李夢杰， 劉德林

（河南理工大學(xué)應(yīng)急管理學(xué)院/安全與應(yīng)急管理研究中心，河南焦作 454000）

國外關(guān)于區(qū)域空間聯(lián)系的研究開始于20世紀(jì)二三十年代，Zipf首次將萬有引力定律與城市互相作用聯(lián)系起來，奠定了城市間相互聯(lián)系的理論基礎(chǔ)［1］；隨后，又有些國外學(xué)者通過斷裂點(diǎn)模型和引力模型等方法對城市的空間相互作用及聯(lián)系進(jìn)行了理論與實(shí)證研究［2-5］. 目前，國外學(xué)者對空間聯(lián)系的研究已從靜態(tài)描述和理論剖析轉(zhuǎn)向聯(lián)系過程的動態(tài)分析以及定量模型的運(yùn)用［6］. 國內(nèi)學(xué)者對區(qū)域空間聯(lián)系的研究始于20世紀(jì)90年代，主要著眼于小區(qū)域范圍內(nèi)城市間的相互作用. 周一星［7］率先提出主要經(jīng)濟(jì)聯(lián)系方向論，認(rèn)為城市是一個(gè)開放的系統(tǒng)，其發(fā)展離不開城市與外部的相互作用. 這一理論為我國城市空間聯(lián)系研究奠定了理論基礎(chǔ)，此后國內(nèi)學(xué)者開始運(yùn)用引力模型、城市流模型和城市中心職能模型等方法，對城市群、城市圈、中心城市等不同尺度進(jìn)行空間聯(lián)系的強(qiáng)度、方向和結(jié)構(gòu)研究：彭芳梅［8］運(yùn)用改進(jìn)引力模型與社會網(wǎng)絡(luò)分析測算了粵港澳大灣區(qū)城市間空間聯(lián)系作用與空間結(jié)構(gòu)；陳群元和宋玉祥［9］基于城市流強(qiáng)度理論模型測算了長株潭城市群各城市的城市流強(qiáng)度及空間聯(lián)系；趙正等［10］采用引力分析法和斷裂點(diǎn)分析法對京津冀城市群的空間關(guān)聯(lián)、影響強(qiáng)度進(jìn)行了測度研究. 還有學(xué)者從通達(dá)性和信息流等視角探討了城市群的內(nèi)在功能聯(lián)系［11-12］. 通過文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)已有的研究主要集中在珠三角城市群、長三角城市群和京津冀城市群等發(fā)達(dá)地區(qū)，對于欠發(fā)達(dá)或處于成長期的城市群研究較少. 中原城市群地處沿海開放區(qū)與中西部地區(qū)的結(jié)合部，對加快中部地區(qū)崛起、拓展我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間等方面具有重大意義. 但中原城市群處現(xiàn)還于發(fā)展初期，不同城市間發(fā)展差距較大，資源整合能力較弱，內(nèi)部碎片化、非均衡化的發(fā)展痕跡明顯［13］.

基于此，本文首先以中原城市群為研究對象，通過構(gòu)建城市綜合發(fā)展質(zhì)量指標(biāo)體系和城市職能強(qiáng)度模型對各城市綜合發(fā)展質(zhì)量及職能強(qiáng)度進(jìn)行評價(jià)；其次基于以上結(jié)果，建立修正引力模型并結(jié)合GIS技術(shù)，對中原城市群各城市之間的空間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)進(jìn)行測度；最后對測度結(jié)果進(jìn)行討論分析，提出增強(qiáng)空間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度的政策建議，以期為中原城市群協(xié)調(diào)發(fā)展和空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供科學(xué)支撐和決策參考.

1 研究區(qū)概況

中原城市群位于我國的中東部，是以鄭州市為中心，包括河南、山西、安徽、山東、河北5省30座城市的國家級城市群. 截至2019 年底，中原城市群行政區(qū)域土地面積28.7 萬km2，占全國行政區(qū)域土地面積的3.0%；年末總?cè)丝?.8億人，占全國總?cè)丝诘?3.6%，其中常住人口城鎮(zhèn)化率接近50%，比全國城鎮(zhèn)化率約低10%；地區(qū)生產(chǎn)總值約7.9萬億元，約占全國經(jīng)濟(jì)總量的8%. 中原城市群綜合實(shí)力較強(qiáng)、自然資源豐富、交通區(qū)位優(yōu)越，與東部沿海地區(qū)長三角、南部沿海地區(qū)珠三角和京津冀三大城市群及其他城市群發(fā)展相互呼應(yīng)，是沿海地區(qū)發(fā)展的重要支撐，也是實(shí)現(xiàn)中部崛起戰(zhàn)略的最佳位置［14］.

