第五章　基于可達(dá)性的江蘇省城市空間格局演變特征

5.1　江蘇省城市空間格局分形特征

分形是“fractal”的譯名，用以描述不規(guī)則和破碎的幾何特征，分?jǐn)?shù)維是分形幾何對(duì)象復(fù)雜程度的度量（王東升，1995）。分形理論有助于揭示復(fù)雜現(xiàn)象背后的內(nèi)在特征，成為當(dāng)代理論地理學(xué)的研究前沿（劉繼生，2000）。目前用來描述城鎮(zhèn)體系空間結(jié)構(gòu)特征的分形維數(shù)主要有三種，其一是集聚維數(shù)，借助回轉(zhuǎn)半徑測(cè)算，故可稱之為半徑維數(shù)；其二是網(wǎng)格維數(shù)，利用區(qū)域的網(wǎng)格化方法測(cè)算；其三是空間關(guān)聯(lián)維數(shù)，利用城鎮(zhèn)之間的距離測(cè)算（陳彥光，1999）。將分形理論應(yīng)用于城鎮(zhèn)體系研究是分形理論在區(qū)域經(jīng)濟(jì)應(yīng)用中的一個(gè)比較成熟的方面，分形維數(shù)是刻畫城鎮(zhèn)體系空間結(jié)構(gòu)的有效參數(shù)（陳濤，1995；陳彥光，1999）。

網(wǎng)格維數(shù)研究的基礎(chǔ)是城鎮(zhèn)在空間上的分布格局，它體現(xiàn)的是城鎮(zhèn)的空間均衡性，因?yàn)榈乩砦恢玫墓潭?，可達(dá)性的改變并不能影響其分形和分維數(shù)。集聚維數(shù)研究的是各城鎮(zhèn)與中心城鎮(zhèn)的集聚關(guān)系，用可達(dá)性值代替空間距離來進(jìn)行研究，可更好地體現(xiàn)城鎮(zhèn)圍繞中心城市集聚的發(fā)展?fàn)顩r。關(guān)聯(lián)維數(shù)體現(xiàn)的是各城鎮(zhèn)間的相互關(guān)系，用兩兩可達(dá)性代替兩兩直線距離來進(jìn)行研究，也能更好地體現(xiàn)城鎮(zhèn)間相互作用的程度，從而更好地體現(xiàn)城鎮(zhèn)空間關(guān)聯(lián)水平。因此，本章借助分形方法，運(yùn)用第四章數(shù)據(jù)挖掘所獲取的海量數(shù)據(jù)，通過計(jì)算集聚維數(shù)和關(guān)聯(lián)維數(shù)，從城鎮(zhèn)空間分布的向心性和相關(guān)性兩個(gè)方面，分析基于可達(dá)性基礎(chǔ)的江蘇省城市空間結(jié)構(gòu)的分形特征。

5.1.1　江蘇省城市向心性分形特征

5.1.1.1　向心性的分形模型

假定城鎮(zhèn)按某種自相似規(guī)則圍繞中心城市呈凝聚態(tài)分布，且城鎮(zhèn)體系的分形體向各個(gè)方向均勻變化，則可借助幾何測(cè)度關(guān)系確定半徑r的圓周內(nèi)城市數(shù)目N（r）與半徑的關(guān)系，即有N（r）∝rD，類似于豪斯道夫維數(shù)公式，式中D為分維?？紤]到上式中r取值影響分維的數(shù)值，可將其轉(zhuǎn)化為平均半徑，定義平均半徑為（陳濤，1995）：

則分維計(jì)算公式為：

或者為：

式中：Rs為平均距離；ri為第i個(gè)城鎮(zhèn)到中心城市的距離；S為城鎮(zhèn)個(gè)數(shù)；∝表示求平均值；D為集聚維數(shù)。

一般取歐式維數(shù)為2，如果D＜2，城鎮(zhèn)的空間分布從中心向四周密度遞減，城鎮(zhèn)空間分布呈集聚態(tài)分布，且D值越小，其城鎮(zhèn)空間分布的集聚程度越大；如果D＝2，城鎮(zhèn)的要素分布在半徑方向上是均勻變化的，城鎮(zhèn)空間分布呈均勻分布；如果D＞2，則城鎮(zhèn)要素的空間分布從中心向四周呈密度遞增，城鎮(zhèn)空間分布呈漏斗離散態(tài)分布，這是一種非正常的情況，且D值越大其城市空間分布的離散程度越大（尚正永，2007）。

5.1.1.2　向心性的分形特征

根據(jù)國務(wù)院批復(fù)的《江蘇省城鎮(zhèn)體系規(guī)劃（2001—2020）》，江蘇省城鎮(zhèn)發(fā)展要以南京、徐州和蘇錫常三個(gè)都市圈為戰(zhàn)略重點(diǎn)，構(gòu)建“三圈五軸”的城鎮(zhèn)體系發(fā)展框架?？紤]到無錫地處蘇錫常的中心區(qū)位，并且在研究年度內(nèi)，無錫的綜合實(shí)力指數(shù)均在蘇錫常都市圈中最高（請(qǐng)見第三章）。因此，本書將以南京、無錫、徐州三個(gè)中心城市來代表“三圈”，通過集聚分維的理論和方法，探討這三個(gè)城市在研究年度內(nèi)的向心性特征。

5.1.1.2.1　基于直線距離的向心性分形特征

根據(jù)向心性分形模型，分別量取各城鎮(zhèn)到中心城市的空間距離，計(jì)算出平均半徑（表5－1）。以S和Rs數(shù)據(jù)做雙對(duì)數(shù)散點(diǎn)圖，對(duì)無標(biāo)度區(qū)范圍進(jìn)行回歸，得到回歸方程和集聚維數(shù)（圖5－1）。

表5－1　基于直線距離的平均半徑

續(xù)表5－1

圖5－1　基于直線距離的集聚分維

根據(jù)圖5－1分析可知，南京：lnR（S）＝2.1709lnS－0.0553，集聚維數(shù)D＝1／2.1709＝0.4606，測(cè)定系數(shù)R2＝0.9968；無錫：lnR（S）＝2.569lnS－1.6128，集聚維數(shù)D＝1／2.569＝0.3893，測(cè)定系數(shù)R2＝0.9948；徐州：lnR（S）＝2.007lnS＋0.776，集聚維數(shù)D＝1／2.007＝0.4983，測(cè)定系數(shù)R2＝0.9957。集聚維數(shù)D值小于2，可以說明江蘇省城鎮(zhèn)體系的空間分布具有一定的集聚性。由于D值偏小，說明城鎮(zhèn)空間集聚分布的特點(diǎn)比較明顯，表現(xiàn)為從中心城市向四周城鎮(zhèn)的密度減小。深入分析可知，無錫的集聚維數(shù)最小，集聚程度最高，其次是南京，最差的是徐州。集聚維數(shù)較好地體現(xiàn)了江蘇省3個(gè)中心城市從空間距離方面體現(xiàn)出來的城鎮(zhèn)向心性集聚程度。這種向心性分維使用的是直線距離，因此它體現(xiàn)的是中心城市在地理位置上的集聚性，雖然在不同中心城市的比較中，可體現(xiàn)它的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和發(fā)展條件，但它不能反映交通條件改變而導(dǎo)致的向心性的變化。

5.1.1.2.2　基于可達(dá)性的向心性分形特征

交通建設(shè)將改變城市間的可達(dá)性，它可使距離遠(yuǎn)的城市變近，也可使距離近的城市相對(duì)變遠(yuǎn)。因此，從可達(dá)性角度來分析中心城市的集聚程度，可較好體現(xiàn)由于社會(huì)發(fā)展特別是交通建設(shè)的改變而導(dǎo)致的城鎮(zhèn)向心集聚的變化趨勢(shì)，揭示中心城市由于交通條件改變而導(dǎo)致的區(qū)位優(yōu)勢(shì)變化程度。

利用第四章所挖掘的可達(dá)性數(shù)據(jù)（附錄A），分別研究了南京市、無錫市和徐州市在4個(gè)研究年份由于可達(dá)性的改變而導(dǎo)致的城鎮(zhèn)向心性集聚特征。首先分別計(jì)算出1990年、1996年、2002年和2008年3個(gè)中心城市的平均半徑（表5－2、表5－3、表5－4、表5－5），分別以表中S和Rs數(shù)據(jù)做雙對(duì)數(shù)散點(diǎn)圖，對(duì)無標(biāo)度區(qū)范圍進(jìn)行回歸，得到回歸方程和集聚維數(shù)（圖5－2、圖5－3、圖5－4、圖5－5）。根據(jù)回歸方向和集聚維數(shù)，我們可深入比較4個(gè)研究年度內(nèi)3個(gè)中心城市的向心聚集。

表5－2　基于可達(dá)性的平均半徑（1990年）

表5－　基于可達(dá)性的平均半徑（1996年）

續(xù)表5－3

表5－4　基于可達(dá)性的平均半徑（2002年）

續(xù)表5－4

表5－5　基于可達(dá)性的平均半徑（2008年）

續(xù)表5－5

圖5－2　基于可達(dá)性的集聚分維（1990年）

圖5－3　基于可達(dá)性的集聚分維（1996年）

圖5－4　基于可達(dá)性的集聚分維（2002年）

圖5－5　基于可達(dá)性的集聚分維（2008年）

1990年：

南京：lnR（S）＝2.199 4lnR－0.289 7，集聚維數(shù)D＝1／2.199 4＝0.454 7，測(cè)定系數(shù)R2＝0.996 7；

無錫：lnR（S）＝2.446 7lnR－1.269，集聚維數(shù)D＝1／2.446 7＝0.408 7，測(cè)定系數(shù)R2＝0.995 1；

徐州：lnR（S）＝2.030 9lnR＋0.681 1，集聚維數(shù)D＝1／2.030 9＝0.492 4，測(cè)定系數(shù)R2＝0.997 4。

1996年：

南京：lnR（S）＝2.218 3lnR－0.337 5，集聚維數(shù)D＝1／2.218 3＝0.450 8，測(cè)定系數(shù)R2＝0.984 8；

無錫：lnR（S）＝2.449 5lnR－1.145 3，集聚維數(shù)D＝1／2.449 5＝0.408 2，測(cè)定系數(shù)R2＝0.993 3；

徐州：lnR（S）＝2.038 6lnR＋0.623 4，集聚維數(shù)D＝1／2.038 6＝0.490 5，測(cè)定系數(shù)R2＝0.994 7。

2002年：

南京：lnR（S）＝2.223 7lnR－0.314 5，集聚維數(shù)D＝1／2.223 7＝0.449 7，測(cè)定系數(shù)R2＝0.985 9；

無錫：lnR（S）＝2.468 3lnR－1.138，集聚維數(shù)D＝1／2.468 3＝0.405 1，測(cè)定系數(shù)R2＝0.992 5；

徐州：lnR（S）＝2.042 7lnR＋0.581 2，集聚維數(shù)D＝1／2.042 7＝0.489 5，測(cè)定系數(shù)R2＝0.995。

2008年：

南京：lnR（S）＝2.238 9lnR－0.387 6，集聚維數(shù)D＝1／2.238 9＝0.418 6，測(cè)定系數(shù)R2＝0.986 1；

