基于引力模型的絲綢之路核心區城市空間結構研究

張雯　何劍　紀俊

內容摘要：通道建設是絲綢之路核心建設的突破口，明確其城市空間結構是推動通道經濟帶建設的關鍵所在。本文基于城市空間理論，采用引力模型，利用ArcGis等軟件，以三大通道18個主要交通節點城市為研究對象，通過計算2014年樣本城市經濟質量、距離、城市間引力以及城市間斷裂點，發現：“烏昌都市圈”是超級增長極，長期呈現明顯的“單核”集聚結構，北疆城市間引力明顯強于南疆；北軸帶的克拉瑪依、石河子存在次中心爭奪，而南疆三地州城市中心引力較低，缺乏有效的增長中心，同時東疆主要交通樞紐吐魯番引力不足。最后針對現存的問題，提出了明確城市定位、加強道路管網的建設等對策建議。

關鍵詞：引力模型 絲綢之路核心區 城市空間結構

“一帶一路”戰略主要以政策溝通、設施聯通、貿易暢通、資金融通、民心相通為主要內容，新疆是絲綢之路中樞地段，憑借其獨特的地理、歷史和文化優勢，新疆成為絲綢之路經濟建設的核心區域。目前，中央已肯定新疆獨特的區位優勢凸顯出其在絲綢之路經濟帶的核心區地位，打通絲綢之路經濟大通道，將給新疆的發展帶來新的契機。筆者認為給新疆帶來大的發展機遇主要有三：一是道路交通基礎設施的建設，二是能源供給的有效解決，三是邊境合作中心和金融中心的建設，用來完成貨物、能源和資金的流動與清算，實現絲綢之路經濟帶各國之間真正的互聯互通。絲綢之路經濟帶的建設實質是道路、能源、貨物、資金的互聯互通，通道建設是絲綢之路核心建設的關鍵和主要突破口，核心區建設必將圍繞在以“中通道”建設為主逐步開展。

理論分析

既有文獻為本文的撰寫提供了一定的參考和借鑒，但也存在著研究視角較窄、理論基礎缺失、模型方法不新等問題。鑒于此，本文將立足于城市空間理論，采用引力模型與ArcGis遙感地理信息系統等軟件，以三大通道18個主要交通節點城市為研究對象，通過計算2014年樣本城市經濟質量、距離、各城市間引力以及各城市間斷裂點，發現從整體來看，“烏昌都市圈”是超級增長極，長期呈現明顯的“單核”集聚結構，北疆城市間引力明顯強于南疆，從南北東疆內部來看，北疆鐵路沿線次中心存在爭奪，即克拉瑪依、石河子兩個城市在區域次中心的位置上存在交叉重疊。而南疆三地州城市中心，喀什、阿克蘇、和田，引力較低，缺乏有效的增長中心，同時東疆主要交通樞紐吐魯番的城市交通樞紐引力不足。最后針對現存的問題，提出對策建議。

關于城市空間理論的研究最早可追溯到德國科學家克里斯塔勒的“中心地理論”，中心城市對周邊小城鎮具有吸引力作用，在這種作用力作用下逐漸形成大都市、都市圈，但單一的中心也會造成資源分布、城市發展的單極化，地區間發展不平衡，城市過大也帶來交通、住房、治安管理等方面的問題。城市空間結構的研究領域和內容中，其核心便是增長極理論以及點-軸擴散理論，增長極一般指具有帶動性和輻射性的主導型產業和極具創新性的行業及其上下游產業在區域內集聚形成的經濟中心，這使得原有的區域平衡狀態將會被打破，并引發原地域內的產業空間結構進行重新整合。規模屬于不同登記的增長極發生互相影響，并最終形成該區域范圍內的組織結構體系。作為增長極理論的擴展和延伸的點-軸擴散理論，其“點”指的是區域中的核心城市，各點間的線型基礎設施則是連接點的“軸”，線型基礎設施束影響范圍內的地帶被形象地叫做“軸帶”。各個城鎮的分布特征呈現為不同的等級，同樣“軸帶”也分為若干不同的等級，代表著對周邊區域具有不同程度的凝聚力和吸引力。

