張 斌，尹 劍，邱遠(yuǎn)宏，姜洪濤

（貴州財(cái)經(jīng)大學(xué)a.大數(shù)據(jù)應(yīng)用與經(jīng)濟(jì)學(xué)院；b.西部現(xiàn)代化研究中心，貴州 貴陽 550025）

0 引言

我國(guó)“十四五”規(guī)劃綱要明確提出要以城市群和都市圈為依托，促進(jìn)大中小城市和小城鎮(zhèn)協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)、特色化發(fā)展。作為支撐經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主陣地和主平臺(tái)［1］，改革開放以來我國(guó)城市化進(jìn)程快速推進(jìn)，區(qū)域集群化趨勢(shì)日益顯著［2］。然而，限于自然條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素的影響，中西部地區(qū)仍然存在城鎮(zhèn)化水平較低、城鎮(zhèn)化發(fā)展不平衡等問題。2019 年8 月，國(guó)家發(fā)改委正式發(fā)布《西部陸海新通道總體規(guī)劃》，為我國(guó)西部地區(qū)深度參與區(qū)域經(jīng)濟(jì)交流與合作帶來了新契機(jī)。在新的歷史發(fā)展機(jī)遇期，如何構(gòu)建西部陸海新通道發(fā)展新格局，發(fā)揮全方位承東啟西、連南接北的戰(zhàn)略功能，是促進(jìn)中西部地區(qū)戰(zhàn)略崛起和全面深化改革開放的核心要義。因此，聚焦西部陸海新通道城市規(guī)模變化趨勢(shì)，了解城市規(guī)模體系時(shí)空演變規(guī)律，對(duì)于合理優(yōu)化城市規(guī)?？臻g布局，深入推進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施和推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)具有重要意義。

當(dāng)前，對(duì)于西部陸海新通道區(qū)域的研究主要集中于城市網(wǎng)絡(luò)特性［3］、交通物流建設(shè)［4］和區(qū)域協(xié)作機(jī)制構(gòu)建［5，6］等方面。自西部陸海新通道戰(zhàn)略正式實(shí)施以來，如何實(shí)現(xiàn)該區(qū)域協(xié)調(diào)高質(zhì)量發(fā)展逐漸成為國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究熱點(diǎn)。宗會(huì)明等［7］運(yùn)用可達(dá)性分析和重力模型等方法對(duì)我國(guó)西南地區(qū)與東南亞國(guó)家陸路交通可達(dá)性進(jìn)行了研究；馬子紅［8］就西部陸海新通道建設(shè)與西部開發(fā)格局關(guān)系重塑進(jìn)行了探究。但綜合當(dāng)前學(xué)者對(duì)西部陸海新通道的研究可以看出，研究多從理論探討等視角展開［9］，實(shí)證分析也多聚焦于研究區(qū)域整體層面，微觀尺度下的實(shí)證研究較少。為實(shí)現(xiàn)“完善新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略，提升城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量”的發(fā)展目標(biāo)，立足西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)城市視角，探討城市規(guī)模及其空間結(jié)構(gòu)變化特征的實(shí)證研究亟待開展。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于城市規(guī)模空間結(jié)構(gòu)的研究已取得較為豐富的成果，研究方法由基于傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的空間分析轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合空間大數(shù)據(jù)的多維分析。其中，以夜間燈光為代表的遙感影像數(shù)據(jù)在城市空間規(guī)模研究中的應(yīng)用日益受到學(xué)者關(guān)注。與傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相比，夜間燈光數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量小、時(shí)間分辨率高、時(shí)序穩(wěn)定性［10］等特點(diǎn)，能夠有效反映城市的多維特征。在分析城市規(guī)模體系分布，探討城市空間發(fā)展格局方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。Jiang 等［11］基于DMSP/OLS數(shù)據(jù)對(duì)非洲地區(qū)城市增長(zhǎng)特征進(jìn)行了分析研究；沈潔［12］借助夜間燈光數(shù)據(jù)考察了我國(guó)城市集中度及其分異特征；徐慧敏等［13］探討了1993—2012 年我國(guó)省級(jí)行政區(qū)和經(jīng)濟(jì)區(qū)的城市規(guī)模分布特征。從研究?jī)?nèi)容看，主要集中于城市群空間結(jié)構(gòu)［14-16］、城市規(guī)模時(shí)空演變［17］和城市核心區(qū)域測(cè)度［18］等方面；從研究方法看，主要運(yùn)用核密度估計(jì)［12］、空間數(shù)據(jù)分析［19］、城市位序—規(guī)模分布［20］、探索性空間數(shù)據(jù)分析［21］等 方 法；從 研 究 尺 度 看，逐 漸 由 大 洲［22］、國(guó)家［13］等較大尺度區(qū)域向城市群［23］、經(jīng)濟(jì)區(qū)［18，24］等微觀尺度轉(zhuǎn)變，部分學(xué)者從縣域?qū)用妫?5］對(duì)城市發(fā)展特征進(jìn)行了分析。然而，聚焦于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)城市時(shí)空格局變化的研究相對(duì)較少。