無錫：lnR（S）＝2.526 9lnR－1.372 9，集聚維數(shù)D＝1／2.526 9＝0.395 7，測(cè)定系數(shù)R2＝0.992 2；

徐州：lnR（S）＝2.045 4lnR＋0.553 1，集聚維數(shù)D＝1／2.045 4＝0.488 9，測(cè)定系數(shù)R2＝0.996 1。

對(duì)4個(gè)研究年份的基于直線距離的集聚維數(shù)和基于可達(dá)性的集聚維數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)3個(gè)中心城市的向心性排序沒有變化，均為無錫的集聚程度最高、南京次之、徐州第三。這說明可達(dá)性和直線距離的差距不是很突出，深入對(duì)比江蘇的自然地理狀況可以發(fā)現(xiàn)，江蘇全省以平原為主，輔以低山丘陵，因此，道路相對(duì)比較寬敞筆直，可達(dá)性對(duì)向心性改變不至于影響三大中心城市的總排序結(jié)果。另一個(gè)原因就是相對(duì)來說，三大中心城市在交通建設(shè)方面均比較具有優(yōu)勢(shì)，因此相對(duì)差別不大。

南京、徐州基于可達(dá)性的集聚維數(shù)均低于基于直線距離的集聚維數(shù)，說明南京、徐州基于可達(dá)性的向心性高于基于直線距離的向心性。深入分析可知，南京作為長(zhǎng)三角面向中西部的交通樞紐，徐州作為溝通南北、縱貫亞歐大陸橋的中樞樞紐，其交通地位和區(qū)位優(yōu)勢(shì)十分顯著，因此，江蘇省各縣（市）交通建設(shè)指向這兩個(gè)中心城市，圍繞這兩個(gè)城市進(jìn)行集聚，是這兩個(gè)中心城市區(qū)位優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn)。再比較南京和徐州可發(fā)現(xiàn)，相對(duì)直線距離的集聚維素，基于可達(dá)性的集聚維數(shù)南京減少的幅度要大于徐州，也就是說南京的比較集聚程度要大于徐州。這也充分說明在區(qū)位的比較上南京的優(yōu)勢(shì)要大于徐州，交通投入也高于徐州。無錫基于可達(dá)性的集聚維數(shù)均高于基于直線距離的集聚維數(shù)，說明雖然無錫總體區(qū)位優(yōu)勢(shì)良好（靠近上海，并且在滬寧線上），但它不是江蘇省各縣（市）的集聚中心，各個(gè)縣（市）圍繞無錫集聚的意愿不強(qiáng)，交通指向相對(duì)較弱。

比較基于可達(dá)性的集聚維數(shù)的年度變化可知，南京、無錫和徐州的集聚維數(shù)在4個(gè)研究年份當(dāng)中均為下降。再比較三個(gè)中心城市集聚維數(shù)的變化可知，2008年相對(duì)1990年，南京、無錫、徐州的集聚維數(shù)分別下降了0.036 1、0.013 0和0.003 5，也就是說，這三個(gè)中心城市的向心集聚變化程度排序結(jié)果依次為南京、無錫、徐州，這也反映了江蘇省在近20年的交通建設(shè)過程中，對(duì)三大中心城市交通投資的偏好程度。三大中心城市集聚維數(shù)的變化，既見證了江蘇交通建設(shè)的發(fā)展?fàn)顩r（參見圖4－3），也驗(yàn)證了基于可達(dá)性的向心分形，能夠較好地反映中心城市隨著交通條件的改變所帶來的相應(yīng)向心性的變化。

5.1.2　江蘇省城市相關(guān)性分形特征

5.1.2.1　相關(guān)性的分形模型

城鎮(zhèn)的空間分布具有明顯的無標(biāo)度特征，在一定范圍內(nèi)具有隨機(jī)分形結(jié)構(gòu)。城鎮(zhèn)的空間相關(guān)性分形研究可以采用關(guān)聯(lián)維數(shù)來標(biāo)度（劉繼生，1999）。其公式為：

式中：r為給定的距離標(biāo)度；dij為城鎮(zhèn)體系內(nèi)第i個(gè)與第j個(gè)城鎮(zhèn)之間的距離；H為Heaviside越階函數(shù)。根據(jù)城市體系空間分布標(biāo)度不變性的分形特征有：

式中：D為關(guān)聯(lián)維數(shù)，其地理意義反映了城市之間空間相互作用的規(guī)律性。關(guān)聯(lián)維數(shù)D的取值范圍一般介于0～2，其值越小，說明該區(qū)域城鎮(zhèn)空間分布的集中度越高，空間聯(lián)系越緊密；反之，其值越大，則說明該區(qū)域城鎮(zhèn)空間分布越分散。

5.1.2.2　相關(guān)性的分形特征

根據(jù)分形模型，為減少地圖投影對(duì)空間距離可能產(chǎn)生的影響，在ArcGIS的支持下，對(duì)江蘇省1∶25萬基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行Gauss Kruger的120E轉(zhuǎn)換，并求得兩兩城鎮(zhèn)之間的直線距離，構(gòu)建距離矩陣（數(shù)據(jù)見附錄B），并以步長(zhǎng)Δr＝15來取距離標(biāo)度r，則距離在r內(nèi)的城鎮(zhèn)之間的距離點(diǎn)數(shù)C（r）隨著r的變化而變化，這樣就可以得到一系列點(diǎn)對(duì)（r，Cr）（表5－6）。為了實(shí)現(xiàn)比較的可能性，對(duì)基于可達(dá)性的點(diǎn)對(duì)處理，全部采用與基于直線相同的等級(jí)，即均劃分為38個(gè)等級(jí)，然后根據(jù)可達(dá)性大小對(duì)每年的R進(jìn)行等分（數(shù)據(jù)見附錄A），并在此基礎(chǔ)上求出每年的Cr（表5－6）。

以lnr為橫坐標(biāo)、以lnCr為縱坐標(biāo)做出散點(diǎn)圖，并對(duì)無標(biāo)度區(qū)數(shù)值進(jìn)行回歸（圖5－6），可以得到江蘇省城鎮(zhèn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

表5－6 標(biāo)度r及其對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)函數(shù)Cr

基于直線距離的城鎮(zhèn)空間關(guān)聯(lián)維數(shù)，lnC（r）＝1.622 7lnR－1.404 7，關(guān)聯(lián)維數(shù)D＝1.622 7，測(cè)定系數(shù)R2＝0.988 9。基于可達(dá)性的城鎮(zhèn)空間關(guān)聯(lián)維數(shù)：1990年，lnC（r）＝1.709 5lnR－2.555 6，關(guān)聯(lián)維數(shù)D＝1.709 5，測(cè)定系數(shù)R2＝0.992 2；1996年，lnC（r）＝1.783 5lnR－2.602 7，關(guān)聯(lián)維數(shù)D＝1.783 5，測(cè)定系數(shù)R2＝0.988 5；2002年，lnC（r）＝1.714 9lnR－1.960 5，關(guān)聯(lián)維數(shù)D＝1.714 9，測(cè)定系數(shù)R2＝0.978 2；2008年，lnC（r）＝1.638 1lnR－1.342 9，關(guān)聯(lián)維數(shù)D＝1.638 1，測(cè)定系數(shù)R2＝0.972 7。

圖5－6 城鎮(zhèn)空間相關(guān)性分維圖

基于直線距離的城鎮(zhèn)關(guān)聯(lián)維數(shù)D值偏大，說明江蘇省城鎮(zhèn)之間具有一定的空間相關(guān)性，但城鎮(zhèn)之間的聯(lián)系并不緊密，在空間上比較分散。比較基于可達(dá)性的城鎮(zhèn)關(guān)聯(lián)維數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，4個(gè)研究年度內(nèi)D值均大于1，并且數(shù)值本身比較大，說明不管是基于直線距離，還是基于可達(dá)性的城鎮(zhèn)空間聯(lián)系均不緊密，在空間上呈分散分布。對(duì)基于可達(dá)性的關(guān)聯(lián)維數(shù)進(jìn)行分析可知，1996年關(guān)聯(lián)維數(shù)D值呈現(xiàn)一個(gè)極值狀態(tài)，然后逐步減小。究其原因，主要是1990年江蘇省城鎮(zhèn)交通建設(shè)比較均衡，所以維持了一個(gè)相對(duì)低的D值，1996年因在可達(dá)性中影響最大的滬寧高速通車，改變了蘇南地區(qū)的可達(dá)性，拉大了江蘇省全省可達(dá)性的差距。但隨著2002年蘇中蘇北高速公路的建設(shè)，差距逐步縮小，促使關(guān)聯(lián)維數(shù)的減小。至2008年，關(guān)聯(lián)維數(shù)減至1.638 1，成為研究年份內(nèi)的極小值，對(duì)比圖4－3可知，江蘇省2008年高速公路路網(wǎng)框架基本已成體系，城鎮(zhèn)間的可達(dá)性聯(lián)系緊密且相對(duì)比較均衡，促使江蘇全省城鎮(zhèn)關(guān)聯(lián)性增強(qiáng)，聯(lián)系更加緊密。

對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行思考可以發(fā)現(xiàn)，分形結(jié)果對(duì)于不同的區(qū)域、不同的R值均會(huì)得到不同的結(jié)果，因此關(guān)聯(lián)維數(shù)在不同區(qū)域之間具有比較意義。但對(duì)相同區(qū)域，因?yàn)槌擎?zhèn)之間的位置是固定的，無法做出不同年份的比較，而基于可達(dá)性的城鎮(zhèn)關(guān)聯(lián)維數(shù)，會(huì)隨著不同年份交通建設(shè)的變化而改變，具有縱向比較意義。因此，基于可達(dá)性的城鎮(zhèn)關(guān)聯(lián)維數(shù)，可以用以比較同一個(gè)區(qū)域不同年份的空間關(guān)聯(lián)性。雖然本書所用的方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但為空間關(guān)聯(lián)的分形研究提供了一種思路。

5.2　江蘇省城市空間聯(lián)系格局特征

任何一個(gè)城市都不可能孤立地存在，為了保障生產(chǎn)、生活的正常運(yùn)行，城市之間、城市與區(qū)域之間總是不斷地進(jìn)行著物質(zhì)、能量、人員和信息的交換。根據(jù)克里斯泰勒的中心地理論（Walter Christaller，常正文，王興中，2002），城市作為中心地，分為不同的等級(jí)，等級(jí)越高，其提供的商品和服務(wù)層次越高，高級(jí)中心地一般都附屬幾個(gè)中級(jí)中心地和更多的低級(jí)中心地。從某種程度上來說，越接近高級(jí)中心地的區(qū)域，其獲得高等級(jí)商品和服務(wù)的成本就越低，也就擁有更好的區(qū)域發(fā)展機(jī)會(huì)，因此與其發(fā)生聯(lián)系的城市數(shù)量就越多，相互之間的聯(lián)系強(qiáng)度就越大。為了更好地評(píng)價(jià)江蘇省各城市之間的相互作用強(qiáng)度，本書應(yīng)用城市聯(lián)系強(qiáng)度模型、城市聯(lián)系強(qiáng)度隸屬度模型、城市聯(lián)系強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)和變異系數(shù)，從多角度深入剖析江蘇省城市空間聯(lián)系格局特征，為區(qū)域發(fā)展政策的制定提供決策參考。

