轨道车模型:都市圈的空间界定与武汉都市圈的划分_区域经济_中思网

都市圈的空间界定与武汉都市圈的划分
作者：李彦军    发表日期：2009-3-12 15:56:41   来源：中思网
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1 问题的提出
经济全球化时代，大都市圈已经成为各国参与国际竞争的基本地理单元，是所在国促进国家经济增长的引擎。一个内部经济发展协调的都市圈可以使地理位置、生产要素和产业结构不同的各等级城市承担不同的经济功能，在区域范围内实现单个城市无法达到的规模经济与聚集效益。因此，构造区域性发展优势，解决好同处于一个区域范围内的相关城市彼此间的分工与协作，打造都市圈中各城市的共同发展与繁荣，产生联动效应，形成区域一体化发展格局是未来经济发展的必然趋势。
就本质而言，都市圈是由一个或多个核心城市与若干相关的周边城市组成的、在空间上密切联系、在功能上有机分工相互依存并且具有一体化倾向的城市复合体，其自身并不存在既定和行政边界，因此，都市圈研究首先应明确都市圈的空间范围。一个明确而又合理的都市圈空间范围是保证一定区域内各城市实现合理功能整合的关键，它是对都市圈进行各项研究的基础。
武汉是“中部崛起战略支点”①。武汉都市圈的建设对中部地区发展有重要的战略意义。建设武汉都市圈，不仅是武汉的战略，也不仅是湖北的战略，而是整个国家的战略。如果能够制定出科学的发展战略以迅速推动武汉都市圈的发展，就能为从根本上改变中部塌陷的现状打下基础。目前，湖北省提出了以武汉为龙头，带动周边1小时交通范围内的黄石、黄冈、鄂州、咸宁、孝感、仙桃、潜江、天门八市共同发展的“1+8”城市经济圈。“1+8”城市圈是以100公里为半径的城市群落。虽然空间距离是影响都市圈中心城市辐射范围的重要因素，但都市圈的边界问题绝不仅仅是一个地理空间上的概念，更大的程度上是核心城市经济边界的确定。本文利用引力与场强模型，并结合湖北省的实际情况，对武汉都市圈进行了重新划分，这对于明确武汉都市圈的空间范围，实现武汉都市圈更好的发展具有重要的现实意义。
2都市圈空间界定原理与方法
城镇体系中的任何一个城镇都在对外辐射自身的影响力，影响力的大小一般随距离增加而衰减。与此相应，一个地域同时接受数个城镇的辐射，但其中往往有一个城镇的辐射力最大，对该地社会经济发展起主导作用。都市圈是一种经济圈和势力圈，中心城市对周围地区的吸引力与辐射力作用强度随距离的增加而减低。
2.1距离衰减规律
这一原理在社会经济方面的第一个阐述者是冯·杜能，杜氏以区位地租解释不同农业部门的环状分布时，实际上用的就是土地纯收入随其与城市距离加大而衰减的理想模式[1]。对于日益发达的科技、通讯、交通以及跨国公司、异地生产分厂、连锁店等来说，距离已不再是致使经济联系减弱的直接原因，但在某一具体的区域范围内，地域上的近邻效应使中心城市与周围城镇、城镇之间存在诸多方面的经济联系，且这种联系强度及频度一般大于与区域外部城市（镇）间的联系，因此距离衰减规律对都市圈建设依然有实际意义（图1）。该理论是建设都市（经济）圈的重要依据，是都市圈范围界定的根源之一 [2]。

