中原城市群空间协调与高质量发展水平探究

袁 培，付 煜

(新疆财经大学 经济学院，新疆 乌鲁木齐 830012)

城市群是指特定范围内，等级规模、发展水平各不相同的一组城市，通常以一个或两个中心城市为核心，向周边辐射连接其他城市共同组成的集合。城市群的出现是一个历史过程，我国准确把握历史发展潮流，不断推进城市化进程与城市群建设，改革开放以来我国城镇人口由1978年17.9%上升至2019年60.6%，城市化水平稳步提高，发展目标逐步由数量推动发展向质量追求转变。“十四五”规划中以人口与绿色两个关键词指导城市群建设规划，以在新发展格局下同时满足高质量发展效率与和谐两个内核要求。因此在“两个一百年”历史交汇时期，明确城市群发展阶段与质量水平现状，探究符合我国实际的城市群高质量发展路径，对实现转变城市群发展方式、推动实现城市群一体化发展目标有重要的理论价值与现实意义。

十九大报告中首次提出“高质量发展”这一时代课题是我国进入新发展阶段，面对新历史任务，在新国内外环境下作出的正确判断。我国学者对于高质量发展研究主要集中于经济高质量发展，以经济发展能否满足人民日益增长的美好生活需求为判断标准，探究经济高质量发展内涵，构建经济高质量发展评价体系，及在经济、社会、文化、能源、生态等视角下对影响高质量发展的众多阻碍及动力因素探寻。本文以中原城市群为研究对象，深入探讨城市群高质量发展理论内涵及影响机制，明确中原城市群高质量发展现状，并依据实证结果提出相关政策建议。

一、城市群内涵和运行机制分析

(一)城市群空间结构是高质量发展的“骨架”

城市群是多城市空间集合，通过交通网络、信息网络与物流网络将城市间空间结构逐渐形成以资源为骨架、交通为血管、物流信息为肌肉的整体空间网络。单中心城市群初期发展动力强劲，潜在动力不足，多中心空间结构为城市群内要素流通、均衡发展提供空间保障，但城市群空间结构需要以交通、通信、物流等基础设施完善及经济、人口规模发展水平为物质基础，因此尽管城市群内空间结构的均衡分布是城市群高质量发展水平的体现，也应依据城市群实际发展现状，合理规划城市群空间结构，以实现真正的高质量发展。

(二)城市群规模结构是高质量发展的“肌肉”

城市群规模结构体现出城市群内各城市的等级性与层次性，直接影响着城市群内各城市间产业结构调整、物质资源分配、人口流动调节等要素改进。中等发展水平城市群常面临城市群规模结构分散、经济发展动力弱；规模结构与人口压力、环境承载力不适应；规模紧凑度较低城市群内部城市联系交流不足；城市群内部及跨省域城市间存在政策壁垒，难以推进多中心城市群发展等一系列问题。因此，城市群规模是否表现为正金字塔形，即大、中、小城市能否协调发展是城市群高质量发展的重要评价指标之一。

(三)城市群空间引力是高质量发展的“血管”

城市群空间引力是中心城市与边缘城市间、边缘城市相互间空间联系特征重要体现。城市间的空间联系强度与城市定位、资源、功能息息相关，是城市群空间结构与规模结构的内在影响因素，互补性与需求性成为城市间空间联系纽带，并以此城市间相互作用构成城市群这一整体。城市群空间引力越高城市间相互联系越紧密、越均衡，城市群发展水平越高、功能结构越完善。提高城市群空间引力有利于加强城市群内部城市联系与合作，找出城市间优劣互补以推动城市群实现高质量发展，因此城市群空间引力也是城市群高质量发展的重要评价指标之一。

(四)新发展格局下城市群高质量发展目标及路径

新发展格局下寻找实现城市群高质量发展新路径是促进实现经济社会高质量发展目标的关键一步，城市群高质量发展应以城市高质量发展为基础，即传统土地、资本为核心要素的城市发展模式应向新目标、新要素、新路径的城市综合发展模式转变。十四五规划中强调效率与和谐，其中人口、科技、绿色是影响我国经济社会高质量发展的重要因素，新能源、数字化、科技创新、产业升级等新要素为城市高质量发展带来新动力，因此城市群高质量发展应以经济发展为立足点，以提高效率为抓手，以绿色、创新为动能，以保障人民生活、实现社会和谐为目标。[1]

