江苏城市势力圈与行政区域的叠合分析

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第34卷1期 2011年1月 安徽师范大学学报(自然科学版) Journal of Anhui Normal University(Natural Science) Vo】.34No.1 

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江苏城市势力圈与行政区域的叠合分析 段七零 (扬州职业大学社会发展系,江苏扬州225012) 

摘 要:在认识城市势力圈内涵和比较两类划分方法的基础上,用由主成分分析法得到的城市综合 规模值和借助GIS求得的最短交通时间成本,来修正势能模型,并划分江苏城市势力圈的范围.结 果显示:苏南形成了以南京、苏州为龙头的势力图空间架构,苏中呈现较为均衡的势力图态势,而苏 北势力圈呈非均衡状态.通过势力圈范围与行政区域的叠合,得到各市域的势力图构成和各势力圈 的跨市域分布,以及两者之问的4种叠合关系.研究结论可为江苏城市体系规划的编制以及省内行 政区划的调整提供参考. 关键词:势能修正模型;城市势力圈;与行政区域的叠合;江苏省 中图分类号:F129.9 文献标识码:A 文章编号:1001—2443(2011)01—0068—07 

作为辐射源,每个城市都在向外辐射其影响;反之而言,每个地点都在同时接受来自周边各城市的辐射, 其中有一个城市对该点的辐射作用最强,该点即位于这一城市的辐射范围内.由所有具有同样条件的点所组 成的区域就为这一城市的势力圈. 在农业时代,农村是社会经济生活的中心,城市对区域的影响力很弱,城市未能形成自己的势力圈,多个 城市之间也不存在辐射范围在空间上相互叠加的状况.只有随着城市时代的到来,当城市成了地域空间中心 时,城市的势力圈才真正形成并与其它城市的辐射范围在空问上相互作用.一个城市比周边城市是否更有发 展潜力、更有竞争力就直观地转化为城市势力圈的变化.哪一个城市占据的势力圈更大,就越能在发展中占 据主动地位…1.因此,城市势力圈的大小及其变动也就成为城市发展以及区域发展所密切关注的焦点. 自从重庆成为直辖市以来,我国行政区划的调整一直在省级范围内进行.而行政区划的调整,离不开对 城市影响力的分析.学者们对城市势力圈(或经济区)的划分已有较多研究,但是将其与行政区划进行叠合分 析的不多.划分江苏城市势力圈并与行政区域叠合分析,可以明确城市各自势力圈范围的大小,为各城市在 区域内的准确定位提供依据;同时可以揭示各城市对本市域的实际影响力及其对周边市域的影响程度,为江 苏城市体系规划的编制以及省内行政区划的调整提供参考. 城市势力圈(或经济区)的划分方法可归为两类:一类是实证分析法,即根据区域不同地段与周边各城市 之间各种流的联系的强弱程度来确定它们的归属.例如:顾朝林运用人流、物流、技术流、信息流、资金流对济 南城市经济区进行了确定[],周一星采用外贸货运流、铁路客货流、人1:3迁移流、空问信息流对改革开放条 件下的中国经济区进行了划分[].实证分析法需要调查收集大量的流数据,并要求选择代表性强、准确性 高、易统计、易比较的指标加以综合分析研究.另一类是理论分析法,即通过建立数学模型、引入相关统计值 进行计算.由于数学模型在推导演绎过程中抽象掉了一些影响城市辐射力分布的因素,故划出的势力圈(或 经济区)范围与实际吻合稍差L2 J. 鉴于流数据一般难以获取,加之各种流指标划分出的城市势力圈(或经济区)的边界存在不一致性.所 以,本文采用理论分析法来划分江苏城市势力圈,并按以下技术路线展开:首先,运用主成分分析法计算各城 市的综合规模值,代替以往采用单一因子反映的城市规模;其次,借助GIS求出最短交通时间成本,以此优 化直线距离;再次,运用修正后的势能模型,确定各城市势力圈的范围,分析空问分布特点;/l后,将城市势力 圈范围与行政区域叠合,计算各市域的势力圈构成和各势力圈的跨市域分布,探讨两者之间的叠合关系. 

收稿日期:2010—09—03 基金项目:国家自然科学基金项目(40501005);江苏省高校人文社会科学课题(08sjD7900058) 作者简介:段七零(1970一),男,江苏扬州人,副教授,硕士,研究方向为区域差异与空问结构. 34卷第1期 段七零: 江苏城市势力圈与行政区域的叠合分析 69 2研究方法 2.1势能模型 理论分析法主要依据城市断裂点理论及由此引申的势能模型.在算法的实现上,存在基于矢量的 

orOnoi图生成法和基于栅格的最短路径划分法.如王新生l 研究了Voronoi图的扩展、生成及其应用,张 哲[6l、赵春燕 分别运用加权Voronoi图划分了宝鸡地区城市影响区和湖南省城市影响范围.但一方面由于 加权v0 onoi图生成算法较为复杂,另一方面该算法未考虑交通等实际因素,所以对于交通网络日益发达的 江苏来说,其适用性有待商榷.相比之下,基于栅格的划分方法更为成熟.该算法基于势能模型¨8j: 口Sj/D (i口 ) (1) 式1中:F 代表城市J x ̄i点的引力势能,S,为城市规模,D ,为i点距城市的距离,卢为距离摩擦系数(通 常取标准值2). 但由于式1求出的势能量纲难以确定,学者们一般用胡佛概率模型对上述模型进行去量纲化: 

