Scientia Geographica Sinica  2015 , 35 (6): 690-697

Orginal Article

环渤海地区城市经济影响区的空间分异研究——基于“湖泊效应”和BASS模型

狄乾斌, 韩帅帅

辽宁师范大学 海洋经济与可持续发展研究中心,辽宁 大连 116029

The Spatial Distribution of the Urban Economic Effect Region f the Bohai Rim: Based on the "Lake Effect" and BASS Model

DI Qian-bin, HAN Shuai-shuai

Center for Studies of Marine Economy and Sustainable Development of Liaoning Normal University, Dalian, Liaoning 116029, China

中图分类号:  F290

文献标识码:  A

文章编号:  1000-0690(2015)06-0690-08

收稿日期: 2014-04-9

修回日期:  2014-11-20

网络出版日期:  2015-06-20

版权声明:  2015 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献,在以下情况下可以自由使用:学术研究、学术交流、科研教学等,但不允许用于商业目的.

基金资助:  国家自然科学基金(41101571)、辽宁省高等学校优秀科技人才支持计划(WR2014005)资助

作者简介:

作者简介:狄乾斌(1977-),男,山东滕州人,博士,副教授,研究方向为经济地理。E-mail:dqbwmn@163.com

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摘要

地理要素影响城市社会经济发展是经典地理学研究的重要内容之一,湖泊通过系统自组织力和人为干预影响周边城市经济的发展。将渤海看作一个巨大的湖泊,以环渤海地区3省2市为研究区域,基于“湖泊效应”和BASS模型构建理论体系,利用缓冲分析和非线性回归分析确定分层边界和圈层结构。结果表明:① 湖泊对城市经济的影响呈现随距离增加先下降后上升最后大幅下降的趋势;② 将环渤海地区分为核心区、重点区和边缘区,边界线依次为66 km、216 km和区域边界;③ 圈层结构特征明显:重点区中心城市与核心区港口城市形成双核结构;随着距离增加,从核心区、重点区至边缘区城市经济发展水平呈现倒“U”型结构。

关键词: 湖泊效应 ; BASS模型 ; 城市经济影响区 ; 环渤海地区

Abstract

One of the significant contents of the classical geography research is the influence of geographic factor on the social economic development of the city. The lake impact the economic development of surrounding cities through the power of systematic self-organization and human intervention. The urban economic effect region is that the largest geographical range of central urban economic activity impact and promote the development of regional economy, and it represent the relationship between the top city and the other regional cities. The urban economic effect region is a economic region based on the objective economic connection between central city and surrounding region, the spatial organization of it reflects the competition of the city at all levels for the regional economic hinterland. The influence of lake on the temperature, precipitation and soil structure of the surrounding land is called the “Lake effect”. Regard the Bohai as a huge lake and three provinces and two cities of the Bohai rim as the study area, based on the “lake effect” and the BASS model construct the theoretical system, and ensure the hierarchical boundary and circle structure using the buffer analysis and nonlinear regression analysis. The results show that: 1) The influence of lake on the urban economy showed the tendency that decline first and then rise and sharply decline finally with the increase of the distance. 2) The Bohai rim is divided into the core area, the key area and edge area, the line of boundary were 66 km, 216 km and the boundary of the region successively; 3) The characteristics of circle structure was obvious that the central city of the key area and the port city of form the two-core structure; from the core area, the key area to the edge area, the development level of urban economic showed inverse "U" type structure with the increase of the distance. Finally, the advantages and disadvantages of the model are discussed.

Keywords: lake effect ; BASS model ; the urban economic effect region ; the Bohai rim

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狄乾斌, 韩帅帅. 环渤海地区城市经济影响区的空间分异研究——基于“湖泊效应”和BASS模型[J]. , 2015, 35(6): 690-697 https://doi.org/

DI Qian-bin, HAN Shuai-shuai. The Spatial Distribution of the Urban Economic Effect Region f the Bohai Rim: Based on the "Lake Effect" and BASS Model[J]. Scientia Geographica Sinica, 2015, 35(6): 690-697 https://doi.org/

城市经济影响区是指中心城市经济活动能够影响和带动区域经济发展的最大地域范围,表征首位城市与区域其他地区的经济关系[1]。城市经济影响区是基于中心城市与区域周边地区客观经济联系划分的一种经济区域,其空间组织反映了各级城市对区域内经济腹地的争夺[2]。城市经济影响区的研究旨在打破原有的行政区划束缚,根据地区间的经济联系建立一种跨行政区的发展模式,形成经济影响区内水平一致、和谐共生,区际间层次分明、布局合理的开发格局。科学合理地划分城市经济影响区,可以明确不同城市在区域发展中的角色分工及定位,有利于资源在城市间的有效流动,而且对于城市经济规划、行政区划调整以及城镇体系结构分析具有重要的指导意义[3]。代表性的经济影响区区划研究主要有:刘再兴对于经济区划的必要性、划分原则以及全国范围的一级区划进行宏观分析,以省界将全国分为10个大区[4];顾朝林利用因子分析方法提出将中国划分为两大经济发展地带、三条经济开发轴和九大城市经济区的区划体系设想[5,6];周一星根据城市中心性的等级体系,确定了三大核心区、3个一级城市经济区和11个二级区,在划分标准上更具科学性和可操作性[7,8]。但是上述研究单一地将社会经济因素作为区划标准,忽略了自然地理要素对城市经济发展的影响,如海洋湖泊、地形地质和气温降水等要素也会在一定程度上制约城市社会经济的发展速度和发展方向,即典型地理要素作为区域核心会影响周边城市经济的发展。

