基于引力模型的京津冀城市群空间联系强度研究

基于引力模型的京津冀城市群空间联系强度研究

一基于区域空间联系的国内研究城市群是由城市和区域组成的开放、复杂和巨大的城市区域系统。逐渐成为参与国际贸易的基本区域单位和主要空间组织。随着我国城市化进程的不断加快,城市群已成为我国城镇化发展的主体形态,成为我国国家综合竞争力的重要载体。近年来,作为我国三大城市群之一的京津冀城市群受到越来越多的重视。2014年3月发布的《京津冀蓝皮书》认为,京津冀城市群存在超大城市高度集聚、中小城市吸纳力不足、城镇体系结构不合理以及行政强势、市场弱势等问题,导致京津冀发展缺乏支撑力,整体水平低于长三角和珠三角城市群。从城镇化率来看,2010年长三角、珠三角的城镇化率分别达到了63.7%和82.7%,而京津冀的城镇化率只有55.01%。城市群经济空间联系的强弱直接影响着整个城市群的发展水平和竞争力。国外学者对区域空间经济联系的研究起源于20世纪50年代。塔弗(Taffe)研究了美国城市间航空运输联系所形成的等级,他利用引力模型和实际航空客流数据证明了大中心城市在城市群中具有支配性地位。迈耶(Meyer)提出了城市体系的动态模型,指出城市体系由空间经济中存量交流的控制和存量的自然运动两个过程支配,大都市是在持续的区域联系过程中形成的。西门迪加科夫(SimeonDjankov)运用引力模型,对前苏联9个俄罗斯地区和3个加盟共和国在1987-1996年十年间的贸易流联系变化及其影响进行了实证分析。国内学者对区域空间经济联系的研究在20世纪80年代才逐渐出现。沈国强构造引力模型估算了城市(节点)间的吸引力及其相互作用的强度。王德忠和庄仁兴选取区域的人口数、工业总产值、空间距离及接受程度系数等指标,定量研究了苏锡常地区与上海经济联系的区域差异。李娜使用城市流强度和城市经济联系强度模型,测量了长三角城市群的空间层级和联系程度,据此提出长三角城市群由上海、南京和杭甬三大次级城市群组成。张建营和毛艳华利用引力模型对珠三角城市群的联系度进行了实证分析,指出其经济联系呈现出以广州为中心向外依次减弱的规律,城市群内部各个都市圈的发展水平差异明显。刘建朝和高素英从区域和产业两个维度,采用引力模型与城市流模型对京津冀城市群进行了研究,认为强化区域空间联系是破解其发展瓶颈的重要途径。申怀飞等应用引力模型,测算了中原城市群各城市间相互联系的强度,并分析了其特征。基于此,本文先应用主成分分析法对引力模型进行修正,再运用修正的引力模型对京津冀城市群的经济空间联系强度进行实证分析,以期为提高城市群竞争力、加快区域一体化提供决策依据。二研究区域和数据来源1.京津冀城市群区域范围界定按照国家发改委的界定,京津冀城市群包括北京市、天津市和河北省的石家庄、唐山、廊坊、保定、沧州、秦皇岛、承德、张家口8个地级市。但国内学者在对不同阶段的京津冀城市群研究过程中,对其区域范围的界定均有所不同。有部分学者将京津冀城市群的范围扩大到京津及河北省的11个地级市。近年,为了更好地衔接河北省,国家发改委在进行京津冀城市群区域规划时,涵盖了河北省的全部地级市。所以,本研究中的京津冀城市群包括京津2个直辖市及河北省的11个地级市,以便能更有效地研究京津冀城市群城市间的联系,做好区域整体规划。2.统计资料及方法本文的原始数据来自《北京统计年鉴(2013)》、《天津统计年鉴(2013)》、《河北经济年鉴(2013)》、《中国城市统计年鉴(2013)》、《河北及周边地区公路里程地图册(2014)》及中国铁路客户服务中心网站。三重力模型的构建1.经济引力及区域内吸引系数引力模型是由牛顿万有引力公式衍生而来的,它用于衡量两个区域间空间经济相互作用力的大小,其公式为:式中,Fij代表两个区域间的空间经济吸引力;Mi和Mj分别表示区域i和区域j的“质量”;dij表示两区域间的距离;k为经济引力系数,为简便起见,本文取k=1。