辽宁省港口城市地带空间结构及区域作用研究

姜丽丽，王士君，刘志虹

(东北师范大学城市与环境科学学院，长春130024)

改革开放以来，随着我国沿海港口及城市的逐步开放，港口城市的功能性及其对区域的影响作用受到了学者们的关注，相关研究从单一港口城市或者港口的组合角度出发，涉及诸如对港口城市腹地[1]、港口城市与区域相互作用模式[2-4]、港城关系[5-6]研究等。随着城市发展的区域化和区域发展的一体化趋势，港口城市组合联动发展成为港口城市与区域发展的时代趋势。由此，本研究着眼于由港口城市构成的地带性区域，以辽宁省港口城市地带为研究对象，探讨其区域作用格局及内部空间组织。

辽宁省港口城市地带是由位于沿海地区的丹东、大连、营口、盘锦、锦州和葫芦岛6座港口城市沿辽宁省海岸线成“N”字型分布的城市地带。从经济地理区位上看，这一地域地处环渤海经济圈北部，背倚东北地区广大内陆腹地，是东北地区的直接出海口和对外联系的重要窗口。2006年，《辽宁省人民政府关于鼓励沿海重点发展区域扩大对外开放的若干政策意见》提出以沿黄、渤海的5个重点发展区域和一条贯通全省海岸线的滨海公路建设为核心的“五点一线”新战略。这一战略的实施，在产业组织及地域空间上将有效链接辽宁省的6座港口城市，港口城市的组合联动发展格局初步形成。

1 研究方法及模型选择

1.1 区域作用力分析方法及模型

式(1)中:Fij为i城市对j地的作用力;Mi为i城市的综合实力水平;Ta

ij为i城市到j地的最短时间距离;a为摩擦系数，这里取一般值2.0[13]。其中:①对于城市综合实力水平的测度，结合港口城市特点构建评价指标体系，采用主成分分析法，以综合主成分得分反映港口城市的综合实力水平;②对于最短时间距离[14]的测定，基于Map-Info平台，使用2004年版2006年修编的《辽宁省地图》作为底图，使用经纬度投影，测算对象间公路交通距离，根据中华人民共和国《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)规定公路设计速度及实际条件，采用高速公路120 km/h，国家级道路100 km/h，省级道路80 km/h，县级道路60 km/h，估算最短时间距离。

城市作为经济活动的中心，具有对外围区域的辐射作用力，这种区域作用力一般随着距离的增加而衰减，而一个地区受到的不同城市作用力的大小也存在差别。对于这种空间相互作用的研究，经典的研究模型出自牛顿的引力公式及与之相关的模型改进与变形。目前，基于引力公式的场强模型在对空间相互作用的研究中已日趋成熟[7-12]。本研究引入经典的场强模型，以城市综合实力水平作为综合变量考察港口城市对区域作用的格局。场强计算公式为

1.2 内部空间组织结构分析方法及模型

网络分析方法基于图论理论，在地理学相关研究中将地理现象经过一定的简化和抽象，可描述为图论意义下的地理网络，并且可以进一步测度这一网络的拓扑结构。城市作为一个有机的自组织系统，在城市地域空间上表现为地理节点的复杂网络结构。本研究从这一角度出发，将港口城市乡镇以上级(包括乡镇)行政中心地抽象为地理节点，将公路交通线抽象为联系线，构建港口城市地带内部空间组织拓扑结构，通过β指数、γ指数和α指数[15-16]考察港口城市地带内部组织结构。计算公式为

式中:m为网络中连线数目;n为网络中节点数目;β指数是网络内每一个节点的平均连线数目，反映网络的复杂程度，取值范围在区间[0，3]上，β=0表示无网络存在，β值越大网络越复杂;γ指数是网络内连线的实际数目与连线可能存在的最大数目之间的比率，反映线路的实际结合水平，取值范围在区间[0，1]上，γ=0表示网络内无连线，只有孤立点，γ值越大，结合水平越好;α指数是网络中实际回路数与网络内可能存在的最大回路数之间的比率，反映网络的发达程度，α值越大网络越发达。

