环渤海地区港口城市体系等级规模结构研究

第３３卷第１期　唐山师范学院学报　２０１１年１月　ｙｏ１．３３　Ｎｏ．１　ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴａｎｇｓｈａｎ　Ｔｅａｃｈｅｒｓ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｊａｎ．２０１１　环渤海地区港口城市体系等级规模结构研究　高面超　趋　（唐山师范学院资源管理系，河北唐山０６３０００）　摘要：利用城市首位度，分形理论和方法，对环渤海地区１７个港口城市体系的等级规模结构进行分析，并　利用２０００－２００８年非农业人口数据分析环渤海地区港口城市体系等级规模结构的演变特征。结果表明：环渤海地　区港１３城市体系规模结构具有分形特征，城市规模首位分布不明显，等级序列中中小城市比重偏小，城市规模空　间分布趋向均衡。　关键词：城市体系；规模结构；环渤海地区　中图分类号：Ｋ９０１．８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９．９１１５（２０１１）Ｏ１．０ｌｌ６．０４　ｏｎ　Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｐｏｒｔ　Ｃｉｔｉｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｂｏｈａｉ　Ｒｉｍ　ＧＡｏ　Ｃｈａｏ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｔａｎｇｓｈａｎ　Ｔｅａｃｈｅｒ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｔａｎｇｓｈａｎ　０６３０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｉｅｓ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｕｒｂａｎ　ｐｒｉｍａｃｙ　ｉｎｄｅｘ　ａｎｄ　ｆｒａｃｔａｌ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ｔｈｅ　ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　１　７　ｃｉｔｉｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｂｏｈａｉ　Ｒｉｍ．Ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｏｎ—ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　２０００　ａｎｄ　２００８，ｉｔ　ｒｅｆｌｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ　ｉｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｏｒｔ　ｕｒｂａｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｂｏｈａｉ　Ｒｉｍ　ｈａｓ　ｆｒａｃｔａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ，ｔｈｅ　ｌａｙｏｕｔ　ｏｆ　ｕｒｂａｎ　ｐｒｉｍａｃｙ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｃｌｅａｒ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆｃｉｔｙ　ｓｉｚｅ　ｉｓ　ｂｅｃｏｍｉｎｇ　ｂａｌｎａｃｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｕｒｂａｎ　ｓｙｓｔｅｍ；ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｂｏｈａｉ　Ｒｉｍ　城市体系是指在一个相对完整的区域或者国家中，由不　都是分形的特征参数一分形维数的一种显示方式【４】，齐夫法　同职能分工、不同等级规模、联系密切、互相依存的城镇所　则揭示了城市体系规模分布的分形性质。