流空間視角下的遼中南城市群網(wǎng)絡結構與發(fā)展模式分析

韓增林， 袁瑩瑩， 楊文毅

(1.遼寧師范大學 地理科學學院，遼寧 大連 116029； 2.武漢大學 區(qū)域與城鄉(xiāng)發(fā)展研究院，湖北 武漢 430072)

20世紀90年代以后，全球化和信息化影響著全球經(jīng)濟地理的格局，城市間的橫向聯(lián)系更加緊密.傳統(tǒng)的中心地理論將城市體系作為靜態(tài)的系統(tǒng)來考察，未能考慮城市間的動態(tài)的、復雜的、相互關聯(lián)的網(wǎng)絡體系[1].因此，Camagni等認為應當運用新的研究范式彌補中心地理論的不足，在中心地等級體系外，還應考慮城市之間的聯(lián)系，即“城市網(wǎng)絡”理論體系.城市網(wǎng)絡范式的研究以“核心-邊緣”關系、跨核心關系和城市之間的關系為特征[2].城市網(wǎng)絡由大小不等又各具特色的城市組成，一般以兩個或兩個以上的城市為發(fā)展基礎，其獨特的多核心機構與功能互補性使成員城市可以在合作中獲得顯著的規(guī)模經(jīng)濟[3].隨著城市間聯(lián)系的增強，“流空間”逐漸取代“地方空間”，成為主導性空間組織形式[4].

1989年，Manuel Castells首次提出了“流空間”理論，他認為流空間的實質是物質組織，不必地理鄰接也可以實現(xiàn)共享時間的社會實踐[5].在此理論框架的基礎上，國內外學者相繼開展了城市網(wǎng)絡體系的多項研究.基于不同要素流研究視角，國內外學者通過人口流[6-7]、知識技術流[8-9]、交通流[10-11]、企業(yè)流[12-13]、綜合流[14]等一般意義上的單個或多個要素流開展了國家或城市層面的網(wǎng)絡體系和網(wǎng)絡結構的研究.伴隨著Facebook、YouTube、微博等各類信息平臺的快速發(fā)展，基于信息流的研究逐漸成為研究熱點.信息流大致可以分用戶生產內容、職業(yè)生產內容和專業(yè)生產內容[15].像博客、微博、論壇、社區(qū)、自媒體等都屬于用戶生產內容數(shù)據(jù).相比較而言，用戶生產內容的數(shù)據(jù)更具有開放性和海量性，數(shù)據(jù)獲取的限制性小，這為利用“信息流”數(shù)據(jù)開展城市網(wǎng)絡體系研究提供了新的契機.城市群的思想最早是由英國城市學家Howard(1898)提出，他發(fā)現(xiàn)在第二次工業(yè)革命時有大量的農村人口流向城市，基于城市發(fā)展規(guī)模的合理化，提出了“田園城市”的概念以解決大城市規(guī)模過大的問題[16].2005年，我國的“十一五”規(guī)劃首次提出了“城市群”的概念.城市群代表著城市生活等級從單一的大城市成長為城市區(qū)域網(wǎng)絡，通過人流、物流以及更大程度上的信息流連接起來.城市群不僅表現(xiàn)為城市規(guī)模的擴展，還是城市生活的交易密度的增加以及作為經(jīng)濟中心將其腹地與外部世界相聯(lián)系[17].城市群是城市發(fā)展的成熟階段，其形成和發(fā)展對于所在區(qū)域乃至整個國民經(jīng)濟的發(fā)展有重要的影響.