湖泊是陆地表面洼地积水形成的较宽广的水域,其水域广、换流缓慢能够给周边环境带来持续的影响。水体的热容量大于陆地,会使湖泊周围的陆地气温日较差和年较差减小,形成湖泊和陆地之间的“湖陆风”,调节湖泊附近陆地的局地小气候,形成生态环境的良性循环,湖泊对周边陆地在气温、降水和土壤结构等方面的影响就称为“湖泊效应”。自1799年Ellicott提出研究“湖泊效应”[9]以来,国外学者围绕“湖泊效应”进行了一系列研究:Neumann等从理论上对湖泊的湖陆风效应进行了分析[10];Moroz等在中小尺度下对湖泊的湖风环流做出了数字模拟[11];George等利用遥感数据和GIS缓冲区分析对湖泊的影响范围进行了空间测度[12]。近年来,国内关于湖泊等自然水体对于自然环境和社会经济影响的研究取得了长足进步,主要集中在以下几点:① 湖泊对陆地气象和水文的影响[13,14];② 湖泊和海洋对周边社会经济的影响[15,16];③ 湖泊对周边影响范围的界定分析[17,18]。总体上看,“湖泊效应”影响的研究偏向于自然地理方向,湖泊作为地理要素对城市经济发展的影响研究起步晚、进展较缓慢。

将“湖泊效应”引入城市经济影响区研究,有利于丰富和完善经济区划的理论基础和操作方法,使经济影响区研究更具有科学性和合理性。湖泊作为一种典型水域,不仅影响周边的局地小气候、人口分布和城市点布局,也会对区域内城市的社会经济发展起到辐射带动作用。这种影响和辐射带动作用主要通过以下2条途径实现:① 湖泊通过降水、土壤和气温等自然因素的改变来影响周边的人口分布和交通等基础设施建设,由此推动城市点布局和城市规模的演化发展;② 湖泊以及相关大小河流刺激周边地区发展贸易和航运事业,这种社会经济的变革会直接影响城市的主导产业和经济结构变化。湖泊通过前期系统自组织力和后期人为干预的修正,深刻地影响着湖泊周边地区城市经济的发展[2,19]

以环渤海地区3省2市为例,将渤海看作一个巨大的湖泊,以“湖泊效应”表征渤海对环渤海地区的经济影响,通过BASS模型构建理论体系,借助GIS空间分析技术进行缓冲分析,并利用非线性回归分析在不同缓冲半径的基础上确定各分区的边界,从而对渤海辐射影响下的城市经济影响区范围进行界定,并对各经济影响区的特征进行描述。

1 研究区域、模型推定及方法

1.1 研究区概况

渤海属于中国内海,位于37°07′N ~41°0′N,117°35′E~121°10′E之间,被辽宁、河北、天津和山东包围,通过109.26 km宽的渤海海峡与黄海相通,具有相对完整的“圈状”边界。渤海海域面积77 284 km2,占我国海域总面积的1.63%,大陆海岸线2 668 km,平均水深18 m,20 m水深以下的海域面积占50%以上,在地质上是华北地台的一部分。渤海在形式上具有较高的封闭性、水流缓、深度浅,具备湖泊的一般属性[20],因此将渤海看作湖泊,并将“湖泊效应”应用于渤海对周边城市的影响分析,在理论上具有可行性。

环渤海地区主要包括辽宁、河北、山东、北京和天津等3省2市[21],行政区域面积523 409 km2,占全国的10.52%。以2012年为例,环渤海地区年末总人口23 531.8万人,国内生产总值135 912亿元,分别占全国总量的18.49%和23.68%,平均人口密度449.59人/ km2,是全国平均水平的2倍[22]。环渤海地区分布着辽宁沿海经济带、京津冀协同发展和山东半岛蓝色经济区等已上升为国家战略的经济发展区,天津滨海新区、青岛西海岸新区和大连金普新区等国家级新区,北京、天津2个直辖市和沈阳、大连、济南、青岛等4个副省级城市,人口众多、经济发展水平高,具有较强的研究价值。因此,本文将研究区域确定为环渤海地区3省2市的334个县级行政单位,不包含海岛县。

1.2 BASS模型及推定

BASS模型最早用来研究新产品扩散和技术创新扩散[23],经过多年发展已经在多个领域有较为广泛的应用[24,25]。BASS模型的建模思想与“湖泊效应”有相通之处,故此引入解释湖泊如何影响城市经济。BASS模型的基本表达式为:f(r)=[1-F(r)][p+qF(r)] ,其中 F(r)=0rf(r)dr,表示距离湖泊r处的潜在影响力,f(r)为距离为r时的边际影响力,q表示湖泊对环湖较近区域的影响力,p为环湖区对内陆区的影响力,可以看出随着r的增大,p不断变大,而q不断减小。则“湖泊效应”的实际影响力为:

G(r)=1-F(r)=p+qp×e-(p+q)r1+qpe-(p+q)r(1)

G(r)求一阶导,可得:

G'(r)=(p+q)2p×e-(p+q)r1qpe-(p+q)r]2(2)

对(2)式分析可得:① 距湖较近地区,q极大且p+q≠0,所以G(r)<0,湖泊对城市经济的影响随r增大逐渐减小,符合“距离衰减原理”[26];② 随着r的增加,q>p, G(r)>0,环湖城市经济受到湖泊的影响呈增大趋势;③ 当r增大到一定程度,p>q时,G(r)<0,湖泊对城市经济的影响呈现逐渐下降趋势。

在BASS模型结论的基础上,假定环湖区域无其他地理要素影响且处于理想状态[15](湖泊水质均匀、周边陆地土地均质、城市发展基础与机遇相同等),本文做出如下推定:① 依据湖泊对不同距离城市经济的影响程度可将经济影响区划分为3层:核心区、重点区和边缘区;② 随着距离的增加,湖泊对环湖城市经济的影响力呈现先下降后上升继而持续下降的趋势(图1)。

图1   基于BASS模型的“湖泊效应”示意图

Fig.1   "Lake Effect" sketch map based on BASS model

Bass模型及其推定为城市经济影响区的划分和边界确定提供了理论基础和有效的判定标准。当湖泊效应作用于环湖地区时,自湖岸向外必然呈现较为明显的圈层结构,而各个圈层之间的要素分布规律成为圈层边界确定的重要依据。因此,通过测算符合BASS模型及其推定的要素分布规律就成为划分环渤海地区经城市经济影响区的关键所在。

