仲俊涛 ， 米文宝 ， 米 楠 ， 张娟娟 ， 宋永永

(宁夏大学 a.农学院； b.资源环境学院，银川 750021)

丝绸之路经济带陆路西北段城市体系与开放性研究

仲俊涛a， 米文宝b， 米 楠a， 张娟娟b， 宋永永b

(宁夏大学 a.农学院； b.资源环境学院，银川 750021)

随着丝绸之路经济带建设上升为国家战略，对经济带城市等级及城市类型进行科学定位迫在眉睫。以丝绸之路经济带陆路西北段为例，运用城市流强度模型和城市生态经济位模型对研究区18个地级以上城市的城市流强度和城市生态经济位进行测度，并将二者综合，划分城市体系和城市开放性类型。结果显示：研究区城市流强度介于3.80亿～1 158.92亿元，城市流强度不仅与城市规模息息相关，城市类型也是其重要影响因素；城市生态经济位介于0.020～0.231，超过半数城市位于系统底部，主要限制性因素为经济滞后；结合城市流强度和城市生态经济位，将城市划分为4级，西安为核心城市，乌鲁木齐和兰州为副核心城市，重要节点城市5个，一般节点城市10个；创建城市开放性指数，将城市划分为开放型和内敛型，西安、乌鲁木齐等6个城市为开放型，兰州等12个城市为内敛型。

城市流强度；生态经济位；城市体系；开放性指数；丝绸之路经济带

0 引言

2013年9月7日，国家主席习近平在哈萨克斯坦发表重要演讲，提出共建“丝绸之路经济带”[1]。2013年11月，《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》明确提出“推进丝绸之路经济带”建设，形成“横贯东中西”的对外经济走廊。2013年12月，中央经济工作会议再次强调“推进丝绸之路经济带建设，抓紧制定战略规划，加强基础设施互联互通建设”。丝绸之路经济带是集政治经济、内政外交于一体的综合,是我国向西开放和西部开发的综合,是国家安全战略和经济战略的综合[2]。随着丝绸之路经济带建设上升为国家战略，经济带沿线省份(陕西、甘肃、新疆、宁夏等)和城市(西安、连云港、兰州、乌鲁木齐、银川等)纷纷响应，争做经济带的“桥头堡”和“重要节点”[3-7]。2014年7月15—16日“中国地理学会黄河分会学术年会暨‘内陆开放与丝绸之路经济带建设’高层论坛”在银川召开，与会专家一致认为，丝绸之路经济带城市定位目前比较主观和混乱，亟需对丝绸之路经济带的城市等级体系进行科学研究。

城市体系研究是地理学的传统课题，研究方法比较成熟，主要有定性研究、定量研究和二者相结合研究[8-16]。中国城市体系空间联系主要运用各种流(人流、物流、技术流、信息流、金融流等)进行数据的整理和分析[17]。20世纪末以来，城市流强度模型被引入城市群空间联系定量研究中来，相关学者先后采用城市流强度模型对沪宁杭城市群、东北城市群、长三角城市群、皖江城市带、长株潭城市群、中原经济区、山东半岛蓝色经济区等区域空间联系进行了实践，探寻这些城市群内各城市的辐射能力[18-25]。生态经济位研究是将生态位的概念引入区域经济研究领域，借以分析区域经济的现状和发展前景[26]。20世纪90年代以来，生态位理论被推演到社会-经济-自然复合生态系统中，对各生态单元的自然资源、环境功能以及经济、社会功能的相对优势程度进行了概括度量，进而评价城市在一定城市系统中的地位[27]。通过梳理可以发现，对城市流模型研究主要集中于东部沿海发达地区和中西部发达城市群，对西北地区和丝绸之路经济带还较少涉及，同时其研究往往只注重经济和人口等要素在系统中的作用，忽视社会和环境的重要性，而生态位的研究也只局限于城市本身，对城市等级系统研究还很少涉及，若将二者结合，则可以突出各自优势，实现优势互补，对城市系统的研究也更为全面和科学。本研究以丝绸之路经济带陆路西北段为例，运用城市流强度模型和城市生态经济位模型对研究区18个地级以上城市的城市体系和城市开放性进行初步探索，对各城市进行合理定位，以期为经济带的科学规划与建设提供参考。