本文将用此模型测算京津冀城市群内各城市间的引力,但为了增强结果的有效性,需要对“城市质量”和“城市距离”进行修正。2.关于城市发展质量的测量由于城市发展水平是由人口、资金、信息、技术、基础设施等多种因素相互作用综合决定的,单一或少数指标无法完全反映城市经济发展的全貌,所以,要应用引力模型来研究城市经济联系,首先要提出一套完善的指标体系来综合反映城市的发展质量。城市竞争力评价系统是一个多层次、多指标的复杂动态系统,据此,按照综合性与系统性相结合、科学性与稳定性相结合、动态性与潜能性相结合的原则,借鉴城市竞争力、区域竞争力和国家竞争力的评价指标体系与模型的研究成果,结合研究地区的实际情况,本文从经济竞争力、社会竞争力、潜能竞争力、辐射竞争力4个维度共选取了23项指标,来构建城市质量的评价指标体系(表1)。3.京津冀城市群间“经济距离”函数的设定万有引力公式中的d指的是物体的“空间距离”。在应用引力模型时,许多学者简单地采用两地间的“空间距离”作为衡量两地“经济距离”的指标,但其无法真正体现城市间的引力关系。随着现代交通工具的发展,城市距离己经异化为包括时间成本和货币成本在内的交易成本。因此,本文将京津冀城市群间的“经济距离”确定为“时间距离”,即两地之间按日常主要的交通方式所花费的时间。为此,本文设定京津冀城市群城市间“经济距离”的函数为:式中,dij表示京津冀城市群两城市间的“经济距离”;R为两城市间通过铁路方式所花费的时间;G表示两城市间通过公路方式(国道和省道等)所花费的时间;α和β分别表示铁路运输和公路运输(虽然京津冀城市群部分城市有港口和机场,但其主要用于该城市与群外其他地区的经济往来,故模型中将此忽略不计)的运送量权重,其中a+β=1。四城市联系的实证分析1.数据处理结果本文采用主成分分析法对城市质量评价指标体系进行处理,以尽可能地简化分析过程。利用统计分析软件SPSS19.0对所选择的原始数据进行处理,可得到各评价维度的主成分分析结果(表2)。通过SPSS19.0分析软件的因子分析功能对表2的数据进行处理,得到特征值及方差贡献率矩阵(表3)。由基本指标变量产生的第一个主成分f1的方差贡献率是91.349%,根据累计贡献率大于85%的原则,将提取其作为新的变量指标来计算各城市质量。因子的载荷矩阵见表4。据此,可以得到第一主成分函数的系数矩阵(表5)。第一主成分f1的方差贡献率是91.349%,因此城市质量的综合评价函数为:F=0.91349×f1由此,可以计算出京津冀各个城市的城市质量及其排序(表6)。2.铁路运行时刻表ld50关于式(2)中的变量α和β,本文采用《中国城市年鉴(2013)》所统计的京津冀城市群铁路及公路的客运量和货运量来确定。α=l/2*(铁路客运量/总客运量+铁路货运量/总货运量),经过计算,α=0.1,β=0.9。对于变量R,采用我国铁道部现行铁路运行时刻表计算,若两城市间有多条运送时间不同的路线,即选取加权平均时间作为标准值,若两城市间无直通车,则采用中转时间作为标准值。对于变量G,通过两城市间的公路距离和行车速度来计算,其中两城市间的距离数据来源于《河北及周边地区公路里程地图(2014)》。根据京津冀地区路况的实际,将京津冀城市群间的公路行车速度统一设定为65公里/小时,则得到京津冀各城市之间公路交通距离的数据。通过公路行车速度将其换算为“时间距离”,并综合上述京津冀城市群城市间铁路和公路的“时间距离”,将其带入式(2)得到京津冀城市群城市间的“经济距离”(表7)。3.京津冀城市群经济引力为了使“城市质量”这一指标更具有经济意义,同时保证京津冀城市群13座城市的“城市质量”不产生误差,将表6的数值进行修正(表8)。利用表7、表8的数据,根据式(1)计算出京津冀城市群间的经济引力(表9)。为方便比较分析京津冀城市群主要城市对群内其他城市的经济联系密切度,将主要城市对群内其他城市的经济引力进行归类排序(表10)。4.