基于引力模型的京津冀城市群空間聯系強度研究

基于引力模型的京津冀城市群空間聯系強度研究

一基于區(qū)域空間聯系的國內研究城市群是由城市和區(qū)域組成的開放、復雜和巨大的城市區(qū)域系統。逐漸成為參與國際貿易的基本區(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)體系結構不合理以及行政強勢、市場弱勢等問題,導致京津冀發(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%。城市群經濟空間聯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)域空間經濟聯系的研究起源于20世紀50年代。塔弗(Taffe)研究了美國城市間航空運輸聯系所形成的等級,他利用引力模型和實際航空客流數據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)域聯系過程中形成的。西門迪加科夫(SimeonDjankov)運用引力模型,對前蘇聯9個俄羅斯地區(qū)和3個加盟共和國在1987-1996年十年間的貿易流聯系變化及其影響進行了實證分析。國內學者對區(qū)域空間經濟聯系的研究在20世紀80年代才逐漸出現。沈國強構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、工業(yè)總產值、空間距離及接受程度系數等指標,定量研究了蘇錫常地區(qū)與上海經濟聯系的區(qū)域差異。李娜使用城市流強度和城市經濟聯系強度模型,測量了長三角城市群的空間層級和聯系程度,據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系度進行了實證分析,指出其經濟聯系呈現出以廣州為中心向外依次減弱的規(guī)律,城市群內部各個都市圈的發(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)域空間聯系是破解其發(fā)展瓶頸的重要途徑。申懷飛等應用引力模型,測算了中原城市群各城市間相互聯系的強度,并分析了其特征?；诖?本文先應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濟空間聯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。二研究區(qū)域和數據來源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系,做好區(qū)域整體規(guī)劃。2.統計資料及方法本文的原始數據來自《北京統計年鑒(2013)》、《天津統計年鑒(2013)》、《河北經濟年鑒(2013)》、《中國城市統計年鑒(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中心網站。三重力模型的構建1.經濟引力及區(qū)域內吸引系數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)域間的空間經濟吸引力;Mi和Mj分別表示區(qū)域i和區(qū)域j的“質量”;dij表示兩區(qū)域間的距離;k為經濟引力系數,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各城市間的引力,但為了增強結果的有效性,需要對“城市質量”和“城市距離”進行修正。2.關于城市發(fā)展質量的測量由于城市發(fā)展水平是由人口、資金、信息、技術、基礎設施等多種因素相互作用綜合決定的,單一或少數指標無法完全反映城市經濟發(fā)展的全貌,所以,要應用引力模型來研究城市經濟聯系,首先要提出一套完善的指標體系來綜合反映城市的發(fā)展質量。城市競爭力評價系統是一個多層次、多指標的復雜動態(tài)系統,據此,按照綜合性與系統性相結合、科學性與穩(wěn)定性相結合、動態(tài)性與潛能性相結合的原則,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,結合研究地區(qū)的實際情況,本文從經濟競爭力、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,來構建城市質量的評價指標體系(表1)。3.京津冀城市群間“經濟距離”函數的設定萬有引力公式中的d指的是物體的“空間距離”。在應用引力模型時,許多學者簡單地采用兩地間的“空間距離”作為衡量兩地“經濟距離”的指標,但其無法真正體現城市間的引力關系。隨著現代交通工具的發(fā)展,城市距離己經異化為包括時間成本和貨幣成本在內的交易成本。因此,本文將京津冀城市群間的“經濟距離”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,本文設定京津冀城市群城市間“經濟距離”的函數為:式中,dij表示京津冀城市群兩城市間的“經濟距離”;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)的經濟往來,故模型中將此忽略不計)的運送量權重,其中a+β=1。四城市聯系的實證分析1.數據處理結果本文采用主成分分析法對城市質量評價指標體系進行處理,以盡可能地簡化分析過程。利用統計分析軟件SPSS19.0對所選擇的原始數據進行處理,可得到各評價維度的主成分分析結果(表2)。通過SPSS19.0分析軟件的因子分析功能對表2的數據進行處理,得到特征值及方差貢獻率矩陣(表3)。