河北省城市空间分布的定量研究

河北省城市空间分布的定量研究

1影响区域的计算1.1综合实力评价城市发展1.1.1确定指标的标准综合实力是一个复合指标，需要能够充分反映城市对该地区的各种影响。而传统的评价方法往往只采用单一指标或少数几个指标,不能全面、客观、综合地反映城市的实力地位。本文采用综合指标体系来分析河北省11个城市影响区域系统,考虑反映城市影响的主要因素及其现状影响与潜在影响能力,分别从城市规模、工业经济效益、社会生产能力、商业规模等多方面提出了多种指标。然后通过对指标的相关性和规模的一致性分析,剔除含义明显重复或被替代性大的指标。经筛选,从中选取了10个主要指标,作为刻画城市综合实力的变量,即市区非农业人口(X1)、国内生产总值(X2)、人均GDP(X3)、固定资产净值(X4)、社会商品零售总额(X5)、地方财政收入(X6)、全部职工数(X7)、固定资产利税率(X8)、城乡居民储蓄年末余额(X9)和人均财政收入(X10)等。1.1.2相关系数指标的权系数因子应用主成分分析方法把以上多个指标线性组合,使原始变量减少为有代表意义的少数几个新的变量,以少数几个指标来代替多个指标,既能更集中更典型地表明研究对象的特征,也能避免大量重复的工作。首先,列原始数据矩阵,将河北省11个地级市的10个特征参数值建立一个11×10的原始矩阵。然后,对相关系数进行标准化和计算,用雅可比法求解,输出相关系数矩阵的特征值、贡献率和累积贡献率(表1)。主因子的提取以计算得到的各因子特征值及累积贡献率为依据,特征值越大,贡献率越大,表明该因子在反映城市综合实力能力上越重要,只有特征值大于1的因子才能被选为主因子。按累积贡献率大于85%的一般原则,从表1可知,前三个主成分的累积贡献率已达86.08%,且它们的特征值均大于1,后7个主成分所包含的百分数很小,说明前三个主因子所包括的要素信息量可以反映出10个原始特征参数的大部分信息。因此选取前三个主因子来替代10项指标,这三个主因子是第一主因子——经济活动规模因子,第二主因子——投入产出效益因子,第三主因子——经济效益因子。多指标综合的关键在于形成指标的权系数因子,权系数因子选择恰当与否,直接影响综合指标的客观性。本文采用权系数因子为:Ki=Ai×Cij×100(1)式中Ki为第j变量的权系数;Ai为第i主因子的贡献率;Cij为第j变量在第i主因子上的贡献。1.1.3变异标准化标准化对原始数据进行标准化处理,以消除系统统计误差及量纲差异的影响,为避免标准化后指标产生负值,这里采用极差标准化。即设Xij为i城市j变量原始统计数据,则Mij=(Xij-minXij)/(maxXij-minXij)(2)于是,城市综合实力相对数为:Fi=Mij×Kj,Fi是一个相对量,是相对具体空间上的城市而言的,则河北省11个地级市的综合实力数值由大到小排列(表2)。1.2影响区域的计算1.2.1城市地理场场强的度量城市作为一定区域空间结构的核心,具有集聚和扩散的功能,影响着周围的区域,本文借用物理学的概念,把城市影响范围称之为城市影响力的“力场”,影响力的大小称为“场强”。现代城市,不仅是区域发展的经济中心,也是区域政治、文化和基础设施建设的中心地,更确切地说,它是经济、社会和物质三位一体的有机实体。因此,以城市的综合实力F来作为评价城市地理场场强的综合变量,则某一城市(吸引中心)与其以外任何一点建立引力模型,计算公式为:Sik=F/d2ikik2(3)式中Sik为i城市k点上的场强;dik为i城市到k点的距离;F为i城市的综合实力。1.2.2响应所替代本文已经计算出了河北省11个地级市的综合实力。从公式(3)中可以看出,随着某点距城市距离的增加,场强越来越小,逐渐被另一城市的影响所代替。