环北部湾经济圈城镇体系结构及其分形模型研究

1、第25卷第2期2008年3月中国科学院研究生院学报Journal of the G raduate School of the Chinese Academy of Sciences V ol.25March N o.22008文章编号:100221175(2008022*环北部湾经济圈城镇体系结构及其分形模型研究3谢天成1覃平2谢正观1(1中国科学院研究生院资源与环境学院,北京100049;2柳州市国土资源局,柳州545001(2007年4月18日收稿;2007年5月14日收修改稿Xie TC ,Q in P,Xie ZG.A study on urb an system structure

2、 and its fractal model in the B eibu 2B ay circling economic zone.J ournal of the Graduate School of the Chinese Academy of Sciences ,2008,25(2:185191摘要通过计算环北部湾经济圈城镇体系的首位指数、不平衡指数及城市规模分形分布的分维数,讨论了环北部湾经济圈城市体系的等级规模特点;用城镇密度、关联维数分析了环北部湾经济圈城镇体系的空间结构,指出了目前城镇体系的特征:序列大小分布,大城市实力不强,中小城市数量偏少,规模小,经济实力差,城镇规模结构不合理

3、;空间布局小集中、大分散,城镇间的相互作用较小,对区域的辐射带动能力差.在对城镇体系结构特征形成内在机制探讨的基础上,提出了未来环北部湾经济圈城镇体系发展的相应对策:重点发展大城市,增强大城市辐射力;大力发展中小城市;以工业化推进小城镇的发展;积极实施城市群发展战略,完善城镇空间结构.关键词环北部湾经济圈,城镇体系,空间结构,规模结构,分形中图分类号F2911引言在经济全球化迅速发展的大背景下,区域和次区域经济一体化正在不断加强.近年来中国经济发展的区域化趋势日益明显,已形成多个经济合作区域或经济发展核心区,如环渤海地区、长江三角洲、珠江三角洲等.随着中国-东盟战略伙伴关系的建立与快速发展,环

4、北部湾地区作为中国与东盟跨海连结的纽带,以其独特的地理位置、丰富的自然资源、良好的合作基础和广阔的开发前景,越来越受到各方的关注.中越两国已提出共同开发“两廊一圈”的设想,其中的“一圈”,就是环北部湾经济圈;并且在2007年“两会”上,北部湾地区的开放开发同时受到中国的高度重视,有条件成为中国经济新的“增长极”.城市作为区域政治、经济、教育、科技、文化、交通和信息中心,在区域经济和社会发展中起着越来越重要的作用,环北部湾经济圈必须通过城市的发展来带动整个区域的发展.作为一个开放的社会经济系统,城市与城市之间、城市与区域之间不断地进行着物质交换、能量传递和信息流动.这种空间相互作用使一定区域内不

5、同规模等级、不同职能的城镇之间产生密切联系,形成具有一定结构和功能的有机整体,即城镇体系.从已有的文献来看,目前环北部湾经济圈城市化水平落后,城市规模偏小,城镇体系结构不合理14.随着环北部湾经济圈的发展,该区域经济正面临着新一轮的高速增长.如果城市化是经济和社会发展的高度集合,是工业化、国际化和现代化的综合标志,那681中国科学院研究生院学报第25卷么,城镇体系就可以说是区域经济的骨架,是带动区域经济增长的极核5.研究环北部湾经济圈城镇体系结构特征及成长的动力机制,制订合理的城镇体系发展对策,对促进区域经济增长、社会发展与加速北部湾经济圈一体化进程具有十分重要的意义.2数据来源与分形模型21

