长沙都市圈空间界定的定量研究

许　均，周国华,　唐承丽，高　静

(1.湖南师范大学 资源与环境科学学院，湖南 长沙　410081；2.重庆师范大学 地理与旅游学院，重庆　400047)



长沙都市圈空间界定的定量研究

许均1，周国华1,唐承丽1，高静2

(1.湖南师范大学 资源与环境科学学院，湖南 长沙410081；2.重庆师范大学 地理与旅游学院，重庆400047)

摘要：都市圈作为经济社会发展重要的地理形态之一，一直以来备受关注，对都市圈进行空间范围界定是研究都市圈空间结构的基础.长沙都市圈是长株潭城群的核心，合理界定都市圈的地域范围有助于长沙与周边地区的资源整合，促进经济社会协调发展.借鉴国内外成熟的都市圈范围界定方法，将经济距离和城市综合质量引入引力模型和场强模型中，基于县域尺度，以长沙市区周边200km为辐射半径，最终得到都市圈地域范围为包括长沙市区在内的27个县、市、市区.并用经济距离、引力和场强组成判断向量，把长沙都市圈划分为三个圈层：核心圈层、紧密圈层、机会圈层.

关键词：长沙都市圈；经济距离；引力模型；场强模型；空间界定

引言

都市圈或大都市区是经济社会高度一体化的地理单元，在目前国内外的都市圈或大都市区的研究中，一般把都市圈界定为以大城市为依托，以极为便捷的交通体系为纽带，以城市职能的空间聚集与扩散为条件，以核心城市与外围地区有效的资源整合为结果，以生活圈的空间范围为界限，超越行政区划发展的高度一体化的地域形态[1].国内外学者依据区域发展的不同阶段与特点，形成多种理论研究方向，提出许多较为相近的城镇空间形态的概念[2].随着我国城市化步伐的加快，渤海湾、长三角、珠三角都市圈已经形成，并正在形成一批初具规模的都市圈.但都市圈如何进行准确地界定一直是我国地理学者、经济学者关注的热点.早先的学者对都市圈的空间界定大部分停留在定性层面，方法较为单一.如谋士姚等以城市群的角度来判定都市圈，主要指标是范围内的总人口在1500万到3000万之间，城镇人口比例超过40%[3].孙胤社以北京市为例，客流量与北京的比值在50%以上的县城将其划入北京大都市区[4].之后众多学者把定量方法带到了都市圈的空间界定研究.高汝熹、罗明义认为在进行都市圈的空间划分时，应该以核心城市也就是首位城市为中心，以若干中小城市为依托，综合考虑城市之间交通便捷度，并考虑行政区划完整性等原则，强调了首位城市对外围地区的影响但忽略了它们之间的相互作用[5].杨开忠等学者在都市圈的空间界定中引入引力模型、场强模型等定量方法，并采用了城区市区人口、城市时间距离等指标对北京都市圈进行定量研究[6].张召堂等人权衡了各种定量方法的优缺点，采取了高汝喜的经济距离计算方法.并在最后的范围确定中引用了判别向量[7].

随后一大批学者相继对南京、武汉、广州、长春、西安、沈阳、等城市[8-13]进行了不同辐射半径和不同尺度的都市圈空间界定研究.湖南省的都市圈研究主要集中于长株潭城市群的空间界定[14]，对长沙都市圈空间范围界定的定量研究相对较少.中国宏观经济学会提出过长沙都市圈的概念，主要由长沙、湘潭、株洲、娄底、益阳、衡阳、常德以及江西省的萍乡等城市构成.史永铭、谈文胜等提出了“环长沙一小时经济圈”的概念，主要是以长沙市为中心，及其周边的株洲、湘潭、益阳、娄底、常德、衡阳等组成的1小时经济圈.本研究采用经济距离、引力模型和场强模型等定量方法对长沙都市圈进行地域范围界定，为长沙市作为湖南省省会以及长株潭城市群核心城市的战略发展提供科学依据和政策支持.