因此，我们可以采　组成的集合［１】。城市体系的形成、演变和发展是历史的动态　用分形理论来研究城市体系规模结构特征，制定合理城市体　过程，反映在城市群体的规模组合上存在一定的等级规模结　系发展对策，促进区域经济增长。　构特征。等级规模结构是城市体系三大结构之一，它反映出　～、研究对象　城市在不同规模层次中的分布状况及城市人口集中或分散　环渤海地区有广义和狭义之分，广义的环渤海地区又称　程度，有助于认识城市体系发展所处的阶段及该地区城市化　大渤海地区，包括辽宁、河北、山西、山东４省，北京、天　进程的特点，对城市等级规模的研究是城市体系规划及城市　津两个直辖市及渤海海域，狭义的环渤海地区是指环绕渤海　规划工作的重要基础【　。研究表明，城市体系等级规模分布　沿岸和部分黄海沿岸的１７个城市（见表１）。本文选取狭义　符合一些数学模型。如柏克曼（Ｍ．Ｊ．Ｂｅｃｋｍａｎ）的城市和市　的环渤海地区的ｌ７座沿海港口城市作为研究对象。　场区等级序列、帕莱托（Ｐａｒｅｔｏ）分布模型及哲夫（Ｇ　Ｋ．Ｚｉｐｆ）　二、研究方法　的等级规模分布模型【３】等等，这些数学模型能够为城市规划　（一）分形理论　和区域规划提供科学依据。近年来国内外不少学者利用分形　分彤理论（ｆｒａｃｔａｌ　ｔｈｅｏｒｙ）由美国科学家曼德尔布罗特　理论对城市等级规模分布模型的参数进行了实质性解释，如　（Ｂ．Ｂ．Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ）于２Ｏ世纪７０年代中期创立，是一种横　城市体系帕莱托分布中的负指数，齐夫公式中幂指数的倒数　跨自然科学、社会科学和思维科学的新理论［５１，主要用于解　收稿日期：２０１０－０６－２５　作者简介：高超（１９８２．），女，辽宁阜新人，硕士，唐山师范学院资源管理系讲师，研究方向为区域经济与城市规划。　．１ｌ６一　高超：环渤海地区港口城市体系等级规模结构研究　决和解释非线性世界里一些具有随机性和复杂性特征的现　象和问题。分形理论认为那些外在极不规则和支离破碎的几　何体（或现象）有着自己内在的规律性和自相似性【６】。自相　似性（ｓｅｌｆ　ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ，或称无标度）是分形的核心，即每一　三、环渤海地区港口城市体系等级规模结构及分形特征　（一）城市体系等级规模结构　环渤海１７个沿海城市，地域上跨省区，但经济发展有　着一个共同的特点就是均为港口城市，经济发展以及彼此之　间存在着一定的文化和经济联系，也成为了一个相互联系的　城市体系。根据２００９年《中国城市统计年鉴》，得到非农业　人口统计表。　个局部放大后与整体～样，整体缩小又与各个局部相同，但　不是完全数学意义上的自相似性，而是统计上的自相似性或　是近似的自相似性。分形体没有特征尺度，不能用一般测度　（如长、宽、高、面积、体积等）进行度量，只能用分形维　表ｌ　２００８年环渤海地区各市非农业人口及排序　数（ｆｒａｃｔａｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）予以描述。　（二）城市体系规模分布模型及分维模型　分形理论认为具有自相似结构的复杂几何形体具有分　形特征，它们自己按照内在的规律和自相似性发展演化。由　于分形体没有特征尺度，一般引入分形维数作为测算方法。　豪斯道夫（ｈａｕｓｄａｕｆ）分维数是测算分形维数最常用的　方法。