廣東省地級(jí)以上城市影響腹地劃分研究

唐 真,陳朝相

(廣州大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院,廣東 廣州 510006)

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廣東省地級(jí)以上城市影響腹地劃分研究

唐 真,陳朝相

(廣州大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院,廣東 廣州 510006)

城市腹地一直是城市研究中的重點(diǎn),如何科學(xué)地劃分出城市的影響腹地,對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。文章首先運(yùn)用主成分分析法構(gòu)建廣東省21個(gè)地級(jí)城市的城市綜合規(guī)模,其次采用GIS成本加權(quán)距離算法計(jì)算出城市的可達(dá)性,在此基礎(chǔ)上結(jié)合城市綜合規(guī)模和可達(dá)性構(gòu)建出城市場(chǎng)強(qiáng)模型,據(jù)此運(yùn)用成本分配的方法劃分廣東省21個(gè)地級(jí)市的城市影響腹地。研究結(jié)果顯示,①廣東省城市場(chǎng)強(qiáng)與綜合規(guī)模、交通可達(dá)性基本呈正相關(guān),呈現(xiàn)出以珠三角為中心高值,其余邊緣地區(qū)為低值的“中心——邊緣”結(jié)構(gòu)；②廣東省城市影響腹地的范圍與其行政區(qū)劃的吻合度較低,珠三角地區(qū)腹地面積小,空間破碎化,而粵東西北城市腹地面積大,空間上呈片狀分布的特征。

城市腹地；場(chǎng)強(qiáng)模型；廣東

1 引 言

城市腹地又稱城市影響區(qū)、城市吸引范圍或城市勢(shì)力圈,是指中心城市對(duì)周圍地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系起著主導(dǎo)作用的區(qū)域[1]。一直以來,城市腹地都是地理學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)界的研究熱點(diǎn)問題[2]。區(qū)域的騰飛依托各中心城市和廣大腹地的發(fā)展,合理地劃分城市影響力及腹地的空間格局,可為區(qū)域協(xié)調(diào)、城市合作、城鎮(zhèn)等級(jí)結(jié)構(gòu)劃分、城市群發(fā)展規(guī)劃的制定等提供決策依據(jù)[3]。因此本文將嘗試劃分出廣東省21個(gè)地級(jí)市的城市影響腹地范圍,探討背后的空間格局,以期為廣東的區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。

2 研究方法與過程

關(guān)于城市腹地的研究最早可以追溯到克里斯塔勒(W.Christaller)的中心地理論中關(guān)于中心地吸引范圍的概述[4]。至今,演變出了多種多樣的城市腹地劃分方法,如顧朝林提出的RD鏈模型[5],Huff概率模型[6],斷裂點(diǎn)模型[7]、加權(quán)Voronoi算法[8]等。相對(duì)于這些經(jīng)典的模型方法,場(chǎng)強(qiáng)模型在城市腹地的定量識(shí)別研究具有一定的優(yōu)勢(shì)。場(chǎng)強(qiáng)模型來源于物理學(xué)中的“重力模型”,因此城市腹地的大小與其綜合規(guī)模成正比、兩地間的距離成反比,計(jì)算公式如下[9]:

式中:Sik為 i城市在 k點(diǎn)上的場(chǎng)強(qiáng)；Fi為 i城市的綜合規(guī)模；Dik為 i城市到 k點(diǎn)的距離,b為摩擦系數(shù),一般取標(biāo)準(zhǔn)值2[10]。

地域內(nèi)任意一點(diǎn)k受到域內(nèi)所有城市的輻射,但各輻射強(qiáng)度不一,其中有一個(gè)城市的輻射強(qiáng)度值最大。因此,首先分別求出來自各城市的輻射強(qiáng)度值,然后根據(jù)“取大”的原則來確定每一點(diǎn)所受場(chǎng)強(qiáng)的歸屬地,最后表示出各城市的吸引范圍,即可直觀地顯示出各個(gè)城市的腹地范圍[11]。

作者認(rèn)為,傳統(tǒng)的場(chǎng)強(qiáng)模型存在兩點(diǎn)不足之處。第一,城市綜合規(guī)模一般采用單一的人口或經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為城市規(guī)模,未能全面地描述城市規(guī)模；第二,隨著交通網(wǎng)絡(luò)的完善,兩地間的物理距離并不能很好地描述兩地間的實(shí)際距離成本。因此本文采用主成分分析法,選取16個(gè)指標(biāo)來衡量城市的綜合規(guī)模,結(jié)合GIS成本加權(quán)距離分析算法進(jìn)行城市間的可達(dá)性分析,以此來構(gòu)建城市場(chǎng)強(qiáng)模型。

