汾河流域城鎮(zhèn)群城市規(guī)模結(jié)構(gòu)及演變研究

姜曉麗+楊偉

摘 要：汾河流域是山西省范圍內(nèi)重要的城鎮(zhèn)集聚區(qū)，也是實(shí)現(xiàn)山西省“一核一圈三群”城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的核心區(qū)域。文章選取建國(guó)以來(lái)汾河流域城鎮(zhèn)群演變?yōu)檠芯繉?duì)象，采用城市首位度、城市規(guī)模分布的基尼系數(shù)和分形等方法對(duì)汾河流域城鎮(zhèn)群的規(guī)模分布現(xiàn)狀和演變特征進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明，2010年，汾河流域城鎮(zhèn)群等級(jí)規(guī)模結(jié)構(gòu)呈位序—規(guī)模分布；區(qū)域缺少特大城市和大城市，城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)不完整；城市規(guī)?？臻g分布不均勻，區(qū)域差異顯著。建國(guó)以來(lái)，汾河流域城鎮(zhèn)群規(guī)模分布發(fā)生明顯變化，城市數(shù)量與規(guī)?？焖贁U(kuò)張；城市首位度不斷下降，城市規(guī)模結(jié)構(gòu)由首位分布向位序—規(guī)模分布轉(zhuǎn)變；城市規(guī)模分布的分維數(shù)不斷減小，城市規(guī)模差異逐步增大，區(qū)域大中城市逐步發(fā)育，規(guī)模分布日趨集中。并針對(duì)其存在的問(wèn)題，提出若干意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：城市規(guī)模分布 位序—規(guī)模法則 分形 汾河流域城鎮(zhèn)群

中圖分類(lèi)號(hào)：F127；K901 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2017）05-163-03

城市規(guī)模分布是指某一國(guó)家或地區(qū)內(nèi)城市人口規(guī)模的層次分布，是用于表征區(qū)域人口在城市中分布的重要依據(jù)，其受自然條件、歷史、政治、經(jīng)濟(jì)及制度等不同因素的影響會(huì)呈現(xiàn)出多種形態(tài)和模式?？傮w來(lái)說(shuō)，城市規(guī)模等級(jí)分布可以概括為位序-規(guī)模分布和帕雷托分布兩種模式。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于城市規(guī)模分布的研究起源于20世紀(jì)80年代，至今已積累了一批極有見(jiàn)地的研究成果。近年來(lái)，一些學(xué)者注重將分形理論、等級(jí)鐘理論等新的研究方法引入到城市規(guī)模等級(jí)的相關(guān)研究當(dāng)中。國(guó)內(nèi)學(xué)者從不同尺度對(duì)于城市規(guī)模分布進(jìn)行研究，其中以全國(guó)、長(zhǎng)三角、珠三角、遼中以及遼中南城市群等中東部地區(qū)為研究對(duì)象的成果相對(duì)較多。而對(duì)以河流為紐帶形成的流域城鎮(zhèn)群為對(duì)象的研究則相對(duì)較少。為促進(jìn)中部地區(qū)的快速崛起，中共中央國(guó)務(wù)院先后出臺(tái)了《關(guān)于促進(jìn)中部地區(qū)崛起的若干意見(jiàn)》、《促進(jìn)中部地區(qū)崛起規(guī)劃》，并按照其精神和要求，出臺(tái)了《關(guān)于促進(jìn)中部地區(qū)城市群發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，凸顯了中部地區(qū)城鎮(zhèn)群在全國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中舉足輕重的地位。汾河流域總面積約占全省總面積的25%，集中了全省超過(guò)40%的人口，是山西省范圍內(nèi)重要的人口和城鎮(zhèn)集中區(qū)。對(duì)其城鎮(zhèn)規(guī)模分布進(jìn)行研究有助于了解區(qū)域范圍內(nèi)不同規(guī)模城市的分布狀況及人口集中或分散的程度，也有助于認(rèn)識(shí)城鎮(zhèn)體系發(fā)展所處的階段及特點(diǎn)，為相關(guān)部門(mén)制定政策、規(guī)劃提供參考。因此，筆者選取汾河流域城鎮(zhèn)群作為研究對(duì)象，運(yùn)用城市首位度、城市規(guī)模分布的基尼系數(shù)、分形理論等方法對(duì)建國(guó)以來(lái)汾河流域城鎮(zhèn)群規(guī)模分布現(xiàn)狀及演變特征進(jìn)行深入分析，以期對(duì)制定合理的城鎮(zhèn)體系發(fā)展政策、促進(jìn)城鎮(zhèn)體系規(guī)劃結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

