吳勤書 趙卓文 張時智

1江蘇省測繪研究所，江蘇 南京，210013

實施區(qū)域功能區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略是解決區(qū)域發(fā)展無序，促進區(qū)域均衡、協調、可持續(xù)發(fā)展的重大舉措［1，2］。中國共產黨第十九次全國代表大會提出要積極穩(wěn)妥地推進城鎮(zhèn)化，提升城市發(fā)展質量和城市發(fā)展水平。城鎮(zhèn)發(fā)展是現代化發(fā)展的必由之路，有利于解放內需，提高生產率，破解城鄉(xiāng)二元結構，促進社會公平和共同富裕［3，4］。為了更好地貫徹中央要求，實現高質量發(fā)展，2017年江蘇省委省政府提出并實施“1+3”功能區(qū)戰(zhàn)略。傳統(tǒng)上，江蘇全省根據地理分界劃分為蘇南、蘇中、蘇北三大區(qū)域，新戰(zhàn)略不以地理界線而以資源稟賦、發(fā)展階段、功能定位等作為劃分區(qū)域發(fā)展的主要依據，實施“1+3”功能區(qū)戰(zhàn)略是推進區(qū)域統(tǒng)籌協調發(fā)展的重大舉措［5，6］。目前，地理國情監(jiān)測數據已成為時空大數據的一種重要來源，已被廣泛應用于自然、經濟、人文等多方面的研究［7，8］。本文嘗試將地理國情監(jiān)測成果應用于區(qū)域功能區(qū)城鎮(zhèn)化相關研究領域，開展不同時期江蘇省“1+3”功能區(qū)城鎮(zhèn)發(fā)展方向的總體變化研究。從時空分析的視角，以地理國情監(jiān)測所獲得的多期江蘇全省城鎮(zhèn)建成區(qū)數據為基礎，為研究區(qū)域城鎮(zhèn)發(fā)展空間重點，依托空間重心分析模型，設計了基于多期城鎮(zhèn)建成區(qū)數據的城鎮(zhèn)發(fā)展空間重點變化分析方法，并將模型應用于江蘇省“1+3”功能區(qū)，對四大區(qū)域城鎮(zhèn)重心的演變進行統(tǒng)計和分析，從宏觀區(qū)域層面分析各功能區(qū)間城鎮(zhèn)發(fā)展空間重點變化，探究其變化趨勢和相互關系，從空間上探索江蘇省功能區(qū)城鎮(zhèn)發(fā)展的總體規(guī)律。

1 研究區(qū)與數據

1）研究區(qū)概況。江蘇省面積為10.32萬km2，約占全國的1%，人均國土面積在全國各省區(qū)中最少。2017年，常住人口達8 029.3萬人，居全國第5位，全省13市國內生產總值（gross domestic product，GDP）全部進入全國前100名，人均GDP達107 189元。江蘇省轄江臨海，經濟繁榮，教育發(fā)達。地理上跨越南北，氣候、植被也同時具有南方和北方的特征。地形以平原為主，平原面積有7萬km2，占全省面積的70%以上，比例居全國各省首位［9］。2017年，江蘇省委省政府提出并實施“1+3”功能區(qū)戰(zhàn)略。在四大功能區(qū)中，“1”是沿江八市組成的揚子江城市群；“3”指連云港、鹽城、南通一線的沿海經濟帶，宿遷、淮安和蘇中部分地區(qū)組成的江淮生態(tài)經濟區(qū)以及將徐州建成淮海經濟區(qū)的中心城市［10］。

2）數據來源。本文數據為江蘇省地理國情城鎮(zhèn)監(jiān)測項目中采集的多期建成區(qū)數據，具體包括江蘇省2005年、2010年、2015年、2016年、2017年多個時間節(jié)點，覆蓋全省70個城鎮(zhèn)的建成區(qū)數據。建成區(qū)是指城市行政范圍內，實際建成或正在建設的、相對集中分布的地區(qū)，是城市建設發(fā)展在地域分布上的客觀反映。建成區(qū)標志著城市不同發(fā)展時期建設用地狀況的規(guī)模和大小。