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 研究方法

2.1.1 城市中心職能強(qiáng)度

城市中心職能強(qiáng)度是反映該城市對于周邊地區(qū)服務(wù)功能的指標(biāo)，其值越大，表示城市的功能地位越高，影響周邊地區(qū)的范圍越廣［15］. 借鑒國內(nèi)一些學(xué)者的經(jīng)驗(yàn)［16-18］，選取地方生產(chǎn)總值、地方財(cái)政收入、固定資產(chǎn)投資額和社會消費(fèi)品零售總額4個(gè)指標(biāo)，分別計(jì)算其職能指數(shù). 具體公式如下：

式中：Kpi為該指標(biāo)的城市中心職能指數(shù)；Pi為影響城市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的指標(biāo)；i為研究區(qū)域中不同的城市；n為城市數(shù)量. 在此基礎(chǔ)上，對各職能指數(shù)加總求取算術(shù)平均值，確定各城市的中心職能強(qiáng)度Kei.

2.1.2 修正引力模型

引力模型由牛頓的萬有引力定律推導(dǎo)而來，是測算城市間相互作用強(qiáng)度的重要工具［19］. 一般形式為：

式中：Rij為城市i對城市j的引力大小；K為引力常數(shù)；r為引力衰減指數(shù)；Qi和Qj分別為i和j兩個(gè)地區(qū)的城市質(zhì)量；Dij為兩城市之間的距離. 本文在已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上對引力模型中的指標(biāo)進(jìn)行修正：

1）城市質(zhì)量. 以往的研究常以GDP 總量或人口規(guī)模作為衡量城市質(zhì)量的指標(biāo)，但隨著城市間要素的流動和相互作用，僅使用幾個(gè)變量難以全面反映城市發(fā)展質(zhì)量水平. 在參考相關(guān)文獻(xiàn)和借鑒已有研究成果的基礎(chǔ)上，以城市新發(fā)展理念為指導(dǎo)，結(jié)合中原城市群的發(fā)展現(xiàn)狀，構(gòu)建以創(chuàng)新為第一動力、協(xié)調(diào)為基石、綠色為基本要求、開放為必經(jīng)之路、共享為內(nèi)在要求的中原城市群城市發(fā)展質(zhì)量綜合評價(jià)指標(biāo)體系［20］（表1）. 為保證所選指標(biāo)的可靠性和科學(xué)性，采用克朗巴哈α系數(shù)法對城市發(fā)展質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行檢驗(yàn). 指標(biāo)體系中28項(xiàng)指標(biāo)基于標(biāo)準(zhǔn)化的α系數(shù)值為0.802，大于0.7，表明總體上該評價(jià)體系的內(nèi)在信度是理想的，測評結(jié)果具有較高的可靠性.

表1 城市發(fā)展質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重Tab.1 Evaluation index system and weight of urban development quality

2）城市間距離. 傳統(tǒng)引力模型中的城市間距離常采用最短直線距離來表示，隨著交通運(yùn)輸方式的改善，城市之間的直線距離已不能準(zhǔn)確反映兩地之間的相互作用強(qiáng)度隨距離衰減的情況［21］. 因此，本文使用兩城市之間的綜合“時(shí)間距離”，即兩城市之間在鐵路和公路兩種交通方式下的最短通勤時(shí)間的幾何平均值表示［22］.最終，修正后的引力模型為：

式中：Fij為兩城市之間的聯(lián)系強(qiáng)度；Gi和Gj分別為i和j兩城市的綜合發(fā)展質(zhì)量得分；引力常數(shù)k取1；引力衰減指數(shù)r取2；Dij為兩城市之間的綜合時(shí)間距離；TA和TB分別為高速公路、鐵路最短時(shí)間.

