劉珮瑤，左 鵬，蘇 睿，孫熹辰，馬 赫

(1.東北農業(yè)大學經(jīng)濟管理學院，黑龍江哈爾濱 150030;2.東北農業(yè)大學理學院，黑龍江哈爾濱 150030;3.東北農業(yè)大學電信學院，黑龍江 哈爾濱 150030)

城市體系是指在一個相對封閉完整的區(qū)域內，有不同職能分工、不同等級規(guī)模、聯(lián)系密切、相互依存的城市所組成的集合。城市規(guī)模結構作為城市體系中三大重要結構之一倍受重視，其可反映出城市在不同規(guī)模等級中的分布情況以及城市人口集中或分散的程度。經(jīng)大量研究表明，城市的規(guī)模分布在特定條件下符合分形特征。不同地區(qū)，不同城市化水平下的城市體系符合不同分形特征。隨著國家振興東北老工業(yè)基地計劃的深化發(fā)展，黑龍江省面臨著新一輪的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。本文以黑龍江省作為研究對象，運用城市首位度，分形等理論方法，對省內地級市等級規(guī)模結構和空間結構特征進行研究分析，對制定合理的城市發(fā)展體系政策和促進本地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展及社會進步具有非常重要的意義。

一 黑龍江省城市體系結構分形研究

黑龍江地處中國東北隅，東、北依鄰俄羅斯，邊界長達三千千米。全省面積46萬多平方千米?，F(xiàn)轄一地區(qū)、十二地級市。城市主要分布在中部地區(qū)，北部東部城市較少，城市空間分布差異較大，且城市分布資源性指向明顯。目前省內鐵路已經(jīng)形成以哈爾濱為中心，以齊齊哈爾、牡丹江、佳木斯為主要樞紐，連接全省各市的鐵路網(wǎng)，并且所有地級市之間都已開通高速公路、國道或者二級以上公路。

1.城市首位度。

表1 黑龍江省城市人口數(shù) (萬)

佳木斯 250.8 大興安嶺191.1 53.0雞西

根據(jù)馬克·杰斐遜城市首位度原理，結合表1可計算2城市指數(shù)、4城市指數(shù)、11城市指數(shù)分別為:

其中Sn表示按人口規(guī)模排在第n位的城市。

根據(jù)城市首位率和城市位序－規(guī)模原理，標準的城市指數(shù):R2=2 R4=R11=1

可以看出，黑龍江省首位度小于2，城市整體呈分散結構，人口主要分布在3個城市形成區(qū)域集中形式，規(guī)模結構不盡合理，城市人口分布差異較大，三城市人口占全省人口的55.8%，中小城市發(fā)育不足，城市人口在300萬至550萬之間的中型城市缺失使得城市體系結構出現(xiàn)斷層，反映出黑龍江省城市體系正處于發(fā)展階段。

2.空間布局特點。

受自然條件和歷史原因的制約，黑龍江省城市分布有以下兩種特點:(1)沿江分布，如哈爾濱，齊齊哈爾，佳木斯都由松花江貫穿流經(jīng);(2)沿鐵路和公路呈帶狀分布，這種自然因素和歷史原因所造成的分布導致各城市之間距離較大，民間聯(lián)系較少，只能單純依靠行政關系來維持，不利于整個地區(qū)的經(jīng)濟文化發(fā)展進步。

3.城市體系分形研究。

分形是指部分以某種方式與整體像是的幾何形態(tài)，其理論從20世紀70年代創(chuàng)建到現(xiàn)在，分形作為局部觀察整體的工具，廣泛應用于科學研究的各個領域。確定分維數(shù)的方法有很多，最常用的是豪斯道夫維數(shù)，其定義為:對于一個體積，用單位體積去度量其大小，測量結果是與r相關的值C(r)，且由城市體系結構的標度不變性應用分形理論可知點對點的關聯(lián)維數(shù)C(r)與區(qū)域半徑r的冪函數(shù)成正比，則有:

兩邊同取對數(shù)得:

