我国省区中心性程度的空间差异研究

我国省区中心性程度的空间差异研究

1构建城市间的互动、点:城市主要集中于省级行政中心,其发展以省域、文化中心为核心的中心城市。在各城市中心一直是城市地理学的研究主题之一。克里斯泰勒在著作《德国南部中心地》中首先提出了中心地和中心性的概念。中心性是衡量中心地等级高低的指标,它指中心地为其以外地区服务的相对重要性,代表了中心城市扩散能力的大小。按照中心地理论,一定区域内城镇体系中必然存在一个等级最高的城市,它的影响范围达到整个区域,为整个区域提供货物和最好的服务。这一城市处在市场和交通网的中心位置,它就是城市群的中心城市,在城市群中居于核心地位。中心城市通过其规模效应、集聚效应、外部效应等作用对周边区域的发展产生积极的带动作用。城市影响区域的大小主要由城市经济活动影响能力、距离因子对城市影响力的衰减作用、城市间影响力差异及其相互作用等3个基本因素。中心城市根据其实力的大小及其在城市体系中的相对重要性,分多个不同的等级,有全国性的、省域性的、地区性的和县市级的等。省级行政单元是我国根据自然条件和人文条件的不同而进行的最大尺度的区域划分,省会城市是省级行政单元的政治中心,同时也是经济中心、文化中心。省会城市的作用在于形成以省会城市为核心的经济网络,以推动区域经济的发展,因而发挥省会城市的作用对全国经济发展都有重要意义。我国省会城市的沿革历史最早可追溯到秦代。秦代国家政治上实行中央集权和郡县制度,以行政中心为主的中心城市开始出现。我国现有省级行政区划形成于明清时期,与之相对应的相当于省会的城市应运而生。在长期的历史发展进程中,以行政中心为核心建立的各级城市系统获得长足发展。建国以后,我国省级行政区划进行了多次调整,出现了许多新的省会城市,如合肥、郑州和石家庄等。调整的目的是尽量将省会城市布置在交通枢纽或接近全省几何中心的位置。各省会城市的发展基本上代表了该省生产力发展的最高水平,对全省国民经济发展起着积极、创造性的和组织生产的巨大作用。自1978年以来,我国开始实行改革开放政策。由于这些政策对不同城市有不同效应,加上各自的基础、发展条件不同,省会中心城市发展较不平衡。通过中心性指数的变化,可以看出东部省会城市地位上升,而西部省会城市地位相对下降。各省的经济水平差异较大,省会城市中心作用也各不相同,通过中心性指数的比较并不能说明各省会城市对全省经济发展所起组织作用的大小。因此还得另辟蹊径,寻找新的指标用以比较各省会城市在各省经济发展中的相对作用。2影响省会中心城市的因素2.1省域形状的影响省域的几何形状对区域路网的布置起着决定性的作用。路网是城市间相互联系的通道,道路布局是影响城市可达性的关键指标之一。因此省域几何形状也直接影响到省会城市中心性的大小。省域形状越规则,特别是越接近圆形,省会城市对全省的影响幅度越大。而省会城市在省域中的位置更决定了其所起作用的能力,接近省域的几何中心或位于交通网络中心,其对全省的辐射能力就越强。2.1.1各省形状指数的计算有关测度区域的形状特征的方法较多,但这些方法有些缺乏可操作性,有些精度不足。为克服这些缺陷,蒲恩竹构建新的区域形状的度量指数:Ι=[nΣi=1(ri-R2)/nR]×100(1)I=[Σi=1n(ri−R2)/nR]×100(1)式中:I代表形状指数,其值在0—100之间。I值越大,表示形状越不规则,圆形区域的形状指数为0,线形区域的形状指数为100。ri为省区边界点到几何中心距离,R为省区面积圆半径:R=√S/π(2)R=S/π−−−√(2)式中:S为省区面积。这里n代表省区边界上所选点个数,n越大精度越高。该方法对省区形状的测度较为科学,但计算量较大。因此,我们设计了一个更为简单的计算方法,公式如下:Ι=(R外-R内)/R外×100(3)I=(R外−R内)/R外×100(3)式中:I代表形状指数,其值在0—100之间。