我國30個(gè)主要都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)識(shí)別及規(guī)模等級(jí)結(jié)構(gòu)分析

昝驍毓1蔣　凱2，3李政寰2李　強(qiáng)1張文新1

（1.北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部，北京 100875； 2.華夏幸福研究院，北京 100027；3.中央財(cái)經(jīng)大學(xué)會(huì)計(jì)學(xué)院，北京 100081）

摘　要　圍繞大城市或者特大城市形成的都市圈在帶動(dòng)區(qū)域發(fā)展中扮演著重要角色，界定都市圈范圍并識(shí)別都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)對(duì)于研究不同區(qū)域都市圈的形成過程和基本特征具有重要意義。本書基于夜間燈光遙感數(shù)據(jù)，以中國30個(gè)主要都市圈為對(duì)象，提出利用局部等值線樹算法識(shí)別都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)的基本思路，并在確定城鎮(zhèn)建成區(qū)范圍的基礎(chǔ)上，結(jié)合人口數(shù)據(jù)，對(duì)內(nèi)部城鎮(zhèn)進(jìn)行規(guī)模等級(jí)劃分，分析都市圈內(nèi)部由中心城市、節(jié)點(diǎn)城市、次節(jié)點(diǎn)城鎮(zhèn)和微中心構(gòu)成的城鎮(zhèn)體系特征。同時(shí)，根據(jù)非中心城鎮(zhèn)數(shù)量、城鎮(zhèn)均衡度、城鎮(zhèn)聚集度3個(gè)參數(shù)，對(duì)都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明：①都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)識(shí)別方法能夠精準(zhǔn)刻畫突破行政區(qū)劃界線的實(shí)際城鎮(zhèn)空間范圍。②都市圈建成區(qū)的整體人口規(guī)模較大，多數(shù)都市圈內(nèi)部核心城鎮(zhèn)的集聚作用明顯，呈單中心結(jié)構(gòu)。但是，有一些都市圈內(nèi)部的城鎮(zhèn)結(jié)構(gòu)不完善，存在斷檔現(xiàn)象。③綜合建成區(qū)面積、規(guī)模等級(jí)和空間結(jié)構(gòu)特征，30個(gè)主要都市圈可以劃分為單核型、單中心Ⅰ型、單中心Ⅱ型、雙中心型、組團(tuán)型、網(wǎng)絡(luò)型6種類型。

關(guān)鍵詞　都市圈　夜間燈光遙感數(shù)據(jù)　局部等值線樹算法　規(guī)模等級(jí)結(jié)構(gòu)　空間結(jié)構(gòu)

1　引言

2019年2月，國家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布的《國家發(fā)展改革委關(guān)于培育發(fā)展現(xiàn)代化都市圈的指導(dǎo)意見》指出，都市圈是城市群內(nèi)部以超大城市、特大城市或輻射帶動(dòng)功能強(qiáng)的大城市為中心，以1小時(shí)通勤圈為基本范圍的城鎮(zhèn)化空間形態(tài)。在我國長期以來城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的背景下，不同區(qū)域已有許多都市圈逐漸形成，并在帶動(dòng)區(qū)域發(fā)展中扮演著重要角色。

都市圈的形成突破了原有的城市行政區(qū)劃，為了促進(jìn)都市圈的健康發(fā)展，以及規(guī)劃都市圈的公共基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)，有必要在界定都市圈范圍的基礎(chǔ)上，對(duì)都市圈內(nèi)部的城鎮(zhèn)建成區(qū)范圍進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，并分析內(nèi)部城鎮(zhèn)的規(guī)模等級(jí)結(jié)構(gòu)。其結(jié)果能夠?yàn)閮?yōu)化都市圈范圍內(nèi)的城鎮(zhèn)規(guī)模結(jié)構(gòu)、完善都市圈產(chǎn)業(yè)分工協(xié)作體系、實(shí)現(xiàn)都市圈的一體化發(fā)展、提升都市圈整體競爭力奠定基礎(chǔ)。

