郑州航空港区与河南省辖市的空间关联性研究——基于引力模型和场强模型

王海杰李同舟

(郑州大学 商学院，河南郑州450001)

随着新经济地理学的不断完善与成熟，空间关联性对经济活动的重要影响得到了学术界的广泛关注。尤其是近年来，随着交通基础设施的日益完善以及干扰要素流动的制度性障碍逐步被破除，区域间的交流往来愈加频繁，关联互动更为明显。空间关联效应主要表现为各类要素在区域间动态流动所产生的地理空间上的联结关系[1]，反映了区域间要素流动的交互环境，在一定程度上能够体现区域经济发展的整体性和协调性。

在供给侧结构性改革和经济高质量发展的背景下，基于航空枢纽和现代综合交通运输体系，提供高时效、高质量和高附加值的产品和服务，并参与全球价值链分工的航空港经济，正成为经济社会快速转型发展的新模式。郑州是国内较早提出发展航空港经济的地区之一，2013年3月7日，郑州航空港经济综合实验区(以下简称郑州航空港区)发展规划获国务院正式批复，上升为国家战略。作为中原经济区的核心增长极和中原城市群的核心引领，郑州航空港区正利用其区位及产业优势，不断优化航空布局和产业结构，抢占现代产业体系制高点，持续发挥其经济辐射带动作用，推动区域经济发展模式转变，努力打造中部地区开放型经济新高地。

航空港区是依托航空枢纽设施，由具有明显航空指向的相关产业所组成的区域实体空间，具备显著的集聚效应和扩散效应，会促使生产、技术、资本、产业、商贸和人才等高端要素在大区域内转移并在航空港区内聚集整合，并以全球化、高端化、模块化的生产组织方式形成新的产业聚集模式，加速航空相关产业的升级[2-3]。同时，依托不断完善的航空综合交通枢纽，航空港区能够加深与区域间的分工合作，打造外向型经济体系，最终形成以航空港区为中心、辐射整个区域的经济综合体[4-5]。航空港经济与区域经济发展具有紧密的关联特征，学者们也从航空运输、产业、宏微观等多个角度研究了航空港经济与区域经济发展的相互作用[6-14]。但就目前来看，从地理空间的角度切入的研究还相对欠缺。本文将郑州航空港区发展战略同河南省区域发展战略进行对接，测度郑州航空港区与河南省辖市的空间关联强度，以探究郑州航空港区经济的辐射范围，分析郑州航空港区与河南省辖市的关联以及相互作用规律。本文既是对该研究主题的有益扩充，又对郑州航空港区发挥区域增长极作用，“由点撬动面”助推河南省产业实现转型升级的高质量发展，具有重要的理论价值。同时，郑州航空港区是国家级临空经济综合实验区，研究其在区域经济发展中的核心带动作用，可为全国尤其是内陆地区借助航空港经济区引领区域经济协调发展提供经验借鉴。

本文从郑州航空港区正式获批国家级实验区起，探究5年间郑州航空港区与河南省辖市的空间关联演变过程，确立其在省内的经济辐射空间格局。运用引力模型，测度郑州航空港区同河南省辖市的空间关联强度。借助场强模型，辅助判断在具有航空港这一特殊区域的情况下地区之间的空间关联状况。使用断裂点公式，明确地区之间引力的方向，探究郑州航空港区对河南省辖市经济辐射的范围和界限。

1 研究方法与指标设计

1.1 研究方法

1.1.1 引力模型和断裂点公式

作为应用最为广泛的空间相互作用模型，引力模型来源于经典物理学的牛顿万有引力公式，经数代经济地理学家的发展和完善，目前已经形成了比较成熟的经济引力理论体系[15]。引入引力模型测度郑州航空港区同河南省辖市之间的空间关联强度，能够把握区域之间空间联系的强弱、特征和规律，揭示郑州航空港区的经济辐射能力和区域影响力。但是，引力模型受经济事物的集聚规模和距离两个方面的因素影响，不能够进一步测度两地区之间的引力方向。断裂点公式通过计算两区域之间的断裂点，获取断裂点在两区域间引力线上的相对位置，远离断裂点处的区域在一般情况下(一般情况指的是测算出的引力值大于1)具有较强的引力，从而能够判断引力的方向[16]，弥补引力模型的不足。经济引力公式与断裂点公式分别为：

