基于分形理論的區(qū)域城鎮(zhèn)體系空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

羅科學

【摘要】城鎮(zhèn)體系是由區(qū)域內(nèi)各個城市組成的有機系統(tǒng)，城市是區(qū)域發(fā)展的核心動力，城鎮(zhèn)體系空間結(jié)構(gòu)是各種經(jīng)濟活動在區(qū)域內(nèi)的空間分布狀態(tài)及空間組合形式，合理的空間結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生特有的經(jīng)濟效益，如集聚經(jīng)濟效益和規(guī)模經(jīng)濟效益等，對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展起著極大的決定作用。四川省是我國西部地區(qū)發(fā)展速度較快區(qū)域，同時位處長江經(jīng)濟帶上游地區(qū)，因此選取四川省為研究對象，引入分形理論，對四川省城鎮(zhèn)體系空間結(jié)構(gòu)進行研究具有重大意義。

【關(guān)鍵詞】城鎮(zhèn)體系 空間結(jié)構(gòu) 分形理論 空間集聚

一、分形理論

1975年曼德布羅特創(chuàng)立了分形幾何學，在此研究基礎(chǔ)上，他在1977年和1982年分別出版專著《分形：形，機遇與維數(shù)》和《自然界的分形幾何學》，形成了研究分形性質(zhì)及其應(yīng)用的科學——分形理論。分形理論是主要是對非線性科學進行研究，用于描述具有無故則結(jié)構(gòu)的復雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形態(tài)。

二、分形理論在區(qū)域經(jīng)濟中的應(yīng)用

分形理論在區(qū)域經(jīng)濟中最常用于對區(qū)域經(jīng)濟梯度差異進行研究，即描述在空間內(nèi)不均勻分布狀況。分形理論在區(qū)域空間結(jié)構(gòu)研究中主要包括集聚度和空間相互作用力分析，對中心城市的集聚能力和區(qū)域內(nèi)各城市間的相互作用力進行描述。

（1）集聚度分形模型

三、四川省城鎮(zhèn)體系空間結(jié)構(gòu)的分形研究

（一）中心城市聚集力分形分析

城鎮(zhèn)體系各要素按照某種自相似規(guī)則圍繞中心城市呈凝聚態(tài)分布，從而表現(xiàn)出隨機聚集的分形。不同規(guī)模的城市由于其自身對外界的集聚和擴散能力不同，在其周圍聚集了不同等級規(guī)模的城市。一般來說，首位城市輻射范圍最大，其他城市都會圍繞其呈凝聚態(tài)分布，因此可將該城市看作該區(qū)域城鎮(zhèn)體系的中心城市。在四川省城鎮(zhèn)體系隨機聚集度進行分形建模時，確定成都為四川省城鎮(zhèn)體系空間結(jié)構(gòu)研究的中心城市，借助Google地圖測算出該中心城市與四川省其他城市的中心距（r_i）并計算得出其平均半徑（R_S）如下表所示：

四川省城鎮(zhèn)體系隨機聚集度模型計算得出為：LnR_S=3.1355+0.7155LnS結(jié)果表明，R²=0.9804，D=1.3976。由此可以說明，四川省城鎮(zhèn)體系空間分布呈現(xiàn)出分形特征。在該城鎮(zhèn)體系中，城市在空間上呈聚集分布，從中心城市向周邊城市分布呈密度遞減，越往四周，城市分布越分散。這表明，成都市在該城鎮(zhèn)體系中的中心地位突出，聚集程度較高，周邊衛(wèi)星城發(fā)揮作用有限，并且中心城市對物質(zhì)、資金和人才等資源強大的集聚能力，不利于四川省其他城市的發(fā)展，城市空間布局還處于不平衡發(fā)展階段。

（二）分析及結(jié)論

通過對四川省城鎮(zhèn)體系的空間結(jié)構(gòu)的建立分析模型，當以成都為中心城市時，四川省各城市以成都為中心集聚發(fā)展，依次向外集聚程度減弱。成都在四川省中的集聚作用突出，成都是四川省經(jīng)濟發(fā)展中心和交通樞紐，但同時也說明其他城市與成都發(fā)展差距較大，四川省城鎮(zhèn)體系空間布局處于不平衡發(fā)展階段，因此，在推動成都作為中心城市對其他城市的積極帶動作用下，還應(yīng)關(guān)注于各城市之間的空間相互作用力。分析建模結(jié)果顯示，四川省各城市沿交通軸線分布且城市之間空間相互作用相對較強。綜合來看，成都市作為中心城市對距離較遠的城市集聚作用減低，而四川省區(qū)域內(nèi)城市沿交通軸線分布，因此改變四川省城市空間布局不平衡的現(xiàn)象，可從基礎(chǔ)設(shè)施如道路交通著手，加強各城市之間道路交通聯(lián)系。一方面，加強中心城市同其他城市的交通快速通道建設(shè)，帶動其他城市集聚能力的增強，從而起到擴大集聚范圍的作用，實現(xiàn)均衡發(fā)展；另一方面，不僅是成都作為中心城市同其他城市的聯(lián)系，還應(yīng)有其他城市之間交通線網(wǎng)的完善和構(gòu)建，各個局部城市之間的空間相互吸引力的增加，能夠減少各城市之間的發(fā)展差距，有利于城鎮(zhèn)體系的均衡發(fā)展。