在上述修正引力模型的基礎(chǔ)上，測算城市i對其他城市的聯(lián)系總量. 計(jì)算公式如下：

2.1.3 熵值法

本研究采用熵值法確定各指標(biāo)的權(quán)重. 因?yàn)樗歉鶕?jù)各測度指標(biāo)的變異程度來確定權(quán)重的客觀賦權(quán)方法，避免了賦權(quán)的主觀因素干擾，使得指標(biāo)權(quán)重值具有更高的可信度和精確度［23］.1）計(jì)算第i個(gè)城市第j項(xiàng)指標(biāo)的比重：

2）計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值ej：

3）第j項(xiàng)指標(biāo)的信息效用值g：

4）計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重wj：

2.1.4 綜合指數(shù)模型

利用標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)數(shù)據(jù)和確定的指標(biāo)權(quán)重，采用綜合指數(shù)模型計(jì)算中原城市群各評價(jià)單元的城市發(fā)展質(zhì)量. 公式如下：

式中：Y為城市發(fā)展質(zhì)量指數(shù)；Yij為某區(qū)域第j個(gè)指標(biāo)值的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)；wj為各指標(biāo)權(quán)重.

2.2 研究范圍和數(shù)據(jù)來源

以中原城市群30座城市為基本研究單元建立數(shù)據(jù)庫，為城市發(fā)展質(zhì)量評價(jià)提供地理空間基礎(chǔ). 本文所用行政區(qū)劃數(shù)據(jù)來源于國家1∶25 萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來源于2020 年《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，以及城市群內(nèi)各城市2020 年的統(tǒng)計(jì)年鑒.城市間公路最短時(shí)間來自高德數(shù)據(jù)庫（https://www.amap.com/），鐵路最短時(shí)間數(shù)據(jù)來自火車票網(wǎng)（http://www.huochepiao.com/）.

3 結(jié)果分析

3.1 城市中心等級劃分

參照相關(guān)學(xué)者的研究成果［24］，計(jì)算各城市中心職能強(qiáng)度Kei并進(jìn)行等級劃分（表2）. 劃分標(biāo)準(zhǔn)為：Kei>4為一級中心城市，2

表2 中原城市群各城市中心職能強(qiáng)度及等級劃分Tab.2 The grade division of urban central functional intensity of Zhongyuan Urban Agglomeration

3.2 城市綜合發(fā)展質(zhì)量測評結(jié)果與分析

運(yùn)用綜合指數(shù)模型，先計(jì)算出各個(gè)城市的綜合發(fā)展質(zhì)量得分，再利用自然斷點(diǎn)法，將城市劃分為5個(gè)等級，并借助ArcGIS軟件對其進(jìn)行可視化分析（圖1）. 結(jié)果顯示：①城市綜合發(fā)展質(zhì)量分析的結(jié)果與中心城市等級分布結(jié)果基本相對應(yīng)，即中原城市群城市發(fā)展質(zhì)量總體偏低，大致呈現(xiàn)西北部高、東南部低的空間格局. 中心城市鄭州市是發(fā)展質(zhì)量最低的宿州市的5.6 倍. 14 個(gè)核心發(fā)展城市中僅有鄭州、新鄉(xiāng)、焦作、洛陽、許昌5 個(gè)城市發(fā)展質(zhì)量呈中等及以上水平，處于帶動輻射區(qū)的城市中有長治、邢臺、邯鄲、聊城、蚌埠、南陽、運(yùn)城7個(gè)城市為中等水平，其余18個(gè)城市均處于較差及以下等級，且這18個(gè)城市基本都分布在研究區(qū)的中東部和南部地區(qū). ②中原城市群發(fā)展質(zhì)量表現(xiàn)出明顯的斷層現(xiàn)象. 位于第一位的鄭州市城市發(fā)展質(zhì)量指數(shù)為0.91，而位于第二位的洛陽市僅有0.39，其余城市均在0.17～0.27之間，可見中心城市極化特征明顯，城市之間差異顯著，整個(gè)中原城市群缺乏高質(zhì)量發(fā)展城市.③中原城市群發(fā)展質(zhì)量表現(xiàn)出明顯的空間鄰近性特征，以鄭州市和邯鄲市為中心分別形成了兩個(gè)輻射圈.

圖1 中原城市群城市質(zhì)量空間分布Fig.1 Spatial distribution of urban quality of Zhongyuan Urban Agglomeration

3.3 城市間的空間聯(lián)系強(qiáng)度

根據(jù)公式（3）計(jì)算中原城市群30個(gè)城市之間的引力，隨后利用ArcGIS的XY to line點(diǎn)轉(zhuǎn)線功能得到這些城市之間的空間聯(lián)系強(qiáng)度（圖2）.

