基于行業間投入產出引力模型的中國城市群界定與劃分*

朱小川 吳培培 王 偉

基于行業間投入產出引力模型的中國城市群界定與劃分*

朱小川 吳培培 王 偉

城市群是國家發展的重心與引擎，其界定與劃分標準是對其開展理論研究與規劃實踐的基礎。通過對既有研究的爭議與共識的系統述評，認為學界對城市群界定與劃分爭議的根源在于過度側重績效標準。城市間經濟聯系對城市群的形成具有決定作用，因此強化從聯系標準對城市群進行界定與劃分，可有效避免在界定與劃分時對績效準入標準的爭論。針對傳統引力模型未考慮城市間投入產出關系的不足，提出行業間投入產出引力模型來測度城市間經濟聯系，并以此作為界定與劃分中國城市群的依據。

城市群 | 界定與劃分 | 經濟聯系 | 投入產出關系 | 引力模型

朱小川

同濟大學經濟與管理學院博士后

吳培培

同濟大學經濟與管理學院博士研究生

王 偉

中央財經大學政府與管理學院城市規劃系副主任，副教授，博士，碩士生導師

工業革命以來，人們為追求美好生活和勞動效率經歷了兩大步歷史性跨越，從山澤鄉野聚攏城市，再由城市網絡化凝聚為城市群，構建嶄新的文明形態。在新時期區域發展戰略下，城市群被確立為我國城鎮化主體形態，是國家發展的重心與引擎。城市群界定與劃分的科學性是其理論研究與規劃實踐的基礎，而學界對其界定與劃分時標準與方法之差異，造成對其界定與劃分結果的爭議，在影響學界知識交流的同時，也阻礙了相關規劃編制與政策實施。

鑒于此，本文通過評述城市群劃分依據與范圍界定標準，總結城市群劃分經驗差異的表現，分析差異存在的根源，針對現有城市群界定依據與劃分標準的爭論與不足，以行業間投入產出模型來測算城市間的經濟聯系，并以此提出一個可定量的城市群劃分與范圍界定標準。

1 既有研究的爭議與共識

既有研究依據不同標準與方法對中國城市群進行界定與劃分，在城市群的命名、數量與等級界定、范圍劃分等方面都存在不同。

表1 主要研究中城市群數量與等級的差異總結（1）

表2 主要研究中城市群數量與等級的差異總結（2）

表3 主要研究中城市群數量與等級的差異總結（3）

1.1 爭議的表現

相關研究對中國城市群命名時雖有不同，但一般遵循3種規則：一是采用所處省份簡稱及位置，如京津冀、京津冀北、晉中、遼中南等；二是采用所處地理區域簡稱，如遼東半島、松嫩平原、長三角等；三是采用城市群內主要城市名稱或簡稱，如京津唐、太原、滬寧杭等。與命名差異相比，更重要的差異體現在城市群數量、等級、范圍等方面[1-12]。研究中城市群數量與等級的差異見表1-表3。相關研究根據不同標準對城市群進行分級。其中，代合治（1998）將城市群分為特大型、大型、中型與小型4個等級，對于這類將城市群分為4級的研究，在表1-表3中按照其對城市群的分級從弱至強以●、●●、●●●、●●●●表示[1,12]。寧越敏（2012）將城市群分為一級（人口總規模≥5 000萬人）、二級（人口總規模2 000—4 000萬）與三級（人口總規模1 000—2 000萬）3個等級，對于將城市群分為3級的研究，在表1-表3中從弱至強以●、●●、●●●表示[3-6,8-9]。姚士謀等（2001）將城市群分為超大型城市群與近似城市群的城鎮密集區兩類，對于將城市群分為2級的研究，在表1-表3中從弱至強以●、●●表示[2,7,10-11]。

