城市群制造业空间分异与结构演变的相关性分析
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摘 要：城市群是推动地区经济社会发展的重要引擎，研究城市群制造业空间分异与结构演变的相关性并提出切实可行的优化方案对城市群的健康持续发展有重要意义。论文以长三角城市群作为实证分析区域，依据空间经济学、经济地理学、城市经济学等学科的相关理论基础，以探索性空间数据分析为核心，结合分形维数，分析城市群制造业空间分异与结构演变的相关性。研究证实，长三角城市群制造业整体呈现空间集聚的特征，以上海市为中心，南京、杭州为两翼，各中心城市带动周边城市发展的空间格局，并且发现制造业的空间分异与城市群空间结构的演变存在一定的相关性，城市群产业分异呈现出与结构演变相对应的空间分异规律。
关键词：长三角城市群 ；探索性空间数据分析；空间分异
一、引言
制造业体现了一个国家的生产力发展水平，我国目前仍处于工业化时期，制造业仍是国民经济的支柱性产业。对制造业空间分异与结构演变的相关性研究，可以解释城市群各地区的经济发展差异。目前该领域的研究，学者比较重视产业对城市群空间演变的作用和阶段性分析，而对于两者之间的相关性研究则较为薄弱。因此论文以制造业作为研究对象，以长三角城市群作为实证分析区域，运用探索性空间数据分析长三角城市群制造业空间分异与结构演变的相关性，为长三角城市群的产业规划及进一步发展的提供意见，同时对于提高我国目前的城市群空间效率和协调城市化与产业发展的关系，促进生产要素高效流动和产业区域转移具有一定的实际应用价值。
关于制造业空间分异和城市群结构演变的的研究成果主要可以分为两类：
一是讨论产业分异对城市群空间结构的影响，认为产业集聚是城市群空间结构演变的主要动力。方创琳，蔺雪芹（2008）认为城市群形成与发展就是其空间结构优化与整合的演变过程，也是产业不断重组和优化的过程，产业的空间联系是引起城市群节点相互作用的根源[1]。罗洪群，肖丹（2008）通过分析城市群与产业发展的矛盾和冲突，探讨产业集聚支撑的城市群发展体系的建设重点，认为产业的集聚和关联发展支撑和推动了城市群的发展和演变[2]。二是考察产业与城市群的互动机制，强调两者在发展过程中的时空关联性。刘东林（2008）分析城市化及产业集群发展的动力来源，认为城市群与产业集聚发展二者之间存在相互促进的互动机制，二者相互推动，共同刺进区域经济的发展[3]。张虹（2009）通过对创新型城市群与产业集聚之间耦合演进的路径和动力研究，阐明两者之间存在耦合关系，认为城市群经济体是两者耦合的产物[4]。沈玉芳等（2010）基于协同发展的相关理论和实证研究，认为长三角地区产业群、城市群和港口群之间可产生互动作用，推进产业群、城市群和港口群的协同发展可使一个地区加快推进区域经济一体化[5]。上述研究都从宏观的定性和推理角度描述和分析了产业空间分异和城市群的结构演变，而没有进一步定量或是精确表明各地区产业结构的特征及其变化。综上所述，为能更全面描述产业空间分异和城市群结构演进，论文从时间的渐进性和空间的关联性，用探索性空间数据分析方法结合分形维数对长三角城市群制造业和结构演进的相关性进行研究，并分析相关的原因和政策含义。
二、长三角城市群空间结构及特征分析
长三角城市群作为国际公认的世界六大城市群之一，是目前我国经济实力最强，城镇集聚程度最高，发展潜力最好的区域之一。它以上海市为中心，以苏南与浙北为两翼，其它地区为广阔腹。本章在现有研究的基础上，选取合理的城市群空间体系测度指标，对长三角城市群空间结构和特征作初步的考察。论文运用分形几何学来分析长三角城市群的空间结构现状[7]。
在城镇体系中，以某一城镇为中心，半径为r的圆周内有N（r）个城镇，根据分形原理，确定数目N（r）与相应半径r的关系：N（r）∝rDf，式中Df为分维，表征城镇的集聚度。考虑到半径r所取的单位不同会影响分形维数的数值，将半径r转化为“平均半径”：
