成渝城市群區(qū)域發(fā)展演變特征分析

李崢榮 徐鄧耀 鄧靜

摘 要：利用熵值法和ESDA法，在ArcGIS10.2軟件的支持下，基于2003年DMSP/OLS夜間燈光影像數(shù)據(jù)計(jì)算出成渝城市群各區(qū)縣的燈光總值和平均值，并對(duì)表征區(qū)域發(fā)展指數(shù)的復(fù)合指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)擬合分析，求得最佳擬合關(guān)系式。以1993、2003、2013年夜間燈光數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)成渝城市群3個(gè)時(shí)間斷面下的區(qū)域發(fā)展演變特征進(jìn)行分析，為成渝城市群的規(guī)劃發(fā)展提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：夜間燈光；區(qū)域發(fā)展指數(shù)；成渝城市群

中圖分類號(hào) F299.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）14-0158-05

Analysis the Evolution Characteristics of Regional Development of Chengdu——Chongqing Urban Agglomeration Using Nighttime Light Image

Li Zhengrong et al.

（College of Land and Resources，China West Normal University，Nanchong 637000，China）

Abstract：Using entropy method and exploratory spatial data analysis（ESDA）method，under the support of ArcGIS10.2 software，based on the DMSP/OLS nighttime light data of 2003 to calculate the total and average lighting value of each district and county. Analyzed the correlation between the nighttime light data and composite index of regional development，to obtain the best fitting relation. Then based on the nighttime light data of 1993、2003 and 2013，analying the evolution characteristics of regional development under the three time sections of Chengdu-Chongqing urban agglomeration，to provide some reference for the planning and development of Chengdu-Chongqing urban agglomeration.

Key words：Nighttime light data；Regional development；Chengdu-Chongqing urban agglomeration

在經(jīng)濟(jì)全球化的時(shí)代背景下，城市群憑借獨(dú)特的發(fā)展優(yōu)勢參與全球性的功能分工、交流活動(dòng)，逐步成為國家參與全球競爭和國際分工的全新地域組織單元。《國家“十三五”規(guī)劃綱要》提出，建立健全城市群發(fā)展協(xié)調(diào)機(jī)制，推動(dòng)跨區(qū)域城市間產(chǎn)業(yè)分工、基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)保護(hù)、環(huán)境治理等協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)城市群一體化高效發(fā)展。十九大報(bào)告提出，以城市群為主體構(gòu)建大中小城市和小城鎮(zhèn)協(xié)調(diào)發(fā)展的城鎮(zhèn)格局。成渝城市群作為西部地區(qū)唯一的國家級(jí)城市群，不僅是長江經(jīng)濟(jì)帶的戰(zhàn)略支撐，更是西部大開發(fā)的重要平臺(tái)。成渝城市群的區(qū)域發(fā)展，對(duì)于西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展乃至全國協(xié)調(diào)發(fā)展具有十分重要的意義。由于成渝城市群核心城市背向發(fā)展、次級(jí)城市發(fā)育不足，城市群內(nèi)部經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在明顯地域差異性，因此對(duì)成渝城市群區(qū)域發(fā)展演變的研究具有重要意義。