中國的高速城市化與城市協作意愿使學者們對城市群的研究范圍逐漸擴大，涵蓋城市也逐漸增多。對于京津冀城市群，研究范圍逐漸從北京、天津、唐山、廊坊4市，到加入秦皇島，再到加入保定、張家口、承德、滄州、石家莊等城市，最大的研究范圍是兩市一省共13個城市[13]。長三角城市群的研究范圍也呈現“擴張”趨勢，最初有上海、蘇州、無錫、常州、南京、鎮江、揚州、南通、杭州、嘉興、寧波、紹興、舟山、湖州14市，后依次加入泰州、臺州、鹽城、淮安、金華、衢州、合肥、馬鞍山、徐州、連云港、蕪湖、滁州、淮南、麗水、溫州、宿遷[14-15]。長株潭的研究范圍也從最初的長沙、株洲、湘潭3市擴至岳陽、常德、益陽、婁底、衡陽[16]。受篇幅所限，本文未一一列出，但城市群研究范圍的急速擴張在全國范圍內均有體現。這不僅帶有濃厚的主觀色彩，還引發多個城市群的范圍沖突，如石家莊歸屬，以及大海西與浙南、環湖、潮汕，武漢、環湖與長株潭，山東半島、中原與淮海，泛長三角與淮海、江淮等范圍沖突問題都引起過學界討論[1]。此外，對環渤海、東北、長三角、成渝是否分離，環湖、武漢、長株潭是否合稱為長江中游城市群等問題，學界也莫衷一是[17]。

表4 績效標準與聯系標準的細分標準與具體指標

1.2 思路與標準

結論差異的原因在于學者們界定與劃分城市群時的思路與標準不同。從界定與劃分步驟來看，有研究使用標準體系對城市群進行直接界定[3-4,6-9]。也有研究是分步進行，即先進行（中心）城市或都市圈的遴選，再由其構成城市群并輔以各種標準進行篩選[10-12,18]。雖然相關研究中的界定標準不盡相同，但一般可歸為績效標準與聯系標準兩類（表4）。

（1）績效標準

相較于其他區域，城市群在人口、經濟、空間等方面的績效更為發達。因此，相關研究提出包括城市群總體規模與效率、城市群內各城市數量與規模等績效標準。

第一，對城市群總體規模的界定標準。其中，有對城市群絕對人口規模提出的要求，如J.Gottman對Megalopolis總人口要求是2 500萬左右，代合治、姚士謀、方創琳、陳金英等學者將中國城市群人口規模標準定為1 500—3 000萬之間[1-3,19-20]。有對城市群相對人口規模提出的要求，如姚士謀等指出城市群內城鎮人口與流動人口分別要占省區的55%與65%以上[2]。有對城市群絕對經濟規模的要求，如董青等界定城市群GDP的標準為200億元人民幣以上[4]。有對城市群相對經濟規模提出的要求，如姚士謀等認為城市群的社會商品零售額要占全省的45%以上，工業總產值占全省的70%以上[2]。還有對城市群的空間規模提出的要求，如代合治、張倩與董青等對城市群區域面積的界定標準分別為大于1萬 km2、1.5萬 km2與5萬 km2[1,4,10]。

第二，對城市群效率的界定標準。其中，有對單位人口產值與單位空間產值的要求，如方創琳認為城市群的人均GDP應超過3 000美元，張倩等給出的標準是超過1.2萬元人民幣，經濟密度則應大于每平方公里500萬元人民幣[3,10]。有對單位空間人口的要求，J.Gottman認為Megalopolis的平均人口密度要達到每平方公里250人，張倩等給出的標準是每平方公里550人[10, 19]。

第三，對城市群體系、內部城市數量及各級城市規模的界定標準。雖然表述不同，但學者們都指出城市群應有一到多個核心城市，并具有一定數量建制市[2-4,10]。

（2）聯系標準

相較于其他區域，城市群內部各城市間各種聯系更為密切。因此，相關研究從承載聯系的基礎設施、城市間距離、交通與通信聯系、經濟聯系等方面給出了標準。

第一，對城市群承載聯系基礎設施的界定標準，如交通與通信設施網絡[1,19]。一些學者給出了基礎設施數量標準，如劉榮增認為城市群內公路與鐵路分別要大于25 000 km與3 500 km，電話擁有率超過50%。姚士謀給出的則是密度標準，公路與鐵路分別為每萬平方公里2 000—2 500 km與250—550 km[2,21]。

