王若飞 陈长瑶 李君 王涛

摘要：为进行环滇池地区城市空间范围的有效界定，从经济、社会、生态三方面构建指标体系，通过主成分分析法对环滇池地区城市竞争力进行评价，同时使用成本加权距离测度城市交通可达性，再结合场强模型对其空间场强和腹地范围进行识别。研究发现：环滇池城市竞争力差异较大，五华区和官渡区发展条件优越，位居第一等级;城市交通可达性较好，五华区、官渡区、呈贡区及嵩明县、安宁市北部、晋宁区中部几乎全部位于1小时圈可达性范围内;高场强区集中于滇池北岸，以五华、盘龙、西山、官渡、呈贡区和安宁市为中心形成连片强场强环滇池北岸区域，低场强分布在远离中心城区的外围地区，比例较大;受场强和空间临近性影响，各城市腹地范围差异较大，并与行政区划范围契合度较差。五华区、官渡区和西山区腹地面积远小于行政区划，晋宁区、安宁市和嵩明县腹地范围与行政区划面积大致相当，盘龙和呈贡区腹地面积远大于行政区划。

关键词：环滇池地区;城市竞争力;交通可达性;城市腹地

DOI：10.3969/j.issn.1674-7739.2021.06.009

一、引言

城市腹地是城市影响周围地区发展，协调和服务所在的区域，[1]反映了城市间、城市与区域间相互作用的强度与范围。城市腹地的合理界定是区域综合发展的基础，[2]同时有助于区域内城市功能的有效发挥。国外学者研究较早并已形成成熟理论体系，[3]主要通过经验法和理论法进行范围界定。[4][5]20世纪70年代随着市场经济和城市化进程，国内学者开始进行腹地研究。[1]方法主要有：数据流、[6]引力模型、[7]断裂点法、[8]社会网络分析、[9][10]场强模型、[11][12]加权 Voronoi图[13]等，近年来单独考虑高速公路、铁路发展[14][15]对交通可达性和腹地影响较多，未能综合考虑地形和交通等级对可达性和腹地的影响。同时城市竞争力测算较偏重于经济规模，在高质量发展背景下略显片面;而且研究区域多位于东、中部发达区域省域或经济区地级以上城市、[16][17]中心城市、[13][17]城市群，[19][20][21]基于县域尺度较少，[10]凸显出高质量发展背景下，现有研究对西部地区[12]尤其对生态脆弱行政区划改动频繁的环滇池地区城市腹地识别的关注较为不足。因此，本文基于县域尺度，从经济、社会、生态三方面构建综合指标测算城市竞争力，借助道路交通矢量图层，通过GIS栅格成本距离分析区域可达性;再运用场强模型生成总体空间场强，按“取大”原则确定各城市腹地范围，以实现环滇池地区城市空间范围的有效界定，并为环滇池地区城市协调发展提供合理化参考。

二、研究区概况与数据来源

1.研究区概况

滇池作为云南省最大淡水湖，为环滇池城市的发展提供了良好环境。环滇池地区是云南省经济发展最有活力区域和城市发展活跃区，[21]同时是高原湖泊环境脆弱区。主要包括五华区、盘龙区、官渡区、西山区、呈贡区、晋宁区、嵩明县和安宁市8个县（区市），区域面积约6 688平方公里，其中滇池流域面积约2 960平方公里（含滇池水域面积306.3平方公里）（图1）。总体地势北高南低，西高东低。东连黔桂、北经川渝、南下越老、西邻缅甸，是中国面向南亚、东南亚的前沿和门户。在高质量发展和生态文明建设背景下，该地区城市竞争力、交通可达性、影响范围不断发生变化。因此，需要对环滇池地区传统城市腹地范围进行进一步识别和研究。

2.数据来源

研究区矢量图和交通网络数据来源于全国地理信息资源目录服务系统提供的全国1：1000000基础地理數据。相关经济数据主要来源于2020年云南省统计年鉴、昆明统计年鉴、中国城市统计年鉴以及2020年环滇池各县（区市）国民经济与社会发展统计公报。

