【专题研究6】基于城市联系度的武汉城市圈动态发展研究

Original 2017-03-14 黄俊李军等 规划师杂志

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【编者按】2016年，全球大数据峰会、中国大数据应用大会和中国国际大数据大会等会议陆续召开，这意味着大数据受到了广泛的关注。但随着大数据时代的到来，传统的空间规划也面临着巨大的变革。如何响应大数据时代的要求，充分发挥大数据在数据获取与分析技术方面的优势，促进传统的空间规划向动态过程规划、综合规划转型，实现城市空间品质的提升，成为规划领域亟待研究的课题。为此，《规划师》杂志2017年第1期特设“专题研究”栏目，以“大数据运用与空间规划”为主题刊发一组文章，对运用大数据进行城镇体系等级结构测度、城市中心体系识别与优化、城市商业用地评价与商业网点规划、城市旅游基础设施空间布局、城市圈动态发展研究等内容进行系统阐述，以期为读者提供参考借鉴。

【专题研究6】基于城市联系度的武汉城市圈动态发展研究

在区域一体化的时代背景下，以人流、物流为表现形式的有形交通流和以信息流、资金流为表现形式的无形经济流共同决定了城市间的联系度强弱，进而决定了城市群的空间职能结构。交通流和经济流必须相互匹配，城市群才能健康、稳定地发展。基于此，作者武汉大学城市设计学院博士研究生黄俊，武汉大学城市设计学院教授、博士生导师李军，中工武大设计研究有限公司周恒，武汉大学城市设计学院副教授、硕士生导师、副院长黄经南在《规划师》2017年第1期撰文，文章选取 2010 年及 2013 年武汉城市圈的相关数据，分析三年来其内部交通流、经济流强度的变化情况，并从交通流与经济流耦合的角度对城市联系度进行综合评价和动态分析，发现武汉城市圈处于单核心集聚的初级阶段，武汉市的经济流与交通流的耦合程度增加，而其他城市仍然处于不耦合状态。根据研究结果，文章提出武汉城市圈空间结构的优化建议，以期实现城市圈的健康稳定发展。

[ 关键词]城市联系度；交通流；经济流；空间优化；武汉城市圈

[ 文章编号]1006-0022(2017)01-0085-08

[ 中图分类号]TU982.2

[ 文献标识码]B

[ 引言格式] 黄俊，李军，周恒，等．基于城市联系度的武汉城市圈动态发展研究 [J]．规划师，2017(1)：85-92.

一 城市联系度的国内外研究现状

（一）国外研究现状

国外对于城市联系度的研究可以分为三个阶段：

第一阶段(20世纪50～60年代)，城市经济联系研究阶段。以“增长极”理论、“核心—边缘”理论、“空间相互作用”理论和“空间扩散”理论为区域经济联系研究的理论依据，研究包括城市间联系、中心地联系和商品流联系。1962 年，塔菲 (Taaffe) 等人以美国城市之间航空运输联系为例，分析了其形成的等级，并通过与期望值、重力模型的比较，发现美国城市之间航空运输联系被纽约、洛杉矶、芝加哥和旧金山等城市所支配，呈现了中心城市的主导性。西达 (Siddal l) 等人以美国 56 个标准大都市区为例，分析了城市的零售贸易、批发贸易工人的数量比例，研究了城市与经济腹地间的联系程度。

第二阶段(20世纪70～80年代)，城市等级联系研究阶段。在克里斯·泰勒提出中心地理论后，学术界关于城市等级联系、产业联系和相互作用联系的研究较多。1984 年，里基尔 (Rykiel)提出，城市体系一直处于发展变化之中，那些与中心地功能相关的联系比较稳定，与专业化功能相关的联系则是可能发生变化的。格里菲思(Griffith)认为，城市的支配性、空间动态和空间结构共同作用产生了城市体系。

第三阶段(20世纪90年代以后)，城市网络联系研究阶段。城市化导致地域再组织，城市群体系和大都市区迅速发展，学术界关于区域城市空间联系的研究主要集中在空间结构形态及其演变、交通运输网络和空间流等方面。1992年，戈茨(Goetz)从航空运输流(货物流、旅客流)的角度分析了城市体系的规模等级结构和航空网络结构。2002年，邦内尔(Bunnel)等人在分析吉隆坡(Kuala Lumpur)大都市带技术、信息和运输联系特征的基础上，探析了该城市在近几十年全球化进程中社会空间的扩展演变过程。2004 年，泰勒 (Taylor) 运用先进生产性服务公司的信息来反映城市对外联系的强度，展现各个城市在世界城市网络“服务流”中所处的功能节点地位。