图1 城市间交流强度变化示意图
对图1表达的信息作如下解释：从中心城市与其他城市之间交流强度变化曲线看，距中心城市较近的范围内由于两者间存在诸多方面的经济联系，保持了较高的交流强度；随着与中心城市距离增大，“流量”强度减弱，联系下降[3]。根据其他城市之间交流强度变化曲线看，经济实力薄弱，各种“流量”相对较少，彼此交流强度较之与中心城市弱，且随距离增加联系更趋松散。因此，拥有确定的中心城市且其周围较近范围内有一批不同规模的其他城市，是都市圈建设的必备条件。
2.2万有引力原理
空间相互作用的强度除了也受距离法则的影响外，同时还与地理事物的集聚规模直接有关，通常用下式来表征两地之间的相互作用[4]：
（1）
式中Iij表示两地之间的引力（相互作用），Mi、Mj 分别表示两个地方的规模（如人口数量、国民生产总值等），ai、aj为指数，实际上反映了空间流的可流动性差异，Dij表示两个地理位置之间的距离，b为距离摩擦系数，Kij为比例系数。式（1）就是地理区位论和区域科学中使用的基本引力模式，表示处于不同位置上的两个中心（城市、经济点、聚落、人群等）之间空间流（信息流、业务流、货流、人流等）的强度。
如上所述，区域（这里指枢纽区）存在着一个和多个中心引力及其周围吸引腹地。从这个意义上说，区域是一个引力场，在区域内的不同位置上，场强的分布存在着差异。
中心城市是具有一定规模的综合经济中心，具有五个方面的功能：①交通中心②流通中心③生产中心④金融中心⑤科学、技术、教育、管理和信息中心[5]。各级中心城市与其影响区域内的次一级城市、乡村之间的作用，表现为点与点、点与面之间的关系。城市规模愈大，经济愈发达，引力场的范围和强度也就愈大。距某城市距离为d 处的城市“场强”与该城市的规模（通常以人口衡量）和经济发达程度（通常以工业总产值或国民生产总值衡量）乘积的平方根成正比，而与距离d 的平方成反比：
（2）
式中s 为场强，P 为人口数，V 为工业总产值或国民生产总值，d 为距离，此即距城市任意一点的城市“场强”计算公式。
“场强”的计算对于以城市为中心的经济区的划分是有参考意义的。对于一个地域来说，可能同时受到两个或两个以上城市的吸引和影响，这种界定与划分是要在中心城市作用力的“力场”中寻找作用力迅速减少的位置。在分析区域城市间经济上相互作用的空间结构时，可首先根据经济区规划的目标、内容，确定城市经济区域的“边际场强”；然后根据式（2）计算出各城市相应的经济作用力的“力场半径”和“力场图”，“力场图”即反映了这一区域城市间经济上相互作用的空间结构，并可以此为依据（参考）划分出以大中城市为中心的经济区域的范围。
2.3把引力模型引入都市圈空间界定
目前，我国经济学界与地理学界都在探索城市之间的相互作用问题，并进行了大量的定性定量分析，建立了一些符合我国国情的测算模型①。在这些分析中，利用引力模型和场强模型进行都市圈界定的有杨开忠、张召堂等人。杨开忠等人应用引力模型和场强模型，选取地区城市市区人口、地区城市市区GDP、城市间的时间距离、北京政治文化可达性系数、接受程度修正系数等指标对中国首都圈的空间范围做出了界定[6]（杨开忠，2000）。张召堂以北京、天津为中心城市，采用高汝熹等人的方法计算出经济距离，在核心模块中采用了引力模型和场强模型，然后根据一定的判断标准判断被考察城市是否划入首都圈[7]（张召堂，2005）。
而其他的界定方法大多以单一或复合指标设定标准，符合标准的则划入都市圈。如孙胤社以人流作为反映北京对外联系的指标，以月客流比例在50%以上的县城范围定义为北京的大都市区[8]（孙胤社，1992）。周一星教授曾参照西方标准并考虑我国国情，按城市周围县市GDP中二、三产业产值超过70%、劳动力就业中非农劳动力超过60%作为划分中国都市圈的标准[9]（周一星，2000）。王德根据我们实际情况定义“一日都市圈”为任意中心为起点，采用公共交通方式出行，单程2.5h内可达范围[10]（王德，2001）。
本文利用引力与场强模型对都市圈进行空间界定，要把万有引力公式引入到都市圈空间界定模型中，需要先作一个小的调整，首先是城市质量M，其次万有引力公式中的d。这里，我们用这样的一种组合来代替城市质量M，则两城市间的作用力公式可以转变为：
（3）
式中，是i与j两城市间的引力；和是两城市的人口数，和是i与j两城市间的地区生产总值，为两城市间的距离。
但是这里d仍然是空间距离，空间距离概念的重要性是勿庸致疑的，但把d 的内涵仅仅界定为两个城市之间的空间距离是不可取的。应该注意到，距离在抽象意义上虽然是同质的，但是对于城市这样一个具体的经济主体来说，距离显然更多地包含了非空间因素。在市场经济条件下，距离已经异化为一个货币成本和时间成本的组合概念。相距多少公里，只是空间上的绝对距离，而对于城市来说，更重要的是一种时间和货币上的相对距离。所以，我们选用经济距离这一概念。
周边城市与核心城市的经济距离的计算，我们仍采用高汝熹的方法[11]。公式为：
E=α·β·D， （4）
式中：E为经济距离；D为空间距离；α，β为修正权数，α为第一次修正权数（通勤距离修正权数），其取值由城市间的交通运输状况决定；β为第二次修正权数（经济落差修正权数），其取值由周边城市与核心城市的人均GDP 值之比决定。具体取值如下表1 所示：
表1 经济距离修正权数α与β的赋值
通勤距离修正权数α
交通工具组合
火车
汽车
轮船
火车与汽车
火车与轮船
汽车与轮船
火车、汽车与轮船
权数α
1
1.2
1.5
0.7
0.8
1.1
0.5
经济落差修正权数β
周边城市人均GDP/核心城市人均GDP
>70%
70%≥比值≥45%
<45%
权数β
0.8
1.0
1.2
 
