基于引力模型的京津冀城市群空間聯(lián)系強度研究

基于引力模型的京津冀城市群空間聯(lián)系強度研究

一基于區(qū)域空間聯(lián)系的國內(nèi)研究城市群是由城市和區(qū)域組成的開放、復(fù)雜和巨大的城市區(qū)域系統(tǒng)。逐漸成為參與國際貿(mào)易的基本區(qū)域單位和主要空間組織。隨著我國城市化進程的不斷加快,城市群已成為我國城鎮(zhèn)化發(fā)展的主體形態(tài),成為我國國家綜合競爭力的重要載體。近年來,作為我國三大城市群之一的京津冀城市群受到越來越多的重視。2014年3月發(fā)布的《京津冀藍皮書》認為,京津冀城市群存在超大城市高度集聚、中小城市吸納力不足、城鎮(zhèn)體系結(jié)構(gòu)不合理以及行政強勢、市場弱勢等問題,導(dǎo)致京津冀發(fā)展缺乏支撐力,整體水平低于長三角和珠三角城市群。從城鎮(zhèn)化率來看,2010年長三角、珠三角的城鎮(zhèn)化率分別達到了63.7%和82.7%,而京津冀的城鎮(zhèn)化率只有55.01%。城市群經(jīng)濟空間聯(lián)系的強弱直接影響著整個城市群的發(fā)展水平和競爭力。國外學者對區(qū)域空間經(jīng)濟聯(lián)系的研究起源于20世紀50年代。塔弗(Taffe)研究了美國城市間航空運輸聯(lián)系所形成的等級,他利用引力模型和實際航空客流數(shù)據(jù)證明了大中心城市在城市群中具有支配性地位。邁耶(Meyer)提出了城市體系的動態(tài)模型,指出城市體系由空間經(jīng)濟中存量交流的控制和存量的自然運動兩個過程支配,大都市是在持續(xù)的區(qū)域聯(lián)系過程中形成的。西門迪加科夫(SimeonDjankov)運用引力模型,對前蘇聯(lián)9個俄羅斯地區(qū)和3個加盟共和國在1987-1996年十年間的貿(mào)易流聯(lián)系變化及其影響進行了實證分析。國內(nèi)學者對區(qū)域空間經(jīng)濟聯(lián)系的研究在20世紀80年代才逐漸出現(xiàn)。沈國強構(gòu)造引力模型估算了城市(節(jié)點)間的吸引力及其相互作用的強度。王德忠和莊仁興選取區(qū)域的人口數(shù)、工業(yè)總產(chǎn)值、空間距離及接受程度系數(shù)等指標,定量研究了蘇錫常地區(qū)與上海經(jīng)濟聯(lián)系的區(qū)域差異。李娜使用城市流強度和城市經(jīng)濟聯(lián)系強度模型,測量了長三角城市群的空間層級和聯(lián)系程度,據(jù)此提出長三角城市群由上海、南京和杭甬三大次級城市群組成。張建營和毛艷華利用引力模型對珠三角城市群的聯(lián)系度進行了實證分析,指出其經(jīng)濟聯(lián)系呈現(xiàn)出以廣州為中心向外依次減弱的規(guī)律,城市群內(nèi)部各個都市圈的發(fā)展水平差異明顯。劉建朝和高素英從區(qū)域和產(chǎn)業(yè)兩個維度,采用引力模型與城市流模型對京津冀城市群進行了研究,認為強化區(qū)域空間聯(lián)系是破解其發(fā)展瓶頸的重要途徑。申懷飛等應(yīng)用引力模型,測算了中原城市群各城市間相互聯(lián)系的強度,并分析了其特征。基于此,本文先應(yīng)用主成分分析法對引力模型進行修正,再運用修正的引力模型對京津冀城市群的經(jīng)濟空間聯(lián)系強度進行實證分析,以期為提高城市群競爭力、加快區(qū)域一體化提供決策依據(jù)。二研究區(qū)域和數(shù)據(jù)來源1.京津冀城市群區(qū)域范圍界定按照國家發(fā)改委的界定,京津冀城市群包括北京市、天津市和河北省的石家莊、唐山、廊坊、保定、滄州、秦皇島、承德、張家口8個地級市。但國內(nèi)學者在對不同階段的京津冀城市群研究過程中,對其區(qū)域范圍的界定均有所不同。有部分學者將京津冀城市群的范圍擴大到京津及河北省的11個地級市。近年,為了更好地銜接河北省,國家發(fā)改委在進行京津冀城市群區(qū)域規(guī)劃時,涵蓋了河北省的全部地級市。