基于大數據的城市群空間結構識別及機制研究

劉帥賓 劉晨露

摘?要：城市群空間結構精準識別是城市群規劃和建設的基礎。本文以中原城市群為案例區，在2015年、2017年和2019年三個時段的騰訊位置大數據的基礎上，采用數理統計和社會網絡分析等方法，從城市群人口流動規模和方向、流動網絡密度、節點中心度等多個角度識別城市群空間結構演化特征，并進一步分析城市群空間結構演化的影響因素。主要研究結論如下：（1）城市群空間網絡密度較低，但整體呈現增長趨勢;（2）城市群空間網絡結構不均衡，呈現出典型的核心—邊緣結構;（3）城市群網絡中心度分布重心有南移趨勢，豫北城市在整體網絡中的優勢有所下降;（4）城市群空間網絡結構是行政邊界、交通布局、城市職能及城市實力等因素綜合影響的結果，而不同影響因素作用方式的差異導致演進方向的差異。

關鍵詞：城市群;空間結構;人口流動;大數據

城鎮化是新時期以來我國經濟社會快速發展的空間縮影，其演化的空間范疇已經從單個城市的縱向維度拓展至區域之間的橫向維度，尤其是隨著城市群發展戰略成為當前我國推進城鎮化建設的主要載體，各地的城市群不斷提出或擴容。而城市群的擴容，導致城市群空間結構更為復雜。如何協調具有不同規模和職能的城市做好發展定位及職能分工，成為城市群能否持續發展的基礎，而這更需要深入剖析城市群空間網絡結構特征。隨著現代交通和信息技術發展，區域范圍內的要素流動速度加快、流動規模擴大，城市群空間結構和形態日益復雜且快速變化，城市群空間結構識別需要進一步補充新的數據和方法。而信息技術的發展，也使區域之間的要素流動數據更加容易獲取，要素流量成為學界測度區域聯系程度的重要指標。在眾多的要素指標中，人口流通常是各種經濟、技術甚至是資本流動的直觀體現，可以作為測度城市群空間關聯程度的綜合指標。

目前國內外關于城市網絡的研究，通常按照空間尺度可以分為全球城市網絡、國家城市網絡和區域城市網絡等三個層面。其中，西方學者側重于全球層面的世界城市網絡和區域層面的多中心城市網絡，國內學者較多關注國家層面的國家城市網絡和區域層面的多中心城市網絡。隨著對城市體系認識的轉變，學者逐步意識到了城市之間的聯系對城市和區域發展的重要性，“網絡社會”“流動空間”等重要概念引起了許多國內學者的關注。國內學者在引入國外城市網絡研究模型的基礎上，結合中國城鎮化快速發展的背景，開展了大量中國城市網絡研究。國內外相關學者在城市網絡的理論、方法和分析等方面取得了豐富的研究成果，為后續相關研究奠定了良好基礎。國內研究方面已經在全國尺度城市網絡研究，以及區域尺度的城市網絡研究方面取得了大量成果，但多數成果集中在長三角等發達地區，對中西部欠發達地區的城市網絡仍需進一步研究。本文以中原城市群為案例，依據2015年、2017年和2019年的騰訊位置大數據，并利用社會網絡分析方法，揭示中原城市群空間結構演化特征及形成機制，以期為中原城市群空間結構優化提供科學依據。

1?研究數據與方法

1.1?研究數據

本文所采用人口流動大數據，主要來源于2015年、2017年和2019年春節前后10天的騰訊位置大數據，并通過累積求和獲得。騰訊人口流動大數據主要提供了城市之間人口流量前10位的城市，可以揭示城市群人口流動網絡的主要特征，能夠滿足研究需要。

1.2?研究方法

社會網絡分析方法是通過社會環境中人與人之間的相互作用關系來反映社會結構的一種分析方法，其核心在于“關系”，關系是社會網絡分析理論的基礎，從關系的角度出發研究社會現象和社會結構。在城市群中以城市為節點，城市間的人口流動作為“關系”載體，構建城市關聯網絡，并通過網絡密度、中心度等指標來研究中原城市群空間網絡中城市之間的關系演變特征。

1.2.1?網絡密度

網絡密度用于反映網絡中各個城市節點間聯絡的緊密程度，節點之間連線越多，網絡密度就越大。一個城市群的網絡密度可以用該城市群中各城市間實際上擁有的聯系路徑與理論上擁有的最多聯系路徑之比來表示。

1.2.2?中心度

中心度表示一個節點在整體網絡中處于核心地位的程度，中心勢表示整個圖的緊密程度，換句話說，度表示單個節點的中心度，勢表示整體圖的中心度（趨勢）。中心度常用的有三種：度數中心度、中間中心度、接近中心度。

度數中心度表示在整體網絡中與一個城市直接相連的城市個數，一個城市與其他很多城市發生直接聯系，那么這個城市就處于中心地位。度中心度越高，則說明該城市越接近中心位置。