,口(s,/D;5)/口(S /D ) (2) 由式2求出的 就是i点归属于城市J的概率, 与城市的规模成正比,与两者问距离的卢次方成反 比.对于是个城市,比较出最大的 就是i点的归属. 表1江苏城市综合规模值的评价指标体系 以往研究中大都采用单一因子(如人口数量或Tab・1 Evaluation index system on the synthetic GDP)来反映城市规模,距离只计算两者间直线距离. 考虑到城市的引力势能是一个综合概念并受区域交 通因素的影响,因此,对势能模型需要进行修正. 2.2城市综合规模的计算 由势能模型可知,城市势力圈的大小主要由城 市规模所决定.这里所说的城市规模,应是综合规 模,而不是单一因子反映的规模.城市的综合规模主 要包括经济规模、人口规模、用地规模和基础设施规 模.其中,经济规模包含经济数量和经济结构,人口 规模包含人口数量和人口结构,用地规模(即用地面 积)主要表现为城市面积和建成区面积,基础设施规 模主要表现在运输通讯能力方面.遵循可比性、可获 得性、完备性等原则,我们选取16个因子建立了江 苏城市综合规模值的评价指标体系(表1). 

scale value of city in Jiang.su 

数据来源于《江苏统计年鉴(2009)}以及各市的统计网.对2008年的数据进行z值标准化,运用主成分 分析法,按照特征值大于1的原则,提取出2个主成分变量.按它们的方差贡献占总方差的比例作为各自的 权重,加权求出2008年江苏13个地级城市和26个县级城市的综合得分.综合得分反映的是城市之间的相 对值,所以有的城市的得分为负值.为此,需要进行数据转换,使其全部为正值.为了保证原数据列的大小次 序特征不变,我们选取与原数据列区间长度相同的映射区间进行线性变换,即可得到各城市的综合规模值. 并进行Q型聚类分析,得到四个等级:第一级城市为南京、苏州、无锡,第二级城市包括昆山、常州、南通,第 三级城市包括张家港、江阴、常熟、太仓、镇江、徐州、扬州、吴江、连云港、泰州、宜兴,其余3个地级城市和19 个县级城市为第四级. 2.3最短交通时间成本的测算 测算最短交通时间成本的步骤为:①首先从国家地理信息中心提供的电子图中提取江苏省底图,并用 lkmx lkm将底图栅格化.②对栅格赋以速度权重.因为铁路和公路分属两种不同的交通系统,且铁路交通 的时间、运营班次限制严格,故本文只考虑公路交通对城市势力圈划分的影响.各类公路(平原微丘地区)的 设计时速为:高速公路120kin、一级公路lOOkm、二级公路80km、其它30km.因公路路况受天气、交通量等因 素影响,实际行车速度会折减,我们以0.8的折减率计算:有高速通过的栅格赋值96,一级公路通过的赋值 80,二级公路通过的赋值64,其它公路通过的栅格赋值24.每个栅格值反映了该栅格的通达能力.③高速公 70 安徽师范大学学报(自然科学版) 2010正 路封闭性的实现.以往研究中没有考虑高速公路的 封闭性,造成低等级公路和高速公路随时互通的局 面,这与实际明显不符.我们对高速公路通达性算法 做出优化:定义高速公路500m缓冲区内栅格速度 值为1,即基本不通过;但对高速公路互通口打通四 个端点,并赋高值可以通过;低等级公路与高速公路 相交时,交点赋高值.这样,栅格只能通过高速公路 互通口或国道、省道与高速相连.④因为格网长宽都 是1kin,根据统计分析,有公路通过的栅格中公路长 度一般是栅格宽度的1.22倍.我们用1.22除以栅 格速度值,得到每个栅格的通达时问_9 J.利用 ArcGIS求出每个栅格到所有中心城市的最短时间, 即交通成本. 

表2江苏城市势力圈的面积(ian2) Tab.2 Area of city’S hinterland in Jiangsu(km2) 城市 势力圈面积 城市 势力圈面积 连云港 16695 淮安 2419 徐州 15196 宿迁 1937 南京 12963 镇江 1073 南通 10167 江阴 1371 扬州 5290 张家港 1299 泰州 5225 常熟 1167 苏州4477 宜兴811 无锡 3185 吴江 532 常州 3050 昆山477 盐城 2841 太仓 331 

说明:对综合规模值为第四级的县级城市势力圈进行研究,意义不 大,所以未列出. 

我们分别用上述的城市综合规模值和最短交通时间成本来修正势能模型中的分子和分母,并运用式(2) 比较所有城市相对于某一栅格的引力概率F , 最大者即栅格所归属的中心城市. 

3结果与分析 3.1江苏城市势力圈的空间分布 运用上述方法,得到江苏39个城市势力圈 的面积(表2)和分布(图1).透过表2和图1,得 出江苏城市势力圈的如下几个特点. (1)从地级城市势力圈的面积看:苏南地区 的城市数目较多,城市密度高达6.6583个/了亍 kmz,城市星罗棋布,导致各城市之间的竞争比 

较激烈,特别是县级城市不断抢夺地级城市的 势力空间.所以,尽管苏南地区地级城市的综合 规模明显很强,但其势力圈的面积却相对较小. 例如,省会南京势力圈面积只位于第三,苏锡常 地级城市势力圈面积也分列第七至第九.苏北 地区的城市数量少,城市密度只有1.7798个/ 万km2,分布稀疏,导致城市之间的竞争不太强 烈.因此,虽然连、徐两个地级城市的规模较小, 但其势力圈面积反而位居前二位.这说明城市 势力圈的大小不单由城市的规模所决定,而且 受区域城市密度的影响较大. (2)从地级城市势力圈的分布看:苏南地区