城市群空间范围识别标准的研究进展与基本判断21页
海口市城市边缘区空间范围的识别研究
海口市城市边缘区空间范围的识别研究Ju Qingqing;Yin Hanyi;Li Wei;Zhou Peng【摘要】城市边缘区位于城市与乡村之间的过渡交接地带,是城市扩张的前沿,也是城乡建设中最具活力的地区.准确地识别城市边缘区,有助于从城乡对比的角度来衡量城市化程度及其对生态环境的影响,有利于推进城市规划学科的进展.以海口市遥感影像数据为基础,选用不透水面指数评价土地利用程度,然后运用最大熵阈值法进行图像分割,界定海口市城市边缘区内外边界,并对海口市城市边缘区空间范围进行具体识别.最后通过人口统计和归一化植被指数验证识别结果的准确性,并依据识别结果对海口市2009-2017年城市边缘区扩展状况及驱动因素进行分析研究.结果表明,海口城市边缘区扩展变化主要受到自然因素、交通和人口等因子的影响.将不透水面指数与最大熵阈值分割法相结合可以直接从遥感影像中识别出城市边缘区,这是后续对这一特殊区域特征进行研究的基础.对海口城市边缘区扩张研究,有助于促进海口市的城乡协调发展,其对海口市实现城市规划与管理的可持续发展和生态与环境的平衡发展具有重要意义.【期刊名称】《海南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(037)002【总页数】6页(P180-185)【关键词】城市边缘区;不透水面指数;最大熵阈值法;驱动因子【作者】Ju Qingqing;Yin Hanyi;Li Wei;Zhou Peng【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TU986城市边缘区(又称城乡结合部、城乡交错带等)是指处于市区与乡村之间的，在土地利用、社会经济、人口等方面同时受到市区和乡村的影响，土地利用性质由城市向乡村过渡，经济发展不平衡、结构复杂的带状区域[1].如今大多数城市只关心中心城区发展，忽略具有高度异质性和发展活力的边缘区的建设保护，且现有的研究对象大多都是北京、上海、西安、武汉等大型城市，对于中小型城市的研究还相对较少，在未来的研究及城乡建设管理中需要更多的关注.城市边缘区中土地利用、社会经济、人口构成及生境条件较为复杂，因此准确识别城市边缘区的空间范围是后续对这一特殊区域特征进行研究的基础，对于监测城市扩张和制定具体的发展政策以避免、缓解或解决城市化进程中的社会和环境问题至关重要.准确识别城市边缘区空间范围一直是实践和研究中的难点.到目前为止，城市与乡村边界界定的方法在国内外尚未达到共识，城市边缘区的范围识别也就不知从何而谈.关于城市边缘区划定的早期研究，主要为依靠经验、直观判断的定性方法，随着地理信息技术和数学方法的发展，研究人员的注意力逐渐转向定量研究.例如，夏普和克拉克利用一种基于阈值的分类方法，通过最大通勤距离来确定俄亥俄州的城乡边缘区[2]；塞西尔将分形几何用来确定大都市地区的形态边界[3]；陈佑启则通过构建指标体系，运用“断裂点”划分北京城市边缘区[4]；陈连生等基于信息熵原理，通过分析北京市近郊区的景观紊乱度，对北京市边缘区内外边界进行划定[5]；马晶等将连续小波变换与遥感影像数据相结合对武汉市城市边缘带进行识别.[6]经综合分析，现有划定方法的主要特征是：早期的定性识别方法经验性和主观性较强，划定方法难以复制推广，且不利于结果的纵向对比.后期定量法的综合指标法指标选取较为繁琐，且大多依赖于统计数据，以至于指标体系的构建不够灵活，限制了其运用的广度；传统阈值划定及突变检测法则需要经过多角度多方位的判定，识别效率较低.随着城市的发展，人工不透水面逐渐取代了城市周边的自然景观，不透水面指数变化揭示了城市空间扩展变化.因此，本文采用不透水面指数空间分布图来表征海口土地利用空间结构，并基于城乡不同盖度的不透水面图像无序性变化原理，通过最大熵法自动识别阈值进行图像分割，得到海口市城市边缘区的内外边界线，最后将内外边界线等比例与海口市行政区划图进行叠加获得城市边缘区空间范围.此次研究首次将基于最大熵法的阈值图像分割引入城市边缘区识别，此方法对城乡边缘带的识别效率较高，且减少现有识别方法的主观性及指标选取的繁琐性.1 材料与方法1.1 研究区概况海口市是海南省的省会城市，地处海南岛最北部，北边为琼州海峡，南边与文昌市、定安县毗连，东面邻接文昌市，西边与澄迈县接壤，本文研究的海口市域范围只包括陆地部分.海口市地势平缓，具有大量特色的海岛自然景观，热带资源丰富，生态环境良好，村庄建设分布均匀，建成区西部以五源河森林公园，南部以玉龙泉森林公园为生态屏障，且从海口穿过的南渡江是海南省第一大河流，长75km，流域面积为130 km2.1.2 数据来源数据主要包括遥感图像，海口市行政区划图，主要交通道路网图，海口市统计年鉴.具体为：1)遥感影像.本文采用地理空间云数据服务平台提供的海口市2009年的Landsat5 TM多光谱影像和2017年的Landsat8 OLI 多光谱影像图作为基础数据，轨道号123-124/46，图像云覆盖率为0，空间分辨率为30米;2)从海口市政府门户网站下载的2017年更新的海口市行政区划图和主要交通路网图；3)海口市统计年鉴数据.海口市2017年各区及乡镇的人口数据.1.3 研究方法本文采用不透水面指数空间分布与最大熵阈值分割法相结合对城市边缘区进行空间识别，主要包括三个步骤.首先，利用植被-不透水面-土壤(Vegetable-Impervious-Soil Model，V-I-S)模型从Landsat影像中提取不透水面，表征研究区土地利用的程度；其次，在MATLAB里将不透水面空间分布图进行灰度化处理，并通过最大熵阈值分割法计算最佳阈值，使用最佳阈值对图像进行分割后分别得到海口市城市边缘区内外边界线；最后，通过图像处理软件将等比例的内外边界线与海口市行政区划图像进行叠加，对城市边缘区进行空间范围进行具体识别.1.3.1 基于V-I-S模型的不透水面提取不透水面主要由建设用地、沥青路面、停车场等组成，是城市主要的土地覆盖类型之一，不透水面比例的增加是一个地区城市化的明显特征.不透水面指数是指单位面积内不透水面面积比，是衡量城市土地利用强度的综合指标[7].本文基于修正的V-I-S模型对海口市不透水面进行提取，主要包括三个步骤.第一步是数据预处理，包括图像镶嵌、配准、裁剪、辐射校正和大气纠正等.第二步通过ENVI 中的线性光谱混合模型的最小噪声分离和像素纯度指数提取植被端元-高反照率端元-低反照率端元-土壤端元.由于在提取过程中，可能会对水体和植被阴影进行错误的分类，因此认为应予以消除.在提取不透水面之前需掩膜去除影像的水体信息和植被阴影，水体提取利用改进的归一化水体指数(Modified Normalized Difference Water Index，MNDWI)，植被阴影消除采用归一化植被指数(Normalized Difference VegetationIndex，NDVI).第三步将提取的高反照率和低反照率影像相加，最终得到不透水面指数空间分布图.1.3.2 最大熵阈值分割法信息熵是不稳定性的度量，不稳定性性越强越无序，熵最大意味着系统状态处于最混乱、最无序的状况.在一定条件下，对所有可能的概率分布进行选择，将存在一个使熵取极大值的分布，这就称作最大熵原理[8].一般来说，纯城区和纯农村的土地利用类型相对简单，不透水面均匀分布，信息熵值小;而城市边缘区建设用地和农林用地互相交织,土地利用类型呈现复杂化, 不透水面空间分布呈现较强的无序性，信息熵值大.因此可以通过最大熵阈值法分割不透水面图像来确定城市边缘区.图像的熵，被看作图像像素灰度变化状态不稳定的量度[9].最大熵阈值分割法将图像划分成目标及背景两大区域，当目标和背景的熵之和达到最大时的阈值为最佳分割阈值[10].