武漢城市圈城市體系等級規(guī)模結構研究

許 龍，喬小勇

(1.華中科技大學 建筑與城市規(guī)劃學院，湖北 武漢 430074；2.北京理工大學 管理與經濟學院，北京 100081)

城市體系是指在一個相對完整的區(qū)域或者國家中，由不同分工、不同等級規(guī)模、聯系密切、相互依存的城鎮(zhèn)所組成的集合，其形成、演變和發(fā)展是歷史的動態(tài)過程，反映在城市群體的規(guī)模組合上存在一定的等級規(guī)模結構特征，等級規(guī)模結構是城市體系研究的一項重要內容.運用城市首位度指數，齊普夫模型與位序-規(guī)模法則對武漢都市圈城市體系等級規(guī)模結構進行研究，重構武漢城市圈城鎮(zhèn)空間結構體系，有利于武漢都市圈城市化的發(fā)展、城市體系結構的優(yōu)化，同時對加強武漢都市圈在中部崛起發(fā)展過程中的關鍵作用，拉動湖北省經濟社會發(fā)展具有重要的現實意義.

1 城市體系等級規(guī)模研究理論背景

1.1 國內外研究綜述

城鎮(zhèn)體系城鎮(zhèn)體系的研究興起于工業(yè)革命后期.城鎮(zhèn)體系思想的起源市英國霍華德的“田園城市(Garden cities)”，它強調把城市和區(qū)域作為一個整體來進行研究,為其后城鎮(zhèn)體系的研究和實踐奠定了基礎.1933年，德國地理學家克里斯泰勒(W.Christaller)提出了中心地理論，首次對城鎮(zhèn)體系進行了嚴謹的數理論述.1939年杰弗遜(M.Jefferson)及1942年齊普夫(zipf)等對城鎮(zhèn)體系的規(guī)模分布進行了理論研究.這些理論為后人研究城鎮(zhèn)體系奠定了基礎[1].之后，20世紀以來，經濟、地理、社會、統計等領域的諸多學者從不同角度探討區(qū)域城鎮(zhèn)等級規(guī)模的實際分布規(guī)律，并提出許多模式.

20世紀80年代中后期，我國的城鎮(zhèn)體系等級規(guī)模研究逐漸開展，嚴重敏，寧越敏(1980)和許學強(1982，1993)先后對我國的人口資料進行了位序-規(guī)模檢驗[1].隨后對于國家級，跨省級省級等級規(guī)模體系結構研究逐漸增多.近幾年隨著我國城市群與都市圈發(fā)展，國內學者對哈爾濱都市圈[6]，長株潭城市群[7]等進行了等級規(guī)模的研究.彭勇等從人口規(guī)模、職能結構等方面探討了武漢城市圈空間結構[8].

1.2 首位城市比與首位度指數

首位城市比是指首位城市的人口規(guī)模與城市體系的其余城市人口規(guī)模之和的比，可以反映區(qū)域城鎮(zhèn)等級規(guī)模特征，模型如下：

Sn=P1/(P2+P3+…+Pn)

其中Sn為城市首位比，n為全體城市數目，P1，P2，…,Pn是從大到小排序后的城市人口規(guī)模.區(qū)域的首位城市比越大，說明城市體系的首位度越大.

馬克·杰斐遜在1939年對國家城市規(guī)模分布規(guī)律進行了研究概括，并提出了首位律，研究對象中最大城市與第二位城市人口的比值就是首位度，即兩城市指數.后來，為了改善兩城市系數的的簡單化，有學者提出了四與十一城市指數的概念.兩城市和四城市模型如下：兩城市指數：S2=P1/P2；四城市指數：S4=P1/(P2+P3+P4).

其中P1,P2,P3,P4為從大到小排序后的城市人口規(guī)模.

一般來說，首位度指數越大，首位度越大.正常的兩城市指數應該為2，四城市指數為1.

表1 2007年武漢城市圈各城市非農業(yè)人口位序-規(guī)模表

1.3 齊普夫模型

1949年齊普夫提出在經濟發(fā)達的國家里，一體化的城市體系的城市規(guī)模分布可以用以下公式表達：

Pr=P1/R

Pr是城市體系第R位城市的人口；p1市最大城市的人口；R是Pr城市的位序.

按照此公式就是區(qū)域中第二位的人口是第一位人口城市的一半，第三位市最大城市的1/3.城鎮(zhèn)化水平越高的地區(qū)或國家就約符合這一規(guī)律.

