù)測結(jié)圖6 所示。2020—2025年宜荊荊恩城市群整體的耦合協(xié)調(diào)度區(qū)域差距將延續(xù)前10 年的發(fā)展趨勢，呈現(xiàn)出繼續(xù)增大的趨勢。2020年耦合協(xié)調(diào)度最大的宜昌市（0.848）和耦合協(xié)調(diào)度最小的荊門市（0.541）差距為0.307，之后區(qū)域差距繼續(xù)增大到0.537。與2019 年相比，荊門市綜合發(fā)展能力協(xié)同波動較為明顯，處于輕度失調(diào)水平。而宜荊荊恩城市群各指標(biāo)的耦合協(xié)調(diào)度差距呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。2020 年耦合協(xié)調(diào)度值差距達到0.148；2023 年開始上升到0.304；到2025 年差距又下降至0.223。相較于2020 年，2025 年經(jīng)濟水平則呈現(xiàn)增長趨勢，增幅為1.39%，其他指標(biāo)的協(xié)同水平呈現(xiàn)不同幅度的下降。其中，科技創(chuàng)新的下降趨勢最明顯，降幅為29.66%。因此，宜荊荊恩城市群城市在未來的建設(shè)中應(yīng)注重加大科技創(chuàng)新的建設(shè)。

圖6 2020—2025 年綜合發(fā)展能力和各指標(biāo)耦合協(xié)調(diào)度預(yù)測Figure 6 Prediction of comprehensive development capacity and the coupling coordination degree of various indicators in 2020—2025

4.4 協(xié)同發(fā)展水平空間發(fā)展趨勢預(yù)測

本文基于ArcGIS 軟件繪制了2020 年、2023 年和2025 年宜荊荊恩城市群協(xié)同發(fā)展水平空間發(fā)展趨勢線預(yù)測圖（圖7），并對2020—2025 年宜荊荊恩協(xié)同發(fā)展水平的分布特征及空間發(fā)展趨勢進行了分析。圖7 中，X和Y表示城市的位置；Z 表示城市的耦合協(xié)調(diào)度大?。缓诰€和灰線分別表示協(xié)同發(fā)展水平在南北方向和東西方向的趨勢。

從圖7 可見：總體上，宜荊荊恩城市群協(xié)同發(fā)展水平在東西方向和南北方向上的空間差異較明顯；在空間趨勢上，2020—2025 年南北方向呈倒“U”型的發(fā)展趨勢，變化總體來說較不明顯，而東西方向上其協(xié)同發(fā)展水平則呈現(xiàn)出“兩邊低中間高”的趨勢，且協(xié)同發(fā)展水平有所下降。這說明宜荊荊恩城市群中只有1 個中心城市的協(xié)同發(fā)展水平較高，其他3個城市都偏低。

圖7 2020 年、2023 年、2025 年宜荊荊恩協(xié)同發(fā)展水平趨勢線Figure 7 Trend line of coordinated development of“Yi－ Jin－ Jin－ En”in 2020，2023，and 2025

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

本文基于“經(jīng)濟水平—交流服務(wù)—產(chǎn)業(yè)發(fā)展—生態(tài)文明—公共服務(wù)—科技創(chuàng)新”的城市群協(xié)同發(fā)展指標(biāo)框架，選取與次區(qū)域城市群相似的區(qū)域城市群（蘇錫常都市圈）作為對比，對宜荊荊恩城市群的協(xié)同發(fā)展水平時空演變及動態(tài)模擬展開了系統(tǒng)研究，主要結(jié)論如下：

①從綜合發(fā)展能力協(xié)同來看：時間層面上，宜荊荊恩城市群耦合協(xié)調(diào)發(fā)展不均衡；空間層面上，宜昌市一直處于優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)水平，而荊門市、荊州市和恩施州在近10 年都經(jīng)歷了“上升—下降—上升”的階段。針對城市間各指標(biāo)協(xié)同，2010—2019 年科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展指標(biāo)協(xié)調(diào)水平呈增長趨勢，說明整體上次區(qū)域城市群城市之間的科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展差異在不斷地縮小，其相互協(xié)調(diào)性趨于上升，而公共服務(wù)、生態(tài)文明、交流服務(wù)和經(jīng)濟水平有不同程度的下降。②與蘇錫常都市圈相比，宜荊荊恩城市群的綜合協(xié)同發(fā)展水平一直處于較低的水平。由于蘇錫常都市圈協(xié)同特征已經(jīng)基本形成，因此綜合協(xié)同發(fā)展趨于平緩。而宜荊荊恩城市群在2010—2019 年的綜合協(xié)同發(fā)展處于波動狀態(tài)，且波動較大，這說明宜荊荊恩城市群的輻射效應(yīng)還沒有真正形成。③預(yù)測結(jié)果顯示，2020—2025 年宜荊荊恩城市群城市綜合發(fā)展能力協(xié)同區(qū)域差距將繼續(xù)增大。相較于2020 年，2025年城市間各指標(biāo)協(xié)同中經(jīng)濟水平將呈現(xiàn)增長趨勢，增幅為1.39%，而其他指標(biāo)協(xié)同水平將呈現(xiàn)不同幅度的下降，其中，科技創(chuàng)新的下降趨勢將最為明顯（29.66%）。