第二，對城市間距離的界定標準，包括城市間空間與交通時間距離，其反映了城市間聯系的成本。日本政府都市圈的范圍以一日為限，半徑為100—150 km，我國學者指出城市群是連續與鄰近的，也是從空間距離出發[1,4,11]。董青對城市間時間距離做出的要求是小于4小時[4]。

第三，對城市間交通與通信聯系的界定標準。如陳群元與宋玉祥、高曉路等在界定時分別使用了長途汽車、列車班次、移動電話通話次數與百度搜索等數據[16,18]。

第四，對城市間經濟聯系的界定標準。有學者對城市群的工業化程度與城市化程度提出了要求。該標準背后的邏輯是，工業與服務業的分工更細，因此其產業間的投入產出聯系更加密切。因此區域的工業化與城市化程度越高，其經濟聯系越密切。美國政府對非農勞動人口占比的標準是75%以上，方創琳等、張倩等對非農產值占比的標準是70%以上[3,10]。對于城市化程度的標準，學者們給出的標準多在35%—50%之間[1]。此外，有學者以各種模型來衡量城市間的理論經濟聯系。其中使用范圍最廣的是引力模型，該方法假設城市間的經濟聯系與其經濟規模（聯系可能性與意愿）成正比，而與其距離（聯系成本）成反比[22-23]。

2 對界定與劃分方法的再思考

2.1 以經濟聯系界定與劃分城市群的意義與優勢

相關研究在對城市群界定與劃分時過多的考慮績效標準，而研究者對“何為城市群”的績效標準門檻不同，是造成其界定與劃分爭議的重要原因。對城市群產出績效的估算應在其范圍界定與劃分之后，根據其規模與效率界定其能級，探索其運行機制的進一步工作。因此，城市群的產出績效不宜作為界定與劃分依據。

人們的生產與生活是一種經濟活動，城市間的經濟聯系擴展了居民的生產與生活網絡，而城市群正是在這種不斷產生、加強與深化的經濟網絡之上應運而生[24]。可以說，城市間經濟聯系與相互作用是先于城市群而存在的，沒有聯系就沒有城市群。因此，筆者認為在城市群界定與劃分時著重采用聯系標準，這也許是解決相關研究在城市群界定與劃分爭議的有效途徑。

圖1 城市間經濟聯系核心地位及與自然聯系、文化聯系、政治聯系的交互關系

城市間的聯系分經濟、自然、文化、政治等多種[25]。其中，經濟聯系是一種綜合性的聯系，在各種聯系中具有核心地位（圖1）。一方面，自然、文化、政治等聯系強的城市，其地域臨近，方言、信仰、生活標準相似，貨幣通用與交易制度相近，政治制度相似，政策壁壘與區域保護較小，因此其貿易與生產競合的頻率與強度都大于自然、文化、政治等聯系郊區的城市。另一方面，經濟聯系又反過來影響其他聯系。經濟聯系會加強城市間的聯系意愿，通過山水隔斷的打破與交通設施的建設來“縮短”空間距離，加強其自然聯系。強經濟聯系會同化城市間的貨幣與市場規范，由“車同軌，書同文”逐漸向相同的社會準則過渡，以相同的語言、生活規范與價值認同感為基礎形成區域文化，并經由一定的時間沉淀后形成民族意識，催生政治共同體的基礎，最終形成區域同名與國家。此外，與文化、政治聯系相比，經濟聯系更易被測度并用于定量研究，有學者在城市群范圍劃分時嘗試考慮反映文化、政治聯系的方言區、政治區劃等，但目前尚未有成熟與適宜的量化方法與指標，僅能作為經濟聯系的參考與輔助。為此，筆者認為城市群劃分時，應以城市間經濟聯系強度作為城市群的核心劃分與界定標準。