最大熵阈值法的思想是假设一幅数字图像的大小是M×N，其背景图像为B，目标图像为 O，图像的灰度值用f(i，j)表示，p则为图像中每一灰度值出现的概率，灰度图最大熵阈值法的计算公式如下：①计算图像中点(i，j)灰度值出现的概率，设图像有L个灰度级，在数字图像表示：②设分割阈值为t，大于t的为目标区域，小于t的为背景区域，则目标与背景区域的信息熵分别为：其中，③定义熵函数Ψ(t) 为HO(t) 与 HB(t)之和为：Ψ(t)=HO(t)+HB(t)；④通过最大化函数来选择最佳阈值 t*，即：t*=arg max(Ψ(t))，当熵函数Ψ(t)达到最大值时，相应的灰度值就是最佳分割阈值，并依据最优分割阈值完成图像的分割.2 海口市城市边缘区识别2.1 海口市不透水面提取基于V-I-S模型提取海口市的不透水面，并对提取结果进行了精度检验，在Arcgis里面随机抽选100个样点进行验证，与高分辨率卫星影像进行人工判别是否为不透水面，计算提取的不透水面的总体精度和Kappa系数2009年分别为84.6%和0.745，2017年分别为86.2%和0.778.根据现有研究统计，提取结果是有效的，具有可接受的精度.图1 为海口市不透水面指数空间分布图.在不同的土地利用类型上，不透水面指数值越高，建筑用地面积比越大，其值越低意味着耕地、林地、草地的覆盖率比较高.如图所示，海口市2009年与2017年空间分布格局基本一致，不透水面空间主要是以市中心为中心的半圆环状分布，不透水面指数的高值区主要分布在商业、居住和交通用地，低值区分布在农田和林地区域.2009年至2017年海口市不透水面积明显增加，建成区为主要不透水面扩散区域，扩散方向从北向南、由东向西，其次为北部的沿海地区.图1 海口市不透水面指数空间分布图(左：2009年，右：2017年)2.2 图像阈值分割不透水面空间分布图进行阈值分割时在高分辨率下会产生大量的噪声，会对检测结果带来很大干扰.但是，如果分辨率太低，原始的不透水面特征将会丢失.因此，在利用利用阈值进行图像分割时，要通过综合分析选择合适的图像分辨率来检测边界线，以达到最显著的效果.图1不透水面指数空间格局图的空间分辨率为30 米，为了消除由高分辨率图像引起的噪声但又能保留原始信息，经过多次试验，决议选取600米分辨率的重采样不透水面图像.本文选择基于最大熵阈值法的图像二值化对海口市城市边缘区进行识别,主要包括四个步骤.第一步，在MATLAB中将提取的不透水面空间分布图像进行灰度化等图像预处理.第二步，利用最大熵法计算用于分割灰度图像的最佳阈值，得出2017、2009年分别为64、60，并依据最佳阈值对灰度图像进行分割，然后将分割后的图像进行腐蚀，并对腐蚀后的图像进行边缘特征提取，得到海口市城市边缘区的外边界限，如图2.第三步，将海口市不透水面空间图对乡村腹地进行掩膜处理后得到非乡村区域的不透水面空间分布图，然后重复步骤二得到海口市城市边缘区内边界，如图3.第四步，在图像处理软件中将内外边界等比例与海口市行政区划图进行叠加，最终得到海口市城市边缘区具体空间范围，如图4.图2 海口市城市边缘区外边界线图(左:2009年,右:2017年)图3 海口市城市边缘区内边界线图(左:2009年,右:2017年)图4 海口市城市边缘区空间范围图(左：2009年，右：2017年)2.3 识别结果结果显示2009年海口市的市区主要包括龙华、美兰城区以及琼山东北部城区等地区.城市边缘区包括秀英城区、琼山东南部城区、城西镇、西秀镇，石山镇西部，海秀镇，长流镇大部分地区、城西镇中北部，灵山镇，演丰镇西北部，甲子镇少部分地区.2017年市区及城市边缘区面积都明显增加，市区扩展部分为秀英区东北城区、美兰区新埠岛、城西镇北部、琼山西北部城区等地区，市区范围与建成区基本一致.2017年海口市城市边缘区包括西秀镇，石山镇，永心镇，长流镇，海秀镇，龙泉镇西北角，遵潭镇少部分地区，城西镇南部，龙桥镇，龙塘镇北部，灵山镇，演丰镇大部分地区，甲子镇东北部，东山镇东南部，新坡镇南部，旧州镇南部，三门坡东部等地区.3 结果验证及分析3.1 结果验证通过对市区、城市边缘区和乡村腹地的人口数据进行比较来验证识别结果.据2017年海口市统计年鉴得出市区常住人口约144.8万，占海口市总人口的64.47%.由于农村地区地广人稀，耕地及植被较多，据统计乡村腹地常住人口仅占海口市的14.62%.城乡边缘地区土地利用相对复杂，统计得出人口相对高于农村但低于市区，占海口市总人口的20.91%.通过海口市区、城市边缘区与乡村地区的人口数据对比表明，识别结果基本符合海口市的实际情况.此外，还引入了归一化植被指数来验证识别的可靠性.与传统的人口统计数据相比，归一化植被指数能够更直观地表征城市发展的空间格局，为城市区域结构的识别提供有效的支持.自然植被受城市化影响较大，从市区到乡村腹地呈现出不同的空间特征.在ENVI中对海口市植被指数进行计算得出从市区到乡村腹地呈现出上升趋势(表1).城市边缘区的植被指数标准差大于市区和乡村腹地，植被指数在乡村腹地与城市边缘区之间的差距相对较小.在城市边缘区，建设用地与耕地的混杂导致了较高的植被指数标准差.而作为生态环境良好的的城市，海口市城市边缘区绿化植被较为丰富，与乡村区域比较接近.归一化植被指数的空间分布特征验证了城市边缘区识别的可靠性.表1 2009—2017年海口市各识别区域植被覆盖指数情况识别区域2009年植被覆盖指数2009年标准差2017年植被覆盖指数2017年标准差市区0.550.07150.520.0734城市边缘区0.780.08390.750.0851城市边缘区外围0.870.06880.850.06933.2 结果分析3.2.1 城市边缘区扩展分析城市边缘区内边界是建设用地和农用地比例变化的转折点，也是景观破碎化和多样性指数逐步增加的起点.2009年城市边缘区的内边界与市区中心位置的距离大约为3.8 km，到2017年约为5.4 km.城市边缘区外边界农业用地比重及植被覆盖率较高，建设用地比重值明显少于内边界处，北部的外边界离市区中心点最远处在2009年位于距离市区中心约23.8 km的地方，到2017年增加到26.5 km左右，在海口市域范围内西南角出现的城市边缘区其范围也有明显扩展.2009年，海口市城市边缘区面积为494.57 km2，占总面积的21.46 %；2017年海口市城市边缘区面积为807.64 km2，占总面积的35.04 %.2009年至2017年，海口市城市边缘区扩建速度为37.61 km2 /a-1，扩展强度为4.32 %. 3.2.2 驱动力分析城市扩展和变化与城市的自然条件、社会、人口等因素息息相关，经研究分析，海口城市边缘区扩展变化的驱动力因子主要包括自然因素、交通和人口.海口市市区北部大多为沿海平原，东部邻江，南部和西部的地形平缓，大部分为台地和平原，在海口发展早期，除中心区外沿海地区发展较其他区域城市化水平较高.因此，在某种程度上，决定了后期城市扩张方向为西、南.海口市西南边与定安县相邻，定安县城靠近海口西南市域边界线，西南部分区域受到定安县城影响，城市边缘区明显向中部区域扩张.将海口市城市边缘区空间分布图等比例与交通图叠加比较发现，海口市城市边缘区主要沿着224国道向西南方向扩展，以及沿G98国道两边的地区城市边缘区也明显增加.城市是一个与外界不断交换物资的开放系统，交通基础设施的建设可以加快物资交换，提高资源配置效率，并提供良好的硬件环境.由此可见，区域主要交通干线在城市的发展和扩张中有至关重要重要的引导作用.人口增长对城市扩展也有显著的刺激作用，海口市自2010年国际旅游岛建设以来，优越的生态环境和就业机会及其适宜的人居环境使得人口逐年增加.据海口市统计年鉴统计得出，2009年至2017 年海口市总人口增加了36.8万人，市区常住人口增长了24.89万人，城市边缘区人口增加了11.91万人.