Rs≡1S∑Si = 1ri 212（1）
则一般有分维关系：Rs∝S1D，式1中Rs为平均半径，ri为第i个城市到中心城市的欧氏距离，S为城市个数，〈〉表示取平均。考虑到能够反映城镇分布密度的半径维数，从式1引出关系：
ρ（r）∝rDf-d（2）
式中ρ（r）为城镇体系空间分布密度。当Df<2，城镇体系中的点分布特征表现为从中心向四周密度递减；当Df=2，城镇体系的点均匀分布；当Df>2，城镇体系中的点呈漏斗状分布。
分形维数测算的主要是空间结构分布的向心性，本文在以长三角城市群的30个地级市作为研究对象的同时，以上海市作为中心，根据每个地级市距离上海市的空间距离由小到大进行排序。用式2式计算平均半径，再绘制lnS和lnRs的双对数坐标图（图1），从图中可以发现存在明显的无标度区，对无标度区范围进行回归，计算得出当以上海市作为长三角城市群的中心时聚集函数为lnRs=0.7779lnS+2.9807，相应的聚集维数为1.2855，决定系数为0.9961。
图1 以上海为中心的集聚维数双对数坐标
上图表明上海市在地域空间分布上存在一定的集聚性，并且分布从中心城市向周边地区的密度降低。其中，以上海为测算中心的聚集维数最大，表明上海市作为国际性的经济、金融、贸易和航运中心，在长三角城市群中占有核心地位。
三、长三角制造业空间分异与结构演变的相关性分析
空间统计分析是利用探索性空间数据分析方法（ESDA）发现隐藏在数据背后与地理位置相关的数据间的统计特征。本文利用探索性空间统计分析（ESDA）研究长三角制造业空间分异与城市群空间结构演变的相关性。
（一）制造业和城市群空间结构的全局自相关分析
在空间统计分析方法中常用的全局空间自相关统计量Moran’s I 指数， 度量了空间关联区域指标值的接近程度。Moran’I系数计算公式为： Moran I=ns0∑ni=1∑nj=1wij（xi-x）（xj-x）∑ni=1x2i（2）
式2中， xi表示空间单位的观测值，n表示观测单元的数量；wij表示空间矩阵W的一个元素； 表示观测值的均值，s0表示权重矩阵所有要素之和。
本文以2004-2013年长三角城市群30个地级市的制造业从业人口作为制造业空间分异的度量指标，以各城市的人均GDP数据作为衡量城市群经济空间结构的主要指标，使用GeoDa软件进行全局空间自相关分析，结果如下。
由表1可知，2004-2013年的制造业从业人员的全局Moran’s I指数均通过了1%的显著性检验，并且从2004年到2010年呈现波动上升的趋势，这说明这段时间内，长三角城市群的制造业发生着由扩散向聚集的态势。从2010年到2013年，制造业的Moran’s I呈现波动下降的趋势，这说明制造业的聚集水平正在降低。其次，人均GDP的全局Moran’s I指数也通过了1%的显著性检验，但是波动的幅度相对制造业的更小，这是因为人均GDP是一个更大更全面的研究变量，同时也表明人均GDP在城市群内的分布并不是随机的，而是具有较大的空间自相关性。
（二）制造业与城市群空间结构的局部自相关分析
全局空间自相关指标从总体上反应了观测值的空间自相关情况，忽略存在于不同区位的单元的空间关联模式。因此，本文利用局部Moran’s I分析每个观察单元与周边地区之间的空间差异程度，具体公式如下。
Local Moran Ii=n（xi-）∑ni=1（xi-）2∑jwij（xj-）（3）
在本节中为了从个体角度探明长三角地区30个城市的相对空间依存关系及随时间演变状况，运用GeoDa软件绘制2004，2013年两个年份的Moran’s I散点图。