城鎮(zhèn)體系是一個(gè)國家或一個(gè)地域范圍內(nèi)由一系列規(guī)模不等、職能各異的城鎮(zhèn)所組成，并具有一定的時(shí)空地域結(jié)構(gòu)、相互聯(lián)系的城鎮(zhèn)網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)整體，城鎮(zhèn)體系研究主要是從規(guī)模結(jié)構(gòu)、功能聯(lián)系、空間布局3個(gè)方面展開。Jefferson（1939）和Zipf（1951）最早對(duì)城市體系的規(guī)模分布規(guī)律進(jìn)行了研究，提出城市首位律和位序規(guī)模法則；Henderson（2000）后來又從相互作用、等級(jí)體系、網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)、界面、擴(kuò)散等6個(gè)方面，研究了區(qū)域城鎮(zhèn)體系的演化過程；還有Hino（1977）、Aiken（1984）等分析了日本和德國的城鎮(zhèn)體系演化特征和規(guī)律。

我國有關(guān)城鎮(zhèn)體系的研究起步較晚，最早見于梁思成1945年發(fā)表的《市鎮(zhèn)的體系秩序》，1964年嚴(yán)重敏將克里斯泰勒的中心地理論應(yīng)用于解決社會(huì)生產(chǎn)中的實(shí)際問題。隨著改革開放以來我國城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，有關(guān)城鎮(zhèn)體系研究及規(guī)劃建設(shè)工作日益受到關(guān)注，相關(guān)研究涉及城鎮(zhèn)基本概念、城鎮(zhèn)體系結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)體系發(fā)展演化過程、特定城市的城鎮(zhèn)體系案例研究等多個(gè)方面。例如，1983年于洪俊等在《城市地理概論》中引入法國學(xué)者戈特曼關(guān)于“巨大都市帶”的概念。周一星等（1986，1995）討論了城鎮(zhèn)及城市實(shí)體地域的概念，認(rèn)為行政地域與實(shí)體地域的概念混亂使城市人口的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)一直處于困境。李健等（2007）研究了20世紀(jì)90年代以來上海人口空間變動(dòng)與城市空間結(jié)構(gòu)重構(gòu)等問題。王紅霞（2009）研究了上海多中心化空間演變進(jìn)程中的城鎮(zhèn)體系建設(shè)，提出中心城區(qū)、通勤區(qū)和郊區(qū)的三圈層空間結(jié)構(gòu)。梁輝等（2011）研究了武漢城市圈的流動(dòng)人口空間體系與城鎮(zhèn)體系的相互影響，認(rèn)為人口流動(dòng)加強(qiáng)了城市圈內(nèi)部不同城鎮(zhèn)間的聯(lián)系。李植斌等（2012）認(rèn)為杭州市的快速交通有助于突破單中心結(jié)構(gòu)，促進(jìn)多中心形成，優(yōu)化城鎮(zhèn)體系。江曼琦等（2015）從人口聚集的視角，參考了城市公共設(shè)施服務(wù)狀況，提出了城市化地區(qū)的測度方法。近年來，Long（2016）、馬爽（2019）等利用POI[1]等大數(shù)據(jù)，嘗試重新定義城鎮(zhèn)體系和識(shí)別城市實(shí)體地域范圍。總體來說，城鎮(zhèn)體系的研究相對(duì)成熟，但對(duì)都市圈內(nèi)部節(jié)點(diǎn)城鎮(zhèn)建成區(qū)的識(shí)別及規(guī)模等級(jí)結(jié)構(gòu)的分析仍然十分有限。

2　研究區(qū)與資料來源

2.1　研究區(qū)

研究區(qū)涵蓋我國30個(gè)主要都市圈，包括北京都市圈、上海都市圈、廣州都市圈、深圳都市圈、海口都市圈、貴陽都市圈、南寧都市圈、哈爾濱都市圈、南昌都市圈、太原都市圈、石家莊都市圈、沈陽都市圈、福州都市圈、長春都市圈、濟(jì)南都市圈、昆明都市圈、烏魯木齊都市圈、長沙都市圈、合肥都市圈、青島都市圈、天津都市圈、廈門都市圈、寧波都市圈、鄭州都市圈、成都都市圈、南京都市圈、重慶都市圈、西安都市圈、杭州都市圈、武漢都市圈。都市圈范圍劃定的具體方法見本文3.1節(jié)“都市圈范圍的劃定”。