1研究区概况与都市圈辐射半径选取

1.1研究区域概况

长沙是湖南省省会，也是长株潭城市群的核心城市，一直发挥着良好的集聚与扩散作用.截止2014年底，长沙市的GDP总量占全省的28.9%，人均GDP是全省平均水平的2.7倍，经济总量占长株潭城市群总量的67.8%.固定资产投资、工业增加值和社会消费品零售总额分别为全省27.5%、33.4%和31.3%.

1.2都市圈辐射半径选取

都市圈是由核心城市和经济联系紧密的腹地组成，目前较多的城市辐射半径是以“一小时经济圈”或“一小时生活圈”即一小时之内交通可以到达的地方为依据.湖南省内经济联系主要是以公路和铁路运输为主，随着高速公路体系的完善，公路交通运输主要以高速公路为主，平均时速可达到90-120km.随着武广高铁湖南段的开通，湖南省的铁路交通迎来了更大的发展，高铁的平均时速可达到250-350km.从这两种交通方式来看，“一小时高速公路经济圈”辐射半径在100km左右，“一小时高速铁路圈”辐射半径在300km左右.但是，以高速铁路时速为辐射半径势必会扩大都市圈的影响范围，单纯以高速公路时速也相对缩小了都市圈的影响范围，本研究参考了国内其他省会城市的都市圈相关研究，发现大多数城市都在200km左右，如成都都市圈把30-50km划为紧密层，50-150km划为松散层、武汉都市圈明确提出100km为辐射范围、兰州根据《兰州都市圈规划纲要》，以兰州西站为中心, 以半径为100km为空间范围等.核心城市的辐射半径不应过小也不应过大，综合考虑本研究的长沙都市圈的研究半径在200km较为合理，研究对象为32县、市、市区.

2研究方法

2.1数据来源

本研究的城市质量研究数据来源于湖南省2014年统计年鉴及相关县、市、市区国民经济和和社会发展统计公报.部分数据参考县、市、市区科技局网站.空间距离数据和铁路、公路车次信息来源于中国客运站网站、湖南省汽车客运站便民服务网站和中国铁路客户服务中心网站.

2.2引力模型与场强模型

区域空间相互作用一直以来是国内外地理学界研究的热点，区域经济联系研究开始于上世纪50年代，之后赖利( W.Reily )的“ 零售引力定律”、康弗(P. D.Converse)的“断裂点模型”、齐普夫(G.K.Zips)的“引力模型”等[16-17]为城市间经济联系的定量研究提供了方法.在一般的区域研究中应用较多的是下式中的表达方式.

(1)

式中：Iij为i城市和j城市之间的引力, K为引力系数，Sj为核心城市的场强.为了便于研究，本研究取K=1；Mi和Mj表示某种社会测度的量，ai和βj两指数分别表示i和j两城市的测度量的影响力，取值的大小和测度量影响力的大小正相关；D表示i和j城市间的空间距离，γ为距离摩擦系数，系数越大，城市间距离的影响越大，系数越小，城市间距离的影响越小.大量研究表明，γ值取2比较合适[18].这样表示城市之间的相互作用与城市的质量正相关，与城市之间的距离负相关.

2.3模型修正

2.3.1空间距离修正简单地把两座城市之间的距离作为研究的空间距离很难具有说服力，在实际的经济联系中还必须考虑社会、经济、交通等因素的存在.因此，本研究采取的是经济距离这一概念.目前，经济距离的定量方法应用较为广泛的是高汝熹教授提出的.其公式为

E=a*b*D

(2)

式中:E为城市之间的经济距离，D为城市之间实际的空间距离，a与b为修正权数.a为第一次修正权数(通勤距离修正权数)，取值大小由两者之间交通便捷度决定；b为第二次修正权数(经济落差修正数)，取值大小由外围城市与核心城市的人均GDP之比决定.具体取值见表1.