1.3 研究方法

1.3.1 数据来源

数据主要分为2类:空间数据和面板数据。空间数据来源于中国国家基础地理信息系统全国1∶400万数据库,利用ArcGIS10.0软件提取环渤海地区点状县城驻地、线状县界、面状县界、线状省界以及线状主要铁路、主要公路等图层数据。面板数据主要是环渤海地区各县市2012年的年末总人口,来源于《中国城市统计年鉴2013》[22]以及各省市2013年的统计年鉴等。

1.3.2 缓冲分析

缓冲区(buffer)是对一组或一类地图要素按设定的距离条件,形成的具有一定范围的多边形实体,从而实现数据在二维空间扩展的信息分析方法[27]。缓冲区有内外之分,本文向外缓冲,为正缓冲区。主要步骤:① 在ArcGIS10.0中,以渤海海岸线为起点,步长为1 km向陆地进行缓冲,共形成431层缓冲带;② 将缓冲带与提取的空间数据叠加,统计各个缓冲带中的城市数量、铁路长度、公路长度和人口密度【① 假设人口在行政区内均匀分布,用人口总数除以行政区面积得到人口密度,用该行政区落入某缓冲带的面积乘以人口密度得到该区域的人口数,以此类推,用该缓冲带内的人口总数除以该缓冲带面积,便得到缓冲带的人口密度。】

1.3.3 非线性回归

根据缓冲统计得到的数据绘制城市密度折线图、铁路密度折线图、公路密度折线图和人口密度折线图,并对数据进行3次方非线性拟合,得到各密度图的3阶趋势线和3次方方程。对方程求得的极值作为不同城市经济影响区的边界分界点。

1.3.4 专题地图和圈层结构

将非线性回归得到的边界分界点所在的缓冲带和环渤海地区县级城市图层进行叠加分析,并将不同经济影响区以不同颜色为代表,得到环渤海地区城市经济影响区的空间分布图。由于行政区域的不规则性,不能保证所有行政区都完整地落入同一缓冲带中,因此规定行政区域的归属随县市的点状数据而定。

2 结果分析

2.1 密度图与趋势线

利用缓冲分析得到的统计数据,在每增加一个缓冲带时,用城市个数(铁路长度、公路长度、人口数)增量除以缓冲带面积增量,得到相应的3阶城市密度、铁路密度、公路密度和人口密度方程。从图2(a~d)可以看出,城市密度趋势线、公路密度趋势线和人口密度趋势线基本符合BASS模型推定的湖泊对与城市经济影响的变化趋势。

1) 城市密度。其趋势线的变化较为平缓,每增加103 km2城市个数增量的数值大致为0.2、0.5、1.5和2共4种水平(图2a)。城市密度函数为:y1=-8.37E-08x13+3.53E-05x12-0.003 644x1+1.175 192,对其求极值得到x11=68.12,x12=213.05,对应的缓冲半径为r11=66 km,r12=216 km。

2) 铁路密度。y2=6.96E-10x23-5.45E-07x22+8.3E-05x2+0.017 488,求极值得到x21=-92.56,x22=-429.47。在缓冲半径允许范围内,铁路密度趋势线没有表现出BASS模型推定的变化趋势(图2b),且极值无经济意义,故此舍去。

3) 公路密度。趋势线拟合度较好,基本呈现了“湖泊效应”的变化形状(图2c)。y3=-2.78E-09x33+1.13E-06x32-0.000 104x3+0.027 8968,求极值得到x31=56.45,x32=214.53,对应的缓冲半径为r31=58 km,r32=218 km。

4)人口密度。趋势线变动幅度较大,阶段分明(图2d)。拟合方程为y4=-3.06E-05x43+0.013 306x42-1.686 489x4+258.8562,求极值得到x41=28.62,x42=261.27,对应的缓冲半径为r41=25 km,r42=267 km。

根据上述密度函数确定的经济影响区边界制作专题地图(图3),环渤海地区共分为核心区、重点区和边缘区3层,结合专题地图,确定环渤海核心区r1=66 km,重点区r2=216 km,边缘区r3为研究区外围边界线。

图2   环渤海地区城市经济影响区城市、铁路、公路和人口密度分布

Fig. 2   The distribution of city, railway, highway and the population of the area around the Bohai urban economic potential zones

图3   环渤海地区城市经济影响区空间分布

Fig.3   The spatial distribution of the area around the Bohai urban economic potential zones

2.2 环渤海地区城市经济影响区空间分布

图3所示,按照城市、铁路、公路和人口密度的计算结果和分布规律,环渤海地区城市经济影响区分为3层:环渤海核心区,大部分县市为临海型,69个县市分布在占环渤海地区总面积20.67%的区域内,铁路密度和公路密度低于均值,分别占总数的22.34%和20.62%;环渤海重点区,区域面积占总面积的43.4%,分布着149个县市,城市密度较大,且铁路长度和公路长度分别占总量的50.92%和44.36%;环渤海外围区,116个县市分布在占总面积35.94%的区域内,铁路和公路长度分别占总量的26.74%和35.03%。总体上看,在资源(土地和交通)分布方面,环渤海重点区>边缘区>核心区,在城市密度和人口密度分布方面,重点区>核心区>边缘区。

2.3 圈层结构

综合上述分析结果,并结合绘制的专题地图,得到环渤海地区城市经济影响区的圈层结构(表1)。通过分析圈层结构,可以看出环渤海地区城市经济影响区主要具有以下特点:双核结构与倒“U”型结构。

2.3.1 双核结构

对核心区和重点区的城市等级、人口密度和经济发展水平分析的基础上,可以看出核心区和重点区城市规模的形成演变机理与双核结构有相通之处。双核结构模式是指在某一区域内,由区域中心城市和港口城市及其连线所组成的一种空间结构现象[28]。环渤海重点区内中心城市和核心区内的港口城市组成双核结构:沈阳-大连、北京-天津、石家庄-黄骅、济南-烟台【① 陆玉麒文中为济南-青岛,因本文自渤海海岸线缓冲,青岛临黄海,故本文改为濒临渤海的烟台。】者位于重点区,是东北地区、华北地区或各省的经济中心,后者位于核心区,临近海洋,是区域内的重要港口。显然,环渤海城市经济影响区的双核结构是在“湖泊效应”的影响下形成:核心区紧邻海洋,便于发展国际贸易和航运事业,且气候温和、环境较好,吸引国内外大量的投资者,易形成经济社会发达的港口城市;重点区距海岸线200~300 km,多位于区域的几何中心,土地面积广大、交通便利、腹地深远,是连接沿海与内陆的交通枢纽,易集聚大量人口,形成区域的中心城市。

