高連海，姚令華，張 超

城鎮(zhèn)體系是指區(qū)域城市空間相互作用，使一定區(qū)域內(nèi)不同規(guī)模等級(jí)、不同職能的城鎮(zhèn)之間產(chǎn)生密切聯(lián)系，形成具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體.這些城鎮(zhèn)作為一個(gè)系統(tǒng)其相互作用不僅創(chuàng)造了一個(gè)國(guó)家或區(qū)域增長(zhǎng)和發(fā)展的格局，也形成了這種格局的空間特征［1］.

信陽作為“中原經(jīng)濟(jì)區(qū)”豫南地區(qū)的發(fā)展結(jié)點(diǎn)，它的發(fā)展對(duì)河南省“中原城市群”戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要.信陽城鎮(zhèn)體系現(xiàn)狀如何?是否合理?如何使城鎮(zhèn)之間、城鎮(zhèn)與外部區(qū)域之間的能量、物質(zhì)和信息的流通充分、合理?分形理論(Fractaltheory)為解決這一問題提供了方法.

1 研究區(qū)域

信陽位于河南省南部，是鄂豫皖三省通衢之地.長(zhǎng)期以來，信陽城鎮(zhèn)化水平一直處于較低水平，2012年底為36.3﹪，而全省城鎮(zhèn)化水平已達(dá)到42.4﹪.到2012年，信陽市共有78個(gè)建制鎮(zhèn)，其中包括3區(qū)，7個(gè)縣，1個(gè)省直管縣，1個(gè)國(guó)家小城鎮(zhèn)試點(diǎn)鎮(zhèn)，史河灣改革發(fā)展試驗(yàn)區(qū).它們共同構(gòu)成信陽城鎮(zhèn)體系.

2 城鎮(zhèn)體系等級(jí)規(guī)模結(jié)構(gòu)

2.1 首位度分布

一般用一個(gè)地區(qū)最大城市與第二大城市規(guī)模之比來表示這個(gè)最大城市的首位度，它通常用來反映該國(guó)或地區(qū)的城市規(guī)模結(jié)構(gòu)和人口集中程度，用于測(cè)量城市的區(qū)域主導(dǎo)性的指標(biāo)［2］.

根據(jù)城市首位律，由表1可計(jì)算出信陽市的城市首位指數(shù).一般認(rèn)為，城市首位指數(shù)應(yīng)該包括2城市指數(shù)、4城市指數(shù)、11城市指數(shù).根據(jù)信陽2012年統(tǒng)計(jì)年鑒，帶入下列公式計(jì)算:

式中:S2為2城市指數(shù)，S4為4城市指數(shù)，S11為11城市指數(shù)．

表1 信陽市城鎮(zhèn)規(guī)模排序表(非農(nóng)業(yè)人口) /萬人

按照城市位序——規(guī)模原理，2城市指數(shù)為2，正常的4城市指數(shù)和11城市指數(shù)均為1［3］.信陽市2城市指數(shù)大于2，4城市指數(shù)和11城市指數(shù)都大于1，表明信陽市城鎮(zhèn)等級(jí)規(guī)模結(jié)構(gòu)屬于典型的首位型分布.2城市指數(shù)遠(yuǎn)大于2，首位城市貢獻(xiàn)率大，在整個(gè)區(qū)域城鎮(zhèn)體系中處于絕對(duì)壟斷地位;4城市指數(shù)、11城市指數(shù)略大于1，說明中位城鎮(zhèn)發(fā)育不完善，與首位城市的規(guī)模差距有擴(kuò)大的趨勢(shì).除首位城市外，其他城鎮(zhèn)分布相對(duì)均衡.

