城市规划设计分析方法有助于城市定位

1.背景分析法

在进行产业分析时，国际产业发展趋势、国家重大战略需求、国际国内产业转移趋势、国家产业布局的发展动向等国际国内产业相关背景都会对城市产业发展起到影响作用，从而影响城市定位。

1）国际产业发展趋势——低碳经济

2003年的英国《能源白皮书》中，第一次正式提出“低碳经济”的概念。随着这个概念逐渐被世界各国所接受，也开始出现它与社会各个层面相融合的产物。低碳社会的概念就是低碳理论与社会运行模式相结合的产物，而低碳城市在某种程度上就是低碳经济与低碳社会两者的结合。在低碳背景之下，城市的定位也有了相应的变化，从北京和天津历版总体规划中城市定位就可以看出（表5-1和表5-2），低碳、可持续、生态的理念在城市定位中得以体现，也要求城市调整经济结构、提高能源利用效率、发展新兴工业。

表5-1　北京城市定位

表5-2　天津城市定位

2）我国的重大战略需求

我国的重大战略需求是指影响我国经济社会发展全局以及国家安全的重大核心需求，这些战略需求通常具有全局性、战略性和长远性意义。一方面高新技术产业的发展离不开制造业、原材料等基础性产业的有利支撑；另一方面，实现我国国民经济的可持续健康发展，必须要大力加强高新技术产业的原始创新能力，提升高新技术产业的规模与国际竞争力。我国还必须及时实施现代服务业发展规划，推动产业结构优化升级，促进经济社会的全面稳定发展。我国的重大战略需求不仅为广大欠发达地区的主导产业选择提供了方向指引，也为区域内的主导产业选择提供重要依据。

3）国际国内的经济产业转移整体趋势

国际国内的经济产业转移趋势必然会对区域经济的起步、发展与提升起到指导性作用。从国际产业转移趋势看，欧美日韩等经济发达国家将依托可释放技术为主的非基础性产业（或称非关键产业）向经济欠发达国家转移，中国是此次国际化产业转移的一个重要转入国。从国内产业转移趋势看，随着全球经济一体化进程的不断加快、国际竞争日趋激烈，长三角、珠三角的沿海经济发达地区开始将服装、工业品制造的劳动密集型产业向劳动力成本更低、生产资源更丰富的内陆地区转移，以抵御周边国家的低成本竞争并提升企业的国际竞争力。在国际国内产业转移的大环境下，一定区域内的主导产业选择势必需要以产业转移趋势为发展基准。

4）国家产业布局的基本取向

区域经济发展必然会受到国家产业战略布局的影响，其产业选择要尽量符合国家对产业布局的基本取向。近几十年来，我国政府已经对珠三角、长三角、西部地区、中部地区、东北部地区、皖江城市带等不同区域建立了一系列有针对性的战略发展规划。因此，在一定区域内选择主导产业时，必须充分了解国家的相关产业发展政策及其对产业战略布局的主导影响，并以国家纲领性政策为产业发展指导，尽量确保区域内产业选择与国家整体布局的一致性，合理地利用区域比较优势，在确保产业结构合理性的同时争取发展主动性。

2.城市间经济联系和相互影响分析法——适用于分析城市在区域产业经济中的地位和作用

现代社会中已几乎不存在可以独立发展的城市，单个城市的发展必须融入所在的区域空间，才能实现持续和协调发展。

1）基于人口规模的USAP分析

城镇体系分析系统USAP（Urban System Analysis Program）是以势力圈划分的理论法为基础开发的城镇势力圈分析系统，采用Huff模型的概率计算法，在浙江省上虞城镇体系规划、河南省驻马店市城镇体系规划等规划中得到了广泛应用，其应用价值得到了充分的肯定。

对象地域内的任意一小区j 都接受来自域内各城镇的辐射，其强度计算公式为：

式中，Fij是i城镇对j 区的辐射力；mi为i 城镇规模；dij是ij 间距离；β为距离摩擦系数，一般取2；α为城镇影响力权重，一般取1。在M、α、β和d 已知的情况下，可对来自各城镇的辐射力分别求出，并根据择大的原则判断每一小区j 的归属。将对象地域划分为m×n 的栅格，利用计算机可以高速、重复运算的特点，对其中所有栅格做上述计算和判断，确定每一网块的归属，并将各市镇势力圈用不同颜色表示，即可得到势力圈（图5-1）。