1 研究区概况

丝绸之路是一条重要的经济文化对外交流通道，有陆上丝绸之路和海上丝绸之路之分。狭义的丝绸之路指起始于古都长安(今陕西西安)穿过河西走廊和新疆，通往中亚、西亚和欧洲的一条经济和文化交流通道。丝绸之路横跨亚欧大陆，东边牵着亚太经济圈，西边系着欧洲经济圈，绵延 7 000多km，途经多个国家，总人口近 30亿，被认为是“世界上最长、最具有发展潜力的经济大走廊”[28]。经济带是经济地理学范畴，经济带发展需要依托一定的交通运输干线，并以其为发展轴，以轴上经济发达的一个和几个大城市作为核心，发挥经济集聚和辐射功能，联结带动周围不同等级规模城市的经济发展，由此形成点状密集、面状辐射、线状延伸的生产、贸易、流通一体化的带状经济区域[28]。本研究以陆上丝绸之路西北段为研究对象，线路选择没有严格参照古丝绸之路路线，而是以陆上交通大动脉——铁路为主要划分依据，主要将陇海兰新线、宝中、包兰等铁路沿线地级以上城市作为研究对象，共计18个城市，其中陕西3个，甘肃9个，宁夏3个，青海1个，新疆2个(图1)。根据最新的城市人口规模划分标准，研究区中西安为特大城市(城区常住人口≥500万人)，乌鲁木齐、兰州、宝鸡、天水、武威5城市为Ⅱ型大城市(城区常住人口100万～300万人)，银川、西宁、咸阳、平凉、张掖5个为中等城市(城区常住人口50万～100万人)，白银、固原、酒泉、中卫、克拉玛依、嘉峪关、金昌7个为小城市(城区常住人口50万人以下)。

图1 研究区概况Fig.1 The location of the study area

2 研究方法与数据来源

本研究选择城市流强度模型和城市生态经济位模型二者结合的方法确定经济带城市体系，并将二者相比较研究城市开放性。

2.1 城市流强度模型

城市流是城市外向功能所产生的影响量，是说明城市与外界联系的数量指标[19]。公式如下：

F=N×E。

(1)

式中：F为城市流强度；N为城市功能效益；E为城市外向功能量，反映城市外向功能的大小。参照顾朝林等[17]、王士君等[19]、赵林等[23]等的研究，采用城市行业从业人数作为城市功能量的度量指标，而城市外向功能量主要取决于该城市部门从业人员的区位熵。i城市j部门从业人员区位熵Lqij为：

(2)

式中：Gij，Gi，Gj和G分别表示i城市j部门的从业人数、i城市从业人数、全国j部门从业人数以及全国从业人数。Lqij>1，则i城市j部门存在外向功能，即该城市可以为城市系统内其他城市提供服务；Lqij<1，则i城市j部门不存在外向功能，即Eij= 0。因此，i城市j部门的外向功能Eij为超出全国平均水平部分，即：

Eij=Gij-Gi(Gj/G)=Gij/Lqij。

(3)

i城市的功能效率Ni用人均从业人员的GDP表示(Pi为i城市GDP)，即：

Ni=Pi/Gi。

(4)

i城市的城市流强度Fi为：

Fi=Ni×Ei=(Pi/Gi)×Ei=

Pi×(Ei/Gi)=Pi×Ki。

(5)

式中：Ki为i城市外向功能量占总功能量的比例，反映了i城市总功能量的外向强度，称为城市流倾向度。

城市流强度的大小实质上反映了城市对外联系与辐射的能力。研究丝绸之路经济带城市体系，要重点考虑城市的对外联系和辐射能力，这与传统的仅依靠人口规模或GDP总量划分城市体系相比更为科学。