2.2　資料來源

2.2.1　夜間燈光遙感數(shù)據(jù)

“珞珈一號(hào)”是武漢大學(xué)研發(fā)的新一代夜間燈光遙感衛(wèi)星，于2018年6月2日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，具有幅寬250km的成像能力，其數(shù)據(jù)分辨率為130m×130m，理想條件下可在15天內(nèi)完成全球夜間燈光影像，能夠提供我國及全球的GDP指數(shù)、碳排放指數(shù)、城市住房空置率指數(shù)等專題遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

2.2.2　其他數(shù)據(jù)

研究中利用的其他數(shù)據(jù)還包括：高德人口分布和通勤數(shù)據(jù)集（2018，1km×1km或半徑200m）、7大類POI（咖啡廳、餐飲相關(guān)場所、購物相關(guān)場所、商務(wù)住宅相關(guān)場所、學(xué)校、交通站點(diǎn)、公司企業(yè)）分布數(shù)據(jù)集（2018，1km×1km或半徑200m）、基于GF-1幅寬16m影像的都市圈建成區(qū)提取數(shù)據(jù)集（2017），以及ArcGIS 10.3平臺(tái)上的高德影像地形圖、百度在線地圖數(shù)據(jù)等。

2.3　數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于研究區(qū)涵蓋分布于不同地域的30個(gè)都市圈，首先，需要對(duì)分幅夜間燈光影像進(jìn)行拼接。其次，為保證投影面積誤差最小，將拼接后的影像投影轉(zhuǎn)為Albers投影。最后，根據(jù)研究區(qū)范圍對(duì)影像進(jìn)行裁剪，完成130m×130m分辨率的重采樣。

3　研究方法

3.1　都市圈范圍的劃定

劃定都市圈范圍的方法主要有3種，分別為“半徑確定法”“等時(shí)圈范圍法”和“綜合研判法”。

半徑確定法是指以核心城市的中心為圓心，以一定距離為半徑確定圈層范圍的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于簡單明確、易于理解，但最終劃分的圈層形狀過于規(guī)則，與復(fù)雜的都市圈空間形態(tài)不匹配，且未考慮不同區(qū)域間的關(guān)聯(lián)因素。

等時(shí)圈范圍法是目前應(yīng)用較廣泛、接受度較高的一種方法，其原理是以核心城市的中心為起點(diǎn)，根據(jù)一定時(shí)間所能到達(dá)的地域確定圈層范圍。該方法能夠反映交通因素的影響，但影響因子過于單一，難以描述復(fù)雜的區(qū)域關(guān)系。

華夏幸福研究院以大數(shù)據(jù)為支撐，參考已有的都市圈范圍劃定方法，應(yīng)用綜合研判法進(jìn)行都市圈范圍的劃定，認(rèn)為都市圈由核心圈、城市圈和輻射圈構(gòu)成。第一圈層稱作核心圈，按照人口密度和POI密度加權(quán)平均確定；第二圈層稱作城市圈，按照與核心圈的單向通勤率大于10%確定；第三圈層稱作輻射圈，以1.5小時(shí)等時(shí)圈、疊加80km等距圈，并綜合夜間燈光遙感數(shù)據(jù)、建成區(qū)范圍、地形、文化民俗等因素，通過專家研判確定，輻射圈的邊界也即都市圈范圍。相比前兩種方法，綜合研判法在劃定核心圈時(shí)使用了人口、POI等多項(xiàng)指標(biāo)，在劃定城市圈及輻射圈時(shí)，既借鑒了國際上已有的通勤率指標(biāo)，又參考了半徑圈和等時(shí)圈用以校驗(yàn)圈層范圍，使范圍劃定結(jié)果更為合理。需要指出的是，都市圈范圍突破了核心城市所屬的行政區(qū)劃。綜合研判法主要包括以下幾個(gè)步驟。