一、研究區(qū)、數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

（一）研究區(qū)概況

汾河流域城鎮(zhèn)群位于我國(guó)山西省境內(nèi)，沿汾河兩岸布局，縱貫全省。區(qū)內(nèi)以太原為中心，以南北向大運(yùn)高速、同蒲鐵路主脈，東西向拓展的交通設(shè)施支脈構(gòu)成的交通網(wǎng)絡(luò)為連接通道，包括1個(gè)省會(huì)城市（太原）、2個(gè)地級(jí)市（晉中、臨汾）、7個(gè)縣級(jí)市、33個(gè)縣，總面積5.66×104km2。2010年，汾河流域城鎮(zhèn)群常住人口159.06萬(wàn)人，占全省總?cè)丝诘?4.50%，地區(qū)生產(chǎn)總值4364.34億元，占全省的50.77%，是山西省內(nèi)重要的經(jīng)濟(jì)集中區(qū)，也是推進(jìn)城鎮(zhèn)化的主體區(qū)。

（二）數(shù)據(jù)來(lái)源和研究尺度

為保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性以及數(shù)據(jù)獲取、處理的方便，在保證汾河流域完整性的前提下，選取完整的行政區(qū)范圍作為研究對(duì)象。采用較易獲取的市區(qū)（縣城）非農(nóng)業(yè)人口作為衡量城市規(guī)模的指標(biāo)。人口數(shù)據(jù)資料來(lái)源于《山西人口四十年》、《山西統(tǒng)計(jì)年鑒2001、2011》。

（三）研究方法

1.城市規(guī)模分布的基尼系數(shù)。加拿大約克大學(xué)教授馬歇爾在研究不同規(guī)模城市發(fā)育成長(zhǎng)情況時(shí)，首次將基尼系數(shù)引入到該研究當(dāng)中，并提出了城市基尼系數(shù)的概念。假設(shè)一個(gè)地區(qū)的城鎮(zhèn)體系是由n個(gè)城市組成，設(shè)S是這n個(gè)城市的人口總和或整個(gè)城鎮(zhèn)體系的總?cè)丝冢琓是城鎮(zhèn)體系中每個(gè)城市之間人口規(guī)模之差的絕對(duì)值總和，則反映該城鎮(zhèn)體系中人口集中程度的公式為：

G=T/2S（n-1）

基尼系數(shù)的取值范圍為0～1之間，基尼系數(shù)G越接近于0，表明城市規(guī)模分布越分散；越接近于1，表明城市規(guī)模分布越集中；一般認(rèn)為基尼系數(shù)在0.6以上，表示城市規(guī)模分布極不平衡。

2.城市首位度指數(shù)。城市首位度是用于衡量城鎮(zhèn)體系中城市發(fā)展要素在最大城市的集中程度的重要指標(biāo)。為計(jì)算方便，杰斐遜提出了“2城市指數(shù)”（S2），即首位城市與第二位城市人口規(guī)模之比的計(jì)算方法即S=P1/P2。為避免以偏概全，學(xué)者們又相繼提出了4城市指數(shù)（S4）、11城市指數(shù)（S11）。根據(jù)位序——規(guī)模原理，理論上合理的2城市指數(shù)值為2，4城市指數(shù)和11城市指數(shù)值為1。

