晋中城市群县域可达性及经济联系格局研究

雒占福，张永锋，蒋慧敏，李 兰，高 旭

（西北师范大学 地理与环境科学学院，甘肃 兰州730000）

交通基础设施与区域经济联系一直是地理学的研究热点［1］。作为区域经济发展的重要增长极，城市群依托便利的交通运输条件推动实体经济要素快速流通，实现了更大范围内资源要素的合理配置，推动城市群内部经济联系不断增强，同时也对增强城市群内外联系，推动区域一体化发展具有重要的现实意义。国内学术界关于可达性及经济联系领域的研究成果较为丰富。可达性评价方面，多侧重于通过公路［2］、普 通 铁 路［3］、高 速 铁 路［4］、航 空［5］等 单 一或综合交通方式［6］视角构建可达性评价模型进行评价，并通过人口、经济等指标对评价模型进行合理修正；经济联系方面，多采用引力模型［7-9］、潜力模型［10］、隶属度模型［11］、断裂点公式［12］等方法进行研究，其中引力模型因其物理意义明确应用最为广泛。从研究尺度看，现有研究涵盖国家［13］、城市群［14］、省域［15］、县域［16］等多种尺度且大都针对我国中东部发达地区开展研究，很少有研究对中部地区的晋中城市群进行县域可达性及经济联系格局研究。

晋中城市群作为山西省经济发展的核心区域，是国家重点培育的6 大地区性城市群之一，应当具有辐射带动全省经济发展的龙头作用，但由于地形限制、整体发展缓慢等多种因素的综合影响，城市群内部分工协作与对外联系途径的发展受到很大限制。本文选取晋中城市群作为研究区域，通过研究城市群县域单元可达性水平及经济联系的时空演变格局，厘清城市群内部的发展优势和短板，以期为下一步规划交通基础设施建设，推动城市群内部协调发展，提升城市群综合竞争力提供参考。

1 研究区概况与数据来源

晋中城市群范围涵盖太原市、晋中市、忻州市、吕梁市4 个地级市的24 个县（市、区），具体包括太原市的10 个县（市、区），晋中市的榆次区、太谷区、寿阳县、祁县、平遥县、介休市、灵石县、榆社县，吕梁市的交城县、文水县、汾阳市、孝义市、岚县和忻州市的静乐县。截至2018 年，晋中城市群面积为2.58万km2，约占全省总面积的16.48%，地区生产总值5511.83亿元，常住人口920.46 万人，分别占全省水平的32.77%和24.75%。随着“太榆同城化”等发展战略的相继提出和大西客运专线的开通运营，晋中城市群转型发展的速度和质量都得到进一步提升，与关中平原城市群、中原城市群、京津冀城市群、呼包鄂榆城市群等外部区域的联系不断增强。

为保证研究区域的连续性和研究过程的科学性、合理性，本文将市辖区统一合并为市区，处理后最终确定为18 个基本研究单元。考虑晋中城市群内部的人员往来、货物运输等实体经济要素流动多以短途运输为主，故选择最短公路距离作为距离指标，统计过程中以各县（市、区）政府驻地作为出发点和目的地，里程数据来源于高德地图官方网站，通过查询不同时期的公路等级标准并参考已有的研究成果［17］，确定3 个时期的公路时速分别为70km/h、90km/h、110km/h，将最短公路距离转换为时间距离。常住人口和地区生产总值等社会经济数据来源于2001 年、2011 年、2019 年《山西统计年鉴》《中国县域统计年鉴》。

2 研究方法

2.1 加权平均旅行时间

可达性是指从出发地到达目的地的难易程度。可达性不仅与交通基础设施和空间位置相关，也与经济发展水平相关。本文采用加权平均旅行时间衡量晋中城市群县域单元的可达性水平。计算公式为：

式中，Ai为i县的加权平均旅行时间，Ai越小，说明i 县的可达性越高，反之则越低；Tij为i 县到j县的时间距离；Mj为j县的综合质量指数，采用常住人口和地区生产总值的几何均值衡量。

为进一步揭示各县域单元在晋中城市群公路交通网络中的地位，通过构建可达性系数来反映城市群内部各县域单元可达性水平的相对高低。计算公式为：

2.2 引力模型

引力模型是地理学中利用属性数据研究经济联系的重要模型，因其较为成熟且逻辑简单明确而在城市地理学和经济地理学领域的研究中广泛应用。在道路设计施工技术和汽车生产制造技术快速发展的背景下，时空压缩效应导致不同区域间的经济联系日益方便快捷，引力模型中的距离指标如继续使用空间距离显然不合适，故本文在考虑道路运行速度的基础上将空间距离转换为时间距离来修正引力模型的距离指标，对晋中城市群县域经济联系强度进行测算。计算公式为：

式中，Fij为i、j 县间的经济联系强度；Fi为i 县的对外经济联系总量；Pi和Pj分别为i、j 县的常住人口；Gi和Gj分别为i、j 县的地区生产总值；Dij为i、j县间的时间距离。