城市边缘区扩展其中绝大部分原因就是其建设用地增加，利用提取的城市边缘区不透水面面积指代城市边缘区的建设用地面积，依据提取结果及2017年海口市统计年鉴进行统计得出2017年海口市城市边缘区各乡镇人口及不透水面面积如图5所示，且通过相关分析( 如图6) 得出，城市边缘区建设用地面积与地区人口总数相关系数为0.878.由此可知，城市的人口数量和城市边缘区扩展存在高度相关性.10.008.006.004.002.000.00人口总数(万人)y=0.172x+0.6978R2=0.87830.010.020.030.040.050.0面积(km2)50.040.030.020.010.00.0长流西秀石山永兴城西龙桥灵山演丰新坡海秀旧州甲子三门坡东山不透水面面积(km2)人口总数(万人)图5 2017年海口市城市边缘区各乡镇人口及不透水面面积统计图6 2017年海口市城市边缘区各乡镇小建设用地与人口散点分布图4 结论城市边缘区反映了城市功能的空间划分，其准确的识别对于认识城市化的社会和环境影响具有重要意义.本文基于遥感信息，通过提取不透水面来表征海口市城市土地利用强度，并结合图像分割法快速有效的界定了海口市城乡边缘区的内、外边界.将最大熵分割法与不透水面指数的空间分布格局结合，极大地提高了城市边缘区的识别效率，避免了指标选取的繁琐性和复杂性，并且拓宽了识别城市边缘区空间范围的研究方向.通过人口数据统计和归一化植被指数对识别结果进行验证，证实了该方法的客观性和准确性.该方法可以快速从遥感图像中识别出海口市城乡边缘区，这不仅有助于有效地管理城市，而且有利于后续关于海口市城市边缘区的研究及探讨.自2010年海南国际旅游岛开始建设以来，海口市不透水面面积增长显著，城市主要由北向南进行扩散，主要的驱动因素包括现有的自然条件、快速发展的经济、人口和交通.在今后的发展中，海口市应该协调好城市的扩张范围和速度，避免无序的城市扩张带来严重的生态环境问题，积极引导城市经济转型升级，依靠人才和科技带动经济发展.应该继续维护城市发展的稳定状态，更加注重协调城市合理发展与生态环境的保护的关系.在未来城市发展中，海口市应当积极寻求经济发展、城市化扩张与环境保护三者之间的平衡点，把海口市真正建设成为世界级国际旅游城市及国际自由贸易港口.此研究中将最大熵分割法与不透水面指数相结合对城市边缘区进行识别时，提出的程序中仍有一些有待改进之处.其次，在研究中运用人口统计数据和归一化植被指数初步验证了识别结果，但仍缺乏更详细的准确性评估，在进一步的研究中应该加强不确定性评估.在今后研究中可考虑选取更多的城乡边缘区指示要素，如土地利用综合指数、植被覆盖指数、夜间灯光指数等，通过对指数的对比试验，选取识别城乡边缘区最佳的指示要素，来增强识别结果的准确度和可信度.【相关文献】[1] 宋国凯.城乡结合部研究综述[J].社会学研究,2004(2):104-108.[2] Jeff Sharp, Jill K Clark. Between the country and the concrete: Rediscovering the rural-urban fringe [J]. City & Community, 2008,7(1):61-79.[3] Cécile Tannier,Isabelle Th omas,Gilles Vuidel, et al.A fractal approach to identifying urban boundaries [J]. Geographical Analysis.2011,43 (2): 211- 227.[4] 陈佑启.试论城乡交错带及其特征与功能[J].经济地理,1996,16(3):27-31.[5] 程连生,赵红英.北京城市边缘带探讨[J].北京师范大学学报,1995,31(1):128-129.[6] 马晶,李全,应玮.基于小波变换的武汉市城乡边缘带识别[J].武汉大学学报(信息科学版)，2016,41(2):235-241.[7] 崔秋洋，潘云，杨雪.基于Landsat8遥感影像的北京市平原区不透水层盖度估算[J].首都师范大学学报(自然科学版),2015,36(2):89-92.[8] 冯尚友.信息熵与最大熵原理[J].水利电力科技,1995,22(3):24-29.[9] 许四祥，侍海东，郭宏晨．基于局部熵和分形理论的镁熔液第一气泡图像检测[J].热加工工艺，2015(11)：85-87．[10]袁小翠，吴禄慎，陈华伟．钢轨表面缺陷检测的图像预处理改进算法[J]．计算机辅助设计与图形学学报，2014,26(5)：800-805．。
中国城市群研究取得的重要进展与未来发展方向
地理学报ACTA GEOGRAPHICA SINICA 第69卷第8期2014年8月V ol.69,No.8August,2014收稿日期：2014-03-21;修订日期：2014-07-10基金项目：国家社会科学基金重大项目(13&ZD027);国家自然科学基金项目(41371177)[Foundation:Major Programof National Social Science Foundation of China,No.13&ZD027;National Natural Science Foundation ofChina,No.41371177]作者简介：方创琳(1966-),男,甘肃庆阳人,教授,博士生导师,中国地理学会会员(S110001715M),中国地理学会人文地理专业委员会主任,近年来主要从事城市发展与规划研究,主编出版专著20部,发表论文330余篇。
E-mail:fangcl@1130-1144页中国城市群研究取得的重要进展与未来发展方向方创琳(中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101)摘要：中国的城市群是近30年来伴随国家新型工业化和新型城镇化发展到较高阶段的必然产物，自21世纪初期城市群成为国家参与全球竞争与国际分工的全新地域单元之后，中国连续10年把城市群提升为推进国家新型城镇化的空间主体，首次召开的中央城镇化工作会议和《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》进一步明确了城市群作为推进国家新型城镇化的主体地位。
然而，城市群在中国的研究目前尚处在亟待加强的薄弱环节。
系统总结从1934-2013年的80年间发表在地理学报的城市群主题论文，只有不到19篇，仅占总篇数的0.55%，不仅发表篇数少，而且发表时间短，首次发表城市群研究成果不到10年，研究单位和作者群体集中，研究内容瞄准国家需求但比较发散。
即便如此，仅有的城市群研究成果还是对国家城市群总体格局的形成起到了引领作用，做出了重要贡献。
中国城市群功能多中心空间结构的发展
研究可以关注城市群功能多中心空间结构与经济 发展的关系，探讨城市群如何通过优化功能布局 和空间结构来促进经济增长和社会发展。
针对中国城市群功能多中心空间结构的实证研究 可以进一步加强，通过定量和定性相结合的方法 ，深入探讨城市群内部各功能要素的空间分布特 征和相互作用关系。
中国城市群的形成过程
01
起步阶段
20世纪80年代以来，中国开始出现一些初级的城市群，这些城市群的
形成主要是在经济全球化背景下，由于区域经济发展和产业结构调整升
级而逐渐形成的。
02
快速发展阶段
20世纪90年代以后，中国城市群进入快速发展阶段，这一时期国家经
济实力增强，城市化进程加快，城市间的经济联系越来越密切，逐渐形
研究方法
采用文献综述、实证分析、GIS空间分析等方法，对城市群功能多中心空间结构 的演变过程、影响因素、优化策略等方面进行深入研究。
02
中国城市群的形成与 发展
中国城市群的概念与特点
