洞庭湖城市群的經(jīng)濟聯(lián)系網(wǎng)絡結構研究

摘要：通過城市間經(jīng)濟聯(lián)系引力模型，構建洞庭湖城市群關聯(lián)網(wǎng)絡。運用復雜網(wǎng)絡方法分別進行網(wǎng)絡密度、度分布、網(wǎng)絡中心度和凝聚子群等指標分析，分析網(wǎng)絡拓撲特性，揭示城市群發(fā)展與復雜程度，并提出相應建議。結果表明：（1）城市群網(wǎng)絡關聯(lián)3個其他城市的城市占的比例較高，度分布大體上服從冪率分布，基本上為無標度網(wǎng)絡；（2）通過比較無權網(wǎng)絡與加權網(wǎng)絡，網(wǎng)絡的邊權值與城市群網(wǎng)絡拓撲特性影響更大，意味著邊權值的加入更能真實地反映城市群經(jīng)濟凝聚力關系；（3）城市群整體的經(jīng)濟聯(lián)系不強，處于一種弱聯(lián)結狀態(tài)，也反映出洞庭湖城市群發(fā)展正處于初級階段。但具有明顯的聚類效應，而且網(wǎng)絡內(nèi)的子群較多，存在7個基本子群；（4）岳陽市、常德市、益陽市等地級市在洞庭湖經(jīng)濟區(qū)空間經(jīng)濟聯(lián)系網(wǎng)絡中處于一種核心地位，具有很強的經(jīng)濟輻射能力。

關鍵詞：網(wǎng)絡結構；城市群；拓撲性質(zhì)；洞庭湖區(qū)

中圖分類號：F224 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）11-2980-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.11.067

區(qū)域競爭主要取決于其城市群的影響力。城市群是城市化發(fā)展到一定水平的標志和產(chǎn)物，是在一定的地理范圍內(nèi)聚集，發(fā)揮各自的比較優(yōu)勢，提升區(qū)域整體競爭優(yōu)勢的一種經(jīng)濟區(qū)域空間組織形式，是區(qū)域經(jīng)濟一體化的主要載體與空間布局[1]。城市群發(fā)展研究是區(qū)域經(jīng)濟理論體系的重要內(nèi)容和組成部分，已越來越成為區(qū)域經(jīng)濟研究的熱點命題。發(fā)達國家從20世紀70年代起，城市群區(qū)廣泛形成，成為區(qū)域發(fā)展的趨勢。作為一種新興的地理現(xiàn)象，城市集群也引起了相關學者的關注[2]，基于全球開放、產(chǎn)業(yè)微觀、區(qū)域協(xié)調(diào)、信息空間流等視角對城市群進行了相應研究[3-8]。國內(nèi)學者進行了城市群發(fā)展戰(zhàn)略[9]、城市群區(qū)域一體化[10]、城市群緊湊度[11]、城市群布局的網(wǎng)絡特性[12]、城市群發(fā)展的3D框架[13]、城市群空間結構重構[14]、城市群金融發(fā)展[15]、城市群土地生態(tài)安全[16]等理論與實證研究。由于城鎮(zhèn)分布與地域經(jīng)濟分布密切相關，城市群的地域空間結構總是不斷地適應國家一定時期的經(jīng)濟布局。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，區(qū)域內(nèi)交通、通信等載體不斷完善，城市間的聯(lián)系愈加密切，城市群的本質(zhì)特征就是網(wǎng)絡性[17]，采用復雜網(wǎng)絡模型分析系統(tǒng)結構，探索復雜系統(tǒng)功能規(guī)律，展現(xiàn)出其獨特的分析優(yōu)勢[18]。目前國內(nèi)外對交通網(wǎng)絡的研究較多，通過探討交通網(wǎng)絡拓撲特性，揭示城市發(fā)展與復雜程度[19]。但對城市群研究的具體演進過程中，城市群與成員城市的聯(lián)系和互動的關系網(wǎng)絡模型研究較少。洞庭湖城市群人口眾多，城市化水平較高，依托優(yōu)越的自然環(huán)境和交通條件，城市之間的內(nèi)在聯(lián)系不斷加強，城市群發(fā)展初具規(guī)模，基本形成了以大中小城市和小城鎮(zhèn)為主體的城鎮(zhèn)網(wǎng)絡[20]。對洞庭湖城市群的網(wǎng)絡結構進行研究，可以更好地解釋不同城市在城市群中存在的合理性，提升洞庭湖城市間的凝聚力，為實現(xiàn)城市群的資源優(yōu)化配置、功能互補、整體優(yōu)化，增強輻射帶動作用提供參考。

