基于引力模型的絲綢之路核心區(qū)城市空間結(jié)構(gòu)研究

張?chǎng)『蝿Α〖o(jì)俊

內(nèi)容摘要：通道建設(shè)是絲綢之路核心建設(shè)的突破口，明確其城市空間結(jié)構(gòu)是推動(dòng)通道經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)的關(guān)鍵所在。本文基于城市空間理論，采用引力模型，利用ArcGis等軟件，以三大通道18個(gè)主要交通節(jié)點(diǎn)城市為研究對(duì)象，通過計(jì)算2014年樣本城市經(jīng)濟(jì)質(zhì)量、距離、城市間引力以及城市間斷裂點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)：“烏昌都市圈”是超級(jí)增長(zhǎng)極，長(zhǎng)期呈現(xiàn)明顯的“單核”集聚結(jié)構(gòu)，北疆城市間引力明顯強(qiáng)于南疆；北軸帶的克拉瑪依、石河子存在次中心爭(zhēng)奪，而南疆三地州城市中心引力較低，缺乏有效的增長(zhǎng)中心，同時(shí)東疆主要交通樞紐吐魯番引力不足。最后針對(duì)現(xiàn)存的問題，提出了明確城市定位、加強(qiáng)道路管網(wǎng)的建設(shè)等對(duì)策建議。

關(guān)鍵詞：引力模型 絲綢之路核心區(qū) 城市空間結(jié)構(gòu)

“一帶一路”戰(zhàn)略主要以政策溝通、設(shè)施聯(lián)通、貿(mào)易暢通、資金融通、民心相通為主要內(nèi)容，新疆是絲綢之路中樞地段，憑借其獨(dú)特的地理、歷史和文化優(yōu)勢(shì)，新疆成為絲綢之路經(jīng)濟(jì)建設(shè)的核心區(qū)域。目前，中央已肯定新疆獨(dú)特的區(qū)位優(yōu)勢(shì)凸顯出其在絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶的核心區(qū)地位，打通絲綢之路經(jīng)濟(jì)大通道，將給新疆的發(fā)展帶來新的契機(jī)。筆者認(rèn)為給新疆帶來大的發(fā)展機(jī)遇主要有三：一是道路交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，二是能源供給的有效解決，三是邊境合作中心和金融中心的建設(shè)，用來完成貨物、能源和資金的流動(dòng)與清算，實(shí)現(xiàn)絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶各國(guó)之間真正的互聯(lián)互通。絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶的建設(shè)實(shí)質(zhì)是道路、能源、貨物、資金的互聯(lián)互通，通道建設(shè)是絲綢之路核心建設(shè)的關(guān)鍵和主要突破口，核心區(qū)建設(shè)必將圍繞在以“中通道”建設(shè)為主逐步開展。

理論分析

既有文獻(xiàn)為本文的撰寫提供了一定的參考和借鑒，但也存在著研究視角較窄、理論基礎(chǔ)缺失、模型方法不新等問題。鑒于此，本文將立足于城市空間理論，采用引力模型與ArcGis遙感地理信息系統(tǒng)等軟件，以三大通道18個(gè)主要交通節(jié)點(diǎn)城市為研究對(duì)象，通過計(jì)算2014年樣本城市經(jīng)濟(jì)質(zhì)量、距離、各城市間引力以及各城市間斷裂點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)從整體來看，“烏昌都市圈”是超級(jí)增長(zhǎng)極，長(zhǎng)期呈現(xiàn)明顯的“單核”集聚結(jié)構(gòu)，北疆城市間引力明顯強(qiáng)于南疆，從南北東疆內(nèi)部來看，北疆鐵路沿線次中心存在爭(zhēng)奪，即克拉瑪依、石河子兩個(gè)城市在區(qū)域次中心的位置上存在交叉重疊。而南疆三地州城市中心，喀什、阿克蘇、和田，引力較低，缺乏有效的增長(zhǎng)中心，同時(shí)東疆主要交通樞紐吐魯番的城市交通樞紐引力不足。最后針對(duì)現(xiàn)存的問題，提出對(duì)策建議。