I值越大,表示形状越不规则,圆形区域的形状指数为0,线形区域的形状指数为100。R内为最小内切圆半径,R外为最大外接圆半径。利用3式计算得各省形状指数,与1式计算出的省区形状类型划分结果较为接近(表1)。我国省区形状总体上可归纳为4种类型。第1类为规则型:近似为圆形或正方形,包括浙江、福建、青海、海南、云南、广西、贵州、新疆、河南等省。第2类为较规则型:近似梯形或三角形,包括山东、四川、江西、辽宁、安徽、山西、河北等省。第3类为不规则型:长方形或纺锤形,包括黑龙江、陕西、湖北、广东、吉林、江苏、西藏、宁夏等。第4类为极不规则型:近似弯弓或哑铃形,包括内蒙和甘肃省。2.1.2省域几何居中性省会城市一般都不在省区的几何中心,省会城市与几何中心的距离直观反映了省会的偏离程度。然而对面积不同的省区而言,这个距离的含义不一样,因此还得考虑到省域面积的相对大小。因此我们采用与省区面积相等的圆的半径代表省域面积要素,用省会城市与几何中心的距离与面积圆的半径比来表示省会城市的几何居中性,如下式:L=rsj/R(4)L=rsj/R(4)式中:L为省会城市几何居中性指数,L值越小代表居中性越好。rsj为省会至几何中心距离,R为面积圆半径。利用4式,我们计算得全国各省省会城市的几何居中性(表2)。我国省会居中性基本上可分为4种类型。第1种为极度居中型,包括安徽、广东、贵州等省,省会与几何中心吻合度极高,两者距离小于30km。第2种为基本居中型,包括山西、吉林、辽宁、陕西、广西、四川、云南、河南、山东、新疆等省,省会与几何中心的距离小于面积圆半径的。第3种为偏离型,包括湖南、西藏、江西、黑龙江、江苏、内蒙古等省,省会与几何中心的距离大于面积圆半径的,但小于65%。第4种为极度偏离型,包括福建、浙江、河北、甘肃、宁夏、青海、湖北等省,省会与几何中心的距离大于面积圆半径的65%,甚至超过100%。可见,我国省会城市的居中性不太理想,只有一半属于基本居中,而另一半偏离程度较高。甚至有7个省区的省会城市居于省区边缘,这样的省会城市布局对组织全省的政治、经济、文化活动较为不利。2.2城市中心性指数的计算省会城市对区域发展的带动作用在于人流、物流、技术流、信息流、资本流从城市高密集区向区域低质、低强度区的转移。而省会城市的综合实力决定了省会城市影响范围的大小。但是城市与区域间的相互关系是互动的,不仅仅存在省会城市的作用强度的问题,还存在区域接受程度的问题,一般而言,城市与区域间的差异过大或过小,都影响着两者之间各类“流”的强度。因此,我们不仅应考虑省会城市的绝对实力,还要考虑其在该省的相对实力。中心性指数是测量城市绝对实力的最常见指标,由一个或多个反映城市中心性的单个指标数据经济一定计算处理而得出。中心性指数的计算方法通常是选用城市的GDP或工业总值作为经济指标、总人口数、非农业人口数或就业人数作为人口指标、社会消费品零售总额或邮件总数作为服务指标,进行加权平均。更为复杂一些的是通过建立反映城市经济发展水平、辐射能力和吸引能力的指标体系,采用主成分分析法计算出各城市的中心性指数。周一星等取劳动力指标、流量指标和开放指标三大类共14项要素,分别代表城市职业构成、空间相互作用和对外开放中所获得的中心性,建立了多指标体系对城市中心性进行了综合评价,在此基础上确定城市的中心性指数。这是目前最为科学的计算中心性指数的方法。考虑到资料的限制,本文从《中国城市统计年鉴2001》选取各城市市区GDP、非农业人口、社会消费品零售总额等3个指标分别代表城市的经济指数、人口指数和服务指数,进行标准化处理后进行几何平均得全国省会城市和各地级市中心性指数。