本文從西部陸海新通道整體和區(qū)域內(nèi)城市出發(fā)，基于1998—2018 年夜間燈光數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)分析、方向性分析、位序—規(guī)模法則、空間自相關(guān)和修正引力模型等方法，在研究區(qū)域城市發(fā)展時(shí)空格局演化特征基礎(chǔ)上，分析了區(qū)域經(jīng)濟(jì)聯(lián)系協(xié)調(diào)變化趨勢(shì)，以期為推進(jìn)西部地區(qū)實(shí)現(xiàn)綠色和高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域

《西部陸海新通道總體規(guī)劃》涉及內(nèi)蒙古、新疆、西藏、青海、陜西、寧夏、甘肅、云南、貴州、四川、重慶、廣西、海南13 個(gè)省份和廣東省湛江市，地理范圍跨度較大，各地區(qū)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城鎮(zhèn)化率和資源稟賦等方面差異較大。截至2020 年末，研究區(qū)域內(nèi)地區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)21.33 萬億元，常住總?cè)丝诩s3.82億人。基于各地區(qū)地理區(qū)位和當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展實(shí)際，本文選取內(nèi)蒙古、新疆、西藏、青海、陜西、寧夏、甘肅、云南、貴州、四川、重慶、廣西12 個(gè)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)、需要加強(qiáng)開發(fā)的省份作為研究區(qū)域，探究其城市空間格局演變規(guī)律（圖1）。

圖1 研究區(qū)行政區(qū)劃Figure 1 Administrative division of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所使用的夜間燈光數(shù)據(jù)來源于中國(guó)研究數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)（CNRDS）全球夜間燈光數(shù)據(jù)庫（GNLD）。該數(shù)據(jù)庫基于美國(guó)國(guó)家海洋與大氣管理局（NOAA）發(fā)布的DMSP/OLS 和VIIRS/DNB 夜間燈光遙感影像開發(fā)而成，提供了校正后我國(guó)不同層級(jí)尺度夜間燈光數(shù)據(jù)。由于本文研究時(shí)期跨度較大，研究區(qū)域內(nèi)存在個(gè)別市縣成立、合并和更名等情況，考慮到研究數(shù)據(jù)的可比性、連續(xù)性和可得性，統(tǒng)一按照2020 年行政區(qū)劃進(jìn)行調(diào)整。鑒于夜間燈光數(shù)據(jù)的可獲得性，本文選取1998 年、2008 年、2018 年3 個(gè)年度作為研究時(shí)期。經(jīng)濟(jì)社會(huì)和人口數(shù)據(jù)來源于對(duì)應(yīng)年份的《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》，對(duì)于個(gè)別缺失數(shù)據(jù)采用插值法進(jìn)行補(bǔ)齊。城市群行政區(qū)劃范圍來自各城市群發(fā)展規(guī)劃。

2 研究方法

首先，本文基于夜間燈光數(shù)據(jù)構(gòu)建城市夜間燈光平均強(qiáng)度和夜間燈光平均強(qiáng)度增長(zhǎng)率指標(biāo)，分析西部陸海新通道城市夜間燈光變化趨勢(shì)，并運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)差橢圓方法探討了城市規(guī)?？臻g演變特征。其次，運(yùn)用位序—規(guī)模法則分析西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)城市發(fā)育情況及其等級(jí)體系變化趨勢(shì)，綜合人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與夜間燈光數(shù)據(jù)進(jìn)行局域空間自相關(guān)分析，以有效識(shí)別人口和夜間燈光在局部尺度上的空間差異情況。最后，本文立足于城市群視角，通過構(gòu)建修正引力模型分析和探討研究區(qū)域城市群空間的關(guān)聯(lián)特征。