在确经济距离后，引力模型和场强模型，公式为：
（5）
（6）
式中: I为城市间的引力；S为核心城市的场强；
P 为城市市区人口；V为城市市区GDP；
i 为周边城市；c 为核心城市。
经过以上计算，可以得到各城市的判断向量( E'，I'，S' )。判断标准为：若E'，I'，S' 中有两个以上值为4，则不将相应的城市划入该都市圈，反之都划入都市圈。
3 武汉都市圈的空间范围界定
这里我们以湖北省域范围内12个省辖市武汉市、黄石市、黄冈市、鄂州市、咸宁市、孝感市、襄樊市、荆州市、宜昌市、十堰市、荆门市、随州市；1个自治州恩施土家族苗族自治州；3个省直管县级市仙桃市、潜江市、天门市以及与武汉市距离300公里以内的3个省外地级市河南省的信阳、江西省的九江、湖南省的岳阳等19个城市作为备选城市，通过武汉与周边城市的引力与场强状况并参考交通时距等因素确定武汉都市圈范围。
3.1数据来源
本研究选择能较好反映城市整体经济状况的市区人口（P）及市区工业总产值(G)两个指标进行测算，数据来自《湖北省统计年鉴2006》、《中国城市统计年鉴2006》、《中国区域经济统计年鉴（2006）》。
3.2计算过程及结果
在武汉城市圈中，武汉市的GDP 值明显高出其他城市，占湖北省GDP的34.3%，首位度高，是该都市圈的核心城市。
按照公式（4），我们可以计算出来武汉与周边被选城市的经济距离，将被选城市分为以下四组，各城市相应的组号即为其经济距离判定值E' 的值（表2） 。
表2 武汉都市圈各城市与中心城市的经济距离
组号
经济距离范围
城市
1
0＜E≤100公里
黄石（39.5）、黄冈（75.2）、鄂州（26.5）、咸宁（49.8）、孝感（30.0）
2
100公里＜E≤200公里
仙桃（108.2）、潜江（178.2）、天门（158.4）、襄樊（180.0）、宜昌（150.0）、荆门（144.0）、随州（163.8）、九江（156.0）、信阳（176.4）、岳阳（147.0）
3
200公里＜E≤300公里
荆州（237.6）、十堰（268.2）
4
300公里＜E
恩施（337.2）
 
按照公式（5）、（6），我们可以计算出武汉与周边城市的引力和场强（表3、表4）。我们将被选城市按经济距离、引力与场强的大小将被选城市分为四组，各城市相应的组号即为其判定向量Y'、C' 的值。
表3 武汉与周边城市的引力
组号
引力范围
城市
1
I>500
2
100＜I≤500
鄂州（236.1）、孝感（119.5）
3
10＜IY≤100
黄石（94.3）、咸宁（29.5）、襄樊（11.7）、宜昌（12.3）、岳阳（10.2）
4
0＜I≤10
黄冈（9.0）、仙桃（7.7）、潜江（2.1）、天门（2.3）、荆州（2.8）、十堰（1.8）、荆门（6.0）、随州（7.2）、恩施（0.7）、九江（6.0）、信阳（5.9）
 
表4 武汉与周边城市的场强
组号
场强范围
城市
1
S>0.5
黄石（0.858）、鄂州（1.907）、咸宁（0.540）、孝感（1.488）
2
0.1＜S≤0.5
黄冈（0.237）、仙桃（0.114）
3
0.05＜S≤0.1
天门（0.053）、宜昌（0.060）、荆门（0.065）、九江（0.055）、岳阳（0.062）
4
0＜S≤0.05
潜江（0.042）、襄樊（0.041）、荆州（0.024）、十堰（0.019）、随州（0.050）、恩施（0.012）、信阳（0.043）
 