3 结果及分析

3.1 县域可达性的时空演变分析

县域可达性特征：依据县域综合质量指数和时间距离数据，利用公式（1）、（2）测算2000—2018 年晋中城市群的县域可达性水平（表1）。从加权平均旅行时间看，19 年来晋中城市群县域单元的加权平均旅行时间明显降低，县域可达性水平显著提升。18个县域单元的加权平均旅行时间由2000 年的86.35min下降到了2018 年的55.26min，下降幅度达到36%。其中，可达性水平最高的是清徐县，2018年加权平均旅行时间为32.41min，仅为晋中城市群县域平均水平的58.65%。可达性水平最低的是岚县，2018 年加权平均旅行时间为87.47min，约为晋中城市群县域平均水平的1.58 倍。这是由于岚县地处城市群边缘地带，交通区位条件较差，充分说明交通区位和经济发展水平深刻影响着县域可达性水平。从可达性系数看，2000 年和2018 年高于平均水平的县域单元都是9 个，占比为50%，2010 年高于平均水平的县域单元达到10 个，占比为55.56%。太原市5 个县域单元中，除娄烦县外其他县域单元均高于城市群平均水平，晋中市7 个县域单元中晋中市区、祁县、平遥县高于城市群平均水平，吕梁市只有交城县、文水县高于城市群平均水平，其他县域单元的可达性系数均低于城市群平均水平。

表1 2000—2018年晋中城市群县域可达性水平

可达性空间分异特征：为了进一步揭示2000—2018年晋中城市群18 个县域单元可达性水平的时空分异特征，本文借助ArcGIS10.2 对加权平均旅行时间的计算结果进行克里金插值（图1）。

结果显示：①县域可达性水平显著提高但地域分布不均衡，大体呈现“中心高、边缘低”的圈层式空间分布特征。19 年来晋中城市群各县域单元的可达性水平显著提高，从加权平均旅行时间的地域分布看，最小值始终分布于晋中市区、清徐县等城市群中部区域，到2018 年时逐渐下降到40min 以下，而最大值始终出现在西北部地区的岚县、静乐县等边缘区域，到2018 年时依旧在80min 以上，可见晋中城市群内部的可达性水平分布不均衡。从加权平均旅行时间的变化幅度看，城市群中部区域的加权平均旅行时间较小且等值线较为稀疏，而边缘区域的加权平均旅行时间较大且等值线较为密集，表明晋中城市群中部区域的可达性水平高于边缘区域，呈现“中心高、边缘低”的圈层式空间分布特征。②县域可达性受地形和距离因素影响显著，存在“断崖式”的梯度变化特征。从2000—2018 年晋中城市群县域可达性水平的时空演变格局可以看出，可达性水平的变化受地形因素的影响显著，城市群中部区域的太原市区、晋中市区、清徐县、交城县和祁县等县区大部分位于晋中盆地内部，彼此沟通联系较为便捷，加权平均旅行时间一直在70min 以下，位于西北部吕梁山区的岚县和静乐县可达性水平虽然有所提高，但是对外沟通联系渠道极其有限，加权平均旅行时间变化幅度较大，等值线分布存在“断崖式”的梯度变化特征。从晋中盆地内部看，随着空间距离的增加，等值线的分布形态由城市群中部区域的圈层式结构逐渐向南部区域的祁县、平遥县和介休市等地拉伸，说明县域可达性的时空变化特征受距离衰减规律影响显著。

图1 2000—2018 年晋中城市群县域可达性时空演变格局

3.2 县域经济联系的时空演变分析

经济联系格局：本文运用公式（3）计算了2000—2018 年晋中城市群各县域间的经济联系强度，并借助ArcGIS10.2自然断点法将其分为3 个层级，进行空间可视化表达（图2）。结果表明：①晋中城市群县域经济联系强度持续增强，核心区域的辐射带动作用显著。2000 年，晋中城市群县域经济联系强度达到第一层级的县域单元仅有6 对，占比为3.92%，分别是太原市区—晋中市区、太原市区—阳曲县、太原市区—古交市、太原市区—清徐县、孝义市—汾阳市和孝义市—介休市；处于第二层级联系水平的县域单元共有42 对，占比为27.45%。2010年，县域经济联系强度持续增强，第一层级的县域单元增加2 对，分别是太原市区—交城县、清徐县—交城县，达到第二层级的县域单元增加到51 对，占比为33.33%。2018 年，处于第一、二层级的县域单元数量分别为13 对和50 对，分别占总数的8.50%和32.68%。第一、二层级县域单元数量的不断增加表明晋中城市群县域经济联系强度的发展趋势向好，包括太原市区周边在内的城市群核心区域的辐射带动作用显著提升。②晋中城市群县域经济联系强度的空间分布具有显著的廊道指向特征以及行政区指向特征。从2000—2018 年晋中城市群县域经济联系的时空演变格局来看，经济联系水平较高的第一、二层级的县域单元大多分布于城市群中部的“阳曲县—灵石县”一线附近，具有明显的廊道指向性特征。同时，第一、二层级的县域单元分布受到行政区界限的制约较为明显。2000 年，与太原市区的经济联系水平达到第一层级的除晋中市区以外的县域单元全部属于太原市，到2010 年、2018 年时开始逐渐突破行政区界限的制约，太原市区与吕梁市的交城县、文水县、孝义市和晋中市的平遥县也都达到第一层级，但经济联系水平处于第二层级的县域单元大部分依然受行到政区界限的影响较为明显。

