吳勤書(shū) 趙卓文 張時(shí)智

1江蘇省測(cè)繪研究所，江蘇 南京，210013

實(shí)施區(qū)域功能區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略是解決區(qū)域發(fā)展無(wú)序，促進(jìn)區(qū)域均衡、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的重大舉措［1，2］。中國(guó)共產(chǎn)黨第十九次全國(guó)代表大會(huì)提出要積極穩(wěn)妥地推進(jìn)城鎮(zhèn)化，提升城市發(fā)展質(zhì)量和城市發(fā)展水平。城鎮(zhèn)發(fā)展是現(xiàn)代化發(fā)展的必由之路，有利于解放內(nèi)需，提高生產(chǎn)率，破解城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu)，促進(jìn)社會(huì)公平和共同富裕［3，4］。為了更好地貫徹中央要求，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，2017年江蘇省委省政府提出并實(shí)施“1+3”功能區(qū)戰(zhàn)略。傳統(tǒng)上，江蘇全省根據(jù)地理分界劃分為蘇南、蘇中、蘇北三大區(qū)域，新戰(zhàn)略不以地理界線而以資源稟賦、發(fā)展階段、功能定位等作為劃分區(qū)域發(fā)展的主要依據(jù)，實(shí)施“1+3”功能區(qū)戰(zhàn)略是推進(jìn)區(qū)域統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展的重大舉措［5，6］。目前，地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)已成為時(shí)空大數(shù)據(jù)的一種重要來(lái)源，已被廣泛應(yīng)用于自然、經(jīng)濟(jì)、人文等多方面的研究［7，8］。本文嘗試將地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果應(yīng)用于區(qū)域功能區(qū)城鎮(zhèn)化相關(guān)研究領(lǐng)域，開(kāi)展不同時(shí)期江蘇省“1+3”功能區(qū)城鎮(zhèn)發(fā)展方向的總體變化研究。從時(shí)空分析的視角，以地理國(guó)情監(jiān)測(cè)所獲得的多期江蘇全省城鎮(zhèn)建成區(qū)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，為研究區(qū)域城鎮(zhèn)發(fā)展空間重點(diǎn)，依托空間重心分析模型，設(shè)計(jì)了基于多期城鎮(zhèn)建成區(qū)數(shù)據(jù)的城鎮(zhèn)發(fā)展空間重點(diǎn)變化分析方法，并將模型應(yīng)用于江蘇省“1+3”功能區(qū)，對(duì)四大區(qū)域城鎮(zhèn)重心的演變進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，從宏觀區(qū)域?qū)用娣治龈鞴δ軈^(qū)間城鎮(zhèn)發(fā)展空間重點(diǎn)變化，探究其變化趨勢(shì)和相互關(guān)系，從空間上探索江蘇省功能區(qū)城鎮(zhèn)發(fā)展的總體規(guī)律。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

1）研究區(qū)概況。江蘇省面積為10.32萬(wàn)km2，約占全國(guó)的1%，人均國(guó)土面積在全國(guó)各省區(qū)中最少。2017年，常住人口達(dá)8 029.3萬(wàn)人，居全國(guó)第5位，全省13市國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（gross domestic product，GDP）全部進(jìn)入全國(guó)前100名，人均GDP達(dá)107 189元。江蘇省轄江臨海，經(jīng)濟(jì)繁榮，教育發(fā)達(dá)。地理上跨越南北，氣候、植被也同時(shí)具有南方和北方的特征。地形以平原為主，平原面積有7萬(wàn)km2，占全省面積的70%以上，比例居全國(guó)各省首位［9］。2017年，江蘇省委省政府提出并實(shí)施“1+3”功能區(qū)戰(zhàn)略。在四大功能區(qū)中，“1”是沿江八市組成的揚(yáng)子江城市群；“3”指連云港、鹽城、南通一線的沿海經(jīng)濟(jì)帶，宿遷、淮安和蘇中部分地區(qū)組成的江淮生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)以及將徐州建成淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)的中心城市［10］。

2）數(shù)據(jù)來(lái)源。本文數(shù)據(jù)為江蘇省地理國(guó)情城鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中采集的多期建成區(qū)數(shù)據(jù)，具體包括江蘇省2005年、2010年、2015年、2016年、2017年多個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，覆蓋全省70個(gè)城鎮(zhèn)的建成區(qū)數(shù)據(jù)。建成區(qū)是指城市行政范圍內(nèi)，實(shí)際建成或正在建設(shè)的、相對(duì)集中分布的地區(qū)，是城市建設(shè)發(fā)展在地域分布上的客觀反映。建成區(qū)標(biāo)志著城市不同發(fā)展時(shí)期建設(shè)用地狀況的規(guī)模和大小。

