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    長三角地區(qū)城市關(guān)聯(lián)的時空演變分析

    2017-04-14 01:37:16肖雨薇
    關(guān)鍵詞:長三角時空關(guān)聯(lián)

    肖雨薇, 葛 瑩, 馬 禎

    (河海大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院, 江蘇 南京 210098)

    長三角地區(qū)城市關(guān)聯(lián)的時空演變分析

    肖雨薇, 葛 瑩, 馬 禎

    (河海大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院, 江蘇 南京 210098)

    運(yùn)用空間統(tǒng)計分析方法,以增長極理論為分析框架,探索長三角地區(qū)城市關(guān)聯(lián)的時空分布特征,以期揭示區(qū)域城市間的擴(kuò)散回波效應(yīng)作用機(jī)制.研究結(jié)果表明:長三角地區(qū)城市關(guān)聯(lián)的總體水平提高,由上海、南京和杭州等中心城市規(guī)模經(jīng)濟(jì)帶來的擴(kuò)散效應(yīng),促進(jìn)了區(qū)域中部城市的崛起,城市發(fā)展出現(xiàn)由中心向外圍轉(zhuǎn)移的趨勢;市場經(jīng)濟(jì)的回波效應(yīng)促使無錫、徐州等城市演變?yōu)樾屡d經(jīng)濟(jì)增長城市,中西部地區(qū)的中小城市發(fā)展迅速.隨著城市時空關(guān)聯(lián)程度的提高,長三角地區(qū)城市發(fā)展兩極化現(xiàn)象卻愈演愈烈.在中心城市擴(kuò)散效應(yīng)作用下,長三角地區(qū)城市化進(jìn)程不斷加快,城市關(guān)聯(lián)程度日益增強(qiáng),而回波效應(yīng)卻使得城市間兩極分化現(xiàn)象加?。?/p>

    城市關(guān)聯(lián); 空間統(tǒng)計分析方法; 時空演變; 擴(kuò)散回波效應(yīng); 長三角地區(qū)

    0 引言

    近年來,隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化,國內(nèi)城市關(guān)聯(lián)現(xiàn)象日益加劇,呈現(xiàn)出顯著的空間集聚特征[1-5].長三角地區(qū)也不例外,上海、南京和杭州等中心城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動了周邊城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,城市間出現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟(jì)的擴(kuò)散效應(yīng)和回波效應(yīng).按照新經(jīng)濟(jì)地理學(xué)理論,任何一個城市都不可能孤立地存在,由增長極理論衍生出的擴(kuò)散效應(yīng)和回波效應(yīng)使空間上彼此分離的城市相關(guān)聯(lián),組織成具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體.城市集聚對于解釋一個國家在特定時點(diǎn)或某一時期的發(fā)展水平變化具有重要作用[6].

    迄今為止,國內(nèi)許多學(xué)者運(yùn)用空間自相關(guān)方法對長三角地區(qū)城市空間格局進(jìn)行了廣泛地探討[7-12].其中,從擴(kuò)散效應(yīng)和回波效應(yīng)來分析城市時空關(guān)聯(lián)的研究還相對較少.事實(shí)上,城市空間集聚以及城市關(guān)聯(lián)日益密切是20世紀(jì)90年代以來中國城市發(fā)展的顯著特征[13-14].改革開放以來,我國在大城市繼續(xù)膨脹的同時,小城鎮(zhèn)也得以迅速發(fā)展,空間集聚與擴(kuò)散程度在不同層次上加劇,區(qū)域城市關(guān)聯(lián)格局不斷改變,因而城市集聚分布的識別也成為國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域共同關(guān)注的重點(diǎn)[15,16].

    利用城市關(guān)聯(lián)的測度方法,本文探討了長三角地區(qū)近年來城市關(guān)聯(lián)的時空演變,重點(diǎn)關(guān)注長三角地區(qū)各個城市非農(nóng)人口比重的變化,以Moran’sI統(tǒng)計量為測度,從擴(kuò)散效應(yīng)和回波效應(yīng)的角度入手,揭示改革開放以來長三角地區(qū)城市關(guān)聯(lián)的時空演變.