在城市体系等级规模结构研究中可以将其定义为：假　设一定区域内共有ｎ个城镇组成，将城镇规模从大到小排　序，若给定～个人口尺度ｒ度量，则人口大于ｒ的城镇数量　Ｎ（Ｏ与尺度ｒ的关系满足：　Ｎ（ｒ）ｏｃｒＤ　式中Ｄ即为豪斯道夫维数。　对上式两边取对数，得：　ＬｎＮ（ｒ）：Ａ－ＤＬｎＮ（ｒ）　式中Ａ为常数。　一般来说，城镇规模服从城市位序一规模分布模式，最　常用的城市位序一规模分布模型是齐夫（Ｇ　Ｋ　Ｚｉｐｆ）公式：　ｌｎＰｒ＝Ｉｎ（Ｐ　１）・ｑｌｎＰｉ　式中ｒ为城市位序，Ｐ（ｒ）为第ｒ位城市的人口数量，Ｐｌ为理　论上最大城市的人１２１数量，ｑ为常数。　齐夫公式也为一分形模型，参数ｑ（Ｚｉｐｆ维数）与Ｄ　（ｈａｕｓｄａｕｆ维数）互为倒数，即Ｄ＝Ｉ／ｑ。　当Ｄ＝ｑ＝ｌ时，是自然状态下的最优分布，最大城市与　最小城市人口数量之比为整个城市体系的城市数目；　当Ｄ＞Ｉ，ｑ＜ｌ时，说明城市人口比较分散，分布在各等　级城市里，高位次城市规模不很突出，中间位序的城镇较多，　中小城市比较发育，但是由于高位次城市的首位作用较弱，　所以对区域经济带动作用有限：　当Ｄ＜Ｉ，ｑ＞ｌ时，说明城市规模分布比较集中，首位城　市的垄断地位较强，大城市很突出，而中小城市不够发育，　人口分布不均衡，不利于各级城市间的经济、文化交流。　当Ｄ一一即ｑ—Ｏ时，区内所有城市趋于一样大：　当Ｄ一０即ｑ一。Ｃ时，区域内只有一个城市，为绝对的　首位型分布。　这两种情况在现实中一般不会实现。当进行多年对比　时，ｑ变大，说明城市规模分布趋于集中的力量大于分散的　力量：ｑ变小，说明分散的力量大于集中的力量。　斯城市非　口　拼城市非　口　ｌ　天津　５８８．２７　１０　秦皇岛　ｌｌ７．７３　２　青岛４６８．２４　ｌｌ　营口　１０８．３　３　潍坊　３９８．３　ｌ２　滨州　１０４．４７　４　大连　３４７．８３　ｌ３　丹东　１０１．７４　５　烟台　２９７．１　１４　目照　１００．６６　６　唐山　２４４．３９　ｌ５　葫芦岛　８６．７　７　锦＇Ｊ４｛　ｌ２３．４　１６　盘锦　７９．９　８　沧州　１２１．５　ｌ７　东营　７６．９　９　威海　１２０．７８　数据来源：２００９年（（中国城市统计年鉴》　根据马克・杰斐逊的城市首位律，由表１可以计算出城　市首位指数，一般认为城市首位指数应该包括２城市指数、　４城市指数和ｌ１城市指数（Ｐｎ表示按人口规模排在第ｎ位　的城市非农业人口数）。　Ｓ２＝Ｐ１／Ｐ２：　Ｓ４＝Ｐ１／（Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）－　Ｓｌ１＝２Ｐ１／（Ｐ２＋…＋ＰＩ１１　按照城市位序．规模法则，２城市指数为２，４城市指数　和ｌ１城市指数为１是城市规模结构的理想状态。由以上计　算可知，淮海经济区城市规模指数均小于这个标准，并且从　Ｓ２看，首位城市垄断功能不强，其辐射带动功能仅局限于　徐州都市圈，对整个环渤海地区城市体系的影响偏弱；从　Ｓ４、Ｓｌｌ看，城市首位度不仅小，而且随选取城市数目的增　多趋于变小，说明中间位序城市比较发育，且分布均衡，规　模结构差别不明显。　表２　２００８年环渤海地区城市规模指数　首位度　２００８年　首位度　１．２５６　４城市指数　０．４８４　１ｌ城市指数　０．５０１　我国现行的城市规模级别划分是以城市非农业人口为　基本依据的，其中城市共分４个等级：第一级为特大城市，　城市非农业人口规模大于１００万；第二级为大城市，其人口　规模介于５０万至１００万之间；第三级为中等城市，其人口　规模介于２Ｏ万至５Ｏ万之间；第四级为小城市，其人口规模　－】１７－　第３３卷第１期　唐山师范学院学报　２０１１年１月　小于２Ｏ万。由于当前城市规模发展迅速，该标准难以适应　未来城市规模划分的需要，为此在参照现行标准的基础上，　增加了超大城市级别（城市非农业人口大于２００万），特大　城市人口相应调整为介于１００万至２００万之间。　