6、1研究区域与数据来源沿海地区是中国率先实施改革开放、参与亚太区域经济合作、发展外向型经济的主要阵地.环北部湾经济圈与中国其他沿海开放地区相比,是经济发展水平最低、开发时间最短的地区,成为中国沿海经济的“洼地”.但是北部湾地区丰富的自然蕴藏和独特的地理位置,使其成为开发潜力最深厚、开放意义十分重大的发展前沿.加快北部湾开放开发与经济合作,不仅有利于环北部湾省区的改革发展,也有利于丰富和深化中国与东盟合作领域和内容,还有利于完善中国沿海区域经济布局,带动西部,缩小差距,促进共同发展.北部湾地区有条件成为中国经济新的“增长极”,推动形成长三角与珠三角、渤海湾与北部湾以及海峡两岸“两角两湾两岸”的沿海

7、经济发展相互支撑新格局.地理概念的北部湾包括中国的广西沿海、广东雷州半岛、海南西部,以及越南的东北部区域.本文中北部湾经济圈包括北部湾(广西经济区“4+2”模式中的南宁、北海、钦州、防城港、玉林、崇左6市,广东省湛江市及海南省全省范围.本文所有数据的来源包括:(12004年、2005年中国城市统计年鉴;(2广西统计年鉴2006、广东统计年鉴2006、海南统计年鉴2005;(3各市官方网站.考虑到数据的可比性,同一指标的数据尽量采用相同的年份与统计口径.文中城市人口的口径是“市区人口”,其中县级市直接用城市统计年鉴中的“县级市城镇人口(指城关镇人口”数值,对于地级市则采用市辖区非农业人口.212

8、规模结构及其分形特征在环北部湾经济圈现有的城镇中,市辖区非农业人口超过100万的特大城市只有1个(南宁,人口在50100万的大城市有2个(海口、湛江,2050万的中等城市有5个(北海、三亚、吴川、玉林、钦州,其他均为20万以下的小城市和建制镇(见表1.表1环北部湾经济圈各城市人口万人城市南宁海口湛江北海三亚吴川玉林钦州北流廉江儋州城市万宁东方雷州防城港琼海文昌崇左五指山东兴凭祥合计研究表明,一个国家或地区的城市规模分布明显分为2种类型,即首位分布与序列大小分布.依据表1计算出环北部湾经济圈城市的首位指数,包括2城市指数(首位度、4城市指数及11城市指数,分别为11370、01607、01704

9、,与城镇体系发展水平较高的长江三角洲及珠江三角洲地区相比,首位指数均偏小.按照城市位序-规模原理,在城市人口分布比较理想的情况下,首位度的数值为2,4城市指数和11城市指数为1.首位度越是大于2,4城市指数和11城市指数越大于1,则城市规模越是属于首位分布;反之则城市规模分布属于序列大小分布.可见,环北部湾经济城市规模属于典型的序列大小分布7,尚处于城镇体系演化过程中的初级阶段.从各等级城市规模来看,首位城市规模偏小,经济实力较弱(2005年南宁G DP 仅为723136亿元,对区域的辐射带动作用不明显.人口大于50万的大城市人口占整个区图1环北部湾经济圈城镇规模分布曲线域城市人口的5114%

10、(见图1,中等城市人口占2114%,在小城市中人口规模在520万之间的占2513%,人口规模小于5万的占119%.因此环北部湾经济圈大城市实力不强,中等城市数量偏少,规模小,经济实力差,城镇规模结构不合理.城市是区域的核心,大中城市的社会经济发展水平、城市化进程决定着环北部湾经济圈城镇体系的发展及演化,区域现状城镇体系规模结构必然会阻碍城镇系统功能的正常发挥,进而影响区域的快速协调发展.环北部湾经济圈特大、大、中、小城市数目比为12513,与全国城市121131313的结构比较,不同等级城市数量比例上相差不大,但是在城市综合实力上,无论是城市人口还是经济规模,环北部湾经济圈大城市规模均偏小,经