2 研究过程与结果分析

2.1 区域作用格局

2.1.1 综合实力水平测度。鉴于港口城市功能特征，本研究从经济发展、社会发展、科教发展、资源与基础设施规模、环境状况[9]和港口城市特殊性6个方面选取19项指标构建评价指标体系(表1)。应用SPSS软件对原始数据①数据来源于《中国城市统计年鉴2007》和《中国港口年鉴2007》。进行主成分分析，考察6个港口城市的综合实力水平(计算过程略)。分析显示，第一主成分贡献率达88.95%，特征值为16.9(其余主成分特征值均小于1)，表现性显著，同时根据碎石图显示，只选取第一主成分便可作为反应城市综合实力的新因子。基于主成分载荷和主成分贡献率得到综合主成分得分即为港口城市综合实力水平的表现值(表2)。

2.1.2 区域作用力评价。考虑行政区划的壁垒作用，本研究将辽宁省域作为辽宁省港口城市地带的直接作用区域，考察港口城市的区域作用力结构与特点。

根据场强模型(公式(1))，分别测算出6个港口城市对辽宁省内除该6市地域以外的8个地级市、7个县级市、12个县、7个自治县共34个行政中心地的作用力。以各市平均作用力作为参照，结果显示(表3):大连对辽宁省的区域作用能力最强，除对台安县、朝阳市和朝阳县3个地区的作用力低于平均水平之外，对其他地区的作用力均高于平均水平，且对各地区作用力的差异相对较小，反映出大连对区域作用较好的均衡性与稳定性;其次是营口、盘锦和锦州，三者区域作用力高于平均水平的地区分别占62%、35%、29%，但是三者对各地的作用力的差异较大，反映出对区域作用能力的差异较大，例如营口对海城市的作用力达29.01，而对桓仁满族自治县的作用力仅为0.67，差异十分明显;丹东和葫芦岛对区域的作用力普遍较弱，二者区域作用力高于平均水平的地区分别仅为3个和5个。

表1 港口城市综合实力评价指标体系Tab.1 Index system of comprehensive strength for the port city

表2 主成分得分及排序Tab.2 Principal component value and order

按照“取大”原则确定各地所受作用力，并分别将其划归相应港口城市以作为其比较优势区域作用力范围(表4)。考察各港口城市比较优势区域作用力分布，结果显示(图1):大连对区域的作用力范围最大，主要作用于辽宁中北部地区，尤其是凭借其较强的综合实力，表现出对远域地区明显的作用优势;锦州的作用力范围次于大连位居第二位，主要作用于辽宁西部地区，且较少受其他港口城市作用力竞争影响;营口和盘锦的作用力范围主要在其近域地区，凭借区位优势，在与大连的作

表3 港口城市区域作用力结构Tab.3 Regional effect structure of the port city

用力竞争中形成对辽中城市群的作用格局;丹东和葫芦岛分别受制于大连和锦州，在竞争中丧失了其比较优势作用力范围，没有比较优势作用地区。从各地所受平均作用力层次结构和港口城市首位区域作用地分布来看(图2)，港口城市的区域作用力强度以海城市—台安县—鞍山市为中心逐渐向外围减弱，区域作用方向表现为沿辽中城市群方向和朝阳方向。

2.2 内部空间组织结构

2.2.1 港口城市功能组合。从港口城市的综合实力水平来看(表2)，大连的城市综合实力十分突出，是第二位城市营口的5倍，是末位城市葫芦岛的8倍，呈现出强烈的首位性，奠定了其在港口城市地带的核心地位;其余5市的综合实力规模差异不大，其中，营口和锦州的水平相对较好，盘锦、丹东和葫芦岛的水平相对较差。

从港口城市功能结构上看[17](表5)，大连是辽宁省以及东北地区的主要对外贸易商港，初步体现出综合性的功能;营口和锦州基于本地及直接作用区域丰富的自然资源和良好的工业基础，具有连接周边地区贸易的基地功能;盘锦和葫芦岛依据本身便捷的水陆交通条件和管道运输条件，更多地体现为承接周边地区贸易的运输功能;丹东由于其特殊的地理区位和城市产业特点，对外贸易是其重要的功能。从总体上看，港口城市功能上的组合体现为以大连为核心，以丹东、营口、锦州为三足支撑，以盘锦和葫芦岛为辅助的功能格局(图3)。另外，作为港口城市的突出特点和优势，经济发展的外向性水平是港口城市区域作用力提升的重要指标。相关研究显示[18]，大连和丹东的经济外向性水平相对较好，其次是营口，再次为锦州、葫芦岛和盘锦。一方面，这反映出大连对区域作用的巨大优势和丹东对区域发展拉动的巨大潜力;另一方面，也反映出其他4座港口城市对于区域经济发展的拉动在城市功能上的弊端。