2.1 夜間燈光平均強(qiáng)度

全球衛(wèi)星觀測(cè)夜間燈光數(shù)據(jù)是一種遙感數(shù)據(jù)，能很好地表征人類活動(dòng)，目前已成為科學(xué)界應(yīng)用最為廣泛的地理空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品之一。夜間燈光在一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存在的統(tǒng)計(jì)口徑不一致等問題，廣泛應(yīng)用于城市規(guī)模測(cè)度等領(lǐng)域。為分析西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)城市夜間燈光增長(zhǎng)規(guī)模和分布特征，參考相關(guān)研究［17，26］，本文構(gòu)建了夜間燈光平均強(qiáng)度和夜間燈光平均強(qiáng)度增長(zhǎng)率兩個(gè)指標(biāo)。計(jì)算公式為：

式中：DNi為區(qū)域內(nèi)第i 個(gè)柵格單元的DN 值；n 為柵格的數(shù)目；ANLI 即為區(qū)域內(nèi)夜間燈光平均強(qiáng)度；r 為夜間燈光平均強(qiáng)度增長(zhǎng)率。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓

空間要素在一定時(shí)間尺度上的整體特征可能具有不同的動(dòng)態(tài)特征，從多維視角對(duì)研究區(qū)域城市擴(kuò)張?zhí)卣鬟M(jìn)行探究，可為描述和理解城市規(guī)模的空間分布及時(shí)空演化過程提供支撐［27］。當(dāng)前，標(biāo)準(zhǔn)差橢圓方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于空間要素在特定范圍內(nèi)的整體分布及其方向性趨勢(shì)的識(shí)別，因此本文擬采用標(biāo)準(zhǔn)差橢圓方法來揭示研究區(qū)域城市整體發(fā)展方向性特征及其重心遷移規(guī)律［26］。標(biāo)準(zhǔn)差橢圓重心計(jì)算公式為：

2.3 城市位序—規(guī)模法則

完善合理的城市體系分布結(jié)構(gòu)有利于城市職能分工和經(jīng)濟(jì)社會(huì)整體發(fā)展［28］。本文采用位序—規(guī)模法則分析和探究西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)城市規(guī)模體系變化特征。位序—規(guī)模法則是指一個(gè)城市的規(guī)模和該城市在國(guó)家所有城市按人口規(guī)模排序存在的規(guī)律，作為當(dāng)前研究等級(jí)體系最廣泛和最經(jīng)典的方法［29］，在一定程度上可以闡述城市位序與規(guī)模分布之間的關(guān)系。計(jì)算公式為：

式中：Pr為第r 個(gè)城市的夜間燈光平均強(qiáng)度；K為最大城市的夜間燈光平均強(qiáng)度；Ri為城市Pr 的位序；q 為捷夫指數(shù)。

當(dāng)q ＝1 時(shí)，對(duì)數(shù)變化為：

式中：lgRi值反映第一城市的夜光規(guī)模。如果q 的絕對(duì)值趨近于1，說明各級(jí)城市夜光規(guī)模分布接近理想狀態(tài)；如果q 的絕對(duì)值大于1，說明城市夜光規(guī)模分布較為集中，大的城市發(fā)育度較好，而中小城市不夠發(fā)達(dá)；如果q 的絕對(duì)值小于1，說明城市夜光規(guī)模分布比較分散，高位次城市夜光規(guī)模不夠突出，而中小城市發(fā)育度較好。

2.4 局域空間自相關(guān)

局域空間自相關(guān)分析從局部尺度上測(cè)算空間要素間的相互關(guān)系和差異程度［30］，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間要素聚集范圍的具體確定。本文選取研究區(qū)域各城市人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和夜間燈光數(shù)據(jù)，采用多邊形一階臨階標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建權(quán)重矩陣分析人口規(guī)模和夜間燈光在局部空間集聚的差異特征。計(jì)算公式為：