2.2 傳統引力模型的不足與改進

已有研究采用客貨流、人口遷移、信件流、電話通信數、百度用戶關注度、城市互相搜索百度指數、母子公司企業數據等實際流量數據來衡量城市間的經濟聯系[14,16,26-28]。這類數據的可信度高，但一般只反映了經濟聯系的某個方面，更重要的是其獲取難度大、成本高。多數研究只能在界定個別城市群時予以使用，少有研究將其用于多個城市群的界定。與實際流量數據相比，更多的研究采用引力模型來測度城市間的理論經濟聯系[15,22-23,29]。

引力模型可考慮多個方面的城市投入與產出規模，同時考慮城市間距離。但傳統引力模型的不足是將城市看作質點，未考慮城市產業結構對城市間投入產出關系的影響。假設A、B兩組城市以傳統引力模型計算出的理論聯系相等，但A組城市產業結構更互補，企業合作關系更密切，那么顯然A組城市的實際聯系是高于B組的。

本文采用筆者提出的行業間投入產出引力模型（Inter-industry Input-output Gravity Model，以下簡稱IIG模型）來測算城市間經濟聯系[30]。IIG模型將城市間的聯系分解為其各產業間聯系的集合，將城市規模分解為多個產業的規模，將不同城市不同產業規模兩兩相乘，并乘以衡量產業間投入產出關系大小的投入產出指數，兩個城市的產業結構互補性越大，其城市間總聯系也越大。IIG模型的模型形為：

式(1)中，Ci，i*，t為i與i*兩城市間t年的經濟聯系強度，dti，i*，t為城市間t年的時間距離。LCi，j，t、LCi*，j*，t分別為i城市j產業與i*城市j*產業t年的人力資本，P為產業數量。本文采用產出法來計算人力資本，i城市j產業的人力資本為i城市j產業的從業人員數乘以i城市所在o省j產業的人均工資[31]。其中，產業從業人員數來源于《中國城市統計年鑒》，人均工資來源于《中國統計年鑒》。uj，j*為j與j*兩產業間投入產出指數，其形式為：

式(2)中，Flinj，j*、Flinj*，j分別為j流入j*與j*流入j的產值，投入產出數據來源于中國地區及各省份的投入產出表。為了統一LCi，j，t與uj，j*的產業分類，本文將投入產出表中的42類產業數據歸并為《中國城市統計年鑒》中的19類。兩產業間投入產出關系越大，其產業聯系更密切。

3 以城市間經濟聯系界定與劃分中國城市群

3.1 選定待劃分城市群及待篩選對象城市

通過對既有研究的回顧與總結，本文選取學界關注較多的城市群，為保證城市臨近與城市體系相對完善的要求，剔除地級城市少于3個的天山北坡、拉薩、個開蒙與酒嘉玉，保留的待識別城市群及帶篩選城市名單（表5）。此外，對于城市群的范圍，不同研究對城市群的分離與合并存在爭議，其中爭議較多的主要有黑龍江是否細分為哈大齊與黑東，長三角是否細分為滬杭與南京，成渝是否細分為成都與重慶，南京與合肥是否合為一個城市群，濟南與青島是否合為山東半島[32]。因此，表5中對存在爭議的城市群分別給出了其合并與分離狀態下的城市名單。此外，表5中的城市群名稱選取被研究中出現次數較高的名稱，待篩選城市為需要進一步根據聯系強度進行篩選的城市，爭奪城市為存在多個城市群爭奪的城市。因涉及重大區劃調整，本文未考慮于2011年被撤銷的巢湖市。另外，由于香港、澳門與大陸地區在出入境、供需互通等各方面的聯系還存在諸多限制，因此不歸入珠三角城市群。

