吉林省區域功能空間結構演變分析＊

高迎春佟連軍

(1.中國科學院東北地理與農業生態研究所,吉林長春 130012;2.中國科學院研究生院,北京 100049)

吉林省區域功能空間結構演變分析＊

高迎春1,2佟連軍1

(1.中國科學院東北地理與農業生態研究所,吉林長春 130012;2.中國科學院研究生院,北京 100049)

基于空間重心的地圖演示方法,以吉林省為例,采用土地利用數據和經濟統計數據,對比區域功能空間重心和經濟重心的轉移變化軌跡,從空間效率差異視角認識區域發展的不平衡性。結果顯示:①吉林省區域功能空間差異明顯,形成了東部生態、中部社會經濟、中西(偏西)部農業的功能空間格局;②1995-2007年,吉林省區域空間結構整體穩定,局部優化調整,耕地保護和城市擴張過程中的矛盾沖突初步緩解,社會經濟功能空間重心向中部城市優勢區位地帶轉移;③1995-2007年,吉林省經濟重心趨向第二三產業重心,社會經濟功能空間重心和經濟重心從相反方向分別向中部城市收斂,東西部空間效率趨向平衡;④空間組織應當更加重視對區域發展目標的支撐,吉林省宜進一步穩定既有區域空間格局,繼續提高中部城市(群)的經濟集聚效用。

區域空間結構;功能空間;空間效率;重心法;吉林省

區域發展的均衡與差異是一個由來已久的論題[1],空間結構對區域成長起著重要的影響,合理與否直接影響到區域系統社會經濟整體發展水平的提高與協調發展[2]。當前,關于區域空間結構的研究[3-10]多以區域內部縣(市)單元的經濟發展差異來刻畫地區間的協調發展程度,集中于區域均衡發展視角,側重于區域經濟單一功能的空間組織分析。伴隨著社會經濟的發展,社會過程、經濟過程、自然過程交織運動使得區域的整體性更加突出,不同活動對有限空間的競爭有效推動了區域空間結構的演變發展,優化空間秩序(組織)和提升空間效率已成為獲取發展效益的重要源泉[11]。因此,從不同功能空間組織方面認識區域空間結構的動態演變,以及相應的區域空間效率差異,對于規范不同功能空間疊置下的空間開發秩序,構建合理的空間格局,提高區域社會經濟持續發展的空間支撐能力都具有重要意義。

1 研究方法及數據來源

1.1 研究方法

空間均值對應于經典數理統計中的樣本平均數,是樣本平均數在二維空間上的延伸,指示空間現象屬性數據“重心”的空間位置。因此,空間屬性的重心位置可以借助空間均值的計算方法來表達,其定義為[1]:

設Zi為第i個平面空間單元的屬性值,給定其重心的直角坐標(xi,yi),則由n個平面空間單元組成的區域的空間均值被定義為一個坐標點其中

這里,以平面單元(縣或市)的幾何重心表示樣本的空間位置(xi,yi),以該單元不同類型土地利用面積和經濟統計數據為屬性值(zi),計算區域不同類型功能空間重心和經濟重心。當某一空間現象的重心顯著區別于區域幾何中心或其他參照重心標準,表征這一空間現象的不均衡分布,或稱“重心偏離”。偏離的方向指示了空間現象的“高密度”部位,偏離的距離則指示了均衡程度[1]。

1.2 數據來源

根據1995年和2000年吉林省TM/ETM影像土地利用解譯結果,以及2000、2005和2007年吉林省土地利用更新數據,經地類歸并調整分為:耕地、建設用地、生態用地和未利用地,作為表征區域縣市單元地域功能的屬性值。遙感影像解譯結果中土地利用類型分為耕地、林地、草地、水域、城鄉居民點及工礦用地、未利用地六種,其中耕地、城鄉居民點及工礦用地、未利用地分別納入耕地、建設用地和未利用地,其余三類歸為生態用地。對于土地利用更新數據,耕地仍獨立作為一類,將城鎮建設用地、農村居民點、獨立工礦、交通用地、水利設施用地(不包括水庫)、其他建設用地劃入建設用地一類,將園地、林地、牧草地、水庫、河流湖泊歸為生態用地一類,未利用地(不包括河流湖泊)仍作為一類。采用相應年份吉林省統計年鑒中各縣市G DP、第一產業增加值、第二三產業增加值等數據,測算區域經濟重心、第一產業重心和二三產業重心位置。