表4 比较优势区域作用力分布Tab.4 Distribution of regional effect with comparative advantage

图1 比较优势区域作用力分布Fig.1 Distribution of regional effect with comparative advantage

图2 平均作用力层次结构与港口城市首位区域作用地分布Fig.2 Hierarchy of average regional effect and the first regional effect distribution of port city

表5 港口城市功能特征Tab.5 Function Characteristics of the port city

图3 港口城市功能格局Fig.3 Function pattern of the port city

2.2.2 港口城市空间联系。交通网络是城市区域作用和自组织运行的载体，基于近域交通的便捷性和灵活性，采用公路作为网络组织线较为合理，同时考虑到高速公路的封闭性较强，县乡道路的对外联系能力较差，因此，本研究选用国道和省道作为网络组织线，连接的设定本着上级包含的原则，即省道连接中部分通过国道连接则视为可连接。网络节点选择乡镇以上级(包括乡镇)行政中心地;对于城市，考虑到区级单位和街道级单位强烈的城市属性，将其与市区一同考虑，作为一个节点;对于县、镇，将县和镇行政中心同处一地的地区作为一个节点考虑。据此，分别构建以国道和省道为组织线的辽宁省港口城市地带组织网络，考察港口城市地带内部空间联系结构。其中，基于国道的组织网络主要反映城市之间的联系结构(图4)，基于省道的组织网络主要反映城市内部的联系结构(图5)。

图4 基于国道的港口城市地带组织网络结构Fig.4 Organization structure of the zone of port city based on national highway

分别将两种组织网络的节点数和连线数代入公式(2)～(4)中，以6市整体水平作为参考，分析结果显示(表6):从国道组织网络来看，在6座港口城市中，丹东的水平最好，其次分别是营口和大连，盘锦、葫芦岛和锦州水平较差，低于整体水平，以锦州水平为最差;从省道组织网络来看，盘锦的水平最好，其次分别为锦州和丹东，营口、大连和葫芦岛水平较差，除营口在网络实际结合水平上略高于整体水平外，3市各项指标均低于整体水平，葫芦岛位于末位，水平最差。

图5 基于省道的港口城市地带组织网络结构Fig.5 Organization structure of the zone of port city based on provincial road

3 结论与讨论

3.1 结论

(1)基于对辽宁省港口城市地带区域作用格局的分析，认为辽宁省港口城市区域作用可划分为3种类型:①实力型——大连。大连对区域的作用能力普遍较好且能力相对稳定，虽然在区位上处于辽宁省最南端，距离上距作用区域最远，但是由于其本身极为突出的综合实力水平，以及哈大交通干线的端点区位，可以部分规避空间距离导致的约束，表现为随着距离的增加较为缓慢的作用能力下降，在地域上表现为较为广大的区域作用范围。②区位型——营口、盘锦、锦州。区位是影响这类型港口城市区域作用能力的关键要素，例如，营口和盘锦凭借毗邻的地理区位和便捷的交通条件，同大连在对辽宁省中部城市群的区域作用竞争中谋得一席之地;锦州凭借辽宁自然地理条件对大连区域作用力的屏障，同大连在对辽宁省西部的区域作用竞争中取得了优势。这类型港口城市在区域作用力上表现为随着距离的增加急剧的作用能力下降，受干扰性强，在地域上表现为相对狭小的区域作用范围。③弱势型——丹东、葫芦岛。这类港口城市在综合实力水平和区位上均处于劣势，对区域的作用能力普遍较小，在同其他港口城市的竞争中缺乏竞争力，区域作用范围狭小。

表6 港口城市地带内部组织网络连接指数Tab.6 Indexes for internal spatial organization of the zone of port city

(2)基于对辽宁省港口城市地带内部空间组织结构的分析，认为丹东的城市空间联系能力相对较好，反映出丹东在辽宁省港口城市地带中市际及市内的联通水平相对较高;大连和营口的空间联系以国道为主，二者在市际的联通上相对较好，在市内的空间组织上需要进一步加强;盘锦和锦州的空间联系以省道为主，二者在市内的组织上相对较好，在市际的联通上需要进一步加强;葫芦岛在市际和市内的空间联系能力上均较差，均需要大力的改进。

