基于大數(shù)據(jù)的城市群空間結(jié)構(gòu)識(shí)別及機(jī)制研究

劉帥賓 劉晨露

摘?要：城市群空間結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)識(shí)別是城市群規(guī)劃和建設(shè)的基礎(chǔ)。本文以中原城市群為案例區(qū)，在2015年、2017年和2019年三個(gè)時(shí)段的騰訊位置大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析等方法，從城市群人口流動(dòng)規(guī)模和方向、流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)密度、節(jié)點(diǎn)中心度等多個(gè)角度識(shí)別城市群空間結(jié)構(gòu)演化特征，并進(jìn)一步分析城市群空間結(jié)構(gòu)演化的影響因素。主要研究結(jié)論如下：（1）城市群空間網(wǎng)絡(luò)密度較低，但整體呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì);（2）城市群空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不均衡，呈現(xiàn)出典型的核心—邊緣結(jié)構(gòu);（3）城市群網(wǎng)絡(luò)中心度分布重心有南移趨勢(shì)，豫北城市在整體網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)勢(shì)有所下降;（4）城市群空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是行政邊界、交通布局、城市職能及城市實(shí)力等因素綜合影響的結(jié)果，而不同影響因素作用方式的差異導(dǎo)致演進(jìn)方向的差異。

關(guān)鍵詞：城市群;空間結(jié)構(gòu);人口流動(dòng);大數(shù)據(jù)

城鎮(zhèn)化是新時(shí)期以來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的空間縮影，其演化的空間范疇已經(jīng)從單個(gè)城市的縱向維度拓展至區(qū)域之間的橫向維度，尤其是隨著城市群發(fā)展戰(zhàn)略成為當(dāng)前我國(guó)推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)的主要載體，各地的城市群不斷提出或擴(kuò)容。而城市群的擴(kuò)容，導(dǎo)致城市群空間結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。如何協(xié)調(diào)具有不同規(guī)模和職能的城市做好發(fā)展定位及職能分工，成為城市群能否持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，而這更需要深入剖析城市群空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征。隨著現(xiàn)代交通和信息技術(shù)發(fā)展，區(qū)域范圍內(nèi)的要素流動(dòng)速度加快、流動(dòng)規(guī)模擴(kuò)大，城市群空間結(jié)構(gòu)和形態(tài)日益復(fù)雜且快速變化，城市群空間結(jié)構(gòu)識(shí)別需要進(jìn)一步補(bǔ)充新的數(shù)據(jù)和方法。而信息技術(shù)的發(fā)展，也使區(qū)域之間的要素流動(dòng)數(shù)據(jù)更加容易獲取，要素流量成為學(xué)界測(cè)度區(qū)域聯(lián)系程度的重要指標(biāo)。在眾多的要素指標(biāo)中，人口流通常是各種經(jīng)濟(jì)、技術(shù)甚至是資本流動(dòng)的直觀體現(xiàn)，可以作為測(cè)度城市群空間關(guān)聯(lián)程度的綜合指標(biāo)。

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于城市網(wǎng)絡(luò)的研究，通常按照空間尺度可以分為全球城市網(wǎng)絡(luò)、國(guó)家城市網(wǎng)絡(luò)和區(qū)域城市網(wǎng)絡(luò)等三個(gè)層面。其中，西方學(xué)者側(cè)重于全球?qū)用娴氖澜绯鞘芯W(wǎng)絡(luò)和區(qū)域?qū)用娴亩嘀行某鞘芯W(wǎng)絡(luò)，國(guó)內(nèi)學(xué)者較多關(guān)注國(guó)家層面的國(guó)家城市網(wǎng)絡(luò)和區(qū)域?qū)用娴亩嘀行某鞘芯W(wǎng)絡(luò)。隨著對(duì)城市體系認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)變，學(xué)者逐步意識(shí)到了城市之間的聯(lián)系對(duì)城市和區(qū)域發(fā)展的重要性，“網(wǎng)絡(luò)社會(huì)”“流動(dòng)空間”等重要概念引起了許多國(guó)內(nèi)學(xué)者的關(guān)注。國(guó)內(nèi)學(xué)者在引入國(guó)外城市網(wǎng)絡(luò)研究模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的背景，開(kāi)展了大量中國(guó)城市網(wǎng)絡(luò)研究。國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者在城市網(wǎng)絡(luò)的理論、方法和分析等方面取得了豐富的研究成果，為后續(xù)相關(guān)研究奠定了良好基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)研究方面已經(jīng)在全國(guó)尺度城市網(wǎng)絡(luò)研究，以及區(qū)域尺度的城市網(wǎng)絡(luò)研究方面取得了大量成果，但多數(shù)成果集中在長(zhǎng)三角等發(fā)達(dá)地區(qū)，對(duì)中西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)的城市網(wǎng)絡(luò)仍需進(jìn)一步研究。本文以中原城市群為案例，依據(jù)2015年、2017年和2019年的騰訊位置大數(shù)據(jù)，并利用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法，揭示中原城市群空間結(jié)構(gòu)演化特征及形成機(jī)制，以期為中原城市群空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