表1　修正权数

2.3.2城市质量界定城市质量用何种确切的指标来确定，目前还没有统一的标准.现有研究中，大部分学者选取的都是人口数量或GDP等，部分学者采取人口数量、GDP与建成区面积或财政收入开立方来代表城市质量，这样界定虽然便于研究，但城镇质量是对城镇经济、社会、文化、科技、医疗等方面的综合发展实力的评定，所以，在进行城市综合质量层次指标体系构建时，需要综合考虑上述影响因素.基于此，在分析诸影响因素的基础上，依据数据的可得性，从城镇规模、城镇经济、城镇生活三个方面的14个指标构建了评价指标体系(表2).

表2　城市质量综合评价指标体系

3都市圈空间界定量化分析

3.1城市质量

城市综合实力的大小对周围城市的吸引力和辐射能力有很大的影响.对32个县、市、市区采取建立综合指标体系测度城市质量，运用主成分分析方法，对表2的14个统计数据进行处理，最终，根据主成分分析结果得到各城市综合得分Z，其中Z值可能有负数出现，为了便于计算，本研究将所得综合得分Z值进行加2正值化后再乘以100，结果如表3所示.

结果分析：长沙市区2014年底常住人口达367.6万人，市区城镇化率达90%左右.此外，长沙市区GDP达到了4033.6亿元，是第二名常德市的4倍多，主成分最终综合得分是排在第二名株洲市的4倍多，完全满足其作为核心城市的基本条件.

表3　城市综合质量

表4　各城市空间距离与经济距离(单位：km)

3.2经济距离

表5　经济距离分组

经济距离不同于空间距离的是其考虑了城市之间的综合交通方式，由于湖南省内城市之间有水路运输和航空联系的较少，所以，本研究采用的交通联系方式为公路交通和铁路交通.由于湖南省近年来高铁发展势头迅猛，所以铁路交通分为普通铁路和高速铁路两种方式.根据所得数据，求出城市之间的经济距离，见表4.将求出的经济距离由大到小分为4组，经济距离越大，组号越大，反之越小，最后依据各城市经济距离所在组号给经济距离判定值赋值，具体结果如表5所示.

3.3引力和场强计算

在城市综合质量和经济距离的基础上对城市之间引力和场强进行测度.应用引力模型和场强模型计算出长沙都市圈内城市之间的经济联系量和场强强度，见表6.依据所得引力和场强值，将备选城市分为以下四组.如表7和表8所示.

表6　各城市引力与场强

表7　引力分组

表8　场强分组

4长沙都市圈地域范围划定

根据都市圈的定量计算，可以分别得到各个城市的城市质量、引力和场强.城市质量代表了城市的综合实力，引力和场强代表了城市与核心城市之间的相互作用关系，这三者的大小与长沙市的经济联系大小总体上呈正相关，在一定的影响范围内，城市质量越大，与长沙市的经济往来越多，引力和场强越大，与长沙市的经济联系和社会关联也相应的更紧密.所以从三个判断向量的大小可以判定该城市是否能划入到长沙都市圈和划入哪个圈层.

引入判别向量(E,I,S),判定的规则为：假如(E′，I′，S′)有任何两个或两个以上值为1则划入核心圈层；有任何两个或者两个以上值为2则划入紧密圈层；有任何两个或者两个以上值为3则划入机会圈层，假如三个值都为4则不划入长沙都市圈，反之都应划入.最终结果如表9所示.

表9　判别向量

图1　长沙都市圈地域范围与圈层结构Fig.1　The region and structures of Changsha Metropolitan area

衡东县、双峰县、南县、桃源县、衡阳县这5座城市因为与长沙市间没有普快和高铁，只有公路交通联系，导致距长沙市的经济距离都在220km以上，加上本身的经济实力不强，引力和场强相应较小，与长沙市的经济联系较弱，三个判别向量都为4，故不划入长沙都市圈的影响范围.最终结果表明，长沙市都市圈包括27个县级行政单位，其中8各市区为长沙市区、株洲市区、湘潭市区、益阳市区、娄底市区、常德市区、岳阳市区、衡阳市区；11个县为长沙县、宁乡县、湘潭县、湘阴县、株洲县、衡山县、攸县、岳阳县、平江县、汉寿县、桃江县；8个县级市为浏阳市、醴陵市、湘乡市、韶山市、汨罗市、临湘市、沅江市、涟源市.综合上述结果，结合判断向量的划定，可以把长沙都市圈的范围划为三个等级，如图1所示，分别为核心圈层、紧密圈层、机会圈层.

