基于空间综合分析的长株潭城市群结构评价与优化策略

潘 悦，韩 瑞，庞 添，冯 婷

1. 武汉工程大学 土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430074；

2. 华中科技大学 建筑与城市规划学院，湖北 武汉 430074

0 引 言

城市群是当今全球城市发展的主流趋势，也成为我国新型城镇化过程中的主流形态[1-3]。根据实时发展情况优化城市群的空间结构，是促进区域经济高质量发展的重要手段。城市群空间结构的优化是建立在对区域空间结构特征和动态演化的深刻理解的基础上，其目的是干预和指导并促进空间结构要素的重组和优化，使得城市群总体发展效益的最大化。

新时代国土空间规划中，提出新的城市群形态特征，即结构的群落式、圈层式，形成同城效应的都市圈、城镇圈等多中心网络化结构。1980年以来多中心网络型城市群的发展模式逐渐成为新趋势和新战略[4]，我国自20世纪末开始研究城市群多中心结构，众多学者提出了中国城市群构建多中心模式的发展对策[5-8]。目前，我国多数城市群发展还尚未成熟，多数处在点-轴模式和核心集聚模式的阶段[9-10]，缺乏节点城市功能和周边中小城市相互联动的网络化效应。

长株潭城市群自形成以来，利用两型社会的发展优势辐射至周边更多市县地区，推动区域整体经济发展规模不断扩大，逐步成长为湖南省经济发展的核心增长极，充分彰显作为我国中部地区发展引擎的优势。目前，关于长株潭城市群的相关研究主要集中在空间格局和一体化发展等方面[11-16]。因此，科学动态地关注长株潭城市群发展现状并抓住其存在的现实困境，是科学规划城市群发展路径的前提基础，也是对未来长株潭城市群发展的重要指引。

1 长株潭城市群空间现状认知与判读

1.1 长株潭城市群空间格局演进历程

长株潭城市群以长沙、株洲、湘潭3个城市为中心，通勤时间为半径1.5 h，包括长沙、株洲、湘潭、岳阳、常德、益阳、娄底和衡阳。从最初的点状布局到现在形成的3个城市之间的紧密联系，3个中心城市在发展过程中迅速发展，空间极核效应逐渐增强。该地区逐渐形成了独特的产业分工格局，空间差异也有所增加。自2006年以来，长株潭城市群规模进一步扩大，内部功能不断得到重组和优化。长株潭城市群腹地紧凑，地域结构关系紧密，表现出较为特殊的一主两副多核心结构，城市群内部呈现出网络状的梯度和层级发展模式。高效交通网络的优势促进了该地区资源要素的有效整合和快速流动，长株潭城市群多中心网络化空间发展的态势也逐步明晰（图1）。

图1 长株潭城市群演变过程Fig.1 The evolution of Chang-Zhu-Tan urban agglomeration

1.2 长株潭城市群空间现状测度与评价

1.2.1 研究思路与方法

本文通过对城市群内部各主体城市间的联系程度进行测度，运用城市群经济关联分析、城市群交通关联分析、城市群人口迁徙分析和城镇群内部联系度分析4类方法研究城市群空间结构，从多角度研究城市群空间一体化发展程度。

选取工业密度作为研究长株潭空间特征的直接指标，就业密度则是兼具人口密度和经济密度指标双重信息，二者都是影响城市群空间结构演进的重要因素。本文利用核密度分析法研究长株潭城市群内部工业空间和就业空间的分布变化规律[17-18]，此方法可作为优化城市群空间结构的技术支撑。

通过对长株潭城市群内部的空间测度和经济数据分析评估，判断长株潭城市群空间结构和发展要素之间的关系，结合城市群内部工业、就业核密度分析预测城市群未来的发展趋势和空间优化路径，具体逻辑框架如图2所示。

图2 研究逻辑框架图Fig.2 Research logical framework diagram

1.2.2 长株潭城市群内部空间现状测度

本文选取长株潭城市群2016—2017年的相关数据，分别运用多维方法进行空间现状测度，得出以下结论：

经济关联分析利用经济联系模型得到的各城市之间联系值，显示城市群内部的城市经济联系较弱情况。长株潭3市处于一级联系网络，经济联系紧密，益阳与长沙的经济联系属于城市群内的二级联系网络，而外围各市经济联系相对更弱，无法形成明显的联系网。

交通关联分析一般分为公路与铁路两类情况。首先统计城市群之间的客运量、铁路班次，通过构建形成两城市之间的O-D路径，绘制出长株潭城市群内部交通联系强度图。长株潭城市群内部公路客运联系呈现出以长沙为中心辐射发展的二级网络联系的现状，相比来看，外围娄底、衡阳等边缘城市联系能力较弱（图3a）；而铁路客运发展形成以衡—株—长—岳为中心轴线的网络联系（图3b），在整个铁路客运网络联系格局中，娄底地位得到强化提升，而益阳、常德轴线联系相对弱化，其主要原因是缺乏高铁线路的辐射。