1?研究數(shù)據(jù)與方法

1.1?研究數(shù)據(jù)

本文所采用人口流動(dòng)大數(shù)據(jù)，主要來(lái)源于2015年、2017年和2019年春節(jié)前后10天的騰訊位置大數(shù)據(jù)，并通過(guò)累積求和獲得。騰訊人口流動(dòng)大數(shù)據(jù)主要提供了城市之間人口流量前10位的城市，可以揭示城市群人口流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的主要特征，能夠滿足研究需要。

1.2?研究方法

社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法是通過(guò)社會(huì)環(huán)境中人與人之間的相互作用關(guān)系來(lái)反映社會(huì)結(jié)構(gòu)的一種分析方法，其核心在于“關(guān)系”，關(guān)系是社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析理論的基礎(chǔ)，從關(guān)系的角度出發(fā)研究社會(huì)現(xiàn)象和社會(huì)結(jié)構(gòu)。在城市群中以城市為節(jié)點(diǎn)，城市間的人口流動(dòng)作為“關(guān)系”載體，構(gòu)建城市關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)密度、中心度等指標(biāo)來(lái)研究中原城市群空間網(wǎng)絡(luò)中城市之間的關(guān)系演變特征。

1.2.1?網(wǎng)絡(luò)密度

網(wǎng)絡(luò)密度用于反映網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)城市節(jié)點(diǎn)間聯(lián)絡(luò)的緊密程度，節(jié)點(diǎn)之間連線越多，網(wǎng)絡(luò)密度就越大。一個(gè)城市群的網(wǎng)絡(luò)密度可以用該城市群中各城市間實(shí)際上擁有的聯(lián)系路徑與理論上擁有的最多聯(lián)系路徑之比來(lái)表示。

1.2.2?中心度

中心度表示一個(gè)節(jié)點(diǎn)在整體網(wǎng)絡(luò)中處于核心地位的程度，中心勢(shì)表示整個(gè)圖的緊密程度，換句話說(shuō)，度表示單個(gè)節(jié)點(diǎn)的中心度，勢(shì)表示整體圖的中心度（趨勢(shì)）。中心度常用的有三種：度數(shù)中心度、中間中心度、接近中心度。

度數(shù)中心度表示在整體網(wǎng)絡(luò)中與一個(gè)城市直接相連的城市個(gè)數(shù)，一個(gè)城市與其他很多城市發(fā)生直接聯(lián)系，那么這個(gè)城市就處于中心地位。度中心度越高，則說(shuō)明該城市越接近中心位置。

中間中心度表示某一城市出現(xiàn)在其他城市之間的最短路徑上的個(gè)數(shù)，測(cè)量的是該城市對(duì)其他城市信息傳播或資源的控制能力。如果某一城市處于許多其他城市間的捷徑（最短的途徑）上，就說(shuō)明該城市具有較高的中間中心度。

接近中心度反映某一節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)之間的接近程度，一個(gè)城市越是與其他城市接近，該城市在傳遞信息方面就更加容易，就越不依賴于其他城市，因而可能居于城市網(wǎng)絡(luò)的中心位置。