關(guān)于城市空間理論的研究最早可追溯到德國(guó)科學(xué)家克里斯塔勒的“中心地理論”，中心城市對(duì)周邊小城鎮(zhèn)具有吸引力作用，在這種作用力作用下逐漸形成大都市、都市圈，但單一的中心也會(huì)造成資源分布、城市發(fā)展的單極化，地區(qū)間發(fā)展不平衡，城市過大也帶來交通、住房、治安管理等方面的問題。城市空間結(jié)構(gòu)的研究領(lǐng)域和內(nèi)容中，其核心便是增長(zhǎng)極理論以及點(diǎn)-軸擴(kuò)散理論，增長(zhǎng)極一般指具有帶動(dòng)性和輻射性的主導(dǎo)型產(chǎn)業(yè)和極具創(chuàng)新性的行業(yè)及其上下游產(chǎn)業(yè)在區(qū)域內(nèi)集聚形成的經(jīng)濟(jì)中心，這使得原有的區(qū)域平衡狀態(tài)將會(huì)被打破，并引發(fā)原地域內(nèi)的產(chǎn)業(yè)空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新整合。規(guī)模屬于不同登記的增長(zhǎng)極發(fā)生互相影響，并最終形成該區(qū)域范圍內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)體系。作為增長(zhǎng)極理論的擴(kuò)展和延伸的點(diǎn)-軸擴(kuò)散理論，其“點(diǎn)”指的是區(qū)域中的核心城市，各點(diǎn)間的線型基礎(chǔ)設(shè)施則是連接點(diǎn)的“軸”，線型基礎(chǔ)設(shè)施束影響范圍內(nèi)的地帶被形象地叫做“軸帶”。各個(gè)城鎮(zhèn)的分布特征呈現(xiàn)為不同的等級(jí)，同樣“軸帶”也分為若干不同的等級(jí)，代表著對(duì)周邊區(qū)域具有不同程度的凝聚力和吸引力。

引力模型目前被廣泛應(yīng)用于研究城市經(jīng)濟(jì)涉及地域發(fā)展問題的領(lǐng)域中，該模型的應(yīng)用使得空間結(jié)構(gòu)的研究逐現(xiàn)定量化和精確化特征，因而被應(yīng)用于城市地理學(xué)和經(jīng)濟(jì)地理學(xué)中，并逐漸成為研究區(qū)域空間相互影響的相關(guān)問題研究的核心工具。引力模型公式如下：

Iij=GMiMj/Dbij （1）

其中，Iij表示i與j兩個(gè)城市之間的空間交互作用；Mi、Mj分別是i與j兩個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)體量；Dij是i與j兩個(gè)城市間的交通距離；G是引力系數(shù)，b為距離摩擦系數(shù)。引力模型表明，兩城市間引力與其經(jīng)濟(jì)質(zhì)量成正比，與城市間距離成反比，在城市空間結(jié)構(gòu)研究中G，b系數(shù)通常取G=1，b=2。在城市空間引力研究中，城市間作用力的大小要結(jié)合斷裂點(diǎn)模型共同使用，即城市間相互引力并不是無限的，隨著距離的增加達(dá)到一定極限，這個(gè)極限點(diǎn)稱為斷裂點(diǎn)（break point）。其公式如下：

（2）

di為i和j兩個(gè)城市的斷裂點(diǎn)距離，Dij為i和j兩個(gè)城市間的交通距離，Qi，Qj為城市i與j的經(jīng)濟(jì)質(zhì)量。該公式說明一個(gè)城市對(duì)周邊區(qū)域的引力與其規(guī)模成正比，與距離的平方成反比，同時(shí)吸引力并不是無限的，受斷裂點(diǎn)的限制。

通道空間中各城市間引力和斷裂點(diǎn)分析

（一）指標(biāo)選取

第二次中央新疆工作會(huì)議后，新疆著力打造“五中心、三基地、一通道”，定位絲綢之路核心區(qū)，五個(gè)中心的首個(gè)中心即是交通樞紐中心。在以道路暢通為目標(biāo)的通道基礎(chǔ)建設(shè)中，新疆將進(jìn)一步強(qiáng)化以南通道和北通道為兩翼，以中通道為核心軸的交通運(yùn)輸綜合體。業(yè)內(nèi)人士指出“‘絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶的核心是通道經(jīng)濟(jì)帶，道路交通的互聯(lián)互通是首要的”。

