中国城市群体系空间结构及多中心演变研究*
王雨飞1倪鹏飞2王光辉3
（1.北京邮电大学，北京 100876；2.中国社会科学院，北京 100028；3.中国科学院，北京 100190）
摘要： 城市群体系是区域经济发展的重要空间载体，区域经济发展格局演变也必然带来城市群体系的调整和变化。中国城市群体系在空间形态上体现为东中部人口集聚，西部和东北部人口分散；在内部联系上体现为东中一体化联系全面加深。文章综合考虑环境、经济和交通等因素对城市群体系空间结构演变的影响，重点聚焦中国城市群体系的规模结构和演变规律，引用空间引力模型方法，以全国288个地级及以上城市为样本，分别计算基于城市规模的城市吸引力指数，并经过叠加、归并处理，分析我国城市群体系发展演变方向。上述研究发现：中国城市或城市群体系空间发展的结果是东中部群网化与西部、东北群带化并存；未来中国以城市群为主体的多中心网群化发展态势将进一步突出，即在结构上实现从单中心向多中心转变。
关键词： 城市群；空间结构；网群化；引力模型
随着中国进入城市世纪，城市或城市群体系已成为区域经济社会活动的重要空间载体。城市化浪潮带来了大规模的人口迁移，同时也重塑了中国城市群体系的空间结构形态。中国城市群体系在空间形态上体现为人口向东中部集聚，而西部和东北部人口较为分散；在内部联系上体现为东中一体化联系的全面加深。这种演化的动因主要体现在环境、经济和交通三个方面。首先，历史地理环境因素是影响中国城市群体系演变的基础，自然地理因素和历史上人口迁移变化的过程共同铸就了今天中国经济社会活动和城市群体系的空间形态。其次，经济因素是决定中国城市群体系演变的核心，经济因素使城市群体系内东中一体化的程度更加深化，进而对于网络化和群带联系并存城市群体系的形成产生推动作用。最后，交通因素是决定中国城市群体系演变的关键，交通技术的每一次创新都对城市群体系的发展和演变产生重要的不可替代的作用，如高速铁路的发展让中国迈入了速度时代，以高铁为代表的快速综合交通体系改变了城市之间的空间联系。
一、文献综述
城市或城市群体系的规模结构和演变规律是研究经济空间格局的核心内容。早在上个世纪20年代，地理学家和经济学家就开始着手研究城市体系和城市群组织体系等问题，到60年代城市或城市群体系的概念逐渐清晰，城市群体系空间演变也作为独立的研究领域成为城市地理学、区域经济学的重点研究课题。
陈家洛离家十年，一直身处大漠穷荒之中，这般江南富有之家的滋味今天重尝，恍如隔世。他用银匙舀一口汤喝，晴画现已将他辫子翻开，抹上头油，用梳子梳理。“他把糖藕中的糯米球一颗颗用筷子顶出来，自己吃一颗，在晴画嘴里塞一颗。”
（一）城市体系相关研究进展
城市体系研究的基础是探讨对城市体系形成起决定作用的因素。新经济地理理论认为地理因素是决定城市体系形成的基本要素［1-2]，即在向心力和离心力两种力量的共同演绎下，会出现具有城市层级关系的城市体系。［1，3-4]例如，在单中心城市体系中存在着距中心城市的距离与本地市场潜力之间的倒“S”型曲线，即距离中心城市越远，市场潜力会逐渐下降，此时如果贸易成本较大，离心力较强，则会出现次中心城市。［5-6]我国学者也曾利用中国城市经济社会发展数据，验证了城市经济增长与大港口和大城市地理距离之间存在倒“S”型关系，即城市间的相互联系同样遵循距离衰减法则。［6-9]
（二）城市群组织体系研究进展
自1957年戈特曼提出大都市带概念后，城市群相关概念逐渐涌现。［10-11]1955年法国学者佩鲁提出“增长极理论”，成为城市群研究的理论基础；1968年瑞典学者哈格斯特朗提出现代空间扩散理论，揭示空间扩散的多种形式，加深了城市群结构的演化研究；1996年美国学者克鲁格曼利用新经济地理学理论，提出“多中心城市结构的空间自组织模型”，揭示了城市体系和城市多中心形成的内在机制。［12-13]国内关于城市群组织体系的研究，总结起来可以分为城市群概念、城市群确定标准、城市群形成机理、城市群效应、城市群发展阶段以及城市群不同阶段发展模式这六个方面。［3，14-16]总体而言，国内外学者对城市群形成、判定等内容进行了广泛探讨，但关于城市群体系的研究仍然相对较少。
基于上述研究结果，未来中国以城市群为主体的多中心发展态势将进一步突出，即在空间结构上呈现出从单中心向多中心转变，中国城市或城市群体系的多中心发展、演变特征可总结如下。