以上结果可见，每个象限所包含的地级市以及数目都比较稳定，并且通过观察Moran散点图可以发现，HH象限和LL象限两类明显的空间分异区域说明了长三角城市群各地级市的分布存在空间异质性。其中，就制造业而言，上海、无锡、嘉兴、苏州等地在2004和2013年一直处于HH象限，说明制造业发展水平较高的地区集中围绕着上海这一最发达的地区。而徐州、连云港、淮安、盐城、宿迁、金华、衢州、丽水、合肥、芜湖、淮南、马鞍山、滁州等一直处于LL象限，说明制造业发展水平低的地区处于长三角城市群的外围边缘区域。对于人均GDP而言，HH象限和LL象限占比相对制造业的更多。说明大部分的空间依存关系倾向于富裕区域与富裕区域、而相对贫困地区则以富裕区域为中心，分布在长三角城市群的外围区域。分析可得长三角城市群区域制造业和经济发展水平存在着空间异质性和正的空间相关性。即高水平地区倾向于集中在一起，低水平区域则分布在高水平区域外围。同时已经形成较为稳定的空间格局，即从中心城市向四周扩散，制造业和经济发展水平依次降低。
四、主要结论和政策含义
（一）主要结论
城市群的形成和发展是一个复杂而又系统的空间过程，不仅是城市区域在空间上的扩展和结构优化，也是城市功能不断增强与升级、经济空间联系日益紧密、产业不断重组和优化过程中的空间表现。关于产业空间分异的研究也不能仅仅局限在产业集聚方面，还应该包括产业扩散和产业空间的网络化。因此，针对城市群空间过程或产业空间分异问题，应把城市群空间结构与产业空间分异相结合，从空间相关性和异质性的视角进行研究。
本文主要有以下结论：
其一，通过分形理论集聚维数测算，揭示了长三角城市群的空间结构以上海市为中心，以南京、杭州为两翼，各中心城市带动周边城市发展的空间格局。其二，通过探索性空间数据分析方法（ESDA）对于长三角城市群制造业与人均GDP的分析，数据显示制造业的Moran’s I指数和人均GDP的Moran’s I指数大致上呈现同步的变动趋势，说明制造业空间分异与城市群空间结构的演变具有一定的相关性。同时进一步从两者的moran散点图反映出长三角城市群区域制造业和经济发展水平存在着空间异质性和正的空间相关性，城市群空间结构呈现出与产业集聚相对应的空间分异规律。即高水平地区倾向于集中在一起，低水平区域则分布在高水平区域外围。同时已经形成较为稳定的空间格局，即从中心城市向四周扩散，制造业和经济发展水平依次降低。
（二）政策含义
基于以上研究结论，本文认为产业空间分异与城市群空间结构之间存在协同发展和互利共生的关系。因此在长三角城市群区域发展规划的落实上，要协调各产业的比例。
其一，充分发挥产业集聚带来的优势，利用共同的基础设施，缩短交通运输线可大幅降低生产成本，有利于产品专业化生产，形成较高的经济效益，以此来提升城市的竞争优势和发展水平。
其二，产业空间分异过程中同时存在着集聚效应和扩散效应。产业的集聚效应对于城市群经济增长率的贡献并不是无限的，即当资本的集聚程度超过某一临界值时，由于资本集聚的拥挤，城市群经济增长率随着资本集聚程度的上升而下降。因此，政府应该合理安排产业资本的分布，避免资本的过度拥挤而使经济增长停滞。（作者单位：浙江财经大学）
参考文献：
[1] 方创琳 蔺雪芹.武汉城市群的空间整合与产业合理化组织[J].地理研究，2008，27（02）：397-408.
[2] 罗洪群 肖丹.产业集聚支撑的川渝城市群发展研究[J].软科学，2008，22（12）：102-105.
[3] 刘东林.城市群与产业集群发展的互动机制[J].山东财政学院学报，2008（05）：69-72
[4] 沈玉芳 刘曙华 张婧 王能洲.长三角地区产业群、城市群和港口群协同发展研究[J].经济地理，2010，30（05）：778-783.
[5] 张虹.创新型城市群与产业集群耦合演进关系研究[J].湘潭师范学院学报，2009，31（01）：55-57.
[6] 刘继生 陈彦光.城镇体系空间结构的分形维数及其测算方法[J].地理研究，1999，18（2）：171-178.
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