式中：I 為局域空間自相關(guān)指數(shù)；wij權(quán)重矩陣；Zi和Zj分別表示要素?cái)?shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化形式。

2.5 修正引力模型

城市空間聯(lián)系實(shí)現(xiàn)了不同地區(qū)間資源要素、信息技術(shù)的交流，在實(shí)現(xiàn)自身發(fā)展的同時(shí)，輻射帶動(dòng)周邊區(qū)域發(fā)展。參考相關(guān)研究［31-33］，本文選取各城市群地區(qū)生產(chǎn)總值、年末總?cè)丝诤鸵归g平均燈光強(qiáng)度等指標(biāo)構(gòu)建以下修正引力模型，探討城市群間空間輻射帶動(dòng)效應(yīng)。

式中；Rij為城市群i 和城市群j 間的聯(lián)系強(qiáng)度；kij為修正引力系數(shù)；Pi和Pj分別為城市群i 和城市群j 的年末總?cè)丝?；Gi和Gj分別為城市群i 和城市群j 的地區(qū)生產(chǎn)總值；ANLIi和ANLIj為城市群i 和城市群j 的夜間燈光平均強(qiáng)度；Dij為城市群i 和城市群j 之間空間距離。鑒于當(dāng)前各城市群之間主要交通運(yùn)輸方式不同，為構(gòu)建統(tǒng)一的空間距離衡量標(biāo)準(zhǔn)，本文利用ArcGIS軟件量測(cè)算得到各城市群之間空間距離（Dij）。

3 結(jié)果及分析

3.1 夜間燈光強(qiáng)度分析

不同時(shí)期西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)夜間燈光平均強(qiáng)度前20 位城市如圖2 所示，夜間燈光平均強(qiáng)度增長(zhǎng)率前20 位與后20 位城市如圖3 所示。整體來看，各城市夜間燈光平均強(qiáng)度均呈現(xiàn)出明顯增長(zhǎng)的特征。1998—2018 年，夜間燈光平均強(qiáng)度數(shù)值排名前20 位的城市多為成都市、西安市、銀川市等省會(huì)城市，可見省會(huì)型城市在城市規(guī)模、經(jīng)濟(jì)規(guī)模等方面具有明顯的特征優(yōu)勢(shì)；阿里地區(qū)夜間燈光平均強(qiáng)度增長(zhǎng)率變化最為顯著，增長(zhǎng)了近150 倍；夜間燈光平均強(qiáng)度增長(zhǎng)率排名最后兩位的攀枝花市、吐魯番市分別達(dá)到了18.2%和16.4%，變化較為明顯。從夜間燈光強(qiáng)度排名及其增長(zhǎng)率差異性來看，規(guī)模較小城市發(fā)展?jié)摿^大，夜間燈光平均強(qiáng)度增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)明顯優(yōu)于省會(huì)型城市。自實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略以來，我國(guó)西部地區(qū)在城市規(guī)模、經(jīng)濟(jì)水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面取得了明顯提升，加之各地區(qū)多種發(fā)展政策的支持引導(dǎo)，西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)城市綜合水平實(shí)現(xiàn)了顯著提升。

圖2 1998 年、2008 年、2018 年夜間燈光平均強(qiáng)度前20 位城市Figure 2 Top 20 cities with average nighttime light intensity in 1998，2008 and 2018

圖3 夜間燈光平均強(qiáng)度增長(zhǎng)率前20 位與后20 位城市Figure 3 Top 20 and last 20 cities in the average nighttime light intensity growth rate in 1998 and 2018