    1 研究方法和數(shù)據(jù)來源

    城市關(guān)聯(lián)程度可以通過空間自相關(guān)方法來測度.空間自相關(guān)是指研究對象及其地理位置之間存在的相關(guān)性,它可以衡量空間事物的分布是否具有相關(guān)性,高的相關(guān)性表示空間現(xiàn)象存在集聚性[17].同時,空間自相關(guān)也是檢驗?zāi)骋坏乩硪貙傩灾蹬c其相鄰要素屬性值是否顯著關(guān)聯(lián)的重要指標(biāo)之一,可通過Moran’sI統(tǒng)計量來估算.本文在GIS環(huán)境下運(yùn)用全局和局域Moran’sI統(tǒng)計量,嘗試估算1990年和2010年長三角地區(qū)城市空間集聚的總體程度,以此分析區(qū)域城市關(guān)聯(lián)的時空特征和演變規(guī)律.

    1.1 城市集聚的空間自相關(guān)測度

    空間自相關(guān)分析可以從全局和局部兩個角度展開,前者用于描述區(qū)域城市規(guī)模的總體分布狀況,判斷其在空間上是否有集聚性,后者用于說明各城市空間關(guān)聯(lián)的類型和程度.局部空間關(guān)聯(lián)類型不僅與城市自身規(guī)模和周邊城市規(guī)模相關(guān),也受到區(qū)域城市分布密度的影響.

    全局空間自相關(guān)常用的統(tǒng)計量是Global Moran’sI[19],可用它推斷區(qū)域整體城市關(guān)聯(lián)空間分布的顯著性,以及估算區(qū)域城鎮(zhèn)化水平的空間集聚程度.其計算公式如下:

    (1)

    Moran’sI顯著性可以通過標(biāo)準(zhǔn)化值可通過以下公式推斷:

    (2)

    局部空間自相關(guān)以Local Moran’sI(LISA)表征[20],衡量區(qū)域內(nèi)城市關(guān)聯(lián)的局部特征,計算公式如下:

    (3)

    式中:Ii為城市i的局部自相關(guān)值,其他同式(1);Ii值的正負(fù)號代表自相關(guān)類型,絕對值表示自相關(guān)強(qiáng)度,Ii值越大,說明局部區(qū)域內(nèi)城市間的空間關(guān)聯(lián)越強(qiáng),反之則越?。?/p>

    1.2 數(shù)據(jù)來源及處理

    選取長三角地區(qū)(即上海市、江蘇省和浙江省)為研究區(qū)域.?dāng)?shù)據(jù)來源于中國第四次、第六次人口普查資料,“樣本城市”的選擇不同于以往的研究,基本統(tǒng)計單位為人口統(tǒng)計地域單元.中國第六次人口普查統(tǒng)計借鑒了美國“都市區(qū)”概念,地域單元采用了“城區(qū)”的形式,即“在市轄區(qū)和不設(shè)區(qū)的市,區(qū)、市政府駐地的實(shí)際建設(shè)連接到的居民委員會所轄區(qū)域和其他區(qū)域”[21-22].于是,選取的“樣本城市”正是市轄區(qū)、縣以及縣級市三類人口統(tǒng)計地域單位.為準(zhǔn)確反映地域城市規(guī)模的變化情況,采用非農(nóng)人口比重作為城市規(guī)模的度量,數(shù)據(jù)來源是公開出版的《中國1990年人口普查分縣資料》[23]、《中國2010年人口普查分縣資料》[24],并采用長三角地區(qū)1990年和2010年統(tǒng)計年鑒對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充完善.

    2 研究結(jié)果與分析

    2.1 長三角地區(qū)城市空間總體格局

    設(shè)定城市關(guān)聯(lián)的局部影響范圍是200km,以城市非農(nóng)人口比重為統(tǒng)計指標(biāo),分別計算了1990年和2010年“樣本城市”的全局和局域Moran’sI統(tǒng)計值,以此探索長三角地區(qū)城市關(guān)聯(lián)的時空特征和演變規(guī)律.表1是1990年和2010年長三角地區(qū)“樣本城市”的全局Moran’sI計算及檢驗值.

    表1 全局Moran’s I計算和檢驗值

    如表1所示,總體來說,在1%的顯著性水平下,在0~200 km鄰域范圍內(nèi),1990和2010年長三角地區(qū)城市空間格局的全局Moran’sI統(tǒng)計值分別是0.0713和0.1668,標(biāo)準(zhǔn)化檢驗Z統(tǒng)計量均為正,且都大于1.96,P值都小于0.01,于是拒絕不存在空間自相關(guān)的原假設(shè),即長三角地區(qū)200 km以內(nèi)的相鄰城市之間具有顯著的空間相關(guān)性.換句話說,在長三角地區(qū)城市化進(jìn)程中,經(jīng)濟(jì)發(fā)展相似的城市呈現(xiàn)出空間集聚的態(tài)勢,直觀地感受,發(fā)達(dá)城市抱團(tuán),不發(fā)達(dá)城市也抱團(tuán).