基于以上的计算结果，得到判断向量( E'，Y'，C' )，从而可以根据判断标准界定应当划入该都市圈的相应城市，其结果如表5 所示。
表5 武汉都市圈的空间范围
城市
判断向量( E'，Y'，C' )
是否划入都市圈
黄石市
（1，3，1）
是
黄冈市
（1，4，2）
是
鄂州市
（1，2，1）
是
咸宁市
（1，3，1）
是
孝感市
（1，2，1）
是
仙桃市
（2，4，2）
是
潜江市
（2，4，4）
否
天门市
（2，4，3）
是
襄樊市
（2，3，4）
是
荆州市
（3，4，4）
否
宜昌市
（2，3，3）
是
十堰市
（3，4，4）
否
荆门市
（2，4，3）
是
随州市
（2，4，4）
否
恩施州
（4，4，4）
否
九江市
（2，4，3）
是
信阳市
（2，4，4）
否
岳阳市
（2，3，3）
是
 
计算结果表明，武汉都市圈包括10个省内地级市，2个省直管市，2个外省市，共14个城市。分别为：黄石市、黄冈市、鄂州市、咸宁市、孝感市、仙桃市、天门市、襄樊市、宜昌市、荆门市、九江市、岳阳市
3.3 与“8+1”城市圈的比较与政策建议
以上的计算结果湖北省提出的“1+8”城市圈相比：多出了襄樊市、宜昌市、荆门市，而少掉了潜江。如果再考虑省外辐射范围内的城市，又多出了九江市、岳阳市。
这样的结果的出现，一方面源于官方的界定更多的出于行政规划上的考虑（九江市属于江西、岳阳市属于湖南），另一方面，“1+8”城市圈是从城市的地理空间距离来界定的，而对构成这种空间形态所内含的经济学意义，没有足够的重视与考量，因而出现襄樊市、宜昌市、荆门市没有进入都市圈的情况。
根据国内有关都市圈理论的研究现状，我们认为，仅仅从城市的地理空间距离来划分城市圈固然简单方便，但是却忽略了构成这种空间形态所内含的经济学意义，忽略了主要都市的经济联系强度。借用引力与场强模型来界定武汉都市圈，除了界定都市圈空间范围，而且可以经济判定各城市与中心城市的经济联系强度。从前边的计算可以看出，武汉城市圈拥有首位度极高的经济中心，但“扩散”效应明显不足，圈内各城市之间经济联系也较弱。周边城市中没有一个引力范畴达到500以上，引力范围在100到500的也只有鄂州与孝感，黄冈、仙桃、潜江、天门等城市圈内城市引力范围在10以下，与长三角城市圈相比有很大的差距。三长角嘉兴、无锡、南通、宁波、苏州等5个城市与上海的引力范围在500以上，镇江、常州、南京、绍兴、杭州等5个城市引力范围在100-500之间[12]。正因为如此，有人把武汉都市圈比喻为“一头狮子带领的羊群”。
综上，我们认为，要加强武汉都市圈的建设与发展，需要：
（1）重视都市圈的经济学意义，将襄樊市、宜昌市、荆门市等城市划入武汉都市圈，考虑潜江与武汉的通达性，仍然将潜江划入武汉城市圈。
（2）加强周边城市的发展，增加中心城市与周边城市的经济联系强度，使“羊群”变成“狼群”。
（3）与三大都圈中心城市相比，武汉人均GDP相对落后。武汉要成为中部崛起战略支点，就要加快自身的发展，增加中心城市对周边城市的辐射与带动，同时打破行政界线，将周边经济联系较强的九江、岳阳等圈进武汉都市圈。
（4）交通的通达对经济距离有巨大影响，加快中心城市与周边城市的交通建设。
① 2005年8月，胡锦涛总书记到湖北视察时明确提出希望武汉在中部崛起中真正成为重要的战略支点。
①国外对于都市圈范围的界定原则和方法主要体现在以下两方面：（1）根据中心城市人口以及非农业人口所占比重来界定；（2）根据通勤关系，即按照周围城镇的非农业人口到中心城市上班的人数比例来划分城市经济圈域。而我国由于多种原因，没有通勤率的统计。
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