所以,本研究中的京津冀城市群包括京津2個直轄市及河北省的11個地級市,以便能更有效地研究京津冀城市群城市間的聯(lián)系,做好區(qū)域整體規(guī)劃。2.統(tǒng)計資料及方法本文的原始數(shù)據(jù)來自《北京統(tǒng)計年鑒(2013)》、《天津統(tǒng)計年鑒(2013)》、《河北經(jīng)濟年鑒(2013)》、《中國城市統(tǒng)計年鑒(2013)》、《河北及周邊地區(qū)公路里程地圖冊(2014)》及中國鐵路客戶服務(wù)中心網(wǎng)站。三重力模型的構(gòu)建1.經(jīng)濟引力及區(qū)域內(nèi)吸引系數(shù)引力模型是由牛頓萬有引力公式衍生而來的,它用于衡量兩個區(qū)域間空間經(jīng)濟相互作用力的大小,其公式為:式中,Fij代表兩個區(qū)域間的空間經(jīng)濟吸引力;Mi和Mj分別表示區(qū)域i和區(qū)域j的“質(zhì)量”;dij表示兩區(qū)域間的距離;k為經(jīng)濟引力系數(shù),為簡便起見,本文取k=1。本文將用此模型測算京津冀城市群內(nèi)各城市間的引力,但為了增強結(jié)果的有效性,需要對“城市質(zhì)量”和“城市距離”進行修正。2.關(guān)于城市發(fā)展質(zhì)量的測量由于城市發(fā)展水平是由人口、資金、信息、技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施等多種因素相互作用綜合決定的,單一或少數(shù)指標無法完全反映城市經(jīng)濟發(fā)展的全貌,所以,要應(yīng)用引力模型來研究城市經(jīng)濟聯(lián)系,首先要提出一套完善的指標體系來綜合反映城市的發(fā)展質(zhì)量。城市競爭力評價系統(tǒng)是一個多層次、多指標的復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng),據(jù)此,按照綜合性與系統(tǒng)性相結(jié)合、科學性與穩(wěn)定性相結(jié)合、動態(tài)性與潛能性相結(jié)合的原則,借鑒城市競爭力、區(qū)域競爭力和國家競爭力的評價指標體系與模型的研究成果,結(jié)合研究地區(qū)的實際情況,本文從經(jīng)濟競爭力、社會競爭力、潛能競爭力、輻射競爭力4個維度共選取了23項指標,來構(gòu)建城市質(zhì)量的評價指標體系(表1)。3.京津冀城市群間“經(jīng)濟距離”函數(shù)的設(shè)定萬有引力公式中的d指的是物體的“空間距離”。在應(yīng)用引力模型時,許多學者簡單地采用兩地間的“空間距離”作為衡量兩地“經(jīng)濟距離”的指標,但其無法真正體現(xiàn)城市間的引力關(guān)系。隨著現(xiàn)代交通工具的發(fā)展,城市距離己經(jīng)異化為包括時間成本和貨幣成本在內(nèi)的交易成本。因此,本文將京津冀城市群間的“經(jīng)濟距離”確定為“時間距離”,即兩地之間按日常主要的交通方式所花費的時間。為此,本文設(shè)定京津冀城市群城市間“經(jīng)濟距離”的函數(shù)為:式中,dij表示京津冀城市群兩城市間的“經(jīng)濟距離”;R為兩城市間通過鐵路方式所花費的時間;G表示兩城市間通過公路方式(國道和省道等)所花費的時間;α和β分別表示鐵路運輸和公路運輸(雖然京津冀城市群部分城市有港口和機場,但其主要用于該城市與群外其他地區(qū)的經(jīng)濟往來,故模型中將此忽略不計)的運送量權(quán)重,其中a+β=1。四城市聯(lián)系的實證分析1.數(shù)據(jù)處理結(jié)果本文采用主成分分析法對城市質(zhì)量評價指標體系進行處理,以盡可能地簡化分析過程。利用統(tǒng)計分析軟件SPSS19.0對所選擇的原始數(shù)據(jù)進行處理,可得到各評價維度的主成分分析結(jié)果(表2)。通過SPSS19.0分析軟件的因子分析功能對表2的數(shù)據(jù)進行處理,得到特征值及方差貢獻率矩陣(表3)。