2.2 城市生态经济位模型

2.2.1 指标选择与权重确定。参照仲俊涛等[27]、白洁等[29]、孟德友等[30]等研究，筛选28个指标分成社会、经济和环境3个系列因子,构建城市生态经济位指标体系(表1)。在以往的城市生态经济位计算过程中缺乏对各指标权重的考量，即将各指标的重要性默认为等同，然而现实中各指标对生态经济位的贡献不可能是相等的，故尝试给各指标赋予权重，权重的确定采用熵值法[31]。

2.2.2 数据来源与标准化。根据表1所列指标，从《中国城市统计年鉴》中直接查找和计算得到原始指标数据，部分指标查阅各城市的统计公报获得。对数据进行标准化处理时，对系统发展呈正相关的指标采用公式X=Xi/Xmax进行标准化；对系统发展呈负相关的指标采用公式X=Xmin/Xi进行标准化。式中：X为各指标的标准化值；Xi为描述城市生态经济位的i个指标[32]。

2.2.3 单因子生态位。生态经济位主要包括两方面：生态经济系统的态，是生态经济系统过去积累的结果；生态经济系统的势，包括现实影响力和支配力。单个因子的生态位作如下计算：

(6)

式中：Ni为城市i的生态位；Si为城市i的态；Pi为城市i的势；Ai，Aj为量纲转换系数；SjAjPj称为绝对生态位。在整个计算过程中时间尺度为1a，量纲转换系数为1[27]。

2.2.4 生态经济位。生态经济位的定量评价采用如下公式：

表1 城市生态经济位指标体系

(7)

式中：Mij为生态经济位；Nij为单个因子的生态位(即社会生态位、经济生态位和环境生态位)；Wi为因子的权重；n为因子的个数；j为城市个数[27]。

3 结果分析

3.1 城市流强度分析

通过公式(1)～(5)，计算得出研究区18个城市10个主要外向服务部门的区位熵(表2)和城市流强度相关指标(表3)。

表2表明，研究区主要外向型服务部门的区位熵没有一个城市全部大于1，相关研究表明，20世纪末，长三角地区就出现了上海、杭州、南京等全部大于1的城市[17]，说明经济带城市还都不够发达，与发达地区的城市实力差距还比较大。部门区位熵大于1最多的是西安和西宁，分别有7个指标，最少的是克拉玛依，仅有1个指标大于1，兰州仅有3项指标大于1，与其城市规模不相适应。

从具体的部门来看，制造业熵值较大的是嘉峪关、金昌和宝鸡等城市，主要是这几个城市的机械制造等重工业在城市经济中所占比重最大，而西安等特大城市虽然装备制造业也很强，但与沿海发达工业区相比，仍不具备优势。建筑业、房地产业较强的主要是西安、乌鲁木齐、兰州、银川等区域中心城市，其城市规模扩张较快，建筑业和房地产业与其他一般地级市相比优势明显。交通运输业和商服业区位熵较大的是乌鲁木齐，主要由于新疆地区面积广大、资源丰富而又远离内地、交通不便，乌鲁木齐作为首府，枢纽地位突出。教育事业区位熵各城市普遍较高，说明西北地区的教育并非传统认为的比较落后，且由于经济带城市规模相对较小，与东中部人口稠密地区相比具有一定的优势。西安市的科研事业和高新技术产业优势明显，这与西安市是我国重要的高新技术产业中心和科研教育中心密切相关。

由表3可以看出，各城市城市流强度介于3.80亿～1 158.92亿元之间，西安市最大，固原市最小，差距很大，超过300倍。西安市作为西北地区的窗口城市，城市首位度明显，在研究区内不仅经济最为发达，外向服务的人数也最多，超过了150万人，城市流倾向度也比较高，城市流强度自然最高。固原市位于六盘山区，是国家“三西”扶贫和连片特困区扶贫攻坚的重点区域，21世纪以来，固原随着撤地设市和大规模的扶贫攻坚工程的实施，城市取得了长足的发展，但其城市辐射能力仍主要限制在宁夏南部山区，其城市外向服务人数仅2.2万人，城市流强度最低。克拉玛依市仅有租赁和商业服务业区位熵大于1，其余均小于1，这与其城市类型密切相关，克拉玛依属资源型城市，石化工业是其城市支柱，外向型服务业的发展相对滞后，对周围辐射有限，虽然经济发展水平较高，但城市流强度较低。