（二）国内研究现状

国内相关研究起步较晚。在理论研究方面，1994年中国城市规划设计研究院“陇海+兰新地带城镇发展研究课题组”首次提出了城市流的理论，为定量分析区域城市间的内在关联提供了理论支持。1998 年，周一星提出“主要经济联系方法论”，用以研究城市空间经济关联与城市空间问题。2008年，顾朝林等人利用重力和引力矩阵构建我国城市体系空间关联模型，用以探索空间关联的结构与层次划分。

在实证研究方面，2003年程大林等人以南京都市圈为例，基于经济、社会联系流测度值，通过直接调查与相关联系强度的空间叠置进行了实证分析。2012年，陈群元等人基于城市流强度理论模型，对环长株潭城市群的城市流强度值和强度结构进行了测算分析。2013 年，蔡莉丽等人运用社会网络测度方法，以珠三角城市区域内各城市每日长途客运进出班次数据作为客运交通流的替代性动态数据，完成了对珠三角多中心城市区域功能多中心性的定量测度与比较分析。

（三）小结

当前，国外学术界对城市联系度的研究仍然处于第三阶段，在研究对象上不再依托单一的要素，而是结合经济联系、交通联系和信息联系进行综合评价，另外在研究方法上突破了简单的静态描述和理论定性剖析的局限，更加注重对联系过程的动态分解。而国内关于城市联系度的研究处于第三阶段的初期，主要存在三个问题：一是数据选择单一。研究多采用城市群某一年的数据进行分析，属于静态分析，导致研究结果存在偶然性。二是模型选择单一。研究选取的模型有引力模型、重力模型和强度模型等，多采用某一种模型进行分析，缺少“复合型”模型研究。三是研究要素单一。主要研究要素有经济联系、交通联系和通信联系等，目前的研究多采用某一个要素进行分析，缺乏系统的要素分析。

基于上述三个问题，本文以城市交通流和经济流为研究要素，采用城市交通流模型和经济流模型，统计2010年与2013年的相关数据，定量分析武汉城市圈的城市联系度，通过交通流和经济流的耦合来评判城市圈发展的健康状况，并通过时空对比分析，监测武汉城市圈各城市近三年的动态发展情况，进而提出其空间结构的优化建议。

二 研究方法

（一）研究区域及数据来源

本文的研究区域武汉城市圈是以武汉市为中心、以100km为半径的城市群落，包括武汉市、黄石市、鄂州市、孝感市、咸宁市、黄冈市、仙桃市、天门市和潜江市九市，又称“1+8”城市圈，该地区占湖北省33％的国土面积。相比于其他城市群，武汉城市圈的GDP总量、人均GDP均处于中下游水平，其发展现状与所拥有的交通区位优势和人口优势并不匹配，发展水平不高，发展健康状况值得关注。

研究数据来源于2011年与2014年的中国城市年鉴、湖北省统计年鉴及武汉城市圈各城市的统计年鉴。

（二）研究方法

构建城市交通流模型

城际间的交通联系应从宏观经济总量的角度来衡量，故本文通过引入经济因素来研究城市群的城际联系。交通联系引力是城市间相互吸引的一种表现，它与城市间的相互吸引力成正比，同时也是衡量区域间经济联系强度大小的指标，既能反映经济中心城市对周围地区的辐射吸引能力，也能反映周围地区对经济中心辐射吸引能力的接受程度。

构建城市经济流模型

本文采用城市经济流强度值来衡量城市经济联系强度，并依此进行城市联系量的对比分析。城市经济流强度是指区域内城市间的相互经济联系中城市外向功能(集聚与辐射)所产生的影响量，计算公式为：

三 实证研究分析与评价

（一）武汉城市圈交通流分析

鉴于武汉城市圈的航运系统和铁路系统尚不完善的现状，本文选取使用频率最高的公路流来分析其内部交通流。基于各城市的公路货运量、公路客运量、GDP、人口及各城市间的公路里程等相关基础数据，运用公式(1)、(2)分别计算出2010年及2013年各城市间的交通引力 ( 表 1，表 2)。

