基于“點—軸”系統理論的吉林省域經濟空間結構研究

李禹辰 徐 月 張 憲

1 引言

“點—軸”系統理論最早由我國經濟地理學家陸大道提出，并廣泛應用于我國國土開發和區域發展實踐[1]。該理論的核心是：社會經濟客體大都在點上集聚，通過線狀基礎設施而連成一個有機的空間結構體系[2]。一般情況下，發展軸以交通干線為線狀基礎設施，以處于交通干線或其交叉點上的城鎮、工礦區等為主要節點，并根據節點、發展軸直接吸引范圍的大小進行分級[3]。以“中心地理論”和“增長極”理論為基礎，陸大道進一步構建了“點—軸”漸進式擴散理論模式。在“點—軸”漸進式擴散作用下，區域整體發展水平將呈現由“非均衡”向“相對均衡”的發展態勢，隨著生產力的進一步發展，區域內將形成比較完善的“點—軸”等級體系及“點—軸—集聚區”的空間結構[3]。綜觀國內學術界近年來研究成果，可歸納如下：第一，理論體系日益完善。如基于“點—軸”系統理論的點軸群理論分析[4]；對社會經濟“點—軸”系統空間結構的分形演化及其復雜性規律的探討[5]；系統闡述“點—軸”系統理論的發展演進與實踐應用[6-8]；“核心—邊緣”與“點—軸”系統轉化的理論與實證分析[9]等。第二，研究方法不斷創新。隨著計算機技術和地理信息系統空間分析技術的發展，國內學術界更加傾向于以“點—軸”系統理論為基礎，結合計量地理學相關模型，并以ArcGIS、SPSS、SAS等軟件為平臺，對某一區域的經濟空間結構、國土開發與規劃等進行實證研究，在理論拓展和實踐應用兩個方面均取得了較大成果。如以“點—軸”系統理論為基礎，基于交通路網的時間距離衰減擴散模型的構建[10]；借助多元計量統計模型以及聚類分析方法來探究“點—軸”理論系統中各個城市節點的等級及區域經濟影響[11]；運用經濟學領域的存流量模型對“點—軸”空間結構系統發展模式進行分析[12]；基于GIS平臺構建區域城鎮“點—軸”系統空間結構的分形模型[13]等。第三，應用領域逐步擴展。隨著“點—軸”系統理論體系的完善，實證研究的層次和內容也日趨多元化，如“點—軸”系統理論在區域城鎮及經濟空間結構的構建與演變[14-16]、區域經濟產業軸帶構建[17-19]、城市群邊界的識別[20]、旅游資源開發與規劃[21-24]等方面均得到較為廣泛的應用。通過文獻梳理，可以看出，相關研究成果多是基于“點—軸”系統理論的實證研究，同時也對該理論進行了一定的拓展。但在研究方法上，鮮有將“點—軸”系統理論與區域經濟地理格局、空間聯系強度等空間分析方法相結合的案例；在研究區域上多以經濟發達地區為主，中西部、東北地區較少。基于此，本研究在國家“振興東北老工業基地”戰略深入實施的背景之下，選取吉林省作為研究區域，以“點—軸”系統理論為基礎，同時結合區域經濟差異理論，采用ESDA（Exploratory Spatial Data Analysis，探索性空間數據分析）、城鎮空間聯系強度等分析方法，選取吉林省各縣級以上城市主要的經濟數據，定量與定向相結合，分析吉林省現狀經濟地理空間格局和各市縣間的空間聯系強度，并以ArcGIS為主要平臺，對分析結果進行可視化表達，為合理構建吉林省“點—軸”開發模式，在新的時代背景下打造吉林省經濟空間結構提供參考。

2 研究方法、研究區域與數據來源

2.1 地理空間格局分析方法

經濟地理空間格局是對區域經濟活動集聚現象或者空間經濟不平衡現象的描述與定量表征，是區域分析與區域規劃的核心問題[25]。通過對區域經濟地理空間格局的分析，發現區域經濟發展的態勢，探索區域中“點”和“集聚區”的空間分布，為“點—軸”系統的構建提供參考。目前國內學術界與經濟地理空間格局相關的研究主要有兩類：一是基于區域差異系數，選取區域不同時段的某種屬性數據，計算區域整體的差異系數，并用以表征區域經濟的差異程度及其演化特征；二是考慮地理單元空間關聯，利用ESDA（Exploratory Spatial Data Analysis，探索性空間數據分析）方法，借助SPSS數據分析軟件、ArcGIS空間分析軟件進行全局空間自相關分析、局部空間自相關分析，對區域經濟冷熱點和集聚現象進行判斷。