1.4 位序-規(guī)模法則

其中Pr是區(qū)域中排序第r位的城市人口，P1是區(qū)域中規(guī)模最大的城市人口，Rr是排序第r位城市的位序，q是常數.q值越接近1，表明城市模型分布接近齊普夫的理想狀態(tài)；q值大于1，表明區(qū)域的城市規(guī)模分布比較集中，大城市很突出，而中小城市發(fā)育不夠，首位度較高；q值小于1，表明城市規(guī)模分布比較分散，高位次的城市規(guī)模不夠突出，中小城市比較發(fā)育.當進行多年比較時，如果q值變大說明城市規(guī)模趨于集中，q值變小，即說明城市規(guī)模趨于分散.

2 武漢城市圈及其城市體系結構概況

2.1 武漢“1+8”城市圈概況

武漢城市圈的空間地域范圍由位于長江中游的城市構成，以武漢為中心，包括一個副省級城市：武漢；5個地級市：鄂州市，黃石市，黃岡市，孝感市，咸寧市.3個縣級市：仙桃市，天門市，潛江市，共9個城市.2009年年末國土面積58 051.9 km2，占全省的31.2%，全國的0.6%，常住人口3 001.30萬人，戶籍人口3 151.96萬人，其中農業(yè)人口1951.61萬人，非農業(yè)人口1 178.75萬人，占全國人口的2.35%.

2.2 武漢城市圈城市體系結構現狀

從表1可知，截止2007年末，武漢城市圈中共有一個特大城市即武漢市，非農業(yè)人口達到528.62萬，占城市群總非農業(yè)人口的48.45%.擁有100到200萬非農業(yè)人口的城市有一個即黃岡市，非農業(yè)人口為165.33萬.擁有50～100萬非農人口的城市有三座，為孝感，黃石和咸寧市.鄂州、仙桃、潛江、天門的非農業(yè)人口都處于20萬到50萬之間.

3 武漢城市圈等級規(guī)模結構計算結果與分析

3.1 城市首位比與首位度指數動態(tài)變化分析

圖1 2007年武漢城市圈城市體系位序-規(guī)模雙對數散點圖

根據2002～2008年中國城市統計年鑒和湖北統計年鑒的統計數據，使用2002～2007年武漢城市圈9個城市各年的非農業(yè)人口數量，計算出武漢城市圈9個城市2002～2007年的城市首位比、兩城市指數與四城市指數(見表2).

表2 2002～2007年武漢城市圈九個城市的城市首位比、兩城市指數與四城市指數表

從表2計算結果可以看出，2002～2007年城市首位比均在0.8以上，說明武漢城市圈城市體系的首位度較大，這也印證了兩城市、四城市指數的計算結果.2002～2007年，武漢城市圈的兩城市指數和四城市指數均大于理想值，表明區(qū)域的首位度偏高，城市規(guī)模發(fā)展不均衡，中小城市不夠發(fā)育.此外，從時間變化上看，2004年區(qū)域兩城市指數與四城市指數呈現下降趨勢，2004年后逐漸穩(wěn)定，說明2002～2007年武漢城市圈城市體系呈先分散后繼續(xù)集中的發(fā)展趨勢.

3.2 位序-規(guī)模動態(tài)變化分析

對羅特卡模型兩邊取對數可以得出：

Lnp(r)=Lnp1-qlnr

根據表1中2007年武漢城市圈九個城市的非農業(yè)人口位序-規(guī)模數據，將點序(r，P(r))做雙對數散點圖(如圖1)，并用線性回歸進行模擬計算得出回歸方程為：

Lnp=6.123-1.235Lnr

其余各年計算方法相同.其中，q=1.235，D=0.81.q>1說明區(qū)域城市壟斷較為明顯，高位序城市規(guī)模比較突出，而中小城市發(fā)育不全，人口分布不均，不利于各級城市間的經濟文化交流.這也印證了上文城市首位比與首位度指數的分析.

對武漢城市圈城市體系2002～2007年等級規(guī)模結構進行動態(tài)分析.按照位序-規(guī)模法則和對數回歸方程的計算方法可得如表3所示的計算結果.

通過對表3、圖2所示結果和變化趨勢的分析可以得出以下結論：

(1)武漢城市圈具有較為明顯的單中心結構.2002～2007年的q值均大于1、D值均小于1，說明此時期武漢城市圈單中心結構明顯，高位序城市壟斷功能十分突出，但是中小城市發(fā)育不全，人口分布不均衡.