    比較1990年和2010年,Moran’sI統(tǒng)計值從0.0713增加到0.1668,空間相關(guān)程度增加了1倍多.這表明長三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相似的城市關(guān)聯(lián)程度隨著時間的推移不斷增加,同時還說明長三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展兩級分化程度愈演愈烈,形成了鮮明的城市空間格局分化.以上全局Moran’sI統(tǒng)計量只能表明總體上長三角地區(qū)城市間具有空間自相關(guān),但局部地區(qū)城市關(guān)聯(lián)特征不得而知.因此,為了更深入地揭示長三角地區(qū)各城市空間關(guān)聯(lián)的時空演變,下面將從局域空間自相關(guān)測算入手進(jìn)行相關(guān)的具體分析.

    2.2 長三角地區(qū)城市關(guān)聯(lián)的局域時空演變

    以200 km為鄰域范圍,采用局域Moran’sI統(tǒng)計量對長三角地區(qū)城市空間關(guān)聯(lián)的局部演變做進(jìn)一步分析.按照局部空間自相關(guān)LISA類型,將“樣本城市”的空間關(guān)聯(lián)類型[3]分為5種: 1) 高-高(H-H)類,即龍頭型城市群,自身和周邊人口規(guī)模都較大的城市; 2) 高-低(H-L)類,即孤島型城市群,自身人口規(guī)模較大而周邊城市人口規(guī)模較小的城市; 3) 低-高(L-H)類,即孤點(diǎn)型城市群,自身人口規(guī)模雖小,但周邊城市人口規(guī)模較大; 4) 低-低(L-L)類,即龍尾型城市,自身和周邊城市人口規(guī)模都小; 5) 空間關(guān)聯(lián)不顯著型城市.

    表2列出了上述5種類型城市數(shù)目以及所占比例的統(tǒng)計數(shù)據(jù),通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)的直觀比較,可以進(jìn)行更深入探討,分析長三角地區(qū)1990年和2010年空間關(guān)聯(lián)城市類型的變化,研究長三角地區(qū)的城市時空格局的演變.由表2可知,長三角地區(qū)城市空間格局演變具有明顯特征.

    表2 1990年至2010年期間長三角地區(qū)城市時空關(guān)聯(lián)的演變情況

    首先,1990~2010年人口規(guī)模較大的龍頭型城市(H-H)個數(shù)減少了4個,所占比重由23.15%下降到20.09%.可見,雖然改革開放以來長三角地區(qū)城市規(guī)模發(fā)展迅速,龍頭型城市(H-H)的數(shù)量有所減少但規(guī)模擴(kuò)大,這恰好表明大城市之間城市明顯的空間溢出效應(yīng).1974年諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎獲得者岡納·繆爾達(dá)爾提出了回波效應(yīng)和擴(kuò)散效應(yīng)理論[25].這一現(xiàn)象完全符合擴(kuò)散效應(yīng),即所有位于經(jīng)濟(jì)擴(kuò)張中心的周圍地區(qū),都會隨著與擴(kuò)張中心地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施的改善等情況,從中心地區(qū)獲得資本、人才等,并被刺激促進(jìn)本地區(qū)的發(fā)展,逐步趕上中心地區(qū),所以城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與城市規(guī)模的變化密切相關(guān).

    其次,1990年長三角地區(qū)“樣本城市”中有5個孤島型城市(H-L).孤島型城市的出現(xiàn)可以用“回波效應(yīng)”來解釋,即經(jīng)濟(jì)活動正在擴(kuò)張的城市將會從其他城市吸引人口、資本和貿(mào)易的流入,從而加快自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展,迫使周邊城市發(fā)展速度減緩.例如,連云港市云臺區(qū)(14.2萬人),在其發(fā)展過程中不斷吸引周邊贛愉縣(94.8萬人)、東海縣(101.5萬人)、灌云縣(92.6萬人)等人口流入,使其自身有了迅速的發(fā)展.經(jīng)過二十年中國經(jīng)濟(jì)快速增長,整個長三角地區(qū)城市發(fā)展有了長足的進(jìn)步,到2010年只有2個孤島型城市(H-L),所占比重減少到0.93%.