城市流倾向度K介于0.026～0.437，最大的是金昌市，最小的是克拉玛依市，相差16.8倍。城市流倾向度比较大的城市还有宝鸡、西宁、乌鲁木齐、嘉峪关、西安等，表明这些城市对外辐射的能量占自身能量的比重都较高。克拉玛依、固原、金昌等工矿业城市和经济落后城市，其城市流倾向度相对最低，城市外向服务规模小，基本上只能服务于城市自身。

3.2 城市生态位度量

通过公式(6)～(7)计算得到研究区18个城市的生态经济位(表4)。

各城市的生态经济位介于0.020～0.231，最大的是西安市，最小的是平凉市，相差11.5倍。西安市在研究区经济带城市体系中具有明显的优势，在系统中占据了超过23%的生态位，而平凉市在该系统中只占有约2%的空间，其他生态位比较高的城市还有乌鲁木齐0.127、兰州0.104等。城市生态经济位得分低于3%的城市共有9个，说明经济带城市发展普遍落后，超过半数城市位于系统的底部。城市生态经济位是城市综合实力的直观反映，城市经济越发达、社会越和谐、环境越优美，其生态经济位就越高，可持续发展能力也就越强。用生态经济位度量城市在系统中的地位较单一的用人口或经济指标更具有科学性，也更符合可持续发展的理念。

表2 主要外向服务部门区位熵Tab.2 The location quotient of main extrovert service departments

表3 城市流相关指标Tab.3 Urban flow indicators

通过对比各城市社会、经济和环境生态位在系统中的比重和生态经济位比重，可以诊断出各城市发展的制约因素(表4)。西安市的经济生态位占整个系统的31.45%，社会和环境发展相对滞后；宝鸡和乌鲁木齐的社会生态位低于自身的生态经济位，社会发展水平相对滞后；咸阳、兰州、平凉和克拉玛依等城市社会发展水平相对最高，经济和环境发展相对滞后；嘉峪关和白银环境相对发展较好，而经济和社会发展滞后；金昌、天水、武威、张掖、酒泉、西宁、银川、中卫和固原等城市，社会和环境相对发展较好，但经济明显滞后。在研究区18个城市中，仅有西安、乌鲁木齐和宝鸡三市的经济发展较好，其余15个城市均表现出经济滞后性，因此，影响西北地区城市发展的主要因素是经济滞后，发展经济才是区域发展的核心，这也更凸显了内陆开放、西部开发的重要性以及建设丝绸之路经济带的必要性。

4 城市体系研究

按照城市流强度对经济带城市进行分级，可将城市划分为4级，城市流强度>1 000亿元的只有西安市，定位为核心城市；城市流强度介于500亿～1 000亿元的只有乌鲁木齐市，定位为副核心城市；城市流强度介于100亿～500亿元的有宝鸡、兰州、西宁、咸阳、银川5个城市，定位为重要节点城市；嘉峪关、金昌、天水等11个城市其城市流<100亿元，定位为一般节点城市(表5)。按照城市生态经济位对经济带城市分级，可以分为4级。生态经济位>0.2的仅有西安市，定位为核心城市；生态经济位介于0.1～0.2的有乌鲁木齐和兰州，定位为副核心城市；生态经济位介于0.05～0.1的有咸阳、银川、西宁、宝鸡和克拉玛依5个城市，定位为重要节点城市；白银、嘉峪关、天水等10个城市其生态经济位<0.05，定位为一般节点城市(表6)。