公式(1)是经济引力公式，公式(2)是断裂点公式。Tij代表i地区对j地区的引力值；Mi、Mj分别表征两地区的经济质量(经济质量是地区引力的基础)；α、β为经济质量系数，反映的是区域间要素的可流动性差异；Dij代表两地区之间的距离；b为距离之间的摩擦系数；G为引力常数。根据德尔菲法，取G=1、b=2、α=1、β=1，两个地区之间的引力模型公式可以直接写为i、j两地区之间的断裂点到i地区的距离。

1.1.2 场强模型

场强模型借助物理学中的电场强度的概念，把区域看作一个引力场，测度区域中心对经济腹地的影响力大小。引力场的形成依靠中心与外围之间的势能差，在引力场的不同位置势能差存在不同，势能差的不同会使场强的分布存在差异。随着区域中心与经济腹地距离的增加，场强逐渐衰减直至归于零值。场强计算公式为：

公式(3)中，Sij为场强，Pi为中心区域的规模，Vi表示中心区域的经济实力，两者的乘积衡量的是中心区域的综合实力，Dij为两地区之间的距离。本文将郑州航空港区作为河南省范围内的引力场，考虑到航空经济的特殊性，需要在原有基础上对场强模型加以改进。根据选取指标与所研究问题的一致性以及数据的可获得性，本文将郑州航空港区的进出港飞机架次、客运吞吐量、货运吞吐量纳入综合实力考评体系中，得出改进后的场强公式：

公式(4)中，Sij为场强，Ai为进出港飞机架次，Fi为客运吞吐量，Hi为货运吞吐量，Dij为两地区之间的距离。

1.2 指标设计

1.2.1 经济质量指标

经济质量指标是表征区域综合实力的重要判断依据，在一定程度上能够反映地区未来的发展潜力。考虑到航空港经济的特殊性，为了更准确地衡量经济质量Mi和Mj，本文选取了地区GDP规模、人口规模、进出口总额三项指标进行综合评定。经济质量指标表示为：

公式(5)中，M为经济质量，G为地区生产总值，P为人口总数，E为进出口总额。

1.2.2 距离指标

距离指标主要衡量的是区域之间的空间间隔和交通便捷程度。基于郑州航空港区与河南省辖市之间经济社会要素的空间流动以公路交通运输为主，为了更加准确地表达经济的引力作用，本文将公路交通距离和时间成本纳入考量体系，以两者的复合距离作为经济距离代替欧式空间距离。距离指标表示为：

公式(6)中，Dij为两地区之间的经济距离，由最短交通距离dij与最短时间成本tij组成。

2 研究区域、数据来源和测度过程

2.1 研究区域概况

郑州航空港区地处河南省中东部、郑州市东南部，规划面积415平方公里，是集航空、高铁(在建)、城际铁路、地铁和高速公路于一体的综合交通枢纽，定位为国际航空物流中心、以航空经济为引领的现代产业基地、内陆地区对外开放重要门户。截至2017年底，郑州航空港区总人口70.15万；地区生产总值达到700.09亿元，在郑州主城区 GDP排名中位列第二；进出口总额514.1亿美元，占全省进出口总额的63.9%。

2.2 数据来源

研究涉及的两类数据以及来源如下：①郑州航空港区与河南省辖市的各类原始数据，来源于郑州航空港经济综合实验区历年工作会议总结、郑州航空港经济综合实验区年度发展报告、河南省辖市历年统计年鉴、国民经济和社会发展统计公报、新闻媒体等；②郑州航空港区与河南省辖市之间的空间距离、交通运输时间数据，来源于百度地图API软件。