1 洞庭湖城市群概況

湖南省洞庭湖城市群位于洞庭湖畔，是一個連接東西、溝通南北的重要經(jīng)濟區(qū)域，共有3個地級市，4個縣級市，12個縣，縣市以下設227個小城鎮(zhèn)。3個地級市為岳陽市、常德市、益陽市。4個縣級市為臨湘市、汩羅市、津市市、沅江市。總?cè)丝跒? 487.77萬人，城鎮(zhèn)人口為676.23萬人，城市化率為45.45%，比全省城市化水平高0.42個百分點。城市群初步形成，城市化水平差異大。岳陽城市化水平最高，為50.78%。常德和益陽城市化水平偏低，分別為41.03%與45.10%。

近年來，洞庭湖城市群經(jīng)濟社會發(fā)展較快，在全省占有一定的地位。洞庭湖城市群實現(xiàn)GDP 5 156.87億元，占全省GDP總量的25.52%。其中，第一產(chǎn)業(yè)746.2億元，占全省的30.2%；第二產(chǎn)業(yè)2 828.17億元，占全省的27.14%；第三產(chǎn)業(yè)1 582.5億元，占全省的21.64%。從整體上來看，洞庭湖城市群產(chǎn)業(yè)結構層次較低，第一、第二產(chǎn)業(yè)所占比重偏高，分別高出全省平均水平的2.2%、3.3%，第三產(chǎn)業(yè)所占比重偏低，比全省低5.5個百分點。

洞庭湖交通運輸網(wǎng)絡初步形成，城市聯(lián)系日益加強。目前已初步形成由鐵路、公路、水運、空運組成的綜合性交通運輸網(wǎng)絡，為改善投資環(huán)境、招商引資創(chuàng)造了良好條件。依托初步形成的交通運輸網(wǎng)絡，洞庭湖城市群各城市之間的聯(lián)系日益加強[21]。

2 研究方法

2.1 網(wǎng)絡構建

2.1.1 網(wǎng)絡模型構建 以洞庭湖區(qū)相應規(guī)模的城市作為網(wǎng)絡中的節(jié)點，以2012年統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)計算城市間經(jīng)濟作用流向為邊，構建城市群有向網(wǎng)絡。為了更好地研究城市群的復雜網(wǎng)絡性質(zhì)，構建了無權網(wǎng)絡和加權網(wǎng)絡。在加權網(wǎng)絡中，采取較為直觀的經(jīng)濟聯(lián)系量來定義邊權。在無權網(wǎng)絡中，選取一定的經(jīng)濟聯(lián)系量作為閾值，大于或小于閾值分別賦值1或0。

2.1.2 網(wǎng)絡節(jié)點的界定 本研究區(qū)域只考慮湖南省境內(nèi)的環(huán)洞庭湖區(qū)。由于洞庭湖城市群網(wǎng)絡化處于初級階段，對于網(wǎng)絡分析的節(jié)點選擇界定在區(qū)內(nèi)所轄19個城市這一級別[22]。出于經(jīng)濟聯(lián)系的緊密性和量綱級平衡的考慮，將岳陽市主城岳陽樓區(qū)、云溪區(qū)、君山區(qū)作為一個整體進行分析，統(tǒng)稱為岳陽市，同理將常德市主城武陵區(qū)、鼎城區(qū)統(tǒng)稱為常德市，益陽市主城赫山區(qū)、資陽區(qū)統(tǒng)稱為益陽市。所以本研究的范圍具體包括：岳陽市、岳陽縣、臨湘市、華容縣、汨羅市、湘陰縣、常德市、桃源縣、澧縣、臨澧縣、安鄉(xiāng)縣、漢壽縣、津市市、益陽市、沅江市、南縣、桃江縣、望城縣、寧鄉(xiāng)縣共19個城市，具體見圖1。

