汾河流域城镇空间布局结构演变及优化
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摘 要：采用ArcGIS空间分析工具对汾河流域城镇密集区发展过程及特征进行分析，认为其发展经历了萌动与形成、扩张和快速发展3个阶段。明确现状流域城镇空间布局结构具有显著的轴线指向性特征，并呈现明显单中心型结构，流域南部缺乏具有核心影响力的中心城市。针对上述问题，建议采用“点―轴”型城镇空间结构系统对流域城镇进行空间组织，并着力培育以临汾市区为中心的城镇紧密联系区作为流域南部中心，构建“2个流域中心、2个流域副中心、1条重要发展带和2条主要发展轴”的流域城镇总体布局结构。
中图分类号：F293 文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2016）11-163-03
一、引言
城镇空间布局是区域经济社会发展水平在空间上的直接体现，其布局形态对区域交通组织、区域协调发展等存在显著影响，对其进行研究具有重要的意义①。城镇空间布局结构是在多种城镇空间结构相互交织、相互作用下形成的②，受到产业发展、交通规划、社会文化以及生态环境等因素的制约和影响③④⑤⑥。目前，学术界对于城镇空间布局结构的研究普遍集中于相对成熟的城市群和经济区⑦⑧⑨⑩，对于欠发达地区，尤其是以流域城镇群为研究对象的相对较少。
汾河流域是山西省范围内重要的城镇集聚区，也是实现山西省“一核一圈三群”城镇化战略的核心区域。汾河流域城镇群沿汾河两岸布局，纵贯全省。区内以太原为中心，以南北向大运高速、同蒲铁路主脉，东西向拓展的交通设施支脉构成的交通网络为连接通道，包括1个省会城市（太原）、2个地级市（晋中、临汾）、7个县级市、32个县。2010年，汾河流域城镇群常住人口159.06万人，占全省总人口的44.50%，地区生产总值4364.34亿元，占全省的50.77%，是山西省内重要的经济集中区，也是推进城镇化的主体区。针对汾河流域城镇布局现状及存在的问题提出相应的空间组织对策，以便更好地带动流域城镇地域系统发展具有重要的现实意义。
二、城镇密集区的布局演变
数据来源方面，非农业人口和国内生产总值数据选用的是《山西人口四十年》、《山西统计年鉴2001》、《山西统计年鉴2011》。
采用ArcGIS空间分析平台的Kernel密度分析方法，对汾河流域城镇密集区的时空演化进行解释，以每个待计算格网点为中心，进行的圆形区域搜寻，进而计算每个格网点的密度值。计算选取汾河流域城镇市县辖区非农业人口为主要指标，即采用各县市非农业人口密度来测度城镇体系的空间密度，Kernel密度搜索半径为125km，即默认当城镇间距小于或等于125km时才可形成城镇密集区，并参照以往的研究设定Kernel密度的k值大于等于75人/km2时形成城镇密集区，当k值大于等于150人/km2时形成城镇密集区的核心区11。
按照上述参数设置要求，运用ArcGIS10.0软件进行分析和计算，在汾河流域行政区划范围内生成城镇密集区的范围边界，并区分出城镇核心区范围，进而分析出汾河流域城镇密集区的演变规律。
根据结果分析，建国以来汾河流域密集区的发展和演变大致经历了如下3个阶段：第一阶段为萌动与形成阶段。1949年～1980年，这一时期的初期，我国京津唐、长江三角洲和辽中南城镇群等典型城市群已经出现城镇集聚现象，但此时汾河流域城镇群尚未形成，处于低水平、自发式发展阶段；后期时期伴随着改革开放的发展和经济水平的提高，汾河流域城镇群形成了以太原市为核心的城镇密集区（图1）。第二阶段为扩张阶段。1980年～2000年，这一时期以太原为核心的城镇密集区快速扩散，将娄烦、交城、文水、祁县、太谷、平遥和寿阳包含到城镇密集区之内，并且这一时期，在太原市行政边界内城镇核心区初步形成（图2）。第三阶段为快速发展阶段。2000～2010年，这一时期，以太原为核心的城镇密集区稳定成形，密集程度不断提高，随着城镇化进程的不断推进和城镇联系的日益密切，高密度的城镇核心区不断扩大（图3）。