2018年，遼中南城市群GDP達22 450億元，約占全省的87.24%，是遼寧省經(jīng)濟發(fā)展的核心地區(qū).作為中國區(qū)域性城市群，遼中南城市群的發(fā)展對中國東北地區(qū)的經(jīng)濟振興有著重要的推動作用，因此，城市群的建設也是我國東北振興的重要途徑.現(xiàn)有關于遼中南城市群的研究大多是研究城市群的城市規(guī)模和城市潛力[18-19]，少有通過“流空間”視角構建城市信息網(wǎng)絡體系以分析城市網(wǎng)絡結構和城市發(fā)展模式的研究.如何從流動空間的角度考慮信息流對城市空間組織的影響，以及如何把握網(wǎng)絡發(fā)展演變趨勢，選擇可持續(xù)的城市群空間發(fā)展模式以避免城市之間的無序競爭，成為遼中南城市群實現(xiàn)可持續(xù)性融合發(fā)展的需要.鑒于此，本文通過百度指數(shù)構建城市網(wǎng)絡體系，從網(wǎng)絡密度、網(wǎng)絡中心性、凝聚子群等方面對遼中南城市群網(wǎng)絡結構特征及其發(fā)展模式進行探討，以促進“密度-網(wǎng)絡經(jīng)濟”效應最大化的發(fā)揮，為遼中南城市群實現(xiàn)融合發(fā)展提供理論參考.

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 數(shù)據(jù)來源

百度指數(shù)是以百度的海量網(wǎng)民行為數(shù)據(jù)為基礎的數(shù)據(jù)分析平臺.百度指數(shù)的搜索指數(shù)在樣本量、連續(xù)性、及時性和可追溯性方面具有較好的適用性.借鑒信息流相關[20]研究，數(shù)據(jù)來源選擇的是百度指數(shù)的搜索指數(shù)，搜索的關鍵字統(tǒng)一不包含“市”，如在搜索框里輸入關鍵詞“沈陽”，而不是“沈陽市”，時間為2013年和2018年.搜索指數(shù)的數(shù)據(jù)基礎選擇PC+移動搜索指數(shù)，選取整體日均值作為遼中南城市群內部兩城市之間的用戶關注程度.研究區(qū)域為遼中南城市群，包含沈陽、大連、鞍山、撫順、本溪、丹東、營口、遼陽、盤錦和鐵嶺10個地級市.

1.2 研究方法

本文采取社會網(wǎng)絡分析方法研究城市群的網(wǎng)絡結構，依據(jù)城市群空間結構的特征，選取了城市網(wǎng)絡密度、城市網(wǎng)絡中心度、城市網(wǎng)絡中心勢、城市群的凝聚子群等指標測度城市群的網(wǎng)絡結構.

1.2.1 城市網(wǎng)絡密度

網(wǎng)絡密度是指城市網(wǎng)絡中各城市之間聯(lián)系的緊密程度.密度越大，說明城市之間聯(lián)系越密切.本文中的城市網(wǎng)絡是有向網(wǎng)絡，計算公式為

(1)

其中,l為城市網(wǎng)絡中實際存在的關系總數(shù)，n為網(wǎng)絡內的城市個數(shù)，D為網(wǎng)絡密度.為在一定程度上保留多值圖的信息，本研究通過設定不同的數(shù)據(jù)閾值來測量網(wǎng)絡密度.在矩陣數(shù)據(jù)的處理中，高于閾值的認為存在聯(lián)系，數(shù)值統(tǒng)一為1，否則為0.

1.2.2 城市網(wǎng)絡中心性

網(wǎng)絡中心性指標主要包括中心度和中心勢指標，其中,中心度指標是衡量城市地位重要性的指標.中心勢指標主要反映的是整體網(wǎng)絡或者圖的緊密程度，它與網(wǎng)絡密度指標具有較高的互補性.本文選取度數(shù)中心度、中間中心度、度數(shù)中心勢指標和中間中心勢指標測算城市網(wǎng)絡的中心性.

度數(shù)中心度是與某個城市直接相連的其他城市的個數(shù)，描述的是這一城市在網(wǎng)絡中占據(jù)的核心性，度數(shù)越大表明城市間的聯(lián)系次數(shù)越多，聯(lián)系越持久.計算公式為

(2)

其中，CDi為城市i的點度中心度,Rij為城市i對城市j的聯(lián)系強度.度數(shù)中心勢(degree centralization)指標基于度數(shù)中心度指標進行計算，它是指一個網(wǎng)絡或拓撲圖在多大程度上表現(xiàn)出向某個城市集中的趨勢.度數(shù)中心勢指數(shù)越高，說明城市網(wǎng)絡的整體集中的趨勢越大；反之，度數(shù)中心勢越低，說明城市網(wǎng)絡內并不以某個或某些城市為中心集聚，計算公式為

(3)

其中，Cd為城市網(wǎng)絡的點度中心勢,Cmax為城市網(wǎng)絡中城市度數(shù)中心度最大的值,Ci為城市i的度數(shù)中心度,n為城市網(wǎng)絡中城市的個數(shù).