2.1.3 網(wǎng)絡邊權測算 洞庭湖城市群經(jīng)濟網(wǎng)絡的“邊”就是區(qū)域內(nèi)19個節(jié)點城市相互之間的經(jīng)濟聯(lián)系，而“邊”的權重則取決于聯(lián)系強度。運用修正的經(jīng)濟引力模型計算經(jīng)濟聯(lián)系強度，公式為：

3 結果與分析

3.1 度相關性與點強度分布

城市群網(wǎng)絡中一個節(jié)點的度越大說明了該節(jié)點城市對其他節(jié)點城市聯(lián)系的緊密性，以及對其他節(jié)點城市影響越是巨大。通過計算得出的點分布（圖3），在k=4處發(fā)生彎折，說明關聯(lián)3個其他城市的城市占的比例較高。對實際數(shù)據(jù)的計算分析，得到城市群網(wǎng)絡在雙對數(shù)坐標下的度分布圖（圖4）。由此可知網(wǎng)絡度分布大體上服從冪率分布，基本上可算為無標度網(wǎng)絡，研究區(qū)城市度越大，分布越少，度越小，其節(jié)點分布越多。

點強度定義的經(jīng)濟聯(lián)系網(wǎng)絡中的邊權是城市作用指數(shù)，在城市群經(jīng)濟網(wǎng)絡中，邊權較大地影響城市群凝聚力。圖5是點強度分布曲線圖。對于網(wǎng)絡邊權值與網(wǎng)絡拓撲結構相關性，計算了點強度與度的函數(shù)關系（圖6），從圖6可以看到，點強度和點度之間具有非線性關聯(lián)，說明存在經(jīng)濟聯(lián)系的城市數(shù)目增加，而城市聯(lián)系強度并不是線性增大，而是以指數(shù)形式增大。經(jīng)擬合分析得到s（k）～kβ，其中指數(shù)β=1.498 8，說明度大的節(jié)點，點強度也大。由此可知城市群加權網(wǎng)絡的邊權值與網(wǎng)絡的拓撲結構相關，意味著邊權值的加入更能真實反映城市群經(jīng)濟凝聚力關系。從圖7中還可以看出，在城市群經(jīng)濟關系網(wǎng)絡中，節(jié)點度與點強度有一定的相關性，所有節(jié)點的節(jié)點度和點強度具有正比例關系。

3.2 網(wǎng)絡規(guī)模與密度

城市群網(wǎng)絡中城市的聯(lián)系越多，網(wǎng)絡密度越大，網(wǎng)絡結構對城市節(jié)點的約束越明顯，單個城市節(jié)點的自主能力越弱。通過計算，發(fā)現(xiàn)洞庭湖城市群經(jīng)濟聯(lián)系網(wǎng)絡密度為0.263 2，而網(wǎng)絡密度的理論最大值為1，可見網(wǎng)絡密度不是很高，說明城市間的經(jīng)濟聯(lián)系不強，處于一種弱聯(lián)結狀態(tài)，也反映出洞庭湖區(qū)城市網(wǎng)絡化發(fā)展正處于初級階段。隨著洞庭湖經(jīng)濟一體化上升到國家層面，城市間經(jīng)濟活動與跨界交易行為日益頻繁，洞庭湖城市群網(wǎng)絡密度將呈現(xiàn)出逐年增大的趨勢。當然，網(wǎng)絡密度并非越高越好，因為城市間構建經(jīng)濟聯(lián)系時所產(chǎn)生相應的交易費用會影響資源利用效率，因此只有合適的網(wǎng)絡規(guī)模與密度才能保證城市群網(wǎng)絡的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.3 網(wǎng)絡集聚程度