長期以來，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)區(qū)域發(fā)展的時(shí)空規(guī)律進(jìn)行了大量深入細(xì)致的研究工作，研究方法也非常多樣化[1-8]?，F(xiàn)有文獻(xiàn)研究呈現(xiàn)出如下2個(gè)特點(diǎn)：（1）研究尺度多元化，由全國、省級(jí)、地級(jí)市區(qū)域逐步轉(zhuǎn)向以城市群區(qū)域內(nèi)市縣為基本研究單元；（2）研究方法多樣化，從定性分析逐漸擴(kuò)展至注重空間分析方法的運(yùn)用。由于前期對(duì)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)的測算主要依賴于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，受人為等其他因素影響大，并且經(jīng)常會(huì)遇到資料缺失等問題。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)則有全面、客觀、處理簡單、數(shù)據(jù)易獲取等特點(diǎn)，因此夜間燈光數(shù)據(jù)可作為人類活動(dòng)的數(shù)據(jù)源[9]，進(jìn)而對(duì)人類活動(dòng)的空間范圍進(jìn)行表征。綜觀國內(nèi)外對(duì)于夜間燈光的有關(guān)研究可知，DMSP/OLS夜間燈光總量與GDP密度[10-11]、人口分布[12]、碳排放[13]等的相關(guān)性已經(jīng)得到證明，因此其可以反映區(qū)域發(fā)展的整體水平[14-17]。鑒于此，研究采用1993、2003、2013年DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)，并以2003年成渝城市群縣級(jí)社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為輔助，采用城市影響力指數(shù)及Getis-OrdGi指數(shù)等方法對(duì)區(qū)域發(fā)展時(shí)空演變特征進(jìn)行分析，不僅有利于判別成渝城市群經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段，也對(duì)縮小區(qū)域發(fā)展差異、了解未來城市發(fā)展方向具有一定的參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域 選取成渝城市群為研究對(duì)象，依據(jù)《成渝城市群發(fā)展規(guī)劃》，確定研究范圍，主要包括重慶市的渝中、萬州、黔江、涪陵、大渡口、江北、沙坪壩、九龍坡、南岸、北碚、綦江、大足、渝北、巴南、長壽、江津、合川、永川、南川、潼南、銅梁、榮昌、璧山、梁平、豐都、墊江、武隆、忠縣、彭水、開縣、云陽等31個(gè)區(qū)（縣），四川省的成都、綿陽（除北川縣、平武縣）、雅安（除天全縣、寶興縣）、自貢、瀘州、德陽、遂寧、內(nèi)江、樂山、南充、眉山、宜賓、廣安、達(dá)州（除萬源市）、資陽等15個(gè)市。

1.2 數(shù)據(jù)來源 DMSP/OLS夜間燈光影像數(shù)據(jù)來源于美國國家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）的官方網(wǎng)站，本文選取1993、2003和2013年的夜間燈光影像數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)來源于國家基礎(chǔ)地理信息中心1：400萬地形分幅數(shù)據(jù)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于《四川統(tǒng)計(jì)年鑒2004》和《重慶統(tǒng)計(jì)年鑒2004》。

1.3 研究方法

1.3.1 區(qū)域發(fā)展指數(shù)指標(biāo)體系及其權(quán)重確定 單一指標(biāo)較難全面反映城市發(fā)展水平，因此本研究依據(jù)方創(chuàng)琳等[18]、馮興華等[19]的城市綜合實(shí)力測度指標(biāo)體系分類情況，在綜合考慮其他因素的基礎(chǔ)上，選取經(jīng)濟(jì)發(fā)展、區(qū)域潛力、社會(huì)發(fā)展3個(gè)子系統(tǒng)、地方財(cái)政一般預(yù)算支出等15項(xiàng)測度指標(biāo)構(gòu)建了區(qū)域發(fā)展指數(shù)測度體系，以反映縣（區(qū)）發(fā)展指數(shù)（表1）。

熵值法是將物理學(xué)中熱力學(xué)熵的方法運(yùn)用于社會(huì)系統(tǒng)中，依據(jù)熵的特性計(jì)算熵值來判斷某指標(biāo)的離散程度，指標(biāo)離散程度越大，對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響就越大[20]。計(jì)算步驟如下：

（1）構(gòu)建原始指標(biāo)矩陣數(shù)據(jù)：有m個(gè)城市，n項(xiàng)測評(píng)指標(biāo)，則原始指標(biāo)矩陣為X={xij}m（1≤i≤m，1≤j≤n），而xij為第i個(gè)城市的第j項(xiàng)指標(biāo)的指標(biāo)值。

（2）對(duì)指標(biāo)體系中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行極差標(biāo)準(zhǔn)法無量綱化處理：

正向指標(biāo)，Zij=（xij-xmin）/（xmax-xmin）；逆向指標(biāo)，Zij=（xmax-xij）/（xmax-xmin）

式中：j=1，2，3，...，n，i=1，2，3，...，m分別為評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)對(duì)象的總數(shù)量；xmax、xmin為所有評(píng)價(jià)對(duì)象中不同指標(biāo)j的最大值和最小值；Zij 、xij為不同指標(biāo)i無量綱化后和無量綱化前的指標(biāo)值。

（3）指標(biāo)的歸一化處理：[Pij=Ziji=1mZij]

（4）計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的熵值：[Ej=-ki=1mPijlnPij]，其中k=1/lnm。

（5）計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)熵值的冗余度：[Dj=1-Ej]