公式如下:Κ=3√k1⋅k2⋅k3(5)K=k1⋅k2⋅k3−−−−−−−−√3(5)式中:K为中心性指数,k1、k2、k3分别为市区GDP、非农业人口、社会消费品零售总额等指标的标准化值。运用5式,计算了我国262个地级以上城市的中心性指数。我国各省会城市(拉萨除外)与4个直辖市一起构成了全国4个等级的中心城市(表3)。其中上海、北京、广州等市中心性指数居前3位,远高于所有其他城市,是全国的一级中心城市。沈阳、武汉、南京、重庆、深圳、杭州、大连、西安、哈尔滨、天津等城市分别位于我国不同区域,构成二级中心城市。而其它的省会城市如济南、石家庄、昆明、福州、长春、郑州、长沙、南昌、兰州、合肥、太原、乌鲁木齐、南宁等构成三级中心城市;呼和浩特、海口、西宁、银川等由于实力过弱,为我国四级中心城市。城市中心性指数是经济区中心城市确定的依据,本文的结果与周一星等(2003)的结论总体上较为接近。省会城市对省内各地市影响能力的大小不仅取决于省会城市的实力,还与各地级市的实力有关。各地级市的实力越强,其与省会城市之间的经济交流才越密切。因此还得将省会城市与其影响腹地的实力进行比较。根据本文国家对城市化区域的统计分析,在成熟的经济区域中,中心城市GDP一般占该经济区域GDP总量比重的1/3。考虑到省会城市对各省的经济组织作用主要表现在与各地级市的交流,因此我们把省会城市的首位度作为衡量省会城市相对实力的指标。当然,各省的路网结构也是影响省会城市中心性发挥程度的重要因素,通达性好的省区,省会城市与各地市的联系更便捷,对其影响作用越强。本文的探讨中不考虑各省交通条件的差别,为计算方便,我们假设省会与各地市之间的交通线路均为直线且等级一致。3省市城市对省市的影响作用差异较省会城市就经济实力和人口规模而言,大都是各省的首位城市。然而,由于我国各省具体条件的差异以及各省会城市经济实力的强弱不同,省会城市对各省的影响作用差别很大。对发达地区而言,省会城市的经济实力强大,对全省或周边地区的发展带动作用较强。而欠发达地区的省会城市实力较弱,对全省无明显的带动作用。然而省会城市在全省的经济带动作用受到省区形状、省会城市位置和实力等多个因素的影响,而这些单因素间的影响不同质,无法进行简单的叠加或其他数学运算。所以我们试图从另外的角度对省会城市的中心作用进行解析。3.1省的几何重心本文探讨城市中心作用类型的着手点集中于人口分布与经济要素分布的特征上。因为人口分布与自然条件的相关程度最大,经济要素的分布则从一定程度上体现了城市在区域经济发展中的地位。虽然人口分布也隐含着一定经济因素的影响,但在此我们将两者区分开来,还作为两个独立变量看待。因此我们把省区的人口重心看作是省区资源分布的特征,而经济重心看作是经济要素分布的特征,几何重心则代表着省会城市最佳几何区位。我们求出各省的几何重心、人口重心、经济重心,根据这些重心与省会城市的相对关系,进而进一步确定省会城市的作用程度。我们选择地理信息系统软件MapInfo作为操作平台,用该软件自带的中国地图矢量数据作为背景地图。几何重心是至省内任意一点距离总和最小的点。以各省作为块状面积单元,用间隔5m的网格线将省区块单元细分为25m2的正方形。对于包含省界线的单元,若界线内面积大于等于单元的面积一半,则取整个单元,若界线内的面积小于单元面积的一半,则将此单元舍去。最后将所有小单元的中心坐标相加后平均即得省区的几何重心。人口重心和经济重心的求法一致,因为数据有限,我们选择地级市作为人口和GDP集中点,将各地级市的人口数量和GDP作为权重。公式如下:X=ΣΜiXi/ΣΜiY=ΣΜiYi/ΣΜi(6)X=ΣMiXi/ΣMiY=ΣMiYi/ΣMi(6)式中:X、Y为重心的横坐标和纵坐标,Xi、Yi分别为地级市的纵坐标,Mi为地级市的人口或GDP。各省区省会、几何重心、人口重心、经济重心的位置关系具有多种类型。