环渤海重点区内的区域中心城市主要是直辖市(首都)和省会城市,以其广阔的经济腹地支撑起区域的经济发展,核心区的港口城市主要是直辖市、副省级城市和经济发达的城市,发展外向型经济并作为区域对外开放的中转枢纽站。中心城市和港口城市连线上的城市,由于“虹吸作用[29]”经济发展较为缓慢,如辽阳、廊坊、衡水和潍坊等城市,优质人才、基础设施、资金等被两侧的双核城市强行吸收,经济发展缺乏后劲。双核结构的发展态势符合BASS模型推定的湖泊对城市经济的影响呈现先下降后上升的变化趋势。

2.3.2 倒“U”型结构

环渤海地区经城市经济影响区从核心区、重点区至边缘区经济社会发展水平整体表现出倒“U”型的结构特征,表1所示。

表1   环渤海地区城市经济影响区圈层结构

Table 1   The circle structure of the area of around Bohai urban economic potential zones

城市经
济影响
缓冲
半径
(km)
城市
个数
(个)
包含区域
辽宁河北山东北京天津
环渤海
核心区
6669北镇、朝阳*、义县、台安、盘锦*、凌海、海城、大洼、锦州*、葫芦岛*、大石桥、营口、兴城、盖县、绥中、瓦房店、普兰店、金州抚宁、迁安、秦皇岛*、卢龙、丰润、
滦县、唐山*、昌黎、滦南、丰南、
唐海、青县、黄骅、沧州、海兴、
孟村、盐山、乐亭
无棣、东营*、沾化、蓬莱、庆云、利津、龙口、威海*、垦利、烟台*、乐陵、荣城、牟平、栖霞、文登、招远、阳信、莱州、滨州*、惠民、东营、博兴、乳山、广饶、寿光、昌邑、潍坊*、平度、昌乐武清、
宁河、
天津*、静海
环渤海
重点区
216149彰武、法库、铁岭*、阜新*、铁岭、新民、沈阳*、抚顺*、抚顺、北票、建平、黑山、阜新*、辽中、清河门、本溪、灯塔、本溪*、朝阳*、辽阳*、辽阳、宽甸、辽阳、喀喇沁、风城、鞍山*、凌源、岫岩、建昌、丹东*、东港、庄河承德*、平泉、滦平、承德、宽城、兴隆、青龙、迁西、遵化、三河、玉田、大厂、
涞水、香河、廊坊*、涿州、易县、固安、水清、新城、定兴、霸县、雄县、徐水、
容城、满城、完县、文安、安新、任丘、
保定*、清苑、大城、望都、高阳、河间、蠡县、沧县、博野、肃宁、安国、献县、
安平、饶阳、朔州、泊头、南皮、深州、
武强、武邑、辛集、东光、阜城、景县、
衡水*、吴桥、冀县、枣强、故城、清河
宁津、陵县、德州*、商河、临邑、海阳、莱阳、高青、莱西、平原、武城、济阳、邹平、禹城、桓台、夏津、章丘、淄博、青州、齐河、高唐、济南*、即墨、高密、安丘、临朐、胶州、茌平、长清、青岛*、莱芜*、泰安*、沂源、诸城、胶南、平阴、肥城、沂水、青岛、新泰、莒县、蒙阴、五莲、沂南、日照*、莒南怀柔、密云、延庆、平谷、昌平、顺义、北京*、通县、大兴蓟县、
宝坻
环渤海
边缘区
边界116昌图、西丰、康平、开原、清原、铁法、新宾、桓仁围场、康保、丰宁、沽源、隆化、张北、尚义、赤城、崇礼、万全、张家口*、宣化、怀安、怀来、涿鹿、阳原、蔚县、涞源、唐县、阜平、曲阳、平山、灵寿、行唐、定州、新乐、正定、获鹿、藻城、无极、井径、晋州、石家庄*、栾城、元氏、赵县、宁晋、赞皇、高邑、柏乡、新河、临城、隆尧、南宫、内丘、巨鹿、邢台*、威县、广宗、任县、平乡、邢台、南和、沙河、武安、临西、鸡泽、曲周、邱县、永年、涉县、馆陶、邯郸*、肥乡、广平、邯郸、邯郸*、磁县、成安、大名、魏县、临漳临清、冠县、聊城*、东阿、华县、阳谷、梁山、东平、宁阳、汶上、郓城、泗水、曲阜*、平邑、兖州、鄄城、嘉祥、费县、济宁、邹县、巨野、临沂、菏泽*、滕州、东明、金乡、定陶、临沭、苍山、鱼台、枣庄*、成武、郯城、曹县、单县、微山
总计3345815011196

注:带*号表示该地市市区部分,不含县域。

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1) 环渤海核心区。该经济影响区主要由辽宁北镇县、朝阳市区、义县等18个县市,河北省抚宁县、迁安县、秦皇岛市区等18个县市,山东无棣县、东营市区、沾化县等29个县市和天津武清县等4个县区共计69个县级行政单位组成。此区域城市密度范围为0.20~2.24个/1000 km2之间,铁路密度分布在0.007~0.047 km/km2之间,公路密度比铁路密度略高,为0.014~0.048 km/km2,人口密度96.02~452.74人/km2。根据2014年11月国务院颁布的《关于调整城市规模划分标准的通知》,环渤海核心区拥有若干常住人口500~1000万人的特大城市以及100~500万人的大城市。城市功能偏向外向型,作为连接中外的航运枢纽,大多数成为区域内的副中心城市。该区域的主导产业主要以交通运输、旅游和外贸等为主。例如天津和大连,依靠独特的区域优势,发展造船、旅游、外贸等产业,成为北方的经济中心和东北地区的航运中心。从城市及资源分布密度、城市等级、城市功能及主导产业来看,环渤海核心区特色鲜明、发展水平较高,处于城市经济影响区的第二等级。