2.1.1 區域差異分析

本文選用標準差系數和變異系數對吉林省各市縣經濟發展差異水平。

標準差系數，用于衡量區域經濟發展的絕對差異水平，其表達式為：

式中，S為標準差系數，Yi代表第i個市（縣）的GDP值，Y代表省域所有市縣的GDP平均值，n是省域各市縣個數。

變異系數，用于衡量區域經濟發展的相對差異水平。其表達式為：

式中CV為變異系數，S為標準差系數，Y代表省域所有市縣的GDP平均值，變異系數即標準差系數與GDP平均值之商。

2.1.2 ESDA探索性空間數據分析

ESDA（Exploratory Spatial Data Analysis）分析是一系列空間數據分析方法和技術的集合，以空間關聯測度為核心，通過對事物或現象空間分布格局的描述與可視化，發現集聚和空間異常，揭示研究對象之間的空間相互作用機制[27]。本文選用2009、2011、2013、2015、2017年吉林省各市縣GDP數據，通過全局空間莫蘭指數（Moran's I）進行吉林省域各市縣全局自相關分析，探討全省各市縣間的經濟聯系趨勢；通過局部莫蘭指數進行局部自相關分析，確定經濟集聚區域。

全局莫蘭指數計算公式：

式中Xi、Xj分別為區域i、j的屬性值，X為區域的平均值；Wij為空間權重矩陣，用于定義空間單元的相互鄰接關系，相鄰為1，不相鄰為0；n為研究單元總數；

局部莫蘭指數計算公式：

2.2 城鎮空間聯系強度分析

空間相互作用一直是地理學研究中的基本問題[28]。城鎮之間的相互作用，把空間上彼此分離的城鎮結合為具有一定結構和功能的有機整體[29]。城鎮往往被視為空間中的“節點”，通常把城鎮節點間的相互作用稱之為城鎮空間聯系[26]。通過分析城鎮聯系強度，可以考量某一區域城鎮間的相互作用，是在空間上構建發展軸線的重要手段，“點—軸”系統中“軸”的形成，與節點城鎮間聯系強度有較大的關系。目前國內學術界比較常用的定量分析方法是引力模型法。“引力模型”是應用廣泛的空間相互作用能力模型，即用來分析和預測空間相互作用能力的數學模型。本文選用2015年吉林省各市縣人口和GDP數據，考證相互之間的經濟聯系強度。考慮綜合規模要素和交通成本的相互作用，引力模型變式為[30]：

式中，Rij為兩區域之間的經濟聯系強度；Pi、Pj分別表示城市i和j的人口；Gi、Gj分別為兩個城市的GDP，Dij為城市i和j之間的公路交通時間距離。

2.3 研究區域與數據來源

吉林省位于中國東北地區的中部，西南與遼寧省、西北部與內蒙古自治區、北部與黑龍江相鄰，東南與朝鮮民主主義共和國隔江相望，東部與俄羅斯接壤。吉林省東、中、西地貌差異明顯，由東向西形成長白山地、丘陵臺地、沖積平原三種地貌類型。全省下轄1個副省級市、7個地級市、1個自治州，20個縣級市，19個縣。本文研究數據來源于吉林省相關年份統計年鑒。

3 吉林省域經濟空間格局分析

3.1 吉林省經濟地理總體特征分析

3.1.1 區域差異程度分析

圖1 吉林省各市縣主要年份標準差系數、變異系數圖

圖2 吉林省主要年份經濟首位度變化圖

選取吉林省各市縣2009、2011、2013、2015、2017年的GDP數據計算4個時間節點的標準差系數和變異系數，以表征吉林省的經濟差異程度。經計算，2009-2017年吉林省各市縣的標準差系數和變異系數雖有波動，但總體上呈上升趨勢，各市縣之間的GDP絕對差異與相對差異均不同程度加大，表明吉林省各市縣的經濟發展水平差異逐步擴大，省域經濟不平衡現象正在加劇，這與吉林省目前整體所處的經濟發展階段有較大關系（圖1）。若以長春、吉林兩市的GDP指標計算經濟首位度，吉林省的首位度多年來均在2以上，并且從2011年開始，有逐年加大趨勢（圖2），說明吉林省域經濟結構失衡、過度集中的現象非常明顯。