3.城市規(guī)模分布的分形特征。城市群的空間分布具有明顯的無(wú)標(biāo)度特征，具有分形的性質(zhì)。城市群等級(jí)規(guī)模分布具有明顯的自相似性，可以用分形方法計(jì)算城市規(guī)模分布的空間維數(shù)。對(duì)于給定區(qū)域范圍內(nèi)，假設(shè)有n個(gè)城市組成，將城市人口規(guī)模按照從大到小的順序進(jìn)行排列，城市人口規(guī)模用人口尺度R來(lái)表示，人口規(guī)模大于R的城市數(shù)據(jù)NR。當(dāng)R由大變小時(shí)，NR不斷增多。在某個(gè)標(biāo)度范圍內(nèi)，區(qū)域內(nèi)的城市數(shù)目NR與人口尺度R滿足豪斯道夫維數(shù)測(cè)算公式，對(duì)兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)可得：

lnNR=A-DflnR

式中A為常數(shù)，Df為分維。一般來(lái)說(shuō)，Df值的大小具有明確的地理意義，直接反映了城鎮(zhèn)體系等級(jí)規(guī)模結(jié)構(gòu)。

二、汾河流域城鎮(zhèn)群城市規(guī)模分布現(xiàn)狀特征

1.流域城鎮(zhèn)體系結(jié)構(gòu)不完善，中小城市亟待發(fā)展。從城鎮(zhèn)群等級(jí)規(guī)模分布來(lái)看（表1），汾河流域城鎮(zhèn)群缺少特大城市、大城市，城鎮(zhèn)體系的等級(jí)規(guī)模不完整。就城鎮(zhèn)體系內(nèi)部來(lái)說(shuō)，大城市數(shù)量較少，只有一個(gè)超大城市，缺少特大城市和大城市，大城市數(shù)量?jī)H占城市總數(shù)的2.33%，城鎮(zhèn)體系內(nèi)部大城市的數(shù)量和規(guī)模都亟待發(fā)展。中等城市發(fā)育不足，且規(guī)模相對(duì)較小，區(qū)內(nèi)僅有2座中等城市，占城市總數(shù)的4.65%，人口比重占到13.71%，平均人口規(guī)模為36.02萬(wàn)人。小城市數(shù)量較多，共有40個(gè)，占到城市總數(shù)的93.2%，人口比重占到41.74%，但平均人口規(guī)模僅為5.48萬(wàn)人，說(shuō)明汾河流域城鎮(zhèn)體系城市雖然數(shù)量很多，但規(guī)模較小，發(fā)展極不充分。采用基尼系數(shù)對(duì)其城市規(guī)模分布進(jìn)行測(cè)度，其不均衡指數(shù)為0.34，說(shuō)明汾河流域城鎮(zhèn)群的城市規(guī)模分布相對(duì)分散。因此，要促進(jìn)區(qū)域中小城市發(fā)展，增加大城市、中等城市數(shù)量，擴(kuò)大小城市發(fā)展規(guī)模，使城鎮(zhèn)群的等級(jí)規(guī)模分布逐步向金字塔式方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)規(guī)模城市間的有機(jī)聯(lián)系，促進(jìn)城市群的良性發(fā)展。

2.流域城鎮(zhèn)規(guī)模結(jié)構(gòu)符合位序-規(guī)模分布。采用2010年汾河城鎮(zhèn)群城市體系中43個(gè)市縣的城市規(guī)模與城市位序數(shù)據(jù)制作散點(diǎn)圖，并用直線進(jìn)行擬合，結(jié)果顯示：在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，各散點(diǎn)近似排列在一條直線上，擬合優(yōu)度達(dá)到0.9572，說(shuō)明城鎮(zhèn)群的城市等級(jí)規(guī)模結(jié)構(gòu)基本符合位序-規(guī)模分布。