由基本指標變量產生的第一個主成分f1的方差貢獻率是91.349%,根據累計貢獻率大于85%的原則,將提取其作為新的變量指標來計算各城市質量。因子的載荷矩陣見表4。據此,可以得到第一主成分函數的系數矩陣(表5)。第一主成分f1的方差貢獻率是91.349%,因此城市質量的綜合評價函數為:F=0.91349×f1由此,可以計算出京津冀各個城市的城市質量及其排序(表6)。2.鐵路運行時刻表ld50關于式(2)中的變量α和β,本文采用《中國城市年鑒(2013)》所統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),經過計算,α=0.1,β=0.9。對于變量R,采用我國鐵道部現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,即選取加權平均時間作為標準值,若兩城市間無直通車,則采用中轉時間作為標準值。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據來源于《河北及周邊地區(qū)公路里程地圖(2014)》。根據京津冀地區(qū)路況的實際,將京津冀城市群間的公路行車速度統一設定為65公里/小時,則得到京津冀各城市之間公路交通距離的數據。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“經濟距離”(表7)。3.京津冀城市群經濟引力為了使“城市質量”這一指標更具有經濟意義,同時保證京津冀城市群13座城市的“城市質量”不產生誤差,將表6的數值進行修正(表8)。利用表7、表8的數據,根據式(1)計算出京津冀城市群間的經濟引力(表9)。為方便比較分析京津冀城市群主要城市對群內其他城市的經濟聯系密切度,將主要城市對群內其他城市的經濟引力進行歸類排序(表10)。4.京津冀城市的引力發(fā)展現狀從城市質量計算結果(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量總和為3.98,遠大于排名后三位的城市質量總和-1.59?？梢?群內13個城市的發(fā)展狀況參差不齊,區(qū)域經濟發(fā)展不平衡的現象比較明顯。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其他城市。從各城市的引力總值(表9)來看,京津冀城市群經濟空間的聯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其他城市經濟引力排序(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絡,對周邊城市的經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,導致其與冀北城市之間的經濟聯系相對松散,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業(yè)基地,與冀北城市秦皇島、承德、張家口的經濟聯系緊密。保定正好位于冀中地區(qū),處于京津兩小時經濟圈內,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,位于其經濟圈核心輻射區(qū),而且與群內其他城市均有較強的經濟聯系。可見,保定在城市群內占有重要的戰(zhàn)略地位。五城市間的聯系度偏低本文的實證分析結果表明,京津冀城市群內經濟發(fā)展不平衡的現象比較嚴重,呈現出明顯的“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)域空間結構中處于核心地位。城市間的聯系以京津為中心,向外依次減弱,外圍城市間的相互吸引力明顯不足,城市間的聯系度普遍偏低,城市之間的空間聯系需進一步強化,整個區(qū)域經濟協調發(fā)展和一體化進程還需進一步加強。據此,本文提出以下提升京津冀城市群經濟空間聯系的對策建議。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)展關鍵在于準確定位,各城市應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”,應引領區(qū)域全面發(fā)展,發(fā)揮核心輻射功能。其他城市應按照各自的比較優(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。北京應重點發(fā)展現代服務業(yè)、金融保險業(yè)、文化創(chuàng)意產業(yè)、高科技研發(fā)產業(yè)等。天津應著眼于發(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。保定應與京津構成“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。其他城市應強化自身優(yōu)勢產業(yè),使城市群整體布局梯度有序、結構合理。2.區(qū)域內城市間的交通基礎設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濟聯系的加強,需要發(fā)達的交通網絡。目前,發(fā)達的城際交通、鐵路和公路都使京津間的聯系越來越密切。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施更欠完善。這點從城市間的“經濟距離”(表7)可以明顯看出。京津冀城市群要大力完善交通基礎設施,形成輻射整個城市群的交通網絡。城市群應以京津為中心,向外輻射,