中間中心度是研究某個城市對其他城市的控制程度，衡量的是一個城市在多大程度上是其他城市之間相互聯(lián)系的媒介，其值越高操控其他城市之間相互聯(lián)系的程度也就越高，計算公式為

(4)

其中，CBi為城市i的中間中心度,gjk為城市j和城市k之間存在的捷徑條數(shù),gjk(i)為城市i和城市k之間存在的經(jīng)過第3個城市i的捷徑數(shù)目.中間中心勢(betweenness centralization)指標基于中間中心度指標進行計算，它反映的是城市網(wǎng)絡的整體中間中心性.中間中心勢越高，則說明城市間的交流越依賴于某個或某些媒介城市;反之，中間中心勢越低，則是因為城市群各城市之間聯(lián)系較為均衡，不需要某個城市作為媒介.計算公式為

(5)

其中，Cb為城市群網(wǎng)絡的中間中心勢,CBmax為網(wǎng)絡內中間中心度的最大值,CBi為城市i的中間中心度.

1.2.3 凝聚子群

凝聚子群研究是一種城市結構的描述性研究.當網(wǎng)絡中出現(xiàn)相對較強、直接、緊密、經(jīng)?；蛘叻e極的次級團體時，這種團體就被稱為“小團體”或“凝聚子群”[21].本文的凝聚子群分析以各城市間的聯(lián)系強度為依據(jù)，采用UCINET軟件計算子群內部城市之間的關系相對于群內其他城市之間的關系的密度，討論遼中南城市群的小團體集聚現(xiàn)象，以體現(xiàn)城市間的親疏關系，進而分析遼中南城市群網(wǎng)絡的空間組織結構.

2 遼中南城市群網(wǎng)絡結構分析

2.1 網(wǎng)絡密度

基于遼中南城市群不同城市間聯(lián)系度的分布規(guī)律，設定50、100、150、200和250為閾值(表1).

當閾值設定為50時，2013年的網(wǎng)絡密度和關系數(shù)為0.889和80，2018年的網(wǎng)絡接近為完備網(wǎng)絡，兩兩城市之間幾乎都有聯(lián)系(除了本溪和鐵嶺)，網(wǎng)絡密度都比較高，并且聯(lián)系越來越緊密.當閾值為100時，2013年的網(wǎng)絡密度和關系數(shù)都下降了64%左右，下降幅度劇烈，城市網(wǎng)絡已處于弱連接狀態(tài)；2018年的下降了44%左右，下降幅度較2013年減少了20%，說明2018年城市的網(wǎng)絡聯(lián)系程度比2013年高，城市間的聯(lián)系更加密切.當閾值設定為150時，2013年的下降幅度仍然比2018年高.閾值設定為200和250時，2013年和2018年的網(wǎng)絡密度進一步下降.這些變化都表明2013—2018年遼中南城市群的網(wǎng)絡密度和聯(lián)系強度有所增加；約一半的城市之間的聯(lián)系值低于100，聯(lián)系較強的城市所占的比重較低，網(wǎng)絡基本處于弱連接狀態(tài).因此，遼中南城市群內部的城市仍需進一步提升聯(lián)系強度，加強交流與合作.

表1 2013年和2018年遼中南城市群不同閾值下的網(wǎng)絡密度

2.2 網(wǎng)絡中心性

2.2.1 度數(shù)中心度和度數(shù)中心勢

本研究的城市網(wǎng)絡聯(lián)系圖為有向網(wǎng)絡，因此,度數(shù)中心度分為點入度和點出度.點入度是進入該城市的其他城市的個數(shù)，即該城市得到的直接聯(lián)系數(shù)，表示的是這個城市對其他城市的吸引力或凝聚力.點入度越大，表明城市的要素集聚能力越大；點出度是這個城市直接發(fā)出的聯(lián)系數(shù)，表示的是這個城市對其他城市的輻射力.點出度越大，表明城市的要素輻射能力越大.通過計算得到遼中南城市群網(wǎng)絡中心度(表2).