3.1.1　核心圈范圍劃定

以工作時(shí)段和休閑時(shí)段的人口分布為主要依據(jù)，綜合考慮大型商場、公共設(shè)施、政府機(jī)構(gòu)、餐飲美食、樓宇住宅、文化教育和醫(yī)療服務(wù)等的POI分布，篩選出成片的高密度區(qū)域，再進(jìn)一步利用城市建成區(qū)范圍和夜間燈光遙感影像圖進(jìn)行校驗(yàn)，最終確定核心圈范圍。

工作時(shí)段的人口分布在很大程度上能夠代表企事業(yè)單位的分布狀況，休閑時(shí)段的人口分布在一定程度上能夠代表休閑娛樂場所和居住場所的分布狀況。因此，兩個(gè)時(shí)段的人口分布高密度區(qū)域能夠體現(xiàn)生產(chǎn)力高度集中、生活功能完善的特點(diǎn)，可以作為都市圈核心區(qū)域范圍劃定的主要依據(jù)。而大型商場、公共設(shè)施、政府機(jī)構(gòu)、餐飲美食、樓宇住宅、文化教育和醫(yī)療服務(wù)等的POI分布，以及建成區(qū)范圍、燈光圖等作為新型大數(shù)據(jù)手段，可以輔助都市圈核心區(qū)域范圍的劃定。

3.1.2　利用通勤率確定城市圈范圍

作為都市圈的第二圈層，城市圈與核心圈有較強(qiáng)的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。參考已有的都市圈劃定方法，基于兩個(gè)圈層之間有10%以上日常通勤率的標(biāo)準(zhǔn)，劃定城市圈范圍。A區(qū)域到B區(qū)域的通勤率定義為：居住在A區(qū)域且工作在B區(qū)域的人數(shù)占A區(qū)域總?cè)藬?shù)的比重。進(jìn)一步根據(jù)城市建成區(qū)范圍和夜間燈光遙感影像圖，對(duì)初步確定的城市圈范圍進(jìn)行校驗(yàn)，將其中的連片區(qū)域（包含部分飛地）確定為城市圈的最終范圍。

3.1.3　利用等時(shí)圈確定輻射圈范圍

輻射圈作為承接核心圈和城市圈產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和人口遷移的潛在區(qū)域，在都市圈中具有不可或缺的作用。結(jié)合不同城市的發(fā)展實(shí)際，考慮到1.5小時(shí)是日常通勤可以接受的極限時(shí)間，因此采用距核心城市1.5小時(shí)等時(shí)圈為輻射圈的劃定標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，考慮到核心城市的輻射半徑與其自身的交通條件等因素有關(guān)，進(jìn)一步采用80km（一線城市為100km）的等距圈對(duì)輻射圈范圍進(jìn)行校正。其中“X小時(shí)等時(shí)圈”是指從核心城市中心出發(fā)，駕車X小時(shí)可達(dá)的范圍。“Xkm等距圈”是指以核心城市中心為圓心、Xkm為半徑的空間范圍。

3.2　都市圈建成區(qū)范圍的提取方法

《城市規(guī)劃基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)城市建成區(qū)的定義為：城市行政區(qū)內(nèi)實(shí)際已成片開發(fā)建設(shè)、市政公用設(shè)施和公共設(shè)施基本具備的地區(qū)。隨著城市空間擴(kuò)張和人類活動(dòng)重心的遷移，建成區(qū)范圍也在動(dòng)態(tài)演進(jìn)，快速、準(zhǔn)確地提取城市建成區(qū)范圍對(duì)城市管理和規(guī)劃具有重要意義。官方公布的建成區(qū)面積是以行政區(qū)劃為單元的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但都市圈的范圍往往打破了行政界線，因此無法與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的面積進(jìn)行匹配。遙感技術(shù)具有多波段、多時(shí)相及覆蓋范圍廣的特性，使其在城市化擴(kuò)展監(jiān)測和城市規(guī)劃管理等研究中得到了廣泛的應(yīng)用。夜間燈光遙感數(shù)據(jù)能探測到城市燈光甚至小規(guī)模居民地、車流等發(fā)出的低強(qiáng)度燈光， 并使之明顯區(qū)別于黑暗的鄉(xiāng)村背景，被廣泛應(yīng)用于城市研究中。基于夜間燈光遙感影像提取城市建成區(qū)范圍的重點(diǎn)在于獲取最佳的閾值， 并以此閾值對(duì)夜間燈光遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分割， 從而得到城市建成區(qū)范圍。

