成渝经济区城市群空间异质性特征分析

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(重庆工商大学 a.长江上游经济研究中心;b.旅游与国土资源学院;c.社科处 重庆 400067)

空间异质性最早出现在景观领域,是指生态学格局由于空间位置的分布差异而呈现出复杂性和非均质性特征,是空间自身呈现出的差异属性,表现为空间梯度和缀块性的总和,总体上可将其分为等级异质性、结构异质性和功能异质性[1-5]。其中，等级异质性是指按照同一标准根据要素的空间差异对其进行的划分；结构异质性是指生态学系统在演变过

程中由于结构多样而呈现出的独特性和变异性特征；功能异质性在生态学中是指系统展现出的独特的功能和作用[6,7]。据此,城市群空间异质性是指经济社会要素在不同城市间的差异格局[8]。城市群等级异质性可促进城市群内部不同等级城市间要素流的交换,城市群结构异质性有利于促进核心城市的卫星城的发展,城市群功能异质性有助于专业化生产的发展[9]。

成渝经济区城市群是我国西部城市群建设的带头者和西部地区经济发展的领航者。当前理论界对成渝经济区城市群的研究主要集中在城市体系建设[10]、城市群的等级差异以及发展规模[11]、城市群的产业分析[12,13]、城市群内的要素交换关系[14]和促进城市群经济的协调发展[15,16]等空间一体化方面,而对异质性方面的理论探讨还较缺乏。城市群的空间异质性与空间一体化是对立统一的关系,两者紧密联系、相辅相成。本文基于城市空间流模型、城市空间经济联系模型与ArcGIS径向流等模块,探讨了成渝经济区城市群在等级、结构和功能方面的异质性特征,分析了对成渝经济区城市群空间一体化的影响机制,以期为成渝经济区城市群一体化的发展和其他城市群的建设提供不同角度的参考。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

城市空间经济联系模型:城市空间经济联系模型是以引力模型为基础,衡量经济空间联系强度,研究城市空间彼此作用的方法。美国齐普夫于1942年对引力模型进行了研究,并最先将其应用到对都市功能和都市空间彼此作用的研究。国内学者王海江、苗长虹、单连龙[17-19]等对这一方法理论进行了探索与改进。据此,本文构建的模型方案为:

(1)

式中,Rij为经济联系强度指数,是测量两城市经济联系紧密度的一项重要指标;Gi和Gj分别为两城市的经济规模;Pi和Pj分别为两城市的非农业人口数;Dij为两城市之间的空间直线成本距离(公路里程)。

城市空间流模型原理:城市空间流是指物流、人流、技术流、信息流和资源流等多种要素流[6]，这些经济要素流在不同空间上交换流动,推动了地区间扩散效应和集聚效应的形成。城市空间流强度反映出某城市与外界联系程度的大小,计算公式为:

S=N×F

(2)

式中,S为城市空间流强度,由城市外向功能量F和城市对外效益N相乘得到。

英国海格特最先在区位研究中提出区位商的概念。依照区域产业分工理论,可通过计算劳动区位商的大小来判别某城市是否具有外向功能,计算公式为:

(3)

式中,i为城市,数量共有n个;j为部门,数量共有m个。各指标的含义见表1。

当Lqij>1时,表明在整个城市群中，j部门在i城市具有明显的比较优势,i城市j部门的外向功能量为:

Fij=Pij-Pi(Pj/P)

(4)

i城市m个行业部门的外向功能总量Fi为:

(5)

通常,Ni=GDPi/Pi。

由式(2)可知,i城市的整体空间流强度S是城市功能效益Ni和城市外向功能总量Fi的乘积,计算公式为:

Si=Ni×Fi=(GDPi/Pi)×Fi=GDPi×(Fi/Pi)=ki×GDPi

(6)

式中,ki反映i城市总功能量的外向程度,又称为城市空间流倾向度[6,20]。

表1 指标名称和指标含义[6]