區域是功能空間的綜合體,其功能可以簡單分為農業養育功能、社會經濟承載功能和生態保障功能。根據吉林省不同年度土地利用數據和經濟統計數據,以縣市為基本單元,采用重心法確定區域耕地、建設用地、生態用地和未利用地的質心表征區域功能空間的位置,以及分類經濟產出的區域質心。在一個均質的區域,各類功能空間重心和經濟質心的地理坐標與區域幾何中心重合,以區域幾何中心為參考標準可以說明功能空間或經濟發展的均衡性及偏離程度。進一步以功能空間重心作為參考標準,可以從經濟產出質心的偏離程度反映空間效率的區域差異,如果經濟產出質心與相應的功能空間重心重合則表示區域空間效率均衡,同理,如果二者出現偏離,其偏離距離則可以反映區域空間效率的差異程度。因此,通過不同重心位置的空間組合、偏移軌跡,以及經濟質心和功能空間重心的偏離來反映區域空間結構的動態演變過程,有助于從空間效率差異視角認識區域發展的不均衡性。

2 吉林省功能空間動態演變分析

2.1 總體分析

從地理位置關系來看,吉林省不同功能空間重心和區域幾何中心大致沿區域東西方向中心軸線分布,其中農業功能空間重心、社會經濟功能空間重心和未利用空間重心位于幾何中心西側,生態保障功能空間重心位于東側,不同功能空間重心向心性較差(見圖1、圖2)。受自然地貌和區位條件等影響,吉林省東西方向表現出較強不平衡性,呈現出東部生態、中部城鎮、中西部農業的基本空間格局,南北方向差異則較小。

從不同功能空間的相對位置來看,生態功能空間重心位于東側,未利用空間重心位于西側,相對于中部的農業功能空間重心和社會經濟功能空間重心的位置都較為分散,空間功能相對突出、單一,功能空間疊置沖突影響較小。而農業功能空間重心和社會經濟功能空間重心位置較為鄰近,如2000年土地利用更新數據計算二者距離約為16.5 km,而依照2000年遙感影像解譯數據測算的距離更是僅為10.8 km,這樣也使得空間功能相互交織、互為制約,實踐中表現為耕地保護和城市擴張的矛盾沖突,也影響了區域空間效率的有效發揮。

圖1 1995年到2000年吉林省空間功能重心變化圖Fig.1 Variation track of functional space gravity center in Jilin province from 1995 to 2000

圖2 2000年到2007年吉林省空間功能重心變化Fig.2 Variation track of functional space gravity center in Jilin province from 2000 to 2007

2.2 不同時段移動軌跡對比分析

1995-2000年,區域功能空間轉移矢量較小,生態功能空間重心和未利用空間重心沿東西向中心軸線向東偏移,而農業功能空間重心和社會經濟功能空間重心則沿同一軸線西移,運動方向和移動距離較為一致。扣除遙感影像解譯精度對重心轉移量的影響,總體上來看,研究期內生態功能空間和未利用空間變化較為均衡,偏移幅度較小,區域空間格局變化主要發生在農業功能空間和社會經濟功能空間,二者的偏移共同指向自然條件適宜的中部偏西地帶,實踐中的驅動力表現為中部城市擴展對耕地的蠶食,以及生態功能空間和未利用空間對農業功能空間的補償。

2000-2005年,區域功能空間結構發生變化,生態功能空間、農業功能空間和未利用空間同時向西運動,而社會經濟功能空間與農業功能空間偏移軌跡脫鉤,單獨向東側轉移。生態功能空間向接近幾何中心方向移動,均衡性增加。未利用土地的進一步轉化減少推動了空間重心的西移,區域空間利用效率持續提高。農業功能空間重心轉移指向未利用空間豐富的西部,保障了區域農業功能有效運轉。在全球化背景影響下,經濟國際化在促進經濟持續快速發展的同時,也在改變著區域發展格局[5],吉林省社會經濟功能空間重心開始向中部城市優勢區位地帶轉移,實現了由依賴自然資源向角逐社會經濟優勢區位的初步轉變,社會經濟功能空間呈現出向中部城市群集聚的趨勢。2005-2007年,區域空間結構繼續穩定前期的演變態勢,生態功能空間重心和農業功能空間中心變化較小,未利用空間重心進一步向西偏移,而社會經濟功能空間重心繼續靠近長春市至吉林市一線。

2.3 不同時段功能空間轉移相關性分析

以縣市為統計單元,計算各時段不同功能空間變化速率[12]之間的相關系數(見表1),來分析不同功能空間的數量消長關系。由于統計口徑及數據精度的差異,略去了對1995-2000年區域空間變化關系的討論。