三、城镇布局结构特征及存在的问题
（一）城镇分布具有明显的轴线指向性
汾河流域城镇空间分布区域差异显著，具有明显的轴线指向性特征。
1.汾河流域内城镇分布具有明显的轴线指向性。汾河流域城镇分布密度为8.36座/万km2，而在汾河干流两岸10km范围内城镇密度为14.92座/万km2，可见，汾河流域城镇群空间格局呈现明显的以汾河干流为轴的空间指向性特征。
2.城镇分布具有明显的交通干线指向性。城镇是区域经济发展重要的增长极，其集聚和扩散功能均需要依托完善的交通路网发挥出来，也是汾河流域城镇空间布局的重要取向。采用汾河流域交通图，借助ArcGIS对其进行矢量化处理，利用缓冲区分析和叠加分析可以发现，汾河流域城镇群内位于铁路、高速公路、国道三类交通干线10km缓冲区内的城镇数量分别为22个、26个和26个，占整个流域比重的66.7%、78.8%和78.8%，由此可见，汾河流域城镇群的空间分布具有明显的交通干线指向性。
（二）城镇空间相互作用强度差异大
引入物理学中的引力公式研究城镇之间的相互作用。采用城镇人口规模、经济发展水平等相关指标作为表征城镇质量的特征值，将城镇之间的欧式距离作为半径，通过计算每两个城镇之间的吸引力强度来表征城镇间的相互作用强度11。参考已有研究对城市间相互作用的计算方法，采用空间相互作用强度E来测度城市间的相互作用强度。计算公式如下：
式中，P1、P2分别表示两个城市的人口规模，此处为非农人口规模；V1、V2分别表示两城市国内生产总值；r表示城市间的欧式距离。
根据城市相互作用强度计算方法，计算出汾河流域城镇群相互作用强度矩阵。结果表明，汾河流域城镇群中，太原与其他城镇的相互作用强度最大，联系最为紧密，相互作用强度之和最大，为5999.07，明显高于其他城镇，确立了太原在汾河流域城镇群中功能上和组织上的核心地位。除太原之外，与其他城市相互作用总强度排名由高到低前十位的城镇依次是古交（1371.38）、汾阳（1304.64）、孝义（1287.62）、临汾（661.33）、晋中（535.99）、洪洞（526.54）、清徐（405.69）、介休（366.19）、平遥（313.64）。与太原相互作用强度值由高到低前十位的城镇分别是晋中（1385.97）、清徐（1136.60）、古交（1008.96）、交城（747.21）、孝义（524.17）、文水（341.72）、太谷（312.99）、汾阳（270.75）、介休（263.34）、祁县（255.79）。
对汾河流域城镇群城镇间的相互作用进行分析，将城镇间相互作用强度值按照大于500、200-500、100-200分为三组，分别用宽度不同的箭头连接起来，分析汾河流域空间联系轴带，由图4可知，汾河流域范围内，城镇空间组织在地域上形成了东西向的古交―太原―晋中与南北方向上的阳曲―太原―汾阳―孝义―灵石、洪洞―临汾―襄汾3条紧密联系的城镇走廊。从空间联系分区角度，整个汾河流域可以划分为北部以太原为中心、中部以孝义和介休为中心、中南部以临汾为中心、南部以侯马为中心的4个城镇紧密联系区（图4）。
（三）存在的问题
从整个区域发展角度来看，当前，汾河流域形成以太原为中心的单中心型区域空间结构，对汾河流域北部的辐射带动能力显著，但对空间距离相距较远的流域南部地区影响能力较弱。流域南部尚未形成明显的区域中心，制约了流域南部的城镇发展。因此，亟需在流域南部培育一个具有较强区域影响力的中心城市引领区域发展。
四、城镇空间组织结构优化
1.构建“点―轴”型城镇空间结构系统进行空间组织。当前，汾河流域具有区位优势的城镇发展迅速，形成极化发展的空间结构，人口和经济要素在高等级的城市和轴线上集聚，形成典型的“点―轴”型空间结构。因此，按照“点―轴”型空间结构对汾河流域城镇空间进行组织，可以有效的促进人流、物流、信息流在流域内的合理流动。