2.2 研究对象及数据来源

主要是:①研究范围。按照2011年我国批准成立的《成渝经济区区域规划》,成渝经济区城市群包括四川省的成都市、内江市、雅安市、遂宁市、眉山市、达州市、乐山市、广安市、绵阳市、南充市、自贡市、泸州市、宜宾市、德阳市和资阳市共15个城市和重庆市的主城区(包括渝中区、渝北区、南岸区、大渡口区、沙坪坝区、江北区、九龙坡区、北碚区和巴南区)、綦江区、大足区、长寿区、璧山区、万州区、涪陵区、潼南区、黔江区、江津区、合川区、永川区、南川区、铜梁区、荣昌县、梁平县、丰都县、垫江县和忠县共19个城市。②研究时点。为研究成渝经济区城市群的时空周期性变化特征和经济联系紧密程度,选取2000年、2005年、2010年和2015年的数据进行研究分析。③空间经济联系模型数据来源。成渝经济区城市群各城市的GDP数据和非农业人口数据均来自相应年份的《重庆统计年鉴》和《四川统计年鉴》。④空间成本距离数据来源。通过ArcGIS软件的邻域分析模块获取。⑤空间流模型数据来源。成渝经济区城市群各城市各行业从业人员数据和人均GDP数据均来自于相应年份的《重庆统计年鉴》和《四川统计年鉴》。

3 结果及分析

3.1 城市群经济联系强度时空差异分析

基于ArcGIS 10.2平台的径向流功能和式(1)绘制成渝经济区城市群2000年、2005年、2010年和2015年的经济联系强度变化图(图1)，按照增加均值结果绘制图2。分析图1可知,在2000—2015年经济联系最频繁的地区位于成都和重庆主城这两个大都市之间,原因是两大都市经济互补性强、经济基础雄厚、交通方式便捷,因此成都和重庆主城共同组成了这一城市群的“极点区”。此外,城市方便快捷的交通和城市间发展的互补性促进了一些经济联系强度较高区域的形成。主要表现在:重庆主城与其周边的江津、永川、涪陵、綦江、长寿的空间经济联系相对紧密;成都与周边的绵阳、德阳、资阳和眉山的空间经济联系也相对紧密。

图1 成渝经济区城市群经济联系强度变化

雅乐高速、成乐高速、乐宜高速、成渝高速、宜泸渝高速、南渝高速、达万高速、成渝高铁等附近地区组成了外部经济系统,重要的交通要道错综复杂,将四川和重庆地区的主要城市连接起来,加之城市群内各要素的“极化—涓滴”效应[21]和外部要素流的汇入,构成了成渝经济区城市群的外围联系系统(雅安—乐山—宜宾—泸州—黔江—万州—达州—绵阳)。由于核心区具备溢出和扩散效应,各种要素在不同地区间的交换较频繁,结果是核心区和周边地区可实现经济互补、共同发展。此外,由外围地区线段较细可见,外围城市(雅安—绵阳—达州—万州—黔江—泸州)之间经济联系较少,联系强度等级显然较低。

主要原因是：城市群的外围地区经济发展水平低,规模经济发展能力受限,且与核心区之间交通不便。可见，成渝经济区城市群内外部呈现出明显的等级异质性特征。

从图2可见,成都—德阳、成都—资阳、成都—眉山、重庆主城—江津、重庆主城—涪陵、重庆主城—璧山、重庆主城—合川、璧山—永川、璧山—大足、江津—綦江、江津—永川、达州—万州、达州—南充、达州—广安、达州—绵阳、涪陵—长寿、涪陵—广安、涪陵—南川、大足—永川、大足—荣昌、大足—内江、乐山—眉山、乐山—自贡、乐山—内江、合川—潼南、合川—遂宁、合川—南充的经济联系强度在每个时段中均呈明显的增长趋势,且在2005—2010年和2010—2015年的增长趋势明显高于2000—2005年,原因是雅乐高速、成乐高速、成渝高铁等高铁和高速公路建设缩减了城市间的交通成本,使城市间联系更加便捷,促进了区域经济发展。