表３环渤海地区城市规模分布情况　城市规模　分布　非农业人口　威海、营口、东营城市规模的实际值与理论值相当。　图１　２００８年环渤海港口城市等级规模分布回归分析图　数据来源：２００９年　中国城市统计年鉴））　从城市所占比重来看，超大城市：特大城市：大城市：　中等城市：小城市为３５．２９：４７．０６：１７．６５：Ｏ：Ｏ；从城市非农业　人口所占比重来看，超大城市、特大城市、大城市、中等城　市、小城市分别占城市总数的６７．２４％、２５．７８％、６．９８％、０％、　城市　天津潍坊　青岛　唐山　沧州　烟台　大连表４城市规模理论值与实际值间的离差　离差　０．１３９５　．０．００７４　．０．０８１　．０．１２４３　．０．１３５０７　．０．１ｌ５　０．１２７１　城市　秦皇岛日照威海丹东　营口　东营盘锦离差　０．０２０９　０．０２３３　０．００８１　－０．００８８　－０．０３０５　０．００９９　０．０２２４　０％。城市体系等级规模结构失衡，形成了“一头高”的不　平衡局面，所有城市均为大城市以上，超大城市、特大城市　达到ｌ４座，占城市总量的８２．３５％，中等城市、小城市缺失。　超大和特大城市非农业人口数占所有城市总非农业人口的　９３．０２％。这表明城市人口分布集中，大城市突出，而中小　滨州锦州０．０８６４　０．０４７２　葫芦岛０．０１７５　城市不够发育。这种规模结构的失衡会导致城市体系的整体　功能发挥受阻，大中小城市之间缺乏必要的有机联系，城市　辐射功能受到抑制。同时环渤海地区港口城市均为大城市以　利用相同的方法，计算２０００．２００８年的环渤海地区港口　城市的城市体系分维数据，得到表５。　表５环渤海港口城市规模分布分维结果（２０００．２００８年）　上，说明港ＩＳＩ城市比较发达，各自都形成规模，但是彼此之　间的联系和依托性较弱。　（二）环渤海地区港口城市体系规模结构分形特征　选取城市非农业人口为研究对象，虽然非农业人口不如　常住居民人数更能代表城市规模，但由于常住居民数据的不　可得性，故选取城市非农业人口代表城市化水平，体现城市　规模。根据城市位序一规模的齐夫公式求出２００８年淮海经　济区城市位序．规模回归方程，并计算分维值。经过计算得　回归方程：ｌｎＰｒ＝．０．８１７３ｌｎＰｉ＋２．９０９１（见图１）。相关系数　为Ｏ．９２６１，说明城市体系符合分形法则，具有极高的相关性。　由回归结果可知回归线斜率的绝对值ｌｂＩ为Ｏ．８１７３，Ｄ值为　１．２２３５，大于１。说明环渤海地区港Ｌ＝＿Ｉ城市规模分布属于相　由表５可见，相关系数Ｒ　都大于Ｏ．９２，相关性较好，　对均衡的分布类型，人口比较分散的分布在各等级的城市　里，高位次城市规模不很突出，城市分布接近于位序一规模　分布。由表４城市规模的实际值与理论值之间的正负离差可　知，天津、大连、滨州、锦州、秦皇岛、日照、盘锦、葫芦　表明环渤海地区港口城市规模分布具有明显的分形特征，采　用分形理论适合对该地区城市体系等级规模结构进行分析　研究，这对于制定区域体系规划具有一定的实践指导意义。　表中Ｄ值均在１．２以上，大于１，说明环渤海港口城市体系　岛的实际规模比它们的理论规模小，从地区城市体系的背景　上看，有着可观的发展前景；青岛、唐山、沧州、烟台、营　在空间布局上较均衡，高位次城市规模不很突出，中间位序　的城镇较多，高位次城市的首位作用较弱，各城市趋于相对　独立。Ｄ值的变化呈现两个阶段。２０００．２００３年呈现增大的　口实际规模比理论规模大，说明城市规模发展速度快：潍坊、　．１１８．　高超：环渤海地区港口城市体系等级规模结构研究　趋势，说一方面，这有利于区域内各城市的均衡、同步发展，　使区域生产趋向均衡化、空间结构呈现网络化。在信息化和　产业高技术化发展的基础上，有利于促使环渤海地区发展为　高度达的城市化区域。另一方面，城市问空间作用力小不利　于城市问相互协作，若城市问竞争过于激烈，将阻碍城市和　区域的发展。　个区域首位城市，让这几个城市在环渤海的几个小区域内形　成带动作用，最大限度地发挥其对区域的带动效应。　