二、研究区域、研究方法及指标选取

(一)研究区域

中原城市群是北京、济南、武汉、西安之间，面积广阔、人口密集、资源丰富、交通优势突出，发展潜力最大的城市群。中原城市群地处全国“两横三纵”京广通道与城市战略格局陆桥通道交汇处，是中国“米”字形高速铁路网及现状综合交通枢纽重要节点，是加快中部崛起、推进新型城镇化建设的主战场，也是“一带一路”建设内陆双向开放新高地的战略支撑。2016年12月国家发改委印发《中原城市群发展规划》赋予了中原城市群全新定位，以中国经济发展新增长极为目标，打造带动周边、辐射全国、联通国家的高质量经济区。

图1 中原城市群地域示意图

(二)研究方法

1. 空间关联维数

对于刻画城市空间结构时常用的分维方式主要包括聚集分维、网格分维与空间关联分维，其中聚集分维是以要素集聚点出发，主要研究城市体系的核心集聚状态；网络分维是从要素分布出发，主要描绘城市体系的空间构造特征；而空间关联分维在网络分维的基础上利用城市间交通网络通达性，探究城市群各要素相对分布状态并指出城市之间的关联性，对城市群各要素的空间分布均衡性探究更有实际意义。[2]因此，本文选择空间关联分维来刻画中原城市群各要素空间分布特征及空间结构。

首先，在实际研究中城市之间存在地域空间上的欧式距离(crow distance)，以及城市之间互联互通的实际交通距离(cow distance)两种。欧式距离是数理定义上两点间最短的距离，以欧式距离为参数求得的城市群空间关联维数D，与以实际交通距离为参数求得的城市群空间关联维数D’，两者越接近表明城市群交通通达性越高，即定义牛鸦维数d=D’/D，越接近1，城市间网络通达性水平越高。

其次，空间关联维数的基本公式为：

C(λr)∝λDC(r)，C(r)∝rD

式中C(r)为空间关联函数，D为关联维数，反映城市群要素空间分布均衡性，r为人为给定距离标度。一般而言，D∈(0，2)，其中D趋近于0时表明城市要素分布高度集中，D趋近于2时表明城市要素分布均衡，发展水平相对更高。

最后，空间关联函数基本公式为：

式中N为城市群内城市数，Θ为赫维赛德(heaviside)函数，根据r这一人为给定的距离标度可得空间关联函数矩阵，将关联式两边C(r)/N(r)与r做双对数模型后进行回归运算，即可得乌鸦距离(crow distance)分维D与乳牛距离(cow distance)分维D’，并以两者为基础即可分析中原城市群要素空间结构及关联程度。

2. Zipf指数

本文以分形理论中Zipf分布公式为模型表现出的集聚现象或不同等级城市均衡分布等现状，选取类Hausdorff维数计算方法定量分析，具体如下所示：

本文对中原城市群以尺度r去度量其大小(r选择常住人口与人均GDP两类)，测定结果N(r)必定为尺度r的函数，同时可推测尺度r越小、测定结果N(r)越大，由此得到Pareto关系式：

N(r)∝r-x

式中，中原城市群测定大小累积数与尺度r成负幂指数分布，根据Hausdorff维数公式，x为分维值，对上式变换得到Zipf公式如下：

Pk=p1K-z

利用原始数据对上式进行回归分析后可得Zipf指数z，同时Pareto公式与Zipf公式有等价关系，可知分维值X与Zipf指数z存在以下关系：

x=1/z，z=1/x

可知指数z也具有分维意义，又可被称为Zipf维数。当x>1，z<1时，城市规模分布趋于集中，人口、经济差异较小，但由于中间位序城市过多，城市群整体发展动力较弱，城市结构亟待调整；当x<1，z>1时，城市规模分布趋于分散，人口、经济差异较大，首部城市产生集聚效应，对人口、经济趋于垄断效应，城市群发展动力较强。因此，分维值越接近于1，城市规模分布结构质量越高。

3.引力模型

城市联系强度是探究城市群发展潜力的基础，城市联系强度一般包括交通可达性、经济联系强度、区域隶属度等，上文空间结构测度中考虑到了交通可达性，本小节则以经济联系强度入手，分析中原城市群中各市以本地区为中心对周边地区的辐射效应以及周边地区对本地区溢出影响的接受能力。假设城市群内各市空间相互作用力随着城市空间距离扩大而缩小，即区域联系强度与区域距离成反比。

式中，Fij为城市i对城市j的吸引力，Dij为城市间距离，r为摩擦系数。在此基础上，本文以城市年平均人口Pi及二、三产业生产总值Gj为城市质量指标，Dij以城市间最短公路距离来表示。尽管以往文献中有学者评价城市引力公式中出现人口变量对吸引力影响效果甚微[3]，地理空间距离应该被经济距离所取代。[4]但由于本文研究对象为中原城市群30座地级市，人力资源较为丰富，且本文未以空间溢出效应为重要研究对象，同时公路运输是中原城市群重要运输方式，所以本文研究仍具有重要现实意义。