各城市的交通引力之和可以反映其在区域中的交通地位。从表1和表2可以看出，不论是 2010 年还是 2013 年，武汉城市圈内武汉市的交通引力之和都远远大于其他城市，交通引力之和最小的城市是潜江市，仅为武汉市的3‰，说明武汉城市圈交通呈现极端不平衡状态，人流、物流向武汉市、黄冈市两级流动。这一方面反映了武汉市的中心城市地位，另一方面反映了武汉城市圈发展的“亚健康”状态，武汉市在大量地吸收周边城市的资源，这种以邻为壑的形势对于区域协调发展极为不利。

通过对比 2010 年与 2013 年的数据可以发现，大部分城市的交通引力之和呈上升趋势，尤其是黄冈市近三年来的交通引力之和有较大的飞跃，从2372.63亿元万人／平方千米上升到5228.51亿元万人／平方千米。这种大幅度的上升是因为经过三年的公路基础设施建设，从武汉市到黄冈市，将有三条路线可选，即武鄂高速公路转106国道、武黄高速公路转106国道和武鄂高速公路转黄鄂高速公路，可见武汉市至黄冈市开启了全程高速模式，从而使得公路客运量及货运量大大提升。未来，黄鄂高速公路将串联起武鄂、大广和武英三条高速公路，成为鄂东区域的一条新的经济大动脉。而在九个城市中，只有孝感市的交通引力之和呈下降趋势，从888.22亿元万人／平方千米下降到665.51亿元万人／平方千米，这种大幅度的降低是因为从武汉市到孝感市的公路基础设施日渐薄弱，难以满足城市间客运、货运的交通需求，从而导致城市间的客运量及货运量大大减少。

为便于比较，本文将两城市间的相互交通引力的平均值作为城市间的交通联系度，以此衡量两城市的交通联系强弱，在此基础上将城市交通联系划为一级联系(交通联系度≥1000亿元万人／平方千米)、二级联系(500亿元万人／平方千米≤交通联系度＜1000 亿元万人／平方千米)、三级联系(100亿元万人／平方千米≤交通联系度＜500亿元万人／平方千米)、四级联系(10亿元万人／平方千米≤交通联系度＜100亿元万人／平方千米)、五级联系(2亿元万人／平方千米≤交通联系度＜10亿元万人／平方千米)和六级联系(交通联系度＜2亿元万人／平方千米)，其中六级联系可视为无联系，得出交通流网络结构，并落实到空间上(图1，图 2)。

根据城市交通流分析，可以判读出当前武汉城市圈的交通发展现状和存在问题：

(1)2010 年与 2013 年武汉城市圈交通流网络结构基本一致且较稳定，交通联系呈现极化趋势。武汉市是武汉城市圈的交通枢纽，与武汉市进行人流、物流的交换是八个外围城市发展的第一选择，而八个外围城市缺乏相互间的交通联系。

(2)武汉城市圈形成了孝感市—武汉市—黄冈市—鄂州市—黄石市的核心交通走廊，这五个城市的交通联系紧密，说明这五个城市不但拥有良好的交通基础条件(福银高速公路)，而且产业关联密切，基本形成产业联动格局，从而促使人力、物力的集中流动。

(3)相对而言，天门市、潜江市、仙桃市和咸宁市四个城市间尽管拥有宜黄高速公路、京珠高速公路等资源，但城市交通联系明显不足，尤其是城市圈西部的城市间的交通联系较弱，城市各自独立发展。这一方面说明这四个城市间的产业关联性较差，产业联动还未形成，另一方面说明高速公路资源利用率低，发展潜力较大。

（二）武汉城市圈经济流分析

借鉴城市经济理论和区位商原理，本文对武汉城市圈主要城市间的经济联系进行定量分析和横向比较，选取交通仓储邮电、批发和零售业、金融业、房地产业、社会服务业、教育业、科学研究技术和制造业八个外向型产业为测度指标，根据公式(5)～(9)计算得出各城市的经济流强度；同时，依据经济流强度值的大小，将武汉城市圈各城市在区域中的外向联系地位划分为三个等级 ( 表 3)。