通过表5和表6比较发现，2种分类体系结果基本吻合，只有兰州和克拉玛依的等级出现差别。按城市流强度划分，兰州为重要节点城市，但按生态经济位划分则属副核心城市，综合考虑兰州位于丝路经济带陆路西北段的中心位置，是西北地区重要的交通枢纽，且拥有国家级的兰州新区等优势，故将其定位为副核心城市。克拉玛依市按城市流强度定位为一般节点城市，但按生态经济位则属重要节点城市，考虑到克拉玛依为我国重要的石化工业基地，向西开放的主要对象中亚、西亚地区石油、天然气资源丰富，石化工业基础雄厚的克拉玛依发展前景广阔，战略地位重要，故将其定位为重要节点城市。

表4 城市生态经济位

表5 城市流强度分类体系

表6 城市生态经济位分类体系

将城市流强度分级体系和城市生态经济位分级体系进行综合，得出丝绸之路经济带陆路西北段18个城市的综合等级体系，其中核心城市1个，为西安市；副核心城市2个，为乌鲁木齐市和兰州市；重要节点城市5个，为西宁市、银川市、宝鸡市、咸阳市和克拉玛依市，西宁市和银川市为省会城市，其重要程度要高于其余3个城市；嘉峪关、天水等10个城市为经济带的一般节点城市(表7)。

表7 综合分类体系Tab.7 The classification of urban system

5 城市类型初探

首次尝试建立城市开放性指数对研究区城市类型进行划分。开放性指数是指某城市对其自身以外地区(其他城市和附近的城镇与乡村)的吸纳和辐射能力与其城市自身实力的对比关系。

城市开放性指数测度的具体计算公式为：

(8)

式中：Fi为i城市的城市流强度；∑Fi为城市流强度的和；Mi为i城市的生态经济位。城市开放性指数是城市在系统中其外在辐射影响能力与城市综合实力的比较，当Hi>1，则表明在该城市系统中i城市的外向辐射能力大于其相应的城市实力，也就是其吸纳外部能量和向外辐射的能力大于自身实力，即i城市是开放的，称之为开放型城市；反之，当Hi<1，i城市是内敛的，称之为内敛型城市。计算结果见图2和表8。

图2 城市开放性指数Fig.2 Urban openness index

城市类型划分依据城市开放型H>1西安、乌鲁木齐、西宁、宝鸡、嘉峪关、金昌内敛型H<1兰州、银川、咸阳、克拉玛依、白银、固原、张掖、天水、酒泉、武威、中卫、平凉

通过图2和表8可以看出，H>1的城市有西安、乌鲁木齐、西宁、宝鸡等6个城市，该6个城市为开放型城市；其余兰州、银川、咸阳等12个城市H<1，为内敛型城市。西安、乌鲁木齐等6个开放型城市在丝绸之路经济带中发挥的作用大于其城市的相应实力，而兰州、银川等12个城市其在经济带内发挥的作用小于该城市的相应实力，即城市的实力没有得到很好的发挥。

城市流强度反映出城市在系统中的影响力和带动力，其辐射能力越大，相应的吸纳能力也就越强，在向西开放中的地位也就越突出，同时对周边小城镇和广大乡村的辐射带动作用也就越强。城市生态经济位是城市综合实力的反映，不仅仅是经济实力，也能反映出城市的社会发展水平和资源环境承载能力，西北地区社会发展滞后，生态环境脆弱，综合考虑城市的发展水平与发展前景是科学发展观的体现。

6 结论与讨论

1)通过对城市流强度和城市人口规模位序比较分析，发现城市流强度不仅与城市规模息息相关，城市类型也是其重要的影响因素。研究区各城市的部门区位熵>1最多的是西安和西宁(7个)，最少的是克拉玛依(仅1个)，各城市的城市流强度介于3.80亿～1 158.92亿元之间，西安市最大，固原市最小，相差超过300倍。制造业熵值较大的是嘉峪关、金昌和宝鸡等城市；建筑业、房地产业较强的主要是西安、乌鲁木齐、兰州、银川等区域中心城市；交通运输业区和商服业区位熵较大的是乌鲁木齐；教育事业区位熵各城市普遍较高；西安市的科研事业和高新技术产业优势明显。