图2 2000—2018 年晋中城市群县域经济联系时空演变格局

县域对外经济联系：本文依据晋中城市群县域经济联系强度，运用公式（4）计算汇总2000—2018年晋中城市群18 个县域单元的对外经济联系总量（图3），用以表征各县域单元在城市群中的对外经济联系能力及地位。结果表明：①县域对外经济联系能力持续增强，城市群核心区域的辐射带动作用显著。晋中城市群18 个县域单元的对外经济联系总量始终保持着增长态势。2000 年，18 个县域单元的对外经济联系总量之和仅为3011.97，平均值为169.55，超过平均水平的县域单元只有太原市区、晋中市区、清徐县和孝义市；2018 年，18 个县域单元的对外经济联系总量之和达到7367.59，平均值为409.31，相较于2000 年分别增加了1.45 倍和1.41倍，县域对外经济联系能力显著增强。其中，太原市区和晋中市区作为晋中城市群一直以来的区域发展核心，二者对外经济联系总量之和占晋中城市群整体水平的比例达到40%以上，且呈现不断上升的发展趋势。②县域对外经济联系能力差异较大，但城市群内部的发展差距在逐渐缩小。晋中城市群18个县域单元中对外经济联系总量最大值（太原市区）与最小值（岚县）之间在2000 年时相差145.24倍，2010年时相差125.86 倍，到2018 年时相差105.22倍，表明城市群内部各县域单元对外经济联系能力的整体差异较大，但整体发展差距在逐步缩小。

图3 2000—2018 年晋中城市群县域单元对外经济联系总量的演变特征

4 结论、讨论与建议

4.1 结论与讨论

本文以晋中城市群为研究对象，利用加权平均旅行时间和引力模型分析了2000—2018 年晋中城市群18 个县域单元可达性水平及经济联系的时空演变格局，得出以下主要结论：①2000—2018 年，晋中城市群县域单元的可达性水平显著提升但地域分布不均衡，受地形和距离因素的影响存在“断崖式”梯度变化和“中心高、边缘低”的圈层式空间分布特征。②2000—2018 年，晋中城市群县域单元的经济联系强度持续增强，空间分布格局具有显著的廊道指向特征和行政区指向特征。③2000—2018 年，晋中城市群核心区域的辐射带动作用显著，不同县域单元对外经济联系能力差异较大，但城市群内部的发展差距在逐渐缩小。

可达性及经济联系研究是地理学研究的热点话题，当前基于城市群尺度的相关文献较多。通过对比已有研究发现，大多集中于发展水平较高的的五大国家级城市群、六大区域级城市群，本研究选取处于引导培育阶段的晋中城市群作为研究对象，通过分析城市群内部县域单元的可达性及经济联系格局，认识了欠发达城市群可达性水平及经济联系空间形态的分布特征，可为同处于引导培育阶段的其他五大地区级城市群认识自身发展现状，确定未来发展方向提供参考，具有现实指导价值。同时，本研究在县域距离测算过程中考虑到道路设计施工技术以及汽车生产制造技术的发展进步，将空间距离转化为时间距离使其更接近现实情况，但未将不同等级道路的运行速度、客货运输量等影响因素纳入考虑，研究结果可能会存在一定误差，在后续研究中应进一步改进与完善。

4.2 建议

以上分析结果明确了2000—2018 年晋中城市群县域可达性水平及经济联系格局的动态演变过程。当前发展趋势下晋中城市群中部核心区域的贡献作用最大，而边缘区域作为跨区域协作的重要沟通渠道其发展却相对滞后，甚至在一定程度上制约着城市群的整体发展速度。此外，晋中城市群县域经济联系发展格局受行政区界限的制约较为明显，城市群仍处于培育阶段，尚未形成高效、开放发展的县域经济联系网络。因此，下一步发展应当重视以下两个方面：一方面，完善交通基础设施建设的顶层设计工作，科学合理地规划布局晋中城市群内部的交通线路网络，以提升城市群边缘区域尤其是较偏远地区（如静乐县、岚县等）的可达性水平。在此基础上，结合城市群边缘不同县域的实际情况，适当加大政策的倾斜力度，立足发展县域特色产业，提升县域知名度，在推动城市群边缘区域持续发展的基础上充分发挥其跨区域协作的地缘优势作用，以进一步扩大晋中城市群发展的辐射范围。另一方面，提高晋中城市群的发展站位，推动城市群内部跨越不同城市的县域经济合作，突破行政区界限对县域经济联系发展的制约，在继续增强城市群核心区域辐射带动作用的基础上缩小城市群内部的县域发展差距，培育高效开放的县域经济联系网络，以提升晋中城市群的整体经济实力。