2?結(jié)果分析

2.1?城市群空間關(guān)聯(lián)的方向特征

按照自然斷裂點(diǎn)法，將2015年、2017年和2019年城市群城市間人口流動(dòng)規(guī)模的劃分為五個(gè)等級(jí)，可以發(fā)現(xiàn)，中原城市群內(nèi)部城市人口流入規(guī)模的空間格局較為穩(wěn)定。其中，第一等級(jí)城市在2015年僅有鄭州一個(gè)城市，2019年增加至鄭州、周口兩個(gè)城市;第二等級(jí)的城市數(shù)量和分布范圍基本穩(wěn)定，主要集中在以鄭州為中心的周邊地區(qū);第三、第四和第五等級(jí)城市數(shù)量變化不大，且主要分布在城市群的邊緣地區(qū)。

進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)城市流動(dòng)人口來(lái)源地?cái)?shù)量的變異系數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)，鄭州市的變異系數(shù)顯著低于其他城市，均在1.2以下，說(shuō)明中原城市群內(nèi)部，鄭州的人口來(lái)源方向最多，且較為穩(wěn)定。安陽(yáng)市、濟(jì)源市、漯河市、平頂山市、周口市和駐馬店市等6個(gè)城市的變異系數(shù)普遍在2～3之間，反映這些城市在中原城市群內(nèi)部的流動(dòng)人口來(lái)源方向相對(duì)居中。邯鄲市、菏澤市、晉城市、聊城市、邢臺(tái)市和運(yùn)城市等6個(gè)城市的變異系數(shù)普遍在5以上，反映這些城市在中原城市群內(nèi)部人口的來(lái)源方向相對(duì)較少，與其他城市的聯(lián)系程度不高。進(jìn)一步從變異系數(shù)的變化幅度來(lái)看，變化較大的主要有鶴壁市、濮陽(yáng)市、新鄉(xiāng)市、信陽(yáng)市、許昌市、周口市和駐馬店，說(shuō)明該區(qū)域內(nèi)的人口來(lái)源方向變化較大。其中，鶴壁市、濮陽(yáng)市和信陽(yáng)市的變異系數(shù)在2019年均有所增加，說(shuō)明這些地區(qū)的人口來(lái)源方向減少，來(lái)源更加集中;而信陽(yáng)市、許昌市、周口和駐馬店市的變異系數(shù)具有下降的趨勢(shì)，說(shuō)明這些地區(qū)人口來(lái)源的方向有所增加。

2.2?城市群空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的密度特征

運(yùn)用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析軟件分析2015—2019年中原城市群網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征，可以看出，河南省內(nèi)部城市網(wǎng)絡(luò)較為集中，城市聯(lián)系非常密切，但與山西、山東、河北、安徽的聯(lián)系較弱，這些省份城市多為各省的內(nèi)部聯(lián)系，城市網(wǎng)絡(luò)總體較為稀疏。在2015—2019年里，鄭州市、周口市等中心地位尤為突出，與其他城市的聯(lián)系最為密切，隨著各個(gè)城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，某些后來(lái)者居上的城市逐漸開(kāi)始占據(jù)中心位置，如開(kāi)封等。

對(duì)中原城市群網(wǎng)絡(luò)的空間特征進(jìn)行進(jìn)一步的量化分析，得出空間網(wǎng)絡(luò)的密度與關(guān)聯(lián)路徑數(shù)量。其中，網(wǎng)絡(luò)密度的取值介于0～1之間，若取值為0，說(shuō)明任何節(jié)點(diǎn)之間均沒(méi)有聯(lián)系;若取值為1，說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)之間均有直接聯(lián)系?？梢园l(fā)現(xiàn)，研究期內(nèi)中原城市群網(wǎng)絡(luò)密度整體上并不高，最高值僅為0.231。但從變化趨勢(shì)來(lái)看，2015年之后，網(wǎng)絡(luò)密度呈現(xiàn)連年升高的趨勢(shì)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)城市之間聯(lián)系的路徑數(shù)量也持續(xù)增加，這意味著中原城市群中不同城市之間的人口流動(dòng)越來(lái)越頻繁，城市網(wǎng)絡(luò)總體上更趨向于復(fù)雜和緊密。