表3 200～2007年武漢城市圈九個城市的位序-規(guī)模對數回歸方程表達式、位序-規(guī)模Lotke模式表達式、相關系數、q值與D值計算結果表

Tab.3 200～2007 in nine cities in Wuhan city circle rank - size of the regression equation expression, rank-size Lotke Model expression, the correlation coefficient, q value and D value calculation sheet

年份位序-規(guī)模對數回歸方程表達式位序-規(guī)模Lotke模式表達式相關系數絕對值相關系數平方R2q值D(1/q)值2002Lnp=5.862-1.143Lnrp=351.426r-1.1430.6990.4891.1430.8752003Lnp=5.917-1.104Lnrp=371.296r-1.1040.7090.5031.1040.9062004Lnp=6.081-1.223Lnrp=437.466r-1.2230.7500.5631.2230.8182005Lnp=6.037-1.112Lnrp=418.635r-1.1120.7300.5331.1120.8992006Lnp=6.154-1.289Lnrp=470.596r-1.2890.7430.5521.2890.7762007Lnp=6.123-1.235Lnrp=456.231r-1.2350.7330.5371.2350.810

(2)2002～2007年武漢城市圈城市體系的規(guī)模變化較為緩慢且不穩(wěn)定.2002～2007年，q值與D值均呈現不穩(wěn)定的變化趨勢，但從整體來看，q值呈緩慢上升趨勢，D值呈緩慢下降趨勢.趨勢變化表明2002～2007年間城市體系規(guī)模的集中力量大于分散力量，因此城市體系緩慢趨于集中，中心城市的發(fā)展速度大于其他城市發(fā)展速度，中小城市的發(fā)展速度大于其他等級城市.

圖2 2002～2007年q值與D值的變化趨勢圖

3.3 齊普夫法則

對2007年武漢城市圈城市人口進行齊普夫法則計算結果見表4.

表4 2007年武漢城市圈位序人口與齊普夫模型比較

通過齊普法則公式分析，區(qū)域現狀人口分布與齊普夫差異較大，因此可以判斷武漢城市圈整體城鎮(zhèn)化水平較低，需要對武漢城市圈城鎮(zhèn)體系結構進行重構.

4 城鎮(zhèn)體系結構重構建議

4.1 重構城市圈城鎮(zhèn)體系

根據武漢城市圈現狀體系等級規(guī)模與各級城市在城市圈的地理位置與產業(yè)關系,將區(qū)域中原有的城市重構為5個城市等級.即以武漢東部組群、鄂州市區(qū)、黃石市區(qū)、黃岡市區(qū)為主體，共同構成的武鄂黃城鎮(zhèn)連綿帶和西部仙天潛、西北孝應安、南部咸赤嘉3個城鎮(zhèn)密集區(qū).

表5 2007年武漢城市圈等級規(guī)模重構與齊普夫模型比較

4.2 武漢城市圈空間組織模式

城市圈有三種空間組織模式：

1)核心-放射空間模式；在大都市初期的擴散過程中，往往沿主要軸線擴展，一般不具備圈層擴展的能力，但在區(qū)域中具有明顯的區(qū)位優(yōu)勢、規(guī)模優(yōu)勢和功能優(yōu)勢.規(guī)劃需通過重點培育核心城市，構建放射通道來帶動整個區(qū)域的協調發(fā)展.

2)核心-圈層空間模式；對一些在區(qū)域中有明顯核心地位的大都市，如首都、省會城市和一些重要的經濟中心城市，其功能除了作為區(qū)域的整治經濟中心和管理決策中心外，還同時具備商業(yè)金融中心，城市綜合功能突出，區(qū)域交通基本圍繞核心城市來組織.隨著城市經濟的發(fā)展，核心城市擴散作用明顯，從軸向擴展為主轉向圈層擴展為主.

3)多中心網絡化空間模式；在區(qū)域城鄉(xiāng)經濟差異縮小的過程中，區(qū)域經濟活動在空間上表現為集中與分散相結合，通訊和交通網絡高度發(fā)達，人口、非農產業(yè)高度集中于一個中心的狀況相對降低.如果區(qū)域經濟在向高級階段演化的過程中，一定區(qū)域內同時存在幾個在規(guī)模、功能等方面相當的城市，區(qū)域城鎮(zhèn)群體空間必然向多中心網絡化的空間結構演化.信息、交通、能源等基礎設施集中的走廊地區(qū)成為城鎮(zhèn)網絡化地區(qū)，沿線居民可以利用高速交通、通訊和網絡設備方便地進入其它所有的城市和地區(qū)，因而也成為人口和非農產業(yè)高度集聚的網絡化地區(qū).