5.2.1　城市空間聯(lián)系評(píng)價(jià)方法

在基于牛頓萬有引力模型的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化模型中的相關(guān)參數(shù)，獲得城市聯(lián)系強(qiáng)度模型（公式5－7）。

式中：Tij為i城市與j城市之間的相互作用強(qiáng)度；Pi、Pj分別為從i城市和j城市產(chǎn)生社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的需求水平或發(fā)生力，這里用城市綜合實(shí)力替代（數(shù)據(jù)在表3－6的基礎(chǔ)上，進(jìn)行去負(fù)數(shù)化處理后得到，處理方法見公式5－8，處理結(jié)果見表5－7）；dij一般表示從i地到j(luò)地的距離或時(shí)間，這里用城鎮(zhèn)之間的兩兩可達(dá)性值（附錄A）和兩兩直線距離（附錄B）分別測(cè)算，以利于分析和比較；b為距離摩擦系數(shù)，這里取2；k為常數(shù)，這里取1。利用公式5－7以及表5－7、附錄A和附錄B的數(shù)據(jù)，分別測(cè)算出基于可達(dá)性的城市聯(lián)系強(qiáng)度（附錄C）和基于直線距離的城市聯(lián)系強(qiáng)度（附錄D）。

表5－7　江蘇省城市綜合實(shí)力

續(xù)表5－7

城市聯(lián)系隸屬度是由兩兩城市聯(lián)系強(qiáng)度除以省域城市聯(lián)系總量得到，計(jì)算模型見公式5－9。

式中：LT為城市聯(lián)系隸屬度；Ti為城市經(jīng)濟(jì)聯(lián)系量。

城市聯(lián)系強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)和變異系數(shù)用以反映城市間聯(lián)系強(qiáng)度的離散程度，詳見公式5－10和公式5－11。

式中：G為城市聯(lián)系強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)；V為城市聯(lián)系強(qiáng)度變異系數(shù)；為城市聯(lián)系量Ti的平均值。

5.2.2　城市空間聯(lián)系格局分析

為了對(duì)城市空間聯(lián)系格局進(jìn)行分析，考慮到數(shù)據(jù)量龐大，以及可視化的可能性，根據(jù)附錄C和附錄D的研究結(jié)果，將2080個(gè)單向城市間聯(lián)系強(qiáng)度值分成4個(gè)級(jí)別。因考慮到數(shù)據(jù)間的比較，級(jí)別分類方法采用等間隔分類，即取前2.5%的52個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。后2.5%數(shù)據(jù)作為第4級(jí)，暫不做分析。其中，前52個(gè)數(shù)據(jù)又分別以25%、50%為界分成3個(gè)級(jí)別，結(jié)果見表5－8和表5－9。再根據(jù)表5－8和表5－9的數(shù)據(jù)對(duì)城市空間聯(lián)系進(jìn)行可視化，得到圖5－7和圖5－8。

表5－8　基于直線距離的城市空間聯(lián)系（前52位）

續(xù)表5－8

表5－9　基于可達(dá)性的城市空間聯(lián)系（前52位）

續(xù)表5－9

圖5－7　基于直線距離的城市聯(lián)系格局（前52位）

圖5－8　基于可達(dá)性的城市聯(lián)系格局（前52位）

5.2.2.1　交通對(duì)城市聯(lián)系強(qiáng)度格局影響顯著

從圖5－7和圖5－8對(duì)比分析可知，交通對(duì)城市聯(lián)系強(qiáng)度格局影響顯著。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

一是長(zhǎng)江阻隔的作用明顯。以1990年為例，基于直線的城市聯(lián)系，在前三級(jí)當(dāng)中，跨江的聯(lián)系城市多達(dá)14對(duì)；而考慮了1990年過江通道不通暢的基于可達(dá)性的城市跨江聯(lián)系僅有9對(duì)，并且聯(lián)系級(jí)別也較低。特別是相距僅十多公里的江陰和靖江，如果以直線距離考慮，兩城市的聯(lián)系強(qiáng)度達(dá)到二級(jí)水平，但以可達(dá)性來聯(lián)系，其聯(lián)系強(qiáng)度沒有進(jìn)入前三級(jí)。

二是影響了部分高級(jí)別中心城市的中心地位。以1990年南通為例，在基于直線距離的情況下，前三級(jí)別的城市聯(lián)系量中，有10個(gè)城市與南通市相聯(lián)系，且包括一級(jí)1對(duì)，二級(jí)5對(duì)（跨江4對(duì)），中心城市地位非常突出；但如果以基于可達(dá)性的城市聯(lián)系數(shù)則僅為8對(duì)，且沒有出現(xiàn)跨江二級(jí)聯(lián)系城市，其中心地位明顯下降。

三是影響高級(jí)別中心城市的聯(lián)系方向。以1996年的南京為例，在基于直線距離的情況下，南京的主要聯(lián)系方向?yàn)殒?zhèn)江、揚(yáng)州、儀征、句容等城市，其影響力以寧鎮(zhèn)揚(yáng)都市圈范圍內(nèi)為主；但因1996年滬寧高速的建成通車，在基于可達(dá)性的情況下，南京出現(xiàn)了4個(gè)一級(jí)聯(lián)系城市，分別是鎮(zhèn)江、句容、常州、無錫，與蘇州也是二級(jí)聯(lián)系，南京的影響范圍則覆蓋到了整個(gè)蘇南地區(qū)。

四是基于可達(dá)性的城市聯(lián)系，總體上更加突出了中心城市的地位。因?yàn)榻煌l件的改善首先是在大的中心城市之間以及大的中心城市周邊，而且大的中心城市其城市綜合實(shí)力較強(qiáng)，兩者結(jié)合，促使基于可達(dá)性的條件下，高級(jí)別城市的聯(lián)系更為強(qiáng)化。再以1990年為例，基于距離的情況下，城市間聯(lián)系以近距離為主，徐州、連云港均只聯(lián)系一個(gè)城市；而基于可達(dá)性的情況下，徐州分別聯(lián)系了3個(gè)城市，連云港聯(lián)系了2個(gè)城市。如果以1990年的13個(gè)設(shè)區(qū)市之間的聯(lián)系來看，基于直線的一級(jí)聯(lián)系僅為5對(duì)，而基于可達(dá)性的則達(dá)到了6對(duì)。

5.2.2.2　高強(qiáng)度城市聯(lián)系區(qū)域差異顯著

江蘇省高強(qiáng)度城市聯(lián)系區(qū)域差異顯著，蘇南高強(qiáng)度城市聯(lián)系數(shù)量多，由蘇南向蘇中再向蘇北依次遞減。以基于可達(dá)性的城市聯(lián)系為例，一級(jí)聯(lián)系城市1990年蘇南為7對(duì)，蘇中為4對(duì)，蘇北為1對(duì)，蘇南和蘇中區(qū)際聯(lián)系1對(duì)；1996年蘇南為11對(duì)，蘇中蘇北各1對(duì)；2002年蘇南為10對(duì)，蘇中蘇北各1對(duì)，蘇南蘇中區(qū)際聯(lián)系1對(duì)；2008年蘇南為9對(duì)，蘇中蘇北各1對(duì)，蘇南和蘇中區(qū)際聯(lián)系2對(duì)。可從三個(gè)方面解釋其形成原因，一是蘇南地區(qū)區(qū)域發(fā)展條件較好，城市化水平較高；二是蘇南地區(qū)的交通條件改善優(yōu)于蘇中和蘇北；三是蘇南地區(qū)的城市密集程度高于蘇中和蘇北。另外可發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象，即蘇南和蘇中的區(qū)際城市聯(lián)系數(shù)量在增加，水平在提高，說明隨著交通條件的改善，過江通道的建成通車，蘇南和蘇中的交通距離正在逐步縮短，可達(dá)性得到有效改善，有力地促進(jìn)了蘇中地區(qū)的發(fā)展。

5.2.2.3　高強(qiáng)度城市聯(lián)系重心由西南向東南移動(dòng)

從基于可達(dá)性的城市聯(lián)系來看，中心城市的地位經(jīng)歷了從南京到無錫、蘇州的轉(zhuǎn)變過程，南京的影響力在減弱，無錫和蘇州競(jìng)爭(zhēng)激烈。1990年，南京以4個(gè)一級(jí)聯(lián)系城市，3個(gè)二級(jí)聯(lián)系城市穩(wěn)居江蘇省中心城市的核心位置；1996年，南京和無錫均為4個(gè)一級(jí)聯(lián)系城市，蘇州達(dá)到了5個(gè)，南京的地位開始下降，無錫的地位得以上升；2002年，南京僅有1個(gè)一級(jí)聯(lián)系城市，無錫為3個(gè)，蘇州為5個(gè)，蘇州以靠近上海的優(yōu)越區(qū)位優(yōu)勢(shì)取代了無錫；2008年，因?yàn)槠右挥纾由媳旧淼某鞘芯C合實(shí)力也在相對(duì)下降，南京已經(jīng)沒有一級(jí)聯(lián)系城市，無錫為4個(gè)，蘇州為3個(gè)，無錫憑借其區(qū)位居中性的優(yōu)勢(shì)重新奪回了頭把交椅。這里需要特別指出的是，隨著京滬高速的開通運(yùn)行，江陰的地位得以明顯提升，作為一個(gè)縣級(jí)市，至2008年，已經(jīng)擁有了4個(gè)一級(jí)聯(lián)系城市。

5.2.2.4　上海對(duì)江蘇城市發(fā)展影響作用顯著　

從基于可達(dá)性的城市聯(lián)系以及表5－7中城市綜合實(shí)力分析可知，上海對(duì)江蘇城市發(fā)展影響作用較大，越靠近上海的城市，其發(fā)展機(jī)會(huì)越大，具有越高的發(fā)展水平。1990年，靠近上海的三個(gè)縣級(jí)市，除吳江跟蘇州聯(lián)系緊密之外，昆山和太倉與前三級(jí)聯(lián)系城市沒有關(guān)系；1996年，昆山跟蘇州建立了一級(jí)聯(lián)系，跟無錫建立了二級(jí)聯(lián)系；2002年，在前三個(gè)聯(lián)系級(jí)別中，與昆山有一級(jí)聯(lián)系的城市有蘇州和太倉，二級(jí)聯(lián)系無錫，三級(jí)聯(lián)系吳江、常州；太倉除與昆山建立了一級(jí)聯(lián)系外，還與蘇州、無錫、常熟建立了三級(jí)聯(lián)系；2008年，昆山有一級(jí)聯(lián)系城市2個(gè)，二級(jí)聯(lián)系城市3個(gè)；太倉有一級(jí)聯(lián)系城市1個(gè)，二級(jí)聯(lián)系城市1個(gè)，三級(jí)聯(lián)系城市2個(gè)。作為偏居一隅的縣級(jí)城市能夠取得如此成績(jī)，其與上海比鄰而獲得良好發(fā)展機(jī)會(huì)是一個(gè)重要原因。