集聚系數(shù)的取值在0到1之間，C值越大網(wǎng)絡的集聚程度越高。計算得到洞庭湖城市群經(jīng)濟聯(lián)系網(wǎng)絡的平均集聚系數(shù)是0.569，具有明顯的聚類效應。從圖8可以看出，節(jié)點度與集聚系數(shù)存在負向變化。圖9給出了城市群經(jīng)濟聯(lián)系網(wǎng)絡中Cw（i）與C（i）隨節(jié)點度的變化情況。無權網(wǎng)絡集聚系數(shù)與加權網(wǎng)絡集聚系數(shù)的對比，總體趨勢為C（i）

3.4 網(wǎng)絡中心性

計算得到洞庭湖區(qū)城市經(jīng)濟網(wǎng)絡節(jié)點城市網(wǎng)絡中心性的測度結果（表1）。由表1可知，處于點度中心度、接近中心度以及中間中心度排位前列的節(jié)點就是在經(jīng)濟聯(lián)系網(wǎng)絡中處于中心位置的城市，如岳陽市、常德市、益陽市等，充分說明了這些城市在洞庭湖經(jīng)濟區(qū)空間經(jīng)濟聯(lián)系網(wǎng)絡中處于一種核心地位，具有很強的經(jīng)濟輻射能力；而排序靠后的城市節(jié)點重要性與外向輻射能力非常弱，但這些城市也能通過較少的中間城市節(jié)點與其他節(jié)點城市產(chǎn)生聯(lián)系。

由點度中心度的綜合測度值來看，岳陽市、常德市、益陽市、寧鄉(xiāng)縣、岳陽縣等城市排位靠前，反映了它們較強的經(jīng)濟聯(lián)系能力。而排在最后幾位的如南縣、臨湘縣、臨澧縣、安鄉(xiāng)縣等城市，與其他城市的經(jīng)濟聯(lián)系較弱，需要加強與網(wǎng)絡中位置較近的重要節(jié)點城市的經(jīng)濟聯(lián)動，以帶動其自身的發(fā)展。

由接近中心度來看，通過點入度和點出度測定結點城市對其他結點城市的影響與被影響程度。點入度排在前三位的依次是安鄉(xiāng)縣、南縣、華容縣，說明這些城市主要受其他節(jié)點城市的影響，由于這3個城市的點度中心度都比較低但接近中心度高，表明它們是與核心城市有關聯(lián)的關鍵城市。而排在最后的臨湘縣與網(wǎng)絡中其他城市的鏈接不強，經(jīng)濟發(fā)展基礎相對較差，必須加快發(fā)展，彌補網(wǎng)絡結構缺陷。而點出度排前三位的依次是益陽市、常德市、岳陽市，反映了這些城市的核心地位，是整個城市群中資金、物流、信息與技術的擴散輻射點。

由中間中心度來看，排在前五位的依次是華容縣、南縣、澧縣、沅江市、常德市，為洞庭湖城市群的核心圈層，是聯(lián)系其他城市發(fā)生經(jīng)濟聯(lián)系的重要中介，在一定程度上影響了省內(nèi)其他城市之間的交流與合作。但中間中心度為0.62%，中心城市的核心作用不強，城市群網(wǎng)絡中居于中間位置控制資源的城市數(shù)量不多，即可見城市群網(wǎng)絡內(nèi)各城市節(jié)點的中介中心度分布不均衡。從經(jīng)濟流在城市群網(wǎng)絡中傳遞的角度看，重要節(jié)點城市不凸顯，城市經(jīng)濟聯(lián)動性弱，導致城市樞紐作用不明顯。

通過3個中心度指標測度值可以看出，常德市、益陽市、岳陽市3個城市的中心度遠高于其他城市，在洞庭湖區(qū)城市經(jīng)濟網(wǎng)絡中的核心地位較為明顯。其他城市如沅江市、澧縣等城市經(jīng)濟輻射能力與核心地位不明顯。結合網(wǎng)絡密度0.263 2的測度值，可以得到洞庭湖區(qū)城市經(jīng)濟網(wǎng)絡的重要聯(lián)系節(jié)點還較為缺乏，不利于洞庭湖城市群網(wǎng)絡化的發(fā)展。