人口迁徙分析是通过人口迁入总量作为数据基础，依托ArcGIS的空间连接工具筛选得到迁徙终点，通过符号系统可视化形式以明确的起点城市、终点城市绘就形成OD线，进而得到区域城市人口迁徙联系状况（图3c）。分析可知，目前长株潭地区初步形成以长沙为核心，以岳阳、株洲、湘潭、益阳为一级网络联系轴线的点-轴联系格局。常德、娄底、衡阳联系次之，其中常德、岳阳与城市群其他城市的联系尤为薄弱。

城镇群层次分析法是通过确定不同联系方式的权重，全面综合评价该城市群网络空间结构（图3d）。结论显示，长株潭城市群形成了明晰的联系网络结构。其中，一、二级联系网络结构呈现以长沙为中心、长株潭为发展轴的点-轴结构；三级网络联系以衡阳—长沙—岳阳为轴向周边延伸，呈现外围5市为主体、其他城市互动联系的特征；常德、娄底位列四级网络联系，这也说明两个城市在城市群网络联系中处于弱联系地位。

图3 长株潭城市群网络联系评价分析图Fig.3 Analysis chart of network connection evaluation of Chang-Zhu-Tan urban agglomeration

1.2.3 长株潭城市群空间测度评价

上述4类方法的分析结论综合反映出长株潭3市的发展差异性较大，且长株潭与周边中小城市的协调程度有待加强，城市群内部各系统发展不均衡等现象。城市群经济关联分析法不仅涉及推进城市群协调发展的制造业和现代服务业关系，同时包含了省会城市首位度效应带来的文化消费、科教医疗和交通物流等非基础经济效用。人口迁徙分析与交通关联分析是城市群内部需求的结果反映，没有体现城市群发展的内在机制。而城镇群层次分析法侧重反映内部经济、社会、人口与生态系统之间的协调关系。

城市群发展的动力机制与影响机制是城市群结构演化的内在因素。推进城市群整体发展在于制造业和现代服务业的双动力发展，其中制造业强调城市群内部城市之间的规模化、协作化和集群化发展，而现代服务业强调城市区位下的网络节点式发展。城市群制造业是区域中心城市现代服务业发展的基础，同时区域中心城市的现代服务业发展又参与全国和全球的城市网络格局分工。2018年，长沙服务业占比城市GDP的60.1%，已经进入后工业化阶段，但是湖南省和长株潭城市群尚处于工业化快速发展阶段，因此工业发展对推进城市群深化发展更具直接作用，同时湖南省连续3年政府工作报告均凸显了工业发展的核心作用。因此，本文从工业发展视角分析长株潭空间结构演化的内在规律，同时考察城市群就业人口的变化趋势，可验证对工业发展趋势论证的结果，弥补了服务业就业人群对人口迁徙和经济发展的影响。

2 基于核密度分析的长株潭城市群特征评价

2.1 研究样本选取

本次分析以湖南省152个区县为研究对象，对2013—2017年湖南各县生产总值、总人口、第二产业产值、就业人员、土地面积等数据进行拟合分析，采用ArcGIS空间分析技术构建湖南省第二产业分布和就业人口的时空数据库，综合利用核密度分析法得出湖南省第二产业核密度和就业核密度变化结果，进而探究其空间结构现状和演变规律，判断长株潭城市群空间发展态势。

2.2 模型分析结果

以湖南省152个区县为研究对象，对各县生产总值、总人口、第二产业产值、从业人员、土地面积等数据进行拟合，核密度分析结果显示：

1）通过对2013—2017年整体工业核密度分析可以看出（图4），长株潭城市群内部工业密度和就业密度逐步向西北集中，廊道特征明显。以长株潭为中心，城市群内部益阳—长沙—常德廊道发展效应明显，特别在长沙和益阳之间形成长益工业走廊，加大了城市廊道发展的趋势。区域内南北向的衡阳—长沙—岳阳发展轴线已逐步形成。由此判断长株潭城市群逐渐形成由核心发散的网络化层次性演进趋势，城市群生产要素和人才资源呈廊道集聚。

图4 湖南省2013年和2017年第二产业核密度分析图Fig.4 Analysis map of industrial nuclear density in Hunan Province in 2013 and 2017

结果同样反映，长株潭3市之间的不平衡度依然较高，长沙对株洲、湘潭辐射和带动效应不明显，导致长株潭3市的圈层影响范围在5年时间内增长不明显。而周边节点城市如岳阳、常德、衡阳等对周边地区的辐射效应却持续增强。