实施区域协调发展战略强调，以城市群为主体构建大中小城市和小城镇协调发展的城镇格局，即未来中国城市群体系将呈现多中心发展态势，从结构上实现从单中心向多中心转变。鉴于此，本研究根据前文理论框架和发展规律分析，采用空间引力模型，以全国288个地级及以上城市为样本，计算基于城市规模的城市吸引力指数，并经过叠加、归并处理，分析我国城市群体系多中心演变方向。
二、中国城市群体系空间发展规律分析
城市或城市群体系空间发展的结果是东中部群网化与西部、东北群带化并存。根据城市和区域发展的一般规律，城市群体系一般呈现点状、点线状、群带状和群网状四种发展形态。点状体系中的城市一般远离重要交通轴线，与相邻城市相隔较远，且不具备城市群的发展条件；点线状城市体系一般依托重要交通轴线，沿线相邻城市相对联系紧密，时间距离基本在2小时以内，并出现了潜在城市群；群带状城市体系一般依托快速化交通轴线，沿线相邻城市时间距离基本在1小时以内，实现同城化，且已出现发育成熟的城市群；群网状城市体系则更进一步，依托快速化、网络化交通体系，网络交汇城市与各向相邻城市的时间距离在1小时以内，实现同城化，所有城市与临近中心城市的时间距离在2小时以内，实现同群化，出现全国性、区域性、地区性、潜在城市群并存的发展格局。
采用上述开发模型，既实现了视图层、控制层与模型层的分离，又实现了业务逻辑层与持久层的分离。这样无论前端如何变化，模型层只需很少的改动，并且数据库的变化也不会对前端有所影响，大大提高了系统的可复用性。不同层之间耦合度小，有利于团队成员并行工作，大大提高了开发效率。
第二阶段：群带状城市或城市群体系。上世纪90年代以来，随着经济发展和城镇化进程的快速推进，城市群在中国区域经济发展中的作用越来越突出。城市群的出现成为中国城市体系由点线系统转变为群带联系的重要标志。这一时期，交通基础设施建设进一步发展，城市之间的联系更加密切，兰新铁路向东与陇海铁路相连，向西北与北疆铁路相接，构成了“亚欧大陆桥”在我国境内的大通道，沿线集结了天山北坡城市群、兰州—西宁城市群、关中城市群、中原城市群以及徐州城市群，形成了横跨我国东西全境的陆桥城市带。2000年以后，因为铁路提速的需要，沪杭、浙赣、湘黔、贵昆四条铁路线合并为沪昆铁路，长三角城市群经鄱阳湖城市群、长株潭城市群与黔中城市群相连成为东西向的又一条城市带。此外，在东部城市群快速发展的推动作用下，沿海线的羽翼也更加丰满，以沿海城市为中心不断向内地辐射，由单一沿海城市的连线演变成城市群的联系，形成环渤海城市群、长三角城市群、珠三角城市群、北部湾城市群为主体的沿海纵向城市带。
表1 中国城市或城市群体系划分标准
第一阶段：点线状城市或城市群体系。点线状的城市或城市群体系是上世纪90年代以前中国城市体系的主体形态，主要表现为城市在全国或区域范围内沿主要交通轴线展开，而其他区域城市则以零散的点状分布为主。“线少点多”、城市孤立发展是这一时期城市或城市群体系的主要特点。铁路一直是中国最重要的交通运输方式，城市沿全国重要的铁路线分布是点线状城市或城市群体系的主要表现形式。陆续开通的陇海—兰新线（途经连云港、徐州、开封、郑州、洛阳、西安、咸阳、宝鸡、兰州、乌鲁木齐等主要城市）、京广线（途经北京、石家庄、安阳、郑州、驻马店、武汉、长沙、湘潭、广州等主要城市）、京沪线（途经北京、天津、济南、徐州、南京、常州、无锡、苏州、上海等主要城市），加上建国前的京哈线（途经北京、天津、秦皇岛、锦州、沈阳、四平、长春、哈尔滨等主要城市），这些是90年代以前中国铁路交通的四条骨干线路，与沿线经过的城市共同组成线状城市或城市群体系的空间分布形态。基于当时中国城市的空间分布形态，80年代中期，国内学者曾提出国土规划的“点—轴系统”理论模型以及中国国土开发的“T”字型空间结构战略。［17]
根据以上城市或城市群体系发展标准，改革开放后中国城市体系的演变大体上经历了三个发展阶段：上世纪90年代以前，以点线体系为主体；90年代到2010年，具体表现为群带体系；2010年以后，呈现群网与群带并存的空间体系。
(10)因上书曰：“南越地东西万里，名为外臣，实一州主，今以长沙、豫章往，水道多绝，难行。”(《史书·华阳国志》)
[][]研究组患者IL-6及TNF-α水平明显低于对照组患者,差异具有统计学意义(P<0.05),其详细情况见表2.