例如，以湖北省内的城市作为研究对象进行分析，选取城市常住人口（更能客观、真实地反映一个地区的经济发展水平）作为城市规模的指标，通过谷歌地球（GOOGLE EARTH）软件获得城市经纬度数据。由于USAP分析系统只要求城市比较准确的相对规模指标数据而不是绝对规模指标，因此为了输入方便，可将数据统一缩小一定倍数。计算结果如表5-3所示。

表5-3　USAP计算结果汇总表

续表

数据来源：湖北省统计年鉴2010［M］.中国统计出版社。
注：1.神农架林区林地面积占85%以上，2010年末，常住人口仅为7.5万人，对结果影响微乎其微。基于其特殊的地理环境和自然资源，本次研究将其忽略不计。
2.2010年12月9日，襄樊市正式更名为襄阳市。

图5-1　USAP分析结果

注：武汉势力圈，占据绝对主导地位，USAP分析系统计算时将其自动划分为中心城市，仅给出其势力圈范围。

从图中可以看出，核心城市武汉的势力圈涵盖城市圈的绝大部分范围，武汉“1+8”城市圈的定位具有一定的合理性和科学性，有利于区域的整体发展。武汉城市圈主要受宜昌、襄樊、荆州势力圈范围影响，以荆州影响范围为大，可以考虑定位武汉与荆州协同发展的可能性。

2）引力模型

引力模型源于物理学的万有引力定律，也称重力模型。被广泛引入各学科领域中进行相关分析，而在城市经济联系的定量研究中，城市体系空间相互作用的引力模型已被广泛采用。基于牛顿引力模型的公式为：

式中，Tij为引力大小，Mi、Mj为i和j 城市的质量，通常取城市常住人口或GDP值；Dij为i 城市与j 城市的引力距离，多数取两城市间的空间物理距离。

但这个模型中两城市间物理距离很难反映两城市间的交通相对通达性，而交通相对通达性的好差直接影响到两城市之间的经济联系强度，因此可以采用交通通达指数对模型进行修正，修正后的Dij为城市i与城市j 之间的通达性指数，计算公式如下：

式中，Dij为城市i与城市j 之间的通达性指数，Dij越小，说明两城市之间的通达性相对于整个区域的通达性越好。Tij为城市i与城市j 之间的最短交通时间，∑Ti／n 为城市i 与区域内其他n 个城市的最短交通时间平均值，∑Tj／n为城市j 与区域内其他n 个城市的最短交通时间平均值。比起原有模型选择城市间最短物理距离作为Dij值更具合理性。

原有模型中只考虑常住人口或GDP单个数据对城市间经济联系强度的影响，不能准确反映城市规模，因此对其进行修正，将城市人口数量、GDP和建成区面积综合考虑，修正后的引力模型如下：

式中，Fij表示城市i和城市j 之间的经济联系量，Si、Pi、Gi、Sj、Pj、Gj分别表示城市i 和城市j的建成区面积、人口数量和GDP，Dij为城市i和城市j 之间的通达性指数。

计算中涉及的时间距离原始数据可通过中国铁路时刻表、各省市客运站公布的长途汽车时刻表获得，主要的经济数据可通过中国及各省市统计年鉴获得。例如，以江西省为例，将2010年各设区市相关通行时间、经济数据代入公式进行计算，可得到各设区市间的经济联系强度值Fij如表5-4所示，将这些数据用ArgGIS软件绘制出各城市间经济联系图（图5-2）。由表5-4和图5-2可知，从经济联系总量看，省会城市南昌最大，其次为宜春、新余、萍乡、九江，而赣州、吉安、上饶、抚州、鹰潭、景德镇经济联系总量较小。