11、济实力偏弱,尚未形成可以辐射整个环北部湾经济圈的超大城市.作为唯一的特大城市南宁,其人口规模不到120万,G DP 总量相当于广州的七分之一,其辐射作用仅局限于周边及广西沿海地区;2个大城市海口、湛江也只是海南及雷洲半岛的核心城市;5个中等城市规模均偏小,大多刚刚达到中等城市的水平,城市人口最多的北海市仅2517万人,缺少3050万之间的中等城市;由于环北部湾经济圈工业化水平落后,小城市的发展也存在规模小、实力弱、质量差的问题.城镇规模等级体系的不平衡状况可采用不平衡指数S 度量,S反映了各规模等级城市分布的均衡程度7,其计算方法见公式(1:S =niY i-50(n +1100n -50(n

12、 +1,(i =1,2,3,n (1式中,S 为不平衡指数,Y i 为规模等级,是各规模等级的城市人口占总城市人口的比重从大到小排序后,第i 级的累计百分比,n 为等级个数.如果各等级规模平衡分布,则S =0;如果分布极不平衡,集中在一个等级内,则S =1.将环北部湾经济圈内的21个城市划分成21个等级,将各等级人口累计百分比带入公式(1中,得到不平衡指数S 为0151,可见不平衡情况较为严重.这种大城市规模偏小、各等级城市分布的不平衡,造成城镇体系的整体功能发挥受阻,大中小城镇之间缺乏必要的有机联系,使得本身实力就较弱的大中城市辐射功能进一步受到限制.图2环北部湾经济圈城市规模分布双对数坐标

13、图城镇体系规模分布具有自相似性,即满足分形的特征8.对于一定区域的城镇体系,若给定一个人口尺度r 去衡量,则人口大于r 的城镇数N (r 与r 的关系满足公式(2:N (r =Ar -D,(2这是一个分形模型,D 即为分维数,表示城镇规模的分布特征.公式(2可转化为ln N (r =A -D ln r ,(3式中,A 为常数.采用表1中环北部湾经济圈内21个城市的数据,以ln N (r 为纵坐标,ln r 为横坐标作出散点图,对无标度区进行线性回归模拟(见图2,得到分维数D 为114004,A =611247.R 2=019425,相关性较好.由于D >1,说明环北部湾经济圈城镇规模分布

14、较为集中,首位城市规模较弱,垄断性不强,城镇体系尚处于演化的初级阶段.分维数也验证了上面首位指数及不平衡指数的有效性.城市的发展受到多方面因素的制约.环北部湾经济781第2期谢天成,等:环北部湾经济圈城镇体系结构及其分形模型研究圈地处中国西南边陲地区,在历史上曾属于偏远的“夷蛮之地”,经济社会基础落后,与该区域相邻的贵州、云南、粤东地区及越南,社会经济水平低,无力带动区域经济的发展.解放以来环北部湾经济圈又长时间处于战争的前沿地区,国民经济建设与城市发展大大受到影响.改革开放后,由于区位劣势及区域环境背景影响,环北部湾经济圈经济发展一直较为缓慢,以至于成为目前中国沿海地区的“洼地”.213空间

15、结构及其分形特征城镇体系的空间结构即城镇空间分布体系,是指一个区域内的城镇由于存在空间相互作用,把空间上彼此分离的城镇结合为具有一定结构和功能的有机整体,它揭示的是区域内各城镇之间空间相互作用的状况和机制9.由于受自然条件(地形、地貌、水资源、薄弱经济基础及历史因素的制约,环北部湾经济圈的城镇只能在水资源条件较好、交通便利、经济易于发展的平原及沿海地区呈稀疏线性点状分布,主要有4种分布类型.第1种沿河流分布,广西的城镇多数分布在西江及其支流的平原地区,同样,环北部湾经济圈中的内陆城市南宁、玉林、崇左、北流也都分布在西江的支流上.第2种类型是沿交通线呈串珠状分布, 如兴业、玉林、陆川、廉江、遂溪