第三阶段：群网和群带并存的城市或城市群体系。2010年以后，随着高速铁路建设的全面推进，中国城市体系由群带向群带、群网并存转变，具体表现为：东中部城市因时间距离的缩短而压缩，形成群网状城市体系；西部和东北地区仍以群带联系为主。东中部地区在原本就相对密集的铁路线基础上又陆续开通了高速铁路，基本形成了南北8小时、东西4小时、相邻城市1小时的交通格局，如已经开通的京沪线，包括蚌埠—合肥支线，纵贯京津沪和冀鲁皖苏四省，连接环渤海和长三角两大经济区，全程运行时间不足5小时。高铁的陆续通车，从东南西北四个方向压缩着中东部地区的时间距离，而时间距离的缩短让城市之间的空间联系不再局限于城市群内部，而是扩大到东部和中部大区域之间。东中部地区城市原本就比较密集，城市群众多，这些都为群网状城市体系的形成提供了必要条件。西部和东北地区快速交通的发展稍滞后于东中部地区，而且城市的数量和规模均相对有限，城市仍然依托原有重要交通线呈群带状布局。
三、中国城市群体系发展的多中心演变分析
也许是太过激动，布朗“泄愤”时并未意识到所佩戴的微型麦克风仍在开启中。于是，首相“偏执狂”的言论当天便成为英国数家报纸网络版的头条新闻。
（一）基本研究方法
1.城市空间可达性分析
为体现城市间的空间相互作用，本研究用城市联系强度公式，即空间引力模型，评估城市影响范围和作用强度，相应的计算公式如下。
Iij为城市i和城市j之间的相互作用强度；Pi、Pj分别代表城市i和城市j在2015年的常住人口数，用以表征城市腹地人口规模；wi、wj分别为城市i和城市j产生社会经济活动的需求水平；dij为城市i和城市j之间的最短时间距离，即城市间的可达性值；b为距离摩擦系数，取b=1；K为常数，取K=1。
2 单击下方新建调整图层按钮选择色相/饱和度调整图层。在调整图层与眩光素材图层之间按住Alt键单击鼠标左键，将其调整范围限制在眩光图层中。接着左右移动色相滑块，将眩光的颜色调整到最适合画面氛围的效果。
基于城市空间可达性分析，计算每个城市与全国其他地级及以上城市的空间联系强度总和，获得该城市的对外经济联系总量，用以反映每个城市与其他所有城市的空间相互作用总和，具体核算公式如下。
此外，研究还将每个城市群视为一个城市，提取29个城市群的空间联系矩阵，并根据每个城市群涵盖的城市确定城市群空间联系总量，剔除城市群内部城市之间的联系，由此精确城市群对外联系总量，以此开展29个城市群层面的叠加和归并处理。城市群的归并过程与城市的归并过程类似，即从城市群空间联系总量排名位置最靠后的城市群开始归并，在城市群空间联系矩阵中找到该城市群空间联系最大的城市群，作为城市群对，并同时考虑国家东北、西北、华北、华中、华东、华南、西南七大地理分区，将空间联系总量较低的城市群并入总量较高的城市群中，最后得到的七个区域中心城市分别为：上海、北京、广州、郑州、重庆、沈阳和西安。重复以上过程，本研究还对七大区域性城市群再次归并，得到三个全国中心城市上海、北京和广州及其全国层面的城市群腹地范围（表3）。
（二）核算结果分析
基于城市空间可达性和城市群影响范围分析方法，以全国288个地级及以上城市为样本，计算基于城市规模的城市吸引力指数，即对外经济联系总量，本文仅列出对外经济联系总量前10名的城市及其指数 （表2）。从对外经济联系总量上看，上海在全国288个地级及以上城市中排名第一，对外经济联系总量最大，在全国的影响范围也最大，其次为北京、广州、苏州、天津等城市。
鉴于国外对大型科学仪器设备的使用和管理较国内起步早，其对设备开放共享问题的研究、实践、遇到的问题及解决方法均值得探讨和思考。
表2 对外经济联系总量前十名的城市及其指数