概念
城市群是指在特定地域范围内，一般以大城市为中心，由多个功能互补、联系紧 密的城市共同组成的城市集合体。
特点
城市群内部各城市之间存在着紧密的互动关系，彼此协作分工，形成一种复杂的 空间结构。
功能多中心空间结构的特点
功能多中心空间结构具有多样性、互补性、协同性和动态性的特点。多样性是指城市群中城市类型的多样性，互 补性是指城市之间在资源、产业、功能等方面的互补，协同性是指城市之间相互配合、相互协作，动态性是指城 市群的发展是一个动态的过程，不断有新的城市加入或老的城市退出。
地理空间定位与小区域判别
洲、非洲、欧洲），“五海”（里海→黑海→地中海→红海→阿拉伯海），是海陆交通要道（苏
伊士运河——埃及，土耳其海峡——土耳其），北回归线横穿南部；
撒哈拉以南非洲：30ºN-30ºS，20ºW-60ºE，中央经线：20ºW；好望角新航线的发展，
对欧洲的经济和政治生活产生了巨大的影响；苏伊士运河开凿前，欧亚两洲来往的船只都要
铁路及走向以及中部省区的轮廓。通过这
一系列地理事物的相对位置，综合联想分
析，可判断出图示秦岭地区。其 c 城是西
安，A 是北方地区，B 是南方地区，D 是宝成线。
⑷依据地理事物的分布规律来定位
很多地理事物都有自己的分布特征及规律。如：气候类型的分布规律，正午太阳高度、
昼夜长短变化的分布规律，河流径流量变化的分布规律，地貌特征的分布规律，农作物的分
可以间接推导出地理事物或地理位置。
⑹掌握特定地理事物的空间分布规律
如：南北半球的判断主要方法有： ①依据地球的自转方向判断； ②依据大洲、大洋的
轮廓判断；③依据东、西经度的分布判断(从俯视图看：东经度向东递增，与地球自转方向相
北极地区：北极圈以北的广大区域；范围包括北冰洋的大部分以及沿岸的亚、欧、和北
美的陆地和岛屿。
3．七大大洲地形特征差异比较
项目 大洲ຫໍສະໝຸດ 地形特征沿典型经纬线剖面示意图
Slib1635@
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亚洲
地形复杂,中部 高,四周低。中部 高原、山地面积 广大，约占全洲 面积的 3/4。平原 分布在大陆周围 地区
间，地跨南北半球和东西半球；范围包括“一个大陆（澳大利亚）、四个岛屿（新几内亚岛、
塔斯马尼亚岛、新西兰南北岛）、三大群岛（波利尼西亚群岛、密克罗尼西亚群岛、美拉尼
我国城市群区空间规划的新认识
J IAN SHE YAN JIU规划设计我国城市群区空间规划的新认识Wo guo cheng shi qun qu kong jian gui hua de xin ren shi黄兴华一、城市群规划的基本原则城市群的规划和建设是城市化建设和工业化发展的新潮流，也是实现城市聚集和扩散的高级现象。
结合区域经济发展理论和市场经济的发展趋势，结合现代化交通运输手段，辅以信息技术来逐渐形成一种更加完善的城市网络群体。
自我国改革开放以来，新型的市场经济体制开始逐渐发挥出其自身的优势性。
国家对于城市发展做出了具体的部署，并提出以大城市为中心组织，开展跨行政领域的各类经济促进活动，以此来鼓励大城市为核心，带领周边城市实现经济建设与发展的新模式。
为了能够促进我国城市群区域就时代发展而不断创新，就需要从市场和区域发展的角度给予正确的建议，开展多层次的城市群具体规划，并提出了新型城市群空间规划的各类理念，这些随着时间的推移就形成了城市群区空间规划的基本原则。
1.加强经济发展中的资源配置，促进经济的快速发展在我国当前不同地区城市群的总体规划过程中，部分建设单位更多的会将经济效益获取作为自身城市化建设的核心目标。
过于强调部门经济效益和地方性政府的近期建设成果，而忽视了具有长远发展意义和可持续发展能力的相关项目。
这就在一定程度上导致自然资源和经济发展出现了矛盾的状况，环境保护工作难以落到实处。
因此，在城市群区域空间规划的过程中，政府要明确认识到经济发展和环境保护之间的相互关系，并做出相关规定：开发区、工业区不能过多占用海岸线与滩涂、湿地等，应以经济、社会、 环境综合效益的提高为目标， 保护好区域内的不可再生资源。
同时也注意核心城区地下空间的开发与保护，特别是江河两岸的保护。
2.发挥中心城市的优势性在市场经济体制的发展下，要想体现出中心城市的优势性特点，就需要实现良好的城市转型，做好工业化项目的发展部署，进而有效提升城市群的核心竞争力。
京津冀城市群空间结构特征及其演变趋势判断
第24卷第5期燕山大学学报 哲学社会科学版Vol .24No .52023年9月Journal of Yanshan University Philosophy and Social ScienceSep.2023ʌ京津冀协同发展研究ɔ京津冀城市群空间结构特征及其演变趋势判断王金营 范世杰河北大学经济学院 河北保定071000㊀ 收稿日期 ㊀2023-03-02㊀㊀ 基金项目 ㊀国家社会科学基金重点项目 中国经济实现发展的人口规模回旋空间及其作用研究 19ARK002 阶段性成果㊀ 作者简介 ㊀王金营 1963 男 河北黄骅人 经济学博士 河北大学经济学院教授㊁博士生导师 燕赵文化高等研究院特聘研究员 河北大学人口与健康发展研究中心主任 研究方向为人力资本与经济增长㊁人口与经济发展㊁区域经济发展 范世杰 1993 男 河北满城人 河北大学经济学院硕士研究生 河北省保定市高新技术产业开发区大马坊乡政府四级主任科员. 摘㊀要 ㊀建设京津冀世界级城市群需要充分掌握其空间结构的演进特征和趋势.为此 运用位序-规模法则㊁空间自相关模型以及灰色预测模型 对1995 2020年间京津冀城市群的空间结构进行测度分析 进而对其2020 2035年的空间结构进行趋势预测.结果显示 1995 2020年京津冀城市群的人口规模高位次区县发展程度较高 表现出较强的集聚能力 2020 2035年中位次城市发展加速 形成新的集聚能力 1995 2020年京津冀城市群的经济规模中位次城市的经济发展能力在逐步增强 空间结构的全局相关性显示1995 2035年大体上分为 上升 降低 上升 三个阶段 说明各区县空间依赖性经历增强㊁降低㊁再增强的过程.局部相关性分析表明 各核心增长极需要加大辐射区域 雄安新区的初步发展 可带动周边区域发展. 关键词 ㊀京津冀城市群 空间结构 人口规模中图分类号 F299.27㊀ 文献标识码 A㊀ 文章DOI 10.15883/j.13-1277/c.20230506813引用格式 王金营 范世杰.京津冀城市群空间结构特征及其演变趋势判断 J .燕山大学学报 哲学社会科学版 2023 5 68-80.一㊁引言随着全球化和区域一体化的推进 城市群逐渐成为国家参加国际竞争和国际分工的基本地域单元 而以大都市为核心的世界级城市群必将凭借其在人口㊁产业和经济发展的优势 形成强大的集聚和辐射带动效应 并成为国家经济发展的核心增长极.经过40年的高速增长 中国经济走到了关键的阶段 而城市群作为国家经济发展战略核心在其中将发挥不可取代的作用 其中京津冀㊁长三角和珠三角城市群逐渐成为引领区域经济发展的主要引擎 到2020年三大城市群的GDP 分别占全国的8.5%㊁20.9%和8.8% 合计占全国比重为38.2% 可以看出其在区域经济发展中的重要引领作用 而京津冀城市群经济实力不断增强 到2020年 京津冀城市群常住人口达到11036.9万人 占全国的7.6% GDP 达到86393.2亿元 近10年内年均增长7.1% 人均GDP 不断提高 达到78276.7元 比2010年提高了85.3% 一般预算公共收入达到了11233.3亿元 近10年内年均增长9.0%.京津冀区域内北京㊁天津和河北根据自身特点优势和功能定位 积极调整产业结构㊁转变生产方式 加快优势产业的发展 使得产业结构趋于合理化 到2020年 京津冀城市群中第三产业比重达到67.2% 高于第二产业的39.3%①.