武漢城市圈核心城市地位明顯.2007年武漢市地區(qū)生產總值達到31 419 048萬元，占到武漢城市圈的地區(qū)生產總值的56.5%.地方財政收入和社會固定資產投資占區(qū)域地方財政收入和社會固定資產投資的67%和69%.且武漢城市圈還處于城市群的弱聯系階段末期進入到城市群雛形階段的初期階段，在商貿等方面對周邊城市形成了較強的輻射力，核心城市對周邊城市形成了較強的輻射力、聯系緊密，核心圈層初具雛形.因此武漢城市圈空間組織應選擇核心-圈層模式，但在發(fā)展的過程中兼顧核心-放射模式.雖然核心圈層已經初具規(guī)模，但緊密圈層的發(fā)展還不完善.具有明顯的交通導向性.緊密圈層涵蓋了周邊主要的8座城市，且大多分布在主要放射通道上，因此在逐漸強化核心圈層的輻射帶動作用的同時，大力發(fā)展緊密圈層內主要放射軸沿線城市，以期帶動緊密圈層均衡發(fā)展.所以武漢城市圈應該以圈層開發(fā)與軸向帶動相結合，逐步形成核心圈層狀的空間結構.

4.3 構建“一核一帶三區(qū)四軸”的區(qū)域發(fā)展框架

要重構區(qū)域的體系規(guī)模結構，逐步形成核心圈層狀的空間結構，需構建“一核一帶三區(qū)四軸”的區(qū)域發(fā)展框架：“一核”，即作為城市圈發(fā)展極核的武漢都市發(fā)展區(qū).武漢城市圈建設的關鍵是以武漢都市發(fā)展區(qū)作為武漢城市圈的核心圈層，發(fā)揮中心城市的龍頭作用，建立一個國際性的中心城市.一是要突破原有的主城束縛，繼續(xù)做大做強武漢市，優(yōu)化城市布局，建設形成規(guī)模適度、布局合理、結構有序的都市發(fā)展區(qū).二是要整合武漢市以開發(fā)區(qū)為重點的各類資源，推進產業(yè)職能升級，建設生產性服務業(yè)和先進制造業(yè)中心.三是要加快城市功能結構調整，立足于提高綜合實力，建設經濟中心、知識創(chuàng)新中心和人居中心;“一帶”，即以武漢東部組群、鄂州市區(qū)、黃石市區(qū)、黃岡市區(qū)為主體，共同構成的武鄂黃城鎮(zhèn)連綿帶，是武漢城市圈城鎮(zhèn)化的主體和核心密集區(qū).沿滬漢蓉高速公路—長江黃金水道，由武漢延伸至鄂州、黃石，是武漢城市圈現狀城鎮(zhèn)經濟實力最為雄厚、產業(yè)基礎最好的一條產業(yè)發(fā)展帶，也是交通條件最好、最具發(fā)展?jié)摿Φ牡貐^(qū)，規(guī)劃以交通為導向，突出城鎮(zhèn)、產業(yè)的集聚，形成的沿江城鎮(zhèn)、產業(yè)、交通復合的城鎮(zhèn)連綿帶;“三區(qū)”，即西部仙天潛、西北孝應安、南部咸赤嘉3個城鎮(zhèn)密集發(fā)展協調區(qū).是武漢城市圈內城鎮(zhèn)化發(fā)展的重點和二級密集區(qū)，要在產業(yè)協作、功能互補的基礎上做好生態(tài)共建和設施共享，成為武漢城市圈的重要支撐;“四軸”，即以交通為導向、以城鎮(zhèn)為依托、以產業(yè)為支撐的4條區(qū)域發(fā)展軸.圍繞發(fā)展軸，加強高速公路、鐵路、水運交通建設，推進城市規(guī)模發(fā)展和城市功能整合，促進產業(yè)空間集聚，成為區(qū)域發(fā)展的脊梁.以武漢為起點，按照方向分別為東部、西部、西北、西南發(fā)展軸.4條發(fā)展軸也是武漢城市圈向鄂東、西部江漢平原、鄂西北、鄂西南4個方向，實施功能拓展和經濟輻射、對接圈外空間的載體.其中，東部發(fā)展軸輻射九江等外圍城市，對接昌九景城市群、皖江城市帶，聯系長三角城市群；西部發(fā)展軸輻射荊州等外圍城市，對接宜昌都市區(qū)，聯系成渝城市群；西北發(fā)展軸輻射隨州等外圍城市，對接襄樊都市區(qū)；西南發(fā)展軸輻射岳陽等外圍城市，對接長株潭城市群，聯系珠三角城市群.其中，西南發(fā)展軸依托京廣大動脈，將作為兩湖地區(qū)兩個城市群的聯系紐帶，積極培育區(qū)域增長極，成為中部地區(qū)經濟長廊和國家級區(qū)域發(fā)展軸的重要組成部分.

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