省会与3个重心吻合度较高的有吉林、安徽、广东、贵州等省区,这些省的省会居中性最好,人口分布和经济要素分布的特征一致,省会城市的中心性较易得到充分发挥。而大部分省区的人口重心和经济重心均较一致的偏离几何重心,而且人口重心、经济重心与省会位于近似一条直线上,说明省会城市对全省经济要素的分布有明显的影响。3.2中心性类型指数d从各省几何重心、人口重心、经济重心与省会等之间的位置关系可以看出(图1),4者之间的组合关系较为复杂多样。人口重心与几何重心的偏离,说明省内基本生活资源分布(如耕地、水等)不均匀,在人口密集方向上,资源更丰富。经济重心与人口重心的偏离,说明经济要素的分布与资源分布不一致,几何重心与经济重心的联线方向是经济要素最密集的区域所在。而省会城市不仅是省内人口最多、经济总量最大的城市,而且其还直接影响到各地级市的经济发展水平,因而对全省的经济要素分布都有着重要影响。人口重心、经济重心、省会城市之间的关系,在一定程度上体现了省会城市对全省的影响力的大小。为此,我们构建了如下公式:dΔ=(djs+djr-dsr)/R(7)dΔ=(djs+djr−dsr)/R(7)式中:dΔ为中心性类型指数。djs分别为经济重心与省会、djr经济重心与人口重心、dsr省会与人口重心的距离,R为面积圆半径。该指标可判断省内除了省会对全省有影响之外,是否还存在其它对全省有影响力的中心城市存在。当省会是省内唯一有全局影响力的城市时,经济重心就位于省会与人口重心组成的直线上,此时值较小或近似为0。省会影响力越强,经济重心越离开人口重心向省会方向偏离。若还存在另外的强影响力的中心城市存在,则经济重心会受其影响向其它方向偏离。而且三角形的最大角越小,也就是值越大,表示受另一中心城市的影响越强烈。表4中的dΔ值显示出,我国目前省会城市对各省的影响分2种类型:3.2.1省会唯一中心型(dΔ<5)。属于这种类型的省区有:山西、吉林、黑龙江、安徽、江西、湖南、湖北、广西、四川、贵州、云南、西藏、陕西、宁夏、新疆等。这类省区大多属于我国中西部欠发达省区,全省的经济水平都较低,省会城市是省内的唯一增长极。这主要是因为建国以来,我国奉行了集中建设省会城市的发展战略。3.2.2省内双中心型及省外强中心型(dΔ>5)。属于省内双中心型的省区有:辽宁、山东、福建等,这类省区均为沿海发达省区。由于这些省区除了省会城市外,还存在沿海的港口城市,当然福建的厦门和福州都是港口城市。这些港口城市与位于省内的省会城市实力接近,构成典型的双核结构,对全省的经济发展共同起拉动作用。属于省外强中心型的省区有:江苏、浙江、广东、河北等,除河北外都是我国最发达的省区。由于上海、香港、北京、天津等强中心的存在,这些省的经济要素向强中心方向集中。当省会城市实力强大时,在省会城市与省外强经济中心城市之间形成经济实力强大的城市带或城市群。这样使得省区的经济发展同时受到省会和省外强中心的影响,而且由于省外中心城市更加强大,所以全省主要不是受省会影响,而是受省外强中心城市影响更大,如江苏、浙江受上海的影响,广东受香港的影响。在所有省区中青海和甘肃是例外。青海由于省会城市实力过弱,甘肃由于形状过于不规则,所以这两个省的省会城市都未能表现出对全省的影响,使得计算指标的值异常。4经济联系能值与中心性程度的关系影响省会城市中心性的因素包括经济、几何、交通等多方面因素,由于这些因素不同质,因而在进行城市中心性综合比较时,无法在同一公式中将这些不同质的因素全部加入。因此本文从另一角度提出省会城市中心性程度,以视为省会城市中心性的具体数值表现。省会城市中心性程度是指省会城市在省内的经济组织能力的大小,是比较各省会城市作用能力大小的综合指标。省会城市在省内的经济组织作用主要表现在与各地级市的经济联系上,因此我们认为可以将各省平均经济联系量近似作为省会城市中心性程度。