2.培育中心城市，优化城镇布局。在对汾河流域城镇密集区、城镇空间相互作用现状研究的基础上，不难发现，当前汾河流域只存在一个影响范围较大的核心，即太原市，受其区位条件影响，其对汾河流域的带动作用主要集中于流域中北部。
流域南部则缺乏比较具有辐射带动作用核心，因此，选取一些区位条件优越、资源组合较好、基础设施完善的城镇作为未来人口和产业集聚的核心区符合流域发展的现实需要。从流域南部目前的发展现状来看，应当选取临汾主城区――尧都区，作为汾河流域南部核心，着力将其打造流域南部中心城市、建设新型工业基地，同时积极发展现代服务业，提升其区域功能。
3.城镇空间组织结构优化。
在已有重点城镇和发展轴线的基础上，初步设想构建2个流域中心、2个流域副中心、1条重要发展带和2条主要发展轴的流域城镇总体布局（图5）。
2个流域中心是指以太原和临汾为中心的两个城镇紧密联系区。太原城镇紧密联系区指太原以及与太原紧密联系的6个县市，即晋中市、阳曲县、古交市、清徐县、交城县和太谷县。该区域是汾河流域内部重要的人口和产业承载区，是区内重要的增长极核。临汾城镇紧密联系区指临汾以及与临汾紧密联系的2个县市，即洪洞县和襄汾县。该区域是汾河流域南部重要的城镇集中区，培养壮大城市规模、建设现代化都市区是其未来发展的重要任务。
2个流域副中心是指孝汾平介灵城镇组群和新绛―侯马―曲沃城镇组群。孝汾平介灵城镇组群是指由孝义市、汾阳市、平遥县、介休市、灵石县5个县市组成的城镇组群化发展地区，是汾河流域内部重要的工业和旅游城镇集聚区。新绛―侯马―曲沃城镇组群由新绛县、侯马市、曲沃县3县市组成，其作为综合型交通枢纽和中心城市，将在加强东西联系和南北协作方面起到重要作用。
1条重要发展带是指汾河沿岸经济带，整条发展带贯穿汾河流域。沿岸交通、能源、水土资源配置、城镇与产业发展基础良好，是汾河流域发展的一级轴带。
2条主要发展轴是指流域北部的古交市―太原市―晋中市发展轴和新绛县―侯马市―曲沃县发展轴。古交市―太原市―晋中市发展轴产业基础较好、人口密集，以太原晋中同城化发展为核心，形成流域北部主要发展轴。新绛县―侯马市―曲沃县发展轴以推进新绛、侯马、曲沃组群化发展为引领，加强东西联系与南北协作，建成区域综合型交通枢纽和中心城市，形成流域南部主要发展轴。
[基金项目：山西省高等学校人文社会科学重点研究基地项目（2015333）；山西省高等学校哲学社会科学项目资助（2016261）。]
注释：
①刘少丽，王颖，陆玉麒.江苏省沿海地区城镇空间布局研究[J].南京师大学报（自然科学版），2008，31（1）：135-138
②顾朝林.中国城镇体系[M].北京：商务印书馆，1992：221-226
③郭荣朝，宋双华，夏保林，等.周口市域城镇空间结构优化研究[J].地理科学，2013，33（11）：1347-1353
④王发曾，闫卫阳，刘静玉.省域城市群深度整合的理论与实践研究――以中原城市群为例[J].地理科学，2011，31（3）：280-286
⑤姚士谋，陈彩虹，陈爽，等.沪宁杭地区城市群发展规划探索[J].长江流域资源与环境，2005，14（3）：267-271
⑥方创琳.中国城市群形成发育的政策影响过程与实施效果评价[J].地理科学，2012，32（3）：257-264
⑦陈园园，李宁，丁四保.城市群空间联系能力与SOM神经网络分级研究――以辽中南城市群为例[J].地理科学，2011，31（12）：1461-1467
⑧沈玉芳.长江三角洲地区城市化发展的态势、问题和方向探讨[J].上海综合经济，2004
⑨李快满，石培基.兰州经济区城镇空间组织结构优化构想[J].干旱区资源与环境，2011，25（3）：8-14
⑩刘静玉，丁志伟，孙方，等.中原经济区城镇空间结构优化重组研究[J].经济地理，2014，34（10）：53-61+110
11王发曾，刘静玉，徐晓霞，等.中原城市群整合研究[M].北京：科学出版社，2007
（作者单位：太原师范学院 山西太原 030000）
（责编：吕尚）