现代海港演化对城市发展的地域空间效应_以大连为例_郭建科

第32卷第11期2013年11月地理科学进展

PROGRESSINGEOGRAPHYVol.32,No.11

Nov.,2013

收稿日期：2013-03；修订日期：2013-09.基金项目：国家自然科学基金项目(41101114，41071094)；辽宁省高等学校创新团队项目(wt2011002)。作者简介：郭建科(1980-)，男，山西长治人，博士，副教授，主要从事交通物流与港口空间、城市地理研究。E-mail:guojk2012@lnnu.edu.cn1639-1649页

1引言地理学对港城空间关系的研究以探讨港—城空间系统的形成、发展、演化规律为核心主题(郭建科等,2010)。在西方，港口通用模型(Anyport)开创了港—城空间模型研究的先河，它通过刻画港口功能提升和形态演化，揭示了港—城空间关系变化特征及空间分离的必然趋势(Bird,1963,1968,1971)。在此基础上，Anyport-type模型更强调港口和城市的联系(Hoyle,1989)；东南亚港口城市空间结构模式则结合案例更形象化(McGee,1967)。此后，研究者将欧洲集装箱主枢纽港生命周期分为5个阶段，指出随着发展迅速的港口区域开始面临拥挤困境，一些港口活动离开城市核心，向不拥挤的郊区港区发展，主要港口向新港迁移

是港口分散化趋势的主要特征(Barke,1986)。“港口发展三阶段论”认为港口相关产业、城市中心区和扩展区随港口演化呈阶段性成长(Notteboom,2005)。在国内，最早的港城发展模型当属“海港城市成长模式”，它通过建立港城关系强度的数理模型，强调空间作用的动力机制，成为国内港城关系研究的基础模型(吴传钧等,1989)；后有学者将其修正为港城空间关系四阶段论(许继琴,1997)，并逐渐形成海港城市布局形态和用地方向趋向一城多镇的布局型式，具有海港建设深水化、港城布局分散化特征等基本认识(郑弘毅等,1988)。港城空间联系研究的另一个重要特点是普遍结合案例分析。例如分析鹿特丹港口产业演替过程及其推动下的港口地域空间成长规律(赵鹏军

现代海港演化对城市发展的地域空间效应——以大连为例

郭建科1，韩景2,3，韩增林1，杜小飞1(1.辽宁师范大学海洋经济与可持续发展研究中心，大连116029；2.吉林大学东北亚研究院，长春130012；3.大连市保税区管委会，大连116600)