4. 高质量综合指标

(1)熵值法

熵是物理学中的概念，用来描绘能量退化的物质状态，现常以泛指某种物质系统的度量，用来反映系统的无序程度，以定量方式判别该系统的演化方向。

(2)评价指标选取及权重

城市群高质量发展理论机制包括供需平衡、创新驱动、产业链升级及五大发展理念等，本文在城市群高质量发展理论机制与目标指导下，遵循科学性、可获得性及参考以往研究[5-8]，选取5个评价视角、22个评价指标分别测度中原城市群城市发展经济活力、创新动力、绿色发展、人民生活及社会和谐水平，运用熵值法确定各指标权重，以加权后得分评价高质量发展水平。

表1 中原城市群高质量水平评价指标及权重

(3)数据来源

本文数据主要来源于2019年中国城市统计年鉴，各省市统计年鉴及国民统计公报，并借助SPSS对原数据进行无量纲化处理，excel做熵值法处理，Arcgis10.2做空间分析及可视化表达。

三、实证分析

(一)空间结构分析

利用Arcgis及百度地图距离测度工具，将中原城市群各市区政府之间直线距离设定为乌鸦距离，将市区政府间最短公路里程数设定为乳牛距离。根据测度结果本文取步长△r=20km，定码尺为r=700,680,...,20。利用spss分析工具得到一系列点对数(r，lnNr)，并对点对数做拟合回归，回归结果及点分布状况如图所示。其中以乌鸦距离为参数得到关联维数D=1.183，以乳牛距离为参数得到关联维数D’=1.28，两次回归拟合优度分别达到R2=(0.965,0.971)，拟合程度较高，进一步计算牛鸦维数d=D’/D=1.28/1.183=1.082。

a.以乌鸦距离为参数 b.以乳牛距离为参数

根据计算结果分析可知：第一，中原城市群30座地级市存在显著的空间分形特征，且乌鸦关联维数与乳牛关联维数均大于1、趋近于2，即中原城市群自组织演化在空间结构分析中存在不断优化趋势，城市群空间结构存在聚集现象，但同时趋于高质量均衡发展。第二，中原城市群牛鸦维数d趋近于1，说明中原城市群内由于交通网络通达水平较高，城市关联性较强，但无法确定空间关联维数最佳值，难以进一步判断性态现状水平。结合实际分析，中原城市群地理位置优越，逐步形成以郑州为中心的全国公路、铁路网络枢纽，对外运输主通道格局基本实现，但城市群内部非核心区城市连通水平仍维持在较低水平。因此，着力发展城际铁路，充分利用高速铁路设施加速城市群内部非核心城市间联系与合作，推动城市群交通网络一体化发展，是进一步优化中原城市群空间结构，推动城市群高质量发展的关键。

(二)规模结构分析

对中原城市群尺度r选择市辖区年平均人口与人均GDP，分别表示基于人口与经济发展水平的空间规模特征，以计算中原城市群规模结构分维值。结果显示基于市辖区平均人口分析的规模结构拟合优度R2为0.8882，同时基于人均GDP分析的经济规模结构拟合优度较高，R2达0.8869，具体如下图所示。人口规模与经济规模的分维值分别为1.64与1.13，均属于x>1，z<1，即人口规模与经济规模均表现出于集中趋势，中间位序城市较多，正金塔形规模结构分化不显著，整体发展水平不高且动力不足，城市群规模结构亟待调整。

从人口规模来看，中原城市群人力资源丰富，由于市域人口多寡只是行政区域划分的结果，并非城市规模分工规律使然，因此本文选择的研究数据为市辖区年平均人口，其中300万以上人口城市2座，200万以上人口城市4座，城市人口差距过渡平滑并未出现城市间人口规模“断层”现象；以经济规模来看，二三产业生产总值郑州市以9996亿元超第二名洛阳市4403.71亿元两倍有余，同时人均生产总值郑州以中原城市群唯一一个破10万城市位居榜首，但人均GDP中3万至8万的中等收入城市达城市群77%以上，说明中原城市群各市以郑州经济发展水平最为突出，其余城市经济发展水平较为均衡，仅仅出现轻微“断层”现象。

