中原城市群空間結構演變與影響因素研究

楊蒙蒙,張斯琴

(內蒙古科技大學，內蒙古 包頭 014010)

目前中國正處于城鎮人口快速增加、土地大規模擴張和由經濟非均衡化發展的狀態向經濟發展轉型階段，城市群的發展已成為促進區域協調發展、國土空間優化、提升新型城鎮化品質的重要途徑[1]。城市群建設對我國城鎮化的發展有著顯著推動作用，在十九大報告中習近平總書記明確指出，要以城市群為主體構建大中小城市和小城鎮協調發展的城鎮格局，加快農業轉移人口市民化[2]。在經濟全球化、新型工業化、交通網絡化、信息化和知識經濟等綜合因素驅動下，城市群的發展歷程越來越多樣化，空間結構也越來越成為城市規劃、城鎮化的重點研究對象[3]。

西方國家對城市群空間結構的研究可以追溯到20世紀80年代，在1986年美國學者Friedmann J研究城市群等級網絡結構[4]，到2000年以后對城市群空間結構研究走向成熟。Parr，Musterd Sako研究城市群多中心空間結構[5，6]，Mayhew提出鄉村協同發展“中心+組團”這種特征空間結構模式[7]。同時期，也出現許多研究城市群空間結構的研究方法，以因子分析(FA)、系統動力學方法(SD)、層次分析法為主(AHP)[8]等方法為主。國內對城市群空間結構的研究稍微晚一些。較早時期姚士謀對長江三角洲城市空間結構演化進行了分析[9]。

方創琳在研究中國城市群緊湊度分析時引入西方的理論和方法，為城市群空間結構的研究奠定了基礎[10]?，F國內對城市群空間結構研究基于空間結構的演變特征、演變形式[11]、空間結構特征[12，13]、多中心化[14]等方面均有深入研究。研究方法在前人的基礎上進行了創新改造，現在國內主要的研究方法有探索性空間數據分析(ESDA)及實證性空間數據分析(CSDA)[15]、規模序位法則(Rank-Size Rule)[16]、社會網絡分析法(SNA)[17]等。空間結構理論基于“點-軸系統理論”“中心地理論”“核心邊緣理論”“中心-外圍理論”[18，19]等一些基礎理論。

綜上可知，現在國內外對城市群空間結構多以整體視角進行研究，對于單個城市的變化很難描述。同時，對城市群空間結構的演變的研究很多，但是對影響因素探究的不多。因此，在此基礎上對城市群空間結構的研究進行多視角分析，對于驅動因素進行深層次的挖掘。中原城市群是城市群規模最大、一體化程度最高、人口最密集的城市群，是中部承接發達國家以及我國東部地區產業、西部地區資源輸出的核心區域，作為中部崛起戰略的重要引擎，合理的空間結構有利于促進城市群協同發展以及高質量發展?；诖?，筆者以中原城市群為研究區域，以引力模型、社會網絡分析法探討空間結構演變特征。選取2007年、2014年、2018年3個時間截面，從整體、個體、群體3個維度對中原城市群結構進行分析以及運用QAP模型實證分析空間結構演變的影響因素，為優化中原城市群空間結構，實現區域協調高質量發展提出可參考的建議。

1 研究方法與數據來源

1.1 研究對象

中原城市群位于我國中東部地區，是以河南省為主體的中原地區，是國家批復的十大國家級城市群之一。中原城市群地處平原，交通運輸相對便捷，目前以鄭州為中心的“米”字形高鐵路線基本開通。2018年中原城市群GDP經濟總量達到72 077.78億元，常住人口達到15 361.38萬人，占地面積28.7萬km2。根據2016年《中原城市群發展規劃》行政劃分河南省18個地級市及非主體區的邯鄲、邢臺、長治、晉城、運城、蚌埠、宿州、淮北、阜陽、亳州、聊城、菏澤，共計30個城市。文中以《中原城市群發展規劃》中城市個數為研究單元，對2007年—2018年中原城市群的經濟聯系空間格局演變特征及驅動因素進行研究。

1.2 研究方法

1.2.1 評價方法構建

城市由于其資源要素、創新能力、產業結構、城市規模等不同，經濟質量存在較大差距，單一指標并不能對其經濟質量進行全面的衡量。參考相關研究以及結合實際[20]，筆者從經濟規模水平、經濟結構水平、社會發展水平、居民生活質量4個方面選取若干獨立又能反映城市綜合實力的18個指標構建城市綜合經濟質量指標體系，見表1。為了消除量綱影響，對其數據進行標準化處理；考慮到主成分分析的可行性，用Stata中工具進行SMC檢驗和KMO檢驗，SMC檢驗值處于(0.74，0.99)中間，KMO檢驗值為0.76，因此適合對綜合經濟質量Mi進行主成分分析，得到經濟質量原始得分值Mit,由于原始得分值可能為負，通過對其數據處理將其值調整為(0，1000)，得到修正后的城市質量。