（6）計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重：[Wj=Djj=1nDj]

（7）計(jì)算各年份區(qū)域發(fā)展指數(shù)：[Ci=Pij×Wj]

1.3.2 Getis-OrdGi指數(shù) Getis-OrdGi指數(shù)通過對(duì)子區(qū)域中的信息進(jìn)行分析，可用來揭示空間地域單元與其臨近空間單元屬性特征值之間的相似性或相關(guān)性[21]。

[Gi（d）=i=1nWij（d）Xjj=1nXj（i≠j）；Z（Gi）=Gi-E（Gi）Var（Gi）]

式中：Wij為空間權(quán)重矩陣，空間相鄰為1、不相鄰為0。E（Gi）和Var（Gi）分別為Gi的數(shù)學(xué)期望和方差。如果Z（Gi）為正且顯著，表明位置周圍的值相對(duì)較高，屬高值空間集聚（熱點(diǎn)區(qū)），反之，則屬于低值空間集聚（冷點(diǎn)區(qū)）。

2 結(jié)果與分析

2.1 夜間燈光指數(shù)與區(qū)域發(fā)展指數(shù) 選取2003年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、區(qū)域潛力、社會(huì)發(fā)展作為表征區(qū)域發(fā)展的復(fù)合指標(biāo)。復(fù)合指標(biāo)的構(gòu)建方法為：運(yùn)用熵值法求得各項(xiàng)指標(biāo)的冗余度，然后等權(quán)重相加（圖2）。由圖1、圖2可看出，成都、重慶、綿陽、德陽的燈光強(qiáng)度較其它地區(qū)大，且區(qū)域發(fā)展指數(shù)較高，這進(jìn)一步表明夜間燈光數(shù)據(jù)可以表征成渝城市群的區(qū)域發(fā)展水平。

以2003年區(qū)域發(fā)展指數(shù)與2003年夜間燈光指數(shù)的總值與平均值為樣本，將不同比例的夜間燈光指數(shù)總值與平均值分別與區(qū)域發(fā)展指數(shù)進(jìn)行擬合，建立成渝城市群縣域尺度上區(qū)域發(fā)展水平的估算模型，估算模型如表2所示。

]

由表2可以看出當(dāng)總值權(quán)重為0.7，平均值權(quán)重為0.3時(shí)R2最大，為0.8358，即擬合效果最好，此時(shí)對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式為：y=0.0013x+2.2754，依此公式及1993、2003和2013年3個(gè)時(shí)間斷面的夜間燈光數(shù)據(jù)，分別求得3個(gè)時(shí)間斷面的區(qū)域發(fā)展指數(shù)，進(jìn)而分析3個(gè)時(shí)間斷面下成渝城市群區(qū)域發(fā)展演變情況。

2.2 成渝城市群區(qū)域發(fā)展總體格局 在ArcGIS10.2中，運(yùn)用柵格計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算，對(duì)比分析1993、2003和2013年夜間燈光指數(shù)的差值，進(jìn)而探討成渝城市群區(qū)域發(fā)展格局（圖1）。

從區(qū)域發(fā)展的速度來看，成渝城市群在第2階段（2003—2013年）的燈光指數(shù)增加較第1階段（1993—2003年）大，表明第2階段的區(qū)域發(fā)展水平在不斷提高，且速度比第1階段更快。在市域?qū)用婵?，?階段發(fā)展最快的地區(qū)為成都市中心城區(qū)、重慶市中心城區(qū)及綿陽市中心城區(qū)，第2階段成都市中心城區(qū)、重慶市中心城區(qū)的發(fā)展速度仍處于領(lǐng)先地位，而綿陽市中心城區(qū)的區(qū)域發(fā)展速度有所放緩。

從區(qū)域發(fā)展的空間模式來看，第1階段成都市中心城區(qū)、重慶市中心城區(qū)及綿陽市中心城區(qū)發(fā)展較快；第2階段成都、重慶內(nèi)部區(qū)域發(fā)展范圍明顯變大，成渝內(nèi)部其它地級(jí)市都有較快發(fā)展，呈現(xiàn)出明顯的擴(kuò)散效應(yīng)。