中間中心度表示某一城市出現在其他城市之間的最短路徑上的個數，測量的是該城市對其他城市信息傳播或資源的控制能力。如果某一城市處于許多其他城市間的捷徑（最短的途徑）上，就說明該城市具有較高的中間中心度。

接近中心度反映某一節點與其他節點之間的接近程度，一個城市越是與其他城市接近，該城市在傳遞信息方面就更加容易，就越不依賴于其他城市，因而可能居于城市網絡的中心位置。

2?結果分析

2.1?城市群空間關聯的方向特征

按照自然斷裂點法，將2015年、2017年和2019年城市群城市間人口流動規模的劃分為五個等級，可以發現，中原城市群內部城市人口流入規模的空間格局較為穩定。其中，第一等級城市在2015年僅有鄭州一個城市，2019年增加至鄭州、周口兩個城市;第二等級的城市數量和分布范圍基本穩定，主要集中在以鄭州為中心的周邊地區;第三、第四和第五等級城市數量變化不大，且主要分布在城市群的邊緣地區。

進一步統計城市流動人口來源地數量的變異系數，可以發現，鄭州市的變異系數顯著低于其他城市，均在1.2以下，說明中原城市群內部，鄭州的人口來源方向最多，且較為穩定。安陽市、濟源市、漯河市、平頂山市、周口市和駐馬店市等6個城市的變異系數普遍在2～3之間，反映這些城市在中原城市群內部的流動人口來源方向相對居中。邯鄲市、菏澤市、晉城市、聊城市、邢臺市和運城市等6個城市的變異系數普遍在5以上，反映這些城市在中原城市群內部人口的來源方向相對較少，與其他城市的聯系程度不高。進一步從變異系數的變化幅度來看，變化較大的主要有鶴壁市、濮陽市、新鄉市、信陽市、許昌市、周口市和駐馬店，說明該區域內的人口來源方向變化較大。其中，鶴壁市、濮陽市和信陽市的變異系數在2019年均有所增加，說明這些地區的人口來源方向減少，來源更加集中;而信陽市、許昌市、周口和駐馬店市的變異系數具有下降的趨勢，說明這些地區人口來源的方向有所增加。

2.2?城市群空間關聯網絡的密度特征

運用社會網絡分析軟件分析2015—2019年中原城市群網絡結構特征，可以看出，河南省內部城市網絡較為集中，城市聯系非常密切，但與山西、山東、河北、安徽的聯系較弱，這些省份城市多為各省的內部聯系，城市網絡總體較為稀疏。在2015—2019年里，鄭州市、周口市等中心地位尤為突出，與其他城市的聯系最為密切，隨著各個城市經濟的快速發展，某些后來者居上的城市逐漸開始占據中心位置，如開封等。

對中原城市群網絡的空間特征進行進一步的量化分析，得出空間網絡的密度與關聯路徑數量。其中，網絡密度的取值介于0～1之間，若取值為0，說明任何節點之間均沒有聯系;若取值為1，說明網絡內所有節點之間均有直接聯系。可以發現，研究期內中原城市群網絡密度整體上并不高，最高值僅為0.231。但從變化趨勢來看，2015年之后，網絡密度呈現連年升高的趨勢，各個節點城市之間聯系的路徑數量也持續增加，這意味著中原城市群中不同城市之間的人口流動越來越頻繁，城市網絡總體上更趨向于復雜和緊密。

2.3?城市群空間關聯網絡的中心度特征

進一步統計中原城市群30個城市在6個時段的中心度。可以看出，城市群各個節點城市的相對中心度整體上呈現增長趨勢，表明從2015年到2019年中原城市群空間結構呈現開放性演變，城市間的聯系與輻射范圍逐漸增強。但從個別城市的變化過程來看，部分城市并不穩定，反映了不同城市的發展具有階段性，這種變化隨著自身經濟技術的發展或者產業結構的調整而出現。

進一步將中心度分為點出度與點入度。一個城市的人口流動包括流出和流入兩個方向，城市的點出度可以解釋為該城市在人口流出方向的中心度，在關聯路徑上城市作為起始點;點入度為該城市在人口流入方向的中心度，在關聯路徑上城市作為終點。對各個城市的相對點出度與相對點入度進行統計，可以看出2015—2019年各城市的相對點出度和相對點入度均呈現上升的趨勢，說明城市群空間結構整體上是朝向復雜化演變。但從局部城市來看，不同城市的發展具有差異性。以相對點出度為例，2015—2019年各城市點出度的標準差總體呈上升的趨勢，也就說明各個城市的相對點出度是增長的，但不同城市間的增長幅度不同，導致了城市間的影響力不對等的加劇。

