成渝双城经济圈城市经济联系网络结构演变研究

何 红，李孝坤，奂璐迪，常梓煜，张爱国

(重庆师范大学 地理与旅游学院，重庆 401331)

0 引言

区域协调发展是我国新发展阶段形成的新格局和实现高质量发展的重要目标。目前，我国区域经济发展不平衡、不充分现象明显。以城市群为核心的发展道路成为世界各国促进区域经济一体化发展的重要选择。随着社会经济的高速发展，我国区域经济发展形势和竞争格局呈现出以城市群为主导的总体特征[1-2]。关于区域空间结构和经济关系的研究，城市地理学、经济地理学和区域经济学等领域的学者对牛顿引力模型展开较多应用研究[3]。部分西方学者认为，中心地模式转变为网络化模式是区域空间组织模式发展的必然道路，进而开展了揭示国家、大洲等大区域间经济网络结构的研究，探索如何增强城市在区域中的社会经济竞争力[4-6]。国内对此研究起步较晚，主要借鉴相关数理统计模型，如城市流模型、经济隶属度模型和引力模型等，研究区域集中于京津冀、长三角、山东半岛等省域或沿海发达城市群[7-9]。

传统引力模型是国内外常用的研究方法。学者们从城市经济活动的主体和载体[10]、城市质量和经济距离[11-12]、“吸引惯性指数”完善模型参数[13]等角度修正传统引力模型，但修正角度方向相对单一，少有多角度的综合修正方案，不能准确全面地测度城市经济联系的复杂状况。研究区域城市经济联系网络结构方面，社会网络分析法(social network analysis，SNA)是最适用的研究手段。国内从“要素流”视角对交通网络、城镇体系、区域经济联系等领域的研究已有一定积累，但基于复杂网络分析方法系统地研究区域城市经济联系还有待深化，尤其是时空维度的比较研究[14-17]。

成渝地区是西部大开发重要平台，是长江经济带和“一带一路”建设的有力支撑，是打造中国第四大城市经济圈的重要试验田。近年来，我国相继发布了《成渝经济区区域规划》《成渝城市群发展规划》，为成渝地区协调发展奠定了基础[18]。2021年10月，中共中央、国务院印发《成渝地区双城经济圈建设规划纲要》，体现出党中央的高度重视，也凸显出在高质量发展大背景下打造“一极两中心两地”的期许，标志着高质量建设成渝双城经济圈这一国家重大区域发展战略正式进入全面发展的新阶段。目前，成渝地区经济发展成果已为成渝一体化发展奠定了有力基础，但成渝地区城市经济联系网络结构仍值得关注。

基于此，参考《成渝地区双城经济圈建设规划纲要》，并考虑数据的可获得性，本研究以四川省15个地级市、重庆市中心城区及20个区县为研究单元，引用修正的引力模型，分析2010年、2015年、2020年成渝双城经济圈城市经济联系强度演变状况，结合社会网络分析法，借助可视化工具，从时空维度分析经济圈城市经济联系空间网络结构演变特征，以期为制定区域性发展政策提供参考。

1 研究对象、数据来源与研究方法

1.1 研究对象

成渝双城经济圈是我国第4个大型城市经济圈，是我国未来重点投资升级建设的动力策源地与科技创新高地之一。成渝地区总面积18.5万km2，2020年总人口1.04亿人，城镇化率从2010年的44%增长到2020年的60%，是西部城镇分布最密集、聚集最快的地区；2020年GDP为6.6万亿元；2011—2016年产业结构一直保持“二三一”类型，2017年开始转变为“三二一”类型，第三产业对区域经济增长的带动作用增强。参考《成渝地区双城经济圈建设规划纲要》，考虑成渝地区城市经济发展联系的复杂性、区域的完整性，本研究以四川省15个地级市(即成都、德阳、绵阳、资阳、南充、遂宁、广安、达州、内江、自贡、泸州、宜宾、乐山、眉山、雅安)、重庆市中心城区及20个区县(即合川、丰都、璧山、云阳、潼南、忠县、大足、綦江、荣昌、铜梁、南川、江津、长寿、永川、梁平、涪陵、开州、垫江、万州、黔江)为研究对象，对2010年、2015年、2020年成渝双城经济圈城市经济联系空间格局演变特征进行研究。

1.2 数据来源

考虑到数据的可获得性与代表性，选取2010年、2015年、2020年作为本研究时间节点。社会经济数据来源于2011年、2016年、2021年的《四川统计年鉴》《重庆统计年鉴》。通过建立OD成本分析矩阵获取交通最短旅行时间表征距离数据。成渝地区受地形等因素影响，长期以来公路和铁路的客货量占总客货量80%以上，因此，以公路和铁路路网数据为基础，测量不同城市间通行最短旅行时间。