    再者,1990~2010年孤點(diǎn)型城市(L-H)個數(shù)基本持平,只減少了2個,但所占比重由24.36%降為16.67%.表明經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平落后的小城市接受了周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)大城市的空間溢出效應(yīng),小城市逐步發(fā)展為大城市.但經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平低的龍尾型城市(L-L)個數(shù)激增,由1990年7個增長到2010年的40個,增長了近6倍,說明這些地區(qū)沒有可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中心城市,發(fā)展受阻,不具備空間溢出效應(yīng),大量人口和資金外流,形成了相互制約,發(fā)展持續(xù)落后的局面.

    值得一提的是,1990年龍頭型城市(H-H)和龍尾型城市(L-L)分別為47個和7個,占23.15%和3.45%;2010年龍頭型城市(H-H)和龍尾型城市(L-L)為43個和40個,占20.09%和18.69%.表明長三角地區(qū)城市兩級分化格局不僅存在,而且愈演愈烈.

    改革開放以后,我國處于計劃經(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的時期,在市場經(jīng)濟(jì)制度的建立過程中,長三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展從各方面都對城市化進(jìn)程產(chǎn)生了重大影響.在市場經(jīng)濟(jì)政策的推動下,人口流動速度加快,人口集聚共同推動城市化進(jìn)程[26].為了反映長三角地區(qū)1990~2010年“樣本城市”空間集聚分布的變化,結(jié)合局域Moran’sI結(jié)果,繪制了1990年和2010年長三角地區(qū)“樣本城市”空間集聚分布圖.圖1為1990年和2010年長三角地區(qū)城市關(guān)聯(lián)時空分布演變圖.

    (a) 1990年 (b) 2010年

    如圖1所示,經(jīng)過二十年的發(fā)展,在擴(kuò)散效應(yīng)的作用下,龍頭型城市(H-H)空間分布變得更加分散,并逐步由沿海向西南地區(qū)轉(zhuǎn)移的趨勢.具體表現(xiàn)為:

    1) 沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的龍頭型城市(H-H)逐漸減少.譬如,啟東市、如東市和如皋市等蘇中地區(qū)城市,已由龍頭型城市(H-H)變?yōu)榱斯聧u型城市(L-H),說明其自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢,逐漸落后于周邊城市.由于回波效應(yīng)的影響,城市在向更高一級城市的發(fā)展過程中,往往會吸引周邊城市的人力、資金等發(fā)展資源來促進(jìn)其自身的發(fā)展.例如,圖1(b)中位于長三角地區(qū)內(nèi)陸杭州市、寧波市在吸收了周邊的人力和資金等發(fā)展資源后,一躍發(fā)展成經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的龍頭型城市(H-H).反之,在這一過程中資源流失的城市則會由于失去吸引力而淪為孤島型城市(L-H).

    2) 如圖1(b)所示,2010年徐州在蘇北地區(qū)率先崛起,一躍發(fā)展成為孤島型城市(H-L).具體來看,1990年徐州市因地處長三角地區(qū)內(nèi)陸,其資金、人口向周邊城市轉(zhuǎn)移,阻礙了其自身發(fā)展.如今隨著高鐵時代的到來,作為全國第二大鐵路樞紐,徐州市緊密地融入到長三角和環(huán)渤海兩大經(jīng)濟(jì)板塊之中,它在淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)核心區(qū)的中心城市地位更加顯現(xiàn).經(jīng)過二十年的發(fā)展,徐州已然進(jìn)入經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的新興大城市行列之中,正在對周邊地區(qū)產(chǎn)生積極的空間溢出效應(yīng),促進(jìn)長三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展.

    3) 如圖1(a)和1(b)所示,經(jīng)濟(jì)落后的龍尾型城市(L-L)二十年來數(shù)目急劇增加,且全部分布在長三角地區(qū)南部,多位于區(qū)域行政界線附近,表明經(jīng)濟(jì)落后的小城市發(fā)展持續(xù)落后,且愈演愈烈.考慮到自然地理因素,山區(qū)交通阻塞,信息閉塞,經(jīng)濟(jì)發(fā)展自然受到制約.同時,戶籍制度的改革促進(jìn)了人口遷移,小城市人口、資金的外流反過來又阻礙了這些小城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展.此外,1990年4個位于浙江省中部和南部的孤島型城市(H-L):諸暨市、衢州市、金華市和溫州市,到2010年已經(jīng)全部淪為龍尾型城市(L-L),可見城市之間不僅存在空間溢出效應(yīng),還存在空間滯后效應(yīng).由于周邊都是經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的小城市,加上先天自然地理環(huán)境的約束,孤島型城市(H-L)很難獲得經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)中心城市的輻射,于是在城市化過程中逐步落后淪為龍尾型城市(L-L).