3.1.2 區域空間自相關分析

選取吉林省2009、2011、2013、2015、2017年各市縣的GDP數據，利用ArcGIS平臺下的Moran's I模塊計算吉林省5個時間節點的全局莫蘭指數，以定量表征吉林省各市縣經濟發展的相關程度。經計算，2009-2011年吉林省全局莫蘭指數從0.14475上升到0.14614，這一時期全省各市縣經濟發展的相關程度有所加強；2011-2017年全局莫蘭指數從0.14614下降到0.11859，隨著全國經濟進入新常態，吉林省區域經濟結構失衡現象愈發突顯，省域經濟處于“非均衡”發展階段（圖3）。

圖3 吉林省各市縣主要年份全局莫蘭指數圖

圖4 基于空間插值法的吉林省經濟地理空間格局分析圖

3.2 吉林省經濟地理靜態空間格局分析

3.2.1 經濟冷熱區分析

基于縣級市尺度，選取2017年各縣市GDP指標，利用ArcGIS平臺下的自然間斷點分級方法將吉林省各市縣經濟水平分成10級，再采用反距離權重法進行空間插值分析，對進行空間格局分析，進而辨識吉林省經濟冷熱區空間分布（圖4）。經分析，吉林省的區域經濟發展水平極不平衡，從GDP指標來看，長春市“一市獨大”的單極化發展趨勢非常明顯，吉林市作為省域副中心城市，目前與長春市存在較大的差距，經濟總量僅為長春市1/3左右，長春、吉林兩市之間的協同發展效應并不突出，從多年來吉林省經濟首位度及經濟發展階段進行初步判斷，目前長春所處的極化發展階段是制約“長吉一體化”發展的主要因素；“延龍圖”（延吉市、龍井市、圖們市）區域作為《吉林省城鎮體系規劃（2011—2020年）》確定的重點發展區域，目前并未真正發揮其門戶作用，“長吉圖開發開放先導區”戰略在實施過程中遇到較大阻力，主要體現在長春市、吉林市、延邊州三者之間經濟網絡尚未完全建立起來，長春、吉林兩市輻射帶動作用有限，區域協同發展尚需時日。從人均GDP單項指標來看，發展條件較好的區域集中在松原—通化一線的中部地區，東西兩翼的延邊州和白城市是吉林省發展最為滯后的區域，中部區域形成由長春、吉林、松原、遼源四個增長極核構成的“經濟隆起區”，在上述四個增加極核的周邊，形成若干經濟洼地。總體上，省域經濟目前均處于較低水平的極化發展階段，“點—軸”等級體系是未來吉林省經濟空間結構的建設重點。

圖5 基于局部莫蘭指數的吉林省經濟集聚區分析圖

3.2.2 經濟聚集區分析

選取吉林省2009、2011、2013、2015、2017年各市縣的GDP數據，利用ArcGIS平臺下的Moran’sI模塊計算吉林省5個主要年份的局部莫蘭指數，并進行集聚分區，以表征省域經濟集聚區的空間分布（圖5）。經分析，2009和2011兩個年份省域范圍內沒有出現集聚區域，說明此階段長春以及各主要地級市增長極核效應較弱，“點—軸”系統尚處于孕育發展階段。2013年和2015年（舊行政區劃） 均只出現了低高集聚區，為永吉縣，長春、吉林兩市之間存在明顯經濟洼地，一方面說明作為“長吉一體化”戰略重要的中間節點，永吉縣的經濟發展水平與其自身的區位條件不相匹配，出于自然條件、經濟基礎、政策環境等多方面的原因，永吉縣已經成為長吉一體化發展的主要的制約因素；另一方面也說明在行政區劃調整前（九臺市撤市建區）長吉一體化區域的協同發展趨勢不明顯，長吉都市圈的建設條件尚未成熟。2015年九臺撤市建區，劃入長春市區，長春、吉林兩市的市區在地理空間上交界，通過模擬可知：2015年（新行政區劃）和2017年在省域空間形成唯一的高高集聚區，即長春市區和吉林市區，一方面說明九臺區的建設對于長吉一體化發展在政策上產生的正面效應較為顯著，為長春、吉林兩市經濟空間上的一體化帶來了契機，九臺區將成為長吉一體化區域重要的戰略支撐點，在長吉一體化戰略不斷推進的大背景下，九臺區將成為吉林省經濟產業發展的熱點地區；另一方面，永吉縣目前是制約長吉一體化戰略的主要短板。

4 吉林省城市經濟聯系強度分析

選取2017年全省各縣市城市人口和GDP數據，運用“引力模型”計算相互之間的經濟聯系強度，構建各市縣間經濟聯系矩陣，利用ArcGIS網絡分析功能對計算結果進行可視化表達，分別以地級市和縣級市為研究對象，將經濟聯系強度分為五個層次（圖6-7）。

