基于區位商法的城市圈城市職能體系結構研究

祁哲云

（武漢科技大學，湖北 武漢 430000）

我國自開始研究城市地理學以來，以周一星為代表的大批地理學者圍繞城市職能方向進行了學術研究。經文獻調研后發現，關于武漢“1+8”城市圈的城市職能體系結構研究稀缺。周一星認為城市職能是城市科學的重要術語，屬于城市系統研究范疇，反映了城市在國家或地區的影響以及分工。文章所指城市職能概念為某一城市在城市圈范圍內的影響和分工。。城市職能即城市的未來發展方向。為了推進城市圈建設，需要研究城市圈的城市職能體系結構，帶動城市圈經濟、文化等因素全面發展。城市對外展開的經濟活動決定了城市職能。城市的經濟活動分為基本活動和非基本活動，對應城市的外部和內部服務內容。城市的基本活動是城市生存和發展的經濟基礎，是城市發展的主要動力[1]。

1 研究區概況及數據

1.1 研究區概況

城市圈即都市圈，是在“都市區”概念的基礎上，結合我國城市特點形成的一種概念[1]。武漢“1+8”城市圈以湖北省省會武漢為中心，聯合省內黃石、鄂州、孝感、黃岡、咸寧、天門、仙桃、潛江等八座城市形成的城市綜合體。武漢都市圈屬于揚子江中游城市群。

1.2 數據來源

數據取自湖北統計年鑒—2021、武漢統計年鑒—2021、黃石統計年鑒—2021、鄂州統計年鑒—2021、孝感統計年鑒—2020、黃岡統計年鑒—2021、潛江統計年鑒—2020、天門市統計年鑒—2020、咸寧統計年鑒—2021等九份統計年鑒。研究所用數據不含農林牧漁業相關數據。鑒于仙桃統計年鑒未提供仙桃市相關數據，所以不納入研究范圍。研究行業包括采礦、制造、電氣水的生產和供應、建筑、批發和零售、交通及倉儲和郵政服務、住宿和餐飲、信息技術、金融、房地產、租賃和商業服務、科學研究、水利公共設施管理、居民修理服務、教育、衛生和社會工作、文體娛樂、公共行政社會保障組織等。

2 武漢城市圈城市職能體系結構研究

2.1 區位商計算

劃分城市基本和非基本活動的主要方法包括普查法、殘差法、區位商法、正常城市法以及最小需要量法等五種[1]。文章研究采用區位商法。

區位商公式：

式中：ei——某城市某行業職工人數；et——該城市總職工數；Ei——全國該行業職工數；Et——全國總職工數；Li——區位商。

Li大于1的行業是該城市在全國具有基本活動的行業[1]。

馬蒂拉和湯普森提出的區位商以全國總體情況為標準，屬于宏觀研究；文章研究內容為城市圈內部的職能結構特征，傾向于微觀研究，以湖北省的總體情況為標準能夠鮮明反映城市圈內部的職能結構特征，需要對區位商公式進行調整。

調整后區位商公式：

式中：e1——城市圈某城市某行業某指標數值；e2——該城市該指標的總數值；E1——城市圈所在省份某行業某指標數值；E2——城市圈所在省份該指標的總數值；l——區位商。

l大于1的行業為城市的基本活動行業。依據公式對武漢都市圈（職工人數）進行區位商計算。區位商計算結果如表1所示。

表1 區位商計算結果

2.2 劃分城市的基本活動

武漢區位商大于1的產業包括金融業（1.504）、衛生和社會工作（1.366）、公共行政社會保障組織（1.281）、教育（1.268）、科學研究服務業（1.092）、信息技術服務業（1.044）以及制造業（1.003）。武漢的基本活動以第三產業為主，金融業區位商最高。

鄂州區位商大于1的產業包括采礦業（6.274）、水利公共設施管理業（1.828）、居民服務業（1.271）、公共行政社會保障組織（1.150）、制造業（1.110）、建筑業（1.057）以及衛生和社會工作（1.024）。采礦業區位商遠大于基本指標，鄂州的基本活動側重于采礦業。

黃石區位商大于1的產業包括采礦業（6.850）、公共行政社會保障組織（1.371）、教育（1.368）、衛生和社會工作（1.298）、水利公共設施管理業（1.281）、建筑業（1.155）以及制造業（1.145）。采礦業區位商遠大于基本指標，黃石的基本活動側重于采礦業。

孝感區位商大于1的產業包括住宿和餐飲業（2.250）、制造業（1.284）、采礦業（1.114）、文體娛樂業（1.109）、建筑業（1.033）以及水利公共設施管理業（1.020）。住宿和餐飲業區位商大于其他基本活動。

咸寧區位商大于1的產業包括采礦業（2.331）、文體娛樂業（1.613）、住宿和餐飲業（1.584）、制造業（1.392）、水利公共設施管理業（1.331）以及金融業（1.146）。采礦業區位商大于其他基本活動。

黃岡區位商大于1的產業包括建筑業（2.623）、制造業（1.474）以及采礦業（1.276），建筑業區位商大于其他基本活動。

潛江區位商大于1的產業包括采礦業（32.209）、制造業（2.118）以及建筑業（1.104），采礦業區位商遠大于基本指標，，潛江的基本活動側重于采礦業，是研究范圍中采礦業區位商最高的城市。