圖2 中原城市群城市空間聯(lián)系強(qiáng)度Fig.2 Urban spatial connection strength of Zhongyuan Urban Agglomeration

3.3.1 空間聯(lián)系不均衡，等級特征不明顯

通過測算結(jié)果及圖2可知，中原城市群城市空間聯(lián)系強(qiáng)度差異顯著，表現(xiàn)出明顯的“核心-邊緣”結(jié)構(gòu)特征，城市聯(lián)系強(qiáng)度最高值約為最低值的1400倍，極化現(xiàn)象明顯. 城市引力線共有435條，但屬于中等以上聯(lián)系強(qiáng)度的城市只有11對，不足整個(gè)城市群的3%，其中河南省內(nèi)部有10對，占所有強(qiáng)聯(lián)系軸線的90.9%，一般聯(lián)系的城市有22對，約占整個(gè)城市群的5%，其中由河南省與其他城市形成的軸線有14對，約占整個(gè)城市群的63.64%，而保持弱聯(lián)系的城市所占比例則超過了92%. 由此可見，中原城市群的城市聯(lián)系強(qiáng)度整體較弱，表現(xiàn)出普遍弱聯(lián)系、個(gè)別強(qiáng)聯(lián)系的特點(diǎn). 河南省尤其是鄭州市在中原城市群中的核心地位十分突出，以鄭州市為中心形成的圈層外部空間聯(lián)系強(qiáng)度及密度均明顯下降，并未形成逐層遞減的格局.

3.3.2 鄭州市中心地位凸顯，但輻射作用有限

從引力值來看，中心城市鄭州市極核地位突出，與其他城市的平均聯(lián)系強(qiáng)度為0.1，而整個(gè)中原城市群城市之間的平均聯(lián)系強(qiáng)度僅有0.014，說明鄭州市有較強(qiáng)的輻射能力. 從各城市對外聯(lián)系總量來看（表3），城市間差異顯著，鄭州市對外聯(lián)系總量占中原城市群聯(lián)系總量的20.14%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他城市，是聯(lián)系量最小的運(yùn)城市的51 倍. 但通過圖2 可以看出，與鄭州市保持強(qiáng)聯(lián)系的城市僅有開封、洛陽、新鄉(xiāng)和許昌4 個(gè)城市，說明鄭州市雖在中原城市群中占據(jù)絕對的中心地位，但與大部分城市之間的聯(lián)系并不緊密，輻射作用有限.

表3 中原城市群各城市對外聯(lián)系總量Tab.3 Citys of total external contact volume in Zhongyuan Urban Agglomeration

3.3.3 城市聯(lián)系強(qiáng)度表現(xiàn)出較強(qiáng)的城市發(fā)展質(zhì)量特征、交通依賴性與空間集聚性

保持較強(qiáng)和強(qiáng)聯(lián)系的11對城市中，僅有邢臺和邯鄲1對城市發(fā)展質(zhì)量均較低，其余10對城市均至少有一座城市發(fā)展質(zhì)量較高，說明中原城市群的城市聯(lián)系強(qiáng)度受城市發(fā)展質(zhì)量的影響：城市發(fā)展水平越高，城市便可以憑借自身優(yōu)勢獲得更多的資源，也會具有更強(qiáng)的聚集和輻射能力，更容易形成“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”的局面；所有保持強(qiáng)聯(lián)系的城市之間絕大部分擁有鐵路，且沿鐵路軸線分布態(tài)勢明顯，如隴海線上的鄭開、鄭洛聯(lián)系軸線較為突出，京廣線上鄭州與新鄉(xiāng)、許昌、焦作，安陽與鶴壁、邯鄲、邢臺之間的聯(lián)系較為密切；與鄭州保持強(qiáng)聯(lián)系的城市都分布在鄭州市的周邊，大致呈“米”字形分布，而邯鄲與邢臺雖然城市發(fā)展質(zhì)量較低，但由于兩市基本上是無縫銜接，因此聯(lián)系強(qiáng)度較大. 綜上，說明城市間的距離、城市發(fā)展水平，以及交通條件共同影響著城市間的聯(lián)系強(qiáng)度.

4 結(jié)論與政策建議

4.1 結(jié)論

1）中原城市群各城市的綜合發(fā)展質(zhì)量和職能強(qiáng)度存在嚴(yán)重的兩極分化和斷層現(xiàn)象. 中心城市鄭州以及副中心城市洛陽的發(fā)展情況遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于城市群內(nèi)的其他城市，其他城市的發(fā)展質(zhì)量較低. 中原城市群各城市發(fā)展水平極不均衡，在空間上呈現(xiàn)西北部高、東南部低的空間格局.