表5-4　江西省2010年各设区市之间经济联系强度比较

图5-2　江西省各城市经济联系示意图

注：为方便绘图，图中各设区市间的经济联系量为表5-4中的数据除以10000后折算得出。

3）辐射半径分析（断裂点理论）

区域之间的引力作用是普遍存在的，但是断裂点理论认为引力作用范围有一定限制。当两城市在某一点的引力达到平衡时，该点为引力平衡点，即断裂点。断裂点理论的基本点是：城市对周围地区的影响力与城市规模成正比，与至城市中心的距离成反比。两个相邻城市影响范围的断裂点可用下列公式求得：

式中，Dki为断裂点k 到i市的距离；Dij为i市与j 市之间的距离；Vi和Vj分别表示i 市和j 市的规模。由上式易知，如果i市和j 市为相邻城市，则Dki+Dkj=Dij。

城市规模是决定城市经济辐射范围的基本要素，因此，需选用反映城市经济实力、城市工业经济效益的指标，例如非农业人口、国内生产总值、综合货运量、社会商品零售总额等，通过对多项指标进行求几何平均值的方法确定城市规模值，例如：，其中V 指城市综合规模，X1、X2、X3、X4分别是该城市的非农业人口、国内生产总值、综合货运量和社会商品零售总额。(www.xing528.com)

城市间距离是决定城市吸引范围的另一个基本要素，理论上应为空间直线距离，但还受地形等因素影响，可以采用交通线距离（铁路、公路、航空及航运距离），同时参考直线距离确定。

利用断裂点模式，两两计算相邻城市的断裂点，理论上是把某一城市周围所有的断裂点连接起来，就是该城市的吸引范围，但在连接断裂点的过程中，就出现了多种方法，如过相邻断裂点作垂线，用平滑曲线连接相邻断裂点等，但也有学者注意到此种方法的不严密性。因此对断裂点理论进行扩展研究，并引入冯洛诺伊图（Voronoi）图和加权冯洛诺伊图（Voronoi）图对城市的吸引范围进行更为准确的划分。

推论1：断裂点到相邻两个城市的距离与这两个城市中心性强度值的平方根成正比。

证明：由根绝公式（5-5）可知，

推论2：在匀质平面区域内，如果两个城市点的权重相同，那么其吸引范围的分界线是这两个城市点连线的垂直平分线；如果它们的权重不同，那么其吸引范围的分界线是一个圆弧。

证明：如图5-3，设平面区域内有两个城市点i（x1，y1）和j（x2，y2），其中心性强度值分别为Vi和Vj，i和j 吸引范围分界线上的任一点的坐标为k（x，y）。根据两点间的距离公式

图5-3　直角坐标系中的城市点

根据推论1，为：

下面分两种情况讨论：

①当Vi=Vj 时，式（5-7）变为：

可以验证，这是ij的垂直平分线。即i和j 的吸引范围的分界线就是它们之间连线的垂直平分线。

②当Vi≠Vj 时，式（5-7）化简整理为：

这是一个圆的方程。即当i和j 的中心性强度值不同时，其吸引范围的分界线是一个圆（或圆弧），圆心为，并且在ij或其延长线上，半径。可以验证，经典断裂点理论计算的断裂点k0也在这个圆弧上，是这个圆弧与ij的交点。

例如，以河南省17个地级城市（地级行政中心）为例，首先选取评价城市综合实力的有关指标体系，包括城市社会经济发展水平指标、城市建设水平指标、城市建设条件指标、区域发展基础指标等，采用河南省统计年鉴数据，计算每个城市的综合得分按前面的分析构建加权Voronoi图，得到每个城市的吸引范围（图5-4）。

3.经济发展水平、阶段及其特征分析——适用于城市自身经济产业特征分析

1）经济发展水平

（1）单一指标法。人均GDP为国际上判断经济发展阶段最为通用的指标，被世界银行等国际和区域性组织广泛使用，在很大程度上反映了一个国家或地区的总体财富水平，被广泛应用到省级、地级层面经济发展水平的判断中，图5-5就反映了1990—2010年基于人均GDP单一指标的中国经济发展水平的情况。

图5-4　河南省基于扩展断裂点理论的加权冯洛诺伊图（Voronoi）图

图5-5　1990—2010年基于人均GDP单一指标的中国经济发展水平分析

（2）多指标法。在指标选择上，很多学者认为，由于经济发展的内涵丰富，仅用一个指标去评价经济发展水平是不够的，应运用适当的统计方法得到具有综合意义的指标，以此作为经济发展水平的综合评价值，指标往往涉及经济、社会、生活、环境等方面（表5-5）。