可见京津冀城市群具有建成世界级城市群的光明前第5期王金营等㊀京津冀城市群空间结构特征及其演变趋势判断69㊀景作为区域发展的重要增长极其在未来将成为参与全球竞争和国际分工的重要区域.随着城市化的逐步推进«国家十一五规划纲要»指出要把城市群作为推进城镇化的主体形态在十九大报告中强调要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«国家新型城镇化规划2014 2020»特别指出东部地区城市群中的京津冀㊁长三角和珠三角城市群必须加快经济转型空间结构优化和环境质量提升等要以建设世界级城市群为最终目标打造成我国最具经济活力㊁开放程度高㊁创新能力强和具有强大吸引人才能力的区域.总的来说城市群的发展是区域空间结构重构的关键改革开放40年来虽然中国经济高速增长各大城市群快速发展但其发展水平参差不齐而作为国家级城市群的京津冀城市群内部发展也存在差距由于城市群内部的各个城市的社会地域分工不同加之地理位置㊁经济基础㊁规章制度和内在外在条件的差异使得城市群各个城市经济发展差距明显呈现出复杂的空间结构特征而城市群内部城市的规模等级结构㊁空间经济联系和国家区域发展战略都将影响城市群空间结构的发展对于京津冀城市群而言改革开放以来城市群空间结构经历了怎样演变的过程现阶段又呈现出何种空间结构特征随着雄安新区的建设发展其空间结构未来优化的趋势又是怎样这对京津冀城市群能否建设成为世界级城市群至关重要.城市群作为城市化进程中区域经济一体化的空间组织形式实质上是地理单元上临近且联系密切的多个城市及其周边地区的集合体不同于独立的城市经济单元.有关城市群的研究国外相对比较成熟形成了诸如中心-外围理论㊁区位理论 1 ㊁增长极理论 2 ㊁核心-边缘理论 3 等.在借鉴已有理论的基础上国内学者针中国的实际情况开展了深入研究形成点-轴理论 4 ㊁城市连绵区 5 ㊁双核型理论 6 等阐释了城市群内部的联系加之与外围区域的空间互动使其能够起到内部集聚效应和对外界区域的辐射带动作用 7 成为一个国家或区域的增长极.进一步来说对于城市群空间结构的研究能够反映出城市群发展程度与阶段而城市群空间研究的基础是对城市群规模结构 8 ㊁空间结构 9 ㊁经济结构 10 ㊁职能结构 11 ㊁社会结构等方面的充分认知并且发现各类要素之间的空间联系和相互作用以此来分析城市群内各城市之间的相互作用关系 3 12-18 .探究城市群对于区域经济发展必然需要对城市群空间结构的评估㊁测度以及演化等方面进行研究分析.Zipf较早提出了城市规模分布的 位序-规模法则又称为齐普夫定律 19 .当然城市群空间结构的形成是不同地域空间上经济集聚产生的结果进而这一结果又使得各类经济体在空间上更加聚集并在此基础上形成了单中心或多中心城市群空间结构 10 .城市群可通过理性合理的规划使得的空间发展更加均衡 20 进而促进所在区域经济发展.如此看来城市群空间结构随着区域经济㊁人口等要素的集聚的相互作用是动态变化的应该存在演进的路径㊁规律.已有研究多运用分形理论㊁马尔科夫转移矩阵㊁等级钟和空间自相关等方法对城市群城市规模的时空演变进行分析讨论 21 对城市群空间结构的演化趋势㊁演化模式㊁演化规律以及演化动力机制进行具体阐述 22 .有关城市群空间结构及其演变虽然已有一系列理论和实证成果然而对于城市群空间结构演变的长周期㊁系统性的分析略显欠缺现有文献多将研究重点集中于过去到现在的空间结构演变规律而对于其未来发展态势则较少涉及.特别是对于京津冀城市群需要从内部城市之间互动关系及强度的长远视角和未来趋势去研究.当然剖析京津冀城市群内部城市之间的相互联系以及相互作用是空间结构形成的关键步骤在此基础上需对未来趋势及发展取向予以研判由此可获得京津冀城市群建设中应该注意的规律㊁发展路径和方向.二㊁研究方法与数据来源1.研究方法如上所述城市群空间人口规模结构 8 ㊁经济结构是反映城市群空间特征和各城市之间相互作用关系的主要指标而城市群空间结构的演化趋势㊁演化模式㊁演化规律关乎各类要素之间的空间联系和相互作用.根据已有文献研究本文主要采用位序-规模法则㊁探索性空间数据分析ESDA和灰色关联预测模型方法.70㊀燕山大学学报哲学社会科学版2023年 1 位序-规模法则齐普夫Zipf 19 综合杰斐逊和奥尔巴赫关于城市规模分布的模式进一步完善形成了城市规模分布的齐普夫定律其数学表达式为P=A/Sξ1㊀㊀其中S为城市规模P为城市规模大于S的城市分布概率A为常数幂律指数ξ为1.对于指数ξ的其他取值作如下讨论当0<ξ<1时城市人口分散城镇体系中大城市不突出中小城市发达当ξ>1时城市人口集中城镇体系以大城市为主中小城市发育不够完善当ξңɕ时区域内只有一个城市当ξң0时所有城市的规模相等.借鉴现有文献的经验本文选取OLS回归方法计算齐普夫指数该方法是用位序的对数对规模的对数做普通最小二乘回归得出幂律指数ξ 其具体计算方法如下 22ln i=A-ξln S i2㊀㊀ 2 探索性空间数据分析ESDA探索性空间数据分析ESDA 23 能够借助空间统计和具有识别功能的空间数据进行分析通过可视化技术反映空间区域内的经济结构特征.ESDA分析空间相关性主要是利用全局相关性和局部相关性全局相关性是分析空间经济数据在整个时空系统中的相关性情况而局部相关性则是通过分析空间经济数据在局部区域或子系统表现出的相关性.全局相关性分析主要采用Moran s I指数来衡量公式如下I=ðn i=1ðn j=1w ij x i- x x j- xS2ðn i=1ðn j=1w ij3㊀㊀式中n是研究区域内地区总数w ij是空间权重矩阵其中如果以区域i和区域j是否相邻设定w ij则区域i和区域j相邻时w ij=1区域i和区域j不相邻时w ij=0x i和x j分别是区域i和区域j 的属性 x=1nðn i=1x i是属性的平均值S2=1nði x i- x 2是属性的方差.Moran s I指数可以看作是观测值与它的空间滞后之间的相关系数.变量x i的空间是x i在领域j 的平均值定义为x i -1=ðj w ij w ij/ðj w ij4㊀㊀因此Moran s I指数的取值一般在-1到1之间若大于0 则表示正相关其值越接近于1时表明具有相似的属性越集聚到一起即高值与高值相邻低值与低值相邻若小于0 则表示负相关其值越接近于-1时表明相异的属性集聚到一起即高值与低值相邻低值与高值相邻.如果Moran s I指数接近于0 则表示属性是随机分布的或者不存在空间自相关性 23 .局部相关性分析主要采用局部Moran s I指数来衡量公式如下I i=x i- xS wðjʂ1w ij x j- x 5㊀㊀该式是用来检验局部地区是否存在相似或相异的观察值集聚在一起并测度相邻区域的关联程度.正的I i表示一个高值被高值包围或者一个低值被低值包围.负的I i表示一个低值被高值包围或者一个高值被低值包围.3 灰色预测模型灰色预测是指利用GM模型对系统行为特征的发展变化规律进行估计预测可以对在特定时区内发生事件如人口规模变动㊁经济指标的变动的未来时间分布情况做出研究等等.实质上是将 随机过程当作 灰色过程 随机变量当作 灰变量并主要以灰色系统理论中的GM1 1模型来进行处理 24 .灰色预测模型中最主要的模型就是Gm 1 1 预测模型建立GM1 1预测模型的步骤如下令X0= X01X02 X0n其中X0 t ȡ0t=12 n对原始数据进行一次累加生成新序列d X1 t 即X1 t =ði m=1X0 m t=12 n6㊀㊀新数列的变化趋势近似地用下面的微分方程描述d X1d t +aX1=u7㊀㊀其中-a为发展系数其大小反映了原时间序列数据的增长速度u为灰色作用量.