图2 成渝经济区城市群各城市经济联系年际增加均值

3.2 城市群空间流演变特征的时空差异分析

依据城市空间流原理和式(4),计算成渝经济区城市群各年的城市外向功能总量和城市流倾向度,见表2。从表2可知,从成渝经济区城市群整体城市流倾向度看,重庆主城的平均值为27.28%,是该城市群城市流倾向度最高的地区,成都的城市流倾向度次之,均值为9.13%,因此重庆主城和成都是空间异质性表现最突出的两个城市,也是区域第一等级城市;绵阳、达州、资阳、綦江等城市流倾向度为3.16%—3.32%,是区域第二等级城市;其他城市的城市流倾向度大多为0.63%—2.96%,是区域的第三等级城市。因此,根据城市流倾向度的范围划分,成渝经济区城市群可分为三个等级,结构异质性特征显著。

表2 成渝经济区城市群各城市外向功能总量和城市流倾向度

成渝经济区城市群城市空间流分析:基于式(6)和ArcGIS10.2中的自然间断点分级法(Jenks),绘制成渝经济区城市群的城市空间流强度变化图(图3)，然后根据成渝经济区城市群各城市的空间流强度值计算各阶段的城市空间流强度年均增加值绘制出图4。

分析图3可知,在2000—2015年成渝经济区城市群各城市中,2005年只有垫江和资阳的空间流强度呈下降状态,其空间流强度分别下降了1149.98和50090.10;合川和璧山在2010年的空间流强度也有所降低,下降幅度分别为269.67和4969.10;2015年内江、宜宾、绵阳、雅安、达州、德阳、乐山、泸州、南充、广安、自贡、遂宁、大足和永川等这些城市的空间流强度均呈现下降状态。主要原因是，目前我国宏观经济位于“新常态”发展阶段。此外,其他城市的空间流强度均表现出上升趋势。

从不同时空上的城市空间流差异看,2000年成渝经济区城市群中空间流强度最突出的城市是成都市,重庆主城次之,其他城市空间流水平整体较低。2005年重庆主城和成都均成为了第一等级城市;德阳、绵阳、达州、南充、乐山、宜宾等城市空间流发展迅速,属于第二等级城市,而其他周边城市发展缓慢,属于第三等级城市。2010年后,群内各市空间流呈现日益增长的态势,成都和重庆主城仍最高,属于一级中心城市;绵阳、南充、达州和宜宾等属于二级中心城市;泸州、乐山、内江和资阳等属于地方性三级城市;梁平、璧山和丰都等属于区域性四级城市。2015年空间流呈现出最为明显的空间变异特征,其中以成都和重庆主城为核心的第一等级中心城市迅猛发展;万州、江津、綦江、涪陵、合川、潼南、泸州、南充、眉山、德阳、绵阳、乐山、宜宾、广安、达州、资阳等城市发展较快,是第二等级中心城市;长寿、荣昌、铜梁、梁平、自贡、遂宁、内江等成为第三等级地方性中心城市;大足、南川、永川、黔江、璧山、丰都、垫江、忠县和雅安发展缓慢,成为第四等级地方性中心城市。虽然各级政府在实施一体化的政策举措,但从城市流时空变异的整体趋势看,空间异质性特征非但没有变得越来越弱,反而变得越来越强。

分析图4可知,成渝城市群整体空间流增加值在2005—2010年明显高于前一时间段,但也可看出一些城市在2010—2015年的增加值低于2000—2005年和2005—2010年的增加值,这种情况说明了成渝经济区城市群的空间流强度的增长态势是曲折的。经济“新常态”下,产业结构调整和新城镇化建设使经济增长的速度放缓,空间流的增速也有所趋缓[22,23]。具体来看,成渝经济区城市群整体平均增速的高低和城市等级的划分见表3。从整体平均增速分析得出,该城市群的结构异质性特征异常显著;城市发展阶段,国家宏观经济发展态势和城市整体发展过程都是导致此种异质性较显著的原因。