由基本指標變量產(chǎn)生的第一個主成分f1的方差貢獻率是91.349%,根據(jù)累計貢獻率大于85%的原則,將提取其作為新的變量指標來計算各城市質(zhì)量。因子的載荷矩陣見表4。據(jù)此,可以得到第一主成分函數(shù)的系數(shù)矩陣(表5)。第一主成分f1的方差貢獻率是91.349%,因此城市質(zhì)量的綜合評價函數(shù)為:F=0.91349×f1由此,可以計算出京津冀各個城市的城市質(zhì)量及其排序(表6)。2.鐵路運行時刻表ld50關(guān)于式(2)中的變量α和β,本文采用《中國城市年鑒(2013)》所統(tǒng)計的京津冀城市群鐵路及公路的客運量和貨運量來確定。α=l/2*(鐵路客運量/總客運量+鐵路貨運量/總貨運量),經(jīng)過計算,α=0.1,β=0.9。對于變量R,采用我國鐵道部現(xiàn)行鐵路運行時刻表計算,若兩城市間有多條運送時間不同的路線,即選取加權(quán)平均時間作為標準值,若兩城市間無直通車,則采用中轉(zhuǎn)時間作為標準值。對于變量G,通過兩城市間的公路距離和行車速度來計算,其中兩城市間的距離數(shù)據(jù)來源于《河北及周邊地區(qū)公路里程地圖(2014)》。根據(jù)京津冀地區(qū)路況的實際,將京津冀城市群間的公路行車速度統(tǒng)一設(shè)定為65公里/小時,則得到京津冀各城市之間公路交通距離的數(shù)據(jù)。通過公路行車速度將其換算為“時間距離”,并綜合上述京津冀城市群城市間鐵路和公路的“時間距離”,將其帶入式(2)得到京津冀城市群城市間的“經(jīng)濟距離”(表7)。3.京津冀城市群經(jīng)濟引力為了使“城市質(zhì)量”這一指標更具有經(jīng)濟意義,同時保證京津冀城市群13座城市的“城市質(zhì)量”不產(chǎn)生誤差,將表6的數(shù)值進行修正(表8)。利用表7、表8的數(shù)據(jù),根據(jù)式(1)計算出京津冀城市群間的經(jīng)濟引力(表9)。為方便比較分析京津冀城市群主要城市對群內(nèi)其他城市的經(jīng)濟聯(lián)系密切度,將主要城市對群內(nèi)其他城市的經(jīng)濟引力進行歸類排序(表10)。4.京津冀城市的引力發(fā)展現(xiàn)狀從城市質(zhì)量計算結(jié)果(表6)可知,北京、天津、石家莊和唐山排名靠前,而邢臺、承德和衡水排名落后,排名前三位的城市質(zhì)量總和為3.98,遠大于排名后三位的城市質(zhì)量總和-1.59?？梢?群內(nèi)13個城市的發(fā)展狀況參差不齊,區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不平衡的現(xiàn)象比較明顯。城市群中的要素基本流向了北京、天津這兩個核心城市,二者的城市發(fā)展水平明顯高于群內(nèi)其他城市。從各城市的引力總值(表9)來看,京津冀城市群經(jīng)濟空間的聯(lián)系強度存在明顯的規(guī)律,即以北京為中心,向外依次降低。天津僅次于北京,為城市群的另一核心城市。廊坊引力總值為8.251,排名第3,且遠高于第4名邢臺的3.418,這主要是因為其處于北京、天津之間,距離兩個核心城市較近,且有良好的交通通達性。邢臺與邯鄲的“經(jīng)濟距離”較小,所以二者的引力較大,故邢臺引力總值被拉升。唐山和保定與京津聯(lián)系較緊密。石家莊雖為省會城市,因其處于城市群邊緣,遠離京津兩個核心城市,所以引力總值僅排名第8位。秦皇島、承德和張家口因城市本身綜合實力不強,城市的吸引力非常有限,與群內(nèi)其他城市的引力值普遍較小,所以引力總值排名靠后。從京津冀城市群主要城市對群內(nèi)其他城市經(jīng)濟引力排序(表10)來看,京津憑借雄厚的實力和以其為中心的便捷交通網(wǎng)絡(luò),對周邊城市的經(jīng)濟引力基本分列各城市的前三位。因為石家莊、衡水、邢臺、邯鄲與京津距離較遠,所以核心城市的輻射帶動作用受到限制。