4.1 以長春市為中心的城市經濟聯系強度分析

圖6 吉林省各市縣間經濟聯系強度示意圖（以地級市為研究對象）

與長春市經濟聯系強度由高到低的地級市（含延吉市）排名依次是：吉林市、遼源市、四平市、松原市、白山市、通化市、延吉市、白城市，長春、吉林兩市之間的聯系強度位于第一層級，長春與遼源、四平、松原的聯系強度次之，可見長春市作為省域唯一的省級增長極核，其輻射范圍主要在中部地區，“長吉一體化”戰略具有一定的經濟基礎和交通區位優勢；相比之下，長春市與白山市、通化市、延吉市、白城市的聯系強度較弱，特別是東西兩翼的延吉市和白城市，與長春市的聯系強度最弱，說明由于交通區位及長春、延吉、白城三市自身經濟發展水平等原因，長春市對吉林省東西兩翼的帶動不夠，《吉林省城鎮體系規劃（2011-2020年）》所確定的東西向發展主軸——琿烏（琿春—烏蘭浩特）發展軸動力支撐不足，“長吉圖開發開放先導區”戰略實施效果不顯著。與長春市聯系強度最大的縣級市（含縣城）前十位依次是：公主嶺市、九臺區、伊通滿族自治縣、農安縣、德惠市、梨樹縣、梅河口市、磐石市、長嶺縣、扶余市。公主嶺市與長春市的聯系強度僅次于長春、吉林兩市之間的聯系強度，公主嶺市作為吉林省第一批擴權強縣試點城市，具有良好的區位條件和經濟產業基礎，是承接長春市經濟輻射效果最明顯的縣級市，鑒于長春市與四平市之間經濟聯系的密切性，公主嶺將成為“長春—四平”發展軸線上重要的節點；九臺區與長春市的聯系強度僅次于公主嶺市，九臺區于2015年撤市建區，行政區劃的調整對九臺經濟產業發展起到非常大的促進作用，同時也為“長吉一體化”戰略的實施起到促進作用；伊通滿族自治縣介于長春、遼源兩市之間，與長春市的經濟聯系強度次于公主嶺市和九臺區，是“長春—遼源”發展軸線上重要的節點；農安縣、德惠市在行政區劃上隸屬于長春市，并與長春市區接壤，便于承接長春市產業轉移，此外，隨著松原市在省域經濟格局中的地位不斷增強，農安縣將成為“長春—松原”發展軸上的重要節點；梅河口市與長春市的經濟聯系強度位列所有縣級市第六位，同樣受擴權強縣政策的利好，梅河口市近年來經濟、產業、社會各方面均取得了長足的發展，受區位條件、政策因素等方面的影響，梅河口市目前與通化市的經濟聯系強度偏弱，遠遠小于梅河口市與長春市、遼源市之間的聯系強度，初步判斷梅河口未來的經濟走向應主要以長春、遼源兩市為依托，定位為長春、四平、遼源三市進出長白山區域門戶。

圖7 吉林省各市縣間經濟聯系強度示意圖（以縣級市為研究對象）

4.2 以吉林市為中心的城市經濟聯系強度分析

除長春市以外，與吉林市經濟聯系強度由高到低的地級市（含延吉市）依次為遼源市、四平市、松原市、白山市、通化市、延吉市、白城市，且遠低于長春市與以上地級市引力值，可見吉林市作為吉林省第二大城市，對其他地級市的輻射能力較弱，目前不具備作為省級增長極的條件。與吉林市聯系強度最大的縣級市（含縣城）前七位依次是：永吉縣、九臺區、舒蘭市、德惠市、蛟河市、樺甸市、磐石市。以上七個縣市（區）除九臺區和德惠市外，其余五個在行政區劃上均隸屬于吉林市，且聯系強度遠不及長春市對周邊縣市的引力值，進一步說明吉林市經濟輻射范圍較小；永吉縣因為交通區位的原因，成為吉林市的直接輻射區，參考前述對永吉縣經濟及區位條件的判斷，將其納入吉林市區是比較合理的選擇；考慮到九臺區與長春、吉林兩市的聯系強度，其作為“長吉一體化”中間節點的地位較為明確；舒蘭市、蛟河市、樺甸市雖與吉林市的聯系強度相對較大，但其絕對值依然偏低，目前吉林市總體上處于極化發展階段，對以上三個縣市的經濟輻射帶動作用非常有限。