16、、湛江、雷洲、徐闻、海口、澄迈、儋州、昌江、东方、三亚等城镇多沿着黎湛线及粤海铁路呈南北向的带状分布;南宁、扶绥、崇左、宁明、凭祥等城镇则沿着湘桂线呈东北、西南向的带状分布,还有较多的城镇沿主要公路干线布局,如海南环岛高速公路上的城镇.第3种类型是沿海岸分布,这在环北部湾经济圈内城市中特征最为明显,整个区域21座城市中共有13座属于该类型分布.第4种是沿边境分布,主要指边境城市凭祥及东兴.许多城镇是2种或3种类型兼而有之.这种沿河流、海岸、交通干线轴向分布的特征决定了各个地区的首位城市(镇的间距较大,导致这些较大城市(镇间的空间作用力因距离过大而减弱,再加上该区域大中城市本身辐射力就较弱,对区

17、域经济的带动效应不明显.此外,由于相同的区位(如港口,城镇产业结构相似,城镇间的产业分工不明确,甚至导致恶性竞争,不利于区域经济的协调发展及一体化进程.图3环北部湾经济圈城镇密度的空间分布环北部湾经济圈城市化水平低,以非农业人口口径统计仅24197%(2004年,落后于全国平均水平.城镇密度偏小,每万km2仅118个城市、4518个建制镇,而长江三角洲、珠江三角洲地区则分别达到418个、10718个和418个、7212个.由于受自然、社会经济及历史条件的制约,环北部湾经济圈城镇密度的空间差异较大(见图3.城镇空间密度最大的为湛江片(湛江4市,密度为312个万km2,其次是海南(海南8市,为21

18、3个万km2,密度最小的为广西六市地区(9市,仅为112个万km2,相当于湛江片的13.由此可见,环北部湾经济圈城镇密度总体上非常小,而且空间分布差异较大.在一定区域内,各个城镇之间的相互作用与空间联系是客观存在的,可以用分形理论中的关联维数来模拟城镇之间的相互作用和空间联系.定义城镇体系的空间关联函数为10:C(r=1N2Ni,j=1H(r-d ij,(ij(4H(r-d ij=1,d ijr;0,d ij>r,(5式中,r为给定的距离标度,dij为城镇体系内第i个城市(镇与第j个城市(镇之间的直线距离,H为Heaviside阶跃函数.如果城镇体系的空间分布是分形的,则应具有标度不变性

19、,即C(rD C(r,(6 881中国科学院研究生院学报第25卷从而C (r r D,(7式中,D 为关联维数,其地理意义反映了城镇体系空间布局的均衡性.一般情况下,D 的取值范围一般介于02之间,当D 0时,表明该区域内各城镇间联系紧密,分布高度集中于一地(形成一个首位城市;当D 2时,说明城镇间空间作用力小,空间分布很均匀11.本文考虑到海南省的特殊性,对环北部湾经济圈内的大陆片(广西六市及湛江和海南省分别进行研究.借助于地理信息系统软件测算到环北部湾经济圈内大陆片13个城市两两之间的直线距离矩阵(13×13,以步长r =20km 来取距离标度r ,得到一系列点对(r ,C (r

20、 (见表2.表2标度r 及其对应的关联函数C (r 序号1691671651571631611571471451331271139981756149413727图4环北部湾经济圈城市空间分布的双对数坐标图和分维数以ln C (r 为纵坐标,ln r 为横坐标作出散点图(见图4.明显可见存在一个无标度区,对无标度区进行线性回归模拟,得到分维数D 为110468,R 2较集中.由此可见,环北部湾经济圈城镇空间布局的特征是分散前提下的局部集中,或者说小集中,大分散.这样的空间结构,由于缺乏绝对的核心城市辐射,大中城市实力又偏弱,导致城镇间的相互作用较小,对区域的辐射带动能力差.此外,在局部集中的城镇