表1 城市綜合評價指標體系

1.2.2 修正引力模型

引力模型是常被廣泛應用于測度空間聯系的數學模型，主要用來衡量空間相互作用大小。引力模型最先由美國學者捷夫用引力模型測算城市空間聯系強度，為以后研究城市群相互作用奠定了理論基礎[21]。后來，隨著引力模型不斷地改進，適用于空間結構、人口布局、城市間相互作用強度等方面并且在各個領域取得了很有價值的研究成果[22]。引力模型主要借鑒牛頓的萬有引力定律，將任意兩個物體間的引力大小與物體的質量和兩物體間的距離建立關系。一般來說，城市間經濟聯系與城市間距離成反比，城市間距離近，城市間經濟聯系強；城市間距離遠，城市間的經濟聯系強度較強。其修正后的引力模型為：

(1)

(2)

其中：Rij為城市i、j間的經濟聯系強度；Kij為經驗常數；Mi、Mj分別為城市i、j的綜合經濟質量；Dij分別為城市i、j的經濟距離。一般在修正引力模型中，將經驗常數設置成1，但是有學者認為在不同時代和背景下，經驗常數應該不同[23]。參考相關研究[24]以及結合本文實際情況將經驗常數K修改為城市占兩關聯城市綜合質量的比值。

1.2.3 社會網絡分析法

社會網絡分析法(SNA)現主要是被用來測度城市群空間結構。通過借助Ucinet 6.0工具，從網絡密度、中心性、核心-邊緣結構3個方面對城市群網絡空間結構特征進行刻畫。

1.2.3.1 網絡密度。網絡密度是反映城市群整體經濟聯系網絡的緊密程度，網絡密度越大，則該城市群經濟聯系就越緊密，代表該城市群經濟網絡建設更加完善，一般網絡密度取值范圍在[0,1]之間，越接近于1代表整體經濟聯系網絡越緊密。網絡密度公式如下：

(3)

式中：D為整體網絡密度；M表示經濟聯系中的關系數；N表示城市的個數。

1.2.3.2 中心度分析。中心度分析一般采用點度中心度(DC)及中介中心度(BC)指標刻畫網絡節點的中心性，本文選擇點度中心度、中介中心度衡量城市群節點城市位置分布特點。

點度中心度(DC)是反映城市群中節點城市的中心程度的指標。在經濟聯系網絡結構中點度中心度表示城市i與其他城市之間的存在經濟聯系的程度。某城市的點度中心度越高，則說明該城市與其他城市存在越多的經濟聯系，就越處于網絡中心的位置。點度中心度分為點入度(Ind)和點出度(Out),城市i點入度(Ind)表示該城市接受其他城市發出的經濟聯系的個數，城市i點出度(Out)表示該城市主動向其他城市發出經濟聯系的個數。點出度(Out)越大表示該城市經濟溢出程度就越大，點入度(Ind)越大表示該城市經濟發展受益程度就越大。其公式為：

DC=(Indi+Outi)/2(N-1)

(4)

式中:N為節點的個數，下同。

中介中心度(BC)用于測度一個城市多大程度上處于中間位置去構建經濟聯系網絡，如果一個城市的中介中心度較大則說明這個城市有足夠的能力控制著其他城市間的經濟聯系關系，起到“中介”與“橋梁”的作用。其公式為：

(5)

式中：gjk(i)表示節點k、j之間經過節點i最短關聯路徑的數目,gjk表示節點k、j之間所有的最短關聯路徑數目,其中,k≠j≠i,并且j

1.2.3.3 凝聚子群分析。探索在經濟聯系網絡中內部聯系較為緊密的子群構成，對子群間聯系情況進行分析，是對整體經濟聯系網絡的一個補充。通過Ucinet 6.0的Concor算法對城市群進行聚類分析，進而分析子群內部演化特征。

1.3 數據來源

統計數據主要來源于2008年、2015年及2019年《河南省統計年鑒》《山東省統計年鑒》《山西省統計年鑒》《河北省統計年鑒》《安徽省統計年鑒》《河南省國民經濟和社會發展統計公報》《山東省國民經濟和社會發展統計公報》《山西省國民經濟和社會發展統計公報》《河北省國民經濟和社會發展統計公報》及《安徽省國民經濟和社會發展統計公報》，其缺失數據通過平均法和線性插值法進行補充。地理距離通過百度地圖(官網：https://map.baidu.com)獲得相關數據。