2）從城市聯(lián)系強(qiáng)度來講，中原城市群各城市之間空間聯(lián)系強(qiáng)度總體偏弱，且處于非均衡狀態(tài)，整個(gè)城市群過度依賴唯一的中心城市——鄭州，“核心-邊緣”特征明顯. 在以鄭州市為中心形成的圈層外部，城市之間的空間聯(lián)系強(qiáng)度及密度均出現(xiàn)斷層現(xiàn)象，而鄭州市輻射能力有限，對邊緣城市的帶動作用較小.

3）城市聯(lián)系強(qiáng)度依賴于城市發(fā)展質(zhì)量水平、交通可達(dá)性與空間集聚性. 城市發(fā)展質(zhì)量越高，越容易集聚資源，同時(shí)對外輻射能力也越強(qiáng)；城市間距離越短，交通越便利，越容易建立聯(lián)系；中原城市群基本形成了“一核兩軸”的態(tài)勢，即以鄭州市為核心，依托隴海鐵路和京廣鐵路兩個(gè)發(fā)展主軸的城市聯(lián)系格局，對于規(guī)劃中的“濟(jì)南—鄭州—重慶”，以及“太原—鄭州—合肥”兩個(gè)發(fā)展軸的建設(shè)仍有待加強(qiáng).

4.2 政策建議

1）完善中原城市群區(qū)域內(nèi)的協(xié)調(diào)機(jī)制，縮小城市間的差距. 首先，充分發(fā)揮市場和政府的雙重調(diào)控作用，統(tǒng)籌考慮城市群整體利益的發(fā)揮，根據(jù)城市的不同規(guī)模和類型確定合適的定位和分工，積極探索差別化發(fā)展途徑，發(fā)揮優(yōu)勢，補(bǔ)全劣勢，打破條塊分割和行政壁壘現(xiàn)象，鼓勵各要素在城市間高速有效流動. 其次，建立資源共享、責(zé)任共擔(dān)的合作機(jī)制，激發(fā)協(xié)同發(fā)展的活力和動力，協(xié)同推進(jìn)任務(wù)落實(shí)，促進(jìn)城市群中各城市協(xié)同發(fā)展.

2）加快中心城市的建設(shè). 城市群的建設(shè)必須有核心城市的帶動，鄭州作為中原城市群的中心城市，現(xiàn)未發(fā)揮足夠的輻射和集聚能力. 未來應(yīng)著力擴(kuò)大鄭州市的發(fā)展規(guī)模，大力培育特色產(chǎn)業(yè)，不斷提高鄭州市的首位度和國際化程度，使其真正發(fā)揮“領(lǐng)頭羊”作用和優(yōu)勢；打造大鄭州都市圈，強(qiáng)化鄭州市對外開放的功能，增強(qiáng)輻射能力和資源整合能力，形成以鄭州為中心的放射性空間網(wǎng)絡(luò)，帶動發(fā)展軸上各城市的發(fā)展.

3）培育新的增長極. 推動基礎(chǔ)條件較好、發(fā)展?jié)摿^大的城市與周邊縣城組團(tuán)式發(fā)展，形成新的區(qū)域中心城市，提高整個(gè)城市群的空間聯(lián)系密度，推進(jìn)城市群由單一的圈層結(jié)構(gòu)向復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變；進(jìn)一步提升洛陽副中心城市的地位，培育為新增長極，加強(qiáng)其與中心城市的對接，分擔(dān)中心城市職能，促進(jìn)區(qū)域要素有效流動；根據(jù)區(qū)域布局和城市發(fā)展特征，培育一批集聚能力較強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)城市，有效緩解核心城市的壓力，帶動邊緣地區(qū)的發(fā)展.

4）完善城市群的交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè). 拓展完善鄭州站、鄭州東站、鄭州國際機(jī)場三大交通樞紐功能，進(jìn)一步夯實(shí)全國綜合交通樞紐地位；通過加快建設(shè)“米”字形高速鐵路網(wǎng)、推動高速公路多路聯(lián)通、優(yōu)化民航機(jī)場布局等多種舉措，從而形成由航空、鐵路、公路、管道等多種運(yùn)輸方式組成的、聯(lián)結(jié)各級城市的綜合運(yùn)輸網(wǎng)；將亳州和晉城等規(guī)劃中的其他核心發(fā)展區(qū)建設(shè)為區(qū)域交通樞紐，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)交通樞紐網(wǎng)絡(luò)格局，增強(qiáng)城市群一體化的支撐保障能力.