3.5 網(wǎng)絡凝聚子群

城市群網(wǎng)絡凝聚子群數(shù)必須適度，子群較多不利于城市之間的直接聯(lián)系，而由子群內(nèi)部的交流密切導致與其他外部子群之間的交流較少，不利于整體網(wǎng)絡的發(fā)展。根據(jù)洞庭湖城市群網(wǎng)絡經(jīng)濟關系的結構，可以利用Ucinet6中的Concor法進行聚類分析。洞庭湖城市群網(wǎng)絡凝聚子群并不是真實意義上的城市群內(nèi)部小團體類別劃分，而是考察19個城市間哪些經(jīng)濟關系強、聯(lián)系緊密、積極合作，并以此可確定凝聚子群間的親疏關系。

通過Ucinet6凝聚子群分析，從圖11的結果顯示：洞庭湖區(qū)經(jīng)濟聯(lián)系網(wǎng)絡中存在7個基本子群，第1基本子群成員有望城縣、寧鄉(xiāng)縣；第2基本子群成員有益陽市、沅江市、桃江縣；第3基本子群成員有岳陽縣、岳陽市、臨湘市；第4基本子群成員有湘陰縣、汨羅市；第5基本子群成員有華容縣、安鄉(xiāng)縣、南縣；第6基本子群成員有桃源縣、漢壽縣、常德市、臨澧縣；第7基本子群成員有澧縣、津市市。

洞庭湖區(qū)現(xiàn)階段的城市經(jīng)濟網(wǎng)絡呈現(xiàn)3個層次，表現(xiàn)為金字塔層次。從經(jīng)濟聯(lián)系緊密性的角度，7個基本子群可以分為4個次級子群。望城縣、寧鄉(xiāng)縣、益陽市、沅江市、桃江縣為第一次級子群，岳陽縣、岳陽市、臨湘市、湘陰縣、汨羅市為第二次級子群，華容縣、安鄉(xiāng)縣、南縣、桃源縣、漢壽縣、常德市、臨澧縣為第三次級子群，澧縣、津市市為第四次級子群。但洞庭湖區(qū)城市群網(wǎng)絡子群發(fā)展不均衡。分析結果與城市群地理分布位置基本一致，同一凝聚子群內(nèi)的城市間經(jīng)濟聯(lián)系具有很強的相似性。

從整體來看，洞庭湖區(qū)19個基本城市子群間的總體密度系數(shù)并不高，說明洞庭湖區(qū)內(nèi)城市空間經(jīng)濟聯(lián)系還較弱。而第二基本子群的城市集中在益陽地區(qū)，第三、第四基本子群的城市全部屬于岳陽地區(qū)，第六、第七基本子群的城市全部屬于常德地區(qū)，這基本體現(xiàn)了洞庭湖區(qū)現(xiàn)階段最突出的經(jīng)濟狀態(tài)，益陽、常德、岳陽3個地區(qū)城市各自內(nèi)部的經(jīng)濟聯(lián)系強度遠大于洞庭湖區(qū)城市之間的經(jīng)濟聯(lián)系強度，洞庭湖城市群的經(jīng)濟合作強度并不夠。具體來說，基本城市子群內(nèi)部經(jīng)濟聯(lián)系密度最大的是第一基本子群之間，說明寧鄉(xiāng)縣、望城縣兩個城市之間的經(jīng)濟聯(lián)系遠高于洞庭湖區(qū)內(nèi)其他城市間的經(jīng)濟聯(lián)系，這兩個城市間的經(jīng)濟緊密度非常高，主要是由于它們屬長沙市管轄，受長沙市帶動較多。

4 結論與建議

4.1 結論

1）洞庭湖城市群網(wǎng)絡關聯(lián)3個其他城市的城市占的比例較高，度分布大體上服從冪率分布，基本上為無標度網(wǎng)絡，并具有明顯的聚類效應。通過比較無權網(wǎng)絡與加權網(wǎng)絡，網(wǎng)絡的邊權值與城市群網(wǎng)絡拓撲特性影響更大，意味著邊權值的加入更能真實地反映城市群經(jīng)濟凝聚力關系。