5结论与讨论

城市群和都市圈是城市发展到一定阶段的必然趋势，主要推动力在于科技的进步、交通通讯条件的改变、经济实力的提升等.都市圈的形成与发展，促进了要素的流通，降低了资源配置的交易成本，从而推动了区域一体化发展.本研究应用了改进的引力模型和场强模型对长沙都市圈进行了空间界定，并在地域范围的基础上进行了等级划分，最终形成了三个圈层结构：核心圈层、紧密圈层和机会圈层.

核心圈层：这个圈层是长沙都市圈最核心的部分，包括了长沙市区在内的14个县、市、市区.数量占长沙都市圈辐射城市数量的一半，这些地区大部分有较优越的交通条件，并与长沙市区距离较近，形成一个与长沙市区联系紧密的城镇群体.

紧密圈层：这个圈层包含了5个县、市、市区，这些城市对长沙经济发展的依附性较高，其中，衡阳市区和娄底市区离长沙市区较远，但良好的交通条件和紧密的经济联系，为长沙都市圈的发展提供了强大的市场.

机会圈层：这个圈层涵盖了7个县、市、市区，由于距长沙市区较远和公共交通方式受限，再加上自身经济实力不强，在长沙都市圈的发展过程中处于边缘地区，需要不断提升自身综合实力，加强与长沙市区的经济联系，改变目前经济发展的不利条件.

都市圈是在一定的区域范围内，以一个或者多个经济实力超强的大城市为核心城市，并以一系列性质、功能、规模不同的中小城市为依托，构成的联系紧密的空间组织.因此，长沙都市圈在制定发展战略的过程中，必须发挥各个城市的特色，协调好各城市的功能，提升效率，实现都市圈协调、有序发展.

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Quantitative Analysis of Spatial Scale Demarcation of Changsha Metropolitan Area

XU Jun1，ZHOU Guo-hua1，TANG Cheng-li1，GAO Jing2

(1.School of Resources and Environment Science, Hunan Normal University, Changsha 410081, China；2.College of Geographical Science and Tourism，Chongqing Normal University，Chongqing 400047，China)

Abstract:Metropolitan area, as an important geography appearance in the development of social and economic, has been in focus. Defining the spatial scope is the foundation to study spatial structure of metropolitan area. Changsha metropolitan area is the core of Changsha-Zhuzhou-Xiangtan urban agglomeration, thus defining its territorial scope is helpful to resources integration between Changsha and its vicinity and the harmonious development of economy and society. Using the certified defining method of metropolitan area scope for reference, economic distance and urban overall quality were put into the gravity and field intensity model, on the basis of the scale of county, taking 200km away from Changsha as a radiation radius, we concluded the scope of Changsha metropolitan area, which covers 27 counties, cities, and districts, including the urban Changsha. Then by use of determinable vector consisted of economic distance, gravity, and field intensity, Changsha metropolitan area was divided into three layers: the core layer, intensive layer, and chanceful layer.

Key words:Changsha metropolitan area; economic distance; gravity model; field intensity model; spatial definition

中图分类号:F291

文献标志码:A

文章编号：1001-2443(2016)02-0175-06

作者简介：许均(1989-)，男，江西吉安人，硕士研究生，主要从事城市与区域规划方面的研究.

基金项目：国家自然科学基金(41371144).

收稿日期：2015-03-31

DOI：10.14182/J.cnki.1001-2443.2016.02.015

引用格式：许均，周国华，唐承丽，等.长沙都市圈空间界定的定量研究[J].安徽师范大学学报：自然科学版，2016，39(2)：175-180.