城市綜合規(guī)模所選指標(biāo)如下：X1生產(chǎn)總值/元,X2固定資產(chǎn)投資總額/元,X3財(cái)政收入/元,X4社會(huì)消費(fèi)品零售總額/億元,X5市轄區(qū)人口/萬人,X6人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值/萬元每人,X7公共圖書館圖書藏書量/千冊(cè),X8醫(yī)生數(shù)/人,X9科研綜合技術(shù)從業(yè)人數(shù)/人,X10高等學(xué)校在校學(xué)生數(shù)/人,X11貨運(yùn)總量/萬噸,X12郵電業(yè)務(wù)總收入億元,X13全社會(huì)用電量/萬千瓦·時(shí),X14建成區(qū)面積/平方公里*為2013年數(shù)據(jù)。,X15建成區(qū)綠化覆蓋率/%,X16工業(yè)污水排放量/萬噸。根據(jù)這16個(gè)指標(biāo)運(yùn)用主成分法計(jì)算出廣東省21個(gè)地級(jí)以上城市綜合規(guī)模(表1)?；救【C合規(guī)模最強(qiáng)的城市都集中在珠三角地區(qū),綜合規(guī)模較弱的地區(qū)主要分布在粵東和粵北山區(qū)。

在選擇影響城市輻射擴(kuò)散的阻力因子時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮交通通道的影響,不同的交通通道具有不同的交通密度和通行速度,直接影響了城市的可達(dá)性。本文將交通通道分為道路、水域和陸地,并分別賦予時(shí)間成本值(表2),即平均出行1km所需時(shí)間。①陸地：指除公路、鐵路之外的陸地,假設(shè)理想情況下,步行的速度為5km/h,則時(shí)間成本為12min。②道路：分為鐵路、高速公路、國(guó)道、省道以及一般公路,根據(jù)《中華人民共和國(guó)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTGB01—2014)》及鐵路等級(jí)結(jié)構(gòu),本文采用鐵路時(shí)間成本為0.5min、高速公路的時(shí)間成本為0.5min、國(guó)道時(shí)間成本為0.75min、省道時(shí)間成本為1min。③水域：考慮當(dāng)下水運(yùn)在交通運(yùn)輸中依舊占有一定的比重,取其時(shí)間成本為2min。根據(jù)上述時(shí)間成本值,運(yùn)用GIS成本加權(quán)距離法疊加不同道路類型進(jìn)行時(shí)間成本柵格分析,以此確定任意城市的阻力值,從而得到廣東省城市交通時(shí)間成本圖(圖1)。

表2 主要的交通通道的時(shí)間成本設(shè)定

從時(shí)間成本的空間分布來看,珠三角地區(qū)為主要的低值集聚區(qū),其次為各地級(jí)城市所在地,而粵北和粵西則分布著大量的高值。表明廣東省交通可達(dá)性存在著明顯的區(qū)域差異性,珠三角地區(qū)城市可達(dá)性普遍較高,且從時(shí)間成本值的具體數(shù)值來看,珠三角地區(qū)幾乎實(shí)現(xiàn)了1小時(shí)可達(dá)。而廣大的粵東西北地區(qū)則主要以中高值為主,可達(dá)性較差,特別是粵北山區(qū)和粵西,由于遠(yuǎn)離廣東經(jīng)濟(jì)中心,且受自然地形的阻隔,呈現(xiàn)出可達(dá)性的洼地。

圖1 廣東省地級(jí)以上城市交通時(shí)間成本

根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)公式,結(jié)合上述城市綜合規(guī)模和時(shí)間成本柵格數(shù)據(jù),采用ArcGis10.0中的邏輯運(yùn)算功能得到廣東省的城市場(chǎng)強(qiáng)值(圖2)。從空間分布來看,各城市場(chǎng)強(qiáng)值呈現(xiàn)出“中心—邊緣”空間結(jié)構(gòu),珠三角高值地區(qū)形成核心集聚,個(gè)別高場(chǎng)強(qiáng)城市零星分布于外圍,中間大量低值成片分布。珠三角地區(qū)已形成以廣州、深圳、東莞和佛山為核心的高場(chǎng)強(qiáng)核心區(qū),且遠(yuǎn)高于其余地區(qū)。粵北、粵西和粵東的城市場(chǎng)強(qiáng)呈現(xiàn)出“孤島”狀態(tài),且各地級(jí)市的中心城市場(chǎng)強(qiáng)值明顯大于周邊地區(qū)。珠三角地區(qū)作為擁有廣東最發(fā)達(dá)的城市群,交通發(fā)達(dá),區(qū)域經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)能力強(qiáng),城市吸引能力也是其他地區(qū)所不能比擬的,在此基礎(chǔ)上采用成本分配工具,得出城市影響腹地的范圍。為了更直觀地表征城市影響腹地和行政范圍的空間特征,進(jìn)一步將城市影響腹地與行政區(qū)范圍進(jìn)行疊置對(duì)比。

圖2 廣東省地級(jí)以上城市場(chǎng)強(qiáng)值

3 結(jié)果分析

從疊加結(jié)果來看,各城市影響腹地的范圍與行政區(qū)吻合度較差,城市腹地面積與經(jīng)濟(jì)規(guī)模非正相關(guān)。珠三角城市的影響腹地呈現(xiàn)出破碎化,而粵東西北地區(qū)則呈現(xiàn)出片狀的空間特征。如圖3所示。