    3 結(jié)論

    借助城市空間自相關(guān)分析方法,以人口地域統(tǒng)計單元為樣本單位,城市非農(nóng)人口比重為統(tǒng)計指標(biāo),200 km為鄰域范圍,分析了長三角地區(qū)“樣本城市”在1990和2010年期間空間格局動態(tài)變化和城市空間關(guān)聯(lián)的特征.主要結(jié)論如下:

    1) 改革開放以來,隨著城市化水平不斷提高,長三角地區(qū)城市化水平和空間輻射能力不斷增強(qiáng),長三角地區(qū)0~200 km相鄰城市間具有顯著的空間相關(guān)性,在城市化進(jìn)程中經(jīng)濟(jì)發(fā)展相似的城市一直呈現(xiàn)著空間集聚的態(tài)勢,直觀地感受,發(fā)達(dá)城市抱團(tuán),不發(fā)達(dá)城市也抱團(tuán).城市發(fā)展呈現(xiàn)兩級分化格局,且愈演愈烈.

    2) 長三角地區(qū)城市空間相互作用逐漸增強(qiáng),城市關(guān)聯(lián)日益密切.上海市確立了其在長三角地區(qū)城市中的主導(dǎo)地位,并且與南京,杭州等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大城市一起產(chǎn)生了明顯的擴(kuò)散效應(yīng),與其周邊城市形成共同發(fā)展的良好態(tài)勢,與此同時也消除了城市間的回波效應(yīng)現(xiàn)象.

    3) 經(jīng)濟(jì)落后的龍尾型城市(L-L)多位于長三角地區(qū)的南部山區(qū),由于交通阻塞,信息閉塞,經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到制約.1990~2010年這二十年來龍尾型城市(L-L)數(shù)目急劇增加,出現(xiàn)孤島型城市(H-L)由于受到相應(yīng)影響淪為經(jīng)濟(jì)落后的龍尾型城市(L-L)的現(xiàn)象.表明經(jīng)濟(jì)落后的城市關(guān)聯(lián)不僅會導(dǎo)致其自身城市化進(jìn)程變緩,經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)一步落后,同時也會拖累周邊城市的發(fā)展,產(chǎn)生空間滯后效應(yīng).

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    [責(zé)任編輯:蔣海龍]

    Spatio-temporal Distributions of Urban Associations in the Yangtze River Delta Region

    XIAO Yu-wei, GE Ying, MA Zhen

    (School of Earth Science and Engineering, Hohai Universtiy, Naning Jiangsu 210098, China)

    This paper applies the spatial statistical analysis to explore the spatio-temporal distributions of urban associations and to analyze the characteristics and mechanism of these patterns in the Yangtze River Delta Region with the growth pole theory.The results show that,on the one hand,the whole levels of urban associations have significantly increased in the Yangtze River Delta Region during the study period. The “spread effects” brought by scale economies in the central cities of Shanghai,Naning and Hangzhou have promoted the growth of cities in central area. Meanwhile, the tendency of city development has spreaded out from the center to the periphery since the reform and opening up in 1979. On the other hand, the “backwash effects” from the market economy has assisted to make Wuxi,Xuzhou and other cities become new economic growth cities and to make the middle and small cities in the central and western regions develop rapidly. It is worth saying that the phenomenon of cities’ polarization in the Yangtze River Delta Region occur with the improvement of urban associations in recent years.In a word,the urbanization process is accelerated and urban association is increasingly strengthened under the “spread effects”of central city,while the phenomenon of cities’ polarization will continue to enhance under the “backwash effects”in the Yangtze River Delta Region.

    urban associations; spatial statistical analysis; spatio-temporal evolution of urban system; spreadand backwash effects; Yangtze River Delta Region

    2016-11-08

    國家自然科學(xué)基金資助項目(41071347)

    葛瑩(1963-),女,浙江慈溪人,教授,博士,主要從事空間統(tǒng)計學(xué)及GIS云計算等研究. E-mail: geying@hhu.edu.cn

    K921

    A

    1671-6876(2017)01-0044-06

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