图3 成渝经济区城市群城市空间流强度变化

图4 成渝经济区城市群空间流强度年均增加值

表3 成渝经济区城市群整体平均增速和城市等级划分

4 成渝经济区城市群空间异质性特征分析

4.1 等级异质性

在生态学中，等级异质性是指因区位不同呈现出功能差异的生态系统[8]。根据成渝经济区城市群的发展阶段差异和对其时空变化的特征分析,将成渝经济区城市群划分为四个等级,结果见表4。等级异质性在城市群发展中具有积极作用,可促进不同等级城市间进行频繁的要素交流。从一定程度上说,生态学中“多尺度等级缀块结构(指很多镶嵌体和各种各样的缀块相互作用而共同组成的巢式或包容型生态系统)”对城市群经济的发展在理论上是起促进作用的[24],但这种差异性对后进城市具有一定的阻碍作用。如梁平、璧山、丰都、雅安等没有特色产业或区位优势,未形成明显的增长极,所以这些地区在成渝城市群一体化过程中未享受到发展带来的成果。

表4 成渝经济区城市群按等级划分的各城市类型

4.2 结构异质性

生态学中结构异质性是指生态系统中由于空间尺度和组织水平的差异而导致人为景观特性差异[25]。在城市群研究中,社会经济要素流在空间的交换频度与到核心城市的空间距离密切相关;边缘城市与核心城市的空间距离越近,要素流的交换就越频繁;反之,则越稀少。在成渝经济区城市群中,成都和重庆主城由于经济基础雄厚,经济发展水平最高,是城市群的核心地区。德阳、绵阳因距离成都近,发展经济成本较低,经济发展水平相对较高;与成都有便利交通连接的城市,由于“时空压缩效应(由于高新技术迅猛发展和大数据时代的到来,尤其是交通基础设施建设与电子信息等高新技术的飞速发展,人类在经历或完成某件事情的时候会受其影响,时间、空间甚至是心理时间和心理空间的代价均在不断缩小的一种社会现象)”的作用,受到交通基础设施的带动发展速度相对较快;外围城市如雅安等由于距离成都较远,受其辐射有限,总体发展水平不高。涪陵因距重庆主城较近,经济发展水平相对较高;长寿和永川与重庆主城的高铁和高速公路较方便,发展也较快;外围城市如忠县等受核心城市辐射有限,加之基础设施建设滞后,发展速度较慢。另一方面,某地距核心区远近与否并不是其经济发展水平快慢的唯一决定因素,有些大城市周围也存在明显的“阴影区”。

4.3 功能异质性

在生态学中，功能异质性是指生态系统在每一等级上所独有的特征,即新质[26]。城市群研究中,由于各城市主要功能的不同,功能异质性主要是指它们具有不同的职能特征,一个城市的特色职能、特色产业和创新职能是该城市区别于其他城市的主要表现[27]。城市空间流模型中各城市行业外向功能总量可反映成渝经济区城市群的功能异质性，结果见图5。

由图5可见,成渝经济区城市群的两大核心都市——成都市和重庆主城,其传统行业如大农业、采矿业的外向型功能并没有呈现出异常突出的趋势,然而现代服务业的外向型功能高于其他城市的趋势却很明显,如租赁商业服务业、金融业、信息传输计算机服务软件业和科学研究技术服务业等。就次级城市来看,綦江区的农业和绵阳市的电子信息产业较突出,这些产业已经成为地区特色产业。此外,在产业方面成渝经济区城市群也呈现出较为显著的功能相似化特征:一方面,除个别地区外,其他地区特色产业并不突出,尤其是建筑业相似性较为严重;另一方面,由于成渝经济区城市群城市化和工业化不发达造成的现代服务业外向功能较弱,也导致了产业功能的相似性。产业功能相似性会阻碍城市群内部经济的健康与有序发展。功能异质性的表现是在城市功能中有“新质”产生,而“新质”的产生又取决于创新能力。成渝城市群区域创新能力较高的地区主要集中在成都市和重庆主城,反映在它们远高于其他城市的科学研究外向功能总量,因此成渝经济区城市群在创新方面也呈现出较明显的空间异质性特征。