通过上式分别计算S1k和S2k,若S1k>S2k,则k属于城市1的范围;若S1k<S2k,则k属于城市2的范围;若k是吸引中心1,2的分界点,则S1k=S2k,得出断裂点公式Dr=Drp/(1+Fp/Fr−−−−−√)(4)Dr=Drp/(1+Fp/Fr)(4)式中Dr为断裂点到r城市间铁路或公路的距离;Drp为r、p两城市间的距离;Fr、Fp分别为r、p两城市的综合实力。1.2.3断裂点处东南角区域京津冀地区,北京为最大的吸引中心,石家庄为河北省最大的吸引中心。本文选用北京和石家庄断裂点处场强作为确定城市影响范围所需场强。计算北京与石家庄之间的距离为283km,设北京为r城市,石家庄为p城市,则Fr=95.38,Fp=18.05,Drp=283,则Dr=283/(1+18.05/95.38−−−−−−−−−−√)=197.21Dr=283/(1+18.05/95.38)=197.21km;Dp=283-197.21=85.79km根据计算,两市断裂点距北京197.21km,距石家庄85.79km,断裂点处石家庄市的城市影响力场强为S=18.05/85.792=2.45×10-3,以此场强来确定河北省11个地级市弱影响范围的边界场强。石家庄市作为河北省最大的中心城市,城市综合实力为18.05,其周围有鹿泉市、正定县、藁城市、栾城县和元氏县,受距离衰退效应的影响,石家庄市对这五县影响强度大,因此,选五县铁路距离石家庄最远处作为强影响区的边界场强,五县铁路距离石家庄最远处为元氏县,其与石家庄之间的距离为35km,计算场强为:S=18.05/352=14.73×10-3,以此场强作为河北省11个地级市强影响范围的边界场强。1.2.4城市综合实力fiDi=Fi/S−−−−√(5)Di=Fi/S(5)式中Fi为第i城市的综合实力;S为城市影响范围的边界场强;Di为城市影响范围即边界点距城市中心的距离。经计算,得出河北省11个地级市的城市影响范围(表3)。2分析省域城市的空间发展趋势2.1响区范围根据表3中河北省11个地级市的强、弱影响区范围,即强、弱影响区的边界点距中心城市的距离,可知河北省11个地级市的强、弱影响区内所包括的县、市(表4、表5)。2.2河北省各区域强影响区的发展态势城市的强影响区是接受城市扩散效应迅速的地区,预示着近期内区域形态的发展方向和空间发展趋势。从表4和上面的分析可知,河北省11个地级市的强影响区均相互独立,没有重叠和毗连现象。说明在近期内,城市之间的相互作用、相互影响很少,呈现出一种孤立的多中心城市的多核心状。虽然城市之间的相互作用不是很大,没有相互重叠和毗连现象,但是从11个地级市的强影响区来看,依然存在3个城市相对密集的地区。1)石保区,包括石家庄市、正定县、灵寿县、平山县、井陉县、元氏县、栾城县、新乐市、鹿泉市、藁城市和保定市、满城县、清苑县、徐水县等地区。2)邯邢区,包括邯郸市、邯郸县、磁县、临漳县、成安县、永年县、武安市、邢台市、邢台县、任县、南和县、沙河市等地区。3)唐山区,包括唐山市、丰润县、丰南市等地区。根据河北省11个地级市强影响区的特点,可以看出河北省城市近期的发展趋势:1)整体上呈现出孤立的多中心城市的多核心状。各中心城市均成为一定范围内的集聚中心,极化机制占主导地位。这些区域的中心城市近期内是河北省交通、通信等各项基础设施的重点设置区。2)石家庄市、唐山市、邯郸市在城市形态上将有小范围的扩延。在石家庄市、唐山市、邯郸市这三市的强影响区范围内存在着比较多的小城市和城镇,在三市的影响下,它们会很快发展起来。而且这三个地级市也将由孤立的多中心城市阶段向城市郊区化和乡村城市化阶段过渡,在形态上表现为城市小范围的扩延。这三个地区可以说是近期内河北省城市化速度最快的地区,也是各种有形设施的重点投资地区。2.3城市的弱影响区城市的弱影响区是近期内接受城市扩散效应迟缓的地区,但随着城市综合实力的增强其接受城市扩散效应的速度也会随之加速,因此,城市的弱影响区预示着区域在较长时期内的发展方向。