3.流域城市首位度偏高。城市首位度是衡量城鎮(zhèn)體系結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，用于表征城鎮(zhèn)體系中人口在最大城市的集中程度。采用各城市人口數(shù)據(jù)及首位度公式計(jì)算，得出汾河流域城鎮(zhèn)群2城市指數(shù)、4城市指數(shù)、11城市指數(shù)分別為5.72、2.55和1.44，均高于理想值。汾河流域城鎮(zhèn)群城市首位度較高與其城鎮(zhèn)構(gòu)成密切相關(guān)，區(qū)內(nèi)僅有1個(gè)省會(huì)城市、2個(gè)地級(jí)市，其它均為縣級(jí)市（縣），總體來(lái)說(shuō)，區(qū)內(nèi)省會(huì)城市規(guī)模較大，太原人口占城鎮(zhèn)群總?cè)丝诘?4.55%，而其余城鎮(zhèn)平均規(guī)模偏小，造成首位城市與其它城市差距較大，導(dǎo)致城市首位度偏高。

4.流域城市規(guī)?？臻g分布存在差異。對(duì)汾河流域城鎮(zhèn)群城市規(guī)?？臻g分布進(jìn)行分析，流域上中下游之間存在顯著的地域差異。該區(qū)域大中規(guī)模城市主要集中于中下游地區(qū)，太原市區(qū)、晉中市區(qū)位于汾河流域中游段，臨汾市區(qū)位于汾河流域的下游段。對(duì)汾河流域上中下游城鎮(zhèn)平均規(guī)模進(jìn)行分析，上中下游城鎮(zhèn)平均規(guī)模分別為7.26萬(wàn)人、17.57萬(wàn)人和4.59萬(wàn)，上中下游之間城市平均規(guī)模差距也較大。

三、汾河流域城鎮(zhèn)群城市規(guī)模演變分析

1.城鎮(zhèn)規(guī)模迅速擴(kuò)張。表2所示，建國(guó)時(shí)，汾河流域城鎮(zhèn)群僅有1座中等城市，其它城市均為小城市；到了2010年，區(qū)域新增1座超大城市，中等城市增加到2座。大城市與中等城市人口所占比重由42.21%提高到58.26%，城市吸引力逐步提升。城市人口規(guī)模明顯增長(zhǎng)，1949年，汾河流域城鎮(zhèn)群城鎮(zhèn)平均規(guī)模為1.22萬(wàn)人，到了2010年平均規(guī)模增加到12.22萬(wàn)人，增長(zhǎng)了10.16倍。相對(duì)于城鎮(zhèn)數(shù)量的增加，城市規(guī)模擴(kuò)張的十分迅速。

2.城市首位度逐步下降，城市規(guī)模分布向位序-規(guī)模分布方向轉(zhuǎn)變。采用城市首位度表征汾河流域城鎮(zhèn)群建國(guó)以來(lái)城市首位度變化（表3）。研究時(shí)段內(nèi)，汾河流域城鎮(zhèn)群城市首位度呈現(xiàn)先上升后下降的變化特征。1949年，汾河流域城鎮(zhèn)群城市首位度為6.175，高于正常值2，4城市指數(shù)、11城市指數(shù)為2.758和1.200，均高于正常值1，說(shuō)明當(dāng)時(shí)城鎮(zhèn)群的城市規(guī)模分布屬于典型的首位分布。之后的10年，城市首位度、4城市指數(shù)、11城市指數(shù)分別增大到11.029、5.199和2.622，說(shuō)明這一時(shí)段內(nèi)，城鎮(zhèn)群中趨于向大中城市集聚，城市規(guī)模差距逐步加大，城市首位分布的特征更加顯著。1960年到2010年的50年間，城市首位度、4城市指數(shù)、11城市指數(shù)分別下降到5.717、2.549和1.436，雖然距離正常值仍有差距，但已呈現(xiàn)明顯的向正常值接近的趨勢(shì)，說(shuō)明該區(qū)域城市規(guī)模分布逐漸向位序-規(guī)模分布方向發(fā)展。