图5 2015年成渝经济区城市群各城市各行业外向型功能量

4.4 城市群空间异质性特征形成机理

城市群的空间一体化和空间异质性是同一矛盾的两个方面,两者是对立统一的关系。在追求空间一体化的过程中,必须认清其关系才能更好地推动城市群一体化发展。图6是空间一体化与空间异质性的作用机理图。由图6可知,城市群的空间异质性导致了城市空间流的产生,但空间流的交换在促进先进地区经济发展的同时,对落后地区空间流的交换却起着阻碍作用。城市空间流主要包括人流、物流、资金流、信息流和技术流等要素流，这些要素流在不同地区间进行流通交换,加强了区域间的经济联系。而区域经济联系的加强是一把“双刃剑”,一方面它促进了空间一体化的发展,另一方面由于落后地区经济体量小、吸引力不强、与先进地区间的空间异质性反而在逐渐扩大，在一定程度上阻碍了城市群一体化的快速发展。协调空间异质性和空间一体化之间的矛盾只能是“熵流”,这种“熵流”包括政府政策、区域协调机构的建立等。就成渝经济区城市群来看,城市群发展初期,城市空间流的流通较少,城市发展速度和城市群一体化进程均较为缓慢。而自2007年起,国家批准重庆和成都为全国城乡统筹的综合配套改革试验区基地,成渝经济区各城市之间加大了空间要素流的交换,推动了区域经济的发展。另一方面,梁平、雅安等与成都市和重庆主城的空间距离较远,导致经济联系和空间流较低,经济社会发展速度较为缓慢,其与发达地区之间的空间异质性也在不断扩大。因此，需要通过完善相应的政策法规等协调空间异质性和空间一体化之间的矛盾。

图6 空间一体化与空间异质性作用机理

5 结论与建议

5.1 结论

本文以城市空间流强度和经济联系强度模型为基础,结合ArcGIS径向流功能等模块,分析了成渝经济区城市群的时空变化,主要结论为:①成渝经济区城市群在等级异质性方面的差异表现较突出。在成渝经济区城市群中,各种社会经济要素在等级异质性的作用下进行集聚和扩散,其中高等级城市的社会经济要素会扩散到低等级城市,低等级城市的社会经济要素会向高等级城市集聚。因此，“多尺度等级缀块结构”虽然从理论上看有合理性,但等级异质性也有一定的消极作用。②成渝经济区城市群结构异质性受城市群内部的次级城市与核心区城市的空间距离影响。次级城市与核心区空间距离越远,经济发展水平越低。但时空距离并不是决定城市发展的唯一因素,大城市周边的阴影区现象依然存在。③成渝经济区城市群表现出多样的功能异质性特征:一是某些城市产业功能异质性较为显著,产业发展速度较快,有利于促进区域合作;二是城市群内因特色产业不突出和现代服务业的弱外向功能导致产业功能相似化;三是创新能力较强的城市主要是成都市和重庆主城,创新的异质性明显。④成渝经济区城市群空间异质性和空间一体化是对立统一的关系,两者相辅相成。在空间一体化进程中,只有正视城市群的异质性特征,了解掌握其运作机理,确立完善的协调机制,才能解决好一体化过程中的问题,促进成渝经济区城市群一体化健康发展。

5.2 建议

基于上述研究结论,本文提出以下政策和建议:①成渝经济区城市群结构异质性造成了城市群内各城市经济发展水平的差异化，应大力发展交通网络,加快修建成都到雅安的高铁和重庆到南川、忠县、黔江的高铁,以缩短这些城市和核心区的空间距离。②成渝经济区城市群等级差异特征显著，应设立多级协调机构,完善协调制度,促进城市群一体化发展。后进地区应培育形成明显的增长极,提高城市的整合程度。③成渝经济区城市群产业功能相似化较严重,要求根据地方特色大力发展特色产业,如自贡市大力发展冷吃系列肉制品产业,重庆黔江大力发展特色旅游业等,各地区根据自身的地方特色形成产业异质,加快区域合作与交流。④通过“人才住房券”制度和实施创业创新优惠政策留住人才,重视高素质人才的培养和科研能力的提高。⑤各级政府通过制定相应的法律法规与政策方针，建立区域协调机制，协调城市群空间一体化和空间异质性之间的矛盾。