令L=lnk則原式化為:lnC(r)=L－Dlnr

其中k為正比例系數(shù)，L為常數(shù)，D為空間分維值。

建立點對點關聯(lián)維數(shù)C(r)的數(shù)學模型:

其中:N為城市數(shù)量，r為區(qū)域半徑，dij為i，j為城市之間距離。

顯然上兩式表明在以城市i為圓心r為半徑的圓形區(qū)域內出現(xiàn)城市j的概率。

利用Arcgis軟件測量黑龍江省13個地級市兩兩之間的直線距離，形成一13階的距離方陣(表2)。

表2 黑龍江省13個地級市中心點間距離矩陣(烏鴉矩陣)Table1 The city distance between the 13 cities in HeiLongjiang(km)

取步長Δr=50公里對其進行篩選，則距離小于標定距離的城市對的個數(shù)C(r)隨標定距離r的變化而變化，從而得到一組點對［r，C(r)］，見表3。

表3

對C(r)與r進行雙對數(shù)線性擬合得:得到黑龍江省城市空間分維為D=1.0132→1，故其趨近于地理要素分布主要是沿松花江分布，其主要原因是北方干旱缺水，受水資源約束較大，城市大多沿江河分布。當dij改為兩城市之間公路距離時，可計算出黑龍江省交通網(wǎng)絡的分維數(shù)D＇=1.4073，進而可計算出黑龍江省牛鴉維數(shù)比ρ=＇=0.7196＜1，說明省內交通網(wǎng)絡欠完善，城市之間通達性較弱。

二 黑龍江省大豆種植布局研究

1.黑龍江省大豆生產(chǎn)現(xiàn)狀。

黑龍江省大豆種植較廣泛，幾乎遍布全省，其主要產(chǎn)地集中于哈爾濱，齊齊哈爾，綏化，佳木斯等地。見圖1。

2.大豆產(chǎn)業(yè)不足。

近年來，隨著市場供求關系的轉變和大量進口大豆涌入國內市場，大豆生產(chǎn)種植波動較大，導致豆價低迷，農民普遍種植意愿不強，大豆單產(chǎn)波動異常，見表4。

交通運輸瓶頸制約發(fā)展，黑龍江省的大豆運輸絕大部分依賴于鐵路，根據(jù)地理信息系統(tǒng)分析，黑龍江省各城市主要沿江河分布，加上黑龍江主要以丘陵山脈為主要地形分布，鐵路運輸能力嚴重不足，從而削弱本省大豆在外部的競爭能力。

圖1 黑龍江大豆產(chǎn)量示意圖

3.應對措施。

(1)提高主產(chǎn)區(qū)大豆單產(chǎn)。

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立足于現(xiàn)有條件，加大主產(chǎn)區(qū)科技投入，積極引進和推廣增產(chǎn)潛力大、抗性強、穩(wěn)定性好、適用于不同地區(qū)不同種植模式的大豆新品種，同時調整品質結構和生產(chǎn)區(qū)域布局，盡可能地提高大豆單產(chǎn)。

(2)提高運輸能力，增強產(chǎn)品對外競爭力。

首先要充分利用現(xiàn)有鐵路運輸能力，深度挖掘現(xiàn)有鐵路運輸潛力，努力提高運輸效率;其次協(xié)調公路，水路等其他運輸方式與鐵路運輸?shù)暮侠碚{配，分散鐵路運輸壓力;加大基礎建設投入，擴充交通運輸能力才能從根本上突破運輸瓶頸問題。

(3)合理調控大豆價格，充分調動農民種植積極性。

國家應制定合理的大豆收購價格，降低農戶種植風險，增強農戶種植信心，提高農戶種植大豆熱情;同時應建立一定儲備的大豆庫存，根據(jù)國際豆價波動來采取相應措施調控市場，平抑大豆價格，穩(wěn)定大豆種植面積。從而控制國內大豆進口數(shù)量，降低進口大豆依賴度，維護我國在國際大豆交易中的權益。