2.3?城市群空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的中心度特征

進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)中原城市群30個(gè)城市在6個(gè)時(shí)段的中心度。可以看出，城市群各個(gè)節(jié)點(diǎn)城市的相對(duì)中心度整體上呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，表明從2015年到2019年中原城市群空間結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)開(kāi)放性演變，城市間的聯(lián)系與輻射范圍逐漸增強(qiáng)。但從個(gè)別城市的變化過(guò)程來(lái)看，部分城市并不穩(wěn)定，反映了不同城市的發(fā)展具有階段性，這種變化隨著自身經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展或者產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整而出現(xiàn)。

進(jìn)一步將中心度分為點(diǎn)出度與點(diǎn)入度。一個(gè)城市的人口流動(dòng)包括流出和流入兩個(gè)方向，城市的點(diǎn)出度可以解釋為該城市在人口流出方向的中心度，在關(guān)聯(lián)路徑上城市作為起始點(diǎn);點(diǎn)入度為該城市在人口流入方向的中心度，在關(guān)聯(lián)路徑上城市作為終點(diǎn)。對(duì)各個(gè)城市的相對(duì)點(diǎn)出度與相對(duì)點(diǎn)入度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以看出2015—2019年各城市的相對(duì)點(diǎn)出度和相對(duì)點(diǎn)入度均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，說(shuō)明城市群空間結(jié)構(gòu)整體上是朝向復(fù)雜化演變。但從局部城市來(lái)看，不同城市的發(fā)展具有差異性。以相對(duì)點(diǎn)出度為例，2015—2019年各城市點(diǎn)出度的標(biāo)準(zhǔn)差總體呈上升的趨勢(shì)，也就說(shuō)明各個(gè)城市的相對(duì)點(diǎn)出度是增長(zhǎng)的，但不同城市間的增長(zhǎng)幅度不同，導(dǎo)致了城市間的影響力不對(duì)等的加劇。

2.4?城市群空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)演化的影響因素

根據(jù)中原城市群在6個(gè)時(shí)段關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的演變特征，結(jié)合中原城市群的綜合地理特征，發(fā)現(xiàn)中原城市關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演變受到行政邊界、交通體系、城市職能及城市發(fā)展實(shí)力等因素的綜合作用。

2.4.1?行政邊界效應(yīng)的影響

中原城市群不同時(shí)期的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，存在聯(lián)系緊密的城市節(jié)點(diǎn)均集中在河南省行政范圍內(nèi)。而關(guān)聯(lián)性弱的城市節(jié)點(diǎn)則分布在山西、山東、河北、安徽等四省的城市，而這些城市在各自省域范圍內(nèi)部組合成團(tuán)，與網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系不多，這反映了行政邊界對(duì)城市群一體化發(fā)展仍然呈現(xiàn)阻礙作用。當(dāng)前，中原城市群跨行政區(qū)域的協(xié)作平臺(tái)仍未實(shí)現(xiàn)常態(tài)化運(yùn)作，導(dǎo)致不同行政范圍內(nèi)的城市在進(jìn)行資源配置、功能定位等方面的協(xié)同程度較低，跨行政邊界的聯(lián)系動(dòng)力不足。

2.4.2?交通體系布局的影響

交通是城市之間聯(lián)系的條件，從不同方向的變化來(lái)看，中原城市群網(wǎng)絡(luò)形態(tài)與區(qū)域內(nèi)的交通體系布局存在相似性。鄭州市作為全國(guó)重要的鐵路、航空和公路交通樞紐，與城市群中的多數(shù)城市均存在聯(lián)系，導(dǎo)致其網(wǎng)絡(luò)中心度較高。同時(shí)地處城市群西北方向的晉城、運(yùn)城，東北方向的聊城、菏澤，以及東南方向的蚌埠、阜陽(yáng)等地區(qū)，缺乏與城市群核心區(qū)的高效聯(lián)系通道，導(dǎo)致與其他城市的聯(lián)系較弱，在城市群網(wǎng)絡(luò)中較為孤立。