文章圍繞中通道為主，南北通道為輔的主要交通節(jié)點(diǎn)城市為研究對(duì)象，分別是：哈密、吐魯番、烏魯木齊、阜康、昌吉、石河子、奎屯、烏蘇、克拉瑪依、塔城、伊寧、庫(kù)爾勒、阿克蘇、喀什、和田、阿勒泰等18個(gè)城市。

經(jīng)濟(jì)質(zhì)量是一個(gè)綜合性指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)質(zhì)量受人口、物流、資金、技術(shù)、信息等諸多因素的影響，本文選取人均 GDP、第三產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)率（為本年第三產(chǎn)業(yè)增加值與本年 GDP 的比值）、投資效果系數(shù) （用GDP 與當(dāng)年全社會(huì)固定資產(chǎn)投資額比）、消費(fèi)水平指數(shù)（本期基期消費(fèi)水平與基期消費(fèi)水平比*基期消費(fèi)水平指數(shù)）、當(dāng)年財(cái)政收入、工業(yè)GDP、社會(huì)消費(fèi)零售總額和貿(mào)易進(jìn)出口總額8個(gè)指標(biāo)通過主成分分析，提取公共因子的方法構(gòu)建綜合指標(biāo)衡量地區(qū)綜合經(jīng)濟(jì)質(zhì)量。

通過對(duì)上述8個(gè)指標(biāo)2014年數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析得出2014年主要城市經(jīng)濟(jì)質(zhì)量，主成分分析KMO值0.78，通過顯著性檢驗(yàn)，表明上述8個(gè)指標(biāo)適合做主成分分析。從分析結(jié)果看，提取的兩個(gè)主因子在三產(chǎn)和工業(yè)指標(biāo)上的載荷較高，因此可以把因子1視為三產(chǎn)驅(qū)動(dòng)型、工業(yè)增長(zhǎng)型兩個(gè)因子上，這與現(xiàn)階段新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力一致，表明因子分析構(gòu)建的經(jīng)濟(jì)質(zhì)量綜合指標(biāo)具有一定說服力。

兩個(gè)城市之間的距離不僅指城市間的物理距離，也包含文化、政治、心理距離等眾多因素，由于現(xiàn)行統(tǒng)計(jì)制度的不完善，還不能找到合適指標(biāo)去衡量城市間的文化、政治、心理距離的指標(biāo)，對(duì)于新疆主要通道城市間的距離仍主要以物理距離為主。

有學(xué)者用公路、鐵路、航空里程的幾何平均衡量?jī)傻亻g的主要距離，該方法得到廣泛使用，考慮到新疆交通體系建設(shè)不甚完善，上述地區(qū)間公路、鐵路、航空路線不一致，不方便比較，不能采用這種幾何平均。本文主要以地理距離衡量城市間的距離用D表示。

（二）各城市間引力與斷裂點(diǎn)計(jì)算

根據(jù)引力模型的公式，利用主成分分析計(jì)算出的綜合因子得分衡量經(jīng)濟(jì)質(zhì)量、距離指標(biāo)，計(jì)算出新疆主要通道城市間的引力（見表1）。各城市間引力需結(jié)合斷裂點(diǎn)進(jìn)行綜合判斷，如果一個(gè)城市對(duì)另一個(gè)城市有較大的引力值（≥5‰）且斷裂點(diǎn)靠近另一城市，說明該城市對(duì)另一城市具備較強(qiáng)的吸引力，斷裂點(diǎn)值越大，表明吸引力越大。以烏魯木齊與昌吉為例，兩城市相距39KM（為自治區(qū)政府至昌吉州政府之間距離）兩城市邊緣之間的最短距離只有21公里，經(jīng)測(cè)算領(lǐng)地引力值732.529，烏昌之間強(qiáng)有力的吸引力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越于其他城市間的吸引力，斷裂點(diǎn)位置位于靠近昌吉的5.66公里處，位于遠(yuǎn)離烏魯木齊的37.41公里處，斷裂點(diǎn)位置幾乎接近昌吉市。主要通道間城市的斷裂點(diǎn)如表2所示。