2）城市群整體的經(jīng)濟聯(lián)系不強，處于一種弱聯(lián)結狀態(tài)，也反映出洞庭湖城市集發(fā)展正處于初級階段。由對洞庭湖城市群經(jīng)濟網(wǎng)絡中心性的分析可以看出，岳陽市、常德市、益陽市3個城市無論在點度中心度、接近中心度、中間中心度的測度值都領先于大部分城市，說明它們的經(jīng)濟交往能力和對其他城市的經(jīng)濟影響都非常強，屬于洞庭湖城市群經(jīng)濟網(wǎng)絡的核心。其他城市間的中心度值差距并不大?？傮w來說，洞庭湖城市群網(wǎng)絡內(nèi)重要聯(lián)系節(jié)點缺乏，這對核心城市的經(jīng)濟擴散不利，影響整體網(wǎng)絡的發(fā)展。

3）洞庭湖城市群經(jīng)濟網(wǎng)絡現(xiàn)階段分為7個基本城市子群，小團體的個數(shù)較多，小團體內(nèi)部城市間聯(lián)系較為緊密，而小團體之間的聯(lián)系較弱。7個基本子群中包含的城市個數(shù)分別為2、3、3、2、3、4、2，分布相對均衡。而分析4個次級子群看出，岳陽市、常德市、益陽市等地級市在洞庭湖經(jīng)濟區(qū)空間經(jīng)濟聯(lián)系網(wǎng)絡中處于一種核心地位，具有很強的經(jīng)濟輻射能力。

4.2 建議

1）培育重要節(jié)點城市。從優(yōu)化城市經(jīng)濟網(wǎng)絡結構的角度出發(fā)，應該加強培育重點節(jié)點城市，使其成為洞庭湖城市群經(jīng)濟網(wǎng)絡重要的中轉(zhuǎn)節(jié)點，加強整個網(wǎng)絡的經(jīng)濟聯(lián)系強度。各個重要節(jié)點城市應該在充分發(fā)揮自己所在區(qū)域的比較優(yōu)勢的基礎上，通過支柱產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展而促進城市經(jīng)濟的快速發(fā)展。而每個區(qū)域因發(fā)展基礎和資源稟賦等條件不同，重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)也有所不同。岳陽市是歷史文化名城、交通樞紐和港口城市，著重發(fā)展石油化工、紡織和旅游業(yè)；常德市是湘西北重鎮(zhèn)，著重發(fā)展食品加工、紡織、機械、旅游會展等產(chǎn)業(yè)；益陽市著重發(fā)展物流、機械電子、輕紡等產(chǎn)業(yè)[28]。重要節(jié)點城市還應加強與周邊中小城鎮(zhèn)的各方面聯(lián)系，迅速將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢，盡快形成與周邊地區(qū)產(chǎn)業(yè)的地域分工和垂直分工體系，加快區(qū)域的整體發(fā)展。

2）強化內(nèi)部主體關聯(lián)度。積極發(fā)揮政府統(tǒng)一行政約束力的推動作用，進行產(chǎn)業(yè)集群的深入合作，加強洞庭湖區(qū)的經(jīng)濟聯(lián)系與相互協(xié)調(diào)，在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的基礎上，培育協(xié)同性與差異化產(chǎn)業(yè)集群，實施洞庭湖城市群集聚戰(zhàn)略。

3）加強與區(qū)外網(wǎng)絡的聯(lián)系。本研究主要集中在洞庭湖城市群內(nèi)，但實際上洞庭湖區(qū)的城市經(jīng)濟網(wǎng)絡是湖南省乃至全國網(wǎng)絡的一部分，積極加強與外部網(wǎng)絡的聯(lián)系可以更好地促進洞庭湖區(qū)的發(fā)展[22]。積極拓展與長株潭地區(qū)的經(jīng)濟聯(lián)系，改善交通基礎設施條件，加快與長株潭一級城市群的對接，有望在未來幾十年內(nèi)形成“湖南東線城市群走廊”。

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