5.2.2.5　蘇錫常城市區(qū)域一體化格局已經(jīng)形成

從基于可達(dá)性的城市聯(lián)系分析可知，蘇錫常都市圈共有城市12個(gè)，它們之間兩兩形成的城市聯(lián)系強(qiáng)度級(jí)別均較高，1990年共有13對(duì)（1級(jí)4對(duì)，2級(jí)5對(duì)，3級(jí)4對(duì)）、1996年共有18對(duì)（1級(jí)7對(duì)，2 級(jí)4對(duì)，3級(jí)7對(duì)）、2002年共有27對(duì)（1級(jí)9對(duì)，2級(jí)7對(duì)，3級(jí)11對(duì)）、2008年共有30對(duì)（1級(jí)9對(duì)，2 級(jí)8對(duì)，3級(jí)13對(duì)）。以蘇錫常都市圈12個(gè)城市一共可形成72對(duì)城市聯(lián)系算，占總量42%以上屬于高級(jí)別，即在全省前2.5%的級(jí)別里面。同時(shí)，在2008年所有的52個(gè)前三級(jí)城市聯(lián)系當(dāng)中，蘇錫常占據(jù)的比例高達(dá)58%。這就充分說明，蘇錫常地區(qū)城市發(fā)展水平高，交通設(shè)施相對(duì)完善，城市與城市之間聯(lián)系非常緊密，城市區(qū)域一體化已經(jīng)形成。

5.2.2.6　設(shè)區(qū)市空間聯(lián)系格局特征　

根據(jù)附錄C的數(shù)據(jù)，提取江蘇省13個(gè)設(shè)區(qū)市市區(qū)之間的基于可達(dá)性的城市聯(lián)系強(qiáng)度，并把它們按10%、25%、50%和100%分為四個(gè)等級(jí)（數(shù)量分別為8、12、20、38），繪成城市聯(lián)系強(qiáng)度圖，圖中只繪出前3級(jí)，第4級(jí)略（圖5－9），以此來分析江蘇省設(shè)區(qū)市的城市聯(lián)系強(qiáng)度格局演變特征。

圖5－9　基于可達(dá)性的江蘇省設(shè)區(qū)市空間聯(lián)系格局

根據(jù)圖5－9可知，一級(jí)聯(lián)系強(qiáng)度城市1990年、1996年和2002年沒有變化，均為蘇州—無錫、無錫—常州、無錫—蘇州、南京—常州、南京—無錫、南京—鎮(zhèn)江、南京—揚(yáng)州、揚(yáng)州—鎮(zhèn)江；2008年，南京—無錫變?yōu)榈诙?jí)，一級(jí)城市對(duì)由常州—鎮(zhèn)江代替。

高強(qiáng)度城市聯(lián)系逐步向蘇南集聚，蘇北的高強(qiáng)度城市聯(lián)系逐步減少。1990年，蘇北有2條二級(jí)聯(lián)系城市和14條三級(jí)聯(lián)系城市，到2008年，二級(jí)聯(lián)系城市為零，三級(jí)聯(lián)系城市僅剩12條。蘇中因?yàn)榫o鄰蘇南，加上高速公路建成后，跨江大橋改善了蘇中與蘇南的交通聯(lián)系，因此，蘇中的城市聯(lián)系強(qiáng)度和數(shù)量均有所提高?？傮w上，城市聯(lián)系格局呈現(xiàn)由蘇南向蘇北，強(qiáng)度越來越低，高強(qiáng)度聯(lián)系城市數(shù)量越來越少的格局。

5.2.3　城市空間聯(lián)系隸屬度分析

5.2.3.1　城市空間聯(lián)系隸屬度格局特征

根據(jù)附錄C的數(shù)據(jù)，應(yīng)用公式5－9，得到江蘇省城市空間聯(lián)系隸屬度，詳見表5－10。

表5－10　江蘇省城市空間聯(lián)系隸屬度

城市空間聯(lián)系隸屬度從理論上來講，它能反映該城市與區(qū)域內(nèi)其他城市發(fā)展聯(lián)系的總強(qiáng)度，其值越大，說明其在區(qū)域內(nèi)的影響越大。城市空間隸屬度受到多方面因素的影響，如區(qū)位居中性，居中性越好的城市其城市空間聯(lián)系隸屬度越大；城市綜合實(shí)力越大，其隸屬度越大；該城市周邊的城市密度越高，其隸屬度越大；靠近高等級(jí)城市的城市，也能得到較大的城市聯(lián)系隸屬度，這類城市具有較大的迷惑性，如1990年的銅山，因靠近徐州的原因，盡管本身實(shí)力較弱，但其獲得了全省排名第二的隸屬度。因此，僅根據(jù)隸屬度來判斷城市的影響力，困難且說服力較小。而城市空間隸屬度的年度變化，則能較好地反映出城市影響力的空間演變過程。

根據(jù)表5－10的數(shù)據(jù)，把城市空間隸屬度分為四種類型，即連續(xù)上升型、連續(xù)下降型、波動(dòng)上升型和波動(dòng)下降型。

連續(xù)上升型城市包括泰州、姜堰、揚(yáng)中、靖江、張家港、常熟、江陰、句容、溧陽、宜興、昆山和太倉12個(gè)城市。這些城市具備兩個(gè)特點(diǎn)，一是除泰州為1996年8月由縣級(jí)市改為地級(jí)市以外，其余11個(gè)城市均為縣級(jí)市；二是這12個(gè)城市有9個(gè)位于蘇南，3個(gè)位于蘇中。這從側(cè)面說明了江蘇從蘇南向蘇中再向蘇北的城市化區(qū)域差異。結(jié)合圖4－3和表5－7對(duì)形成原因進(jìn)行深入分析可發(fā)現(xiàn)，這12個(gè)城市可分為三種類型。一是交通驅(qū)動(dòng)上升型，主要是蘇中的泰州、姜堰和靖江，這三個(gè)城市本身城市綜合實(shí)力并不高，但依托京滬、鹽廣等高速的逐步建成運(yùn)行，使其交通地位得到較大改善，與城市綜合實(shí)力較高的蘇南地區(qū)可達(dá)距離大為縮短，從而促使其隸屬度的逐年增加。二是交通和實(shí)力混合型，這類城市包括張家港、常熟、江陰、昆山、太倉等城市，它們本身的綜合實(shí)力指數(shù)均接近或超過50，具有很強(qiáng)的城市競(jìng)爭(zhēng)力；同時(shí)在研究期間，陸續(xù)有高速公路改善這些城市的可達(dá)性，促使這些城市隸屬度不斷提升，并且在全省也占據(jù)了較高的地位，以2008年為例，這5個(gè)城市的隸屬度均排在全省前10位。三是被動(dòng)型，即因周邊城市實(shí)力提升，加上交通條件的總體改善，導(dǎo)致城市聯(lián)系隸屬度上升，包括揚(yáng)中、句容、溧陽、宜興等城市，也正是因?yàn)樗鼈儽旧砭C合實(shí)力并不強(qiáng)，所以盡管它們的隸屬度逐步上升，但其值仍然偏低，在蘇南和蘇中地區(qū)總體靠后。

波動(dòng)上升型城市包括江都、儀征、海安、海門、泰興、鎮(zhèn)江、丹陽、溧水、金壇、高淳、蘇州、吳江、啟東，共13個(gè)城市。其中蘇南7個(gè)，蘇中6個(gè)。根據(jù)城市綜合實(shí)力指數(shù)和可達(dá)性改善情況，可將這些城市為分三類。一是被動(dòng)改善型，隨著社會(huì)發(fā)展和城市發(fā)展水平提高，交通條件逐步改善，盡管這些城市發(fā)展水平接近或低于平均值，仍有所提高，但相比1990年，提高幅度很小。這些城市包括啟東、高淳、泰興、海安等城市。二是交通驅(qū)動(dòng)型，即因?yàn)榻煌l件改善，隸屬度獲得較大的提升，但在交通條件不變的情況下，其中隸屬度也基本不變（2002年和2008年基本相同，這兩個(gè)年份蘇南都有高速），這類城市如吳江、丹陽等城市。第三類實(shí)力相對(duì)下降型，其本身交通條件良好，綜合實(shí)力也很強(qiáng)，但因?yàn)橹苓叧鞘邪l(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，使其實(shí)力相對(duì)來說有所下降，導(dǎo)致隸屬度下降，這類城市如蘇州，因?yàn)槔ド?、常熟、江陰、張家港等城市的迅速發(fā)展，相對(duì)弱化了蘇州市區(qū)的綜合實(shí)力。

連續(xù)下降型包括豐縣、徐州、銅山、連云港、沭陽、灌云、建湖、射陽、淮安、泗洪、鹽城、東臺(tái)共12個(gè)城市。這類城市均為蘇北城市，蘇北區(qū)域無論是經(jīng)濟(jì)發(fā)展還是交通建設(shè)在整個(gè)江蘇都處于落后狀態(tài)，是其大多城市的城市聯(lián)系隸屬度連續(xù)下降的原因。

波動(dòng)下降型包括沛縣、邳州、睢寧、宿遷、新沂、贛榆、東海、灌南、泗陽、漣水、響水、濱海、阜寧、盱眙、金湖、大豐、洪澤、寶應(yīng)、高郵、興化、揚(yáng)州、如皋、如東、通州、南通、南京、常州、無錫共28個(gè)城市。蘇北17個(gè)，蘇中8個(gè)，蘇南3個(gè)。蘇北城市下降的原因同連續(xù)下降型。蘇中城市均為先下降再上升的類型，主要原因是1990年全省交通建設(shè)相對(duì)均衡，蘇中城市憑借其良好的居中性獲得了較高的隸屬度，但隨著滬寧高速的運(yùn)行，其交通差距開始顯現(xiàn)，特別是蘇中下降的區(qū)域大多為南通所轄的區(qū)域，交通不便是其隸屬度下降的最主要原因。但隨著寧啟高速、京滬高速等的開通運(yùn)行，蘇中特別是南通的交通優(yōu)勢(shì)得以改善，城市聯(lián)系隸屬度開始回升。南京、常州和無錫屬于交通條件相對(duì)穩(wěn)定，城市綜合實(shí)力相對(duì)下降而導(dǎo)致城市聯(lián)系隸屬度下降。這三個(gè)城市在1996年和2002年城市隸屬度達(dá)到一個(gè)高值，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候，全省的高速骨架網(wǎng)尚未形成，這三個(gè)城市憑借其擁有高速的交通優(yōu)勢(shì)，取得了較高的城市空間聯(lián)系隸屬度，但隨著高速公路骨架網(wǎng)的形成，這三個(gè)城市的交通地位相對(duì)在下降（它們沒變，別的城市在提升），導(dǎo)致它們盡管城市綜合實(shí)力指數(shù)在提高，但城市聯(lián)系隸屬度在下降的現(xiàn)象（其實(shí)前文分析的蘇州也具有類似的原因，蘇州之所以沒有下降，是因?yàn)槠渲苓叺膹埣腋?、常熟、昆山、太倉的實(shí)力增加很快，使蘇州的隸屬度有所提升）。