對(duì)于最佳閾值的獲取方法主要分為4類：經(jīng)驗(yàn)閾值法、突變檢測法、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)比較法、較高分辨率影像數(shù)據(jù)空間比較法。本書用局部等值線樹算法、自然斷裂法、人口核密度分析法提取了北京都市圈的建成區(qū)范圍（見表1），通過對(duì)比這3種方法的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比人口核密度分析法和自然斷裂法，局部等值線樹算法能夠進(jìn)行多區(qū)域獨(dú)立搜索，可以更好地反映符合特定區(qū)域?qū)嶋H的細(xì)節(jié)特征，使建成區(qū)范圍的提取更加準(zhǔn)確，因此本書采用局部等值線樹算法提取都市圈建成區(qū)的范圍數(shù)據(jù)。

局部等值線樹算法的目標(biāo)是利用“圖論”中的等值線樹表示等值線圖，最早被使用在地形分析中，用于快速尋找地表的洼地及表征洼地的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)。與洼地相反，山峰是海拔高度明顯高于周圍區(qū)域的地形。由于城鎮(zhèn)是相較于周圍區(qū)域擁有高聚集度和高密度的人口活動(dòng)區(qū)域，因而識(shí)別城鎮(zhèn)可以認(rèn)為是在夜間燈光遙感影像中尋找“山峰”。局部等值線樹算法中的“局部”是指按照等值線間的拓?fù)潢P(guān)系，將整個(gè)地理空間劃分成多個(gè)區(qū)域，對(duì)每個(gè)區(qū)域生成獨(dú)立的樹。在等值線樹里，每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一條等值線，而每條邊代表的是相鄰兩條等值線間的拓?fù)潢P(guān)系。利用等值線樹算法識(shí)別城市建成區(qū)范圍的步驟，分別是尋找種子等值線、生成常規(guī)等值線樹、簡化等值線樹。種子等值線的定義是一條不包括其他等值線樹且有一個(gè)局部最高點(diǎn)的等值線。如圖1所示，S1和S2為僅有的兩條種子等值線，作為局部等值線樹算法檢索的起始點(diǎn)，逐條等值線向外檢索。如果其向外的最鄰近等值線僅包含該種子等值線，則該等值線將被認(rèn)為與種子等值線具有相同級(jí)別，否則將賦予更高的級(jí)別，即二級(jí)節(jié)點(diǎn)。在圖1中，S2與T為一級(jí)節(jié)點(diǎn)，U為二級(jí)節(jié)點(diǎn)。通過反復(fù)迭代直至判別完所有的等值線，可以得到常規(guī)等值線樹。此外，通過保留每個(gè)分支的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)（面積最大的節(jié)點(diǎn)）代表整條分支，從而對(duì)常規(guī)等值線樹進(jìn)行簡化。

生成夜間燈光等值線圖需要設(shè)置3個(gè)參數(shù)，分別是起始等值線值、等值距、最小面積。起始等值線值是指低于某一閾值的夜間燈光亮度將不會(huì)被用于生成等值線，本書設(shè)置起始等值線為夜間燈光亮度等于0。等值距是指兩條相鄰的夜間燈光亮度等值線的差值，等值距越小，生成的等值線越密集，越能夠反映更豐富的夜間燈光亮度細(xì)節(jié)信息。考慮到“珞珈一號(hào)”夜間燈光遙感數(shù)據(jù)的燈光值范圍（最大值的數(shù)量級(jí)為10萬），因此將等值距取值為10000。最小面積是指局部等值線樹中一級(jí)節(jié)點(diǎn)的面積。如果最小面積取值較小，會(huì)識(shí)別出許多較為破碎的城鎮(zhèn)區(qū)域范圍。相反，如果最小面積取值過大，則無法體現(xiàn)都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)的異質(zhì)性。因此，選擇5km2作為最小面積。