2.3 成渝城市群縣域發(fā)展水平演變特征 以1993、2003及2013年成渝城市群縣（區(qū)）區(qū)域發(fā)展指數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，參照世界銀行的區(qū)域經(jīng)濟(jì)分類方法和標(biāo)準(zhǔn)，按照區(qū)域發(fā)展指數(shù)的50%、100%、150%，將各縣區(qū)劃分為低水平發(fā)展區(qū)、中低水平發(fā)展區(qū)、中高水平發(fā)展區(qū)和高水平發(fā)展區(qū)（圖2）。

成渝城市群區(qū)域發(fā)展整體呈現(xiàn)出兩極分化現(xiàn)象。在1993、2003和2013年3個(gè)時(shí)間斷面下，低于平均水平的縣域在84個(gè)以上，占研究區(qū)域縣域總數(shù)的59.2%以上，居于主導(dǎo)地位。處于低水平區(qū)的縣域個(gè)數(shù)逐漸增加，3個(gè)時(shí)間斷面下縣域個(gè)數(shù)分別為0、7、26個(gè)，而高水平縣域個(gè)數(shù)也在增加，分別為13、20和21個(gè)，高、低水平的縣域個(gè)數(shù)的增加表明成渝城市群縣域發(fā)展指數(shù)存在兩極分化趨勢，這是由于隨著區(qū)域內(nèi)高等級(jí)道路的建成通車，極大的促進(jìn)了區(qū)域內(nèi)交通設(shè)施沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而區(qū)域邊緣地區(qū)道路稀疏且道路等級(jí)低，交通條件雖有改善但與其它地區(qū)相差大，因此經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平雖有提高但與高等級(jí)道路沿線城市的差距卻越來越大。高于平均水平的縣域由1993年的49個(gè)增至2013年的58個(gè)，表明成渝城市群整體處于快速發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

高于平均水平的縣域呈現(xiàn)出以成都、重慶為核心的分布狀態(tài)。從各水平區(qū)的空間分布來看，高水平區(qū)主要呈現(xiàn)以成都、重慶市區(qū)為核心的雙核狀分布，且范圍逐漸擴(kuò)大；中高水平區(qū)主要在高水平區(qū)呈團(tuán)狀分布且零星分布在區(qū)域的西南和東北，發(fā)展至2013年，中高水平區(qū)不斷擴(kuò)大，且在成都、重慶間形成了完整的軸帶；低水平區(qū)由1993年的零分布至2003年的點(diǎn)狀分布到2013年的塊狀分布，這是由于區(qū)域政策、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及交通條件的改善，成渝城市群內(nèi)部整體發(fā)展迅速，然而受地形等條件的限制成渝邊緣山區(qū)地帶交通基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)落后，與成渝整體水平相比發(fā)展較慢。

2.4 成渝城市群縣域發(fā)展空間關(guān)聯(lián)格局演變特征 以1993、2003和2013年3個(gè)時(shí)間斷面下成渝城市群區(qū)域發(fā)展指數(shù)為變量，分別計(jì)算各縣域單元的G指數(shù)，并利用ArcGIS10.2軟件將其空間化，用自然斷裂法將其分為熱點(diǎn)區(qū)、次熱點(diǎn)區(qū)、次冷點(diǎn)區(qū)和冷點(diǎn)區(qū)4類（圖3），進(jìn)而探討縣域發(fā)展空間關(guān)聯(lián)格局。