通过对比2010年与2013年的数据可以发现，三年来核心城市武汉市的经济流强度远高于其他城市；次核心城市有所变化，由2010年的黄石市、鄂州市和仙桃市转变为2013年的黄石市、鄂州市及咸宁市，这些城市的经济流强度值居中，是区域副中心城市；节点城市有所变化，仙桃市三年来的经济流强度明显降低，由2010年的次核心城市变为节点城市。

基于上述城市经济流强度，通过公式(10)、(11)计算得出武汉城市圈各城市间的经济联系度，在此基础上将城市网络联系关系划分为一级网络(经济联系度≥11)、二级网络(1≤经济联系度＜11)和三级网络(0.03≤经济联系度＜1)三个层次，得出城市经济流网络结构，反映到空间上(图3，图4)，并设定经济联系度大于0.03的城市具有联系。

根据城市经济流分析，可以判读出当前武汉城市圈的发展现状和存在问题：

(1)目前武汉城市圈经济流网络结构基本形成，处于单核心集聚的城市群演化初级阶段，与发展成为功能互补、水平联系和交互增长的网络城市还存在较大差距。核心城市武汉市的经济外向作用力不足，其主导与辐射作用并未得到有效发挥，除了与东部三个城市和北部城市联系紧密，与其他城市联系较弱，尤其是对城市圈西部与南部城市的产业辐射作用不足。

(2)武汉城市圈经济流网络结构不均衡，“武汉—鄂州—黄石—黄冈”为主要发展极，“武汉—孝感”为次要发展极，而仙桃市、潜江市和天门市的经济外向功能很弱，城市间的经济流较弱，说明这三个城市存在接受服务与辐射的发展诉求，导致整个武汉城市圈的发展结构呈现出“一边倒”的趋势。

(3) 相较于 2010 年，2013 年武汉城市圈经济流网络体系更为密集，武汉市与各城市间的联系加强，尤其是与咸宁市、孝感市和黄冈市的联系明显加强。而天门市、潜江市和仙桃市之间的联系逐渐减弱，未形成产业发展组团。此外，黄石市与鄂州市的经济联系也有所减弱，作为“武汉—鄂州—黄石—黄冈”发展极的东南角，黄石市承担着区域稳定发展的重要作用，其城市辐射作用的减弱必然影响到武汉市、鄂州市、黄石市和黄冈市的区域联盟，进而影响武汉城市圈的协调发展。

（三）武汉城市圈交通流与经济流的耦合分析

对武汉城市圈 2010 年与 2013 年的交通流强度与经济流强度进行耦合分析，指定城市经济一级网络与交通一级网络相匹配，经济二级网络与交通二级、三级网络相匹配，经济三级网络与交通四级、五级网络相匹配，得出武汉城市圈交通流与经济流耦合分析图(图5，图 6)。

通过交通流与经济流的耦合分析，可以看出武汉城市圈的发展存在以下特征和问题：

(1)武汉城市圈城市间的交通联系度与经济联系度基本吻合，绝大部分城市间的交通联系度与经济联系度相匹配(如图5、图6中的红色线条所示)，说明二者具有很强的正相关性。

(2)武汉城市圈的发展仍然呈现极化趋势，2010年武汉市与多个城市存在经济联系度与交通联系度不匹配的情况，到2013年几乎全部匹配，说明这三年来武汉城市圈的发展重点仍然集中在武汉市的建设上，武汉市在城市圈中的集聚能力进一步提升，城市首位度进一步提高，而其他城市之间的联系仍然处于不温不火状态，并未出现波动。

(3)黄冈市、鄂州市和黄石市三个城市三年来的交通引力和经济引力存在不匹配情况：鄂州市与黄石市拥有较强的经济联系，但交通联系稍显不足，说明交通基础设施不能满足经济发展的需求；黄冈市和黄石市在交通联系和经济联系上均较弱，两个城市的经济和交通交流均以鄂州市为载体，直接交流较弱。相比较而言，三个城市中黄石市的外向性较弱。

(4)咸宁市和孝感市分别作为武汉城市圈唯一的南部、北部城市，2010年这两个城市与武汉市的交通、经济联系度存在不匹配的情况，且经济联系较为薄弱。然而，三年来，咸宁市和孝感市的外向型产业突飞猛进，城市外向性越来越明显，至2013年与武汉市形成了交通联系度与经济联系度相匹配的稳定结构。未来，这两个城市的发展方向应该是继续借助较强的交通联系，积极向中心城市武汉市靠拢，促使其产业与武汉市产业协同发展。