由信陽城市城鎮(zhèn)規(guī)模分布曲線可知(圖1)，信陽市區(qū)非農(nóng)業(yè)人口占整個(gè)城市體系非農(nóng)業(yè)人口的18.4﹪，其他城鎮(zhèn)非農(nóng)業(yè)人口占整個(gè)信陽城市體系的71.6﹪，非農(nóng)業(yè)人口在1萬以下城鎮(zhèn)所占比例為53.13﹪.非農(nóng)業(yè)人口在1萬～20萬之間城鎮(zhèn)占比例28.7﹪.城鎮(zhèn)規(guī)模結(jié)構(gòu)不合理，首位城市貢獻(xiàn)率偏大，中小城鎮(zhèn)發(fā)展相對(duì)遲緩.因此，信陽城鎮(zhèn)體系難以正常發(fā)揮城市的功能，制約城鎮(zhèn)體系的演進(jìn).

圖1 信陽市非農(nóng)業(yè)人口累計(jì)百分比分布曲線

2.2 城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)結(jié)構(gòu)的分形特征

城鎮(zhèn)體系規(guī)模分布具有自相似性(selfsimilarity)，即滿足分形的特征［4］.對(duì)于一個(gè)區(qū)域城市體系，給定一人口尺度r度量，則大于人口尺度r的城鎮(zhèn)數(shù)目N(r)與尺度r滿足:Ν(r)∝r-D．這就是城鎮(zhèn)規(guī)模的分形模型．式中，D為城市規(guī)對(duì)公式兩邊取對(duì)數(shù):lnP(r)=lnP1-qlnr．式中，P1為最大城市的規(guī)模，r為城市位序(r=1，2，…，n)，P(r)為位序 r的城市規(guī)模，q為齊夫維數(shù)．齊夫公式服從冪指數(shù)規(guī)律，具有分形意義，參數(shù)齊夫維數(shù)q=1/D．

根據(jù)模型，采用信陽市2012年10個(gè)城鎮(zhèn)非農(nóng)業(yè)人口數(shù)據(jù)［5］(表1)，考察信陽城鎮(zhèn)規(guī)模的分形特征.其中，8個(gè)縣城鎮(zhèn)區(qū)人口數(shù)據(jù)，包括鎮(zhèn)人民政府駐地、鎮(zhèn)轄其他居委會(huì)和鎮(zhèn)人民政府駐地的城區(qū)建設(shè)已延伸到周邊村民委員會(huì)的非農(nóng)業(yè)人口.

以lnr為橫坐標(biāo)、lnP(r)為縱坐標(biāo)作出散點(diǎn)圖，進(jìn)行線性回歸模擬(圖2)．結(jié)果可知，q=0．889 6，分維值D=1．124 1，R2=0．920 8，相關(guān)性較好．城市規(guī)模分布維數(shù)D值大小具有明確的地理意義，直接反映城市規(guī)模等級(jí)變化．信陽地區(qū)城鎮(zhèn)規(guī)模維數(shù)D＞1，說明區(qū)域城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)結(jié)構(gòu)較分散，城鎮(zhèn)間規(guī)模差異較小，人口分布比較均衡，中間位序的城鎮(zhèn)數(shù)目較多，形成了一種低水平等級(jí)規(guī)模結(jié)構(gòu)均衡的城鎮(zhèn)體系格局，相互之間是一種平行的水平關(guān)系，而不是傳統(tǒng)的垂直關(guān)系．因此，城市規(guī)模分形特征也驗(yàn)證首位度指數(shù)．模的分維數(shù)．

1949年，齊夫提出一個(gè)通用的城市規(guī)模分布

圖2 信陽市城市規(guī)模分布雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖

3 城鎮(zhèn)體系空間結(jié)構(gòu)的特征

3.1 城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)的分形模型

城鎮(zhèn)體系的空間結(jié)構(gòu)即城鎮(zhèn)空間分布體系，是指一個(gè)區(qū)域內(nèi)的城鎮(zhèn)由于存在空間相互作用，把空間上彼此分離的城鎮(zhèn)結(jié)合為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體［6］.城鎮(zhèn)空間的分布，通常用分形理論中的關(guān)聯(lián)維數(shù)模擬:C(r)∝rD．式中，Cr為關(guān)聯(lián)函數(shù)N為區(qū)域內(nèi)城市總數(shù);dij為i，j兩城市間直線距離;