2.3 测度过程

2.3.1 地区经济质量和经济距离

根据公式(5)和公式(6)，对所选择的指标进行修正和计算，得到2013—2017年郑州航空港区以及河南省辖市的经济质量和经济距离数据(见表1)。

表1 郑州航空港区与河南省辖市经济数据(2013—2017)

2.3.2 地区间的引力值、场强和断裂点

根据公式(1)、公式(2)和公式(4)，分别计算得到2013—2017年郑州航空港区同河南省辖市之间的引力值、场强以及断裂点。需要注意的是，计算得出的引力值和场强本身并不具有实际意义，只是在一定程度上反映了河南省辖市与郑州航空港区的联系程度，这种联系程度以排序的形式表现出来[17]。三项数据指标以及引力值和场强的排序情况如表2所示。

3 实证结果分析

3.1 郑州航空港区与河南省辖市的总体关联状况

整体来看，5年间，郑州航空港区处于快速发展阶段，经济规模和发展水平明显提升，区域核心增长极的地位得到强化。航空港区与河南省辖市的引力值、场强均呈递增趋势，绝大多数地区的断裂点位置逐年远离航空港区，表明郑州航空港区在河南省的经济影响力随时间推移逐步增强，对河南省辖市的指向性愈加明显。郑州航空港区与省内不同省辖市的空间关联强度差异较大，且梯度分布较为明显，关联度较高的地区集中在航空港区周边，并以郑州、许昌为中心逐年向外扩散。根据断裂点测算结果，2017年，郑州航空港区的经济辐射区域涵盖郑州、洛阳、新乡、焦作、开封、许昌、平顶山、漯河、周口、安阳10个省辖市。郑州、许昌基本实现了全区域覆盖；开封、新乡紧随其后，受辐射区域过半；其余省辖市的受辐射区域均不足1/2，洛阳、平顶山和安阳仅有很小一部分区域位于郑州航空港区的辐射区域内。

综合来看，郑州航空港区与邻近的河南省辖市经济交流频繁，与偏远地区经济交流互动不足。说明以郑州航空港区为核心的区域联系网络尚不成熟，郑州航空港区与省内半数省辖市的空间关联较弱，对这些省辖市的经济辐射范围比较有限。

3.2 郑州航空港区与河南省辖市的具体关联状态

从经济距离、引力值、场强及各地级市与航空港区联系程度的排序情况来看，郑州航空港区与郑州、许昌和开封的引力值、场强历年均排在前三位，说明经济距离越短，交通运输成本越低，经济联系越紧密。郑州、许昌和开封三市在地理空间上呈三角态势，郑州航空港区位于三角区域的中心[7]，因而三市在承接航空港区部分产业和服务功能、培育和发展航空经济方面相对于河南其他省辖市而言具有无可比拟的优势。许昌是除郑州外与郑州航空港区的引力值和场强最大的省辖市，远大于排在第三位的开封，与航空港区的空间联系十分紧密。但是从地区之间的断裂点来看，5年间，郑州航空港区与许昌之间的断裂点全都位于两地区引力线的中点附近。表明：郑州航空港区与许昌之间尚未形成明显的指向性；郑州航空港区未完全发挥航空经济、枢纽经济的强势带动作用；两地区的互动关系仍显不足；两地区产业优化融合发展还具有较大空间。许昌市与航空相关性较强的产业目前发展缓慢，市场占有率较低。虽然超硬材料、发制品、花卉等产业同郑州航空港区存在一定的关联互动，但大多只是依托于航空货运，两地产业的协同发展水平依然不高。航空港区-开封之间的断裂点位置全部远离郑州航空港区一侧。表明：郑州航空港区对开封的指向性比许昌更明显；郑汴一体化经过十余年的发展已初见成效；开封借助汽车零部件制造业与郑州航空港区建立了良性互动关系；郑州航空港区成为郑汴两地汽车产业融合的黏合剂[18-19]。