引力模型目前被廣泛應用于研究城市經濟涉及地域發展問題的領域中，該模型的應用使得空間結構的研究逐現定量化和精確化特征，因而被應用于城市地理學和經濟地理學中，并逐漸成為研究區域空間相互影響的相關問題研究的核心工具。引力模型公式如下：

Iij=GMiMj/Dbij （1）

其中，Iij表示i與j兩個城市之間的空間交互作用；Mi、Mj分別是i與j兩個城市的經濟體量；Dij是i與j兩個城市間的交通距離；G是引力系數，b為距離摩擦系數。引力模型表明，兩城市間引力與其經濟質量成正比，與城市間距離成反比，在城市空間結構研究中G，b系數通常取G=1，b=2。在城市空間引力研究中，城市間作用力的大小要結合斷裂點模型共同使用，即城市間相互引力并不是無限的，隨著距離的增加達到一定極限，這個極限點稱為斷裂點（break point）。其公式如下：

（2）

di為i和j兩個城市的斷裂點距離，Dij為i和j兩個城市間的交通距離，Qi，Qj為城市i與j的經濟質量。該公式說明一個城市對周邊區域的引力與其規模成正比，與距離的平方成反比，同時吸引力并不是無限的，受斷裂點的限制。

通道空間中各城市間引力和斷裂點分析

（一）指標選取

第二次中央新疆工作會議后，新疆著力打造“五中心、三基地、一通道”，定位絲綢之路核心區，五個中心的首個中心即是交通樞紐中心。在以道路暢通為目標的通道基礎建設中，新疆將進一步強化以南通道和北通道為兩翼，以中通道為核心軸的交通運輸綜合體。業內人士指出“‘絲綢之路經濟帶的核心是通道經濟帶，道路交通的互聯互通是首要的”。

文章圍繞中通道為主，南北通道為輔的主要交通節點城市為研究對象，分別是：哈密、吐魯番、烏魯木齊、阜康、昌吉、石河子、奎屯、烏蘇、克拉瑪依、塔城、伊寧、庫爾勒、阿克蘇、喀什、和田、阿勒泰等18個城市。

經濟質量是一個綜合性指標，經濟質量受人口、物流、資金、技術、信息等諸多因素的影響，本文選取人均 GDP、第三產業貢獻率（為本年第三產業增加值與本年 GDP 的比值）、投資效果系數 （用GDP 與當年全社會固定資產投資額比）、消費水平指數（本期基期消費水平與基期消費水平比*基期消費水平指數）、當年財政收入、工業GDP、社會消費零售總額和貿易進出口總額8個指標通過主成分分析，提取公共因子的方法構建綜合指標衡量地區綜合經濟質量。

通過對上述8個指標2014年數據進行主成分分析得出2014年主要城市經濟質量，主成分分析KMO值0.78，通過顯著性檢驗，表明上述8個指標適合做主成分分析。從分析結果看，提取的兩個主因子在三產和工業指標上的載荷較高，因此可以把因子1視為三產驅動型、工業增長型兩個因子上，這與現階段新疆經濟發展的驅動力一致，表明因子分析構建的經濟質量綜合指標具有一定說服力。

兩個城市之間的距離不僅指城市間的物理距離，也包含文化、政治、心理距離等眾多因素，由于現行統計制度的不完善，還不能找到合適指標去衡量城市間的文化、政治、心理距離的指標，對于新疆主要通道城市間的距離仍主要以物理距離為主。

有學者用公路、鐵路、航空里程的幾何平均衡量兩地間的主要距離，該方法得到廣泛使用，考慮到新疆交通體系建設不甚完善，上述地區間公路、鐵路、航空路線不一致，不方便比較，不能采用這種幾何平均。本文主要以地理距離衡量城市間的距離用D表示。