2) 环渤海重点区。此经济影响区主要由辽宁彰武县、法库县铁岭市区等32个县市,河北承德市区、平泉县、滦平县等60个县市,山东宁晋县、陵县、德州市区等46个县市,北京怀柔县、密云县等9个县区,天津蓟县和宝坻县共149个县级行政单位组成。区域城市密度范围为0.11~3.5个/103 km2之间,铁路密度0.012~0.047 km/km2,公路密度主要分布在0.015~0.058 km/km2,人口密度为23.65~554.64 人/km2。该区域拥有若干常住人口超过1000万人的超大城市和特大城市,人才集聚效应明显,大多数为省区市的经济重心和人口重心。由于社会资源的过度集聚,该区域城市承担了地区政治中心和文化中心的功能,主导产业较多且全面,经济发展水平位于区域前列,是区域经济发展的引擎,例如首都北京和省会城市沈阳、石家庄、济南都位于该区域。环渤海重点区拥有较高等级的城市规模、发达的经济水平、完善的基础设施以及强大的人才储备,处于城市经济影响区的第一等级。

3) 环渤海边缘区。此区域主要由辽宁昌图县、西丰县、康平县等8个县市,河北围场县、康保县、丰宁县等72个县市,山东临清县、冠县、聊城市区等36个县市共计116个县级行政单位组成。区域城市密度范围0.097~3.007个/103km2,铁路密度和公路密度的分布范围分别是0.004~0.032 km/km2和0.009~0.063 km/km2之间,人口密度36.58~321.12人/km2。该区域城市规模大部分为常住人口50~100万人的中等城市和大城市。城市等级较低,没有形成特定的城市功能分工,主要为重点区的中心城市提供人才和资源支持,其产业结构大部分为Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ型或Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ型,主导产业多为处于产业链底端的基础产业和低端产业,生产初级产品。作为资源的净流出区,环渤海边缘区基础设施薄弱、经济发展水平较低、产业结构失衡,缺乏高等级城市引领区域经济,因此处于城市经济影响区的第三级。

随着距海岸线距离的增加,环渤海地区城市经济影响区的圈层结构先由处于第二级的核心区上升到处于第一级的重点区,然后下降到处于第三级的边缘区,整体呈现倒“U”型的变化结构,这与“湖泊效应”和BASS模型推定的变化趋势基本相符。

3 结 论

地理要素影响城市社会经济发展是经典地理学研究的重要内容之一。本文将渤海看作湖泊,利用“湖泊效应”构建湖泊等地理要素影响经济发展的基础理论,并在BASS模型分析中推导出湖泊影响城市经济发展的空间变化趋势:随着距离海岸线距离的增加,湖泊对城市经济的影响呈现先下降后上升最后大幅下降的趋势。在环渤海3省2市的研究区域内,通过缓冲区分析和非线性回归分析方法,并借助城市密度、铁路密度、公路密度和人口密度确定边界线,将缓冲区分为核心区、重点区和边缘区3层。圈层结构表现出以下特征:位于重点区的区域中心城市和位于核心区的港口城市构成双核结构;在整体空间层面,随着距离的增加,从核心区到重点区再到边缘区,城市经济水平呈现先上升后下降的倒“U”型结构。

本文理论与模型匹配较好,完整说明了湖泊对城市经济影响的空间分异规律,但也存在以下几点问题。鉴于操作便捷性,本文设定缓冲步长为1 km,在以缓冲带确定圈层结构时,部分城市点状数据与区域几何中心偏差较大,造成圈层结构明显的不规则性,也降低了经济影响区划分的精度;最后,根据4种密度函数极值确定圈层边界范围时,极值间数值差距较大,如何准确而科学地选择取值,是下一步需要研究的问题。

The authors have declared that no competing interests exist.


参考文献

[1] 陈田.

我国城市经济影响区域系统的初步分析

[J].地理学报,1987,42(4):308~318.

URL      [本文引用: 1]      摘要

城市经济影响能力取决于城市投 资集聚能力、市场集聚规模和技术、经济的水平状况。对15个经济变量所作的主因子分析表明:我国城市经济活动的差异主要受城市经济活动规模的制约。技术、 经济水平差异有一定的影响,但影响不大。目前我国已形成5级区域经济影响中心,七个一级城市经济影响区域。
[2] 吴启焰,陈浩.

云南城市经济影响区空间组织演变规律

[J].地理学报,2007,62(12):1244~1252.

https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2007.12.002      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

对1990-2004年云南省 城镇发展差异进行分析,发现自20世纪90年代以来云南省城市综合实力总体呈差异扩大的趋势,表现出小城市发展缓慢且分化不明显,少数高位城市极化,在空 间呈现明显的核心—边缘倾向等特征。其后,进一步展示云南省城市经济影响区空间演化的阶段性规律:①20世纪90年代以前云南省城市经济影响区被特殊的地 理环境分割成破碎且难以整合的小型离散化的格局;②自20世纪90年代以来,随着地区工业化和城市化加速进行,交通通讯网络的发育和辐射,中小城市得以发 育,伴随于城市经济影响区空间扩张与收缩,云南省城市经济影响区逐渐从单层离散分布演变为三层嵌套结构,并不断朝更高级的结构形态演进,即云南省城市经济 影响区空间呈现显著的、由小规模离散分布阶段、过渡转型阶段到嵌套复合阶段的时空演化序列。最后,针对这种时空演化序列,笔者解析出云南省城市经济影响区 在不同时空条件组合下的三种空间扩展类型:单向拓展类型、多向拓展类型和邻接扩展类型。
[3] 潘竟虎,石培基,董晓峰.