三、研究方法

1.场强模型

场强模型注重强调中心城市对周围地区的辐射和影响， 随距离的增大而减小，遵循“距离衰减规律”，中心城市对任意地方的影响力的大小就是中心城市在该地的场强，最后依据“取大”原则确定该地归属， 从而界定多个城市的腹地边界。[17]其计算公式为：

式中：Fⅰk为中心城市ⅰ在区域内任意一点k形成的场强;Zⅰ为环滇池地区中心城市ⅰ的竞争力;Dⅰk为ⅰ与k间距离，β为距离的摩擦系数，反映中心城市影响衰减速率，经验取值为2。[15]本文引入成本加权距离，用可达性时间距离代替传统直线距离，表示出环滇池地区城市辐射在向外传播过程中受到的阻力和地区通达程度。最后按照“取大”原则确定环滇池地区城市场强及地域归属，从而界定出各城市的腹地范围。

2.城市竞争力测算

城市竞争力[22]是城市为促进区域发展在其腹地内进行资源优化配置的能力，是城市经济、社会、生态等综合能力的集中体现。借鉴前人研究成果[22][23][24][25][26]和环滇池地区实际，选取经济发展质量、社会发展质量和生态环境质量3个一级指标和相应的二级指标评价环滇池地区城市竞争力（表1）。经济发展质量是城市竞争力的基础和参与区域合作的关键;医疗、教育、交通等公共服务资源分配均等、社会保障充分有助于提升社会质量和社会和谐;生态环境质量是绿色发展的要求，直接关乎城市的可持续发展。

因指标单位不同，利用 SPSS 25.0首先采用Z-score进行标准化处理并进行KOM和Bartlett检验，[12]结果显示其KMO值为0.872 >0.7，P值0.001<0.05，适合做主成分分析。同时选择最大方差方法将因子载荷进行旋转处理，根据特征根>1、方差累计贡献率>85%的原则提取主成分，其中5个主成分累计贡献率为94.071%>85%，分别代表影响环滇池地区城市经济发展的主要驱动因子，最后通过加权计算得到环滇池各城市竞争力情况。

式中：Xij为第i个指标的第j个原始数据，i为第i个指标的平均值，Si为第i个指标的标准差;Bij是得分系数矩阵中第i个主成分的第j个指标的数值，Aij是载荷矩阵第i个主成分的第j个指标的数值，λi是第i个主成分的特征值;Fi为第i个主成分的得分，F主成分的综合得分。

3.可达性时间成本

可达性是指利用一定的交通系统从某一给定区位到达活动地点的便利程度，[13]是反映交通成本的基本指标。本文引入成本加权距离取代场强模型中的空间直线距离，以期精确反映不同等级交通线的实际时间成本以及区域自然本底对交通方式的限制，减少与微区位实际交通状况的差距。[11]

为保证计算结果的精确性，将道路交通矢量图层按像元大小1 km×1 km栅格化，设定时间成本为平均出行1 km所需的分钟数，即：。式中：cost为时间成本，v为各类的设定速度。按照中国《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）、《高速铁路设计规范》（TB10621-2014）、《2018年中国城市轨道交通年度统计分析报告》和目前学者常用处理方法，[11][13][15]并考虑到环滇池地区现有道路密度与质量情况以及高原山地地区地形起伏和滇池水域带来的交通运输成本设置道路运行速度，最后根据每个像元单位中的路网等级与通行速度计算该栅格单元所耗费时间成本[12]（表2），然后用重分类方法得到耗费成本栅格图层，通过最短路径法计算每个像元单位到中心城市的最短加权时间距离，最终通过成本分配得到环滇池地区可达性情况。[13]其中因高速公路、地铁和铁路等具有一定封闭性，参照前人经验进行技术处理，[28]同时考虑到滇池水域仍然具有一定通行能力，取其平均速度为1 km/h。[27]