從城市空間聯(lián)系隸屬度變化可以發(fā)現(xiàn)，蘇北29個(gè)城市的城市聯(lián)系隸屬度均在下降，而蘇中、蘇南則大部分在上升。城市空間聯(lián)系隸屬度上升的城市數(shù)量從蘇南到蘇中到蘇北依次在下降，而城市空間隸屬度下降的城市數(shù)量由南向北卻在逐漸增加。這一方面反映了江蘇省交通建設(shè)的南北差異格局，另一方面反映了江蘇省城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的南北差異格局。

從蘇南主要城市南京、常州、無錫（包括蘇州）城市隸屬度的變化情況分析可知，要想保持這些城市的核心競(jìng)爭(zhēng)力，就得繼續(xù)提升它們的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，如建設(shè)比高速公路更為快捷的高速鐵路等（高鐵對(duì)江蘇省城市格局的影響見后面預(yù)測(cè)分析）。

5.2.3.2　設(shè)區(qū)市空間聯(lián)系隸屬度格局特征

通過計(jì)算4個(gè)年度的城市空間聯(lián)系隸屬度（表5－11）可知，總體上來說，蘇錫常城市聯(lián)系有所加強(qiáng)，南京的城市聯(lián)系有所減弱。南京的隸屬度排名依次為3、4、4、6，逐步下降；而蘇錫常從1990年的1、2、4演變?yōu)?996年的1、2、3后，便相對(duì)穩(wěn)定。其中無錫和常州穩(wěn)居第1和第2的位置，蘇州由第4名上升為第3名。

表5－11　江蘇省設(shè)區(qū)市城市聯(lián)系隸屬度

對(duì)三大區(qū)域的城市聯(lián)系隸屬度進(jìn)行加總分析，發(fā)現(xiàn)1990年、1996年、2002年和2008年，蘇北的城市聯(lián)系隸屬度分別是0.068 5、0.039 1、0.049 7和0.059 6；蘇中分別為0.164 2、0.083 6、0.135 7和0.205 9；蘇南分別為0.767 3、0.877 4、0.816 6和0.734 5。對(duì)照?qǐng)D4－3我們可以清楚地發(fā)現(xiàn)，城市聯(lián)系隸屬度與交通建設(shè)之間存在密切的相關(guān)性。1990年，全省以國道為主要的交通方式且比較均衡，因此，蘇北的城市聯(lián)系隸屬度縱向比較相對(duì)較高；1996年，蘇南通了高速，因此蘇南地區(qū)的城市聯(lián)系隸屬度達(dá)到了一個(gè)峰值，而蘇中和蘇北卻到了一個(gè)極低值；2002年，隨著蘇中和蘇北高速的開通運(yùn)行，縮小了南北交通可達(dá)性差距，城市空間隸屬度朝著均衡方向發(fā)展；2008年，因?yàn)槿「咚俟羌芫W(wǎng)的形成，蘇北區(qū)域城市聯(lián)系隸屬度提高明顯，特別是蘇中達(dá)到了一個(gè)極高值，蘇南卻出現(xiàn)了一個(gè)極低值。分析原因可知，蘇中形成極高值是因?yàn)樘K中的交通建設(shè)得到了加強(qiáng)，并通過高速公路修建而帶來的跨江大橋通車改善了與蘇南的交通聯(lián)系。蘇南的城市聯(lián)系隸屬度減小，一方面說明交通建設(shè)的邊際效應(yīng)在降低，另一方面說明蘇南經(jīng)過多年經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，區(qū)域一體化已經(jīng)形成，向外擴(kuò)散效應(yīng)開始顯現(xiàn)。

5.2.4　城市空間聯(lián)系離散程度分析

對(duì)附錄C和附錄D的數(shù)據(jù)取城市間單向聯(lián)系強(qiáng)度值，并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，分別得到基于可達(dá)性的城市聯(lián)系強(qiáng)度數(shù)據(jù)和基于直線距離的城市聯(lián)系強(qiáng)度數(shù)據(jù)，各有4年數(shù)據(jù)，每年2 080個(gè)，并在EXCEL中將每年數(shù)據(jù)形成一例（限于篇幅，數(shù)據(jù)見附錄C和附錄D，新形成表格略）。利用公式5－10和公式5－11分別求取標(biāo)準(zhǔn)差指數(shù)和變異系數(shù)，結(jié)果見表5－12。同時(shí)，為了更好地分析形成城市聯(lián)系強(qiáng)度離散特征的原因，根據(jù)表5－7中的數(shù)據(jù)，對(duì)城市綜合實(shí)力指數(shù)也進(jìn)行了離散分析，結(jié)果見表5－12。

表5－12　城市綜合實(shí)力及聯(lián)系強(qiáng)度離散程度

從表5－12分析可知，基于直線距離的城市聯(lián)系強(qiáng)度相關(guān)系數(shù)與城市綜合實(shí)力的相關(guān)系數(shù)同步，這充分說明了基于直線距離的靜態(tài)性。由于城市間直線距離的不變性，城市綜合實(shí)力便可反映出城市聯(lián)系的變化，因?yàn)樗鼈兪峭阶兓?。如果僅以基于直線來探討城市空間聯(lián)系在時(shí)間序列方面的變化意義較小。

基于可達(dá)性的城市聯(lián)系強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差可反映出，其變化并不完全與城市綜合實(shí)力同步。其主要原因是可達(dá)性是在逐年變化的，從某種意義上來說，隨著交通條件的改善，城市間的可達(dá)性距離在逐步縮短，因此即使出現(xiàn)像1996年那樣的城市綜合實(shí)力標(biāo)準(zhǔn)差縮小的情況，基于可達(dá)性的標(biāo)準(zhǔn)差仍在增大。

從變異系數(shù)的比較我們可以發(fā)現(xiàn)，基于可達(dá)性的城市聯(lián)系強(qiáng)度離散程度減小幅度要大于基于直線距離，也大于城市綜合實(shí)力。從可達(dá)性角度來分析其原因主要是，對(duì)于城市間的可達(dá)性來說，近距離的城市間可達(dá)性的改善幅度要小于遠(yuǎn)距離城市間可達(dá)性的改善幅度，這主要是由于路網(wǎng)是由不同等級(jí)道路形成的，城市間的聯(lián)系必然存在不同道路的轉(zhuǎn)換，而這種轉(zhuǎn)換對(duì)于長(zhǎng)距離來說影響相對(duì)要小很多。這就導(dǎo)致了一個(gè)結(jié)果，即長(zhǎng)距離的城市間可達(dá)性減小幅度更大，帶來城市間可達(dá)性朝著一個(gè)中間范圍集聚，從而導(dǎo)致變異系數(shù)的大幅度減小。同時(shí)，因?yàn)榭蛇_(dá)性的大幅減小必然帶來城市間聯(lián)系強(qiáng)度的大幅增加，從而導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)差的大幅增加。因此，在這里，變異系數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)差更加準(zhǔn)確地反映出城市空間聯(lián)系的離散程度。

5.3　江蘇省城市影響區(qū)格局特征

自克里斯泰勒提出中心地理論以來，中心城市及其腹地的相關(guān)研究就一直是地理學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)界的熱點(diǎn)（朱杰，2007）。與自然界和社會(huì)的許多客觀事物類似，生產(chǎn)力各要素在空間中以城市為核心相互吸引而集聚，同時(shí)又以城市為中心向外（腹地）輻射自身的作用力。實(shí)踐中，幾乎所有的產(chǎn)業(yè)，都以城鎮(zhèn)為節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生集聚，然后以線狀基礎(chǔ)設(shè)施為軸在區(qū)域內(nèi)聯(lián)系在一起（金鳳君，2001）。城市與區(qū)域的關(guān)系表現(xiàn)為城市是區(qū)域的中心，區(qū)域是中心的腹地。

在城市與腹地的關(guān)系和劃分方法上，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究。Gallent從規(guī)劃的政策性因素探討了腹地納入城市規(guī)劃范圍的合理性（Gallent N，2006）；Haughton從可持續(xù)發(fā)展角度構(gòu)建了城市與腹地共同發(fā)展模型（Haughton G，1997）；顧朝林通過在區(qū)域內(nèi)各種要素流的實(shí)際調(diào)查基礎(chǔ)上對(duì)濟(jì)南城市經(jīng)濟(jì)影響區(qū)進(jìn)行了劃分（顧朝林，1992）；周一星采用要素流量的方法對(duì)改革開放條件下的中國經(jīng)濟(jì)區(qū)進(jìn)行了劃分（周一星，2003）；張曉明應(yīng)用功能聯(lián)系的方法對(duì)長(zhǎng)江三角洲巨型城市區(qū)范圍進(jìn)行了初步研究（張曉明，2006）。近年來，通過數(shù)理方法與GIS軟件結(jié)合來進(jìn)行城市與腹地劃分的方法異軍突起，Lan Mu通過加權(quán)Voronoi圖從人口視角研究了美國的城市體系（Lan Mu，2006）；郭慶勝在Delaunay三角網(wǎng)基礎(chǔ)上提出了中心城市空間影響范圍的近似性劃分方法（郭慶勝，2003）；朱杰和潘竟虎分別利用場(chǎng)強(qiáng)模型，各自對(duì)江蘇省和中國地級(jí)以上城市的腹地進(jìn)行了劃分（朱杰，2007；潘竟虎，2008）；吳威應(yīng)用加權(quán)平均旅行時(shí)間的方法研究了安徽沿江地區(qū)空間格局（吳威，2007）；王德應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)分析探討了北京一日交流圈的空間特征和動(dòng)態(tài)演變（王德，2008）。

本書基于可達(dá)性的角度，在ArcGIS平臺(tái)的支持下，通過空間聯(lián)系、時(shí)間距離、場(chǎng)強(qiáng)模型三種方法，對(duì)江蘇省城市影響區(qū)進(jìn)行劃分，并對(duì)劃分結(jié)果進(jìn)行比較。以揭示方法的比較優(yōu)勢(shì)和探究江蘇省城市影響區(qū)空間格局的演變特征。

5.3.1　基于空間聯(lián)系的城市腹地范圍劃分

這種區(qū)劃方法是基于完整的行政區(qū)劃理念來實(shí)現(xiàn)的。在空間層面，我們把屬于一個(gè)行政區(qū)劃的區(qū)域?qū)傩再x值到一個(gè)點(diǎn)上，即以區(qū)域當(dāng)中的城市來代表區(qū)域。而在研究區(qū)域當(dāng)中，點(diǎn)與點(diǎn)之間必然發(fā)生空間聯(lián)系，原則上每個(gè)點(diǎn)都會(huì)跟區(qū)域內(nèi)所有的點(diǎn)發(fā)生空間聯(lián)系，但其中最大值只有一個(gè)。如果我們以這個(gè)最大值所形成的城市對(duì)作為互相隸屬關(guān)系，則可形成城市影響區(qū)范圍。這是一種“自下而上”的劃分方法，即根據(jù)城市與城市之間的聯(lián)系逐級(jí)歸并，最后全部隸屬于最高級(jí)中心地，中心地的等級(jí)和數(shù)量是在歸并的過程中自然發(fā)生，其客觀性相對(duì)要強(qiáng)一些，因此本書進(jìn)行了積極的嘗試。