a.基于人口分析 b.基于经济发展水平分析

(三) 空间引力分析

由引力模型公式利用年平均人口与二三产业生产总值计算中原城市群两两城市空间联系强度，并利用arcgis自然断裂点分析法绘制中原城市群空间联系强度图。

图4 中原城市群城市空间联系强度

由图4可知，中原城市群空间联系强度呈现出显著的等级划分，整体表现出以郑州为中心的放射状对称结构，其中城市间空间联系强度前十名中与郑州相关的占50%。由此可见郑州在中原城市群处于核心地位，其中开封、新乡、焦作、许昌、洛阳与郑州相邻5市是郑州对外经济联系的主要承载城市，其余各市均表现为与相邻城市空间联系强度高于其他城市的空间特征。与之相反，城市空间联系强度小于1的城市对点总有6个，其中与济源市相关的城市空间联系占50%，济源市人口数在中原城市群排名倒数第一，由此推断城市规模、城市间交通运输水平与城市空间联系强度成反比。除济源外，其他城市如蚌埠、运城、淮北、长治等市与其他城市的空间联系强度均处于较低水平，由地理空间分布来看，空间联系较弱城市均属于中原城市群边缘地区城市，且为省界接壤地区。

总体来看，首先，中原城市群城市间空间联系水平平均值达934.18，其中超平均值以上城市有13座，占总体43%，中原城市群城市联系整体表现出非均衡特征。其次，中原城市群“头部效应”显著，以郑州为中心及其周边许昌、焦作、开封、新乡及洛阳等市占中原城市群对外空间联系总强度的47%。郑州交通区位优越性为郑州对外联系提供了有力保障，也是促进经济发展的重要支撑，不断增强并充分利用郑州高空间吸引力，全面增强对区域内其他城市辐射能力，推动多市深度融合发展，形成以郑州为核心，以吸引力强度线为轴，推动全局快速发展。

(四)综合指标高质量发展分析

从截面图上来看，中原城市群各市高质量发展呈现出显著差距，其中高质量发展水平最高是郑州(18.02)，最低的是亳州(1.18)，相差15.27倍，级差较大。对中原城市群30座城市高质量发展综合得分评价排序，并结合Arcgis自然断点法将其分为5个梯队(如图5.a)。

a.中原城市群综合高质量格局 b. 中原城市群经济活力格局

c.中原城市群绿色发展格局 d. 中原城市群人民生活格局

e. 中原城市群社会和谐格局 f. 中原城市群创新动力格局

图6 中原城市群高质量发展截面得分

由排序分布来看，中原城市群高质量发展中等水平城市占比较多，第三、第四梯队城市占74%左右，郑州作为核心城市与其他城市高质量发展水平存在显著差异，表现出显著“断层”特征。优越的地理位置及完善的交通设施促进中原城市群资源要素向郑州集聚，在中原城市群高质量发展进程中，郑州能否完善综合服务能力，充分发挥引领作用至关重要。

1. 城市群经济活力格局分析

中原城市群经济活力呈现出显著的地域差异特征。以郑州为核心经济活力突出，周边城市逐步降低，以及“西北高、东南低”的空间特征显著(如图5.b)。郑州作为中原城市群单一核心城市经济活力得分达4.15，排名第二的济源市经济活力得分仅为1.96，排名末尾的商丘市仅为0.29，与郑州相比相差14.31倍。30座地级市平均得分0.799，平均分以上城市仅有9市，中原城市群经济活力格局分布显著不均衡。本文选取经济活力指标以人均指标为主，相较于经济发展总量更看重经济发展活力来表征高质量发展水平，中原城市群尚未把握好“米”字形经济发展轴。

2. 城市群绿色发展格局分析

中原城市群绿色发展格局表现出混乱镶嵌式空间结构(图5.c)。与经济活力、综合得分空间结构不同，郑州市绿色发展得分较低以0.19得分位居第22位，而淮北、驻马店、晋城、长治为第一梯度，洛阳、商丘、鹤壁、蚌埠、济源、邢台与许昌7市为第二梯度，其余均为三、四、五梯度。中原城市群绿色发展平均得分0.21分，超平均得分有14座城市，说明中原城市群绿色发展水平较为均衡。绿色发展水平处于较低水平的城市多为工业城市、产业基地城市，中原城市群工业产业发展与绿色环境保护间尚未产成积极推动作用。因此，着力改进能源供给侧改革，合理布局新能源设施建设，共同打造城市互联互通节能技术改造项目等对中原城市群实现绿色高质量发展有重要意义。