3.2 城市規(guī)模空間變動(dòng)特征分析

研究區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)差橢圓參數(shù)變化結(jié)果如表1 所示。整體來看，1998—2018 年間西部陸海新通道城市體系空間分布整體呈現(xiàn)“由西向東，由北向南”的演變格局。標(biāo)準(zhǔn)差橢圓面積呈逐漸減小的變化趨勢(shì)，表明該區(qū)域城市體系愈加集中。標(biāo)準(zhǔn)差橢圓坐標(biāo)重心由1998 年的（103°805′E、33°635′N）變化為2018年的（105°015′E、32°331′N），呈現(xiàn)由西北向東南方向移動(dòng)的特征，其中2008—2018 年重心推移量最大。綜合標(biāo)準(zhǔn)差橢圓重心地理位置來看，西部陸海新通道城市體系重心1998 年、2008 年均位于九寨溝縣，2018 年移動(dòng)至青川縣。標(biāo)準(zhǔn)差橢圓長(zhǎng)軸長(zhǎng)度呈縮短特征，短軸長(zhǎng)度呈擴(kuò)張?zhí)卣鳎L(zhǎng)軸伸縮幅度大于短軸。長(zhǎng)短軸之比從1998 年的1.728 變化為2018年的0.726，說明西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)城市規(guī)?？臻g格局在東西方向擴(kuò)張，在南北方向收縮。橢圓方位角由131.7°順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為142.88°，西北—東南方向變化幅度較大，該方向上的城市起到了推動(dòng)城市規(guī)模時(shí)空演變的主要拉力作用。

表1 1998 年、2008 年、2018 年夜間燈光強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓參數(shù)Table 1 Standard deviation ellipse parameters of the night light intensity in 1998，2008，and 2018

3.3 城市規(guī)模體系演變特征分析

研究區(qū)域內(nèi)城市夜間燈光平均強(qiáng)度位序—規(guī)模雙對(duì)數(shù)圖及｜q ｜值時(shí)間序列如圖4 所示，回歸模型結(jié)果在0.01 置信水平下均通過顯著性檢驗(yàn)。綜合來看，西部陸海新通道規(guī)模位序靠前的城市規(guī)模位于擬合線下，其城市規(guī)模的實(shí)際值小于理論值，城市規(guī)模未來有進(jìn)一步提升的空間。規(guī)模位序越靠后的城市偏離擬合線程度較大，城市規(guī)模差距有待進(jìn)一步縮減。從｜q ｜值變化來看，1998—2018 年的｜q ｜值始終大于1，城市規(guī)模首位度分布較為顯著。由此說明，西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)城市夜光規(guī)模分布總體上較為集中，呈現(xiàn)區(qū)域性聚集分布，高位序城市發(fā)育度較好而中小城市不夠發(fā)達(dá)。同時(shí)，｜q ｜值總體上呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，由1998 年的1.6732 下降至2018 年的1.2554，表明該區(qū)域內(nèi)城市規(guī)模結(jié)構(gòu)逐漸由強(qiáng)首位向弱首位轉(zhuǎn)變，城市規(guī)模分布逐漸趨向于分散結(jié)構(gòu)。總體上，在大中城市的輻射帶動(dòng)作用下，中小城市規(guī)模結(jié)構(gòu)發(fā)育較快，西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)城市規(guī)模結(jié)構(gòu)逐漸向大中小城市協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變，城市規(guī)模結(jié)構(gòu)狀況正趨向于合理的位序—規(guī)模分布。

圖4 1998—2018 年城市位序—規(guī)模雙對(duì)數(shù)值及｜q ｜值時(shí)間序列Figure 4 City′s rank- size plots and the values of ｜q｜from 1998 to 2018

3.4 城市空間集聚特征分析

城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)使得區(qū)域人口向中心城市集聚的態(tài)勢(shì)更為明顯［34］，人口的流動(dòng)與分布在一定程度上可以表征區(qū)域城市規(guī)模的發(fā)展趨勢(shì)。為解決夜間燈光值存在不能完全反映真實(shí)城市發(fā)展水平問題，提高研究結(jié)果的可靠性，本文綜合人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與夜間燈光數(shù)據(jù)，采用雙變量疊加分析識(shí)別西部陸海新通道城市發(fā)展空間集聚特征，以探尋西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)城市規(guī)模的演變趨勢(shì)，結(jié)果如圖5 所示。

圖5 1998 年、2008 年、2018 年夜間燈光平均強(qiáng)度和人口雙變量局域空間自相關(guān)分布Figure 5 Local spatial autocorrelation of average nighttime light intensity and population average in 1998，2008，and 2018