2 研究技術路線與方法

2.1 研究技術路線

本文以覆蓋江蘇全省70個城鎮(zhèn)的建成區(qū)數據為基礎，對數據進行預處理，從全省“1+3”四大功能區(qū)開展城鎮(zhèn)發(fā)展重點研究，計算各個區(qū)縣建成區(qū)的幾何中心，在各區(qū)域計算不同年份的區(qū)域城鎮(zhèn)空間重心。為了確定研究區(qū)域在不同時期城鎮(zhèn)發(fā)展的趨勢變化，計算相鄰時間重心的距離，以此來衡量城鎮(zhèn)重心變化的大小，進一步分析相鄰城鎮(zhèn)重心發(fā)展方向的變化情況，獲得城鎮(zhèn)發(fā)展趨勢的總體變化方向。對四大區(qū)域長序列的時間段城鎮(zhèn)重心演變進行統(tǒng)計和綜合分析，研究各區(qū)域城鎮(zhèn)重心變化趨勢。總體技術路線圖1所示。

圖1 研究技術路線Fig.1 Flow Chart of Research

2.2 研究方法

1）求取各功能區(qū)范圍內建城區(qū)各地塊面的幾何中心點和各個地塊的占地面積。分別計算2005—2017年多個時間節(jié)點建成區(qū)范圍內各個地塊的幾何中心點。

2）求取各功能區(qū)城鎮(zhèn)空間重心。城鎮(zhèn)空間重心可以描述城市空間分布狀態(tài)，參考相關空間重心研究方法，本文對各區(qū)域城市地塊的幾何中心坐標值進行加權平均，求得城鎮(zhèn)空間重心［11，12］，計算公式如下：

式中，（Xt，Yt）為t時間城市用地重心坐標；（Xi，Yi）為第i個城市地塊的幾何中心坐標；Cti為第i個城市地塊的面積。

3）求取相鄰時間城鎮(zhèn)空間重心的兩點空間距離，以此來反映不同功能區(qū)城鎮(zhèn)發(fā)展空間的變化幅度。

4）分析各功能區(qū)相鄰時間點的城鎮(zhèn)空間發(fā)展變化方向。以某一時間節(jié)點城鎮(zhèn)空間重心點為原點，構建平面直角坐標系，其豎向上為正北方向，水平方向則為正東方向，將原點與下一時間節(jié)點的重心相連，即可判斷此時間段的重心軌跡變化方向。

5）綜合分析各功能區(qū)城鎮(zhèn)空間重心軌跡。逐一連接相鄰時間各功能區(qū)的重心點，形成完整的時間重心軌跡線，分析不同功能區(qū)的城鎮(zhèn)空間發(fā)展方向變化。

3 時空模型計算結果與分析

將本文方法應用于江蘇省“1+3”功能區(qū)城鎮(zhèn)空間發(fā)展重點分析，得出2005—2017年江蘇省“1+3”功能區(qū)的空間重心遷移結果，如圖2所示。

圖2 2005—2017年江蘇省“1+3”功能區(qū)空間重心遷移圖Fig.2 Evolution Tracks of Spatial Center of Gravity in the“1+3”Functional Areas in Jiangsu from 2005 to 2017

1）揚子江城市群。按照本文城鎮(zhèn)空間發(fā)展重點的研究方法，計算揚子江城市群城鎮(zhèn)空間重心各相鄰時期空間位置變化距離，分析重心轉移方向，結果如表1所示。

表1 2005—2017年揚子江城市群城鎮(zhèn)空間重心變化情況Tab.1 Changes of Urban Gravity Center in Yangtze River Agglomeration from 2005 to 2017

由圖2和表1可知，2005—2017年，揚子江城市群城鎮(zhèn)空間重心都位于常州市區(qū)內。該城市群城鎮(zhèn)空間重心變化如下：①2005年位于常州市區(qū)內以北；2010年往東南方向遷移，至常州市東北部；2015年再往北微移，至常州與江陰市邊界；2016—2017年，往南微移后，再小幅移往北方向，至江陰市南部邊界外。

2）沿海經濟帶。計算沿海經濟帶各相鄰時期城鎮(zhèn)空間重心空間位置的變化距離和轉移方向，計算結果如表2所示。

表2 2005—2017年沿海經濟帶城鎮(zhèn)空間重心變化情況Tab.2 Changes of Urban Gravity Center in Coastal Economic Zone from 2005 to 2017

