吉林省城市間引力空間格局研究
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摘要：城市空間格局研究對城市建設的有益之處在于它可以很好地了解各城市間的發展情況，有利于促進區域間的協調發展和城市與城市間城市群的形成。通過以萬有引力定律為基礎，構建和引入引力模型公式及斷裂點公式，再通過ArcGIS對吉林省城市結構的分析，從而得到以下結論：吉林省城市間的發展不平衡，長春市中心城市的地位基本確定，剛具備發展省內城市群階段，還有些邊緣城市的發展緩慢。研究結論對吉林省城市的發展有著積極地作用。
關鍵詞：引力模型;斷裂點公式;吉林省;發展緩慢
中圖分類號：F2文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.10.008
1引力模型及其相關研究綜述
“引力模型”來源于物理學中牛頓提出的“萬有引力定律”，用來表達空間中兩個物體之間的引力作用與影響，是目前研究空間結構的常用方法。美國學者，威廉-賴利將引力模型引用到社會經濟中，提出了“零售引力法則”即為大家熟知的“賴利法則”，闡述了人口與距離對貿易零售額的影響。時至今日，引力模型被廣泛的應用，例如在國際貿易、區域經濟學、經濟地理學、人口學等方面。國內學者對引力模型的研究也集中于此，引力模型中一個重要的因素是人口因素，它對一個國家的貿易既可能是促進作用，也可能是阻礙作用，如李秀敏、李淑艷;兩個城市之間空間的相互作用有著與時間相似的周期趨勢和頻譜特征，陳彥光;受區域經濟發展基礎要素稟賦區位和政策等內外環境的積淀影響，區域發展過程中難免會出現一定程度的“路徑依賴”，要素流向和政策關注往往會固定指向某些特定城市，導致省域內經濟社會發展的“馬太效應”，朱道才，“吸引慣性指數”K來替代引力參數G這里的K值隨受力城市的不同而改變，那么賦予K以變量的特征可以在一定程度上反映城市間吸引力的不對稱性，郭源園。
2數據來源
吉林省有8個地級市和1個少數民族自治州，依次是：長春市、吉林市、四平市、松原市、通化市、白山市、白城市、遼源市和延邊朝鮮族自治州（以下稱為延邊市）。查找2016年《吉林省統計年鑒》得到相關數據，將這些數據帶入引力模型和斷裂點公式，進而求得相關結論。并利用ArcGIS進行軟件分析，得出吉林省城市空間結構格局特點。
3研究方法
3.1理論基礎
每一個城市都是開放的，對其他城市也是有影響的，不同要素在不同城市間流通。因此在研究吉林省的城市時，一要考慮空間的封閉性，如東北地區的省會城市沈陽、哈爾濱對吉林省城市的影響不計;二要保證城市間的要素雙向流通，使城市間的發展聯系更為密切。
3.2模型選取
根據牛頓萬有引力定律得知：任何物體之間都有相互吸引力，這個力的大小與各個物體的質量成正比例，而與它們之間的距離的平方成反比。如果用M1、M2表示兩個物體的質量，R表示它們間的距離，則物體間相互吸引力為F。
F=GM1M2R2 （G為引力常數）（1）
依據萬有引力公式為原型，得到引力模型公式。下面是引力模型公式和斷裂點公式，公式如下：
F=kQiQjd2ij（2）
dik=dij1+QjQi（3）
式中Fij表示i城市對j城市的吸引力;Qi和Qj表示城市i和城市j的城市規模;dij表示城市i與城市j之間的綜合距離;k為固定值，其值不影響結果，因此我們射k值為1;dix為城市i到斷裂點x之間的距離。
3.3規模指標選取
城市的規模能反映一個城市的城市質量，一般用四個指標來表示，城市的人口總量，用P（萬人）表示;地區生產總值，用G（億元）表示;社會消費品零售總額（億元），用C表示;進出口總額，用E（億美元）表示。通過這四個指標構建城市質量公式，指標用Q來表示，公式如下：
Q=4P×G×C×E（4）
3.4距離指標選取
城市間的距離一般能夠反映出城市與城市之間要素傳遞的便捷程度，我們使用城市與城市間的地理距離作為指標。本文選取公路里程（包括高速公路）和空間直線距離為指標來表示吉林省各城市間的距離情況，即：
dij=D×L（5）
式中，D表示的是i市到j市間的公路距離，L表示的是i市到j市間的空間直線距離，dij表示的是兩城市間的綜合距離。
4吉林省城市間引力分析