表1 2000-2007吉林省功能空間年均變化速率相關性Tab.1 Correlation between variation rates of regional function space from 2000 to 2007

2000-2005年,農業功能空間與生態功能空間的變化呈較強的負相關,實踐中表現為退耕還林或還草,生態功能空間的均衡性有所提高,也成為區域空間格局優化調整的重要表現;而社會經濟功能空間和未利用空間的變化呈現更強的負相關,相關系數高達-0.98,且在0.01水平上通過顯著性檢驗。在農業功能空間減少較小的背景下,社會經濟功能空間的增長主要依賴未利用空間的轉化,降低了空間轉換成本,進一步提高了區域空間利用效率。

2005-2007年,區域功能空間相關性表現出新的特征,農業功能空間與社會經濟功能空間的變化呈現較強的負相關,社會經濟功能空間增長由依賴未利用空間轉向倚重農業功能空間,但是未利用空間仍然是社會經濟功能空間增長的重要來源。

3 吉林省功能空間效率變化分析

第一產業增加值可以認為是農業功能空間的經濟產出,而第二三產業增加值可以看作是社會經濟功能空間生產效率的表征。考察區域經濟(G DP)重心、第一產業重心和第二三產業重心的變化軌跡,對比功能空間格局演變與經濟重心轉移的路徑差異,可以發現不同功能空間的效率差異,從“質”的方面深化認識區域空間組織,進而為區域空間結構的優化調控提供依據。

整體來看,吉林省經濟重心位于區域幾何中心西側,區域經濟發展并不平衡,區域經濟在西部地區更加集聚。從組合關系來看,不同時段經濟重心表現出持續西移的趨勢,不斷偏向經濟基礎較好、區位條件優越的區域中心城市(長春市)集聚,其中1995-2000年遷移幅度最大,區域經濟空間結構變化深刻,而2000-2007年各時段躍移速度較小,經濟重心移動緩和,表現出區域經濟穩定的空間演變趨勢;第一產業重心和第二三產業重心向經濟重心移動,線段連線更加緊湊,經濟發展呈現集中的態勢;經濟重心越來越趨向第二三產業重心位置,二者重心變化軌跡較為相似,且較為規律,第二三產業在區域經濟中的作用呈上升態勢,區域經濟空間結構進一步優化;第一產業重心變化較大,表現出由西到東,再到西,再后到東的不規律波動,主要是影響農業發展的不確定性因素較多的原因,見圖3。

圖3 1995-2007年吉林省經濟重心轉移軌跡Fig.3 Dynamic variation track of economy gravity center in Jilin province from 1995 to 2007

對比社會經濟功能空間重心和經濟重心(圖1、2、3),靜態來看,二者呈現分離的格局,原因在于依賴自然資源布局的經濟結構的影響,農業生產要求土地規模和勞動密集,以分散的農村聚落為組織單位,促使社會經濟功能空間偏向于中西部地區;而東部以森工、資源開采、制造加工等產業推動的城市化水平較高,生產組織集聚,經濟效益突出,牽引經濟重心偏離,也指示出區域空間效率的內部差異,即東部高于西部。動態來看,社會經濟功能空間重心和經濟重心從不同方向持續向區域城市中心地帶運動,空間結構調整有效支撐了空間效率密集地區從東部向中部的轉移,凸現中部城市,特別是區域門戶城市長春市的集聚功能,呈現功能空間結構和經濟空間結構融合的態勢,區域空間效率差異趨向緩和。而農業功能空間重心和第一產業重心的變化相關性較差,表現為農業生產資源優勢和經濟優勢共同驅動下的市場分化。第一產業重心受自然氣候和市場波動等影響變化規律并不明顯,但是,受技術支持及服務保障等方面的影響,總體上也在區域中心城市近域波動。

研究期間區域功能空間重心和經濟重心偏移幅度表現出較強的一致性,2000年前后的劇烈變化,以及2000-2005、2005-2007年的穩定調整,也說明了傳統區域發展因素的作用在進一步下降,經濟科學技術基礎、區位優勢等空間效率影響因子開始成為影響區域空間結構演變新的重要因素。