表5 待識別城市群及帶篩選城市

3.2 城市間時間距離估算

在使用式（1）測算表5中城市群內部各城市間聯系強度之前，需要確定城市間距離。城市間距離主要采用直線距離、最近交通距離、時間距離等。因為現實中不同區域在交通基礎設施質量、密度、容量等方面存在差異，相關研究認為以時間距離衡量城市間距離更為適宜。但這些研究未考慮不同年份間由于交通條件改變而引起的時間變化，與最近交通距離沒有顯著差別[29]。

根據當前中國區域建設與貨運交通方式的實際情況，高鐵、航空主要作為客流的出行方式，城市間貨物運輸一般還是以公路與普通鐵路為主。公路運輸與普通鐵路運輸的交通時間與成本基本相似，因此本文以城市間公路交通時間衡量 ，并以高速公路建成年份修正交通時間。

首先，確定臨近城市間交通時間距離。通過百度地圖（http://map.baidu.com/）搜索臨近城市間走高速與不走高速最短時間。在某一年份，若城市間未建高速，以不走高速最短時間為交通時間距離；若城市間已建高速，則以走高速最短時間；對于城市間部分路段建設高速的情況，其交通時間按高速與非高速路程所占比例確定。臨近城市間的交通時間計算公式為：

式（3）中，dti，i*，t、dthi，i*、dtli，i*分別為城市i至城市i*間交通時間、走高速與不走高速最短時間，hi，i*，t、li，i*，t分別為城市間高速與普通公路里程數。

然后，計算交通路徑上臨近城市交通時間之和作為臨近城市的交通時間，其公式為：

式（4） 中，dti，i+n，t、dti+n*，i+n*，t分 別 為第t年i城市到（i+n）城市與（i+n*）城市到（i+n*+1）城市的交通時間。tinter為對市內交通時間的修正，由于臨近城市間的交通時間dti，i*，t包含了進入i*城市的市內交通時間。而在過境時并不需要進入i*城市。由于城市內部存在擁堵問題，進入i*城市的市內交通時間大于繞過i*城市的過境時間，而擁堵時間與市內交通時間會隨城市規模逐漸擴大[33]。通過百度地圖搜索了超大城市（城區常住人口≥1 000萬）與一般城市的過境時間與市內交通時間的差距，將一般城市的tinter取0.3小時，特大城市的tinter取0.6小時。

3.3 聯系強度測算與城市群離合確定

張倩等認為當城市群規模過大（I級城市個數大于5個時），應根據實際情況將區域內與I級城市交通聯系最不緊密的部分作為新的城市群分離出來，但并未給出判斷標準[10]。通過式（1）可計算出城市間的聯系強度，并進一步計算出城市群的聯系鏈強度，其公式為：

表6 基于IIG模型的中國城市群界定與劃分結果

式（5）中， C*m，t為m城市群第t年的聯系鏈強度，Cm，t為m城市群第t年的聯系強度，NCm為m城市群的聯系鏈數量，N為m城市群的城市數量。表5中存在5組分離與合并存有爭議的城市群。根據式（5）分別計算出2003—2013這5組城市群分離與合并狀態下的年均聯系鏈強度，然后進行比較。若分離狀態下的聯系鏈強度大于合并狀態，則將兩個城市群分離；反之，則將兩個城市群合并。根據比較結果，將黑龍江、長三角、南京—合肥、山東半島進行分離，成渝則不分離。其他城市的年均總通勤時間，從少到多依次納入城市群以計算C*m，t。若加入i城市后，C*

m，t的下降速度為加入i城市前C*m，t下降速度的1.5倍，即被認定為邊緣城市，將其排除；若i城市之前多個城市為邊緣城市，加入i城市后C*m，t未上升，

3.4 邊緣城市的排除與爭議城市的歸屬

表 5中各城市群的城市范圍較大，需要進一步根據聯系強度進行篩選判斷是否納入城市群。按照2003—2013年間城市群內部各城市至亦認定為邊緣城市，將其排除；若i城市之前多個城市為邊緣城市，i城市加入后C*m，t上升，認為i城市非邊緣城市，將其加入。