（三）城市群体系多中心演变分析
在城市群体系发展演变过程中，城市与城市之间必然发生空间联系，本研究使用邻近原则确定中心城市辐射的大致范围，即选择中心城市邻近的区域。将城市对外经济联系总量由高到低排序，从排名最靠后的非中心城市入手，在空间可达性联系矩阵中找到与之对应的最近城市，以这个可达性值所形成的城市对作为互相隶属关系，进行归并，如果与之对应的城市不是中心城市，则重复以上过程继续归并，直到归并到中心城市为止。如此“自下而上”，逐级归并，便可确定城市群的基本范围，也由此得到中心城市的腹地范围。
2.城市群影响范围分析
经过以上过程，研究最终确定了29个城市群，涵盖29个中心城市，共计209个地级及以上城市，剩余79个城市不在城市群范围内。每个中心城市的辐射范围如图1所示，连接线两端的城市即为最大空间联系城市对，每个城市群均以中心城市为核心，集聚周围的城市组成城市群。这29个城市群的范围已经打破了省级行政界线的限制，城市群体系多中心发展态势和组织模式将更为高效。
图1 中国地级及以上城市最大空间联系
Ii表示城市i对外经济联系总量，n表示城市总数量。
本研究全面梳理国内外城市或城市群体系相关研究进展，结合全国288个地级及以上城市发展规律，综合考虑环境、经济和交通等因素对城市群体系空间结构演化的影响，提出点状、点线状、群带状和群网状四种城市群体系空间结构发展形态，并进一步引用空间引力模型方法，计算基于城市规模的城市吸引力指数，经过叠加、归并处理，分析我国城市群体系多中心演变方向。
大型及以上城市内多中心结构逐渐形成。根据前文的预测结果，一方面未来全国超大城市、特大城市和大城市的数量将会继续增加，另一方面，超大城市、特大城市和大城市的基础设施比较完善，城市经济社会发展程度较高，人口向这些城市流动和集中的趋势不可阻挡，其城区人口规模还会继续扩大。在超大城市、特大城市和大城市城区人口规模不断扩大的趋势下，为降低城市病爆发的危险，建设经济更具竞争力、社会更具凝聚力和环境更具永续力的健康城市，需要在其内部构筑多中心的结构体系，即通过多中心组团式设计构建城市内部多中心结构体系，优化大型城市的持续、健康发展，解决大城市负外部性和城市病等问题。
表3 全国29个城市群归并结果
城市群内部的多中心结构体系逐渐形成。长三角城市群由上海、杭州和南京组成了城市群的多中心体系，形成了“群下有群”的体系结构。珠三角城市群以广州、深圳组成了多中心体系。京津唐城市群以北京和天津组成了多中心体系。成渝城市群以重庆和成都组成了多中心体系。海峡西岸城市群以福州和厦门组成了多中心体系。中原城市群以郑州和洛阳组成了多中心体系。辽中南城市群以沈阳和大连组成了多中心体系。山东半岛城市群以济南和青岛组成了多中心体系。关中城市群以西安和咸阳组成了多中心体系。此外，还有一些城市群经过成长会在未来的城市群体系中发挥更重要的作用，如以南阳为中心的鄂豫、以菏泽为中心的鲁豫皖、呼包鄂、浙东、黔中、滇中、南宁、兰州、银川、太原和保定等城市群，现阶段已经具备了城市群的经济形态，未来将不断成长并走向多中心结构体系。
区域中心与城市群中心叠加的多中心结构体系凸显。以上海、北京、广州、郑州、重庆、西安和沈阳为中心城市的七大区域也形成了区域层面的多中心体系。每个区域都包含多个城市群，每个城市群的中心城市与区域中心城市又形成了区域内部多中心城市体系。从空间区域来看，华北地区的多中心城市体系由区域中心城市北京，与城市群中心城市天津、呼和浩特、太原、济南、保定、南阳组成。华中地区由区域中心郑州，与城市群中心城市洛阳、武汉、南阳组成。华东地区由区域中心上海，与城市群中心杭州、南京、合肥、福州、南昌、温州、菏泽组成。华南地区由区域中心广州，与城市群中心深圳、长沙、湛江、汕头、南宁组成。东北地区由区域中心沈阳，与城市群中心哈尔滨、长春、大连组成。西北地区由区域中心西安，与城市群中心咸阳、兰州、银川组成。西南地区由区域中心重庆，与城市群中心成都、贵阳、昆明组成。