3. 城市群人民生活、社会和谐格局分析

中原城市群人民生活、社会和谐与经济活力空间布局相似，均表现出“核心突出，西高东低”的空间特征。其中人民生活方面，郑州市以1.75排名首位，亳州市以0.1排名末位，两者相差17.5倍；而社会和谐方面，济源市以2.96排名首位，周口以0,1排名末位，两者相差29.6倍。高质量发展应以人民为中心，以人为本是城市高质量发展的内涵要义，因此本文主要以与居民生活息息相关的居住用地、教育、医疗、公共文化设施来表征人民生活质量，以城乡居民收入差距、失业与医疗参保率了表示社会和谐发展水平。

4.城市群创新动力格局分析

中原城市群创新动力表现出“核心突出，东高西低”的空间格局特征。中原城市群创新动力出现“断层”现象，核心城市与其他城市差距显著，其中郑州市是以9.44排名首位超排位第二的洛阳市3倍有余，城市群西北部各市如长治、晋城、运城、济源等市均排名末位。中原城市群创新动力平均水平为1.14，超平均水平城市仅有郑州、洛阳、新乡、许昌、焦作、蚌埠6市，中原城市群创新动力空间结构不均衡，创新动力与地区产业结构紧密相关。中原城市群核心地区及东南部城市产业体系完备，有较强的创新潜力，而西北部城市以能源产业为主，产业结构调整困难，创新动力较弱；公共服务资源核心城市集聚趋势严重，中原城市群总体高水平、高层次人才短缺，教育资源分配不均，自主创新能力总体发展潜力不足。

四、结论与建议

(一)结论

1.中原城市群空间结构存在显著分形特征。中原城市群双空间联系维度均大于1，趋近于2，即中原城市群以单中心空间结构为主，聚集现象显著，同时综合空间联系维数趋近于1，城市群表现出空间高质量均衡发展趋势，但由于本文未找到最佳空间关联维数，无法进一步判断现状水平。

2.中原城市群人口规模与经济规模均表现出集中趋势，但中间位序城市过多，正金字塔形规模结构不显著，尚未形成“大、中、小”梯度协调发展格局，整体发展动力偏弱，城市群规模结构仍需调整。因此，中原城市群应继续加大以郑州为核心的中心区域发展，促进人口、产业向以郑州为中心的“米”字型发展轴城市转移，同时发展中小城市现代化水平，培育多中心城市结构，为规模结构高质量发展提供保障。

3.中原城市群空间联系强度在空间上表现出以郑州为中心的放射状结构，城市间联系强度差异显著。城市规模、城市间交通运输水平与城市空间联系强度成反比，中原城市群空间联系强度呈现出明显分层特征。

4.中原城市群高质量发展评价指标体系中，综合得分表现出“西高东低，北高南低”空间特征，经济活力、创新动力、人民生活与社会和谐均表现出以核心城市郑州发展水平最高，周边城市随与中心城市距离扩大而降低的类圈层结构。城市发展差距显著，其中郑州市优势突出，均表现出“断层”结构。在空间格局上，除创新动力为“东高西低”外，经济活力、人民生活与社会和谐均表现为“西高东低”，绿色发展与其他各类指标发展水平不匹配，尤其是核心城市郑州，经济、社会发展水平突出，但绿色发展排名倒数，没有充分发挥核心城市高质量发展引领与示范作用。

(二)建议

1.中原城市群整体以郑州为发展中心，表现出单中心结构，但郑州经济发展水平突出不够显著，经济带动效应较弱，应进一步加大郑州大都市区政策与经济投入，完善郑州国家中心城市、综合交通枢纽与东中西服务联系纽带建设，以充分发挥其核心城市作用，为中原城市群经济整体发展提供动力与活力。

2.中原城市群常住人口众多，同时各市城区人口较少，中小城市现代化水平较低，因此中原城市群需大力发展中小城市现代化水平，培育多中心城市结构，如进一步提升洛阳副中心地位。调整城市规模分布现状，支持推动如邯郸、聊城、商丘、蚌埠等市区域中心规模城市建设，以形成与郑州核心区相呼应的多中心城市组团发展模式，促进劳动力资源向以郑州为中心的“米”字型发展轴城市转移的同时推动人口密集型农区城市现代化建设，为实现城市群高质量发展提供保障。

3.继续提升除郑州外其他城市吸引力强度，加强城市间交流与合作，如发挥邯郸在河北与河南两省交界优势地位，构建交通廊道加强跨区域合作与交流，提升许昌、焦作、开封、洛阳等市产业结构水平与基础设施水平，打造核心城市周遭具有较强服务能力与辐射能力的门户城市，推进核心城市郑州与城市群内其他城市联动发展机遇，助力完善中原城市群一体化发展机制，实现区域共同发展，为城市群高质量发展奠定基础。