2.4.3?城市職能結(jié)構(gòu)的影響

城市功能差異是聯(lián)系發(fā)生的基礎(chǔ)，而城市的功能結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度影響城市的關(guān)注程度，對(duì)外服務(wù)職能越多的城市，其中心程度也越高。鄭州作為省會(huì)城市，是城市群范圍內(nèi)的教育、醫(yī)療和行政等中心，成為多數(shù)城市聯(lián)系的核心。而開(kāi)封、洛陽(yáng)和新鄉(xiāng)等城市，高等教育資源和旅游資源較多豐富，城市群內(nèi)其他城市的人口在求學(xué)和旅游時(shí)的關(guān)注較高，進(jìn)而導(dǎo)致較多的聯(lián)系，提升其網(wǎng)絡(luò)中心程度。

2.4.4?城市發(fā)展實(shí)力的影響

城市實(shí)力的差異是聯(lián)系發(fā)生的動(dòng)力，人口從欠發(fā)達(dá)的地區(qū)流向發(fā)達(dá)地區(qū)是普遍性規(guī)律。城市群內(nèi)部，鄭州市作為中心城市，近年來(lái)發(fā)展迅速，GDP突破萬(wàn)億，人口每年凈流入超過(guò)20萬(wàn)人次，這極大地提升了其網(wǎng)絡(luò)中心地位。而洛陽(yáng)盡管城市職能結(jié)構(gòu)較為多元，但新世紀(jì)以來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)相對(duì)較低，沒(méi)有形成相對(duì)其他城市明顯的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，導(dǎo)致其網(wǎng)絡(luò)中心地位并不突出，制約其副中心城市職能的發(fā)揮。而周口、南陽(yáng)等城市人口規(guī)模較大，龐大的人口基數(shù)奠定了人際交往流動(dòng)的基礎(chǔ)。城市群周邊城市中，存在著北京、西安、武漢及長(zhǎng)三角城市群等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市的競(jìng)爭(zhēng)，其對(duì)周邊城市的引力作用，也是導(dǎo)致邊緣城市與城市群主體區(qū)聯(lián)系較弱的原因之一。

3?結(jié)論

本文以2015年、2017年和2019年的騰訊位置大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法對(duì)中原城市群空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析，并分析中原城市群空間結(jié)構(gòu)演化的主要影響因素。得到的結(jié)論如下：

（1）中原城市群空間網(wǎng)絡(luò)密度較低，但呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。整體上看，2015—2019年期間中原城市群空間網(wǎng)絡(luò)密度均在0.25以下，但其呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。

（2）中原城市群空間網(wǎng)絡(luò)不均衡，呈現(xiàn)出典型的核心—邊緣結(jié)構(gòu)?？臻g上呈現(xiàn)以鄭州為中心，以省內(nèi)聯(lián)系為主的格局，邊緣的省外城市分布較為孤立。

（3）中原城市群空間網(wǎng)絡(luò)中心度有所南移，豫北城市在整體網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)勢(shì)有所下降。洛陽(yáng)作為副中心城市，與豫北城市聯(lián)系較多，但其整體的中心度并不高，對(duì)周邊城市的輻射帶動(dòng)能力較弱。

（4）中原城市群空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演化，受到行政邊界、交通體系、城市職能及城市實(shí)力的綜合影響。行政邊界效用導(dǎo)致城市群內(nèi)部城市職能分工協(xié)作較為不便;交通體系布局通過(guò)影響人口出行方向塑造了城市群網(wǎng)絡(luò)形態(tài);城市職能差異是城市聯(lián)系發(fā)生的基礎(chǔ)，而城市實(shí)力是城市聯(lián)系的動(dòng)力，中原城市群網(wǎng)絡(luò)形態(tài)的形成受到中心城市和周邊城市競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的交互影響。

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基金資助：河南省教育廳人文社科項(xiàng)目“基于人口遷徙大數(shù)據(jù)的中原地區(qū)城市關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征及形成機(jī)理（2020ZZJH483）”

作者簡(jiǎn)介：劉帥賓（1988—?），男，河南汝州人，博士，講師，研究方向：城鄉(xiāng)發(fā)展與空間規(guī)劃。