核心區(qū)城市空間結(jié)構(gòu)特征分析

（一）“烏昌都市圈”是超級(jí)增長(zhǎng)極

從表1可知，“烏昌都市圈”間的城市引力最大，首府烏魯木齊對(duì)其他城市的引力均大于0.05，是唯一對(duì)其他城市引力均達(dá)到顯著性的城市，且遠(yuǎn)超其他城市間的引力，成為新疆城市空間結(jié)構(gòu)中最有吸引力的單極。區(qū)域集聚擴(kuò)散中心主要都是由地區(qū)的行政中心構(gòu)成，如圖1所示，核心區(qū)內(nèi)部一直都表現(xiàn)出顯著的“單核”集聚結(jié)構(gòu)特征，空間增長(zhǎng)的主要特征表現(xiàn)是集聚；從中心地理論看，“烏昌都市圈”成為城市空間的核心，其對(duì)周邊城市有強(qiáng)大的吸引力，吸引人流、貨物流、資金流進(jìn)入該地區(qū)，成為新疆地區(qū)經(jīng)濟(jì)的超級(jí)增長(zhǎng)極，僅烏昌地區(qū)的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值占全疆國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的45%左右。

（二）北疆城市間引力明顯強(qiáng)于南疆

從城市地域分布來看，北疆城市間引力遠(yuǎn)高于南疆，新疆主要城市分布在“中通道”上，全疆唯一的特大城市、大城市也分布于此，如烏魯木齊、石河子，隨著城市空間的不斷拓展，昌吉也發(fā)展成為中等城市，從而在一定程度上豐富了“中通道”城市空間的布局。除“烏昌都市圈”外，烏蘇、奎屯間引力為63.31，斷裂點(diǎn)位于距烏蘇的12.85公里處，兩城市聯(lián)系十分緊密；克拉瑪依、奎屯、烏蘇、石河子，伊寧、博樂，克拉瑪依、阿勒泰、塔城等城市間引力都遠(yuǎn)高于南疆城市間引力，城市空間中心化趨勢(shì)明顯，如圖1所示。

（三） “北軸帶”大、中城市次中心存在爭(zhēng)奪

按照“一核兩軸多群組”“一中三副，多點(diǎn)多心”的發(fā)展布局，以南北疆鐵路交通線路為兩個(gè)城市發(fā)展軸帶，南疆鐵路沿線稱為“南軸帶”，北疆鐵路沿線稱為“北軸帶”?！氨陛S帶”大、中城市存在次中心的爭(zhēng)奪，從城市間引力值也可以看出，如克拉瑪依、奎屯、烏蘇之間引力分別為8.13、5.92，石河子、奎屯、烏蘇之間引為6.63、4.32，同時(shí)克拉瑪依、塔城、阿勒泰之間的引力1.49、0.49，“北軸帶”如圖1所示，克拉瑪依、石河子兩個(gè)城市在區(qū)域次中心的位置上存在交叉重疊，區(qū)域次中心存在爭(zhēng)奪。

（四）“南軸帶”城市缺乏有效增長(zhǎng)中心

“南軸帶”逐步形成以喀什、阿圖什為城市圈的增長(zhǎng)極，兩城市間引力為6.4，斷裂點(diǎn)位于距阿圖什的12.36公里處，喀什、阿圖什城市聯(lián)系緊密，但作為南疆三地州城市中心，喀什、阿克蘇、和田之間的引力值較低分別為0.27、0.07，和田、阿克蘇之間引力為0.02（未達(dá)到顯著性要求），如圖1所示，從南北軸帶對(duì)比來看，南軸帶中心城市喀什的遠(yuǎn)較“北軸帶”城市低，缺乏有效的增長(zhǎng)中心。

（五）城市交通樞紐引力不足

作為“通南調(diào)北”的樞紐，吐魯番處在“兩軸帶”交匯處，其作為鐵路交通連接南北疆的地位十分突出。吐魯番與烏魯木齊、庫(kù)爾勒、哈密之間引力為10.53、0.56、0.47，其與北疆城市引力較南疆城市引力大，斷裂點(diǎn)位于距吐魯番的9.49公里、76.21公里、152.95公里，其特殊的交通樞紐位置與引力表現(xiàn)不一致，沒有發(fā)揮出其作為地區(qū)交通中心的作用。

核心區(qū)建設(shè)的啟示

通過新疆主要城市間引力分析，從經(jīng)濟(jì)聯(lián)系緊密程度上驗(yàn)證了當(dāng)前空間結(jié)構(gòu)的基本格局，也發(fā)現(xiàn)了空間城市布局存在問題，對(duì)核心區(qū)建設(shè)有以下幾點(diǎn)啟示。