4.3 其他地區城市空間聯系強度分析

除長春、吉林兩市之外，地級城市之間的聯系強度總體較弱，通化、白山兩市由于公路交通距離較近，“通白一體化”區域具有形成區域性經濟集聚區的潛力。此外，其他地級市與其行政轄區內的縣級城市的聯系強度總體偏低，區域性中心城市的輻射能力有限，處于低水平的均衡發展態勢，東西兩翼的延吉—龍井—圖們、白城—洮南兩個區域經濟聯系強度相對較大，通過一體化發展，具備形成區域性中心經濟集聚區的條件。

5 結論與展望

5.1 吉林省經濟地理空間格局主要特征

近年來，吉林省各市縣之間經濟水平差距有加大的趨勢，在我國東北地區經濟發展總體下行的背景下，省域經濟不均衡趨勢愈發明顯。鑒于目前吉林省域經濟發展水平的不均衡性，相應的“點—軸”系統仍處于孕育發展階段。吉林省的經濟熱區位于松原—吉林—梅河口—四平所構成的菱形區域內，這一區域將成為省域經濟發展、產業轉型、新型城鎮化的主要載體。考慮到吉林省公路、鐵路交通布局，《哈長城市群發展規劃》所確定南北向以京哈鐵路、京哈高速、G102國道為支撐的“哈長”發展軸依然是吉林省最重要的發展軸線；東西向長春—吉林—延吉、長春—松原—白城的交通網絡目前經濟承載力較弱，琿烏（琿春—烏蘭浩特）發展軸客觀上不具備作為省域一級發展軸線的條件。

5.2 吉林省經濟空間結構構建

通過對吉林省經濟空間格局以及城市空間聯系強度的分析，基于“點—軸”系統理論，在吉林省域范圍內可構建“一區、四軸、多節點”的經濟空間結構（圖8）。“一區”為環長春經濟發展區，這一區域以長春市區為核心，以吉林市、松原市、四平市、遼源市、梅河口市市區為支點，區域內各市縣市區（縣城）為發展節點，是吉林省主要的經濟集聚區，隨著公主嶺市、永吉縣撤市（縣）變區，“長（春）公（主嶺）同城化”、“長（春）吉（林）一體化”戰略將進一步得到落實，為環長春經濟區的建設奠定基礎。“四軸”為以城市經濟聯系強度為基礎、以構建相對均衡化的區域經濟網絡為目標打造的四條城鎮發展軸線，一是以京哈高速為支撐的“四扶”（四平—長春—扶余）發展軸，這一發展軸線是《哈長城市群發展規劃》所確定的南北向“哈長”發展軸的吉林省部分；二是以琿烏高速、撫長高速、集雙高速為支撐“松通”（松原—長春—通化）發展軸；三是以G303國道為支撐的“雙梅”（雙遼—四平—遼源—梅河口—白山）發展軸；四是以琿烏高速公路為支撐的“琿白”（琿春—吉林—松原—白城）發展軸。建議進一步加快雙遼—四平—遼源—梅河口—白山、吉林—德惠—松原的高速公路、高速鐵路建設，加快長春—梅河口—通化的高速鐵路建設，從而強化以上發展軸線的交通支撐，形成省域空間網絡化發展格局。以“一區、四軸”為基礎，結合省域各市縣的經濟基礎、人口規模及區位條件，確定各級發展節點，長春市區為省域經濟中心；一級節點為吉林市、松原市、四平市等7個地級市以及延吉市和梅河口市市區，是區域性經濟中心；二級節點為其余市縣市區（縣城），是縣域經濟中心。隨著“點—軸—集聚區”體系的構建，在省域范圍內將形成多中心、網絡型的發展格局，促進省域經濟由“非均衡”向“相對均衡”發展。

圖8 吉林省經濟空間結構示意圖

5.3 關于吉林省國土空間格局的展望

近年來隨著國家機構改革的進行，全國各級各類城鄉規劃的編制已進入新的歷史時期。當前，吉林省省級國土空間規劃正在編制過程中，根據自然資源部《省級國土空間規劃編制指南（試行 2020.1）》的要求，規劃中應明確包括生態空間、農業空間、城鎮空間在內的省域國土空間保護開發總體格局，從而形成多要素、網絡化的省域空間布局。在此背景下，本文主要運用吉林省各市縣主要經濟數據對省域經濟地理空間現狀特征及規劃結構進行研判，在研究方法、指標選取等方面難免存在一定局限，文章旨在為吉林省國土空間規劃中省域總體保護開發格局特別是城鎮空間格局的構建提供一定參考，同時也可為吉林省各市縣國土空間總體規劃的編制提供一些方法上的借鑒。