基于时间距离的河南城市经济联系及其空间结构

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1、基于时间距离的河南城市经济联系及其空间结构　　孟德友1赵文亮2，3　　(1.南京师范大学地理科学学院，江苏南京，210046；2.河南大学环境与规划学院，河南开封，475001；商丘师范学院环境与规划系，河南商丘，476000)　　【摘要】采用GIS网络分析获得城市间公路交通的OD时间距离对引力模型的距离进行修正，对河南各地市间1997年和2007年的经济联系进行测算和比较，继而采用分形模型对各城市对外经济联系总量及联系强度的分形维数进行测算，探讨了地市对外经济联系的空间结构特征。研究表明，河南各城市经济联系总量等级特征明显，地市间经济联系初步形成了“十”字形主轴的网络化发展空间结

2、构；郑州对外经济联系趋于约束型位序－规模分布，大多数城市对外经济联系空间分布向位序－规模分布态势演变；通过对河南中心城市间经济联系空间结构的研究，有利于识别各地市对外经济联系的空间导向。有利于协调地区间经济联系与合作，为空间结构的优化调整提供理论参考。　　【关键词】城市经济联系；空间结构；网络分析；OD时间距离　　【中图分类号】F290　　【文献标识码】A　　城市作为开放的经济系统其发展离不开与其他地区的联系，城市经济联系是城市体系形成发育的重要动力，也是区域空间结构形成的重要驱动因素。城市间在各种基础设施的支撑下进行社会经济要素的流动，其空间投影表现为形成不同类型的空间结构形式。

3、国外从区域经济学、城市地理学的角度对城市经济联系进行了系统研究，侧重于城市体系空间组织理论与实证[1]、经济联系等级规模结构[2]、空间结构演变[3]、空间流及城市相互作用等[4,5]。国内对城市与区域经济联系的研究始于20世纪90年代，涉及客货流分析[6,7]、空间运输联系及空间结构[8,9]、城市流及城市影响域划分等方面[10-12]。随着GIS技术的发展，可达性和空间经济联系研究倍受关注，金凤君、张兵等采用GIS技术对不同类型道路、不同区域层次的交通可达性进行评价[13－15]，顾朝林、刘承良等采用引力模型对全国层面城市体系的经济联系、区域层面的都市圈经济联系及格局进行了研究

4、[16－17]。可达性是区域相互作用和空间结构形成的“发生器”，随着现代交通网络的建设、运输技术和运输能力的提升，交通因素在深刻影响着城市经济联系的范围、强度及空间结构演变，已有研究成果主要基于物理距离对特定时点的城市经济联系及其空间格局状态进行探讨，忽视了交通便捷性对区域经济联系的影响。另外，刘继生等对长春城镇体系引力矩阵的测算发现城镇体系各要素的引力之和在一定时空条件下满足位序一规模法则[18]；乔旭宁、张雪花等分别测算了乌鲁木齐都市圈、阿克苏地区城市经济联系强度及空间分形特征，开创了区域经济联系空间结构分形特征研究，拓展了分形理论的应用领域[19，20]。借鉴已有研究成果，结

5、合GIS空间分析功能在获得地市间时间距离的基础上对引力模型进行修正，进而对河南城市间的经济联系及其空间结构进行分析，并采用分形模型对各地市对外经济联系的空间分布状况进行探讨，旨在识别河南中心城市间的经济联系格局、空间导向以及空间结构系统的发育状况，为区域空间结构的优化调整和主导生产力轴线的选择提供理论参考。　　1研究方法与技术说明1.1经济联系强度模型经济联系强度是衡量区域经济联系强弱的重要指标，既能反映中心城市对周围地区的辐射带动作用，又能反映周围地区对中心城市辐射带动作用的接受程度。区域经济联系在空间上直观地表现为要素流依托线状基础设施在不同地区间的交流与往来，而由于缺乏要素流

6、动的流量和流向数据，难以较为准确描述地区间要素流动的强弱和疏密程度。作为衡量地区间经济联系强弱的一种替代指标，引力模型是目前较为常用的方法，表达式为：　　式中，Eij为两城市间的经济联系强度；Pi和pj为两城市市辖区人口规模，Gi和Gj表示两城市市辖区的GDP；Dij为两城市间基于公路网络的最短交通旅行时间；Ei为i城市对外经济联系总量；Fij为经济联系隶属度。　　1.2经济联系强度分形模型河南城市体系演变还处于大中城市的膨胀阶段，城市经济联系表现为中心城市对周围低梯度地区的辐射能力和低梯度地区对经济辐射的接受能力。这种梯度力的传递符合自然系统中能的传递规律，在一定区域范围内符合经

7、济联系强度等级分布的Pareto模式[20]：式中，R表示区域内中心城市的数目，E为城市对外经济联系总量或强度，D是Hausdorff分形维数；结合G.K.Zipf于1949年提出的通用位序-规模法则，对上式两边取对数得：　　式中，r为城市经济联系总量或强度从大到小排列后的排位序列；A为待定常数；q为Zipf维数，与D互为倒数。　　根据分形理论，D值具有明确的地理意义，反映了规模等级空间分布情况：当q=1(D=1)时，表示对外经济联系总量最大与最小城市之比恰好为城市数