次區(qū)域城市群各城市協(xié)同發(fā)展水平直接關(guān)系著區(qū)域的平衡發(fā)展。通過對次區(qū)域城市群協(xié)同發(fā)展的研究以及與區(qū)域城市群協(xié)同發(fā)展的對比，發(fā)現(xiàn)其在發(fā)展過程中存在以下幾方面的共性問題：①在協(xié)同發(fā)展演化過程中，次區(qū)域城市群的空間分異現(xiàn)象呈現(xiàn)擴大趨勢，“核心—邊緣”結(jié)構(gòu)特征鮮明。同時，次區(qū)域中心城市不僅在經(jīng)濟總量上領(lǐng)先，綜合實力也明顯高于城市群內(nèi)其他城市，因此應(yīng)該承擔(dān)輻射帶動職能，充當(dāng)區(qū)域發(fā)展的“領(lǐng)頭雁”角色。②由于次區(qū)域城市群還處在起步階段，其協(xié)同發(fā)展?fàn)顟B(tài)還不穩(wěn)固，因此與發(fā)展成熟的區(qū)域城市群相比，其協(xié)同發(fā)展水平在發(fā)展過程中會存在波動，且綜合協(xié)同水平較低。在提高次區(qū)域城市群協(xié)同發(fā)展能力時，應(yīng)充分借鑒已經(jīng)發(fā)展成熟的區(qū)域城市群的經(jīng)驗。③由于次區(qū)域城市群內(nèi)每個城市的發(fā)展水平各不相同，經(jīng)濟水平、交流服務(wù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、生態(tài)文明、公共服務(wù)和科技創(chuàng)新在各城市的表現(xiàn)也各有差異，因此在協(xié)同發(fā)展演化過程中，指標(biāo)協(xié)同發(fā)展能力參差不齊、水平不高。次區(qū)域城市群在協(xié)調(diào)發(fā)展的進階過程中，應(yīng)注重各指標(biāo)之間的平衡發(fā)展，避免各指標(biāo)協(xié)同水平差異持續(xù)增大。

5.2 建議

通過研究，針對次區(qū)域城市群的協(xié)同發(fā)展，本文提出以下3 點建議：①增強中心城市的輻射帶動能力，并充分發(fā)揮城市群內(nèi)周邊城市的獨特優(yōu)勢。研究發(fā)現(xiàn)，在次區(qū)域城市群中，中心城市作為發(fā)展最快、協(xié)調(diào)能力最強的城市承擔(dān)著促進周邊城市協(xié)同發(fā)展的重任。但是通過與區(qū)域城市群對比發(fā)現(xiàn)，次區(qū)域城市群的協(xié)同發(fā)展還有很大的提升空間，因此應(yīng)借鑒區(qū)域城市群成熟的發(fā)展經(jīng)驗。一方面，應(yīng)重點加強中心城市的輻射帶動能力，充分利用中心城市在次區(qū)域城市群的示范效應(yīng)，通過強化中心城市的發(fā)展水平，逐漸形成以“涓滴效應(yīng)”為主導(dǎo)的規(guī)模效應(yīng)，帶動周邊城市的協(xié)調(diào)發(fā)展。另一方面，雖然次區(qū)域城市群中的其他城市協(xié)調(diào)能力較弱，但是也可以發(fā)揮自身優(yōu)勢，依靠中心城市的帶動，通過培育環(huán)保型及綠色產(chǎn)業(yè)來帶動產(chǎn)業(yè)集聚和經(jīng)濟發(fā)展。②在實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境有效保護的同時，推動科技創(chuàng)新的快速發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前階段次區(qū)域城市群更加重視生態(tài)文明，其協(xié)同發(fā)展水平明顯高于其他指標(biāo)的協(xié)同能力，而科技創(chuàng)新水平處于勉強協(xié)調(diào)。與發(fā)展成熟的區(qū)域城市群相比，次區(qū)域城市群的指標(biāo)協(xié)同能力均較低，因此次區(qū)域城市群在深入踐行“綠水青山就是金山銀山”理念的基礎(chǔ)上，除了要把改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境置于突出位置，還要加強科技創(chuàng)新的發(fā)展能力。一方面，政府及相關(guān)部門應(yīng)合理配置生態(tài)環(huán)保資金，針對協(xié)同水平較低的地區(qū)給予一定的補助，對于重大的污染防治項目、區(qū)域保護項目等給予優(yōu)先支持；另一方面，充分發(fā)揮協(xié)調(diào)水平較高的中心城市在科技、人才、教育、市場等方面的優(yōu)勢，積極與城市群內(nèi)其他城市合作，拓展合作空間，共享發(fā)展成果，形成互利共贏的發(fā)展格局。③提高人民生活質(zhì)量，強化交流服務(wù)設(shè)施。研究發(fā)現(xiàn)，公共服務(wù)和交流服務(wù)指標(biāo)在次區(qū)域城市群中的協(xié)同發(fā)展水平呈現(xiàn)下降的趨勢，嚴(yán)重影響了城市之間的高質(zhì)量協(xié)同發(fā)展。因此，應(yīng)著力解決次區(qū)域城市群城市居民生活質(zhì)量和不平衡不充分發(fā)展之間的矛盾。一方面，針對協(xié)同發(fā)展水平較低的城市給予一定的政策傾斜，科學(xué)規(guī)劃好公共文化場所、學(xué)校等公共服務(wù)設(shè)施的規(guī)模和結(jié)構(gòu)；另一方面，各城市之間要強化交流服務(wù)能力，加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。