中国地级以上城市腹地的测度分析

[J].地理学报,2008,63(6):635~645.

https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2008.06.008      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>一个明确而又合理的城市腹地范围, 是保证一定区域内各城市实现合理功能整合的关 键, 也是对城市经济区进行各项研究的基础。通过构建衡量城市综合规模的指标体系, 运用 主成分分析法计算中国283 个地级及以上城市的规模值。在GIS 软件支持下, 将中国划分为 5 km&times;5 km 的格网, 利用场强模型, 对2004 年283 个地级及以上城市的腹地进行了划分, 比较腹地的范围及相互关系, 并与省域和市域行政范围进行了叠合分析, 实现了城市腹地测 定、分析的可视化。结果表明: 中国地级及以上城市规模值差异较大, 最大和最小城市规模 相差达284 倍。场强值分布呈现明显的东、中、西递减的分异特征, 与经济发展的梯度差异 一致。中、东部的城市影响力的弱势区域全部分布在省域交界地带, 在场强值大于12 的级别 上, 东、中部城市的场强影响范围连成一片。各城市腹地范围相差亦较大, 最大和最小城市 腹地相差达5488 倍。各城市在地理位置上不一定位于其腹地的几何中心, 偏移比较大的城市 往往成对分布。城市腹地与省域行政范围吻合度较差, 根据腹地在市域行政范围内的面积比 例, 将城市分为4 类, 并提出相应的空间发展策略。依据腹地的分析结果将全国划分为3 个 一级城市经济区、11 个二级区和38 个三级区。</p>
[4] 刘再兴.

综合经济区划的若干问题

[J].经济理论与经济管理,1985,(6):45~49.

URL      [本文引用: 1]      摘要

<正> 一、要不要进行一级综合经济区的划分我们认为,不但应当搞,而且应当尽快着手。这是因为,在中长期计划中,要正确安排地区间的发展比例关系,合理布局生产 力,加强宏观控制,首先就需要有一个科学的经济区域的划分作为依托。行政区划,虽也能担负起一定的组织地区经济活动的任务,但行政区域
[5] 顾朝林. 城市经济区理论与应用[M].长春:吉林科学出版社,1991.

[本文引用: 1]     

[6] 顾朝林.

中国城市经济区划分的初步研究

[J].地理学报,1991,46(2):129~141.

https://doi.org/10.11821/xb199102001      URL      [本文引用: 1]      摘要

本文建立了城市经济区划分的理 论与方法——d△系和R_d链法,应用33个指标对全国434个城市进行了综合实力的R型因子分析评价,并进行了不同层次d系的划分和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级d△系 和R_d链组建,提出了我国两大经济发展地带、三条经济开发轴线、九大城市经济区和33个Ⅱ级城市经济区的城市经济区区划体系设想。
[7] 周一星. 城市地理学[M].北京:商务出版社,1997.

[本文引用: 1]     

[8] 周一星,张莉.

改革开放条件下的中国城市经济区

[J].地理学报,2003,58(2):271~284.

https://doi.org/10.11821/xb200302015      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

从改革开放的视角,用实证的方法,对中国城市经济区进行了新的研究。根据城市中心性的等级体系,确定京津唐、长江三角洲和珠江三角洲为全国的经济核心区;通过外贸货流、铁路客货流、人口迁移流、信件流等流量流向分析,概括了3大核心区的内向型和外向型腹地范围;在此基础上,把中国经济地域划分为北方区、东中区和南方区3个一级城市经济区和11个二级区。对中国目前的经济空间组织形成许多新的认识。这一研究对于各地区经济联系方向的选择具有重要意义。
[9] Ellicott A.

Miscellaneous observations relative to the western parts of Pennsylvania, Particularly those in the neighborhood of lake Erie

[J].Transactions of the American Philosophical Society, 1799, (4):224-240.

[本文引用: 1]     

[10] Neumann J, Mahrer Y.

A theoretical study of the lake and land breezes of circular lake

[J].Monthly Weather Review, 1975, 103(6):474-485.

https://doi.org/10.1175/1520-0493(1975)103<0474:ATSOTL>2.0.CO;2      URL      [本文引用: 1]      摘要

Not Available
[11] Moroz W J.

A lake breeze on the eastern shore of Lake Michigan: observation and model

[J].Journal of the Atmospheric Sciences, 1967,(24):337-355.

https://doi.org/10.1175/1520-0469(1967)0242.0.CO;2      URL      [本文引用: 1]      摘要

This study was undertaken to determine the physical and dynamical characteristics of the lake breeze wind system at a site on the eastern shore of Lake Michigan. Lake breeze development and progress inland were observed by hourly pilot balloon ascents in a vertical plane perpendicular to the lake shore. The fields of moisture and temperature in this vertical plane on a day when a clearly defined lake breeze occurred were obtained using an instrumented aircraft. Observations were made during periods when prevailing external meteorological conditions would exert minimum influence on the local thermal circulation.Over the land the depth of the layer of onshore flow is approximately 750 m and a maximum velocity of 5-7 m secis observed within 250 m of the surface directly over the lake shore.Above the lake breeze current a well defined return flow is apparent by midafternoon. The layer of return flow is about twice as deep as the lake breeze and velocities in the return flow axe proportionately lower. The local wind system extends through a depth exceeding 2500 m.Using climatological records it is demonstrated that flow can be in opposite directions on opposite sides of the lake, at least near the surface. Homogeneity of the lake breeze along the shoreline and the orderly progress of the lake breeze front to a distance exceeding 16 km inland are clearly apparent in the data. Evidence suggests that the structure and dimensions of the lake breeze wind system over the water are similar to those over the land. Turning of the local wind in response to the Coriolis force is also demonstrated by the observations.One cell of a symmetric lake breeze has been modelled numerically using the techniques developed by Estoque for the sea breeze with appropriate boundary condition modifications to account for the finite extent of the water surface. The temperature wave over the land was specified in accordance with observed temperatures on days when a lake breeze did occur. Results of the numerical forecast after 6 hr and after 9 hr of meteorological time are compared with the observed lake breeze at corresponding times.
[12] Xian G, Crane M, Su J.