【参考文献】　【ｌ】杨万钟．经济地理学导论【Ｍ】．上海：华东师范大学出版社，　ｌ９９４：１９０．１９１．　环渤海地区港口城市空间分布趋于均衡，表现出特大城　【２Ｊ刘洁，吴仁海．城市生态规划的回顾与展望【Ｊ］．生态学杂志，　市，超大城市，人城市数量多，中小城市缺失，城市间趋于　２００３．２２（５）：ｌ　１８－１２２．　相对独立，城市间相互作用较小。趋于均衡的城市体系空间　【３】陈彦光，罗静．地理现象分形研究的现状与前景【Ｊ】．信阳师　结构不利于城市问的交流合作，容易形成城市之间关系松　范学院学报（自然科学版），１９９６，９（３）：３　１　１－３　１７．　散、各自为战的不利局面，城市体系功能不能得以有效发挥。　【４Ｊ刘继生，陈涛．东北地区城市体系空间结构的分形研究ｆＪ】．　环渤海港口城市体系首位分布不明显，首位城市的影响力不　地理科学，１９９５，１５（２）：４６３－４７６．　能影响整个环渤海地区的ｌ７个城市，应该提升首位城市的　【５】张济中．分形【Ｍ】．北京：清华大学出版社，１９９５：１．１５．　规模和经济带动作用，在环渤海港口城市体系自组织系统自　【６】Ａｌｌｅｎ　Ｐ　Ｍ．Ｃｉｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｒｅｇｉｏｎｓ　ａｓ　ｓｅｌｆ－ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍｓ：　身发育的同时，促进各等级城市之间的交流合作，协调高效　ｍｏｄｅｌｓ　ｏｆ　ｅｏｍｐｌｅｘｉｔｙ［Ｍ】．Ａｍｓｔｅｒｄａｍ：Ｇｏｒｄｏｎ　ａｎｄ　Ｂｒｅａｃｈ　发展，加快推进空间结构的演化，确立天津，青岛，大连３　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ　Ｐｕｂ．１　９９７．　（责任编辑、校对：孙尚斌）　上攫．笫８６页　都备有不同档次的团圆饭，传统的团圆饭　传统文化塑造世界的春节文化、世界的本土化。　意义在这里被赋予了新的意义。传统的外壳，现代的内核，　传统的文化穿着现代性的外衣继续在今天存续下去。再一　【参考文献ｌ　方面是旧传统的现代语素。以往，在过年期间，人们都是　【１】恩斯特・卡西尔．李琛，译．人论【Ｍ】．北京：光明日报出版社，　凭借简单工具或手工做一些年节食品，而现在可以凭借机　２００９．　器大量生产；还有在祭拜时，蜡烛与电灯相互辉映；传统　［２萧洪恩，２】等．《易纬》卦气说生态有机论的当代价值［Ａ】．湖　麻将和电子麻将都成了人们春节娱乐的方式。　北省炎黄文化研究会随州市人民政府组编．传统文化与　在全球性玑代化的时空体系下，春节时空由自然时空、　生态文明ｉｔ］．武汉：武汉出版社．２０１０．　节庆文化时空和现代时空相互重叠交织组成，相对应的是不　【３马克思，恩格斯．３】共产党宣言［Ｍ】．北京：人民出版社，２００９：　同的价值标准也彼此交织，影响着人们的生活行为和理念。　３２．　更重要的是，在现代化的层面上，现代化的本土化和本土化　【４戴维・４】哈维：阎佳，译．后现代的状况——对文化变迁之缘起　的现代化同时并进：在春节的层面上，春节文化的现代化和　的探究【Ｍ】．北京：商务印书馆，２００４．　现代化的春节化同时并进。而总体上这两个层面又相互交织　［５】杨善华，谢立中．西方社会学理论下卷［Ｍ】．北京：北京大学　作用（如西方社会为春节放假或致贺等），现代化在推进过　出版社，２００６：１０６．　程中必然要遭遇本十化的挑战和改造吸收，春节文化又从中　［６】萧放，主持．刘魁立，等参加．传统节日与当代社会【Ｊ】．民间　吸收有利于自身发展的因素；另一方面，本土化必然要走向　文化论坛，２００５，３：５．　世界，“民族的”变成“世界的”，其中必然依靠春节文化等　【７】黄涛．开拓节日的现代性【Ｊ］．河北大学学报，２００８，３３（５）：１２．　（责任编辑、校对：韩立娟）　．１ｌ９．