公式为：

式中：Cⅰ为第ⅰ个像元的耗费成本时间距离;C（ⅰ+1）为通行路径上的第ⅰ+1个像元耗费的成本时间距离;n为像元总量。公式（6）中上半式为通过代价表面垂直或平行的方向上的耗费成本;下半式为行经成本栅格对角线方向的耗费成本。

四、城市腹地范围识别

1.城市竞争力分析

利用SPSS25.0计算出环滇池地区城市综合竞争力后，再通过GIS将其进行可视化处理并按自然断裂法将8个城市分为5个等级（图2）。结果表明：受发展基础、经济综合实力、政策导向影响，环滇池地区城市竞争力呈现明显差异，五华区和官渡区作为省政府驻地和昆明城市新中心，城市竞争力最强;呈贡区迅速崛起，位列第三等级，晋宁区及嵩明县位于第五等级，城市竞争力有待加强。

官渡区和五华区作为昆明市核心城区，发展历史悠久，经济实力突出，具有规模优势和政策叠加效应，区内科教、商贸和文旅产业等迅速发展，位于环滇池城市发展中心地位和竞争力第一等级;盘龙区和西山区作为昆明现代服务业示范区和云南政治中心服务承载区，积极发展总部经济、数字经济和高新技术等产业，但因环境保护大量工业外迁以及发展空间受限，位于第二等级;呈贡区受益于“一湖四片”政策，特别是大学城和昆明市级行政中心的落户以及昆明高铁南站和地铁1、2、4号线路的开通使呈贡区迅速成为滇池东岸经济新高地，城市竞争力显著增强，位列第五位;安宁市作为昆明城市功能拓展区、现代工业基地，丰富的矿产、优越的区位、密集的交通线路和工业基础的积淀，利于安宁承接昆明主城区产业转移，完善功能配套，城市建设质量不断提升，位于城市竞争力第六位;晋宁区和嵩明县作为农业大县，农业和初级工业制品仍占较大比重，产业转型升级较困难且未形成品牌效应，受发展基础和地形深刻影响经济实力较为落后。另外十四五规划提出适度控制滇池南岸片区开发强度和注重北部山水生态涵养，一定程度上也制约了晋宁区和嵩明县经济实力增长。

2.交通可达性分析

交通可达性可直观反映城市中心为其腹地提供服务的时间范围和便捷程度。[15]环滇池地区城市交通可达性较好，以滇池为中心大部分地区位于1小时圈内（图3），受城市经济实力、基础设施建设能力、政策导向和地形的显著影响，县域差异较大。

从小时圈分布看，半小时圈主要以城市中心为源进行扩展，大部分位于环滇池附近地区，因临近城市中心具有政策偏向和资金技术支持，同时地形起伏度小、地形平坦有利于交通基础设施建设，路网密度高，交通可达性好;1小时圈位于距城市中心稍远的路网密度较小地区，包括五华区、官渡区、呈贡区及嵩明县、安宁市北部、晋宁区中部，交通服务能力较强;2小时圈主要分布在远离城市中心的县域交界和地形起伏度较大地区，包括盘龙区中北部、安宁市中部和南部以及晋宁区东南和西南部地区，因地形影响并远离中心城区，经济发展薄弱，基础设施建设不完善，路网密度低，交通便捷程度较差。3小时圈主要位于五华区北部飞地以及晋宁区西南角由于远离城市中心并位于多个城市交界处，边界切变效应显著，交通可达性差。另五华区南部飞地由于与各城市中心没有道路直接相连所以为空白。

总体上看，各县域辖区范围内远离城市中心地区以及城市行政边界和地形复杂区交通通达问题突出。应加快安宁市、晋宁区和嵩明县与昆明主城区融合发展步伐，规划并完善各县域边缘区域与昆明主城区的交通线路;推进大数据等新技术在交通领域的深度应用，实现生产要素高效流动，提高交通可达性，向交通一体化融合发展转变。