（二）各城市間引力與斷裂點計算

根據引力模型的公式，利用主成分分析計算出的綜合因子得分衡量經濟質量、距離指標，計算出新疆主要通道城市間的引力（見表1）。各城市間引力需結合斷裂點進行綜合判斷，如果一個城市對另一個城市有較大的引力值（≥5‰）且斷裂點靠近另一城市，說明該城市對另一城市具備較強的吸引力，斷裂點值越大，表明吸引力越大。以烏魯木齊與昌吉為例，兩城市相距39KM（為自治區政府至昌吉州政府之間距離）兩城市邊緣之間的最短距離只有21公里，經測算領地引力值732.529，烏昌之間強有力的吸引力遠遠超越于其他城市間的吸引力，斷裂點位置位于靠近昌吉的5.66公里處，位于遠離烏魯木齊的37.41公里處，斷裂點位置幾乎接近昌吉市。主要通道間城市的斷裂點如表2所示。

核心區城市空間結構特征分析

（一）“烏昌都市圈”是超級增長極

從表1可知，“烏昌都市圈”間的城市引力最大，首府烏魯木齊對其他城市的引力均大于0.05，是唯一對其他城市引力均達到顯著性的城市，且遠超其他城市間的引力，成為新疆城市空間結構中最有吸引力的單極。區域集聚擴散中心主要都是由地區的行政中心構成，如圖1所示，核心區內部一直都表現出顯著的“單核”集聚結構特征，空間增長的主要特征表現是集聚；從中心地理論看，“烏昌都市圈”成為城市空間的核心，其對周邊城市有強大的吸引力，吸引人流、貨物流、資金流進入該地區，成為新疆地區經濟的超級增長極，僅烏昌地區的國內生產總值占全疆國內生產總值的45%左右。

（二）北疆城市間引力明顯強于南疆

從城市地域分布來看，北疆城市間引力遠高于南疆，新疆主要城市分布在“中通道”上，全疆唯一的特大城市、大城市也分布于此，如烏魯木齊、石河子，隨著城市空間的不斷拓展，昌吉也發展成為中等城市，從而在一定程度上豐富了“中通道”城市空間的布局。除“烏昌都市圈”外，烏蘇、奎屯間引力為63.31，斷裂點位于距烏蘇的12.85公里處，兩城市聯系十分緊密；克拉瑪依、奎屯、烏蘇、石河子，伊寧、博樂，克拉瑪依、阿勒泰、塔城等城市間引力都遠高于南疆城市間引力，城市空間中心化趨勢明顯，如圖1所示。

（三） “北軸帶”大、中城市次中心存在爭奪

按照“一核兩軸多群組”“一中三副，多點多心”的發展布局，以南北疆鐵路交通線路為兩個城市發展軸帶，南疆鐵路沿線稱為“南軸帶”，北疆鐵路沿線稱為“北軸帶”。“北軸帶”大、中城市存在次中心的爭奪，從城市間引力值也可以看出，如克拉瑪依、奎屯、烏蘇之間引力分別為8.13、5.92，石河子、奎屯、烏蘇之間引為6.63、4.32，同時克拉瑪依、塔城、阿勒泰之間的引力1.49、0.49，“北軸帶”如圖1所示，克拉瑪依、石河子兩個城市在區域次中心的位置上存在交叉重疊，區域次中心存在爭奪。

（四）“南軸帶”城市缺乏有效增長中心

“南軸帶”逐步形成以喀什、阿圖什為城市圈的增長極，兩城市間引力為6.4，斷裂點位于距阿圖什的12.36公里處，喀什、阿圖什城市聯系緊密，但作為南疆三地州城市中心，喀什、阿克蘇、和田之間的引力值較低分別為0.27、0.07，和田、阿克蘇之間引力為0.02（未達到顯著性要求），如圖1所示，從南北軸帶對比來看，南軸帶中心城市喀什的遠較“北軸帶”城市低，缺乏有效的增長中心。