珠三角地區(qū)無論是城市綜合規(guī)模、城市密度、還是城市場(chǎng)強(qiáng),都具有較高水平,而城市的行政面積偏小,城市間競(jìng)爭(zhēng)激烈,這就導(dǎo)致了珠三角地區(qū)較小的、破碎化的城市影響腹地。廣州市城市影響腹地集中在中心城區(qū)。而行政區(qū)北部從化、花都地區(qū)在廣清一體化的影響下,與清遠(yuǎn)市的交通、經(jīng)濟(jì)聯(lián)系愈加緊密。而清遠(yuǎn)市承接的大量廣州傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移也主要分布在廣清邊界,使得廣清邊界人口呈現(xiàn)出快速集聚的態(tài)勢(shì)。相反,從化、花都因長(zhǎng)期處于廣州市的邊緣位置,其產(chǎn)業(yè)體系獨(dú)立于廣州市之外。人口結(jié)構(gòu)、生活水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等與北部的清遠(yuǎn)更具有相似性。同樣,廣州東部的增城區(qū)因處于廣州的邊緣位置,與周邊東莞、惠州的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系更為頻繁,因此廣州北部和東部分別受清遠(yuǎn)、東莞、惠州的影響相對(duì)較強(qiáng)。深圳市城市綜合規(guī)模、城市場(chǎng)強(qiáng)均位居第二,但因受到北部廣州、東莞的擠壓,其城市影響腹地也未能向北部延伸,基本上局限于本市行政區(qū)范圍內(nèi)。破碎化的城市影響腹地從另一個(gè)方面也說明了珠三角地區(qū)城市發(fā)展相對(duì)均衡,都具有一定的吸引能力和競(jìng)爭(zhēng)活力。

而粵東西北地區(qū),因城市密度較小、距離珠三角較遠(yuǎn)、城市行政面積普遍較大且周邊地區(qū)普遍都是場(chǎng)強(qiáng)較弱的小城鎮(zhèn),故城市腹地面積反而更大,成片狀分布。這也說明了粵東西北部?jī)?nèi)部存在發(fā)展不均衡的現(xiàn)象,地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展依舊依靠中心城市的帶動(dòng),也反映出城市發(fā)展要素大量集聚于中心城市。這種集聚雖然促進(jìn)了中心城市的發(fā)展,使之保持較高場(chǎng)強(qiáng)值,但也剝削了廣大中小城市發(fā)展的要素,導(dǎo)致地區(qū)競(jìng)爭(zhēng)活力不足的局面。

圖3 廣東省地級(jí)以上城市影響腹地與市域行政范圍的疊置

4 結(jié)論與討論

采用場(chǎng)強(qiáng)模型測(cè)算了廣東省21個(gè)地級(jí)市城市的影響腹地范圍,分析發(fā)現(xiàn)城市場(chǎng)強(qiáng)分布呈現(xiàn)出“中心—邊緣”的

空間結(jié)構(gòu),場(chǎng)強(qiáng)值大的城市集中在珠三角核心地區(qū),個(gè)別高場(chǎng)強(qiáng)值城市零星分布于外圍地區(qū),與各地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平基本一致。將城市影響腹地與行政區(qū)疊置分析發(fā)現(xiàn),二者吻合度較低,呈現(xiàn)出珠三角核心地區(qū)破碎化而外圍地區(qū)成片狀分布的特征。珠三角城市由于城市場(chǎng)強(qiáng)普遍較強(qiáng)、地區(qū)競(jìng)爭(zhēng)較為激烈,城市的影響腹地反而普遍較小。而廣大粵東西北地區(qū)受來自于珠三角的城市輻射有限、周邊中小城市競(jìng)爭(zhēng)活力不足、自身吸引能力較強(qiáng)而行政面積大等原因,普遍城市影響腹地范圍較廣。

城市腹地劃分問題十分復(fù)雜,因此本文有以下兩點(diǎn)不足之處。首先,運(yùn)用主成分法確定城市綜合規(guī)模時(shí)在指標(biāo)的選取上具有不可抗拒的主觀因素；其次,城市場(chǎng)強(qiáng)邊界是社會(huì)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系的斷裂點(diǎn),很難顯示出清晰的界限,我們?cè)谶M(jìn)行其與行政區(qū)范圍疊置分析時(shí)采用了“取大”法則,作者認(rèn)為此點(diǎn)需進(jìn)一步完善。

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10.13939/j.cnki.zgsc.2016.47.046

唐真(1990—),女,四川達(dá)州人,廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院人文地理專業(yè),2014級(jí)碩士研究生。研究方向：新經(jīng)濟(jì)與城市發(fā)展,服務(wù)業(yè)地理；陳朝相(1988—),男,廣東湛江人,廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院人文地理專業(yè),2014級(jí)碩士研究生。研究方向：新經(jīng)濟(jì)與城市發(fā)展。