5.3.1.1　基于城市空間聯(lián)系的城市影響區(qū)劃分過程

首先，通過公式5－12，根據(jù)附錄C的數(shù)據(jù)，求得各節(jié)點(diǎn)（i城市）的最大空間聯(lián)系強(qiáng)度，結(jié)果見圖5－10。

其次，對(duì)發(fā)生最大聯(lián)系的城市區(qū)域進(jìn)行歸并，并將歸并城市區(qū)域中具有最大影響力的城市（根據(jù)表5－7中的城市綜合實(shí)力進(jìn)行判斷）作為該區(qū)域的中心城市，歸并區(qū)域則作為該中心城市的腹地。歸并原則：在存在連續(xù)隸屬關(guān)系的情況下，如2002年的揚(yáng)中—泰興—江陰—常州，則只考慮到二級(jí)聯(lián)系，即揚(yáng)中—泰興—江陰，江陰與常州的聯(lián)系放在更高級(jí)別當(dāng)中再予以考慮；同時(shí)考慮功能等級(jí)，省轄市在初始?xì)w并時(shí)延緩一次?？傻玫捷^低等級(jí)中心地及其腹地范圍（圖5－11，表5－13）。

圖5－10　江蘇省城市最大聯(lián)系強(qiáng)度

圖5－11　江蘇省低級(jí)中心城市及其腹地范圍

表5－13　江蘇省低等級(jí)中心地及腹地范圍

續(xù)表5－13

第三，再對(duì)表5－13中的低級(jí)中心地再根據(jù)附錄C的數(shù)據(jù)，選擇兩兩之間最高的聯(lián)系強(qiáng)度對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到高一層次的中心地及其腹地范圍，歸并原則是如果該中心地有新的腹地并入，則把該中心地繼續(xù)賦屬性為中心地，并提升一個(gè)等級(jí)；如果該中心地沒有新的腹地并入，則把該中心地隸屬于上一級(jí)中心地，該中心地便成為上一級(jí)中心地的腹地；如果兩中心地互為最強(qiáng)聯(lián)系，則根據(jù)表5－7取綜合實(shí)力強(qiáng)的作為高一級(jí)中心地，綜合實(shí)力相對(duì)弱的作為腹地；同時(shí)考慮到級(jí)別提高后，向上歸并的腹地?cái)?shù)不超過3個(gè)，否則在同級(jí)城市中實(shí)力強(qiáng)的延緩一次（圖5－12、表5－14）。

表5－14　江蘇省中心地二級(jí)歸并結(jié)果

圖5－12　江蘇省中心地二級(jí)歸并結(jié)果

第四，對(duì)表5－14重復(fù)第三步操作，得到新的中心地及其腹地（圖5－13，表5－15）。

表5－15　江蘇省中心地三級(jí)歸并結(jié)果

圖5－13　江蘇省中心地三級(jí)歸并結(jié)果

5.3.1.2　基于城市空間聯(lián)系的城市影響區(qū)結(jié)果分析

（1）基于城市空間聯(lián)系的中心地體系。從中心地等級(jí)的數(shù)量的演變可知，三級(jí)中心地和四級(jí)中心地的數(shù)量在不斷增多?？紤]到江蘇全省平原居多，比較符合克里斯泰勒中心地理論的假條件，對(duì)比中心地等級(jí)數(shù)量可發(fā)現(xiàn)，江蘇省中心地體系逐漸與克里斯泰勒的中心地體系吻合。1990年，江蘇省中心地體系為1∶3∶6∶12；2008年為1∶3∶8∶18。對(duì)比可知，2008年江蘇省中心地體系與克氏的市場(chǎng)原則下的中心地體系1∶3∶9∶18已經(jīng)非常吻合。

（2）城市綜合實(shí)力離散程度影響中心地等級(jí)和數(shù)量。從表5－13可以看出，低等級(jí)的中心地1990年、1996年、2002年和2008年的數(shù)量依次為12個(gè)、14個(gè)、15個(gè)和18個(gè)。對(duì)照分析表5－12，這4個(gè)年份城市綜合實(shí)力的變異系數(shù)依次為1.34、1.32、1.15和0.78，也就是說，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化的推進(jìn)，江蘇省城市綜合實(shí)力差異在逐步縮小，綜合實(shí)力等級(jí)離散程度在逐步下降。這使得中心地等級(jí)比較接近，綜合實(shí)力很強(qiáng)的城市（對(duì)應(yīng)空間聯(lián)系城市也多）減少。而在綜合實(shí)力逐步均衡的情況下，通過競(jìng)爭(zhēng)，便導(dǎo)致中心城市的數(shù)量增多。以宜興為例，當(dāng)其綜合實(shí)力較小時(shí)，其聯(lián)系城市為常州或無錫，屬于中心地的腹地；到2008年，宜興的綜合實(shí)力指數(shù)達(dá)到了36.86，約為2002年18.52的2倍，實(shí)力的提升改變了宜興的城市聯(lián)系方向，它與比它弱的溧陽一起形成了中心地和腹地的關(guān)系，從而在低等級(jí)的中心地格局中脫離了高級(jí)中心地的束縛。

（3）區(qū)域城市密度與發(fā)達(dá)程度影響中心地的等級(jí)和腹地范圍。從低等級(jí)中心地以及一次和二次歸并時(shí)的中心地?cái)?shù)量的腹地范圍可知，中心地的密度由南往北逐步下降，但中心地的腹地范圍由南向北逐步增大，驗(yàn)證了克里斯泰勒關(guān)于中心商品服務(wù)布局的上下限理論。

（4）交通可達(dá)性作為城市間聯(lián)系的關(guān)鍵指標(biāo)，在形成中心地等級(jí)及其腹地的過程中作用顯著。根據(jù)公式5－7的計(jì)算方法，城市聯(lián)系在城市綜合實(shí)力不變的情況下，必然會(huì)把可達(dá)性便利的城市作為聯(lián)系方向，可達(dá)性越好，其所聯(lián)系的腹地城市越多，所形成的腹地范圍越大。以南京為例，因?yàn)橛?jì)算方法的問題（公式5－8），南京的綜合實(shí)力指數(shù)為100，一直處于江蘇省的第一位，但其腹地范圍在研究年度內(nèi)卻變化非常明顯。根據(jù)圖5－10可知，南京市在1990年、1996年、2002年和2008年，其聯(lián)系城市數(shù)量分別為11個(gè)、13個(gè)、7個(gè)和5個(gè)。對(duì)照?qǐng)D4－3可知，南京市的交通建設(shè)一直在全省處于領(lǐng)先地位，1990年便有4條國道向東和向北貫通全省，特別是1996年滬寧高速的運(yùn)行，更是提升了南京的交通地位。因此，南京在這兩個(gè)年度聯(lián)系城市數(shù)量較多，特別是1996年達(dá)到了一個(gè)峰值。隨著2002年和2008年江蘇省高速公路骨架網(wǎng)絡(luò)的逐步形成，江蘇全省的可達(dá)性逐步走向均衡，南京的優(yōu)勢(shì)逐步縮小，其聯(lián)系城市數(shù)量也逐步減少。

表5－16　基于城市空間聯(lián)系的江蘇省中心地體系

（5）基于城市空間聯(lián)系的中心地及其腹地劃分方法，劃分結(jié)果與實(shí)際情況吻合良好，是一種可行的城市腹地劃分方法。劃分方法的思路得益于顧朝林的思想，但與其不同之處有兩點(diǎn)：一是D值顧朝林采用的是直線距離，本書采用的是可達(dá)性距離，更加符合實(shí)際；二是顧朝林劃分層域的方法是通過改變D值的距離摩擦系數(shù)，本書采用的是自下而上的逐級(jí)推進(jìn)的劃分方法。對(duì)照表3－7，盡管在低等級(jí)中心地上有些差距，但在高等級(jí)中心地當(dāng)中，吻合性良好，能更好地體現(xiàn)中心地的空間均衡性。僅根據(jù)城市綜合實(shí)力劃分的最高等級(jí)中心地和基于城市空間聯(lián)系劃分出來的最高等級(jí)中心地，在1990年、1996年、2002年和2008年4個(gè)研究年度內(nèi)均為南京。二級(jí)中心地僅根據(jù)城市綜合實(shí)力劃分的結(jié)果依次是1990年徐州（無錫排第三），1996年無錫，2002年無錫、蘇州，2008年無錫、蘇州（后2個(gè)研究年度徐州均為三級(jí)中心地）。根據(jù)城市空間聯(lián)系劃分出來的二級(jí)中心地依次是1990年徐州、無錫，1996年無錫、徐州，2002年無錫、徐州，2008年無錫、徐州。并且從結(jié)果分析，隨著蘇北交通建設(shè)的不斷加強(qiáng)，徐州的城市腹地逐漸增大；南京隨著其綜合實(shí)力的相對(duì)縮小，以及交通地位優(yōu)勢(shì)的相對(duì)省內(nèi)下降，其腹地范圍逐步縮小；無錫隨著交通條件的逐步改善以及綜合實(shí)力的逐步增強(qiáng)，腹地范圍也逐步擴(kuò)大。

5.3.2　基于等時(shí)線的城市腹地范圍劃分

根據(jù)表3－7江蘇省中心地等級(jí)劃分結(jié)果，對(duì)江蘇省各等級(jí)城市及其腹地范圍格局進(jìn)行分析。分析方法采用等時(shí)線的方法，具體采用ArcGIS 9.2的加權(quán)成本距離（Cost Distance）來進(jìn)行。計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)原理是，區(qū)域內(nèi)每個(gè)柵格都會(huì)歸屬于某一個(gè)中心地，判斷柵格的歸屬關(guān)鍵就是看這個(gè)柵格在與所有的中心地距離的比較中，會(huì)選擇最近的中心地。簡(jiǎn)言之，就是區(qū)域內(nèi)的柵格離哪個(gè)中心地最近，就歸屬于哪個(gè)中心地，對(duì)所有的柵格都進(jìn)行了歸屬劃分之后，每個(gè)中心地的腹地范圍便劃分出來了。對(duì)于這種劃分方法，確定城市的等級(jí)非常重要。也就是說，在同一等級(jí)中心地當(dāng)中，其綜合實(shí)力不宜相差太大，以克服中心地本身吸引力差異的影響。

根據(jù)克里斯泰勒的中心地理論，高級(jí)中心地包含低級(jí)中心地的職能，因此，根據(jù)K型聚類所形成的不同等級(jí)中心地，在逐步劃分其服務(wù)范圍的同時(shí)，其實(shí)就是中心地由低級(jí)向高級(jí)逐級(jí)歸并的過程。這種方法的劃分過程與基于空間聯(lián)系的方法剛好相反，即首先確定中心地的等級(jí)，再根據(jù)中心地的數(shù)量，針對(duì)某一特定區(qū)域劃分出屬于它們的腹地范圍。因此，本書把它命名為“自上而下”的劃分過程。