4 吉林省空間結構優化調控

吉林省西部地區是東北地區乃至全國可集中開發利用的土地資源,也是全國最具農業發展潛力的地區之一[13]。按照《吉林省增產百億斤商品糧能力建設總體規劃》的部署,以吉林省西部土地開發整理重大項目為支撐,穩步推進農業功能空間重心的進一步西移,緩解“吃飯”和“建設”的矛盾沖突,逐步改善恢復西部地區脆弱的生態環境,協調農業功能、社會經濟功能和生態功能空間關系,穩定中西(偏西)部的農業功能空間格局,提高區域社會經濟發展的空間支撐能力。

在經濟全球化背景下,社會經濟發展的模式和因素發生了巨大變化,由核心城市及其腹地組成的、具有有機聯系的“城市區域”正在成為經濟競爭的基本單元[14]。從吉林省域經濟發展空間來看,長(長春市)吉(吉林市)兩市的經濟市場范圍已經處于交叉狀態,具有整合發展的巨大空間,也是吉林省經濟起飛的關鍵[15]。對于區域社會經濟功能空間的調整,依賴東部生態功能空間背景和西部農業功能空間基礎的支持,加強長吉兩市雙核型城市的整合發展,促進社會經活動繼續向核心城市地區集中,獲取集聚經濟與規模經濟,增強城市組群的空間協調、統籌、組織能力,在吉林省中部形成穩定的社會經濟重心,推動整個區域的穩步、有序、高效發展。

對于生態功能空間,以自然保護區建設為依托,維護生態系統生物多樣性,穩定東部山區丘陵地區森林系統的水源涵養功能;實施生態修復工程,恢復和重建西部沙漠化、鹽漬化等生態脆弱區及退化濕地系統功能,穩步推進生態省建設,強化東、西部的區域發展生態保障功能,提高生態環境對區域經濟社會發展的保障能力。

5 結 論

(1)在區域自然分異的基礎上,通過不同功能空間的效率差異來認識區域經濟發展的不平衡性,有助于深化對這一地理現象的判斷。

(2)總體來看,吉林省區域功能空間差異顯著,形成了東部生態、中部社會經濟、中西(偏西)部農業,較為合理的功能空間格局。

(3)1995-2007年,吉林省區域功能空間結構表現出整體上穩定,局部優化調整,耕地保護和城市擴張過程中的空間沖突得以初步緩解,空間轉換成本降低,區域發展空間支撐能力持續增強。

(4)1995-2007年,吉林省第一產業重心和第二三產業重心向經濟重心靠攏,經濟發展呈現集中的態勢;區域中部城市地帶空間集聚功能增強,功能空間重心和經濟重心逐步向中部回歸收斂,東西部空間效率差異趨向緩和。

(5)區域空間組織調整應當重視對區域發展目標的支撐,從自然、經濟、社會等條件,以及功能空間格局來看,吉林省宜進一步穩定既有區域空間格局,繼續提高中部城市(群)的經濟集聚效用。

(編輯:劉呈慶)

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AbstractT o improve spatial function during the course of regional development,it is necessary to explore the mechanism of regional spatial structure change and establish rational spatial exploitation order.Based on the land use data and economic statistic data in Jilin province,centroid method is adopted to compare the dynamic variation track of functional space gravity center and economy gravity center.The geographical phenomena concerning to regional harmonious development was discussedfrom a perspective of spatial productivity difference.The results showed that:①The location difference of functional space was significant inJilin province,and spatial efficiency is also imbalanced in terms of economic productivity.②Space function is locally optimized while it is stable from the whole aspect in Jilin province from 1995 to 2007,and the conflict between cultivated land protection and urban expansion is alleviating with the social economic function space centroid movingto central urban region.③Regional economic development presents a concentrating trend in Jilin province from 1995 to 2007,meanwhile functional space centroid and economic centroid are close to each other,and space productivity difference is reducing between eastern and western Jilin province.④It is effective to solidify the existing regional spatial pattern and enhance the function of economic agglomeration in the middle area for regional sustainable development in Jilin province.

Key wordsregional space structure;function space;space efficiency;center of gravity method;Jilin province

V ariation Analysis of Regional Function Space in Jilin Province

G AO Ying-chun1,2TONGLian-jun1
(1.Northeast Institute of Geography and Agroecology,CAS,Changchun Jilin 130012,China;
2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China)

K 902

A

1002-2104(2010)07-0081-05

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.07.013

2010-01-31

高迎春,博士生,研究方向為資源環境與區域發展。

佟連軍,研究員,博導,主要研究方向為環境與發展。

＊中國科學院知識創新工程重要方向項目(No.KZCX2-YW-342-2);中國科學院東北地理與農業生態研究所學科前沿領域項目(No.KZCX3-SW-NA3-19)。