3.城市規(guī)模分布趨于集中。采用城市規(guī)模分布分形方法進(jìn)一步研究城市規(guī)模分布的演變特征，將各年份城市按人口規(guī)模大小排序，分別建立城市位序與城市規(guī)模之間的雙對(duì)數(shù)線性模型（表4），各年份判定系數(shù)R2均相對(duì)較高，具有很高的可信度。汾河流域城鎮(zhèn)群歷年城市規(guī)模分布分形分維數(shù)均大于1，說(shuō)明城市規(guī)模分布比較集中，人口分布比較均勻，大中城市數(shù)量較少，小城市數(shù)量較多。研究時(shí)段內(nèi)，分形分維數(shù)總體呈現(xiàn)減小的特征，說(shuō)明汾河流域城鎮(zhèn)群城鎮(zhèn)體系集中發(fā)展的趨勢(shì)大于分散發(fā)展的趨勢(shì)，城市人口分布趨于松散，城市人口分布差異加大，區(qū)域大中城市逐步發(fā)育，隨著時(shí)間的推移，規(guī)模分布日趨集中。

四、結(jié)語(yǔ)

汾河流域城鎮(zhèn)群城市規(guī)模分布逐漸趨于位序-規(guī)模分布模式，城市規(guī)模分布區(qū)域分異顯著，區(qū)域大中城市數(shù)量偏少，小城市發(fā)育不完善，城鎮(zhèn)體系發(fā)展現(xiàn)狀不合理。據(jù)此，提出以下優(yōu)化意見(jiàn)：

1.加快汾河流域城鎮(zhèn)群城鎮(zhèn)化發(fā)展步伐。汾河流域城鎮(zhèn)群城鎮(zhèn)規(guī)模普遍偏小，大中城市數(shù)量偏少，小城市發(fā)育不足，因此一方面主要注重培育地區(qū)發(fā)展中心，即大中城市的發(fā)展，在繼續(xù)推進(jìn)太原、晉中、臨汾3個(gè)市區(qū)發(fā)展的基礎(chǔ)上，注重培育侯馬、介休、寧武、孝義、霍州、河津等具有發(fā)展基礎(chǔ)和發(fā)展?jié)摿Φ某鞘校鳛榉诤恿饔蛐碌某擎?zhèn)核心；另一方面選取區(qū)位條件優(yōu)越、經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的小城市和重點(diǎn)鎮(zhèn)，作為重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象，以點(diǎn)帶面促進(jìn)區(qū)域城鎮(zhèn)體系的完善。

2.完善交通體系建設(shè)，帶動(dòng)沿線城市發(fā)展。汾河流域城鎮(zhèn)群以南北向大運(yùn)高速、同蒲鐵路主脈，東西向拓展的交通設(shè)施支脈構(gòu)成的交通網(wǎng)絡(luò)為連接通道，逐步完善區(qū)內(nèi)交通體系，拓展城市間人流、物流、信息流、資金流、技術(shù)流聯(lián)系，促進(jìn)各城市之間的交流合作，進(jìn)而提升汾河流域城鎮(zhèn)群的城市規(guī)模。

3.加快礦業(yè)城市轉(zhuǎn)型，培育接續(xù)替代產(chǎn)業(yè)。在汾河流域城鎮(zhèn)群中，以資源為基礎(chǔ)的礦業(yè)城鎮(zhèn)占有一定比重，資源的枯竭和資源型經(jīng)濟(jì)的衰退對(duì)城市規(guī)模的發(fā)展有很大影響。因此，加快礦業(yè)城市轉(zhuǎn)型，培育接續(xù)替代產(chǎn)業(yè)成為汾河流域城鎮(zhèn)群發(fā)展面臨的首要任務(wù)，要充分利用各級(jí)政府政策扶持的有利條件，不斷提高區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城鎮(zhèn)化水平，加快經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，完善汾河流域城市規(guī)模分布。