（五）城市交通樞紐引力不足

作為“通南調北”的樞紐，吐魯番處在“兩軸帶”交匯處，其作為鐵路交通連接南北疆的地位十分突出。吐魯番與烏魯木齊、庫爾勒、哈密之間引力為10.53、0.56、0.47，其與北疆城市引力較南疆城市引力大，斷裂點位于距吐魯番的9.49公里、76.21公里、152.95公里，其特殊的交通樞紐位置與引力表現不一致，沒有發揮出其作為地區交通中心的作用。

核心區建設的啟示

通過新疆主要城市間引力分析，從經濟聯系緊密程度上驗證了當前空間結構的基本格局，也發現了空間城市布局存在問題，對核心區建設有以下幾點啟示。

注意超級中心對次級中心發展的抑制作用。通過引力分析發現，“烏昌都市圈”對其他主要城市的引力是絕對的，形成了地區增長的單一核。孜比布拉·司馬義（2010）研究指出從2000年的綜合城市化水平等級圖上反映出，北疆的昌吉回族自治州、伊犁哈薩克自治州，南疆的阿克蘇地區和經濟發展水平相對較高的巴音郭楞蒙古自治州的城市化水平相對較高且從地理位置上形成了經濟帶，是以烏魯木齊市為中心的聚集區的組成體。本文對這種觀點有不同看法，由于超級中心的存在相反抑制了次級中心的發展，昌吉州、巴州之間存在較大的緩沖地帶，除烏魯木齊外基本沒有其他經濟上聯系緊密、引力大的城市存在。

明確克拉瑪依、石河子次級中心城市發展的定位。從引力結果看，克拉瑪依、石河子在奎屯、烏蘇城市間的引力爭奪比較激烈，克拉瑪依作為除首府外唯一的地級市其經濟影響力在地區發展中吸引力不容小視。近幾年隨著石河子邁入大型城市的行列，其在地區間的中心作用不斷加大，應逐步確立石河子在“瑪河經濟圈、奎屯、烏蘇”一帶的中心區作用；確立克拉瑪依作為連接阿勒泰、塔城的中心作用。

加強“伊寧-霍爾果斯”、“喀什經濟特區”兩個副中心的建設，奮力搶占中亞、西亞、南亞經濟發展制高點。喀什在南疆三地州中心地區已逐步形成，尤其是隨著喀什國家經濟特區的設立，更加確立了喀什南疆經濟、金融中心的地位；從引力分析結果看出，喀什、阿圖什之間引力在南疆城市中最強，形成喀什、阿圖什經濟圈，但喀什對阿克蘇、和田的引力不足。伊寧對周邊主要周邊城市引力不足，邊境合作中心的引力較弱，兩地區發展需要更多政策、資金支持，以政策為先導重點打造地區金融港。

應注重對交通樞紐吐魯番的建設。吐魯番在“南北軸”交匯之地，是核心區“中通道”上的交通樞紐，應主動利用其交通樞紐的特殊地理位置，積極規避“烏昌都市圈”對該地區的屏蔽作用，把該地區建成聯通南北疆，東南疆重要的集散中心。

繼續加強“中通道”、“南通道”道路管網的建設。作為新疆經濟的“兩軸”處在絲綢之路重要的“中通道”、“南通道”上，“中通道”經“北軸帶”聯通哈薩克斯坦至歐洲，“南通道”經“南軸帶”聯通塔吉克、吉爾吉斯坦等國至南亞。新疆向西面向歐亞諸多國家，基于交通的基礎設施建設一定要先行。2014年新疆高速公路總里程突破4000公里，居全國第12位；新疆對外貿易實現進出口總值276.69億美元，在全國僅排名第21位。新疆有最廣袤的地理空間，與哈薩克斯坦、塔吉克斯坦、吉爾吉斯坦等8個國家接壤，其道路管網建設有許多建設投資需求。

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