(3)综合考虑以上两方面的关系得出大连在港口城市地带中处于核心地位，带动6市内部协调互动和对外作用。在对区域的空间作用中，形成以大连为主导，以大连、营口、盘锦、锦州为作用力扩散极，沿辽中城市群方向和朝阳方向的空间作用格局。在港口城市地带内部的组织中，形成以大连为中心，以丹东、营口、锦州为三足支撑，以盘锦和葫芦岛为辅助的功能格局;空间联系上，丹东、大连、营口3市的联系相对紧密，盘锦、锦州、葫芦岛与港口城市地带的市际联系能力不足。

3.2 讨论

第一，提升丹东和葫芦岛的区域作用能力。作为港口城市地带的两个端点，丹东对辽宁东北部及东北东部地区具有优越的潜在作用优势;葫芦岛对辽宁西部和西南部的地区具有潜在作用优势，同时其又处于辽宁及东北地区南向联系的陆路要冲。对于丹东和葫芦岛的发展，除需增强城市的自身综合实力之外，提高其对内、对外联系的便捷性是增强其区域作用能力的重要方面，如东北东部铁路通道的开通将会有效增强丹东对其潜在作用区域的作用能力。

第二，增加6座港口城市之间的连通性及各市内部的组织能力，如“五点一线”战略中滨海公路的建成将会明显增强6市的市际联系。

必须指出的是，城市与区域具有极为复杂的相互影响关系，本研究仅从城市与区域空间关系视角，并出于研究的可行性考虑，人为设定了一些限制条件，致使研究结果存在一定的片面性，如，忽略了巨型中心城市沈阳对港口城市区域作用增强和屏蔽效应等，这也成为有关港口城市地带相关研究需要进一步深化的地方。

[1]吴松弟.中国百年经济拼图——港口城市及其腹地与中国现代化[M].济南:山东画报出版社，2006:1-372.

[2]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.

[3]李加林，朱晓华，张殿发.群组型港口城市用地时空扩展特征及外部形态演变——以宁波为例[J].地理研究，2008，27(2):276-284.

[4]胡刚，姚士谋.中国沿海地区构建城市带战略思考[J].地域研究与开发，2002，23(5):19-23.

[5]吴传钧，高小真.海港城市的成长模式[J].地理研究，1989，8(4):9-15.

[6]杨伟，宗跃光.现代化港口城市港城关系的建设——以江苏省南通市为例[J].经济地理，2008，28(2):209-213.

[7]王铮，邓悦，葛昭攀，等.理论经济地理学[M].北京:科学出版社，2002:11-38.

[8]周一星.城市地理学[M].北京:商务印书馆，1995:350-373.

[9]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):636-645.

[10]王德，赵锦华.城市势力圈划分计算机系统的开发研究与应用——兼论势力圈的空间结构特征[J].城市规划，2000，24(12):37-41.

[11]王德，郭洁.沪宁杭地区城市影响腹地的划分及其动态变化研究[J].城市规划会刊，2003(6):6-11.

[12]王法辉，金凤君，曾光.区域人口密度函数与增长模式:兼论城市吸引范围划分的GIS方法[J].地理研究，2004，23(1):97-103.

[13]刘继生，陈彦光.分形城市引力模型的一般形式和应用方法[J].地理科学，2000，20(6):266-272.

[14]徐旭，曹小曙，闫小培.不同指标下的穗港城市走廊潜在通达性及其空间格局[J].地理研究，2007，26(1):179-186.

[15]徐建华.现代地理学中的数学方法[M].2版.北京:高等教育出版社，2002:255-258.

[16]熊建新.滨湖地区城市生态网络构建的完整性与优化对策——以西洞庭湖区常德市为例[J].经济地理，2008，28(5):752-755.

[17]易志云.环渤海港口城市群功能结构及天津发展定位[J].天津师范大学学报(社会科学版)，2004(4):15-19.

[18]姜丽丽，韩增林，柳更妍.环渤海港口城市体系发展与布局探讨[J].地理与地理信息科学，2006，22(3):70-73.