省會城市石家莊,因與衡水、邢臺、邯鄲同處于河北省南部,所以對三市的經(jīng)濟引力較大。但是,石家莊由于被京津兩市行政區(qū)劃所分割,導(dǎo)致其與冀北城市之間的經(jīng)濟聯(lián)系相對松散,所以冀北城市基本上處于石家莊邊緣輻射區(qū)。河北省域的主要城市唐山,作為東北亞重要的國際航運中心和我國北方重化工產(chǎn)業(yè)基地,與冀北城市秦皇島、承德、張家口的經(jīng)濟聯(lián)系緊密。保定正好位于冀中地區(qū),處于京津兩小時經(jīng)濟圈內(nèi),是疏解北京城市功能的主要城市,受京津兩個核心城市的影響較大。同時,保定緊鄰石家莊,位于其經(jīng)濟圈核心輻射區(qū),而且與群內(nèi)其他城市均有較強的經(jīng)濟聯(lián)系?？梢?保定在城市群內(nèi)占有重要的戰(zhàn)略地位。五城市間的聯(lián)系度偏低本文的實證分析結(jié)果表明,京津冀城市群內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展不平衡的現(xiàn)象比較嚴重,呈現(xiàn)出明顯的“中心—外圍”格局。北京和天津不僅在地理位置上處于城市群的中心地帶,而且在城市群區(qū)域空間結(jié)構(gòu)中處于核心地位。城市間的聯(lián)系以京津為中心,向外依次減弱,外圍城市間的相互吸引力明顯不足,城市間的聯(lián)系度普遍偏低,城市之間的空間聯(lián)系需進一步強化,整個區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展和一體化進程還需進一步加強。據(jù)此,本文提出以下提升京津冀城市群經(jīng)濟空間聯(lián)系的對策建議。1.增強輻射功能,緩解京津冀城市集中的城市功能京津冀城市群的發(fā)展關(guān)鍵在于準確定位,各城市應(yīng)該充分利用各自的比較優(yōu)勢,合理分工,形成錯位發(fā)展、特色突出的格局。京津作為城市群的“雙核”,應(yīng)引領(lǐng)區(qū)域全面發(fā)展,發(fā)揮核心輻射功能。其他城市應(yīng)按照各自的比較優(yōu)勢,以城市群區(qū)域一體化為原則,承接京津的輻射,疏解京津過于集中的城市功能。北京應(yīng)重點發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、金融保險業(yè)、文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)、高科技研發(fā)產(chǎn)業(yè)等。天津應(yīng)著眼于發(fā)揮港口物流業(yè)、制造業(yè)、濱海新區(qū)綜合改革先行先試等比較優(yōu)勢。唐山和石家莊應(yīng)分別定位為京津冀城市群東北部和南部副中心城市,兩地不僅要加強與京津的分工與配套合作,更要帶動臨近城市的發(fā)展。保定應(yīng)與京津構(gòu)成“金三角”,充分利用地緣優(yōu)勢,發(fā)展為首都功能疏解的承載地。其他城市應(yīng)強化自身優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),使城市群整體布局梯度有序、結(jié)構(gòu)合理。2.區(qū)域內(nèi)城市間的交通基礎(chǔ)設(shè)施還不夠完善城市之間要素的流動必須依靠交通的發(fā)展,因此,京津冀城市群城市經(jīng)濟聯(lián)系的加強,需要發(fā)達的交通網(wǎng)絡(luò)。目前,發(fā)達的城際交通、鐵路和公路都使京津間的聯(lián)系越來越密切。與之相比,河北省周邊的城市與京津的交通線路還不夠多,與其他周邊城市的交通設(shè)施更欠完善。這點從城市間的“經(jīng)濟距離”(表7)可以明顯看出。京津冀城市群要大力完善交通基礎(chǔ)設(shè)施,形成輻射整個城市群的交通網(wǎng)絡(luò)。城市群應(yīng)以京津為中心,向外輻射,