深圳经济区城市腹地划分与演变研究

2015-02-06王小准邱宏华

地理空间信息 2015年2期

关键词：中心区腹地特区

王小准，邱宏华

（1.广东省国土资源测绘院，广东广州 510500）

深圳经济区城市腹地划分与演变研究

王小准1，邱宏华1

（1.广东省国土资源测绘院，广东广州 510500）

在深圳市特区一体化背景下，运用主成分分析法测算城市综合影响力指数。考虑了道路类型及地形阻抗，在GIS软件支持下，利用Huff模型，进行基于时间可达性的深圳经济特区城市腹地划分及演变分析，并提出了相应的城市空间发展策略。结果表明，场强最大等值线与10 min OD时间成本等值线基本重合；城市腹地与行政区域不存在显著的空间相关性；城市综合影响力的绝对优势及交通环境的改善，使得大鹏新区大部分区域成为罗湖区在深圳东海岸的腹地孤岛；特区一体化背景对深圳市中心区城市腹地变化影响显著，原特区的罗湖、福田和南山的城市腹地已形成相对稳定态势，但随着特区一体化推进，原特区外的宝安和龙岗两区逐步削弱了南山区、盐田区、罗湖区的腹地范围。

城市腹地；Huff模型；GIS；深圳经济特区

自克里斯泰勒提出中心地理论以来，中心城市及其腹地的相关研究就一直是地理学和经济学界的热点[1]。城市与区域的关系表现为城市是区域的中心，区域是中心的腹地。城市腹地也称城市吸引范围、城市势力圈或城市影响区，是城市的吸引力和辐射力对城市周围地区社会经济联系起着主导作用的地域[2]。

国外关于城市腹地的研究起步很早，农业区位论和工业区位论体现了城市与周边地区的产品交换关系，包含腹地概念的基本思想。20世纪30年代海港区位论和中心地理论明确提出了腹地的概念。国外腹地的研究，在20世纪50年代前，以中心地与腹地之间相互联系的流态分析为主；50年代之后，主要基于不同等级中心地辐射范围而展开，研究方法也由定性描述发展到数学模拟法[3-9]。20世纪中期以后，随着经济、社会背景的变化发展，腹地逐渐完善并形成不同的理论，中心地理论、断裂点理论、空间极化发展理论、核心-边缘理论、世界城市理论以及信息腹地理论奠定和丰富了城市腹地理论基础[10-13]。

城市化进程的加快，使得腹地资源愈来愈引起中心城市的关注，中心城市的发展空间和城市间竞争态势表现出日益增强的敏感性，在我国“北、上、广、深”地区尤为明显。城市腹地范围的划分对城市总体规划、产业发展规划、经济功能区划等研究具有重要的指导意义。作为中国第一个经济特区的深圳，已发展为有一定影响力的国际化城市。2010-07-01起深圳特区一体化将宝安、龙岗两区纳入特区范围，特区面积扩大了4．96倍，以中心城区为核心，以西、中、东3条调整轴和南、北2条发展带构成的“三轴两带多中心”轴带组团城市空间结构逐渐形成，特区经济实力进一步增强。目前珠三角地区城市腹地研究较少[14]，未见对深圳经济特区城市腹地的研究，笔者以深圳市特区一体化为背景，在ArcGIS软件环境支持下，借助Huff模型，分析了特区一体化前后深圳经济特区中心区的城市腹地演变规律，并根据各区城市腹地与区级行政范围的面积比例，提出了相应的城市空间发展策略，以期对腹地划分方法进行补充。

1 城市腹地划分的分析模型

1.1 基于主成分分析法的城市综合影响力指数获取

城市综合影响力大小用一个复合性指标体系衡量，主要包括城市规模、经济发展、社会发展等方面。笔者从城市规模、城市对外开放程度、经济实力和社会发展等方面建立了城市综合影响力指数衡量指标体系，利用主成分分析法特征值加权得到城市综合影响力指数，以反映城市综合影响力大小。

1.2 Huff模型

Huff模型公式如下：式中，Pij为空间上某点i选择到中心城市j的概率；S为城市综合实力，可用城市综合影响力指数表示；d为距离，k为中心城市个数；β＞0是距离摩擦系数，一般取值为2[15]；通常称为势能或场强，代表城市影响力大小。

2 研究方法

2.1 研究区域与数据来源

深圳市地处广东省南部（113°46'～114°37'E，22°27'～ 22°52'N），土地总面积1 953 km2，2011年末常住人口1 046．74万。本文以2009年原特区所辖的4个行政区和2011年所辖的6个行政区为研究对象，不包括与陆地分离的零星岛屿，并以各行政区区政府所在地作为区中心位置。