1.3 研究方法

1.3.1引力模型。传统引力模型是分析城市间联系最经典的模型，广泛应用于地理距离衰减、空间相互作用等领域，用来测算区域经济联系强度[19-20]。将城市间经济联系强度转换为关系数据矩阵，是社会网络分析的基础数据。但传统引力模型存在一定弊端，体现在以人口和GDP两个指标代表城市规模和质量，对城市综合质量反映不全面；经验常数K常用1表示，较难反映产业差异性对城市经济联系的影响；距离多以物理直线距离表征，较难反映综合交通体系下的可达性。因此，本研究进行以下修正。

城市综合经济质量指标的修正。传统引力模型常以城市规模与距离的比值来衡量地区间的经济联系强度，以人口和GDP之积代表地区规模，缺乏对地区发展的系统认识，较难揭示城市经济发展综合质量对城市经济联系强度的影响[21]。因此，本研究选取与地区生产能力、金融、市场、投资状况等相关的指标表征城市经济规模，选取与人均GDP水平、产业结构、财政状况等相关的指标表征城市经济效益，选取与市场、教育、基础设施等相关的指标表征城市发展潜力，建立能较为准确地反映城市综合经济质量的指标体系(表1)。

表1 综合经济质量评价指标体系

经验常数K修正。区域空间相互作用受距离因素影响，表现为若某地距其他两地距离相等，该地与另一地区经济互补潜力与两地城市化率差距呈正相关，即城市化率差距与空间相互作用呈正相关[22]。结合经济发展一般规律和成渝双城经济圈发展状况看，经济发展水平差异越大，表征城市发展水平的城市化率差异越显著，区域产业结构差异越大，互补性潜力越大，城市联系越紧密。通常情况下，K值为1。考虑到产业差异对联系强度的影响，本研究用不同城市的城市化率比值表征其产业结构差异修正经验常数K。

距离计算方法修正。受距离衰减作用影响，在其他条件不变的情况下，区域间距离越近，彼此相互作用越强。传统引力模型中的距离多为两点间直线距离，但随着科学信息技术和交通的发展，突破了空间、地形等限制。多年来公路和铁路是成渝地区出行的主要方式，因此，本研究以公路(高速、国道、省道、县道、乡道)和铁路(高铁、动车、城际列车和普速铁路)路网数据为基础，参照道路通行标准对不同交通赋予相应时间成本值，借助OD成本分析模型测度城市政府间最短旅行时间，表征距离数据。

修正后的引力模型[9]公式为：

式中：Rij为城市i，j之间的经济联系强度；Kij为修正经验常数；Mi与Mj分别为城市i，j的综合经济质量；Dij为城市i，j间最短旅行时间。

1.3.2社会网络分析法。社会网络分析法是研究城市网络空间联系的重要方法，在经济学、地理学等研究领域被广泛应用于分析网络节点间的关系[23-24]。修正引力模型得出的城市经济联系引力强度矩阵是社会网络分析的重要基础数据。基于此，借助Ucinet 6.19软件，从网络密度、中心性、凝聚子群、核心-边缘分析4个角度对成渝双城经济圈城市经济联系网络结构特征进行测度。

2 经济联系格局演变特征

2.1 经济联系强度演变特点

利用自然间断点分级法，划分经济联系强度为5个层次，借助ArcGIS 10.4绘制2010年、2015年、2020年成渝双城经济圈城市经济联系强度可视化结构图(图1)。2010—2020年成渝双城经济圈城市经济联系强度总体较低，但大多数城市经济联系强度渐趋上升，网络呈双极核放射状复杂化分布。2010年、2015年、2020年弱联系强度城市数量占比分别为89.21%，86.35%，79.05%，成渝双城经济圈城市经济联系强度整体较低；2010—2020年弱经济联系城市数量占比小幅降低，降幅介于3%～8%，总体经济联系强度水平小幅提高。具体表现为：① 研究区内城市经济联系强度网络结构双极核分布格局突出，成都和重庆中心城区处于整个网络的核心地位，经济联系强度高，网络呈放射状分布；2010—2020年成都和重庆中心城区的核心地位持续凸显，网络渐趋复杂。② 除成都和重庆中心城区两核心城市外，其他城市经济联系强度也不同程度增加，如德阳、遂宁、南充、内江、璧山、永川、江津、合川等，经济联系强度网络复杂化，但与成都和重庆中心城区相邻的城市彼此间联系强度有待提高，如遂宁与潼南、合川，泸州、内江与大足、江津，这些与成都和重庆中心城区相邻的城市间经济联系强度始终处于中等偏下水平；川西、川东北、渝东北及其他边远城市受距离等因素影响经济联系一直处于较低水平。