表2 遼中南城市群2013和2018年網(wǎng)絡度數(shù)中心度和度數(shù)中心勢

從整體上看，2013年，沈陽、大連、鐵嶺的點出度高于點入度，2018年，沈陽、大連和鞍山的點出度高于點入度，這說明這些城市的溢出效應高于自身的集聚效應.其余城市點出度小于點入度，表明這些城市更傾向于從沈陽和大連等城市中獲得要素溢出.2013—2018年，盡管各城市的點出度、點入度隨時間的推進均有提升，但仍存在不同城市出入度差異懸殊的情況.

從點出度來看，2013—2018年，遼中南城市群內部各城市的點出度都有了較大提升，丹東市增加幅度最大，高達73.3%左右，鞍山市其次，點出度增加了70.8%.排在第3位的是沈陽市，增幅為47.5%.增幅最小的是本溪，增幅為14.5%.其余城市的增幅在20%到44%之間，變化幅度差別不大.2013年，沈陽市的點出度比大連市的高21.7%，這說明沈陽在遼中南城市群的影響力和輻射帶動作用突出.鐵嶺和丹東的點出度最低，說明這兩個城市處于城市群的邊緣位置；2018年沈陽市和大連市的點出度明顯高于其他城市，城市網(wǎng)絡整體上形成了以沈陽和大連為核心的雙核結構.其他城市雖有小幅上升，但影響力有限，網(wǎng)絡結構整體上仍呈現(xiàn)“核心-邊緣”結構.

從點入度來看，2013—2018年，遼中南城市群各城市點入度都有所上升.2013年，點入度排名前3的城市是沈陽、大連、撫順和丹東，2018年排名前3的是沈陽、大連和丹東，這表明這些城市相對活躍，對其他城市的集聚效應也比較大.同時還表明撫順在遼中南城市群中的吸引力下降，丹東的吸引力上升.鐵嶺的點入度在2013年和2018年都是最低的，表明鐵嶺整體吸引力和凝聚力都不強.

從度數(shù)中心勢看，出度中心勢上升，由32.38%上升為36.95%，這表明隨著時間的推移，出度網(wǎng)絡的整體集中趨勢加強.入度中心勢下降說明整體入度網(wǎng)絡的集聚程度下降，網(wǎng)絡有均衡發(fā)展的趨勢.沈陽和大連的多中心發(fā)展模式會削弱網(wǎng)絡的中心勢.另外，城市群網(wǎng)絡的出度中心勢遠大于入度中心勢，表明網(wǎng)絡輻射力的中心性高于集聚力的中心性，要素資源集聚的多中心性更加明顯，均衡化發(fā)展趨勢凸顯，但不均衡發(fā)展現(xiàn)象仍然存在.

2.2.2 中間中心度和中間中心勢

在計算中間中心度和中間中心勢之前，需要先將數(shù)據(jù)進行對稱化處理(取兩個數(shù)值的平均值)，然后再將數(shù)據(jù)二值化.鑒于網(wǎng)絡密度分析的結果，取密度差別較大的3個閾值50、150和250進行計算，考察城市群網(wǎng)絡在不同閾值條件下的變化(表3).

表3 不同閾值下遼中南城市群網(wǎng)絡中間中心性

2013年，閾值為50時，沈陽、大連、鞍山和撫順的中間中心度為1.25，度數(shù)相對較低，這主要是因為閾值設定較低，城市間聯(lián)系較為緊密，媒介城市的作用不大，同時，這也是網(wǎng)絡中間中心勢較低的原因.其他城市的中間中心度為0，說明這些城市處于網(wǎng)絡的邊緣，與其他城市的交流較少，沒有起到媒介的作用.閾值為150時，2013年沈陽市的中間中心度高達18.5，遠高于其他城市，表明沈陽在城市網(wǎng)絡中能夠通過控制或影響城市的聯(lián)系而影響整個城市群.同時根據(jù)中心度的分析結果，沈陽的度數(shù)中心度一直也是最高的，這表明沈陽市既能與其他城市主動建立聯(lián)系，又能控制其他城市之間的聯(lián)系，權力極大.大連市的中間中心度雖然只有0.5，但相比其他城市，在網(wǎng)絡中仍占有一定的地位.閾值為250時，所有城市的中間中心度都為0.通過UCINET軟件繪制2013年的城市網(wǎng)絡圖(圖1a)，圖中只有沈陽和大連相互連接，任何城市都沒有起到媒介的作用，此時網(wǎng)絡處于零散狀態(tài)，中間中心勢也為0.