社会经济数据来源于2009年和2011年《深圳市统计年鉴》，以及各区国民经济和社会发展统计公报、统计年鉴和政府工作报告。空间数据来源于《深圳市土地利用总体规划（2011～2020）》、《深圳市交通地图（2013年）》、《深圳市城市轨道交通近期建设规划（2011～2016）》。

2.2 数据处理

1）指标体系。以城市综合影响力指数来衡量行政区的城市实力，参照前人的研究成果[9,14]，在遵循系统性、全面性、可比性、独立性和可操作性原则的基础上，选取了4个方面8项代表性指标测算城市综合影响力指数，包括城市规模(土地面积与年末常住人口）、城市开放度（进出口总额）、经济实力（地区生产总值与社会消费品零售总额）、社会发展（城镇居民家庭年人均可支配收入、每10万人拥有卫生技术人员和医院床位数）。

2）计算城市综合影响力指数。采用平均值标准方法对原始数据进行标准化处理，以消除数据级和量纲的影响：

式中，Mjr为第j城市第r项指标标准化后的新值；Xjr为第j城市第r项指标的原始统计值；Xr为城市第r个指标的算术平均值，

用SPSS软件进行主成分分析，提取主要影响因子。按照特征值大于1以及累积贡献率大于85%的原则提取主成分因子，前3个主成分方差贡献率分别为51．19%、29．59%、13．63%，累积贡献率已达94．40%。第一主成分可命名为社会发展水平F1，第二主成分可命名为城市规模F2，第三主成分可命名为城市开放程度F3。方差极大化旋转后前3个主成分在个变量上的载荷见表1。

表1 方差极大化旋转后的主成分载荷矩阵

城市综合影响力指数计算公式[9]如下：

式中，λt为第t个主因子的方差贡献率；∂tr为第t个主因子在第r个变量上的因子载荷；Ft为第t个主因子的特征根。据此，测算得到深圳市特区一体化前后行政区的城市综合影响力指数结果见表2、3。

表2 原经济特区中心区的综合影响力指数（2009年）

表3 特区一体化后深圳市中心区的综合影响力指数（2011年）

3）基于时间可达性的距离测度。本文现状交通仅考虑了轨道线、高速路、快速路、干线性主干道、主干道、次干道、支路和其他非水域道路，根据《中华人民共和国公路工程技术标准（JTGB01-2003）》和《深圳市城市轨道交通近期建设规划（2011～2016）》，结合深圳市路网密度和路网质量，各类型道路平均时速以平均设计速度乘以0．8的折算系数定义[16]，分别为轨道交通时速112 km/h、高速公路时速96 km/h、快速路时速64 km/h、干线性主干道时速56 km/h、主干道时速48 km/h、次干道时速32 km/h、支路时速24 km/ h和其他非水域道路16 km/h。目前可达性的测度常用方法包括缓冲区分析法、最小距离法、旅行成本法和吸引力指数法等[17-24]。测量时间可达性思路包括网络分析法[25,26]和栅格分析法[27-31]。网络分析法较后者在计算网络中线和节点位置的可达性时精度更高。本文采用该方法，以样本点为起点，以区政府位置为目标点，进行OD时间成本矩阵测算。

4）场强测算与城市腹地范围划分。将表2、3的城市综合影响力指数代入式（1），测算6个区中心对13 610个样本点的场强大小，根据场强“取大原则”确定样本点所属的区中心，并重新编号赋值。为提高精度，先根据样本点的编号赋值字段插值为Tim模型，后转化为Grid模型，并进行重分类得到各中心区的腹地范围（图1）。

图1 中心区城市腹地格局演变

3 结果分析

3.1 场强分布与空间可达性、城市影响力指数关系分析

从图2可以看出，区中心附近形成场强相对较高值区，随着时间成本距离增加，场强值逐渐变小，在5 min OD时间成本等值线附近形成场强低洼区，场强最大等值线基本与10 min OD时间成本等值线重合，且在其附近分布密集，说明场强变化显著。经IBM SPSS Statistics 21．0软件相关性分析显示，2009年最大场强等值线围合的区域即中心区城市腹地的面积，与中心区城市综合影响力指数、社会发展指数、城市规模指数和城市开发指数相关系数分别为0．684、0．648、0．768、-0．044，表明中心区城市腹地的面积与中心区城市综合影响力指数、社会发展指数、城市规模指数呈现正相关，相关性显著，与城市开发指数相关性不明显；2011年中心区城市腹地的面积与中心区城市综合影响力指数、社会发展指数、城市规模指数和城市开发指数相关系数分别为0．515、0．270、0．282、0．844，表明中心区城市腹地的面积与这4个指数相关性呈现正相关，其中与城市开发指数相关性显著。