從圖2和表2可以看出，2005—2017年，沿海經濟帶的城鎮(zhèn)空間重心都位于鹽城市境內。其變化情況如下：①2005年位于鹽城主城區(qū)中部附近內；②2005—2010年重心向西北方向遷移；③2010—2016年連續(xù)南移；④2016—2017年總體向東南方向轉移。

3）江淮生態(tài)經濟區(qū)。計算江淮生態(tài)經濟區(qū)各相鄰時期城鎮(zhèn)空間重心空間位置的變化距離和轉移方向，計算結果如表3所示。

從圖2和表3中可以看出，江淮生態(tài)經濟區(qū)在2005—2017年間的城鎮(zhèn)空間重心主要位于淮安市境內。其變化情況如下：①2005年位于淮安市區(qū)以北；②2005—2010年向西南方向遷移；③2010—2017年連續(xù)北移?？傮w上，2005—2017年，沿海經濟帶的重心向西北方向轉移。

表3 2005—2017年江淮生態(tài)經濟區(qū)城鎮(zhèn)空間重心變化情況Tab.3 Changes of Urban Gravity Center in Jianghuai Eco?economic Zone from 2005 to 2017

4）徐州淮海經濟區(qū)中心城市。計算徐州淮海經濟區(qū)中心城市各相鄰時期城鎮(zhèn)空間重心空間位置的變化距離和轉移方向，計算結果如表4所示。

從圖2和表4可以看出，徐州淮海經濟區(qū)中心城市的重心主要位于徐州市內，2005—2017年重心位置幾乎在同一緯度上。其變化情況如下：①2005年位于徐州市區(qū)中心；②2005—2010年向西遷移；③2015年向東回轉；④2015—2017年連續(xù)向西北方向輕微移動。

表4 2005—2017年徐州淮海經濟區(qū)中心城市城鎮(zhèn)空間重心變化情況Tab.4 Changes of Urban Gravity Center in the Central City of Huaihai Economic Zone in Xuzhou from 2005 to 2017

4 結束語

本文對比不同時期江蘇省四大功能區(qū)的城鎮(zhèn)空間重心計算結果，得出如下結論：

1）橫向分析4個時段的城鎮(zhèn)空間重心遷移變化量，可以得出：①2005—2010年，城鎮(zhèn)空間重心遷移變化量最大的是揚子江城市群，5年間變化量達16.16 km，向東南遷移；②2010—2015年，城鎮(zhèn)空間重心遷移變化量最大的是沿海經濟帶，5年間變化量為3.86 km，遠低于揚子江城市群2005—2010年的重心遷移變化量；③2015—2016年，城鎮(zhèn)空間重心遷移變化量最大的是沿海經濟帶，1年間變化量高達3.25 km，接近2010—2015年5年間的重心遷移變化量，此時段內其他三大區(qū)域的重心遷移變化量均小于或接近1 km；④2016—2017年，城鎮(zhèn)空間重心遷移變化量最大的是徐州淮海經濟區(qū)中心城市，1年間變化量為0.52 km，遠高于同時期其他三大區(qū)域的重心遷移變化量。

2）縱向分析四大功能區(qū)不同時期城鎮(zhèn)空間重心向北的遷移量可得，由于2005—2010年和2010—2015年計算了各區(qū)域5年間的城鎮(zhèn)空間重心變化總量，為探尋2005—2017年總時間段各區(qū)域城鎮(zhèn)空間重心遷移規(guī)律，將這兩個時段的城鎮(zhèn)空間重心變化量進行算術平均，得到年均城鎮(zhèn)空間重心變化量。再將其與2016年、2017年間的各區(qū)域城鎮(zhèn)空間重心遷移量進行綜合分析，由此可知，2005—2017年，各大區(qū)域在4個時段的年均重心遷移量均呈現先走低，隨后升高，再降低的折線變化規(guī)律。這說明江蘇省四大區(qū)域在2005—2010年與2016年間的城鎮(zhèn)空間拓展較快，且發(fā)展重點處于調整狀態(tài)；而在2010—2015年和2017年間的城鎮(zhèn)建設空間拓展相對均衡。