D為城鎮(zhèn)空間關(guān)聯(lián)維數(shù)，反映區(qū)域城鎮(zhèn)體系空間相互作用的規(guī)律．

式中，ω為牛鴉維數(shù)比;Dt為基于交通距離的維數(shù);Db為基于直線距離的維數(shù)．牛鴉維數(shù)比ω=1是一種理想狀態(tài)，現(xiàn)實(shí)中一般不存在．當(dāng)ω≈0時(shí)，表明城鎮(zhèn)間的交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性較差，城鎮(zhèn)體系發(fā)展受到交通障礙的限制．

3.2 信陽市城鎮(zhèn)空間關(guān)聯(lián)性的分形特征

利用MapInfo軟件測(cè)量出信陽城鎮(zhèn)之間的直線距離［7］，選取10個(gè)城鎮(zhèn)作為定量依據(jù)，構(gòu)建了表2.

表2 10個(gè)城市烏鴉距離 /km

以步長(zhǎng)△r=1．2(10 km)取距離標(biāo)度r，城鎮(zhèn)間距離小于或等于r的城鎮(zhèn)空間數(shù)目C(r)隨r變化而變化，可得一系列點(diǎn)對(duì)(r，C(r))，如表3．根據(jù)表3中數(shù)據(jù)，用Spass軟件進(jìn)行線性回歸方法進(jìn)行模擬，得到以lnC(r)為縱坐標(biāo)、lnr為橫坐標(biāo)的雙對(duì)數(shù)散點(diǎn)(圖3a)．把r換成城鎮(zhèn)之間實(shí)際交通距離(乳牛距離)(如表3)，同樣方法測(cè)算出乳牛距離，城鎮(zhèn)間點(diǎn)對(duì)的雙對(duì)數(shù)散點(diǎn)圖如圖3b．

表3 信陽城鎮(zhèn)體系標(biāo)度r及其對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)函數(shù)C(r)、C'(r)

圖3 信陽市城鎮(zhèn)空間相關(guān)性雙對(duì)數(shù)圖

通過回歸運(yùn)算可知，烏鴉距離下的空間關(guān)聯(lián)維數(shù) D=1．072 9，測(cè)定系數(shù) R2=0．936 1，標(biāo)度區(qū)的范圍取4～11，即包括第4到11個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn);乳牛距離下的空間關(guān)聯(lián)維數(shù)D'=1．007 7，測(cè)定系數(shù) R2=0．946 0，則牛鴉維數(shù)比 ω =0．939 2．由于D和D'都近似與1，并且牛鴉維數(shù)比ω≈1，表明區(qū)域城鎮(zhèn)集中于一條地理線，具有軸向特征，城鎮(zhèn)之間的聯(lián)系近于直線式連通，城鎮(zhèn)間網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性良好．

從宏觀上看，信陽城鎮(zhèn)主要分布在G45、106國(guó)道和312國(guó)道沿線.信陽、羅山、潢川、固始等1個(gè)市區(qū)3個(gè)縣城13個(gè)建制鎮(zhèn)，集中在東西走向的312國(guó)道附近，占信陽城鎮(zhèn)總數(shù)的21﹪.息縣、光山、新縣、潢川等14個(gè)城鎮(zhèn)，主要分布于南北走向的G45、106國(guó)道，初步形成以312國(guó)道為主軸，G45、106國(guó)道為次軸的城鎮(zhèn)體系，兩條主軸線形成“十”字型空間發(fā)展格局，為區(qū)域空間結(jié)構(gòu)進(jìn)一步向高級(jí)的網(wǎng)絡(luò)模式發(fā)展奠定了基礎(chǔ).