21、组团内,往往由于规模结构相似,职能分工不明确,造成城镇间的盲目竞争.3结果讨论(1城市是区域的核心,而大城市更是区域发展的“龙头”.无论是城市规模还是社会经济发展水平,环北部湾经济圈内大城市的实力相对较弱,辐射力小,对区域经济增长的带动作用不明显.依据中国社会科学院对中国城市竞争力最新的排名,南宁、海口、湛江在中国的排名仅为第49、67、116位.可见,环北部湾经济圈必须抓住中国-东盟贸易区建立的历史机遇,实施增长极战略,重点发展特大城市、大城市,增强大城市辐射力,以点带面循序推进,进而推动整个区域经济的快速发展12.对于特大城市南宁,应重点促进其产业结构的升级与转换,保持和提高其在环北部湾经

22、济圈乃至全国城镇体系中的地位.对于海口与湛江,应扩大城市规模,积极向特大城市发展,加强城市分工与产业合作,增强城市辐射力,成为整个环北部湾经济圈的副中心城市.(2环北部湾经济圈内中小城市不仅数量偏少,而且规模小,功能不完备,人口与要素集聚能力弱,与大城市的联系不够紧密,对周边区域经济的辐射和带动能力差.因此,今后在扩大中小城市规模的同时,还必须提高城市质量,增强经济实力,加强城市基础设施建设,发挥其作为大城市与区域之间联系的“纽带”作用,促进地方经济的发展.对于基础条件较好的北海、三亚,应积极促使其向大城市过渡.一些县城如灵山、徐闻、合浦可考虑发展成为小城市.对于实力较强的建制镇,可考虑直接升

23、格为县级市.981第2期谢天成,等:环北部湾经济圈城镇体系结构及其分形模型研究190 中国科学院研究生院学报 第 25 卷 (3 小城镇是城乡间联系的纽带 ,针对环北部湾经济圈城镇密度小的特点 , 小城镇能够延伸城市辐 射范围 ,弥补城市数量不足的缺陷 ,是城镇体系不可缺少的一部分 . 工业化是城镇化的直接推动力 ,环北 部湾经济圈工业化水平落后对城镇化水平产生直接影响 . 今后应大力发展乡镇企业 ,进一步推进农业产 业化 ,积极培育 、 壮大农村集贸市场 ,为活跃城乡经济 ,大力发展第三产业 ,加强城镇基础设施建设 ,逐步 13 形成小城镇发展的坚实经济基础 ,推进农村城镇化过程 . (4

24、通过城市群的发展来带动城镇化的进程 ,这可能是一个比较节约的城镇化战略 . 整个环北部湾 经济圈目前已形成 3 个主要的城市带 ,即 “南北钦防”湛江 、 、 海南 ,这 3 片实际上已成为区域经济发展的 主轴线和经济增长带 . 未来应积极实施城市群发展战略 ,通过这个主轴经济增长带的发展 ,带动两翼的 崇左 、 玉林 ,形成特色各异 、 协调发展的城市群 ,完善城镇空间布局 ,更好发挥带动作用 . 参考文献 1 陈重峰 ,张湛鸿 . 发挥区域资源优势 ,加快湛江市城市化进程 . 规划师 , 2001 ,17 (3 :116118 2 PL , Kang XH. A study of the

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31、 2期 第 谢天成 ,等 : 环北部湾经济圈城镇体系结构及其分形模型研究 1 91 (1 College of Resource and Environment , Graduate University of the Chinese Academy of Sciences , Beijing 100049 , China ; 2 Bureau of Land and Resources of Liuzhou City , Liuzhou 545001 , China Bay circling economic : take big cities on stress ; develop the

32、 small and medium sized cities ; advance the 2 system of the Beibu2Bay circling economic zone. Key words Beibu2Bay circling economic zone , urban system , spatial structure , scale structure , fractal zone by figuring out the primate city index , the scale imbalance index and the fractal dimension of the town size 2 that there are some deficiencies in the urban system of the Beibu2Bay circling economic , such as , it takes on the dist