图1 城市经济联系强度

2.2 经济联系空间网络结构演变特征

2.2.1城市网络密度演变特征。网络密度是城市之间实际连接的数量与该地区所有城市之间理论上可能连接的最大数量之比[24]，该值大小与网络节点间连接紧密程度呈正相关，侧重于描述网络整体联系程度。借助软件Ucinet 6.19计算整体网络密度值，使用Netdraw将网络结构可视化(图2)。从图2可知，成渝双城经济圈城市网络密度始终处于偏低水平，增幅较小，双核结构明显，密度较高的次级中心城市增多。2010年、2015年、2020年网络密度值分别为0.144 4，0.192 5，0.231 7，不足理论值的1/3，处于偏下水平；2015年较2010年网络密度值增长33.31%，2020年较2015年增长20.36%，增长幅度不大，节点间经济联系紧密程度有待提高。经济联系网络密度结构双核分布明显，成都和重庆中心城区在城市经济联系密度网络结构中始终处于核心地位，密度值由两大核心城市向外降低，且经济联系逐渐密切，网络渐趋密集；密度较高的二、三级中心城市增多，有效连接点对增多，如合川、永川、南充、荣昌、泸州、江津、璧山、内江等，在两大核心城市的辐射带动与自身发展共同作用下，网络结构复杂化程度逐渐增加，城市间经济联系越来越紧密。

图2 网络密度分布

2.2.2城市经济联系网络中心性演变特征。中心性反映各个节点在整体网络中的中心性程度[24]。中心性演变分析可以确定成渝双城经济圈内中心城市的中心等级与重要性。本研究对点度中心势和点度中心度(点出、点入)进行探究。点度中心势反映区域整体中心性水平，描述城市网络的整合性，可理解为城市网络对核心节点的依赖程度。点度中心势越大，城市网络对核心城市的依赖性越强，中心性趋势越明显；点出、点入度分别揭示某城市对其他城市影响程度及受其他城市的影响程度。借助Ucinet 6.19计算各城市中心性值，城市经济联系网络点度中心度见表2。整体上，2010—2020年成渝双城经济圈点度中心势水平较高，且缓慢下降，中心性两极化明显，城市经济发展不平衡状态转好，边缘区城市未完全融入经济圈(表2)。2010年、2015年、2020年整体网络点度中心势分别为66.39%，65.22%，63.70%，经济圈内城市整体中心势处于中等偏上水平，城市间相互作用较强，经济圈内大部分城市对核心城市依赖性较高，经济资源流动性强；研究时段内点度中心势缓慢下降，2015年后下降较明显，城市网络对核心城市的依赖程度略微下降，经济圈城市中心性优化效果初显。成渝双城经济圈中心性两极分化显著，经济资源优化配置过程缓慢。具体表现为：① 2010—2020年成都和重庆中心城区点入、点出度长期位居前两位，两大核心城市中心性远高于其他城市，对经济资源有强大虹吸作用，对其他城市经济影响大。② 经济圈中大部分城市中心性逐渐增强，边缘城市中心性始终偏低。大部分城市点入、点出度处于2～15，呈小幅上升趋势，点入度略大于点出度，受区域内其他城市影响较强，如排名较前的合川、宜宾、永川、璧山、内江、自贡、遂宁、江津、南充等，多位于成都和重庆两大核心城市中间区域，地理位置相隔较近，再加上近年来高铁、动车或城际列车的开通运营，对城市间经济联系产生巨大的乘数效应，尤其是南充、内江、永川、长寿、宜宾等开通动车或城际列车的城市，经济资源的流通能力大幅提高，中心性显著增强。③ 点入、点出度排名较后的城市与可视化网络结构图的边缘城市吻合，如万州、达州、开州、雅安、广安、丰都、梁平、黔江等地处经济圈外围的城市；德阳、绵阳等城市虽经济实力较强，但地理位置相对较远，中心性处于中等水平且呈下降趋势。