摘要：港口是一类地理空间，更是一种经济系统。现代海港的功能已由最初的海洋运输演变为国际物流中心节点和全球资源配置枢纽。港口空间作为一种极化区域，在实现自身空间成长的同时，对其直接腹地——港口城市产生了巨大的地域空间作用，并成为所在城市空间重塑的基本力量。作为“以港立市、以港兴市”的典型代表，大连城市发展与海港演化息息相关。自开埠以来的100多年里，大连港城发展历史浓缩了中国近现代港口经济发展的全过程，见证了港城关系发展的全貌。结合大连港城发展的实证研究，将港与城的地域空间关系放入多维度空间框架之下，紧紧抓住“过程—机理—格局”之间的作用传递关系，考察海港演化在城市尺度的地域空间效应。研究结果显示，海港交通区位势能的产生、巩固并不断强化，是海港演化对城市产生地域空间效应的源动力，并主要通过临港产业空间成长与城市形态演变、促进“港城式”土地利用模式形成、港航特色的轴—辐交通物流空间网络发育等实现对城市空间结构的牵引和再造，最终从多维度揭示现代海港对城市地域空间效应的作用方式与表现形式。关键词：海港区位势能；临港产业空间；港城式土地利用模式；轴—辐物流网络；大连doi:10.11820/dlkxjz.2013.11.007地理科学进展32卷等,2005)；讨论洋山深水港建设对上海的地域空间作用(张耀光等,2006)；探索大连港口物流产业推动城市空间再造的实现路径(郭建科等,2006)；剖析港口在青岛城市空间组织演化中的主导作用(万旭东等,2009)等。近年来，随着海港城市加速成为现代物流资源整合的中心和国际贸易配送基地，区域集装箱港口体系演化出现新特征(王成金等,2011)，港口与城市的空间作用也更加复杂。学者们分别结合上海、南京、宁波和连云港等地案例，从城市形态、港城界面、港口后勤区及港城耦合的系统熵等不同侧面，探讨港—城空间关系演化的新特点(李加林等,2008;梁双波等,2011;杨山等,2011;庄佩君等,2010)。综上，现有关于港口对城市空间作用的研究主要关注港口与城市发展的时间演化特征，或从工业集聚、城市形态等某一方面入手。基于综合研究视角，从多方面对港口影响城市空间结构演化进行深入刻画的研究成果尚比较缺乏，特别是结合港口物流、信息化等新因素，分析港口对其所在城市发展的空间影响。港口演化对城市发展的地域空间效应的基本要素、空间尺度、结构体系等问题尚有待于深入研究和系统总结。港口对其周边区域具有动态的引力作用，从而使港口成为一种典型的极化区域。港口建设可引起海港吞吐量发生重大变化，区域空间格局产生新的消长过程，直至达到新的平衡(郑弘毅,1982)。现代海港往往是一个集运输、贸易、临港工业、物流及金融、信息等综合服务功能于一体的资源配置枢纽，其所在城市是港口的直接腹地。因此，现代海港对其所在城市产生着强大的地域空间作用，这种空间作用与港口城市的形成、发展、演化息息相关。海港空间效应包括沿海港口形成与发展对所在区域产生的一系列空间作用及影响，主要表现为：存在方向、路径、范围、距离、等级和强度等各不相同的“地理过程与空间运动”，并因地理环境约束和人地关系地域系统演化引起人口、物质、能量、信息等的复杂传输和空间再分配现象。本文将港与城的地域空间关系放入多维度空间框架之下，紧紧抓住“过程—机理—格局”之间的作用传递关系，以中国大型海港城市——大连为例，考察海港在城市尺度的地域空间效应。2数据与方法本文在分析大连港发展历程及其引起的城市脉冲响应基础上，从临港产业空间成长与城市形态演变、主城区“港城式”土地利用模式、“港航式”轴—辐交通物流空间网络3个方面论证现代海港对城市的地域空间效应特征，以便更全面地揭示现代海港对城市地域空间效应的作用方式和表现形式。研究区域主要涉及大连市主城区(中山、沙河口、西岗、甘井子4区)和新城区(金州区和开发区)。2.1基于VAR模型的脉冲响应函数VAR模型常用于预测相互联系的时间序列系统以及分析随机扰动对变量系统的动态影响，通常用于刻画时间序列系统的关联和随机扰动项对变量系统的动态影响(高素英,2010)。VARP模型的数学表述为：yt=Bxt+A1yt-1+A2yt-2+⋯+APyt-P+εt(1)式中：yt为k维内生变量向量；xt为d维外生变量向量；t=1,2,...,T；T为样本个数；P为滞后阶数；A1,A2,...AP和B分别为系数矩阵；εt为k维扰动向量。脉冲响应函数反映来自随机扰动项的一个标准差冲击对内生变量当前值和未来值的影响，刻画内生变量对随机扰动的动态反应。本文应用《大连市统计年鉴》1996年以来大连货运周转量、工业产值、城市GDP和港口吞吐量数据，运用协整理论对单位根检验及协整检验。基于VAR模型，通过Eview5.0软件，从3个方面对大连港冲击城市发展引起的脉冲响应进行分析。2.2城市用地形态的分形模型分形理论是一种宏观模拟，揭示研究对象的平均演化趋势(姜世国等,2006)。