从经济距离和断裂点来看，洛阳和南阳两市与郑州航空港区的断裂点位置历年均靠近航空港区一侧。表明：郑州航空港区并未对两市经济产生较强的拉动作用，指向性不够明显；洛阳和南阳两市发展航空港经济的自主性较高。进一步研究发现，洛阳和南阳两市都拥有一个4D级民用机场，而省内其他省辖市(不包括省会郑州)无民用机场。洛阳和南阳两市内的民用机场会替代一部分郑州航空港区的交通运输，弱化郑州航空港区在当地的经济影响力，对郑州航空港区产生“替代效应”。从洛阳市和南阳市的产业发展状况来看，洛阳的产业类型以传统重工业为主，“高精尖”类产业多集中在军工领域；而南阳是河南的农业大市，工业和制造业不发达，高技术产业基础薄弱。因而两市在与航空港区产业的联动发展方面存在一定的局限性。

鹤壁和漯河的人口、地区面积和生产总值在河南省所有辖市中的排名均在倒数后四位，经济质量和引力值测算结果相对较低。但是就断裂点与引力线中点的比值来看，鹤壁和漯河两市这一指标在所有省辖市中名列前两位。从引力值、场强的排序来看，两市在这两项指标中的排名差异较大，5年内的场强排名均比引力值排名靠前。表明：鹤壁和漯河两市实际受到郑州航空港区经济辐射的强度可能大于引力值测算结果所得到的强度。从两市的产业状况来看，食品加工、装备制造和电子工业为两市的重要产业，与航空运输联系紧密。但是由于小城市生产能力和产值有限，航空出货量达不到较高水平，根据引力值的测算方法获得的结果呈现“弱关联、强指向”的态势。但实际上两市与郑州航空港区的空间关联性应当处于郑州、开封、许昌、新乡和焦作后的第二梯队中。

根据河南各省辖市同郑州航空港区的关联情况来看，航空运输仍然是现阶段最主要的关联方式，而各省辖市与航空相关的产业与郑州航空港区主导产业的协同融合则是未来加深关联互动的重要推动力量。河南多个省辖市都在大力发展和布局与郑州航空港区主导产业较为契合、与航空运输联系较为紧密的高端制造业和现代服务业等产业。但从整体的发展现状看，这些产业的发展水平相对较低，要实现同郑州航空港区产业的深度融合还有很长一段路要走。根据郑州航空港区的产业定位和布局，郑州航空港区除了进一步同河南各省辖市加深在航空物流业上的关联互动外，以智能终端、精密机械、生物医药等为代表的高成长性产业应当是郑州航空港区同河南各省辖市合作衔接的重点。郑州航空港区未来通过价值链持续攀升和产业链扩展延伸，既引领区域产业高端化发展，又借助产业内和产业间分工完善区域产业合作体系，凭借同河南各省辖市的“高质量关联”更好地发挥其核心增长极的功能。

表2 郑州航空港区与河南省辖市引力值、场强和断裂点测算结果

4 结论与建议

4.1 结论

本研究表明，郑州航空港区与河南省辖市的空间关联性整体上呈“近强远弱、北紧南松”的态势，对不同省辖市的经济辐射强度差别较大。虽然郑州航空港区的经济影响力逐年增强，但是尚未完全发挥区域经济核心增长极的作用，主要表现在以下4个方面。一是郑州航空港区的经济辐射范围有限。尽管郑州航空港区与河南省辖市的空间关联强度呈递增趋势，但就目前来看，与省内半数省辖市关联度不高的现实意味着郑州航空港区的经济辐射能力有待进一步增强。二是许昌市与郑州航空港区地理位置临近，空间联系十分紧密，但是许昌市的主导产业与航空的关联性不强，两地产业融合度不高，郑州航空港区并未对许昌形成明显的指向性辐射。三是省辖市内的民用机场对郑州航空港区的“替代效应”较为明显。洛阳、南阳作为省内拥有民用机场的省辖市，发展航空港经济的自主性较高，受郑州航空港区的经济辐射有限。四是郑州航空港区仅对小城市的指向性较突出。鹤壁和漯河两市的主导产业对航空运输有一定依赖性，但囿于经济质量不高、生产能力有限，通过引力模型测算得到的关联度结果可能低于实际水平。