2018年，閾值為50時，所有城市的中間中心性為0，這是因為對稱化處理后，該網(wǎng)絡是完備網(wǎng)絡(圖1b)，任何城市都與其他城市直接相連，都不需要媒介城市，此時網(wǎng)絡也沒有集中的趨勢，因而中間中心勢也為0.這進一步說明了2018年遼中南城市群聯(lián)系強度增加，而2013年的城市群內部處于弱連接狀態(tài).閾值為150時，沈陽和大連市中間中心度最高，分別為18.5和10.5.作為遼寧省的省會和副省級城市，兩者共同承擔了較強的“中間人”的角色.閾值為250時，2018年，沈陽的中間中心度為6，大連的為0，這說明沈陽和大連雖然能起到媒介作用，但當閾值提高時，沈陽凸顯出更強大的資源和信息樞紐作用，大連的媒介作用仍有待進一步加強.

圖1 不同閾值條件下遼中南城市群網(wǎng)絡中間中心性拓撲圖Fig.1 Betweenness centrality in urban networks under different threshold conditions

3 遼中南城市群發(fā)展模式分析

通過CONCOR算法，得到了密度矩陣(表4)和凝聚子群的組成狀況(圖2).

表4 遼中南城市群網(wǎng)絡凝集子群密度矩陣

圖2 遼中南城市群網(wǎng)絡凝聚子群演變Fig.2 Evolution of cohesive subgroups of urban network in mid-southern Liaoning urban agglomeration

區(qū)域城市網(wǎng)絡聯(lián)系的三片區(qū)格局逐步形成.2013—2018年，遼中南城市群在2級層面上由4個凝聚子群演變?yōu)?個凝聚子群，凝聚子群分布形態(tài)的組織性逐步增強，形成了相對集中的三片區(qū)格局.2013年，遼中南城市群形成了以沈陽為核心的第一片區(qū)，以鐵嶺、撫順、本溪和丹東為一體的第二片區(qū)，以大連、遼陽、鞍山為一體的第三片區(qū)和以盤錦、營口為一體的第四片區(qū).2018年，空間組織性明顯增強，由4個零散的片區(qū)演化為聯(lián)系較為緊密的3個片區(qū)，形成了軸-輻式網(wǎng)絡發(fā)展格局.遼中南城市群被劃分為Ⅰ片區(qū)(沈陽-大連)、Ⅱ片區(qū)(盤錦-營口-鞍山-遼陽)和Ⅲ片區(qū)(鐵嶺-撫順-本溪-丹東)3個片區(qū)，三大片區(qū)的片區(qū)密度均有一定程度的提升，城市要素組成相對較為穩(wěn)定.其中，盤錦-營口-鞍山-遼陽作為第二片區(qū)，無論是內部聯(lián)系還是外向聯(lián)系都比第三片區(qū)的密度高，表明第二片區(qū)的發(fā)展趨勢優(yōu)于第三片區(qū).

沈陽-大連子群成為區(qū)域聯(lián)系的核心子群.2013年，沈陽以自身為核心形成了第一片區(qū)，與其他子群的聯(lián)系密度是城市群內最高的分區(qū).2018年，以沈陽和大連為核心的子群群內密度高達498.5，遠高于其他子群，其外向聯(lián)系水平也是城市群內最高的，表明遼中南城市群已形成相對穩(wěn)定的軸-輻空間發(fā)展模式，呈現(xiàn)出以沈陽和大連為核心的雙核結構.沈陽和大連形成的沈大軸帶在推動自身發(fā)展的同時，也促進了遼中城市群的發(fā)展.沈陽作為遼寧省的經(jīng)濟、政治和文化中心，擁有匯集資源的獨特優(yōu)勢，使其外向輻射帶動作用明顯.大連作為遼寧省的副省級城市，經(jīng)濟發(fā)展水平顯著，成功的城市品牌建設提高了其在遼中城市群中的影響力.