4 城鎮(zhèn)空間體系的隨機(jī)集聚分形

4.1 城鎮(zhèn)體系的集聚性模型

城鎮(zhèn)空間關(guān)聯(lián)性分析的是城鎮(zhèn)體系兩兩相關(guān)的情況，但它不能反映城鎮(zhèn)體系內(nèi)部的中心—邊緣關(guān)系［8］.以區(qū)域重心(中心城市)為圓心作回轉(zhuǎn)半徑r，半徑范圍內(nèi)的城市數(shù)目S若滿足:R∝(D為集聚分維)，則城鎮(zhèn)體系的空間分布具有自相似性．

集聚維數(shù)D值的變化，具有明確的地理意義，揭示整個(gè)區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)從中心向外圍的空間分布的衰減特征．當(dāng)D＞2時(shí)，表明城鎮(zhèn)體系的空間分布從中心向四周呈漏斗離散態(tài)分布，此時(shí)城鎮(zhèn)體系在形態(tài)上具有離心特征，且D值越大，其城市空間分布的離散程度越大，這是一種非正常的情況;D＜2，表明城鎮(zhèn)體系的空間分布從中心向四周呈凝聚狀態(tài)分布，此時(shí)城鎮(zhèn)體系在形態(tài)上具有向心特征，且D值越小，其城鎮(zhèn)空間分布的集聚程度越大;當(dāng)D=2時(shí)，城鎮(zhèn)體系的要素分布在半徑方向上是均勻變化的，城鎮(zhèn)體系空間呈均勻分布．

4.2 信陽城鎮(zhèn)體系空間集聚性分析

以信陽市為區(qū)域中心測(cè)算城鎮(zhèn)體系的聚集分維，利用Arcview軟件在矢量化地圖上測(cè)量出城鎮(zhèn)的重心距和回轉(zhuǎn)半徑(表4)，進(jìn)行線型回歸分析(圖4).結(jié)果表明，分維值 D=0．872 6，擬合優(yōu)度R2=0．995 6，擬合度較好．集聚維數(shù)D＜2，說明信陽城鎮(zhèn)體系的空間分布從中心向四周密度遞減，城鎮(zhèn)體系空間分布呈集聚狀態(tài)．由于中心城市偏離區(qū)域空間中心，位于區(qū)域一側(cè)，區(qū)域主要城鎮(zhèn)以信陽市為中心，由西向東扇形集聚分布(圖5)．

表4 信陽市城鎮(zhèn)體系隨機(jī)集聚距離

圖4 城鎮(zhèn)隨機(jī)集聚分布坐標(biāo)圖

圖5 信陽城鎮(zhèn)的扇形聚集分布

5 城鎮(zhèn)體系空間優(yōu)化對(duì)策

5.1 空間結(jié)構(gòu)由單核心、單軸線向多極核、多軸線的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變

作為中心城市的信陽市，在資金和技術(shù)等方面具備絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其周邊所轄城鎮(zhèn)的發(fā)展在很大程度上要受其輻射擴(kuò)散作用，但其位置偏離區(qū)域空間中心，位于區(qū)域一側(cè)，難以發(fā)揮對(duì)周邊所轄縣市的輻射作用.根據(jù)區(qū)域空間結(jié)構(gòu)發(fā)展的理論，將現(xiàn)階段單極核的發(fā)展模式，向“一核兩心四點(diǎn)”(信陽市區(qū)為區(qū)域增長(zhǎng)核心，固始、潢川為副中心及羅山、明港、息縣、新縣4個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn))的多核模式轉(zhuǎn)變.

空間關(guān)聯(lián)維數(shù)顯示，區(qū)域城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)具有明顯的軸線特征，構(gòu)建“一脊兩軸”，即信陽至固始(312國(guó)道)形成的東西向區(qū)域發(fā)展軸;羅山—光山、潢川—新縣(G45和107國(guó)道)的城鎮(zhèn)發(fā)展軸，明港—信陽107國(guó)道產(chǎn)業(yè)發(fā)展軸，基本上覆蓋了整個(gè)區(qū)域.近期，將312國(guó)道線上的重點(diǎn)城鎮(zhèn)進(jìn)行重點(diǎn)建設(shè)，107、G45沿線的重點(diǎn)城鎮(zhèn)可以放在中期進(jìn)行開發(fā).此外，淮濱至商城(S216)作為后期培育城鎮(zhèn)發(fā)展軸.