第5期王金营等㊀京津冀城市群空间结构特征及其演变趋势判断71㊀令Y n = X 0 2 X 0 3 X 0 n T B 用公式表示为B =-12x 11 +x 12 1-12x 12 +x 13 1︙︙︙-12x 1n -1 +x 1 n 1éëêêêêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúúúú 8㊀㊀a ^为待估参数向量 a ^=au()按最小二乘法求得a ^= B T B -1B T Y n 于是可得到灰色预测的离散时间响应函数X ^ 1 1 t +1 =X 01 -u a éëêêùûúúe -at +u a t =0 1 2 n -19㊀㊀X^ 1 1t +1 为所得的累加预测值 将预测值还原即为X ^ 0 t +1 =X ^ 1 t +1 -X ^ 1 t10㊀㊀最后 结果检验.GM 1 1 预测模型精度可以通过小误差概率与后验差比值检验 根据后验差的比值C 与小误差概率P 将灰色系统模型预测的精度等级分成4个级别 C ≦0.35且P ≧0.95 为一级 0.35<C ≦0.5且0.8≦P<0.95 为二级 0.5<C ≦0.65且0.7≦P<0.8 为三级 0.65<C 且P<0.7 为四级.㊀㊀2.数据来源本文选取京津冀城市群中北京㊁天津两个直辖市和河北省11个地级市 以及20个县级市 总共185个省市辖区以及县 市 的年末总人口㊁GDP 从城市规模结构以及空间经济结构两个方面来测度京津冀城市群的空间结构特征 且数据均来自1996 2021年各地区的«统计公报»«统计年鉴»以及«中国城市统计年鉴»«中国城市建设统计年鉴»«中国区域经济统计年鉴»«中国县域经济统计年鉴».三㊁京津冀城市群人口与经济发展演进轨迹㊀㊀1.京津冀城市群各城市人口规模构成及变动京津冀城市群作为华北㊁东北和华东之间重要的枢纽区域 按照行政规划包括北京㊁天津两个直辖市和河北省11个地级市 以及20个县级市 总共185个省市辖区以及县 市 从空间上来看 形成了以北京和天津为 双磁力中心 吸引资源要素聚集 25 周边廊坊㊁保定㊁张家口㊁承德㊁沧州的部分县等构成 环京津贫困带 的基本格局.根据城市规模划分标准 以2020年城区常住人口为统计口径 将京津冀城市群主要县级市及以上城市划分为五类城市类型 见表1 可以看出 各类型城市数量分布严重不均衡 小城市数量较多 且在500万 1000万的特大城市中出现断层 缺少超大㊁特大城市与小城市之间的大中型城市.表1 京津冀城市群规模分类统计类型城区常住人口城市超大城市1000万以上北京㊁天津特大城市500万 1000万Ⅰ型大城市300万 500万石家庄Ⅱ型大城市100万 300万唐山㊁邯郸㊁保定㊁秦皇岛中等规模城市50万 100万张家口㊁邢台㊁衡水㊁沧州㊁承德㊁廊坊Ⅰ型小城市20万 50万定州㊁任丘㊁迁安㊁涿州㊁武安㊁遵化㊁滦州㊁三河Ⅱ型小城市20万以下深州㊁辛集㊁平泉㊁泊头㊁河间㊁黄骅㊁南宫㊁高碑店㊁晋州㊁安国㊁霸州㊁沙河㊁新乐㊀㊀资料来源 2020年«中国城市建设统计年鉴»㊀㊀在一个城市群体系中 如果按照城市规模进行排序 那么规模大的城市其等级处于较高的层次 则同层级的城市会相对较少 相对来说 规模小等级低的城市就会较少.如图1所示 根据京津冀城市群2010年和2020年的人口规模和城市数量得到人口规模的金字塔 可以发现 2010 2020年之间 超大城市㊁特大城市㊁大城市㊁中等城市和小城市的比例由1ʒ1ʒ4ʒ5ʒ24调整为2ʒ0ʒ5ʒ6ʒ21.可以明显看出京津冀城市群的城市规模在逐步扩大 特别是中等城市和大城市的数量有所增加 而小城市72㊀燕山大学学报 哲学社会科学版 2023年的数量有明显的减少 但是总体上城市的分布结构呈现 哑铃型 结构 底部和中上部的城市数量较少 与金字塔型的城市层级结构有明显差别 说明其区域发展存在不均衡.图1㊀京津冀城市群2010年和2020年的城市金字塔数据来源 2010年«中国城市建设统计年鉴»和2020年«中国城市建设统计年鉴»㊀㊀2.京津冀城市群各城市经济规模及水平的不平衡性国民生产总值 GDP 作为衡量区域内经济发展水平的重要指标 通过比较京津冀城市群县域GDP 及县域人均GDP 可以看出区域内经济实力较强的区县主要集中在 北京 天津 唐山 一线上 极化效应明显 京津两地对河北区县形成强大的虹吸效应 经济实力分别向北向南以及西部纵深地区递减 区域内部经济发展差距明显.此外 在京津冀城市群的中部和南部分别存在石家庄和邯郸两个小区域经济增长极 但其辐射带动能力与京津唐相比较弱 暂时无法形成以点带面的区域核心-辐射功能.从经济总量上来看 北京和天津各区县的GDP 总和占比始终是其它区县的2倍 且具有不断扩大的趋势 说明两个增长极的集聚能力强大 而其周边城市GDP 占比却逐年减少 到2020年京津两地占比达到58% 突显了京津两地的强大虹吸能力 使得周边城市相较而言缺乏竞争力 而且除去京津两地之外 其他城市GDP 占比均未超过9% 缺乏中位次城市 从而发展受困 显现出京津冀城市群发展的极度不均衡.3.京津冀城市群人口规模等级结构变动趋势根据京津冀各设区城市人口规模 测算得到2010 2020年京津冀城市群二城市指数㊁四城市指数和十一城市指数 见表2 .从表2中可以发现 京津冀城市群在2010 2017年间的二城市指数均大于理论值2 介于2和4之间 属于中度首位分布 26 2018 2020年间的二城市指数小于理论值2 属于低度首位分布.四城市指数和十一城市指数在2010 2017年间也均大于理论值 而且十一城市指数与理论值相差较大 2018 2020年四城市指数和十一城市指数趋于理论值1.一般认为较合理的解释是城市首位度与这一区域的经济发展水平负相关 在发达地区 增长总是遍布于整个城市体系 而典型的欠发达地区则趋于向单个城市集中 增长的高集中度使城市首位度不断提高 24 .城市首位度与城市的规模等级有密切联系 各级城镇比例的失调会导致城市首位度的升高 由此可见 京津冀城市群的发展相对不均衡 区域内的增长极高度集中于首位城市北京 相较于北京和天津 河北省的城市化水平较低 城镇规模等级较低 总体上导致了京津冀城市群城镇规模分布的比例失调 使得城市体系发展不均衡.另外 可以看出京津冀城市群的二城市指数以2013年为节点 呈现先上升后下降趋势 2018后逐渐趋于理论值 四城市指数和十一城市指数保持相同变化趋势.由此可见 2013年之前 超大城市和特大城市的发展迅速 首位城市的辐射作用不断增强 逐步带动中小城市的发展 然而由于城市之间差距较大 城市首位度一直保持上升态势 2013年之后 城市首位度开始逐步下降 表明中小城市开始逐步加速发展 城市发展的集中度有所降低 尤其是在2017年之后 双第5期王金营等㊀京津冀城市群空间结构特征及其演变趋势判断73㊀核城市发展趋势增强 京津冀城市群的均衡发展仍是一个长期的过程.表2㊀2010 2020年京津冀城市群城市体系首位度指数变化年份S 2S 4S 112010 2.87011.67242.10912011 2.91181.70382.14252012 2.98841.74282.16492013 3.00111.76242.20252014 2.89151.69182.15442015 2.77421.65672.08822016 2.61351.59661.99502017 2.74041.64191.99642018 1.43691.05111.47912019 1.43041.01191.453620201.63181.11821.5670四㊁京津冀城市群空间结构演变特征分析㊀㊀1.基于城市群人口规模等级角度京津冀城市群中各区县的位序与人口规模按照位序-规模法则进行双对数回归获得人口规模的齐普夫指数 结果如图2所示.可以看出 京津冀城市群人口规模的齐普夫指数呈现下降的变化趋势 由1.946下降至1.620 但仍大于最优值1.