整體來看，西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)不同聚類類型變化特征具有明顯差異性。從聚類類型空間分布來看，H - H 類型城市的空間格局變化最為明顯，1998年H- H 類型僅為成都、德陽和內(nèi)江，2008 年變化為成都、重慶等9 座城市，2018 年城市數(shù)量增加到14 座城市。綜合地理位置來看，H- H 類型城市主要集中于成渝城市群，作為西部大開發(fā)的主平臺(tái)和主戰(zhàn)場(chǎng)，成渝城市群在資源稟賦、地理區(qū)位等方面優(yōu)勢(shì)明顯，城市綜合發(fā)展水平較高，輻射帶動(dòng)周邊城市發(fā)展；L- L 類型城市數(shù)量由1998 年的34 座逐漸減小為2018 年的28 座，集中分布于西藏、青海和新疆等地區(qū)；該區(qū)域自然環(huán)境主要為高原、沙漠，人口聚集和城市規(guī)模擴(kuò)張均受到嚴(yán)重制約；L- H類型主要分布于成渝城市群，關(guān)中平原城市也少有分布，空間格局變化呈逐漸減少趨勢(shì)；H- L類型變化特征不明顯，分布數(shù)量較少，主要為烏魯木齊和克拉瑪依兩座城市，周邊城市資源要素逐漸向該城市聚集，產(chǎn)生一定程度的“虹吸效應(yīng)”。

3.5 城市群規(guī)?？臻g特征分析

在整體分析西部陸海新通道區(qū)域城市規(guī)模時(shí)空格局變化的基礎(chǔ)上，本文聚焦西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)城市群規(guī)模發(fā)展趨勢(shì)，選取成渝城市群、關(guān)中平原城市群和黔中城市群在內(nèi)的9 個(gè)城市群作為研究子區(qū)域，從微觀角度探求城市規(guī)模的集中程度和變動(dòng)方向。鑒于北部灣城市群、關(guān)中平原城市群所轄大部分城市位于研究區(qū)域內(nèi)，為體現(xiàn)城市群發(fā)展的整體性，本文以《北部灣城市群發(fā)展規(guī)劃》和《關(guān)中平原城市群發(fā)展規(guī)劃》規(guī)劃區(qū)域作為研究范圍。1998年、2018 年城市群標(biāo)準(zhǔn)差橢圓及重心變動(dòng)如圖6 所示，城市群標(biāo)準(zhǔn)差橢圓變化情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表2 1998、2018 年城市群夜間燈光強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差橢圓變化Table 2 Standard deviation ellipse change of night light intensity in urban agglomerations in 1998 and 2018

圖6 1998 和2018 年城市群夜間燈光強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分布Figure 6 Distribution of standard deviation ellipse of night light intensity in urban agglomeration in 1998 and 2018

1998—2018 年各城市群城市規(guī)?？臻g均呈顯著擴(kuò)張?zhí)卣?，但又各具特色。從?biāo)準(zhǔn)差橢圓空間增長(zhǎng)率來看，關(guān)中平原城市群空間增長(zhǎng)最為明顯，空間增長(zhǎng)率達(dá)41.42%；滇中城市群空間增長(zhǎng)率較低，空間增長(zhǎng)率為10.75%。從空間擴(kuò)張方向來看，北部灣城市群、滇中城市群、黔中城市群、蘭西城市群和關(guān)中平原城市群呈向西北方向擴(kuò)張格局；寧夏沿黃城市群呈向東南方向擴(kuò)張格局；呼包鄂榆城市群呈向西南方向擴(kuò)張格局；天山北坡城市群呈向東北方向擴(kuò)張格局；成渝城市群在空間格局上分布較為集中，標(biāo)準(zhǔn)差橢圓向東北—西南方向擴(kuò)張。從城市規(guī)模重心移動(dòng)方向來看，北部灣城市群、滇中城市群、黔中城市群、蘭西城市群、天山北坡城市群和關(guān)中平原城市群重心向西北方向偏移，成渝城市群、寧夏沿黃城市群重心向東南方向偏移，呼包鄂榆城市群重心呈向西南方向偏移。