在综合测评中，需要解决的问题包括两个方面，即各个指标的权重和综合测评模型。考虑不同测评主体的能力差异，本文主要采用客观赋权法来实现。为了提高可比性和促进作用，本文拟采用理想点法来实施综合测评。
四、结 论
城市化在全国范围内的加速推进，突出了城市在经济发展中的重要作用。从2011年起，中国城市化率超过了50%，城镇常住人口超过农村常住人口，中国社会结构发生了历史性变化，由乡村型社会为主体的时代进入了以城市型社会为主体的新时代。未来中国经济的空间格局主要由城市承担，城市空间格局及其城市群体系都将会发生重大变化。本文重点聚焦中国城市群体系的规模结构和演变规律，引用空间引力模型方法，以全国288个地级及以上城市为样本，分别计算基于城市规模的城市吸引力指数，并经过叠加、归并处理，分析我国城市群体系多中心演变方向，相关研究结论如下：
（1）构建多尺度的多中心，释放、共享正外部性，提升城市群体系的社会凝聚力和环境永续力。多中心结构形成的重点在于对城市群副中心、城市内部副中心、新城的建设，关键是做到副中心功能融合。首先，应加快公共服务均等化、基础设施一体化，加强副中心科、教、文、卫、市政市容建设，增加更多的就业岗位。其次，应加强城市群间和城市内部各中心之间的快速轨道、桥梁、码头建设，推动多中心交通一体化。最后，应推进城市群副中心、城市副中心与主中心形成联动发展，实现城市群体系形态上多中心、功能上一体化的格局。
（2）基于城市群多中心演变结构，促进城市空间和功能体系的网络化。随着城市群体系的多中心演变，未来还需要在功能网络和空间网络上推动城市群体系的网络化。第一，发展城市功能网络，分享范围经济，城市网络更加强调城市体系的整体功能，即需要通过多中心协作，实现价值呈几何级数增长的网络外部性。第二，发展城市空间网络，促进区域均衡协调发展，即立足于区域整体效益，在体制机制上实现从地方政府的单一型治理到区域整体的多点化网络治理。
城市群体系多中心格局不可能一蹴而就，本研究仅以城市空间作用强度和对外经济联系总量等指标为基础，对中国未来城市群体系空间演变形式予以分析，提出城市群的多中心演变趋势。城市发展是经济规律和政策共同作用的结果，多中心战略既需要遵循城市发展规律，还需要政府的积极引导作用。未来研究可以进一步引入城市群发展的政策参数，分析政策视角下的城市群体系演变规律。
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中图分类号： F292
文献标志码： A
文章编号： 1001-862X（2019）03-0047-007
本刊网址·在线杂志： www．jhlt．net．cn
*基金项目： 国家自然科学基金青年项目“协调发展导向下高铁网络对区域空间优化的影响机理研究”（71803013）
作者简介： 王雨飞（1986—），女，黑龙江齐齐哈尔人，博士，北京邮电大学经济管理学院讲师，主要研究方向：交通与区域经济；倪鹏飞（1964—），安徽阜阳人，中国社会科学院财经战略研究院研究员、博士生导师，主要研究方向：城市与房地产经济学；王光辉（1987—），山东烟台人，博士，中国科学院科技战略咨询研究院助理研究员，本文通讯作者，主要研究方向：可持续发展战略、社会稳定预警。
（责任编辑 吴晓妹）
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