An analysis of urban development and its environmental impact on the Tampa Bay watershed

[J].Journal of Environmental Management,2007,85: 965-976.

https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2006.11.012      URL      PMID: 17208348      [本文引用: 1]      摘要

Urbanization has transformed natural landscapes into anthropogenic impervious surfaces. Urban land use has become a major driving force for land cover and land use change in the Tampa Bay watershed of west-central Florida. This study investigates urban land use change and its impact on the watershed. The spatial and temporal changes, as well as the development density of urban land use are determined by analyzing the impervious surface distribution using Landsat satellite imagery. Population distribution and density are extracted from the 2000 census data. Non-point source pollution parameters used for measuring water quality are analyzed for the sub-drainage basins of Hillsborough County. The relationships between 2002 urban land use, population distribution and their environmental influences are explored using regression analysis against various non-point source pollutant loadings in these sub-drainage basins. The results suggest that strong associations existed between most pollutant loadings and the extent of impervious surface within each sub-drainage basin in 2002. Population density also exhibits apparent correlations with loading rates of several pollutants. Spatial variations of selected non-point source pollutant loadings are also assessed.
[13] 李江林,陈玉春,吕世华,.

利用RSMS模式对山谷城市兰州冬季湖泊效应的数值模拟

[J].高原气象,2009,28(5):955~965.

Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<FONT face=Verdana>利用美国科罗拉多州立大学和MRC/ASTER发展的RAMS中尺度气象模式, 以NECP再分析资料为初、 边值条件, 在兰州城区东面设计了有湖和无湖两个试验, 做了72 h三重嵌套模拟试验, 分别模拟了两种情况下冬季兰州山谷地区的湖泊效应和大气边界层特征。模拟结果表明: (1)白天兰州山谷地区谷风在14:00强度达到最大。加入湖泊后, 14:00湖风强度增大, 湖风对谷风没有明显影响, 只对湖区及岸边附近的风场有影响。兰州山谷地区20:00以后山风开始出现, 到05:00左右北山山风的风速大于南山山风。05:00以后南山山风风速增大, 山谷以偏西风为主。加入湖泊后, 陆风也在夜间02:00左右表现的最为明显, 陆风和山风相互叠加, 导致兰州山谷东部地区西风风速增大; (2)加入湖泊后, 对周围地区气温的影响表现为夜间有增温作用, 增温作用随着离湖泊的距离渐远而减弱。在靠近湖区处夜间的近地面逆温强度减弱; (3)加入湖泊后, 对靠近湖面处空气相对湿度的影响表现为减小, 对靠近湖西岸陆地上近地面空气相对湿度的影响表现为先减小后增加, 这一点在夜间表现的最明显, 对靠近湖面处空气绝对湿度的影响表现为增加; (4)加入湖泊后, 湖区的净辐射和感热通量都减小, 湖的东西两岸的净辐射和感热通量都增大。在22:00到凌晨05:00之间, 靠近湖西岸的陆地上净辐射和感热通量也有所增大。</FONT>
[14] 李照国,吕世华,奥银焕,.

黄河源区生态环境变化对湖泊效应影响的数值模拟

[J].高原气象,2012,31(6):1591~1600.

URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

湖泊效应; 湖风环流; WRF模式; 鄂陵湖
[15] 刘耀彬,王鑫磊,刘玲.

基于“湖泊效应”的城市经济影响区空间分异模型及应用—以环鄱阳湖区为例

[J].地理科学,2012,32(6):680~685.

Magsci      [本文引用: 2]      摘要

基于“湖泊效应”假设与城市空间结构理论,提出了湖泊影响周围城市经济的理论模型,并以环鄱阳湖区为例进行实证分析。研究显示,在鄱阳湖影响下,环鄱阳湖区城市分布密度和交通网络密度都随距湖距离变化而呈现出先逐渐增大继而逐渐减小的趋势,但随距离进一步增加,城市分布密度和交通网络密度又呈增大趋势,由此根据极值原理和专题属性将环鄱阳湖区划分为3 个城市经济影响区。可见,该模型不仅可以从理论上解释湖泊如何影响周围城市经济区空间分异,而且可以提供一个定量分析模型加以推广。
[16] 狄乾斌,孙阳.

沿海地区海洋经济与社会变迁关联度评价

[J].地理科学进展,2014,33(5):713~720.

https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2014.05.012      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

改革开放以来,中国沿海地区经济发展与社会变迁极其迅速,海洋经济发展同样迅速,海洋经济与沿海地区社会变迁之间的关联日益紧密。海洋经济介入沿海地区的社会生活领域,导致社会结构的重组、生活质量的改善和科学技术的建构。从动态系统的视角看,海洋经济系统与社会系统的互动耦合维持着两个系统的稳定性,最终形成一个复杂的相互制衡机制。本文通过对海洋经济与不同社会变迁因素的复杂关联和互动机制的研究,运用数量计算与定性分析相结合的方法,描述和分析了辽宁省2000-2010年间的海洋经济与社会变迁关联情况,并对其的关联度进行科学度量。结果表明:在所选取的社会变迁因素之中,海洋科学技术对海洋经济贡献较大,是海洋经济与社会变迁的关键因素;社会结构和生活质量对海洋经济贡献较小。
[17] 李雪松,高鑫.

基于外部性理论的城市水环境治理机制创新研究——以武汉水专项为例

[J].中国软科学,2009,(4):87~92.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-9753.2009.04.011      URL      [本文引用: 1]      摘要

改革开放以来,工业化和城市化 的快速发展伴随着城市水环境的急剧恶化。城市发展对水环境的影响产生了外部性,其实质是私人收益或私人成本通过外部性转移给了社会。传统的城市水环境治理 被作为政府的"非生产性福利事业"不具有可持续性。"武汉水专项"经验表明,城市水环境治理应当构建以政府为主导的新型市场机制和利益平衡机制,培育城市 水环境治理的专业市场,改善城市水环境,推动土地升值和经济发展,以治理收益补偿水环境治理成本,形成良性的动态经济循环,将会使城市水环境保护发展成具 有巨大市场的产业,实现生态效益、经济效益和社会效益的统一。
[18] 彭华涛,谢科范,谢冰.