天門區位商大于1的產業為制造業（2.913）。天門區區位商結果表明，區域內基本活動完全傾向于制造業，產業極端發展較為嚴重。

2.3 歸一化處理

計算所得區位商含有特征數據，如潛江區采礦業（32.209），特征數據與其他數據的差異較大，需要對表1進行歸一化處理，目的是通過對原始數據的線性變換，將特征量縮放到指定區間，弱化特征差異。若歸一化值等于1，計為樣本中的最大值；若歸一化值等于0，計為樣本中的最小值。歸一化計算公式：

式中：xi——原始樣本值；xmax——所有樣本的最大值；xmin——所有樣本的最小值；xi'——歸一化后的樣本值。

歸一化處理結果如表2所示。

表2 歸一化處理結果

（1）經歸一化處理后，區位商值為1表示產業在武漢城市圈中屬重點發展產業，具有推動城市圈整體進步的作用。武漢在城市圈中最突出的產業包括電氣水的生產和供應業、交通及倉儲和郵政業、信息技術服務業、金融業、房地產業、租賃和商務服務業、科學研究服務業以及衛生和社會工作等八項；鄂州在城市圈中最突出的產業包括水利公共設施管理業、居民服務業；黃石在城市圈中最突出的產業為教育；孝感在城市圈中最突出的產業包括批發和零售業、住宿和餐飲業；咸寧在城市圈中最突出的產業包括文體娛樂業、公共行政社會保障組織；黃岡在城市圈最突出的產業為建筑業；潛江在城市圈中最突出的產業為采礦業；天門在城市圈最突出的產業為制造業。

2.4 聚類分析及可視化

聚類分析是指將一組物理或抽象對象分組，由相似對象組成多個類的分析過程。聚類分析是一種探索性分析，在分類過程中，不需要事先指定分類標準。聚類分析可以從樣本數據中自動分類，能夠最大限度減少主觀性判斷對分類過程的干預，充分保障結果的客觀性。利用SPSS 24.0軟件中的系統聚類工具和瓦爾德法，對區位商標準化后的數據進行聚類分析，得到的譜系圖。聚類分析譜系如圖1所示。

圖1 聚類分析譜系

將8個城市通過系統聚類分為五大類，Ⅰ類城市為鄂州和孝感，Ⅱ類城市為黃石和咸寧，Ⅲ類城市為武漢，Ⅳ類城市為黃岡和天門，Ⅴ類城市為潛江。利用ArcGIS軟件導出武漢城市圈城市職能分類。武漢城市圈城市職能分類如圖2所示。

圖2 武漢城市圈城市職能分類

3 研究結論

根據區位商結果、歸一化結果以及譜系圖，結合周一星等學者研究的中國城市職能類別體系，對武漢城市圈（不包括仙桃）的城市職能體系結構進行分析。Ⅰ類城市指城市圈中零售、餐飲、公共設施管理等生活性服務業突出的城市，包括鄂州和孝感。據有關資料顯示，鄂州市獲得2020年度“全省服務業發展突出貢獻市”榮譽稱號，自2018年湖北省全省開展服務業考核評估以來，孝感市政府出臺了一系列支持和鼓勵政策，優化服務業發展環境，促進了孝感市服務業高質量發展；Ⅱ類城市指城市圈中教育、文旅方面突出的城市，包括黃石和咸寧。據黃石市人民政府發布的《黃石教育基本情況》文件顯示，黃石市教育情況發展良好，各級各類學校1 099所，在校學生576 538人。根據我國溫泉地熱資源分布情況，湖北省地熱資源占有量排名靠前，咸寧市作為湖北省地熱資源集中地，地熱資源豐富，咸寧依托于南北承接的交通區位優勢，獲得了更多的文化內涵和社會關注，促進了咸寧的文化旅游產業發展；Ⅲ類城市指城市圈中信息技術、金融、科研以及衛生和社會工作等第三產業職能突出的城市，武漢作為長江中游重要的經濟中心，地理位置優越，市區包括武昌、漢口和漢陽，水陸空交通網絡橫跨東西，貫穿南北，是中國最大的交通樞紐，被稱為“九省通衢”。武漢東湖新技術產業開發區，別稱“中國光谷”，科技氛圍濃厚的地方，信息化集成度高，在最新的國家高新區綜合評估中位居全國第四；Ⅳ類城市指城市圈中制造業、建筑業突出的城市，包括天門和黃岡。天門是中國百強制造業城市之一，天門市精田棉業集團有限公司和新龍冶金科技發展有限公司為2020年湖北民營企業百強單位。黃岡市2021年建筑業總產值1 100.57億元，增幅33.5%，位居全省第二，建筑業是黃岡市2021年度唯一的1 000億級支柱產業；Ⅴ類城市指城市圈中采礦業占重要地位的城市，潛江市擁有豐富的礦產資源，根據潛江市人民政府2019年發布的《潛江市基本市情》顯示，潛江富含天然氣、石油、鹵水、鉀鹽、巖鹽等礦產資源，還有黏土、礦泉水等豐富的地下資源。

4 結語

武漢城市圈中各城市的城市職能特點各異，鄂州和孝感兩座城市保障基本生活的服務業突出，黃石和咸寧在教育以及文旅方面突出，天門和黃岡在制造業和建筑業突出，潛江采礦業突出。文章研究的方式，能夠強化武漢城市圈中單位城市的自我認知度以及城市與城市之間的發展情報辨識。結果表明，武漢城市圈內不存在綜合發展指數較高的城市，且僅針對單向產業縱向發展的情況較為明顯，城市基本活動內容的發展空間較大，若將原有的以武漢市“服務業”為中心的蛛網式布局，轉變為城市相互帶動、相互促進發展模式，能夠進一步激活城市圈發展活力。