注意超級(jí)中心對(duì)次級(jí)中心發(fā)展的抑制作用。通過引力分析發(fā)現(xiàn)，“烏昌都市圈”對(duì)其他主要城市的引力是絕對(duì)的，形成了地區(qū)增長(zhǎng)的單一核。孜比布拉·司馬義（2010）研究指出從2000年的綜合城市化水平等級(jí)圖上反映出，北疆的昌吉回族自治州、伊犁哈薩克自治州，南疆的阿克蘇地區(qū)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較高的巴音郭楞蒙古自治州的城市化水平相對(duì)較高且從地理位置上形成了經(jīng)濟(jì)帶，是以烏魯木齊市為中心的聚集區(qū)的組成體。本文對(duì)這種觀點(diǎn)有不同看法，由于超級(jí)中心的存在相反抑制了次級(jí)中心的發(fā)展，昌吉州、巴州之間存在較大的緩沖地帶，除烏魯木齊外基本沒有其他經(jīng)濟(jì)上聯(lián)系緊密、引力大的城市存在。

明確克拉瑪依、石河子次級(jí)中心城市發(fā)展的定位。從引力結(jié)果看，克拉瑪依、石河子在奎屯、烏蘇城市間的引力爭(zhēng)奪比較激烈，克拉瑪依作為除首府外唯一的地級(jí)市其經(jīng)濟(jì)影響力在地區(qū)發(fā)展中吸引力不容小視。近幾年隨著石河子邁入大型城市的行列，其在地區(qū)間的中心作用不斷加大，應(yīng)逐步確立石河子在“瑪河經(jīng)濟(jì)圈、奎屯、烏蘇”一帶的中心區(qū)作用；確立克拉瑪依作為連接阿勒泰、塔城的中心作用。

加強(qiáng)“伊寧-霍爾果斯”、“喀什經(jīng)濟(jì)特區(qū)”兩個(gè)副中心的建設(shè)，奮力搶占中亞、西亞、南亞經(jīng)濟(jì)發(fā)展制高點(diǎn)?？κ苍谀辖刂葜行牡貐^(qū)已逐步形成，尤其是隨著喀什國(guó)家經(jīng)濟(jì)特區(qū)的設(shè)立，更加確立了喀什南疆經(jīng)濟(jì)、金融中心的地位；從引力分析結(jié)果看出，喀什、阿圖什之間引力在南疆城市中最強(qiáng)，形成喀什、阿圖什經(jīng)濟(jì)圈，但喀什對(duì)阿克蘇、和田的引力不足。伊寧對(duì)周邊主要周邊城市引力不足，邊境合作中心的引力較弱，兩地區(qū)發(fā)展需要更多政策、資金支持，以政策為先導(dǎo)重點(diǎn)打造地區(qū)金融港。

應(yīng)注重對(duì)交通樞紐吐魯番的建設(shè)。吐魯番在“南北軸”交匯之地，是核心區(qū)“中通道”上的交通樞紐，應(yīng)主動(dòng)利用其交通樞紐的特殊地理位置，積極規(guī)避“烏昌都市圈”對(duì)該地區(qū)的屏蔽作用，把該地區(qū)建成聯(lián)通南北疆，東南疆重要的集散中心。

繼續(xù)加強(qiáng)“中通道”、“南通道”道路管網(wǎng)的建設(shè)。作為新疆經(jīng)濟(jì)的“兩軸”處在絲綢之路重要的“中通道”、“南通道”上，“中通道”經(jīng)“北軸帶”聯(lián)通哈薩克斯坦至歐洲，“南通道”經(jīng)“南軸帶”聯(lián)通塔吉克、吉爾吉斯坦等國(guó)至南亞。新疆向西面向歐亞諸多國(guó)家，基于交通的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一定要先行。2014年新疆高速公路總里程突破4000公里，居全國(guó)第12位；新疆對(duì)外貿(mào)易實(shí)現(xiàn)進(jìn)出口總值276.69億美元，在全國(guó)僅排名第21位。新疆有最廣袤的地理空間，與哈薩克斯坦、塔吉克斯坦、吉爾吉斯坦等8個(gè)國(guó)家接壤，其道路管網(wǎng)建設(shè)有許多建設(shè)投資需求。

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