说明人口规模分布比较集中 与齐普夫定律的最优分布状态相偏离 人口分布的差异性较大 城市之间发展不均衡 大城市发展突出 而中小城市的发展缺乏竞争力.当然 齐普夫指数一直是处于一个下降趋势 说明京津冀人口分布开始趋于分散 城市规模的合理性逐步提高 只是目前仍与最佳状态有一定差距.北京和天津作为城市群的核心城市 有较高的资源禀赋 对于人才的吸引具有得天独厚的优势 而大量高端人才的流入使得核心城市与周边河北城市差距不断扩大 致使资源配置失衡 产生了发展不均衡的现象.图2㊀1995 2020年京津冀城市群人口规模分布的齐普夫指数㊀㊀由于京津冀城市群内县级城市较多 范围大分布广 而人口又多集中于各地级市市辖区 县级城市人口流失严重 市辖区对属地各县级城市产生向上虹吸力 而区域内部的重要核心京津两直辖市又对全区域产生更高一级的对人口的集聚能力 其作用力大于市辖区对县级城市人口的吸引力 导致全域人口向双核心流动 造成人口的过度集聚.由于京津冀协同发展的推进 河北省内各地市加速发展 磁力作用初步显现 齐普夫指数从2009年的1.851快速降至2020年的1.620 说明京津冀城市群正在形成新的人口集聚中心 逐步疏解京津两地人口增加带来的压力.2.基于城市群经济规模等级角度京津冀城市群中各区县的位序与经济规模按照位序-规模法则进行双对数回归获得经济规模的齐普夫指数 结果如图3所示.可见 京津冀城市群经济规模的齐普夫指数总体上呈现下降的趋势 可以分成两个阶段 第一阶段为1995 2002年 齐普夫指数处于0.938 1.237之间 该阶段京津冀城市群内各区县发展差异较大 高位次区县发展优势明显 中低位次区县经济发展有所欠缺 说明京津冀城市群的经济规模分布比较集中 北京和天津作为核心城市 其各区县经济体量巨大 周边河北省内区县与之差距明显 核心城市的辐射带动作用并没有很好的体现出来 极化效应严重 形成了北京和天津 双磁力中心 虹吸的局面 二元结构特征明显.第二阶段为2003 2020年 齐普夫指数下降 基本稳定在0.8 0.9之间 该阶段中位次区县发展逐渐提速 高位次区县发展速度减缓.总的来说 经过20多年的发展 京津冀城市群中各区县发展的差距逐渐缩小 城市体系正在朝着更加合理的方向发展.图3㊀1995 2020年京津冀城市群经济规模分布的齐普夫指数74㊀燕山大学学报哲学社会科学版2023年㊀㊀3.基于城市群空间经济结构自相关角度 1 京津冀城市群全局自相关分析根据ESDA中的全局自相关分析获得京津冀各区县的人均GDP的莫兰指数Moran s I .在过去的20多年发展中莫兰指数值均大于0 表明京津冀城市群各区县的发展并不是孤立的其空间分布具有一定的相关性且是全局正相关关系核心区县通过聚集效应带动周边区县发展作用明显.2 京津冀城市群局部自相关分析局部空间相关分析可以具体度量每个地区与相邻地区之间的局部空间相关性和空间差异程度.因此通过绘制1995年和2020年京津冀城市群各区县人均GDP的Moran散点图来分析各区县与其周边区县的相互关系如图4所示.从数量来看L-L型区县一直占大多数而H-L型区县较少说明低发展水平的区县较多低发展水平包围高发展水平的区县较少.分年份来看1995 2020年H-H型与L-L型区县均占京津冀城市群总体的比重较大其中1995年H-H型占比为23.5% L-L 型占比为45.2% 两者总体的占比达到68.7% 而这一比重到2020年上升至82.9% 值得注意的是L-L型区县一直处于不断扩张的趋势形成连片的低发展程度区域到2020年上升至47.4% 而H-H型仅上升至35.5% 说明京津冀城市群中各区县大部分还是处于较低的人均GDP水平且空间上呈现出相互依赖的特性造成了低发展水平的区县不断聚集导致区域发展水平存在差距且有不断扩大的趋势.通过比较分析表明京津冀人均GDP较高的中心区县对周边经济发展的辐射带动能力有限空间相互促进作用较小经济水平较高地区虹吸能力大于辐射能力使得周边区县一直处于发展萧索地带.㊀㊀㊀㊀图4㊀京津冀城市群1995年和2020年县域人均GDP的莫兰散点图㊀㊀总的来说京津冀城市群经历了 先富的阶段经济水平高的区县快速发展表现出强大磁吸能力逐步壮大自身发展动能使得周边区县发展动力不足另外京津冀城市群也逐步朝着 先富带后富的道路前进在一定的时间段随着政策的调整资金㊁技术㊁产能的共享使得区域内经济发展相互促进效应增加核心区县带动周边区县发展.但是L-L型区县一直占据较大比重发展滞后的区县仍然没有摆脱发展乏力的局面表明京津冀经济空间结构不仅存在着不平衡也还存在不充分的问题区域协调发展任重而道远.五㊁京津冀城市群空间结构未来演变趋势分析㊀㊀1.京津冀城市群未来人口经济规模预测按照GM1 1模型预测步骤利用软件Matlab R2018b计算出京津冀城市群中各区县的发展系数-a和灰色作用量u的数值构建不同区县年末总人口和GDP的灰色预测模型进而计算各阶段模型的小误差概率P值㊁后验差比值C值对各时期模型精度进行检验结果如表3和表4所示.可以看出京津冀城市群各区县灰色模型均达到模型检验标准均通过检验从统计意义上说明所建模型合理.。
城市群经济空间范围界定方法研究
但是，城市群作为我国区域规划特别是国土规划的重要 单元，其地域空间划分的标准还存在着比较大的争议，这严 重影响到了空间规划以及后续的区域经济政策的制定和实 施。
二、相关概念及现有研究评述
（一）城市群的概念 城市群是城市发展到一定阶段的产物，是现代城市化进 程的一个重要特征。城市群的类似概念是由法国地理学家戈 特曼(Gottmann) 在 1957 年发表的论文《大都市带:东北海岸的 城市化》中首次提出。戈特曼从产业结构变动及其在人口、劳 动力构成和土地利用形式等方面，分析了它的自然、社会和 经济基础，归纳了东北海岸大都市带的特征和功能，阐述了 大都市带的形成机制及阶段性，并提出了两个定量的指标， 即大都市带的形成以人口规模 2 500 万和人口密度 250 人每 平方公里为下限。由于各个国家的经济发展水平不同，界定 城市群的标准也有所不同，但所指的地域空间基本类似，即 包括一个核心城市以及与其存在紧密社会经济联系的外围 地区。 我国城市群的研究始于 20 世纪 80 年代中期。1987 年， 周一星在借鉴西方国家大城市群概念的基础上, 提出了建立
三、两种经济空间界定方法
城市群作为城市化发展到一定阶段的城市地域现象已 经客观存在，对于城市群的定义或者说城市群所具有的一些 基本特征也已经得到学者的一致认同。然而，对于城市群边 界划分的方法还没有一个一致性的划分原则，而确定城市群 的地域范围是组织经济活动空间的重要环节和有效配置各 种资源的重要依据。究其根源，关键是对社会经济联系的衡 量还未取得一致意见。本文认为，外围地区与中心城市经济 联系的研究视角大致可以分为以下两类：一种是建立在产业 的空间经济联系范围基础上，研究城市经济活动的主体—企 业，在各种技术经济条件下与外围地区的联系强度空间，分 析城市经济活动的主要产业，探寻与其联系紧密的外围地 区；一种是建立在人的经济活动范围基础之上,研究城市经济 活动的另一主体— ——人，在一日范围内与外围地区所能进行 的各种经济社会活动的范围。我们称第一种为产业经济空 间，第二种为人口经济空间。
基于大数据的城市群识别与空间特征研究
目录Part1 Part2 Part3研究背景、目的与意义研究内容与主要发现政策建议1.城市群成为城镇化的主体形态研究背景•城市群集聚大量人口和经济活动，是新时期城市与区域空间组织的重要形式•中国未来经济发展中最具活力和潜力的核心增长极点。
2.城市群概念缺乏统一界定•城市群=一群城市？•城市群=都市区？•城市群=都市圈/都市连绵区？3.城市群实践应用存在混乱与分歧•城市群数量之争•城市群规划乱象•城市群肆意扩围目前存在的问题城市群概念模糊，缺乏相对统一的标准，忽视城市群发展的空间规律。