成渝城市群區(qū)域發(fā)展迅速，整體水平得到顯著提升。3個(gè)時(shí)間斷面下研究區(qū)熱點(diǎn)區(qū)域由1993年成都3區(qū)（新都區(qū)、雙流區(qū)和青羊區(qū)）、重慶2區(qū)（九龍坡區(qū)、江北區(qū)）、德陽1區(qū)1市（旌陽區(qū)、廣漢市）和綿陽1區(qū)1市（涪城區(qū)、江油市）演變?yōu)?013年成都3區(qū)（雙流區(qū)、郫都區(qū)和新都區(qū)）、重慶3區(qū)（渝北區(qū)、九龍坡區(qū)和沙坪壩區(qū)）、德陽1市（廣漢市）和綿陽1區(qū)（涪城區(qū)），可以看出，熱點(diǎn)區(qū)逐漸呈現(xiàn)以成都和重慶為核心的組團(tuán)區(qū)。次熱點(diǎn)區(qū)主要分布在熱點(diǎn)區(qū)周圍，且范圍逐漸擴(kuò)大，從市域?qū)用婵?，熱點(diǎn)區(qū)和次熱點(diǎn)區(qū)主要位于成都、重慶兩行政范圍內(nèi)，表明良好的區(qū)位優(yōu)勢、發(fā)達(dá)的交通網(wǎng)絡(luò)及政治經(jīng)濟(jì)中心地位使得成都、重慶的發(fā)展?fàn)顩r要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于成渝城市群內(nèi)部其他地市。冷點(diǎn)區(qū)在3個(gè)時(shí)間斷面下呈現(xiàn)明顯縮減的狀態(tài)，且中部地區(qū)的縮減幅度最大，這是由于成都重慶雙核間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系更加密切、交通更加方便快捷，對(duì)雙核通道中間地帶的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起了很大的帶動(dòng)作用。發(fā)展至2013年，冷點(diǎn)區(qū)主要分布在成渝城市群邊緣山區(qū)地帶，表明加大區(qū)域邊緣縣區(qū)與成渝雙核的交通通達(dá)性，增強(qiáng)成都、重慶的經(jīng)濟(jì)輻射能力，對(duì)于推動(dòng)成渝城市群邊緣縣區(qū)發(fā)展具有重要意義。

3 結(jié)論與討論

成渝城市群是我國西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)最好、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膮^(qū)域之一，培育發(fā)展成渝城市群，對(duì)于推動(dòng)“一帶一路”和長江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略、加快中西部地區(qū)發(fā)展、拓展全國經(jīng)濟(jì)增長新空間具有重要意義，因此對(duì)于成渝城市群區(qū)域發(fā)展演變特征的探討顯得尤為重要。研究基于熵值法并結(jié)合空間分析方法，在空間范圍內(nèi)，對(duì)1993、2003及2013年的區(qū)域發(fā)展演變進(jìn)行分析，得到：（1）成渝城市群在第2階段（2003—2013年）燈光指數(shù)變化明顯大于第1階段（1993—2003年），表明成渝城市群在研究時(shí)段內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，夜間燈光的亮度及范圍明顯擴(kuò)大；（2）成渝城市群區(qū)域發(fā)展呈現(xiàn)兩極分化趨勢，城市群內(nèi)部交通條件的改善對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有明顯的促進(jìn)作用，而區(qū)域邊緣山區(qū)地帶，由于交通條件改善程度低，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平雖有提升但與其他區(qū)域相比差距卻越來越大；（3）成渝城市群區(qū)域發(fā)展迅速，整體水平得到顯著提升，冷點(diǎn)區(qū)逐漸減少，次熱點(diǎn)區(qū)明顯增多。

基于研究結(jié)果，對(duì)成渝城市群協(xié)調(diào)發(fā)展提出相關(guān)建議：（1）優(yōu)化成渝城市群的規(guī)模結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步加強(qiáng)成都、重慶2個(gè)核心城市的建設(shè)，構(gòu)筑具有國際影響力的現(xiàn)代化大都市，重點(diǎn)建設(shè)成渝發(fā)展主軸，打造綠色生態(tài)的沿江城市帶和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的成綿樂城市帶，培育跨區(qū)域協(xié)同發(fā)展的南遂廣城鎮(zhèn)密集區(qū)，培育向東開放和南向開放門戶達(dá)萬城鎮(zhèn)密集區(qū)與川南城鎮(zhèn)密集區(qū)；（2）加強(qiáng)內(nèi)部城市之間的互聯(lián)互通。按照“零距換乘、無縫銜接”要求，強(qiáng)化航空、鐵路、公路、水運(yùn)等基礎(chǔ)設(shè)施的連通度，合理規(guī)劃成都、重慶環(huán)線鐵路和市郊鐵路；加強(qiáng)邊緣山區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增加道路密度和等級(jí)，提升邊緣山區(qū)的通達(dá)性；（3）構(gòu)建與外部空間暢通便捷的交通通道；依托長江黃金水道、沿江鐵路、成昆鐵路、渝昆鐵路與絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶，完善成渝城市群國內(nèi)外聯(lián)系通道；（4）立足各地比較優(yōu)勢，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展；培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群、壯大裝備制造產(chǎn)業(yè)集群、發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)集群、打造旅游商務(wù)休閑產(chǎn)業(yè)集群等，壯大現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，夯實(shí)城市群產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

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（責(zé)編：王慧晴）