2 中原城市群空間結構特征

為了更加清楚了解中原城市群空間結構的特征，下文將從整體、個體、群體3個維度對中原城市群空間網絡結構特征及演化進行分析。對網絡整體分析就要關注網絡的整體空間結構特征。個體分析就是分析節點城市在空間網絡處于哪種地位。群體分析就是對整體分析進行的一個補充，探究子群內部與子群之間的一種關系。

2.1 整體網絡空間結構演變特征

2.1.1 經濟聯系強度分析

運用引力模型測算2007年、2014年及2018年城市間經濟聯系強度。通過Arcgis 10.7軟件對中原城市群經濟聯系強度進行可視化分析，由于經濟聯系網絡復雜，則采取經濟聯系強度值小于均值時為弱聯系，將其排除，并在此基礎上對經濟聯系強度分為5個聯系強度等級進行分析，結果如下：①2007年—2018年第一等級經濟聯系引力線由1條增加到3條，前四等級經濟聯系引力數占總經濟引力數的比例由36%增長到53%，表明城市間經濟聯系強度在此期間逐漸增強。②第一等級聯系強度的城市是鶴壁—安陽一條引力線，到2018年變成鄭州—焦作、鄭州—許昌、鶴壁—安陽，由此可見，在此期間逐漸形成以鄭州為中心，引領中原城市群協同發展的良好布局。③中原城市群內部經濟聯系網絡密集處始終為鄭州及鄭州周圍城市，對于中原城市群南面方向城市蚌埠、淮北等，聯系網絡較為稀疏。

原因分析：①首先，隨著國家中原崛起戰略的實施，越來越多的資源開始向中西部傾斜，尤其是2008年金融危機之后，國家開始不斷地調整產業結構，我國中西部地區開始承接我國東部地區產業，人口開始往中西部地區集聚，因此中西部地區迎來了發展。其次，交通運輸業的發展縮短了城市間聯系成本，促進了城市間的聯系，因此中部地區城市間經濟聯系逐漸增強。②中原城市群發展規劃中提出，建設現代化鄭州大都市區，推進鄭州的發展，把支持鄭州建設成國家中心城市作為提升城市群競爭力的首要突破口。因此，中原城市群在經濟發展過程中逐漸形成以鄭州為中心的空間布局。

2.1.2 網絡密度演變分析

通過借助Ucinet 6.0工具計算網絡密度值(見圖1)，得知:①2007年—2018年中原城市群網絡密度值處于遞增趨勢，可知中原城市群經濟聯系水平呈遞增形式。②因為整體網絡密度處于(0.2，0.3)區間，可知整體網絡密度處于中等偏下水平，這表明中原城市群整體經濟聯系水平較低。

圖1 2007年、2014年、2018年經濟聯系整體網絡密度

原因分析：隨著科技的發展，城市間資源要素、信息、知識等流通更加便利，促進了城市間的聯系，因此經濟聯系水平在未來的時間里會越來越高。但是由于中原城市群跨度較大，以及政府行政壁壘或者地區資源稟賦差異等因素，導致城市間發生經濟聯系會有一定的阻礙，因此中原城市群整體聯系的水平增長速度并不會太快。

2.2 個體空間網絡結構特征

為了解中原城市群個體網絡空間結構演化特征，利用Ucinet 6.0工具測度了2007年、2014年、2018年點度中心度、中介中心度指標。

2.2.1 點度中心度分析

通過借助Ucinet 6.0工具測度個體中心度可知：①2007年—2018年，信陽和開封點出度一直位居前列，表明信陽和開封在中原城市群經濟關系中處于溢出地位，對要素資源稟賦處于引領地位。②在2007年—2018年，新鄉點入度排名一直前四，表明新鄉在經濟關系中處于集聚資源階段，并且在經濟聯系關系中處于受益狀態。③省會城市鄭州點入度波動較大，點出度變化較小，表明鄭州在此期間集聚要素能力逐漸增強，對周邊城市的輻射作用變化不大。