在排除邊緣城市后，大部分爭議城市已作為邊緣城市被排除，只剩下京津冀與晉中對石家莊的爭奪。通過對比石家莊與兩個城市群的聯系，發現石家莊與京津冀城市群的C*

m，t（3 134.66）遠大于其與晉中城市群的C*

m，t（333.5），因此將石家莊歸為京津冀城市群。通過上述步驟，本文在中國的7個大區內，界定出28個城市群共181個城市，其范圍劃分結果見表 6與圖 2。

圖2 基于IIG模型的中國城市群界定與劃分結果

4 結論與展望

在高速城市化、城市網絡化、新型城鎮化的大背景下，城市群的重要性與研究價值與日俱增。作為城市群理論研究與規劃實踐的基礎，對城市群界定與劃分科學性的思考與探討，并非是老生常談的話題，而是非常有意義的工作。

通過系統述評，本文認為既有研究雖在城市群的命名、數量與等級界定、范圍劃分等方面存在爭議，但其標準主要可歸為績效與聯系兩類。研究者對城市群績效門檻的認定差異，是造成城市群界定與劃分結果爭議的重要原因。城市間經濟聯系是各種聯系的核心，是城市群的出現與發展的動力。因此，依據經濟聯系對城市群進行界定是解決其爭議的有效途徑。針對實際流量數據不夠全面及獲取成本較高的問題，而傳統引力模型又存在未考慮城市間投入產出關系的不足，筆者構建了IIG模型，對傳統引力模型進行修正，將城市規模分解為其城市各產業的規模，并在計算產業間經濟聯系時考慮了產業間的投入產出關系。與傳統引力模型相比，IIG模型能更有效地衡量城市間的經濟聯系。

在此基礎上，本文通過對既有研究的回顧與總結，選定待劃分城市群及待篩選的對象城市，通過高速公路建設時間、高速公路與普通公路的交通時間及比例確定了城市間的歷年交通時間距離，通過計算并比較爭議城市群分離與合并狀態下的聯系鏈強度以確定城市群的分離與合并狀態，依據城市群聯系鏈強度的變化與大小排除邊緣城市并確定爭議城市的歸屬情況，最終在中國大陸范圍內界定了由181個城市組成的28個城市群。

本文試圖尋找一種解決爭議的途徑，以經濟聯系為主要依據對中國城市群進行界定與劃分，深化與擴展了城市群界定與劃分的理論思考與研究思路。需要指出的是，不同時期的城市群范圍并非一成不變，而是會隨著區域發展與聯系的變化而變化。

當前，新的研究形勢與思想火花也對城市群的界定與劃分思路產生了影響。一是大數據的出現使獲取城市間實際聯系數據成為可能，二是在可持續發展理念影響下，一些研究已開始從發展空間、資源承載力與靜脈處理能力等方面提出了新的界定標準[20]。這些新的形式與視角，是筆者未來進一步研究的努力方向。

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The Definition and Division of Chinese Megalopolises Based on Inter Industry Input-output Gravity Model

Megalopolis is the focus and engine of national development. Its definition and division criteria are the basis of theoretical research and planning practice.Based on the systematic review of the controversy and common understanding of existing research, this paper considers that the root cause of controversy of the definition and division is the excessive emphasis on performance standards. Economic links between cities have a decisive effect on the formation of megalopolis.，Therefore, to strengthen the definition and division of megalopolis from the link standards, can effectively avoid the debate of performance access standards in defining and dividing. In view of the problem of not considering the input and output relations between cities of the traditional gravity model, the paper puts forward inter industry input-output gravity model to measure economic links between cities, and regards it as the definition and division standard of Chinese megalopolises.

Megalopolises | Definition and division | Economic links | Input and output relations | Gravity model

1673-8985（2016）06-0090-08

TU981

A

上海市哲學社會科學規劃青年課題“長江經濟帶城市網絡的內生增長機制與經驗研究”（課題編號2016EJL003）。