5.3.2.1　低等級(jí)中心地腹地范圍格局分析

利用加權(quán)成本距離，對(duì)江蘇省65個(gè)研究單元進(jìn)行等時(shí)線劃分，得到圖5－14，對(duì)可達(dá)性值按15min為界對(duì)其進(jìn)行劃分，便可得到不同時(shí)間閾值的范圍，以對(duì)比分析交通建設(shè)對(duì)區(qū)域可達(dá)性的影響（表5－17）。

根據(jù)圖5－14和表5－17分析可知，江蘇省低等級(jí)中心地可達(dá)性總體提高非常明顯，以30min為例，1990年在30min以內(nèi)可以抵達(dá)低級(jí)中心地的面積占全省的45.25%，2008年達(dá)到72.62%。

圖5－14　江蘇省低級(jí)中心地可達(dá)性及其腹地范圍

表5－17　江蘇省可達(dá)性面積變化

注：柵格運(yùn)算原理所致，轉(zhuǎn)換所得面積存在一定的誤差。

從可達(dá)性提高百分比的變化可看出，江蘇省交通建設(shè)圍繞中心地進(jìn)行，遠(yuǎn)離中心地的區(qū)域可達(dá)性改善并不明顯。以2008年相對(duì)1990年提高比例來看，15min、30min、45min、60min、75min、90min面積提高比例分別達(dá)到123.4%、60.5%、17.6%、4.0%、1.2%和0.4%，這個(gè)面積提高比例充分說明靠近中心地的區(qū)域可達(dá)性改善程度比遠(yuǎn)離中心地的區(qū)域要好得多。從某種意義上來說，越靠近中心地的區(qū)域，獲得越良好的發(fā)展條件和發(fā)展機(jī)會(huì)。

江蘇省可達(dá)性最差并且改善最慢的區(qū)域均集中在沿海地區(qū)，如灌云、響水、濱海、東臺(tái)、海安、如皋等區(qū)域。究其原因主要有兩個(gè)方面，一是江蘇沿海作為淤泥質(zhì)海岸，灘涂面積較廣，交通建設(shè)的自然條件較差；二是江蘇社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重心在沿江，沿海長(zhǎng)期以來沒有受到政策上的重視和傾斜（江蘇沿海開發(fā)規(guī)劃獲批后，這個(gè)局面在某種程度上會(huì)打破）。

為了更好地分析低等級(jí)中心地腹地范圍格局的演變，對(duì)每個(gè)中心地每個(gè)年度的腹地范圍進(jìn)行測(cè)算，并與行政區(qū)劃范圍進(jìn)行比較（表5－18）。如果分別以1990年和2008年腹地范圍面積變化進(jìn)行對(duì)

表5－18　江蘇省低級(jí)中心地腹地范圍變化

比分析，可將中心地分為交通條件相對(duì)改善型和交通條件相對(duì)落后型。交通條件相對(duì)改善型指2008年腹地范圍面積大于1990年，因?yàn)闆]有考慮中心地的等級(jí)差異，這類面積的提升均為通過交通改善、可達(dá)性提高而獲得的，因此這類區(qū)域?qū)儆诮煌ǜ纳品浅Ｃ黠@的區(qū)域，主要包括：邳州、南京、鹽城、溧陽、宜興、淮安、句容、豐縣、丹陽、銅山、寶應(yīng)、揚(yáng)中、江都、靖江、儀征、大豐、連云港等。交通條件相對(duì)落后型指腹地范圍2008年小于1990年，說明其可達(dá)性相對(duì)在變差，交通建設(shè)相對(duì)滯后。這類區(qū)域包括：海門、灌云、洪澤、沛縣、東臺(tái)等。當(dāng)然這里面還包括一種情況就是周邊的城鎮(zhèn)可達(dá)性得到改善，相對(duì)減弱了自身的可達(dá)性，如昆山、蘇州等。這充分說明了交通建設(shè)會(huì)拉大城市之間的發(fā)展差距，但隨著交通建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)化和均衡化，這種差距又會(huì)逐步縮小。這時(shí)，高級(jí)中心地要繼續(xù)保留它的集聚優(yōu)勢(shì)，便得尋求更為快捷的交通方式（如高鐵）。

因?yàn)榈偷燃?jí)中心地的城市數(shù)量與行政區(qū)劃數(shù)量一致，因此，可以對(duì)比腹地范圍與行政區(qū)劃范圍。比較腹地范圍和行政區(qū)劃范圍，中心地可分為兩種類型，一種是交通建設(shè)相對(duì)領(lǐng)先于區(qū)域發(fā)展需要，另一種是交通建設(shè)相對(duì)落后于區(qū)域發(fā)展需要。盡管兩者之間的關(guān)系受行政區(qū)劃面積、行政區(qū)劃形狀、交通建設(shè)情況等因素的影響很大，但其總體規(guī)律性還是存在的。對(duì)于第一種情況，可達(dá)性腹地范圍大于行政區(qū)劃范圍，從某種程度上說明區(qū)域交通條件較好，區(qū)域內(nèi)到達(dá)中心地的成本較小，具有較好的發(fā)展機(jī)會(huì)。而第二種情況則剛好相反。

5.3.2.2　其他等級(jí)中心地腹地范圍及格局劃分　

根據(jù)同樣的原理，利用1990年、1996年、2002年和2008年4個(gè)研究年度的交通數(shù)據(jù)，分別對(duì)表3－7中不同等級(jí)的中心地進(jìn)行腹地范圍劃分，得到中等級(jí)中心地腹地范圍見圖5－15，不同時(shí)間段的面積格局見表5－19。高等級(jí)中心地腹地范圍劃分結(jié)果見圖5－16?？紤]到結(jié)果的分析方法同5.3.2.1，因此這里僅列出劃分結(jié)果，不再做深入分析。

圖5－15　江蘇省中級(jí)中心地可達(dá)性及其腹地范圍

表5－19 江蘇省中級(jí)中心地可達(dá)性面積變化

圖5－16　江蘇省高級(jí)中心地可達(dá)性及其腹地范圍

5.3.2.3　方法評(píng)價(jià)　

基于等時(shí)線的中心地腹地范圍劃分方法體現(xiàn)了各個(gè)區(qū)域享受中心地服務(wù)的時(shí)間范圍和便捷程度。這種劃分方法的思想是，先通過一定的科學(xué)方法將中心地賦予不同的等級(jí)，然后對(duì)同一等級(jí)的中心地，不管其內(nèi)部是否還存在差異，都認(rèn)為其綜合吸引力是一致的，均按照時(shí)間最近原則進(jìn)行劃分。這種方法在劃分服務(wù)范圍的對(duì)象為完全均質(zhì)時(shí)，意義非常明顯，它體現(xiàn)了交通成本節(jié)約原則。這種劃分方法的不足是當(dāng)某一級(jí)中心地?cái)?shù)量較多時(shí)，高值與低值的差距就會(huì)較大，再以相同的綜合實(shí)力來對(duì)待和劃分，結(jié)果難免會(huì)存在較大的誤差。并且隨著中心地等級(jí)越高，這種誤差越大。

5.3.3　基于場(chǎng)強(qiáng)模型的城市腹地范圍劃分

基于前面的分析可知，國內(nèi)外關(guān)于引力模型的研究有很大的演化發(fā)展。許學(xué)強(qiáng)、周一星、寧越敏的《城市地理學(xué)》（許學(xué)強(qiáng)，1997）認(rèn)為引力模型是空間相互作用的基本模型，即城市間的相互作用與城市規(guī)模成正比，與城市間的距離成反比，并引入距離摩擦系數(shù)及其取值范圍修改傳統(tǒng)的萬有引力模型。該模型在城市兩兩比較當(dāng)中具有優(yōu)勢(shì)，對(duì)于某一城市要與眾多城市作比較，則顯得無能為力（鐘業(yè)喜，2010）。

城市腹地范圍的劃分就是一個(gè)綜合實(shí)力與距離共同作用的結(jié)果，一個(gè)城市腹地范圍是該城市與其他城市綜合比較的結(jié)果。其原理就是根據(jù)城市的綜合吸引力（以綜合實(shí)力表示）和空間距離，在區(qū)域內(nèi)某一個(gè)柵格選擇歸屬的問題。計(jì)算方法見公式5－13。

式中：Pij代表中心城市j對(duì)i點(diǎn)的引力勢(shì)能；Mj為中心城市j的規(guī)模；Dij為點(diǎn)i距中心城市j的空間距離；β為距離摩擦系數(shù)。

場(chǎng)強(qiáng)模型最關(guān)鍵的工作就是確定城市規(guī)模（M）和空間距離（D），本書試圖結(jié)合ArcGIS的空間分析功能，從可達(dá)性的分析角度，構(gòu)建城市影響區(qū)劃分方法模型，對(duì)江蘇省不同等級(jí)中心地腹地范圍進(jìn)行劃分。

這里主要是介紹方法，中心地的等級(jí)體系與5.3.2一樣，均為基于表3－7來進(jìn)行。為了節(jié)省篇幅，這里不再對(duì)中低等級(jí)的中心地腹地范圍進(jìn)行劃分，僅劃分高等級(jí)中心地，這里M值取表5－7中數(shù)據(jù)，D為可達(dá)性值，β取2，通過場(chǎng)強(qiáng)模型計(jì)算出江蘇省4個(gè)研究年度內(nèi)的中心地腹地范圍，并與基于等時(shí)線的中心地腹地范圍進(jìn)行疊置以方便分析，結(jié)果見圖5－17。

表5－20 基于等時(shí)線和場(chǎng)強(qiáng)模型的江蘇省中心地腹地范圍

注：柵格運(yùn)算特點(diǎn)導(dǎo)致結(jié)果存在一定誤差。

為了分析基于場(chǎng)強(qiáng)模型和基于等時(shí)線中心地腹地范圍劃分結(jié)果，對(duì)兩種劃分方法所得的腹地范圍面積進(jìn)行提取，得到表5－20。