2)各城市的生态经济位介于0.020～0.231，西安市最大，平凉市最小，相差11.5倍。西安市在城市体系中具有明显的优势，在系统中占据了超过23%的生态位，而平凉市在该系统中只占有2%的空间，超过半数的城市位于系统的底部，城市发展普遍落后。18个城市中仅有西安、乌鲁木齐和宝鸡经济发展相对自身较好，其余15个城市均表现出经济滞后性，城市发展的主要制约因素是经济滞后，发展经济才是区域发展的核心。

3)结合城市流强度分级体系和城市生态经济位分级体系，将经济带城市划分为四级，其中核心城市1个，为西安；副核心城市2个，为乌鲁木齐和兰州；重要节点城市5个，分别为西宁、银川、宝鸡、咸阳和克拉玛依； 一般节点城市10个。通过对两种分类体系相比较，仅有2个城市的划分有出入，二者相互佐证，说明这种划分方法比较科学。城市流强度的大小实质上反映了城市的吸纳和辐射能力，这与传统的仅依靠人口规模或GDP总量划分城市体系相比更为科学；生态经济位能全面地反映城市的综合实力，用其划分城市体系相对于单纯依靠经济水平更符合可持续发展的要求。

4)依据城市开放性指数，将城市划分为开放型和内敛型两类，其中西安、乌鲁木齐、西宁、宝鸡等6个城市为开放型城市；其余兰州、银川、咸阳等12个城市为内敛型城市。开放型城市在系统中的吸纳和辐射能力大于其在系统中的实力，对经济带的辐射带动作用和对周围小城镇及广大农村的服务作用发挥得较好；内敛型城市，或是综合实力较弱，尤其是外向型产业发展滞后，对周围城镇和农村的辐射带动作用不足，或是专业型城市(如克拉玛依市)，其城市专业化程度高，而社会服务事业相对落后，需加强与邻近综合性城市的合作。

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UrbanSystemsandOpennessinNorthwestChinaSectionoftheSilk-roadEconomicBelt

ZhongJuntaoa,MiWenbaob,MiNana,ZhangJuanjuanb,SongYongyongb

(a.CollegeofAgriculture;b.CollegeofResourcesandEnvironment,NingxiaUniversity,Yinchuan750021,China)

With rising of the Silk-road Economic Belt construction for national strategy, positioning the grades and types of cities in economy belt is imminent. Using the models of intensity of urban flow and urban eco-economic niche to measure the 18 cities’ urban flow intensity and urban eco-economic niche in northwest section of the Silk-road Economic Belt, and then comprehensive comparison the two models to divide the city systems and city openness. The results show that: The intensity of urban flow in the study area is between 0.38～115.89 billion yuan, the intensity of urban flow is not only closely related with city scale, but also influenced by city type. Urban eco-economic niche is between 0.020 to 0.231, more than half of the cities are in the lower position of the system, the main limiting factor is the backward economy. The cities can be divided into 4 levels, Xi’an is the core city, Urumqi and Lanzhou are the secondary core cities, 5 cities are important node and 10 cities are general node. Finally, creating the city openness index to divide the 18 cities into open type and introverted type, 6 cities are open, the rest 12 cities are introverted.

intensity of urban flow; eco-economic niche; urban system; openness index; Silk-road Economic Belt

2015-01-26；

2015-12-02

国家自然科学基金项目(41161020)

仲俊涛(1988-)，男，陕西西安市人，博士研究生，主要从事生态学及区域可持续发展研究，(E-mail)zhongjuntao88@163.com。

米文宝(1962-)，男，陕西富平县人，教授，博士，博士研究生导师，主要从事生态学、区域地理与可持续发展研究，(E-mail)miwbao@nxu.edu.cn。

F061.5

A

1003-2363(2016)01-0027-07