京津冀城市的引力发展现状从城市质量计算结果(表6)可知,北京、天津、石家庄和唐山排名靠前,而邢台、承德和衡水排名落后,排名前三位的城市质量总和为3.98,远大于排名后三位的城市质量总和-1.59。可见,群内13个城市的发展状况参差不齐,区域经济发展不平衡的现象比较明显。城市群中的要素基本流向了北京、天津这两个核心城市,二者的城市发展水平明显高于群内其他城市。从各城市的引力总值(表9)来看,京津冀城市群经济空间的联系强度存在明显的规律,即以北京为中心,向外依次降低。天津仅次于北京,为城市群的另一核心城市。廊坊引力总值为8.251,排名第3,且远高于第4名邢台的3.418,这主要是因为其处于北京、天津之间,距离两个核心城市较近,且有良好的交通通达性。邢台与邯郸的“经济距离”较小,所以二者的引力较大,故邢台引力总值被拉升。唐山和保定与京津联系较紧密。石家庄虽为省会城市,因其处于城市群边缘,远离京津两个核心城市,所以引力总值仅排名第8位。秦皇岛、承德和张家口因城市本身综合实力不强,城市的吸引力非常有限,与群内其他城市的引力值普遍较小,所以引力总值排名靠后。从京津冀城市群主要城市对群内其他城市经济引力排序(表10)来看,京津凭借雄厚的实力和以其为中心的便捷交通网络,对周边城市的经济引力基本分列各城市的前三位。因为石家庄、衡水、邢台、邯郸与京津距离较远,所以核心城市的辐射带动作用受到限制。省会城市石家庄,因与衡水、邢台、邯郸同处于河北省南部,所以对三市的经济引力较大。但是,石家庄由于被京津两市行政区划所分割,导致其与冀北城市之间的经济联系相对松散,所以冀北城市基本上处于石家庄边缘辐射区。河北省域的主要城市唐山,作为东北亚重要的国际航运中心和我国北方重化工产业基地,与冀北城市秦皇岛、承德、张家口的经济联系紧密。保定正好位于冀中地区,处于京津两小时经济圈内,是疏解北京城市功能的主要城市,受京津两个核心城市的影响较大。同时,保定紧邻石家庄,位于其经济圈核心辐射区,而且与群内其他城市均有较强的经济联系。可见,保定在城市群内占有重要的战略地位。五城市间的联系度偏低本文的实证分析结果表明,京津冀城市群内经济发展不平衡的现象比较严重,呈现出明显的“中心—外围”格局。北京和天津不仅在地理位置上处于城市群的中心地带,而且在城市群区域空间结构中处于核心地位。城市间的联系以京津为中心,向外依次减弱,外围城市间的相互吸引力明显不足,城市间的联系度普遍偏低,城市之间的空间联系需进一步强化,整个区域经济协调发展和一体化进程还需进一步加强。据此,本文提出以下提升京津冀城市群经济空间联系的对策建议。1.增强辐射功能,缓解京津冀城市集中的城市功能京津冀城市群的发展关键在于准确定位,各城市应该充分利用各自的比较优势,合理分工,形成错位发展、特色突出的格局。京津作为城市群的“双核”,应引领区域全面发展,发挥核心辐射功能。其他城市应按照各自的比较优势,以城市群区域一体化为原则,承接京津的辐射,疏解京津过于集中的城市功能。北京应重点发展现代服务业、金融保险业、文化创意产业、高科技研发产业等。天津应着眼于发挥港口物流业、制造业、滨海新区综合改革先行先试等比较优势。唐山和石家庄应分别定位为京津冀城市群东北部和南部副中心城市,两地不仅要加强与京津的分工与配套合作,更要带动临近城市的发展。保定应与京津构成“金三角”,充分利用地缘优势,发展为首都功能疏解的承载地。其他城市应强化自身优势产业,使城市群整体布局梯度有序、结构合理。2.区域内城市间的交通基础设施还不够完善城市之间要素的流动必须依靠交通的发展,因此,京津冀城市群城市经济联系的加强,需要发达的交通网络。目前,发达的城际交通、铁路和公路都使京津间的联系越来越密切。与之相比,河北省周边的城市与京津的交通线路还不够多,与其他周边城市的交通设施更欠完善。这点从城市间的“经济距离”(表7)可以明显看出。京津冀城市群要大力完善交通基础设施,形成辐射整个城市群的交通网络。城市群应以京津为中心,向外辐射,