此外，郑州航空港区有限的经济辐射范围、洛阳和南阳航空港经济自主化发展的现状，意味着：若要进一步提升航空港经济在河南省的影响力和辐射力，仅仅依靠郑州航空港区是不够的，还需要省内各航空港区及腹地之间做好对接互动、协同配合，在共商、共建、共享中实现区域经济协调发展。这给我国发展航空港经济带来一个启示：既要发挥好航空港区的核心引领作用，又要注重各航空港区之间及航空港区与腹地之间的协同配合。

4.2 建议

随着河南“三区一群”等多个国家级战略的实施，郑州航空港区经济和社会发展将迎来一个更为辉煌的战略机遇期。为此，结合本文研究提出以下建议。

第一，有效推动河南省辖市与郑州航空港区协调合作机制的完善。郑州航空港区因其国家战略定位，势必对河南各省辖市带来经济和空间上的正向扰动，各省辖市应主动把握与郑州航空港区关联融合所带来的发展契机，以政策对接、规划衔接、协商合作和联动发展为抓手，主动寻求与郑州航空港区建立多层次、全方位的空间关联、产业关联和政策关联，深化分工合作，强化互动交流。省级政府应进一步加强顶层设计，做好统筹整合，打破行政区划的障碍，助推跨区域、跨行为主体的规划与合作，形成与地方政府之间的政策合力，共同推动围绕航空港区的区域、跨区域协调合作机制的完善。

第二，努力提升周边邻近省辖市与郑州航空港区的关联质量。区位特征使许昌和开封两市相较于河南其他省辖市而言，在对接航空港区、承接航空产业和服务上具有得天独厚的优势。一方面，两地(尤其是许昌)要提升与航空港经济的关联质量，依托许港产业带、开港产业带，通过产业引导、深度分工、合理布局、重点突破，利用地区优势资源培育一批有竞争力的航空相关产业，加深同航空港区的产业融合。另一方面，两地在发展航空产业时要协调合作关系，实行错位发展，减少产业同构，在资源共享、优势互补中提升同郑州航空港区的关联质量。郑州、开封和许昌也应借助航空港区的纽带作用，强化三市在产业、人口与资源等方面的关联融合，推动形成郑-汴-许这一河南中部的“黄金三角区”，提升中原城市群核心区的整体竞争力和辐射力。

第三，积极探索河南省辖市与郑州航空港区的差异化关联模式。地理空间、经济水平和发展战略等方面的差异决定了河南省辖市不能以同一模式构建航空港区的空间关联，而是应当从地区实际情况出发，探索能够发挥自身独特优势的对接模式。对于洛阳和南阳而言，拥有的民用机场不应成为与郑州航空港区往来互动的障碍，而应在航空运输领域实现同郑州航空港区的衔接配合、干支配套。与此同时，洛阳和南阳在发展航空产业上拥有一定的基础，两地应当借助郑州航空港区的航线优势、规模优势和平台优势，通过对接合作进一步参与全球价值链分工体系，既在扩大开放中实现自身发展，又通过航空港区之间的协调配合提升航空港经济对河南全省的带动作用。对于鹤壁和漯河而言，应在巩固与郑州航空港区已有产业联系的基础上，采取直接关联与间接关联相结合的模式，加深与自身相邻又同郑州相接的新乡和许昌在航空产业方面的分工合作，借助它们在地理位置和产业发展水平上的优势，进一步促进自身与郑州航空港区的关联融合，与新乡和许昌形成航空产业协作共赢的局面。