表2 网络点度中心度

2.2.3城市凝聚子群演变特征。凝聚子群是网络中相对密切相关的组群构成的集合[24]。通过Ucinet 6.19中Concor算法对成渝双城经济圈城市经济联系矩阵进行聚类分析(表3)，进而分析其子群数目、构成、联系等演变特征。整体上，2010—2020年凝聚子群受地域邻近性影响较强，城市构成数量变化较小，子群内部联系渐趋增强(表3)。具体表现为：① 成渝双城经济圈凝聚子群构成城市数量变化不大，介于2～5个，第三子群变化最大数量为5个，第四子群最稳定。② 子群内部构成城市受地域邻近性影响较大，第三、第四子群最为明显，主要包含重庆东部、东北部的大部分城市，2010年第一、第二子群也围绕成都和重庆中心城区两大核心城市形成子群。密度矩阵显示，3个年份各子群内部有效联系密度值分别为0.288 6，0.304 5，0.326 1，内部联系逐渐加强；以成都和重庆中心城区为核心的第一子群内部联系密度值均高于0.85，内部凝聚力较强，并且对其他子群有较强吸引力，距离越近联系密度越强；其他受地域邻近性抱团发展的子群，内部联系密度变化较大，尤其是第四子群内部联系密度始终偏低，凝聚力不高，也较难受到第一、第二子群的影响。

2.2.4城市经济联系的核心-边缘结构演变特征。核心-边缘结构是判断节点在核心区域还是边缘区域的重要指标[24]。通过Ucinet 6.19软件Core/Periphery model构建连续的核心-边缘模型，计算城市核心度值，并利用ArcGIS 10.4进行可视化(图3)。2010—2020年成渝双城经济圈内大部分城市核心密度值不同程度增加，核心边缘结构明显。具体表现为：① 2010—2020年，双城经济圈核心区、边缘区城市分布较集中，核心区、半核心区城市数量均小幅增加，核心-边缘结构凸显。② 核心区呈双核心分布格局，成都和重庆中心城区核心密度最高值分别为0.405，0.437，两大核心城市核心度偏高，2010—2020年，其他城市核心密度值介于0.004～0.266，两大核心城市具有较强集聚与扩散作用；过渡区城市构成变化明显，部分城市核心程度小幅提升，主要集中在两大核心区中轴线附近及其两翼地区，如内江、广安、合川、遂宁、南充、璧山等已成为经济圈内重要次级中心节点；边缘区分布的城市与网络密度低、中心性低的城市大致吻合，这部分城市长期处于边缘化状态，未来在发展壮大核心城市、过渡区城市的同时，也应兼顾边缘区城市，促使其融入到经济圈大发展中，进而提升经济圈整体实力。

表3 凝聚子群构成

图3 核心-边缘区分布

3 结论与讨论

3.1 结论

(1)2010—2020年成渝双城经济圈城市经济联系强度和网络密度水平整体均较低，但均小幅提高；中心势水平较高，网络节点对核心城市依赖较强，在不断完善的轨道交通体系等因素影响下城市网络发展呈复杂化趋势，网络连通能力逐渐提高，结构不断优化。(2)成渝双城经济圈城市经济联系网络发育不均衡，网络呈双极核分布格局。成都和重庆中心城区始终处于核心地位，掌控着绝对的网络权，点入度大于点出度，经济资源集聚强于辐射。(3)成渝双城经济圈凝聚子群城市数量变动较小，部分凝聚子群连接较强，以成都和重庆中心城区为核心的第一子群对距离较近的子群有较强凝聚力。子群内部构成地域邻近性明显，但受交流成本和行政壁垒等影响，子群间联系较弱。(4)成渝双城经济圈城市经济联系核心-边缘结构明显，核心区、边缘区城市分布较集中，成都和重庆中心城区核心密度较高，辐射力不断增强；边缘区如万州、达州、开州、雅安等城市受劣势区位、对外连通能力较差等影响，未真正融入经济圈。(5)2010—2020年成渝双城经济圈半核心区与过渡区的二、三级城市经济联系强度缓慢增强，城市中心性水平小幅波动上升，核心程度渐趋提升。这部分城市多位于两大核心城市轴线及其两侧附近，产业联系和资源互通性有待进一步提高。

3.2 讨论

基于修正引力模型测算成渝双城经济圈城市经济联系强度仅是对现实状况的近似模拟，城市间经济联系强度不仅受城市质量和交通通达性影响，还与国家政策、经济结构、行政区划、历史文化、地理区位等要素有关。本研究所选取的城市经济质量指标只是影响因素的一部分，经济成本和距离成本也有待进一步细化，并且为简化计算和分析，采取确定阈值(平均值)筛选有效连接，进而对节点矩阵关系进行二值化处理，该方法可能对准确分析网络结构特征演变存在影响。