2）通过对湖南省152个区县的就业核密度分析可以看出（图5），湖南省就业空间演进特征与工业核密度的结论相吻合。长株潭3市是就业高密度中心，就业空间形成益阳—长沙—常德、衡阳—长沙—岳阳两条主廊道。

图5 湖南省2013年和2017年就业核密度分析图Fig.5 Analysis of employment density in Hunan Province in 2013 and 2017

2.3 长株潭城市群空间结构评价

2.3.1 评价思路

湖南省提出建设长株潭城市群的初衷是以长株潭3市为城市群极核，以岳阳、常德、益阳、娄底和衡阳5个城市为支点，联动整个湖南省域城镇一体化发展。通过上述工业与就业核密度分析结论显示出，长株潭3市的辐射影响力增长不明显，环城市群的岳阳、常德和衡阳城市辐射力持续增强，原定规划的长株潭城市群“3+5”空间结构逐渐发生着转变。

一直以来，湘潭和株洲的经济产值总量仅接近长沙市的50%，长沙对推进长株潭3市一体化发展具有决定性作用。而矛盾之处在于，2013—2017年，长沙市GPD由7153.13亿增长到10 535.51亿，服务业经济贡献占总GPD近60%，却无法高效推进长株潭3市辐射能力持续增强，由此推测出长株潭城市群依然处于工业化快速进程阶段，长沙第二产业对推进3市一体化发展存在着某种内在关联。在此基础上，本文进一步运用区位商、产业关联度等方法研究长株潭3市的第二产业发展情况，综合评价核密度分析法结论下的长株潭城市群空间结构特征。

2.3.2 推导逻辑与结论

长沙、株洲、湘潭3市2013—2017年第二产业对比分析情况如图6所示。

图6 长株潭3市2013—2017年第二产业对比分析图Fig.6 Comparative analysis of industrial industries in Chang-Zhu-Tan from 2013 to 2017

长株潭3市第二产业增速分析。2013至2017年长株潭3市第二产业增速现状对比分析结果显示，3市的增速均呈现下降趋势，长沙的增速下降最为明显，株洲、湘潭两市增速下降后略有回升。

长株潭3市区位商分析。区位商是一个区域特定产业或产品的产值占该区域总产值的比重与全国该特定产业或产品的产值占全国总产值的比重之间的比值，是衡量区域产业是否聚集的重要指标，区位商越大，产业集聚度越高，专业化程度越高。通过实证分析长沙、株洲、湘潭3市的第二产业集聚度，结果表明：3市的区位商整体均呈现上升趋势，但长沙的区位商明显低于株洲、湘潭两市，说明长沙与株洲、湘潭相比其第二产业集聚水平较低，区域引领作用不够明显。

长株潭3市的产业关联度分析。产业关联的实质是各产业之间的供给与需求关系，是指产业之间通过产品供需而形成的互相关联、互为存在前提条件的内在联系，通过对区域产业关联度研究，可以判断区域产业影响力和产业发展潜力，从中分析长沙在长株潭城市群中的产业发展态势。产业关联度的计算公式为：

式中，Lij为区域i、j间的产业关联度；当i=1时，xi、yi分别表示i、j两个区域某一产业的产值占上一级区域（如省相对于下辖市为上一级区域）该产业产值的比重；当i=2时，xi、yi分别表示i、j两个区域某一产业的从业人员占上一级区域该产业从业人员的比重；dij为i、j两个区域之间的距离，近似计算中可取两区域几何中心的距离；λ为权重参数，发达地区与欠发达地区权重参数设置为λ=0.4，欠发达地区与欠发达地区权重参数设置为λ=1。

从第二产业关联度的角度分析长株潭3市的产业发展态势，可以判断其产业影响力和产业发展潜力。结果显示长沙与株洲、湘潭的第二产业关联度远远低于株洲和湘潭两地第二产业的关联度，进一步说明长沙与株洲、湘潭两市的生产技术联系、产品劳务联系等均不强，株洲与湘潭两市的产业互为依托和补充方面更具优势。

以上分析为长株潭城市群核心圈层辐射力减弱的现象提供了充分的实证解释。结果显示近年来长沙与湘潭、株洲第二产业关联度不高抑制了3市联动发展，湘潭与株洲之间的第二产业关联度增强，但两个城市的产业能级较低，难以推进城市群核心圈层的有效扩大。而环城市群快速发展的岳阳、益阳、常德3市，成为湖南省后期优化长株潭城市空间结构不可忽略的现实因素。