3.空間场强

为方便制图分析，在不影响结果的基础上将各城市场强同时扩大107倍（图4a），结果表明：环滇池地区中心城市空间场强分布同城市竞争力、交通可达性及路网密度空间分布有较高契合度，中心城市辐射范围呈现明显差异，高场强区集中于环滇池地区中部区域即滇池北岸，以五华、盘龙、西山、官渡、呈贡区和安宁市为中心形成连片强场强环滇池北岸区域，辐射范围相互叠加，经济联系较强;低场强范围面积比例过高，分布在远离中心城区的交通通达性较差的外围地区，尤其晋宁区和嵩明县大部分地区以及安宁市南部地区远离昆明核心区，在环滇池城市一体化竞争中容易被边缘化。

五华、盘龙、西山和官渡区因自然资源、历史禀赋、地理区位等因素在城市发展中具有优势地位，能够不断吸纳周边地区的资源要素促进自身发展壮大;呈贡区因大学城和昆明市市级行政中心的搬迁以及滇池环线、昆明高铁南站和地铁多个线路的投入使用使得呈贡区路网密度大，交通可达性好，成本距离小，场强较大;安宁市作为交通重镇，地理优越、交通发达。路网密集距离昆明市中心交通便利，积极承接产业转移，进行产业优化升级和乡村及环境治理，综合实力不断提高，竞争力较好，场强较大;晋宁区及嵩明县城市经济实力较弱，辐射力有限。同时位于环滇池地区最南和最北端边缘，区位较差，受政策和地形影响路网密度较小，交通可达性较差，导致场强影响范围有限。

4.城市腹地范围分析

运用GIS按照场强“取大原则”识别出8个城市腹地范围并与其行政范围加以层叠（图4b），发现腹地范围与对应的行政范围的契合度较差，受场强作用的同时也深受空间临近性影响。

由于各城市发展水平处于不同的层级，不同城市间腹地范围水平差异较大，主要分为三类：（1）五华区、官渡区和西山区因城市竞争力激烈，空间受挤压，深受空间临近性影响腹地面积远小于行政区划。虽然面积小但五华区腹地范围主要占据昆明核心区，说明五华区在昆明市经济发展最核心区域占据主导地位。而官渡区腹地位于昆明市经济发展副中心区域，因此五华区和官渡区在昆明市乃至云南省经济发展最具有实力地区占据绝对优势地位。西山区因城市中心位置，道路建设、地形因素，发展重心，影响范围主要位于滇池西岸。（2）晋宁区、安宁市和嵩明县腹地范围与行政区划面积大致相当，因远离主城区，三个县域所受竞争压力较小，同时也能带动周边地区发展，其腹地范围反而较大。（3）盘龙和呈贡区腹地面积远大于行政区划，尤其盘龙区腹地范围覆盖了研究区相当一部分地区，除盘龙区具有城市竞争力和交通地位双重压倒性优势外，由于西山、五华和官渡区北部区域远离其城市中心，而紧邻的嵩明县城市竞争力较差致使盘龙区腹地面积广阔。同时，盘龙区域外面积最大，在环滇池尤其北部城市发展中发挥着重要引领作用。其次呈贡区因一湖四片政策，尤其市政府搬迁和呈贡大学城的建设，以及相应配套公共服务交通设施高铁南站、多条地铁线路开通，使得近年来呈贡综合实力和交通可达性大大提升，腹地范围也超出行政范围。

五、结论与讨论

1.结论

通过构建相应指标体系，本文采取主成分分析法对2019年环滇池地区8个县（市区）进行城市竞争力评价，运用ArcGIS软件将环滇池地区与交通路网栅格化为 1 km×1 km 的像元，基于成本加权距离分析，测度环滇池地区城市交通可达性，再结合场强模型对2019年环滇池地區8个城市场强和腹地范围进行识别并与其行政范围叠加，结果显示：

（1）环滇池城市竞争力差异较大。五华区和官渡区分别作为省政府驻地和昆明城市新中心，发展条件优于周边地区，城市竞争力强;呈贡区作为新城区位居第三等级;晋宁区和嵩明县竞争力较弱，位于第五等级。