城市群演化過程中，子群間的差異進一步加大.通過計算，2013—2018年凝聚子群密度的變異系數(shù)由0.52上升到了0.66，表明遼中南城市群各子群聯(lián)系的差異呈擴大趨勢，這主要是因為高聯(lián)系的凝聚子群的集聚現(xiàn)象加劇，低聯(lián)系的子群由聯(lián)系密度相對較低的城市組成.沈陽和大連作為核心城市，其外向功能顯著，區(qū)域內經(jīng)濟文化資源等高度集聚，非核心經(jīng)濟帶普遍低位運行，城市間相互作用較低.

由凝聚子群的分析結構可知，遼中南城市群的空間發(fā)展模式經(jīng)歷了由“點”到“軸”的演化過程.2013年，在極化效應的作用下，信息流首先開始在沈陽集聚，到2018年，隨著集聚程度的不斷增強，核心城市的擴散效應不斷增強，形成了沈陽-大連核心軸線發(fā)展模式，達到了以點帶線的發(fā)展模式.下一步的發(fā)展模式應突出以線帶面的發(fā)展模式，在強化沈陽-大連軸線發(fā)展的基礎上，充分推動遼中南城市群沿軸線發(fā)展，最終形成由軸到網(wǎng)的綜合發(fā)展.在構建遼中南城市群網(wǎng)絡發(fā)展過程中，應重點培育鞍山和丹東作為新的增長極，使其逐漸加強子群內部的聯(lián)系和外向功能強度.

4 結論與討論

本文以百度搜索指數(shù)為信息流基礎，從網(wǎng)絡密度和網(wǎng)絡中心性兩方面對遼中南城市群網(wǎng)絡結構特征進行了定量分析，并探討了遼中南城市群可持續(xù)發(fā)展模式，主要結論如下：

(1)隨著經(jīng)濟發(fā)展和移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，遼中南城市群的網(wǎng)絡密度整體有了較大提升.但當網(wǎng)絡閾值提高時，網(wǎng)絡密度下降較快，反映出城市間的聯(lián)系強度較低，未來需繼續(xù)深化城市間的聯(lián)系強度.

(2)中心性分析突出了沈陽、大連作為遼中南城市群的核心地位，其城市的極化效應開始向擴散效應轉變.城市群內城市中心度呈現(xiàn)兩極分化的現(xiàn)象.城市群整體對外輻射能力要強于吸引資源的能力.遼中南城市群網(wǎng)絡的核心媒介仍然是沈陽，大連是城市的重要節(jié)點，未來應進一步強化大連作為“中間人”角色的作用.

(3)從區(qū)域凝聚子群格局來看，區(qū)域城市聯(lián)系的三片區(qū)格局逐漸形成，沈陽-大連軸線子群成為區(qū)域聯(lián)系的核心子群，城市群內子群間的差距進一步加大.未來應突出“以線帶面”的發(fā)展模式，重點培育鞍山和丹東作為新的“中間人”的角色，帶動其他片區(qū)的發(fā)展，以實現(xiàn)遼中南城市群的可持續(xù)性的網(wǎng)絡化發(fā)展模式.

通過運用百度指數(shù)構建城市網(wǎng)絡體系，探討了遼寧中南部城市群城市網(wǎng)絡的網(wǎng)絡結構特征和可持續(xù)發(fā)展模式，為城市發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃提供了一定的理論參考.然而，城市之間的網(wǎng)絡聯(lián)系不僅體現(xiàn)在信息流上，還體現(xiàn)在人口流、知識流、交通流等因素上.因此，綜合利用各種流要素分析城市網(wǎng)絡將更有價值.最后，遼中南城市群的城市網(wǎng)絡雖然處于上升發(fā)展階段，但其網(wǎng)絡發(fā)展效率如何也是未來進一步研究的方向.