(5)天门市、潜江市和仙桃市三个西部城市在交通及经济上均与武汉市存在联系，但至2013年，三个城市自身的经济联系度和交通联系度存在不匹配问题，主要原因是三个城市间缺乏产业协作，城市外向性不足，各自独立发展，没有形成集聚效应，这对武汉城市圈西部的经济发展极为不利。

(6)武汉市与鄂州市的交通、经济联系度一直处于不匹配的状态，这是由于这两个城市相似的产业结构造成的。两个城市都以机械制造为核心产业，产品同质化比较严重，相互间的城市经济流强度较弱。而两个城市的距离又特别近，交通基础设施完善，交通联系度比较强。因此，武汉市与鄂州市应积极协调产业选择，实现错位发展、互利共赢的格局。

（四）基于城市联系度的武汉城市圈发展建议

《武汉城市圈总体规划(2007—2020 年 )》( 以下简称《规划》) 根据武汉城市圈建设的总体要求，对产业布局、基础设施建设、城乡发展、市场建设和生态环境保护五个方面进行规划整合，提出了一系列规划措施及建议。本文根据交通流与经济流耦合分析的结果，对武汉城市圈总体规划中的区域空间结构、等级结构及交通基础设施建设进行评述，并提出优化意见。

(1)武汉城市圈区域空间结构评述与建议。

根据《规划》，武汉城市圈区域空间结构为“一核、一脊、两轴、两环、两带、四组团”，逐步形成以武汉市主城区为核心，以“黄鄂黄”“仙潜天”“孝汉应”“咸赤嘉”为四组团的空间布局(图7)。《规划》提出的组团划分及轴线方向与本文的研究结果相吻合，可见武汉城市圈区域空间结构是基本合理的，目前正按照《规划》进行有效的建设 ( 图 8)。

(2)武汉城市圈等级结构评述与建议。

根据《规划》，武汉城市圈将形成由一个主中心、一个副中心及七个次中心组成的“众星拱月”结构，其中主中心为武汉市，副中心为黄石市，七个次中心为鄂州市、黄冈市、孝感市、咸宁市、仙桃市、潜江市和天门市(图9)。《规划》将黄石市定位为副中心城市，虽然有利于推动鄂东城市的加速融合，但是根据本文测算，在区域城市排名中，黄石市由2010年的第二位下降为2013年的第四位，说明近年来黄石市在武汉城市圈中的综合实力不增反减。可见，《规划》将黄石市定位为副中心城市，这与本文测算的结果不符(图10)。因此，黄石市应该强化自身的优势产业，增强交通基础设施建设，同时借助武汉城市圈主要发展极的辐射带动作用，在矿产资源枯竭的现实情况下，寻找城市新的发展突破口，积极发展旅游服务业，增强城市外向性。

(3)武汉城市圈交通基础设施建设评述与建议。

根据《规划》，未来武汉城市圈将建成“两环、十三射、四联线”的公路主骨架网，完成京广、沪汉蓉快速客运干线和沿江铁路三大干线建设，同时扩建武汉港、黄石港，规划建设以武汉市为主枢纽，以黄石市、麻城市为区域性枢纽，以咸宁市、鄂州市、黄冈市、孝感市、天门市、仙桃市和潜江市等为区域性次枢纽的综合运输枢纽体系(图11)。《规划》提出的是一种以武汉市为核心的放射型交通结构布局，强调的是武汉市与周边八个城市的交通联系，并没有考虑到其他城市之间的交通需求。根据本文测算，黄冈市、鄂州市、黄石市三个东部城市之间以及天门市、潜江市和仙桃市三个西部城市之间的交通引力不足，咸宁市除与武汉市有较强的交通联系外，与其他城市的经济、交通联系均不强。因此，武汉城市圈的交通基础设施建设应在强化武汉市交通枢纽地位的同时，积极加强与周边城市之间的交通联系，除了建成串接武汉市周边八个城市的外部环形高速通道，还应在城市圈西部三个城市和东部三个城市各建设一条局部环形高速通道，使得城市圈的发展尽快走向均衡( 图 12)。