5.2 發(fā)展區(qū)域特色經(jīng)濟(jì)，提升城鎮(zhèn)發(fā)展的動(dòng)力

理想的城市等級(jí)規(guī)模結(jié)構(gòu)的形成離不開合理的勞動(dòng)地域分工.根據(jù)區(qū)域比較優(yōu)勢(shì)資源，非金屬礦儲(chǔ)量大、風(fēng)景區(qū)和歷史名勝多、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力資源豐富，發(fā)展有色金屬和非金屬開采加工、旅游、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、食品加工業(yè)、商貿(mào)、房地產(chǎn)等六大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，以前向效應(yīng)、后向效應(yīng)加長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈條，形成合理的勞動(dòng)地域分工，依托區(qū)域內(nèi)豐富的生物資源和交通區(qū)位，積極培育生物制藥、現(xiàn)代物流等行業(yè)，避免盲目發(fā)展趨同產(chǎn)業(yè)，建設(shè)專業(yè)化、規(guī)模化、集約化的特色產(chǎn)業(yè)園和特色產(chǎn)業(yè)基地，產(chǎn)生規(guī)模效益，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力.

區(qū)域產(chǎn)業(yè)空間布局遵循集群化發(fā)展和“城鎮(zhèn)—產(chǎn)業(yè)”的原則，通過協(xié)調(diào)發(fā)展策略，形成東、中、西3個(gè)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū).依此，以信陽中心城區(qū)、明港為核心，西部產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)重點(diǎn)發(fā)展冶金、電力、機(jī)械加工和商貿(mào)業(yè)等;以潢川、光山為核心中部產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，重點(diǎn)發(fā)展食品加工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等;固始為核心東部產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，重點(diǎn)發(fā)展生物制藥、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等.

5.3 優(yōu)先推進(jìn)城鎮(zhèn)化，堅(jiān)持城鎮(zhèn)差別化發(fā)展戰(zhàn)略，走可持續(xù)發(fā)展道路

自然稟賦的不同、歷史機(jī)遇的差異，諸多因素使信陽自古以來就存在著明顯的經(jīng)濟(jì)梯度和多元的文化.地域的發(fā)展條件是不平衡的、不可改變的，但城鎮(zhèn)的發(fā)展權(quán)是平等的.信陽東、中、西三區(qū)域的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平有明顯的地域差距.按照公平效益的原則，因地制宜，通過科學(xué)定位和合理規(guī)劃，將不可移動(dòng)的地域條件與可移動(dòng)的資源結(jié)合起來，使區(qū)域的城鎮(zhèn)個(gè)個(gè)可發(fā)展、各具特色.

區(qū)域“城鎮(zhèn)化”發(fā)展進(jìn)程:(1)“城鎮(zhèn)化”.小城鎮(zhèn)的發(fā)展，動(dòng)力機(jī)制主要表現(xiàn)為推力而非拉力.由于區(qū)域內(nèi)除首位城市外，其他城鎮(zhèn)等級(jí)結(jié)構(gòu)相對(duì)均衡，規(guī)模偏小，城鎮(zhèn)的單體規(guī)模偏小，功能分區(qū)不明顯，結(jié)果造成城鎮(zhèn)與產(chǎn)業(yè)規(guī)模經(jīng)濟(jì)不能顯現(xiàn).通過“鄉(xiāng)鎮(zhèn)合并”，城鎮(zhèn)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集聚，以產(chǎn)業(yè)集群帶動(dòng)城鎮(zhèn)組團(tuán)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)地區(qū)的非農(nóng)化;(2)“城市化”.以縣級(jí)城鎮(zhèn)為載體，以工業(yè)化、信息化為背景，增強(qiáng)區(qū)域城鎮(zhèn)集聚力，發(fā)揮領(lǐng)頭羊作用.

作為淮河上游區(qū)域，城鎮(zhèn)發(fā)展必須走可持續(xù)發(fā)展的道路，改變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)生態(tài)型園林化城鎮(zhèn)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與人口、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展.

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