3 长株潭城市群空间优化策略及规划经验

3.1 长株潭城市群空间优化思路与策略

3.1.1 长株潭城市群空间优化思路

长株潭城市群一体化发展影响着湖南省整体城镇格局，其目前仍处于工业化发展阶段，需要进一步推进工业化与城市化的同步发展。主要逻辑为：工业化阶段发展的实质是制造业推进城市群空间结构演进，随着农业人口市民化的转移，制造业发展为城市化进程提供了基础保障。因此优化长株潭城市群空间结构的首要任务是通过产业集群和产业循环的思路加强长沙、株洲与湘潭3市之间的制造业关联度，提高3个核心城市的圈层辐射能力。其次是协调长株潭3市与周边中小城市之间的关系，中心城市以社会服务、文化娱乐、高端制造等功能为主，中小城市侧重配套辅助中心城市的制造业发展，有序推进城市群的城市化梯度进程，带动整体发展。同时加强城市群内部及其与外部发展的关系，增强城市群空间廊道建设，引导城市之间的产业协作发展。

3.1.2 长株潭城市群空间优化策略

一是加强长株潭3市之间的产业关联度，提高核心圈层辐射力。长株潭三角发展格局中，长沙与株洲、湘潭的城市能级和规模差距较大，在推进一体化发展中，亟需合理引导3市之间的主导产业方向，提升长沙与株洲、湘潭的第二产业关联度，并提高核心圈层对周边中小城市的辐射力。长沙市集中发展智能制造、现代服务业、文化娱乐产业，打造区域中心城市；株洲重点发展高端装备、新材料、建材化工4大产业；湘潭重点发展新材料、新能源、机电产业。扩容长株潭核心区，引导中心职能在更大范围的重组互补，依托交通线路、区域型基础设施廊道，强化长—岳、长—衡、长—益—常、长—娄4条发展轴线，提升岳阳、衡阳、常德、益阳、娄底等次区域中心城市，实现生产要素的均衡布局。

以长株潭3市为中心，协同与周边中小城市的互动发展，明晰城市群空间发展层级，形成密切的网络型空间结构，重点扶持具有交通区位优势、有发展潜力的节点小城市发展。以外围次区域中心城市为纽带，突出建设岳阳城陵矶和衡阳白沙两大地区，强化湖南省四大板块之间，以及长株潭与珠三角、长江中游城市群之间的联系与协作，扩大长株潭对外开放水平。

二是建设空间廊道，加强区域内部协作与产业要素流动。持续优化长株潭城市群空间结构，同步推进工业化与城市化进程，需要建设空间廊道引导长株潭3市之间及其与周边中小城市之间的功能协作。目前，结合已形成的长沙—益阳—常德，衡阳—长沙—岳阳空间廊道效应，在未来长株潭城市群还需要加强建设岳阳长株潭衡阳产业带、长株潭益阳常德产业带、长株潭娄底产业带等三大空间廊道，推进岳阳、益阳、常德、娄底、衡阳5个次级节点城市发展，建设多级化城市群空间结构。在优化城市群核心圈层辐射力基础上，通过政策引导与基础设施建设，打通多向城市群空间廊道，加强长株潭城市群内部协作分工，并积极融入中部地区与全国的城镇群发展。

3.2 多中心城市群空间优化经验

中心城市与非中心城市的协同合作关系。中心城市与城市群之间是相互依托的关系，中心城市与城市群之间的工业化与城镇化进程需要同步推进，反之，受到周边非中心城市的“拖累”，中心城市的持续发展始终会受到掣肘。中心城市与其周边的非中心城市之间形成较好的城镇功能协作关系，需要推进中心城市与非中心城市之间的产业循环，避免中心城市剥夺了非中心城市发展配套制造业的机会，具体指城市之间应形成合理的产业分工协作，以推动城市群内协调高效发展，同时加快建立城市群创新体系建设，推进资源优化配置，推进产业融合发展，强化产业集群发展，以产业整体效应提升城市群综合实力。

多中心城市群“圈层+廊道”的空间演进方式。相比单中心城市群，多中心城市群的“圈层+廊道”空间结构建设难度更大。圈层辐射力强调多中心城市之间的功能与产业合作，这是产业集聚和就业集聚最为紧密的区域。基于交通通道形成的城市群空间廊道，以多中心城市的圈层为发展重点，以交通和信息廊道为区域发展轴线，逐步形成“圈层—廊道”的空间结构模式。通过打通城市群内部及其对外的交通廊道，加强中心城市与非中心城市之间的产业协作，并加强城市群与外界的交流。

4 结 论

本文的视角创新是尊重城市群所处的工业化和城镇化阶段特征，选取针对性的评价指标并运用多维度空间分析展开城市群空间特征评价工作。基于核密度分析法的长株潭城市群空间特征的实证研究，提出中心城市与非中心城市的功能协作与产业循环，和“圈层+廊道”的多中心城市群空间演进范式的优化建议，是本文针对多中心城市群空间优化的理论创新之处。根据不同类型多中心城市群存在的现实问题，后续还需在产业、交通、土地等政策方面展开深入研究。