3.6 城市群空間關(guān)聯(lián)特征分析

西部陸海新通道城市群空間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度變化具體如圖7 所示。總體上看，城市群間空間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)逐漸復(fù)雜。1998年，城市群關(guān)聯(lián)強(qiáng)度排名前兩位的分別是成渝城市群—黔中城市群、關(guān)中平原城市群—成渝城市群，關(guān)聯(lián)強(qiáng)度分別為81.045 和71.992；關(guān)聯(lián)強(qiáng)度排名后兩位的為黔中城市群—天山北坡城市群、寧夏沿黃城市群—天山北坡城市群，關(guān)聯(lián)強(qiáng)度僅為0.085 和0.054。2008年，各城市群間空間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度得到極大提升，城市群關(guān)聯(lián)強(qiáng)度排名最高的依然為成渝城市群—黔中城市群，關(guān)聯(lián)強(qiáng)度增長(zhǎng)了近3.5 倍；城市群關(guān)聯(lián)強(qiáng)度排名最低的是寧夏沿黃城市群—天山北坡城市群，關(guān)聯(lián)強(qiáng)度也實(shí)現(xiàn)了近3.5 倍增長(zhǎng)；2018 年，各城市群間空間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度進(jìn)一步提升，關(guān)聯(lián)強(qiáng)度在105.483 以上的點(diǎn)對(duì)數(shù)由2008 年的4 條增加為20 條。關(guān)聯(lián)強(qiáng)度排名第一的為成渝城市群—黔中城市群，關(guān)聯(lián)強(qiáng)度較2008 年增長(zhǎng)了近5.8 倍。綜合來看，西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)各城市群對(duì)外聯(lián)系程度不斷加深，與周邊城市群的聯(lián)系日益緊密。成渝城市群與周邊城市群空間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度更為顯著，輻射帶動(dòng)作用明顯。同時(shí)，城市群間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度存在不均衡性，并隨著時(shí)間的發(fā)展愈加突出。

圖7 1998 年、2008 年、2018 年城市群關(guān)聯(lián)強(qiáng)度Figure 7 Connection degree between urban agglomerations in 1998，2008 and 2018

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

基于夜間燈光遙感影像大面積同步觀測(cè)、時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，本文綜合運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析、標(biāo)準(zhǔn)差橢圓、位序—規(guī)模法則、局域空間自相關(guān)分析和修正引力模型等研究方法，對(duì)1998—2018 年西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)城市發(fā)展的時(shí)空動(dòng)態(tài)過程及其演化趨勢(shì)進(jìn)行分析。主要結(jié)論如下：①各城市夜間燈光平均強(qiáng)度均有顯著增長(zhǎng)，省會(huì)型城市夜間燈光平均強(qiáng)度排名較高，規(guī)模較小城市夜間燈光平均強(qiáng)度增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)較為明顯。研究期內(nèi)，西部陸海新通道城市空間擴(kuò)展方向整體上呈現(xiàn)“由西向東，由北向南”的演變格局，城市連通性進(jìn)一步增強(qiáng)。區(qū)域內(nèi)城市群規(guī)模呈顯著擴(kuò)張，關(guān)中平原城市群最為明顯。②西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)城市規(guī)模結(jié)構(gòu)逐漸由強(qiáng)首位向弱首位轉(zhuǎn)變，城市規(guī)模體系逐漸向大中小城市協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變，城市規(guī)模結(jié)構(gòu)逐漸趨向于合理的位序規(guī)模分布。③綜合西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)局域空間自相關(guān)結(jié)果，成渝城市群發(fā)展較快，在西部陸海新通道中空間輻射能力不斷增強(qiáng)；天山北坡城市群內(nèi)烏魯木齊和克拉瑪依城市發(fā)展較好，但周邊城市規(guī)模有待提升。④城市群間空間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，成渝城市群逐漸發(fā)展為城市群空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的核心，但各城市群空間關(guān)聯(lián)不平衡性特征依然存在。

4.2 建議

對(duì)策建議：①?gòu)?qiáng)化城市間空間聯(lián)系能力。各城市應(yīng)以西部陸海新通道建設(shè)為發(fā)展契機(jī)，加快交通和物流等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高與周邊城市間在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和信息等方面的聯(lián)系能力，提升城市整體綜合發(fā)展水平。②加快提升中心城市綜合水平。鑒于當(dāng)前西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)合理的城市規(guī)模體系尚未形成，應(yīng)注重對(duì)中心城市和省會(huì)城市的培育。通過政策支持、資源調(diào)配等手段，重點(diǎn)支持成渝城市群建設(shè)，持續(xù)發(fā)揮空間輻射效應(yīng)，帶動(dòng)周邊小城市發(fā)展。③建立區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制。打破區(qū)域間行政壁壘，提高資源配置效率，在發(fā)揮對(duì)大城市輻射帶動(dòng)作用的同時(shí)，給與中小城市更多的發(fā)展機(jī)遇。