图2 特区一体化背景下深圳经济特区中心区场强分布

3.2 城市腹地与行政区界线空间关系分析

从图1可以看出，现宝安区行政界线范围内，除深圳西海岸狭长区为宝安城市腹地外，其余位于原特区外的松岗街道、公明街道、石岩街道、光明街道西部、沙井和西乡街道东部成为南山城市腹地区，位于光明街道东部和龙华功能区辖的4个街道成为福田区的城市腹地。现龙岗区行政界线范围的南湾街道、布吉街道、坂田街道东部、葵涌街道东部、大鹏街道和南澳街道成为罗湖区城市腹地，坂田街道西部成为福田城市腹地。

行政区界线和2011年城市腹地叠置分析可以看出，第1类即腹地在本区行政区域占据绝对优势（＞80%）的仅福田区（83．06%），城市空间发展应采取大城市拉动战略；第2类即占据较大优势（50%～80%）的有罗湖区（67．17%）和南山区（74．69%），城市空间发展应注意其他中心区的影响；第3类即其他不占据优势（＜50%）的包括龙岗区（49．64%）、盐田区（43．25%）和宝安区（23．76%），城市空间发展中应采用多中心联动战略。此外，从各区城市腹地面积与行政区域面积比例可以看出，福田区比例为4．39倍、罗湖区为4．38倍、南山区为2．87倍、盐田区为1．22倍、龙岗区为0．56倍、宝安区为0．30倍，说明了城市腹地与行政区域不存在显著的空间相关性。

3.3 特区一体化背景下中心区城市腹地演变分析

图1和表4为2009年与2011年深圳市中心区城市腹地划分结果，从中可以看出，特区一体化背景下，原特区城市腹地面积变化明显，以罗湖区变化最大，缩至原来的35．76%，南山区次之，缩至原来的68．51%。

从空间上看，现宝安城市腹地约99．97%用地来源于原南山城市腹地，主要分布在沙井街道西部、福永街道、西乡街道西部、新安街道；现龙岗城市腹地约97．04%用地来源于原罗湖城市腹地，主要分布在东湖街道东部、盐田街道北部、沙头角街道北部、平湖街道、坪地街道、坪山街道、横岗街道大部分、坑梓街道、龙城街道、龙岗街道；现福田城市腹地范围基本与原来一致，仅原腹地区的光明街道西部转入现南山城市腹地范围；现罗湖城市腹地范围基本属原罗湖腹地区；现南山城市腹地范围基本属原南山腹地区；现盐田城市腹地面积仅为原盐田腹地区的14．97%，且39．42%用地由其他腹地区转入。

图1也表明了原特区的罗湖、福田、南山之间的腹地分界位置基本保持不变，已形成相对稳定态势。特区一体化后，原特区外的宝安和龙岗两区纳入特区范围，逐步削弱了南山区、盐田区、罗湖区的腹地范围。大鹏新区大部分区域成为罗湖区在深圳东海岸的腹地孤岛，这主要是由于罗湖区城市综合影响力指数为盐田区的约1．05倍，具有明显的竞争优势，且惠深沿海高速建设加强了罗湖区与大鹏新区的空间联系。

表4 特区一体化背景下中心区城市腹地面积变化量统计/hm2

4 结语

本文根据深圳经济特区的特点，采用城市综合影响力指数来反映一个城市的综合实力大小，相比传统评价城市实力的单一指标方法较为客观。本文未考虑2009年和2011年深圳市路网结构的变化，未考虑对外轨道交通影响，未考虑深圳市域外周边同级别中心区和高等级区的腹地影响，未讨论水库区、林地区和作为城市基本生态控制线范围内的严格控制区域等自然环境限制对腹地的影响，各类型道路平均时速以平均设计速度乘以0．8的折算系数定义，支路及以下等级道路与现状有一定偏差，并对划分腹地范围结果带来一定影响。以上这些方面都是未来亟需深入研究的内容。用Huff模型来确定城市腹地，其划分结果是否与实际吻合，这些有待于通过城市间的流态，如金融流、信息流、客货流进行经验修正。

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1672-4623（2015）02-0110-04