由上述的分析和表5可知,在较长的时期内,河北省城市的发展可以分为两种形式的地区。2.3.1在京山铁路沿线上存在一些山地和城市间的城市南北轴是指京广铁路沿线地区,东西轴指京山铁路沿线地区。在这两轴地带上共有河北省的6个地级市,根据对弱影响区范围的分析,这6个城市的弱影响范围均有重叠现象。而且京津二市斜贯这一轴线,此外,在京津轴带中间还有我省的廊坊市。城市之间的相互作用、相互影响往往是依赖交通线联系在一起的。京广铁路沿线有石家庄市、邢台市、邯郸市和保定市,其中石家庄市与邢台市在邢台市的临城县、隆尧县、内丘县重叠;石家庄市与保定市在保定市的定州市和安国市重叠;唐山市与秦皇岛市在秦皇岛市的昌黎县重叠;邯郸市与邢台市在邢台市的邢台县、任县、南和县、沙河市、平乡县和邯郸市的永年县、武安市、曲周县、鸡泽县重叠。在京山铁路沿线有河北省的唐山市和秦皇岛市,它们在秦皇岛市的昌黎县重叠,这些重叠的县、市在未来会受到两个地级市的影响,所以也是各项基础设施重点投资的地区。同时,由于这6个市同在京广和京山线上,它们之间的相互影响也很大。此外,由于它们分布比较集中,会形成一个南北向和一个东西向的城市带。在这三轴上共有我省的7个地级市,其中京广线上的四市之间,京山线上的两市之间影响较强,由于京津两大城市的影响辐射,保定市和唐山市之间虽相距较远,两市间的地区仍是城市影响较强的地区。这三轴地区可以说是河北省未来城市、交通和通讯等基础设施的密集地区,也是经济发展很快的地区。2.3.2河北城市化的趋势1)冀东南地区,指京津以南,京广线以东的地区。该地区目前有沧州市和衡水市两个经济吸引中心。两市经济综合实力较弱,影响范围狭小。该区未来将以此两市为中心形成双核地区。2)冀西北地区,包括承德市和张家口市及保定市的部分地区。冀西北地区地域广阔,目前只有张家口和承德两座城市,两市紧紧相临,但综合实力较弱,是冀西北地区未来的极化中心。总之,河北城市发展的趋势可概括为:在近期内,河北省整体上处于孤立的多中心城市阶段,少数地区将向城市郊区化和乡村城市化阶段过渡,区域形态尚不存在质的差异。而在未来,河北省部分地区将形成轴状的都市连绵区状态,而部分地区仍处于孤立的多中心城市阶段,说明区域形态出现了质的差异。3河北省各城市发展的展望(1)近期内,加强中心城市的建设,尤其要加强省会城市石家庄的建设,使其成为河北省的经济增长极河北省城市的强影响范围没有重叠,说明近期内城市的发展呈孤立的发展趋势,所以要加强各个地级市的建设,使其能够带动整个区域的发展。由于河北省省会的变动,到目前为止,河北省还未形成它的经济增长极。现在,石家庄与沿海其他省份的省会相比,经济实力,发展水平仍然比较低。为此,加强石家庄的建设,使它成为河北省的经济增长极,成为能对整个京津以南地区有较大影响力的城市。(2)加强河北省沿海轴线的发展以天津为中心向南北两翼延伸的河北省沿海地带,有唐山、秦皇岛、沧州三个地级市和黄骅港,同时唐山和秦皇岛还在京山铁路沿线。唐山市是河北省重要的矿产、能源和重工业基地,其综合实力较强,而且濒临渤海有京唐港,进一步加强其综合实力,使其影响范围与承德市影响范围毗连,进而重叠,促成承德、唐山、秦皇岛三核心城市鼎立格局。同时使其成为河北省北部的经济中心,与石家庄一起成为河北省南北经济中心,从而带动整个河北省经济的发展。秦皇岛是重要的港口城市,其影响范围比较大,应加快其发展。处在沿海的沧州的综合实力、影响范围都很小,随着黄骅港的建设和神黄铁路的建成,将给沧州的发展注入新的活力。这一带有丰富的资源和优良的港口条件,具有良好的发展前景。(3)进一步加强京广沿线城市的发展在京广沿线上的石家庄、保定、邢台、邯郸四个城市的弱影响范围相互都有重叠,在未来会成为河北省的城市密