4.3 討論

從近年西部陸海新通道城市發(fā)展的演變情況來看，未來區(qū)域內(nèi)城市將朝著聯(lián)動(dòng)加強(qiáng)、協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢(shì)演進(jìn)，并凸顯城市群作用。具體表現(xiàn)為：①西部陸海新通道城市空間格局未來有向東南方向移動(dòng)的趨勢(shì)，以成渝城市群為核心的向心集聚狀況可能會(huì)越加集中；城市規(guī)模首位度在逐漸減小，單體城市規(guī)模結(jié)構(gòu)逐漸向協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變。②西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)中心城市經(jīng)濟(jì)、人口集聚能力顯著提升的趨勢(shì)還將持續(xù)；城市規(guī)模在實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步擴(kuò)張的同時(shí)，輻射帶動(dòng)周邊中小城市實(shí)現(xiàn)規(guī)模發(fā)展，逐漸形成大中小城市聯(lián)動(dòng)發(fā)展的空間格局；城市之間的合作將更加密切，城市群將成為主要的區(qū)域經(jīng)濟(jì)交互單元。③西部陸海新通道區(qū)域內(nèi)各城市群空間規(guī)模、城市密度將得到進(jìn)一步提升；成渝城市群、關(guān)中平原城市群和北部灣城市群在城市發(fā)展水平、經(jīng)濟(jì)規(guī)模等方面優(yōu)勢(shì)明顯，空間集聚能力逐步增強(qiáng)，將促進(jìn)空間結(jié)構(gòu)更加完善和成熟，可能會(huì)以擴(kuò)大城市群邊界或吸納周邊城市群的形式，形成特大城市群。本文得出成渝城市群與黔中城市群的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度增加趨勢(shì)越發(fā)顯著。隨著近年來成都—重慶—貴陽的中心城市為軸心的三角形交通網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建完善，區(qū)域通勤時(shí)間明顯縮短、相互聯(lián)系更加密切，存在聯(lián)合形成更大城市群的潛力。

研究采用位序—規(guī)模方法探討了西部陸海新通道城市規(guī)模體系的等級(jí)變化，并結(jié)合雙變量空間自相關(guān)研究了人口—經(jīng)濟(jì)對(duì)城市體系的影響，進(jìn)一步借助引力模型研究了城市、城市群的輻射聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，可為西部陸海新通道城市協(xié)調(diào)發(fā)展提供一定的政策支持，同時(shí)也可為城市體系的相關(guān)研究提供參考。夜間燈光強(qiáng)度是可供實(shí)現(xiàn)多尺度空間分析的有效數(shù)據(jù)源，包含較多的空間信息，本文重點(diǎn)探討了其均值強(qiáng)度的指標(biāo)。借助機(jī)器學(xué)習(xí)方法可以實(shí)現(xiàn)其包含的多重信息挖掘，并能突破傳統(tǒng)行政邊界實(shí)現(xiàn)城市形狀與密度變化、建成區(qū)擴(kuò)張與收縮、城市功能變遷的分析，更詳細(xì)地刻畫城市、城市群的交互關(guān)系，這將在后續(xù)的研究中體現(xiàn)。另外，交通作為城市人流、物流、信息流的重要載體，是反應(yīng)城市聯(lián)系的關(guān)鍵要素，結(jié)合經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)與交通網(wǎng)絡(luò)，利用復(fù)雜系統(tǒng)分析方法探討西部陸海新通道城市的空間聯(lián)系值得進(jìn)一步研究。此外，限于研究數(shù)據(jù)的可獲得性，本研究較少考慮多源指標(biāo)，后續(xù)研究將借助區(qū)域經(jīng)濟(jì)大數(shù)據(jù)挖掘，建立多維度、多要素的城市發(fā)展測(cè)度模型，以更加精準(zhǔn)地測(cè)度城市空間關(guān)聯(lián)特征，從不同空間尺度探討西部陸海新通道城市空間擴(kuò)張趨勢(shì)及其內(nèi)在動(dòng)力機(jī)制。