2 研究技術(shù)路線與方法

2.1 研究技術(shù)路線

本文以覆蓋江蘇全省70個(gè)城鎮(zhèn)的建成區(qū)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，從全省“1+3”四大功能區(qū)開(kāi)展城鎮(zhèn)發(fā)展重點(diǎn)研究，計(jì)算各個(gè)區(qū)縣建成區(qū)的幾何中心，在各區(qū)域計(jì)算不同年份的區(qū)域城鎮(zhèn)空間重心。為了確定研究區(qū)域在不同時(shí)期城鎮(zhèn)發(fā)展的趨勢(shì)變化，計(jì)算相鄰時(shí)間重心的距離，以此來(lái)衡量城鎮(zhèn)重心變化的大小，進(jìn)一步分析相鄰城鎮(zhèn)重心發(fā)展方向的變化情況，獲得城鎮(zhèn)發(fā)展趨勢(shì)的總體變化方向。對(duì)四大區(qū)域長(zhǎng)序列的時(shí)間段城鎮(zhèn)重心演變進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和綜合分析，研究各區(qū)域城鎮(zhèn)重心變化趨勢(shì)?？傮w技術(shù)路線圖1所示。

圖1 研究技術(shù)路線Fig.1 Flow Chart of Research

2.2 研究方法

1）求取各功能區(qū)范圍內(nèi)建城區(qū)各地塊面的幾何中心點(diǎn)和各個(gè)地塊的占地面積。分別計(jì)算2005—2017年多個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)建成區(qū)范圍內(nèi)各個(gè)地塊的幾何中心點(diǎn)。

2）求取各功能區(qū)城鎮(zhèn)空間重心。城鎮(zhèn)空間重心可以描述城市空間分布狀態(tài)，參考相關(guān)空間重心研究方法，本文對(duì)各區(qū)域城市地塊的幾何中心坐標(biāo)值進(jìn)行加權(quán)平均，求得城鎮(zhèn)空間重心［11，12］，計(jì)算公式如下：

式中，（Xt，Yt）為t時(shí)間城市用地重心坐標(biāo)；（Xi，Yi）為第i個(gè)城市地塊的幾何中心坐標(biāo)；Cti為第i個(gè)城市地塊的面積。

3）求取相鄰時(shí)間城鎮(zhèn)空間重心的兩點(diǎn)空間距離，以此來(lái)反映不同功能區(qū)城鎮(zhèn)發(fā)展空間的變化幅度。

4）分析各功能區(qū)相鄰時(shí)間點(diǎn)的城鎮(zhèn)空間發(fā)展變化方向。以某一時(shí)間節(jié)點(diǎn)城鎮(zhèn)空間重心點(diǎn)為原點(diǎn)，構(gòu)建平面直角坐標(biāo)系，其豎向上為正北方向，水平方向則為正東方向，將原點(diǎn)與下一時(shí)間節(jié)點(diǎn)的重心相連，即可判斷此時(shí)間段的重心軌跡變化方向。

5）綜合分析各功能區(qū)城鎮(zhèn)空間重心軌跡。逐一連接相鄰時(shí)間各功能區(qū)的重心點(diǎn)，形成完整的時(shí)間重心軌跡線，分析不同功能區(qū)的城鎮(zhèn)空間發(fā)展方向變化。

3 時(shí)空模型計(jì)算結(jié)果與分析

將本文方法應(yīng)用于江蘇省“1+3”功能區(qū)城鎮(zhèn)空間發(fā)展重點(diǎn)分析，得出2005—2017年江蘇省“1+3”功能區(qū)的空間重心遷移結(jié)果，如圖2所示。

圖2 2005—2017年江蘇省“1+3”功能區(qū)空間重心遷移圖Fig.2 Evolution Tracks of Spatial Center of Gravity in the“1+3”Functional Areas in Jiangsu from 2005 to 2017

1）揚(yáng)子江城市群。按照本文城鎮(zhèn)空間發(fā)展重點(diǎn)的研究方法，計(jì)算揚(yáng)子江城市群城鎮(zhèn)空間重心各相鄰時(shí)期空間位置變化距離，分析重心轉(zhuǎn)移方向，結(jié)果如表1所示。

表1 2005—2017年揚(yáng)子江城市群城鎮(zhèn)空間重心變化情況Tab.1 Changes of Urban Gravity Center in Yangtze River Agglomeration from 2005 to 2017

由圖2和表1可知，2005—2017年，揚(yáng)子江城市群城鎮(zhèn)空間重心都位于常州市區(qū)內(nèi)。該城市群城鎮(zhèn)空間重心變化如下：①2005年位于常州市區(qū)內(nèi)以北；2010年往東南方向遷移，至常州市東北部；2015年再往北微移，至常州與江陰市邊界；2016—2017年，往南微移后，再小幅移往北方向，至江陰市南部邊界外。