2.4?城市群空間關聯結構演化的影響因素

根據中原城市群在6個時段關聯網絡結構的演變特征，結合中原城市群的綜合地理特征，發現中原城市關聯網絡結構演變受到行政邊界、交通體系、城市職能及城市發展實力等因素的綜合作用。

2.4.1?行政邊界效應的影響

中原城市群不同時期的關聯網絡結構中，存在聯系緊密的城市節點均集中在河南省行政范圍內。而關聯性弱的城市節點則分布在山西、山東、河北、安徽等四省的城市，而這些城市在各自省域范圍內部組合成團，與網絡中其他節點的聯系不多，這反映了行政邊界對城市群一體化發展仍然呈現阻礙作用。當前，中原城市群跨行政區域的協作平臺仍未實現常態化運作，導致不同行政范圍內的城市在進行資源配置、功能定位等方面的協同程度較低，跨行政邊界的聯系動力不足。

2.4.2?交通體系布局的影響

交通是城市之間聯系的條件，從不同方向的變化來看，中原城市群網絡形態與區域內的交通體系布局存在相似性。鄭州市作為全國重要的鐵路、航空和公路交通樞紐，與城市群中的多數城市均存在聯系，導致其網絡中心度較高。同時地處城市群西北方向的晉城、運城，東北方向的聊城、菏澤，以及東南方向的蚌埠、阜陽等地區，缺乏與城市群核心區的高效聯系通道，導致與其他城市的聯系較弱，在城市群網絡中較為孤立。

2.4.3?城市職能結構的影響

城市功能差異是聯系發生的基礎，而城市的功能結構的復雜程度影響城市的關注程度，對外服務職能越多的城市，其中心程度也越高。鄭州作為省會城市，是城市群范圍內的教育、醫療和行政等中心，成為多數城市聯系的核心。而開封、洛陽和新鄉等城市，高等教育資源和旅游資源較多豐富，城市群內其他城市的人口在求學和旅游時的關注較高，進而導致較多的聯系，提升其網絡中心程度。

2.4.4?城市發展實力的影響

城市實力的差異是聯系發生的動力，人口從欠發達的地區流向發達地區是普遍性規律。城市群內部，鄭州市作為中心城市，近年來發展迅速，GDP突破萬億，人口每年凈流入超過20萬人次，這極大地提升了其網絡中心地位。而洛陽盡管城市職能結構較為多元，但新世紀以來經濟增長相對較低，沒有形成相對其他城市明顯的經濟實力，導致其網絡中心地位并不突出，制約其副中心城市職能的發揮。而周口、南陽等城市人口規模較大，龐大的人口基數奠定了人際交往流動的基礎。城市群周邊城市中，存在著北京、西安、武漢及長三角城市群等經濟發達城市的競爭，其對周邊城市的引力作用，也是導致邊緣城市與城市群主體區聯系較弱的原因之一。

3?結論

本文以2015年、2017年和2019年的騰訊位置大數據為基礎，采用社會網絡分析方法對中原城市群空間結構進行綜合分析，并分析中原城市群空間結構演化的主要影響因素。得到的結論如下：

（1）中原城市群空間網絡密度較低，但呈現增長趨勢。整體上看，2015—2019年期間中原城市群空間網絡密度均在0.25以下，但其呈現增長趨勢。

（2）中原城市群空間網絡不均衡，呈現出典型的核心—邊緣結構?？臻g上呈現以鄭州為中心，以省內聯系為主的格局，邊緣的省外城市分布較為孤立。

（3）中原城市群空間網絡中心度有所南移，豫北城市在整體網絡中的優勢有所下降。洛陽作為副中心城市，與豫北城市聯系較多，但其整體的中心度并不高，對周邊城市的輻射帶動能力較弱。

（4）中原城市群空間網絡結構演化，受到行政邊界、交通體系、城市職能及城市實力的綜合影響。行政邊界效用導致城市群內部城市職能分工協作較為不便;交通體系布局通過影響人口出行方向塑造了城市群網絡形態;城市職能差異是城市聯系發生的基礎，而城市實力是城市聯系的動力，中原城市群網絡形態的形成受到中心城市和周邊城市競爭實力的交互影響。

參考文獻：

[1]Castells?M.The?Rise?of?the?Network?Society[M].Oxford：Blackwell，1996.

[2]Taylor?P.World?City?Network：A?Global?Urban?Analysis[M].London：Routledge，2004.

[3]劉軍.整體網分析講義：UCINET軟件實用指南[M].上海人民出版社，2009.

[4]沈麗珍，汪俠，甄峰.社會網絡分析視角下城市流動空間網絡的特征[J].城市問題，2017（03）：2834.

基金資助：河南省教育廳人文社科項目“基于人口遷徙大數據的中原地區城市關聯網絡結構特征及形成機理（2020ZZJH483）”

作者簡介：劉帥賓（1988—?），男，河南汝州人，博士，講師，研究方向：城鄉發展與空間規劃。