表5-5　经济发展指标体系

注：（+）表示该指标为正向指标，（-）为负向指标

2）工业化发展阶段判断

对工业化发展阶段的判断主要依据钱纳里和赛尔奎的方法，他们将经济发展阶段划分为前工业化、工业化实现和后工业化三个阶段，其中工业化实现阶段又分为初期、中期、后期三个时期。判断依据主要有人均收入水平、三次产业结构、就业结构、城市化水平等标准（表5-6）。

表5-6　工业化不同阶段标准值

注：A 代表第一产业，I代表第二产业，S代表第三产业。PPP表示购买力平价。

4.主导产业分析法

1）主导产业概念及其作用

主导产业是城市产生和发展的决定性产业，在区域经济增长中起组织和带动作用，产值占有一定比重、增长率高，具有很强的关联性，对其他产业和整个区域经济发展有较强带动作用的产业。其作用包括两个方面：一是“导”的方面，即主导产业的结构导向作用，是指该地区的主导产业必须是对该城市一定阶段的产业结构升级转换起着重大的关键性的导向作用；二是“带”的方面，即主导产业的增长带动作用和技术进步带动作用，是指城市主导产业必须要能带动该城市其他产业，以致整个经济的增长和进步。

不同的国家或同一个国家不同的经济发展阶段主导产业也是不一样，它会受所依赖的资源、体制、环境等因素的变化而演替。如日本的主导产业演替顺序是：纺织工业—钢铁、机械、化学工业—汽车、家电工业—电子工业等高技术产业。

2）主导产业关联效应

某一产业由于自身的发展而引起其他相关产业发展的作用效果。由于各个产业的特点不同，关联效应大小以及强弱也不同。

“前向”关联效应是一个产业在生产、产值、技术等方面的变化引起吸收它的产出的部门在这些方面的变化，表现为导致新技术的出现、新产业部门的创建等，例如电子行业零部件生产部门对整机生产部门具有前向连锁效应；“后向”关联效应就是指一个产业在生产、产值、技术等方面的变化引起它的后向关联部门在这些方面的变化，表现为由于某产业自身对投入品的需求增加或要求提高而引起提供这些投入品的供应部门相应地扩大投资、提高产品质量、完善管理、加快技术进步等变化。例如汽车生产部门对零部件生产部门，以及钢材、橡胶等加工业及其上游基础工业部门等具有一系列的后向连锁效应。例如，汽车产业具有较高的产业关联度，可以带动钢铁、石油、橡胶、玻璃、电子、油漆、人造革、塑料等产业的发展。

3）主导产业选择

根据已有相关研究，可以结合经济学计算公式，建立包含有5个具体指标的主导产业选择指标体系，分别为：

（1）产业关联度指标。通常采用与前向关联度和后向关联度对应的感应度系数和影响力系数指标进行确定。例如第i部门的感应度系数为Ai，则Ai的大小反映了各产业部门产出增加对第i产业部门产出的影响程度，即为前向关联度，感应系数Ai越大，说明i产业部门的前向关联能力越强；j部门的影响力系数为Bj 的反映第j 产业部门需求量的增加对其他各产业部门产出的影响程度，即为后向关联度，影响力系数越大，说明第j产业部门的后向关联能力越强。

（2）需求收入弹性指标。反映了国内生产总值变化对某产业部门产品的需求量变化的影响，一般说来，需求收入弹性越大的部门，市场扩张能力越强，区域主导产业应该是收入弹性较大的产业。

（3）增长率指标。某产业增长越快，它在区域经济系统中地位和作用也越重要。

（4）劳动力就业指标。劳动力就业综合系数的大小反映了某一产业为了生产1单位的最终产品需要本产业和其他相关产业部门直接和间接的投入多少劳动力。

（5）产值规模指标。由于国内生产总值比重较大的产业对国内生产总值的贡献较大，反映了各产业在区域经济中的地位，规模指标大的对区域经济的影响大，发挥的作用也大。所以在选择主导产业时，要把产值规模指标考虑进去。