2）沿海經(jīng)濟(jì)帶。計(jì)算沿海經(jīng)濟(jì)帶各相鄰時(shí)期城鎮(zhèn)空間重心空間位置的變化距離和轉(zhuǎn)移方向，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 2005—2017年沿海經(jīng)濟(jì)帶城鎮(zhèn)空間重心變化情況Tab.2 Changes of Urban Gravity Center in Coastal Economic Zone from 2005 to 2017

從圖2和表2可以看出，2005—2017年，沿海經(jīng)濟(jì)帶的城鎮(zhèn)空間重心都位于鹽城市境內(nèi)。其變化情況如下：①2005年位于鹽城主城區(qū)中部附近內(nèi)；②2005—2010年重心向西北方向遷移；③2010—2016年連續(xù)南移；④2016—2017年總體向東南方向轉(zhuǎn)移。

3）江淮生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)。計(jì)算江淮生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)各相鄰時(shí)期城鎮(zhèn)空間重心空間位置的變化距離和轉(zhuǎn)移方向，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

從圖2和表3中可以看出，江淮生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)在2005—2017年間的城鎮(zhèn)空間重心主要位于淮安市境內(nèi)。其變化情況如下：①2005年位于淮安市區(qū)以北；②2005—2010年向西南方向遷移；③2010—2017年連續(xù)北移?？傮w上，2005—2017年，沿海經(jīng)濟(jì)帶的重心向西北方向轉(zhuǎn)移。

表3 2005—2017年江淮生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)城鎮(zhèn)空間重心變化情況Tab.3 Changes of Urban Gravity Center in Jianghuai Eco?economic Zone from 2005 to 2017

4）徐州淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)中心城市。計(jì)算徐州淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)中心城市各相鄰時(shí)期城鎮(zhèn)空間重心空間位置的變化距離和轉(zhuǎn)移方向，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

從圖2和表4可以看出，徐州淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)中心城市的重心主要位于徐州市內(nèi)，2005—2017年重心位置幾乎在同一緯度上。其變化情況如下：①2005年位于徐州市區(qū)中心；②2005—2010年向西遷移；③2015年向東回轉(zhuǎn)；④2015—2017年連續(xù)向西北方向輕微移動(dòng)。

表4 2005—2017年徐州淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)中心城市城鎮(zhèn)空間重心變化情況Tab.4 Changes of Urban Gravity Center in the Central City of Huaihai Economic Zone in Xuzhou from 2005 to 2017

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)比不同時(shí)期江蘇省四大功能區(qū)的城鎮(zhèn)空間重心計(jì)算結(jié)果，得出如下結(jié)論：

1）橫向分析4個(gè)時(shí)段的城鎮(zhèn)空間重心遷移變化量，可以得出：①2005—2010年，城鎮(zhèn)空間重心遷移變化量最大的是揚(yáng)子江城市群，5年間變化量達(dá)16.16 km，向東南遷移；②2010—2015年，城鎮(zhèn)空間重心遷移變化量最大的是沿海經(jīng)濟(jì)帶，5年間變化量為3.86 km，遠(yuǎn)低于揚(yáng)子江城市群2005—2010年的重心遷移變化量；③2015—2016年，城鎮(zhèn)空間重心遷移變化量最大的是沿海經(jīng)濟(jì)帶，1年間變化量高達(dá)3.25 km，接近2010—2015年5年間的重心遷移變化量，此時(shí)段內(nèi)其他三大區(qū)域的重心遷移變化量均小于或接近1 km；④2016—2017年，城鎮(zhèn)空間重心遷移變化量最大的是徐州淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)中心城市，1年間變化量為0.52 km，遠(yuǎn)高于同時(shí)期其他三大區(qū)域的重心遷移變化量。

2）縱向分析四大功能區(qū)不同時(shí)期城鎮(zhèn)空間重心向北的遷移量可得，由于2005—2010年和2010—2015年計(jì)算了各區(qū)域5年間的城鎮(zhèn)空間重心變化總量，為探尋2005—2017年總時(shí)間段各區(qū)域城鎮(zhèn)空間重心遷移規(guī)律，將這兩個(gè)時(shí)段的城鎮(zhèn)空間重心變化量進(jìn)行算術(shù)平均，得到年均城鎮(zhèn)空間重心變化量。再將其與2016年、2017年間的各區(qū)域城鎮(zhèn)空間重心遷移量進(jìn)行綜合分析，由此可知，2005—2017年，各大區(qū)域在4個(gè)時(shí)段的年均重心遷移量均呈現(xiàn)先走低，隨后升高，再降低的折線變化規(guī)律。這說(shuō)明江蘇省四大區(qū)域在2005—2010年與2016年間的城鎮(zhèn)空間拓展較快，且發(fā)展重點(diǎn)處于調(diào)整狀態(tài)；而在2010—2015年和2017年間的城鎮(zhèn)建設(shè)空間拓展相對(duì)均衡。