因此，有必要开展城市群空间识别与界定研究。
传统研究主要基于“中心-外围”关系用社会经济指标、“引力模型”测算或利用G I S集成各类因素确定城市群范围——注重核心城市发展能级，忽视城市间实际联系。
然而，高度网络化的空间联系正是成为城市群的关键要素，但是传统研究中作为测定区域间“流”的电话、信件等替代性指标在信息化的时代有效性逐渐弱化。
大数据的发展为空间联系研究提供了有力工具，百度地图每日800亿次位置服务的样本为研究提供了重要支撑。
研究目的与意义研究目的1. 利用大数据探索划定基于微观主体的城市群边界范围。
2. 利用大数据探讨城市群内部集散的基本规律。
3. 将大数据与规划城市群进行对比研究，揭示城市群真实发育程度与现实规划的差异。
研究意义1.完善城市群研究体系、支撑城市群向多元研究深化的基础性工作。
2.为城市群研究提供了一种新的视角和方法，并带动城市群研究真正从宏观走向微观。
3.城市群空间范围的动态识别，是加强城市群规划引导的有效手段。
4.有利于从实际要素流动趋势找出未来战略性发展区域，指导下一步区域政策走向精细化。
大数据城市群研究出发点联系度中心度集聚度城市群三大核心特征城市群的三维特征•城市群应该是集聚度相对较高的区域•城市群应该具有紧密的经济社会联系•城市群应该具有较高的中心度——基于百度人口跨城市流动数据，利用空间分析和社会网络分析方法，考察中国各城市间的“人口流动联系”，并基于此界定各城市群范围，同时叠加百度人口密度数据和夜间灯光数据分析，对各城市群进行界定、分析与评价。
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纲
一．有关城市群 的种种认识与界定
要
标准。
二．城市群形成发育中空间范围的四 次扩展过程。
三．城市群空间范围识别标准的几种 方案。
四．城市群空间范围识别标准的基本 判断。
一.有关城市群 的种种认识与界 定标准
1. 国内外有关城市群的种种认识。
2. 城市群基本内涵的界定标准。
1.国内外有关城市群的种种认识
• 都市区→都市圈：都市圈是在都市区建
三.城市群空间范围识别标准的几种 方案
1. 戈特曼(J．Gottmann)关于城市群空间范围 的识别标准。
2. 日本关于大都市圈空间范围的识别标准。 3. 周一星关于都市区空间范围的识别标准。 4. 周一星关于都市连绵区空间范围的识别标
准。
5. 姚士谋关于城市群空间范围的识别标准。
1. 从城市到都市区： 城市群空间范围的 第一次放大。
2. 从都市区到都市圈： 城市群空间范围的 第二次放大。
3. 从都市圈到城市群： 城市群空间范围的 第三次放大。
4. 从城到大都市带： 城市群空间范围的
城市群形成发育中空间范围四次扩展
城市群空间范围扩展原因
• 城市→都市区：都市区是以1个中心城市 和若干卫星城组成的一日通勤城市组团， 由于城市外迁人口仍在中心城市上班， 在郊区和中心城市之间形成稳定的通勤 流，这样就形成了以大城市为核心．大 城市与周围地区密切社会经济联系的都 市区 ，单中心的都市区围绕中心城市向 外扩展，形成同心圈层结构。
• 城市之间有密切的 经济技术联系，一
城市群是指在特定地 域范围内，以1个特大城 市为核心．由至少3个以 上都市圈(区)或大中城市 为基本构成单元．依托发 达的交通通讯等基础设施 网络，所形成的空间相对 紧凑、经济联系紧密、并 最终实现同城化和一体化 的城市群体 在此群体内，二.城Leabharlann 群形成发育中空间范围 的四次扩展过程
1.戈特曼(J．Gottmann)关于城市群空 间范围的识别标准
1957年，法国地理学家简·戈特曼 (J．Gottmann)提出了形成城市群或“大 都市带”的5个标准：
① 区域内有较密集的城市； ② 有相当多的大城市形成各自的都市区，
核心城市与都市区外围地区有密切的社 会经济联系； ③ 有联系方便的交通走廊把核心城市连接 起来，各都市区之间没有间隔，且联系
2.日本关于大都市圈空间范围的识别 标准
早在1950年，日本行政管理厅就提出“都市 圈”的概念．将其定义为：
以一日为周期，可以接受城市某一方 面功能服务的地域范围，中心城市人口规 模须在l0万人以上。1960年代又提出“大 都市圈”概念规定：中心城市为中央指定 市，或人口规模在100万人以上，并且邻近 有5O万人以上的城市，外围地区到中心城 市的通勤人口不低于本身人口的15％．大 都市圈之间的货物运输量不得超过总运输
4.周一星关于都市连绵区空间范围的 识别标准
周一星在对都市区空问范围和都市连绵区形成 条件分析的基础上，提出都市连绵区空间 范围识别的5大指标：
① ①有2个以上人口超过100万人的特大城市 作为发展极，其中至少1个城市有相对较高 的对外开放度．具有国际性城市的主要特 征；
② 有相当规模和技术水平领先的大型海港(年 货运吞吐量大于1亿t)和空港，并有多条定 期国际航线运营；
城市群空问范围识别标准的研 究进展与基本判断
内容提要：
在对国内外城市群种种认识比较分析的 基础上． 给出了城市群基本内涵的界定标 准。进而分析了城市群形成发育中空间范围 4次扩展的动态变化特征：根据城市群空间 范围识别标准的几种方案。充分考虑中国所 处的城市化发展阶段和城市群形成发育中政 府主导的国家特色，提出了我国城市群空间 范围识别的10大基本判断标准． 以便为规 范中国城市群和编制《中国城市群规划规范》 提供科学决策依据。
国外
• 1898年英国城市学家E·霍华德就提出了城镇群体(town cluster)的概念⋯ • 1915年英国学者格迪斯创造出“conurbation”一词。 • 1930年代另一英国学者C．B．Fawcett认为“城市群”是一个为城市功能用地占据
的连续区域．也就是将“城市群”限制在城市建成区的范围。与此同时，英国统 计部门将“城市群” 定义为“地方行政区域结合体” (aggregates of local authority are • 苏联学者于1910—1920年代提出类似城市群的概念．如“城市经济区”、“经济 城”、 “规划区”等。 • 1957年美籍法国地理学家简·戈特曼(J．Gottmann)提 出了一种崭新的城镇群体空间 发展理念“Megalopolis” （大都市带)，认为城镇群体是由多个城镇组合而成的一 种区域空间形态. • 2019年，英同学者Allen J．Scott提出了“全球城市一区域”的概念
• 1992年崔功豪提出． “城镇群体空间和 一般的人口稠密、城镇群体分布的空间
2.城市群基本内 涵的界定标准
综合定义：
• 从对国内外有关城 市群内涵的种种认 识中可以看出．形 成城市群的几个最 基本标准包括：
• 至少有3个以上的大 中城市．
• 必须有1个核心城市 带动
• 城市之间必须有发 达便捷的交通通讯 网络。
3.周一星关于都市区空间范围的识别 标准
① 市区是由中心市和外围非农化水平较高、与 中心市存在着密切社会经济联系的邻接县(市) 两部分组成；
② 凡城市实体地域内非农业人口在2O万以上的 地级市可视为中心城市，有资格设立都市区；
③ 都市区的外围地域以县级区域为基本单元， 外围地区必须满足以下条件：a、全县(或县 级市)的GDP来自非农产业的部分在75％以上： b、全县社会劳动力总量中从事非农经济活动 的占60％以上；c、与中心市直接毗邻或已列
国内
• 1980年周一星提 出了都市连绵区 (metropolitaninterlocking region．MIR)的 概念。
• 1989年董黎明提出， “城市群，又称为 城市密集地区，即在社会生产力水平比 较高、商品经济比较发达．相应的城镇 化水平也比较高的区域内．形成由若干 个大中小不同等级、不同类型，各具持 点的城镇集聚而成的城镇体系”。