原因分析：①因為開封、信陽歷史文化悠久，旅游業相對發達，因此開封、信陽在經濟發展中起到輻射周圍地區的作用，在要素資源流動上很大程度上取決于旅游經濟的發展。②因中原地區經濟發展受到國家重視，而鄭州作為中原城市群中心城市且是河南省省會，在經濟發展中占有巨大的地理位置及政治優勢，因此在此期間經濟發展水平領先于其他城市。鄭州在2013年建立國家第一個國家級航空港經濟綜合實驗區、2016年建立鄭洛新國家自主創新示范區、2017年鄭州發揮大都市市區及中原城市群核心城市引領作用等，促進了鄭州以及周邊地區的發展。通過引入新的企業，同時吸引了大量人才資源到鄭州，使得鄭州經濟發展快速提高。

2.2.2 中介中心度分析

通過測算中介中心度值可知：中原城市群中中介“橋梁”逐漸發展變化，并且鄭州、商丘的中間作用逐漸增強。①2007年中原城市群中介中心度等級較高的城市有5個，到2018年中介中心度等級較高的城市發展成為6個，其中一直沒有發生變化的城市有新鄉、開封、周口、菏澤這4個城市，這4個城市在經濟聯系關系中一直承擔著中間“橋梁”作用，因此我們應當重點關注這些城市，因為這些城市的存在使得中原城市群間的節點城市聯系更加緊密。②商丘、鄭州中介中心度值在此期間變大，表明鄭州、商丘中間“橋梁”作用逐漸增強，焦作在此期間中介中心度值逐漸變小，表明焦作中間“橋梁”作用逐漸減弱。

原因分析：中間“橋梁”作用與城市的經濟發展水平有關，在2007年—2018年期間城市之間由于政府行政能力、資源稟賦、人口要素等眾多因素，導致城市間經濟發展水平不同，在此期間經濟發展良好的城市在經濟聯系網絡中開始承擔其“橋梁”作用，經濟發展較差的城市則在經濟聯系網中逐漸失去經濟網絡中的中介“地位”。

2.3 凝聚子群分析

中原城市群經濟聯系網絡子群受到地理位置限制及分空間結構變化明顯。①2007年—2018年凝聚子群的分布具有周邊城市抱團發展現象，4個凝聚子群城市構成都是臨近城市的組合。②凝聚子群結構在此期間有明顯的變化。第一子群內城市結構數目、城市構成有較大的改變，原先子群由10個城市構成，后發展成5個城市構成，并且以鄭州、洛陽、濟源等城市形成凝聚子群，逐漸發展成由鄭州、許昌和平頂山等城市形成的聯系密切的子群，地理分布由鄭州的西部地區發展成鄭州南部方向。 同樣，第二子群內部結構變化顯著，以新鄉為核心的集群轉變成以洛陽為核心的集群，并且在中原城市群的北部逐漸發展成中原城市群的西北方向。第三子群由周口、駐馬店等城市形成的集群逐漸形成新鄉、開封等城市的集群，地理位置由在中原城市群內部發展成為城市群的北部。第四子群逐漸形成商丘、周口、亳州等城市的集群，逐漸形成子群位于城市群的東南方向。

原因分析：子群形成與地理位置分布有關，中原城市群包含中部五省，跨度范圍大，城市間經濟聯系受到地理距離、交通設施、行政壁壘等多個因素影響，導致城市間貿易往來受到限制，致使形成周邊城市抱團發展，排斥其他城市，或者由于政府行政方針不同導致省際城市交流減少。因此，中原城市群要實現高質量協同發展在未來需要打破行政區劃界、增強城市群內外經濟聯系，加快子群間要素的流通，推動中原城市群的高質量發展。

3 中原城市群經濟聯系空間結構影響因素分析

3.1 影響因子指標選取

中原城市群經濟聯系強度受到多方面因素的影響。交通技術的創新降低了城市間的交流成本，增加了城市間經濟往來的次數。產業結構的變動完善了市場結構，從而促進城市經濟增長。要素資源的流動，帶來城市之間資源互補，促進城市經濟發展。經濟全球化帶來了商業機遇，打開了國內外市場，增加了國內生產制造商品銷售渠道，從而帶來利益。綜合這4方面的因素確定影響因子如表2所示，分析中原城市群經濟聯系空間格局演變的影響因素。

表2 中原城市群經濟聯系空間格局演變影響因子

3.2 影響因子相關性分析

由于文中的數據形式是“關系數據”，即矩陣數據為主，而QAP法是測量兩種“關系數據”之間相關性的重要方法，因此本文是利用Ucinet工具中的QAP算法進行分析。①通過對表2中7個影響因子在中原城市群30個城市間分布的數據差值進行絕對值處理，構建7個影響因子在30個城市間分布的差值矩陣；②分別以各個差值矩陣為自變量，以城市間經濟聯系強度矩陣為因變量，進行相關性檢驗；③根據分析結果對可能的影響因子與中原城市群經濟聯系空間格局演變特征進行相關性分析。