经济联系量,或称作空间交互作用量,是用来衡量区域间经济联系强度大小的指标,既能反映经济中心城市对周围地区的辐射能力,也能反映周围地区对经济中心辐射能力的接受程度。经济联系量又分为绝对经济联系量和相对经济联系量,绝对经济联系量是指某经济中心对某低级经济中心经济辐射能力或潜在的联系强度大小,既包含了城市的实力因素,又考虑到距离的衰减影响。将此概念引申到中心性程度时,其中的距离因素较好的综合了省区的形状和省会位置影响。由于各省区包含地级市的数量并不一致,所以需要对省会城市与地级市的经济联系量求平均,我们将地级市的GDP占全省地级市GDP总量的比重作为该地级市与省会城市经济联系量的权重。借鉴城市绝对经济联系量的求法,我们建立了求省会城市中心性程度的公式:E=nΣi=1ρi⋅Τ0⋅Τi/Roi(8)E=Σi=1nρi⋅T0⋅Ti/Roi(8)式中:E为中心性程度指数,ρi为i地级市GDP占全省所有地级市GDP总量的比重,n为省区的地级市个数,T0为省会城市经济联系能值,Ti为地级市经济联系能值,Roi为i地级市到省会城市的交通距离。城市经济联系能值的含义与中心性指数类似,用以表示城市与其他城市进行经济联系能力的大小,计算公式如下:Τ=3√Ρ⋅G⋅C(9)T=P⋅G⋅C−−−−−−−√3(9)式中:T为城市经济联系能值,P为市区人口,G为GDP,C为社会消费品零售总额。城市经济联系能值与中心性指数的差别是对原始数据进行直接运算,直观比较城市对外扩散能力的大小。我们对部分省会城市经济联系能值及中心性程度进行了测算(表5),发现两者有较强的相关性。因经济联系能值与中心性指数的含义一致,所以可以说中心性指数的大小是决定中心性程度的最重要因素。然而,经济联系能值最大值与最小值之间的比为15.7,远小于中心性程度最大值与最小值之间的比142.8。这主要是因为中心性程度综合了中心性指数、省内各地市的相对经济水平、省区形状、省会城市位置等因素的影响,所以各省会城市的中心性程度表现出的是其综合影响能力大小。通过不同省会城市中心性程度的比较,可以看出我国不同省会城市在各省内经济组织中所起作用的大小。由结果可知,发达省区的省会城市所起作用更强,而东部沿海省份的省会城市又明显强于中部省区省会,中部省区省会又强于西部省会城市。东西部经济发展水平的差异是构成省会城市中心性程度的根本因素。然而不仅于此,在一定程度上西部省区面积偏大也影响到其省会城市的经济组织作用。将经济联系能值与中心性程度组合考察,两者排名存在显著差异的省会城市是武汉和成都。武汉的经济联系能值是第3位,而中心性程度只排在第9位。这主要是因为武汉的位置在湖北省偏于东南一隅,且湖北省各地级市实力过弱所致。成都的经济联系能值排在第8位,而中心性程度只排在第13位,其省区形状和省会位置排名均居中,可见其各地区城市实力过弱是导致这样结果产生的最根本因素。同样南昌的中心性程度排名也滞后于其经济联系能值的排名,主要也是由于江西省内各地级市的经济实力过弱所致。而太原的经济联系能值排在19位,而其中心性程度排在15位,主要是因为山西省区形状较规则且太原居中性较好。5关于城市中心性程度与对外经济联系的定量方法问题有关城市的中心性研究主要集中在中心性指数上,特别是在进行城市经济区划分时,主要利用中心性指数确定中心城市的等级。然而在明确各省会城市中心性发挥程度时,中心性指数并不能说明问题。省会城市中心性的发挥纵然与省会城市的综合实力相关,另外还与省区的形状、面积大小、省会城市位置、省内交通网结构、省内地级城市实力等诸多因素相关。省会城市在各省的政治地位决定其必须是促进全省经济发展的中坚力量,因此如何充分发挥省会城市中心性是我们研究的主要内容。中心性程度从内涵上包含了影响省会城市中心性发挥的