[基金項(xiàng)目：山西省高等學(xué)校人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地項(xiàng)目（2015333）；山西省高等學(xué)校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)項(xiàng)目資助。]

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳彥光，劉繼生.豫北地區(qū)城鎮(zhèn)規(guī)模分布的分形研究[J].人文地理，1998（1）

[2] 周一星.城市地理學(xué)[M].北京：商務(wù)印書(shū)館，1995

[3] Chen Y G， Zhou Y X. Multi-fractal measures of city-size distributions based on the three-parameter Zipf model[J]. Chaos solitons and Fractals，2004，22（4）：793-805.

[4] Batty M.， Carvalho R， Hudson-Smith A， eds. Scaling and allometry in the building geometries of Greater London[J].Europoean Physical Journal B，2008，63（3）：303-314.

[5] Murcio R.， Rodríguez-Romo S. Modeling large Mexican urban metropolitan areas by a Vicsek Szalay approach[J].Physica A：Statistical Mechanics and its applications，2011，390（16）：2895-2903.

[6] Giesen K， Zimmermann A， Suedekum J. The size distribution across all cities-Double Pareto lognormal strikes[J].Journal of Urban Economics，2010，68（2）：129-137.

[7] 蘇飛，張平宇.遼中南城市群城市規(guī)模分布演變特征[J].地理科學(xué)

[8] 劉繼生，陳彥光.東北地區(qū)城市規(guī)模分布的分形特征[J].人文地理，1999（3）

[9] 劉妙龍，陳雨，陳鵬，等.基于等級(jí)鐘理論的中國(guó)城市規(guī)模等級(jí)體系演化特征[J].地理學(xué)報(bào)，2008（12）

[10] 劉效龍，張世全，馮長(zhǎng)春.中原城市群城市規(guī)模等級(jí)的時(shí)空演變分析[J].地域研究與開(kāi)發(fā)，2011（3）

[11] 閆永濤，馮長(zhǎng)春.中國(guó)城市規(guī)模分布實(shí)證研究[J].城市問(wèn)題，2009（5）

[12] 呂薇，刁承泰.中國(guó)城市規(guī)模分布演變特征研究[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（6）

[13] 蒲英霞，馬榮華，馬曉東，等.長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市規(guī)模分布的時(shí)空演變特征[J].地理研究，2009（1）

[14] 朱政，鄭伯紅，賀青云.珠三角城市群空間結(jié)構(gòu)及影響研究[J].經(jīng)濟(jì)地理，2011（3）

[15] 盛科榮，張平宇，李飛.遼中城市群規(guī)模結(jié)構(gòu)演變分析[J].中國(guó)科學(xué)院研究生院學(xué)報(bào)，2004（2）

[16] 趙靜，焦華富，宣國(guó)富.安徽省城市體系等級(jí)規(guī)模結(jié)構(gòu)特征及其調(diào)整[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2005（5）

[17] 張虹鷗，葉玉瑤，陳紹愿.珠江三角洲城市群城市規(guī)模分布變化及其空間特征[J].經(jīng)濟(jì)地理，2006（5）

[18] 周一星，楊齊.我國(guó)城鎮(zhèn)等級(jí)體系變動(dòng)的回顧及其省區(qū)地域類(lèi)型[J].地理學(xué)報(bào)，1986（2）

[19] 姚士謀，陳振光，朱英明，等.中國(guó)城市群[M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2006

[20] 陳彥光，劉繼生.城市規(guī)模分布的分形與分維[J].人文地理，1999（2）

（作者單位：太原師范學(xué)院 山西晉中 030619）

（責(zé)編：呂尚）