從圖5－17和表5－20分析可知，基于可達(dá)性的腹地范圍劃分不考慮中心地的綜合實(shí)力，劃分的依據(jù)是假定中心地是相同的，因此，劃分采用距離最近原則；場(chǎng)強(qiáng)模型則充分考慮了不同中心地的綜合吸引力，其原理是如果一個(gè)中心地的吸引力較大，那它所提供服務(wù)的規(guī)模效應(yīng)會(huì)抵消一部分交通成本，因此，劃分結(jié)果是綜合吸引力大的中心地的范圍會(huì)有所增大。1996年，南京與徐州的綜合實(shí)力指數(shù)之比為100∶44.48，劃分結(jié)果表明，基于場(chǎng)強(qiáng)模型的南京腹地范圍比基于等時(shí)線的腹地范圍增加了11 632.5km2。1996年，南京和無錫綜合實(shí)力指數(shù)之比為100∶53.32，南京腹地范圍相應(yīng)增大了13 677.7km2。這就產(chǎn)生了一個(gè)問題，即為什么比例更大增加的面積反而更?。可钊敕治隹梢园l(fā)現(xiàn)，增大的面積數(shù)不僅取決于城市綜合影響力，還取決于區(qū)域的形狀。江蘇省南北長(zhǎng)、東西窄的形狀決定了1990年腹地范圍的南北分界線移動(dòng)導(dǎo)致的腹地范圍變化較小，而1996年腹地范圍東西分界線移動(dòng)導(dǎo)致的腹地范圍變化較大。2002年，南京、無錫、蘇州綜合實(shí)力之比為100∶64.39∶56.01，無錫、蘇州與南京的實(shí)力差距還是比較大的，南京與無錫之間腹地面積變化了8 877.8km2，無錫與蘇州之間的實(shí)力差距相對(duì)較小，無錫與蘇州之間腹地面積僅變化了950.7km2。2008年，南京、無錫、蘇州綜合實(shí)力之比為100∶81.75∶76.53，三者之間的差距已經(jīng)較小，因此，基于等時(shí)線和基于場(chǎng)強(qiáng)模型的腹地范圍變化不大，南京與無錫之間變化了2 253.8km2，無錫與蘇州之間變化了554.7km2。

圖5－17 基于場(chǎng)強(qiáng)和等時(shí)線的腹地范圍

結(jié)果表明，影響中心地腹地范圍的因素包括中心地的綜合吸引力和可達(dá)性，同時(shí)區(qū)域的形狀對(duì)腹地的變化也起到一定的作用。

5.4　本章小結(jié)

5.4.1　分形分析

南京、無錫、徐州三大中心城市集聚維數(shù)的變化，既見證了江蘇交通建設(shè)的發(fā)展?fàn)顩r，也驗(yàn)證了基于可達(dá)性的向心分形，能夠較好地反映中心城市隨著交通條件的改善所帶來的向心性的相應(yīng)變化。

關(guān)聯(lián)分形分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，關(guān)聯(lián)分形對(duì)于不同的區(qū)域、不同的R值均會(huì)得到不同的結(jié)果，因此關(guān)聯(lián)維數(shù)在不同區(qū)域之間具有比較意義，對(duì)相同區(qū)域，因?yàn)槌擎?zhèn)之間的位置是固定的，無法做出不同年份的比較?；诳蛇_(dá)性的城鎮(zhèn)關(guān)聯(lián)維數(shù)，會(huì)隨著不同年份交通建設(shè)的變化而改變，可以用以比較同一個(gè)區(qū)域不同年份的空間關(guān)聯(lián)性。

城市作為空間上的點(diǎn)，其空間位置是固定的，因此，基于直線距離的城市空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是靜態(tài)的，城市空間結(jié)構(gòu)的演變只能考慮城市本身質(zhì)量的變化?；诳蛇_(dá)性距離的城市空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，則因交通網(wǎng)絡(luò)的不斷建設(shè)、城市間的可達(dá)性距離的不斷改變而發(fā)展變化，是動(dòng)態(tài)的。因此，對(duì)城市空間結(jié)構(gòu)的研究也就不僅僅討論城市本身的質(zhì)量，同時(shí)也可從城市空間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來進(jìn)行。這一理念，有效解決了分形分析只能做區(qū)域間的橫向比較而無法做出區(qū)域內(nèi)的縱向比較的約束，為將分形分析應(yīng)用到城市空間結(jié)構(gòu)演變的縱向比較，提供了科學(xué)基礎(chǔ)。因此，可達(dá)性和分形在城市空間結(jié)構(gòu)演變研究中的有效結(jié)合，是本書的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。

5.4.2　城市空間聯(lián)系

江蘇省城市空間聯(lián)系格局結(jié)果表明，基于交通的城市聯(lián)系格局比基于直線距離的城市聯(lián)系格局變化更為顯著，更加符合客觀現(xiàn)實(shí)。本書將城市間空間聯(lián)系分為四個(gè)級(jí)別，發(fā)現(xiàn)高級(jí)別城市聯(lián)系區(qū)域差異顯著，由南向北高級(jí)別聯(lián)系城市依次減少；高級(jí)別城市聯(lián)系重心由西南向東南移動(dòng)，南京的優(yōu)勢(shì)在弱化，蘇錫常的優(yōu)勢(shì)在提升；上海對(duì)江蘇城市發(fā)展影響作用顯著，特別是對(duì)鄰近上海的城市發(fā)展帶動(dòng)作用非常明顯；通過城市空間高級(jí)別聯(lián)系紐帶交織而成的網(wǎng)絡(luò)可發(fā)現(xiàn)，蘇錫常城市區(qū)域一體化格局已經(jīng)形成。

城市空間隸屬度受到多方面因素的影響，包括區(qū)位居中性、城市綜合實(shí)力、該城市周邊的城市密度、與高等級(jí)城市的可達(dá)性距離。因此，僅根據(jù)隸屬度來判斷城市的影響力，困難且說服力較小。而城市空間隸屬度的年度變化，則能較好地反映出城市影響力的空間演變過程。根據(jù)城市空間聯(lián)系隸屬度的變化情況，將城市分為四種類型，即連續(xù)上升型、連續(xù)下降型、波動(dòng)上升型和波動(dòng)下降型。結(jié)果表明，蘇南區(qū)域的城市，特別是縣級(jí)城市以連續(xù)上升型為主，主要原因是蘇南的縣級(jí)市交通建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展雙輪驅(qū)動(dòng)的結(jié)果；上升型城市全部集中在蘇南和蘇中，在25個(gè)上升型城市中，蘇南共16個(gè)，蘇中9個(gè)，蘇北0個(gè)；下降型城市蘇北29個(gè)，蘇中8個(gè)，蘇南3個(gè)，這里要特別指出的是蘇北的29個(gè)城市全部為下降型。這一方面反映了江蘇省交通建設(shè)的南北差異格局，另一方面反映了江蘇省城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的南北差異格局。

從蘇南主要城市南京、常州、無錫（包括蘇州）城市隸屬度的變化情況分析可知，蘇南的高速公路建設(shè)邊際效應(yīng)在下降。要想保持蘇南城市的核心競(jìng)爭(zhēng)力，就得繼續(xù)提升它們的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，拓展區(qū)域運(yùn)輸能力，如建設(shè)比高速公路更為快捷的高速鐵路等。

近距離的城市間可達(dá)性的改善幅度要小于遠(yuǎn)距離城市間可達(dá)性的改善幅度，這帶來總體離散程度的下降，使城市間空間聯(lián)系更為緊密。

5.4.3　城市空間范圍

以ArcGIS為平臺(tái)，在1∶25萬基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、江蘇省交通路網(wǎng)圖、江蘇省各中心地綜合實(shí)力指數(shù)數(shù)據(jù)的支持下，應(yīng)用最大聯(lián)系強(qiáng)度、最短時(shí)間距離和場(chǎng)強(qiáng)模型從三個(gè)方面對(duì)江蘇省中心地的腹地范圍進(jìn)行了劃分。其中，最大聯(lián)系強(qiáng)度方法屬于“自下而上”的劃分方法；最短時(shí)間距離和場(chǎng)強(qiáng)模型屬于“自上而下”的劃分方法。

最大聯(lián)系強(qiáng)度劃分方法充分考慮的是城市之間的隸屬關(guān)系，采取逐級(jí)歸并的方法得到，具有較強(qiáng)的操作性和客觀性，劃分結(jié)果能較好地體現(xiàn)區(qū)域均衡。雖然可能出現(xiàn)綜合實(shí)力很強(qiáng)的中心地不能劃分為高等級(jí)，如蘇州。但這也正說明了這種劃分方法在一定程度的合理性。蘇州和無錫競(jìng)爭(zhēng)落?。ū狙芯坎捎玫氖鞘袇^(qū)數(shù)據(jù)，如果按市域數(shù)據(jù)，蘇州已經(jīng)超過了無錫），是由于蘇州和無錫距離太近所致。這種情況在全國有較多的案例，如直轄市天津?qū)嵙?qiáng)勁，但與北京距離太近，因此無法成為全國或大區(qū)域的中心地，只能成為省級(jí)中心地。廣州和深圳的關(guān)系也屬于此類。徐州因?yàn)檫h(yuǎn)離江蘇經(jīng)濟(jì)和城市化均較發(fā)達(dá)的蘇南地區(qū)，在蘇北獨(dú)霸一方，其在空間格局中的地位就類似于中國的重慶。因此，這種方法的劃分結(jié)果，不僅會(huì)考慮中心地的綜合實(shí)力，而且會(huì)考慮中心地的區(qū)位，筆者認(rèn)為，這種劃分方法作為本書的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，具有較高的指示意義，可運(yùn)用于城鎮(zhèn)體系的功能等級(jí)劃分當(dāng)中。

最短時(shí)間距離方法劃分結(jié)果體現(xiàn)了各個(gè)區(qū)域享受中心城市服務(wù)的時(shí)間范圍和便捷程度。這種劃分方法的思想是，先通過一定的科學(xué)方法將中心地賦予不同的等級(jí)，然后對(duì)同一等級(jí)的中心地，不管其內(nèi)部是否還存在差異，均認(rèn)為其綜合吸引力是一致的，這就引出了在區(qū)域內(nèi)，任何一個(gè)點(diǎn)在選擇中心地服務(wù)時(shí)，會(huì)就近選擇交通成本最低的中心地。因此，這種劃分結(jié)果也具有較高的科學(xué)性。但這種劃分方法的不足是當(dāng)某一級(jí)中心地?cái)?shù)量較多時(shí)，高值與低值的差距就會(huì)較大，再以相同的綜合實(shí)力來對(duì)待和劃分，結(jié)果難免會(huì)存在較大的誤差。

正是因?yàn)樽疃虝r(shí)間距離所存在的不足，筆者提出了基于場(chǎng)強(qiáng)模型劃分方法。這種劃分方法的科學(xué)思想是：首先通過科學(xué)方法（如聚類方法等）對(duì)中心地進(jìn)行等級(jí)劃分，得到不同等級(jí)的中心地。對(duì)同一等級(jí)的中心地并不是采用等時(shí)線來劃分，而是充分考慮這些中心地的綜合實(shí)力指數(shù)對(duì)區(qū)域的影響。因此，劃分結(jié)果相對(duì)比較科學(xué)，這也是本書的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。

“自上而下”的劃分方法能保證綜合實(shí)力強(qiáng)的中心地均進(jìn)入高等級(jí)，并不會(huì)考慮空間均衡性；“自下而上”的劃分方法能保證空間相對(duì)均衡性，但在中心地實(shí)力相近、距離相近的情況下，有些綜合實(shí)力強(qiáng)的中心地進(jìn)入不了高等級(jí)。但不管如何，采用了基于可達(dá)性來代替直線距離，對(duì)劃分結(jié)果的準(zhǔn)確性均有所提升，有利于提出更有針對(duì)性的城市發(fā)展對(duì)策。