本文采用分形模型刻画城市用地分形维数的时空变化，用于反映大连主城区各类土地利用调整与空间结构变化的关系。作为主要参数，半径维数比较成熟，几何意义明确，应用简明方便(Frankhauseretal,1991;罗宏宇等,2002)；以城市的重心(或各类土地的重心)为圆心作回转半径r，假定r范围内的土地利用面积为S(r)，由于将非建设用地排除在外，必有S(r)≤πr2，假定S(r)∝rD，则有：S(r)=ηrD(2)式中：η为常系数(可能有η=π)；D为分维。假定将城市形态图数字化，以图像中心为圆心做回转半径r，164011期郭建科等：现代海港演化对城市发展的地域空间效应计算πr2范围内各土地利用类型的面积两边对数则有lnS(r)=lnη+DSlnr(3)借助回归方法可以计算出各城市土地利用类型的分维数值Ds，用A(r)=πr2除(2)式可得(Batty,1991)：ρ(r)∝rDs-2(4)式中：ρ(r)为πr2范围内土地利用的平均密度，在数值上与半径r处的平均密度成正比；当DS<2时，表示城市用地密度从中心(r=0)到周围的衰减速度，DS值越大，衰减越慢；当DS=2时，城市土地利用密度从中心到外围没有差异；当DS>2时，城市土地利用密度从中心向外围递增。半径维数可以反映城市用地的向心聚集程度和空间分布格局。根据White等(1993)和罗宏宇等(2002)的观点，半径维数的城市土地利用在空间分布方面具有隐含的圈层结构特征。因此，根据距离城市中心的远近程度，可判断各类土地利用类型在宏观上的圈层位置。当仅取城市重心为圆心时，半径维数反映城市用地形态在总体上的分布规律；当分别取各类土地的重心为圆心时，半径维数则反映不同职能土地空间分布的均匀程度和聚散特征。本文利用大连市规划局的土地利用现状图，用Mapinfo软件分别提取1980、1990和2008年的主城区土地利用数据，测算这3个年份各类型城市用地分形特征维数，用于考察1980年以来各类用地空间演变特征。主要通过以下3方面对数据进行计算和处理：①以城市土地用地的重心——中山广场为圆心；②以1km为等值半径公差，直至r=14km，基本涵盖主城区建成区范围；③将r与S(r)绘制成双对数关系图，求分维数。3大连港发展历程及其城市脉冲响应3.1港口发展历程1898年，沙俄强占大连后，辟为“通商口岸”和向世界各国商船开放的“自由港”，并修通港区连接东北腹地直至俄国境内的东清铁路。1903年，大连港到港商船达792艘，进口货物29.6万t，出口12.7万t。1904年日本占领大连，为加紧掠夺东北地区的资源和原材料，仍将大连作为国际贸易港，首先改建南满铁路，加强港口和城市等基础设施建设和改造，并逐渐形成甘井子煤码头、油码头及寺儿沟危险品码头等多个码头。1934年，南满铁路复线通车后，港口吞吐量突破1000万t，其中输出766万t(王淑琴,1992)。建国后，大连港进行了多次扩建与改造，先后修复和完善了黑嘴子码头、香炉礁码头和寺儿沟油运码头等。1976年，建成中国第一座现代化原油出口码头；1985年，扩建香炉礁突堤码头；1987年，建成和尚岛煤炭专用码头，“六五”、“七五”期末大连港口吞吐能力分别达3655万t和4400多万t。1989年，大连港成为中国第三大港，完成吞吐量5092万t，外贸货物进出口量居当年全国之首。20世纪90年代，大窑湾国际深水港作为国家确定的四大深水中转港之一，成为大连港口拓展重点，分别建成2个25万t级杂货泊位，2个3万t级集装箱泊位等10个泊位(王淑琴,1992;刘长德,1999)。2003年后，大窑湾港区建设提速，建成3万t级原油码头和矿石码头。2005年后，开发建设长兴岛大型深水港区和临港工业园区，并逐渐发展为国家级临港开发区，分别疏通大连湾和长兴岛疏港铁路，强化了港口的海陆联运、区港一体化优势，拉近了大连与腹地的直线距离，进一步强化了大连港整体的交通区位势能，大大缓解了大连港来自周边港口的竞争压力。据大连港务局《大连港航运发展报告》，2003年以来，随着大连港定位为“东北亚重要的国际航运中心”，以港口物流为核心的综合物流优势不断强化，共开通了25条海铁联运集装箱班列，打通了以大连为起点经俄罗斯通往欧洲国家的“新亚欧大陆桥”铁路通道，2012年海铁联运量达到69.6万标箱，位居全国第一位。2012年大连港货物吞吐量达3.74亿t，居国内第6位，集装箱吞吐量806万标箱，居国内第7位。目前，大连港已初步形成以铁路中心站、内陆干港和物流中心为核心节点，辐射整个东北腹地的国际航运中心现代物流体系。大连市2012年物流业增加值689.8亿元，占GDP的9.85%，以港口物流为核心的物流产业已成为大连优势产业和服务业主导产业。从1949年到2011年，大连港吞吐量从106万t增长至34000万t，其中改革开放以来的年均增长率为7.7%；近10年来，随着东北老工业基地振兴，年1641