水经济的效益扩散模型分析

[J].武汉理工大学学报,2004,26(4):97~99.

https://doi.org/10.3321/j.issn:1671-4431.2004.04.030      URL      [本文引用: 1]      摘要

?分析了我国水环境的现状,探讨了水经济和效益扩散的关系,建立水经济的效益扩散模型并进行参数修正,得出了相关结论。
[19] Krugman P. First Nature,

Second nature and metropolitan location

[J].Journal of Regional Science. 1993,33:129-144.

[本文引用: 1]     

[20] 杨桂山,马荣华,张路,.

中国湖泊现状及面临的重大问题与保护策略

[J].湖泊科学,2010,22(6):799~810.

https://doi.org/10.18307/2010.0601      URL      [本文引用: 1]      摘要

我国湖泊数量多、类型全、分布广,湖泊的形成演化不仅受流域自然 环境因素及变化的影响,而且还深受人类活动的干扰,呈现出不同的区域演变特征和生态环境问题.近几十年来,我国湖泊数量、面积和分布都发生了较为显著的变 化,并面临着湖泊萎缩与调蓄能力减少、水质下降与富营养化加重、生物多样性减少与生态退化、河湖水力和生态联系阻隔以及湖岸线和环湖地带过度开发等问题, 引发一系列生态与环境后果,严重影响流域居民日常生活和经济的可持续发展.本文通过大量湖泊野外考察和调查,查清了我国面积大于1km2湖泊的数量、面积 和分布状况,结合历史湖泊调查和相关研究资料,系统分析了近几十年我国湖泊面临的重大生态环境问题及区域特征,提出了我国湖泊保护的策略.
[21] 朱会义,李秀彬,何书金,.

环渤海地区土地利用的时空变化分析

[J].地理学报,2001,56(3):253~260.

https://doi.org/10.11821/xb200103001      URL      [本文引用: 1]      摘要

根据 1 985和 1 995年 2期 TM影像资料 ,运用遥感影像机助解译方法、地理信息系统空间分析方法以及数理统计方法 ,全面分析了环渤海地区 3省 2市 1 985~ 1 995年间分类土地利用的数量变化和空间变化特征。揭示了该区各类土地利用数量变化的幅度、速度和区域差异以及土地利用空间变化的主要类型、分布特征和区域方向。阐明了该区土地利用变化的区域特点 ,为土地可持续利用提供有效的决策支持
[22] 中华人民共和国国家统计局.中国城市统计年鉴[M].北京:中国统计出版社,2013.

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[23] Bass F M.

A New product growth for model consumer durables

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https://doi.org/10.1287/mnsc.1040.0264      URL      [本文引用: 1]      摘要

CiteSeerX - Scientific documents that cite the following paper: A new product growth for model consumer durables
[24] 陈国宏,王丽丽,蔡猷花.

基于BASS修正模型的产业集群技术创新扩散研究

[J].中国管理科学,2010,18(5):179~183.

URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

产业集群技术创新扩散具有不同于一般技术创新扩散的多个特征,无法采用现有分析方法进行研 究。本文在对技术创新扩散过程Bass模型研究的基础上,指出运用Bass模型研究产业集群技术创新扩散存在的不足,据此拓展、建立了产业集群技术创新扩 散Bass修正模型,并进行了仿真、分析、比较。结果表明,本文提出的Bass修正模型更合理、有效,结论更符合实际情况,可为研究产业集群技术创新扩散 问题提供理论与方法支持。
[25] 杨敬辉,武春友.

基于BASS模型的两种参数估算算法比较研究

[J].数量经济技术经济研究,2005,(12):125~132.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3894.2005.12.014      URL      [本文引用: 1]      摘要

本文介绍了新产品扩散Bass 模型及模型参数估算方法,比较了这些参数估计方法的利弊,并就中国移动用户发展情况,分别采用非线性最小二乘法和遗传算法建立扩散模型,分析和比较了两种 方法的结果,得出遗传算法比非线性最小二乘法更适合于Bass模型参数估计,特别是对构建处于成长期的产品扩散模型,遗传算法可以以较少的已知数据(至少 4~5个以上的数据点),得出令人满意的结果,而采用非线性最小二乘法必须已知销售峰值的数据后,才能得到较好的拟合效果。
[26] 吴殿廷. 区域分析与规划高级教程[M].北京:高等教育出版社,2004.

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[27] 汤国安,杨昕,.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程(第二版)[M].北京:科学出版社,2012.

[本文引用: 1]     

[28] 陆玉麒.

区域双核结构模式的形成机理

[J].地理学报,2002,57(1):85~95.

https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2002.01.010      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>双核结构模式是指在某一区域中,由区域中心城市和港口城市及其连线所组成的一种空间结构现象。它广泛存在于中国沿海和沿江地区,以及其它国家和地区中。从机理上考察,它导源于港口城市与区域中心城市的空间组合,由于兼顾了区域中心城市的居中性和港口城市的边缘性,从而可以实现区位上和功能上的互补。从形成类型看,可分为内源型和外生型2种类型的双核结构,中国和美国分别是其典型代表。对于后者,还衍生出由新旧首都构成的一种特殊的双核结构现象。双核结构的形成与流域有莫大的关系,据此可建立基于流域的双核结构形成的理想图式。流域自然条件、运输结构的改变,以及运输主通道走向等因素的综合作用,可使双核结构的形成区域由流域拓展至其它一般区域。</p>
[29] 付辉,杨开林,郭永鑫,.

南水北调典型倒虹吸防冰塞安全运行试验

[J].水科学进展,2013,24(5):736~740.

URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

研究倒虹吸等局部水工建筑物的防冰塞安全运行条件对于南水北调输水工程的冰期安全运行有着重要的意义。通过真冰条件下的倒虹吸冰水动力学试验,模拟了不同水力条件时冰块在倒虹吸进口前的堆积和演变过程,得到了倒虹吸防冰塞安全运行时各相关水力参数间的关系。根据实验结论对南水北调中线工程京石段倒虹吸的冰期输水能力和调控进行了分析,为该输水工程倒虹吸冰期的安全运行提供参考。

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