（2）环滇池地区城市交通可达性较好，五华区、官渡区、呈贡区及嵩明县、安宁市北部、晋宁区中部几乎全部位于1小时圈可达性范围内。盘龙区中北部、安宁市中部和南部以及晋宁区东南和西南部地区远离中心城区，受地形和路网密度影响，经济发展薄弱，基础设施建设不完善，交通便捷程度较差，位于2小时圈。3小时圈位于五华区的飞地。

（3）高场强区集中于滇池北岸，以五华、盘龙、西山、官渡、呈贡区和安宁市为中心形成连片强场强环滇池北岸区域，辐射范围相互叠加，经济联系较强;低场强范围面积比例过高，分布在远离中心城区的交通通达性较差的外围地区，尤其晋宁区和嵩明县大部分地区以及安宁市南部地区远离昆明核心区，在环滇池城市一体化竞争中易被边缘化。

（4）城市腹地范围差异较大，并与县域行政范围契合度较差。主要分为三类：①五华区、官渡区和西山区因城市竞争力激烈，空间受挤压，深受空间临近性影响腹地面积远小于行政区划。②晋宁区、安宁市和嵩明县腹地范围与行政区划面积大致相当，因远离主城区，三个县域所受竞争压力较小，同时也能带动周边地区发展，其腹地范围反而较大。③盘龙和呈贡区腹地面积远大于行政区划，受区位和政策影响，具有城市竞争力和交通地位双重优势，在环滇池城市发展中发挥重要作用。

2.讨论

城市腹地划分较为复杂，本文研究仍有不足之处。首先，将城市中心广义地定义为政府所在地，并将研究区域看作是封闭的，忽略了政府所在地并非城市中影响力最大点的可能性，同时未考虑云南其他城市或城市对环滇池地区城市场强分布格局和腹地划分的影响。此外，交通可达性并未考虑到交通拥挤、交通组合等情况，是理论上的无障碍通行，同时对地表土地利用类型、地形对交通阻力和成本的影响考虑不足，这些都是需要进一步研究深化的地方，值得下一步展开讨论和实证研究。

说明：本文系国家自然科学基金项目“环滇池地区城市空间演变机理与优化研究”（41761031）、云南省县域高质量发展时空演变及影响因素分析（YJSJJ21-B90）阶段性成果。

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Identification of Urban Hinterland around Dian Lake Area Based on Field-Strength Mode

Wang Ruofei， Chen Changyao， Li Jun， Wang Tao

（Yunnan Normal University， Kunming 650500， China）

Abstract： In order to effectively define the urban space scope of DianLake， the index system which takes into account economical， social and ecological aspects evaluates the Dian-lake area city competitiveness through essential-element analysis， and measures the accessibility based on cost-weighted distance， and identifies relevant field-strength and hinterland scope with the field-strength model. The study found that the competitiveness of cities around DianLake is quite different.Wuhua and Guandu have superior development conditions， ranks in the first level; Good urban traffic accessibility in this area， Wuhua， Guandu， Chenggong， Songming， northern Anning City and the middle of Jinning District are almost all located within the accessibility scope of 1h Circle; The high field strength area is concentrated in the north bank of Dian Lake， with Wu hua， Pan long， Xi shan， Guan du， Cheng gong District and An ning City as the center to form the area of contiguous strong field strength around the north bank of Dian Lake， and the low field strength is distributed in the peripheral areas far from the central urban area， with a large proportion. Under the influence of field strength and spatial proximity， the hinterland ranges of different cities differ greatly， and have a poor match with the scope of administrative divisions. The hinterland area of Wu hua， Guan du and Xishan District is much smaller than the administrative area， the hinterland area of Jin ing District， An ning City and Song ming County is roughly the same as the administrative area， and the hinterland area of Pan long and Cheng gong District is much larger than the administrative area.

Key words： the area around Dian Lake; urban competitiveness; traffic accessibility; urban hinterland

责任编辑：许  丹