表3所示，交通技術創新、產業結構變動、要素資源流動、經濟全球化通過不同的影響因子均對城市群的經濟聯系空間格局演變產生一定的影響。其中：①高鐵動車班次因子回歸系數是正值，且顯著，表明高鐵動車班次與城市群經濟聯系強度呈正相關關系；時間成本因子回歸系數是負值，表明時間成本與城市群經濟聯系強度呈負相關關系。②二、三產業增加值及就業人數因子系數為正值，表明產業結構優化與城市群經濟聯系強度呈正相關關系。③社會消費品零售總額及固定資產投資完成額因子回歸系數正值且顯著，表明要素集聚與擴散對經濟聯系強度產生積極影響。

表3 影響因子QAP相關分析結果

3.3 影響因子的實證結果分析

3.3.1 交通技術創新因素

隨著交通技術的發展和不斷完善，逐漸形成高鐵、公路、航空等交通出行方式。特別是高鐵的開通壓縮了信息流、人流、物流等時空距離，大幅度地降低了城市交流的成本，加快了城市間人才、信息、資本等要素流動。2007年—2018年，中原城市群內部鐵路通車里程增加了1.41倍，公路通車里程增加了1.13倍，飛機場現有10個。交通技術的創新使交通運輸工具更加便捷，促進了城市間交流，增加了城市群內節點城市的經濟聯系強度。

3.3.2 產業結構因素

產業是經濟增長的主要來源，產業發展一般根據當地資源稟賦，突顯產業和資源稟賦優勢，推動當地產業發展，實現經濟的高質量發展。在2007年，中原城市群第二、三產業增加值為19 206.75億元，到2018年時已經增長到65 279.83億元，增長了3.4倍，在此期間二、三產業的比重逐漸上升，第一產業比重逐漸縮小，產業結構通過不斷調整優化，促進城市經濟高質量的發展，從而提高了節點城市間的經濟聯系水平。

3.3.3 要素資源流動因素

中原城市群內含有豐富的自然資源、人力資源等，由于交通的便利，促進了要素資源的流動，從而提高了要素資源的利用效率。中原城市群內農業發達、制造業密集，合理配置資源有利于加快城市群的經濟發展。在2007年—2018年，中原城市群內社會消費品零售總額增長了4.01倍，由此可見城市群要素流動性較高，有利于促進城市間經濟聯系強度。

3.3.4 經濟全球化因素

經濟全球化對中原城市群經濟發展帶來機遇與挑戰，引進國外資金、技術以及先進的管理經驗，同時也可以參與國外投資，利用國外資源，堅持“引進來走出去”并重。中原城市群內平均每年實際利用外資都有所增加，有利于城市群經濟發展，從而促進城市間經濟聯系強度。

4 結論與討論

4.1 結論

文章運用了引力模型、社會網絡分析法及QAP模型探討分析了中原城市群空間結構的演變特征及影響因素。①中原城市群整體經濟聯系強度有所提升，且逐漸形成以鄭州為中心的經濟聯系網絡；在中原城市群內部地區經濟聯系網絡較為密集，邊緣城市經濟聯系網絡較為稀疏，整體經濟聯系網絡逐漸往復雜方向發展。②中原城市群空間結構布局不穩定，節點城市角色變化差異性較大。個體網絡測度中，部分節點城市中心度、中介中心度值變化較大，節點城市在經濟聯系網絡中承擔“角色”變化明顯。③中原城市群凝聚子群內部空間結構變化明顯，并且子群分布具有明顯的地理特征，地跨不同的省域，政府行政方針、策略不同等眾多因素導致子群分布變化較為明顯。④運用QAP相關性分析得出交通技術創新因素、產業結構因素、要素資源流動因素、經濟全球化因素4個因素影響中原城市群經濟聯系強度。

4.2 討論

通過對中原城市群空間結構演變特征和驅動因素探討，筆者提出以下參考意見：①優化中原城市群經濟空間格局。堅持核心帶動、軸帶發展空間布局，增強中心城市集聚與輻射能力，完善服務體系，建設生態城市，使之發揮“龍頭”作用；打破行政壁壘，促進鄰省城市間合作交流，發揮節點城市產業優勢，合理布局，爭取實現中原城市群城鎮化協同發展。②增強中原城市群間經濟聯系強度。提高交通技術創新能力、完善產業結構、促進要素流動，適應經濟全球化宏觀環境，從而提高中原城市群經濟聯系強度，實現協同高質量的發展。