將收集到的相關數據，例如：城市人口總量（P）、地區生產總值（G）、社會消費品零售總額（C）、進出口總額（E）帶入公式4中得出以下結果。
從表1中我們可以得出，吉林省城市質量排名第一的是省會城市長春市，第二名的是吉林市，第三名是延邊市，然后依次是四平、松原、通化、白山、白城和遼源市。
從圖1中我們發現位于吉林省中東北部的長春市、吉林市和延邊市的顏色較深，與長春市相接的城市四平、松原顏色次之，而白山市和白城市較為邊緣的城市的顏色最淺。
引力值的大小可以反映出城市間的相互影響的強弱，通過圖表2來界定引力值強弱的界限，當引力值F>10時，引力較強;當10>F>1的時，引力一般;當引力值1>F>0時，引力較弱。從圖表2中可以看出，長春市與吉林市間的引力值是35.69，是區域間最大的;其次是長春市與四平市的引力值為19.1，為區域間第二;吉林市與四平市間的引力值是1.14，排在第10位。長春市、吉林市和四平市是吉林省城市質量靠前的，城市間引力值較高，因此說明這幾個城市在空間作用上較強。
城市間的引力是相互的，由于不能對引力方向進行判斷，所以我們引進斷裂點公式，把斷裂點距離和城市間引力值結合，就能判斷城市間引力的方向。我們將數據帶入構建好的式子（3）中，得到表3。如果有兩個城市i和j，若城市i離斷裂點較近，j離斷裂點較遠，則表示城市j對城市i的吸引力較大，i市受j市的影響較顯著。例如長春市對吉林市，它們之間的引力值是35.69，斷裂點距長春市是81.05km，而斷裂點距吉林市是39.15km，這說明長春市對吉林市的空間作用較強。 5吉林省城市空間格局分析
通過對城市間引力與斷裂點距離的判斷和分析，可以看出吉林省城市間的基本空間格局及其特點。
5.1長春市中心地位基本確立
從圖表2中可以看出，長春市在對其他8個城市的引力值有7個引力值時大于一的并且有2個是大于10的，斷裂點的距離與長春市比較遠，與其他城市較近，并且斷裂點都在除長春市的其他城市之內，這說明長春市對其他城市的空間作用是相當強的，且長春市的引力已經滲透到其他的城市之中。
5.2吉林省具備城市群的形成
在長春市、吉林市和四平市這三個城市間，引力值分別是第1、2和10，所以在這個區域間空間的相互作用比較強。這三個城市位于吉林省中部，在地理位置上相互臨近，更有利于城市群的形成。
5.3有些邊緣城市發展緩慢
白城市、白山市和遼源市是吉林省城市質量靠后的三個城市，這三個城市位于城市的邊緣，遼源市城市質量則排在最后一位。
6結論和展望
研究結果顯示，吉林省城市體系發展尚未達到成熟的標準，城市空間格局較不合理，問題主要出現在以下幾個方面：
一是中心城市較少，只有一個長春市，雖然長春市對其他城市的輻射程度是最強的、輻射面積也是最大的，但是長春市得輻射能力有限，不足以帶動整個吉林省的發展。如吉林市，延邊市和四平市這三個質量較好的城市對其它地級城市的輻射強度和面積較小，因此較長春市的輻射程度有著明顯的不足。二是吉林省處在剛具備發展成城市群的階段，吉林省長春市、吉林市和四平市之間的引力值時是區域間最大的，空間引力最強，其他城市還不具備這樣的能力。三是邊遠城市發展緩慢。如白山市、白城市和遼源市這三個城市的發展最為落后，隨著吉林省城市的發展，其他城市與他們之間的差距將不斷增大。伴隨著城市化的不斷推進，吉林省要做好對各個城市的發展規劃，以便提升吉林省城市的競爭力，使其在大發展的進程中不掉隊。吉林省有些城市已具備形成省內城市群的條件，如長春市、吉林市和四平市，這三個城市的城市質量比較高，它們不僅在空間上有相接，而且它們城市間的引力值也是區域間最大的，因此它們之間有能力發展為省內城市群。通化市與白山市在空間上是相鄰的，互相間引力值也非常強，因此兩個城市彼此間應多進行合作與交流，從而產生更多積極地影響。吉林省一個很重要的城市是延邊朝鮮族自治州，延邊市城市質量排在吉林省第三位，因其與朝鮮接壤，與韓國相望，所以延邊市的進出口貿易是相對比較高的，良好的地理位置會促進延邊市的進出口貿易的發展。
隨著吉林省城市的發展對外不斷開放，吉林省的經濟將會有大幅度的提升，吉林省的城市格局也將隨之優化，進而城市間的發展潛能與前景將是美好的。
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