3.3　城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)的確定

城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)的劃分有很多標(biāo)準(zhǔn)，美國的大都市統(tǒng)計(jì)區(qū)（Metropolitan Statistical Area）是指至少有一個(gè)人口規(guī)模5萬以上的城市化地區(qū)（Urbanized Area），小都市統(tǒng)計(jì)區(qū)（Micropolitan Statistical Area）是核心區(qū)人口為1萬～5萬人。城市化地區(qū)定義為人口密度不低于1000人/mi2（390人/km2）的連續(xù)普查區(qū)組，并且其相鄰的普查區(qū)組的人口密度都不低于500人/mi2（190人/km2）。

我國主要按照《國務(wù)院關(guān)于調(diào)整城市規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn)的通知》，以城區(qū)常住人口為統(tǒng)計(jì)口徑，將城市劃分為5類7檔，分別是：城區(qū)常住人口在50萬人以下的為小城市，其中20萬～50萬人的為Ⅰ型小城市，20萬人以下的為Ⅱ型小城市。城區(qū)常住人口50萬～100萬人的為中等城市；城區(qū)常住人口 100萬～500萬人的為大城市，其中300萬～500萬人的為Ⅰ型大城市，100萬～300萬人的為Ⅱ型大城市。城區(qū)常住人口500萬～1000萬人的為特大城市。城區(qū)常住人口達(dá)1000萬人以上的城市為超大城市。對(duì)于都市圈而言，其內(nèi)部包含的城鎮(zhèn)也具有規(guī)模不等、職能不同、空間分布各異的特點(diǎn)，不同城鎮(zhèn)之間存在密切聯(lián)系，其空間結(jié)構(gòu)形態(tài)隨著時(shí)間的推移及城鎮(zhèn)間聯(lián)系強(qiáng)度的改變而發(fā)生變化。但是，都市圈通常是圍繞一個(gè)核心城市形成的，其內(nèi)部城鎮(zhèn)的規(guī)模明顯會(huì)更小。因此，參考國家城市規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合都市圈的具體特征，將其內(nèi)部的城鎮(zhèn)規(guī)模劃分為4類9檔，分別是：城區(qū)常住人口達(dá)1000萬人以上的為中心城市；100萬～1000萬人的為節(jié)點(diǎn)城市，其中包括100萬～300萬人、300萬～500萬人和500萬～1000萬人等3個(gè)類型；20萬～100萬人的為次節(jié)點(diǎn)城鎮(zhèn)，其中包括20萬～50萬人和50萬～100萬人等2個(gè)類型；2萬～20萬人的為微中心，其中包括2萬～5萬人、5萬～10萬人和 10萬～20萬人等3個(gè)類型。

4　結(jié)果與分析

4.1　都市圈的建成區(qū)范圍

城鎮(zhèn)建成區(qū)是指城鎮(zhèn)人口生活和生產(chǎn)的主要區(qū)域，因此本書在對(duì)建成區(qū)進(jìn)行識(shí)別時(shí)遵循的基本原則為：每個(gè)被識(shí)別出的城鎮(zhèn)都是在地理空間上相對(duì)獨(dú)立未連片，且每個(gè)城鎮(zhèn)人口規(guī)模不低于2萬人、面積不小于5km2，即人口密度不低于4000人/km2的綜合區(qū)域。基于上述原則，本書利用局部等值線樹算法提取了30個(gè)都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)的建成區(qū)范圍數(shù)據(jù)，進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)了30個(gè)都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)的建成區(qū)面積及都市圈范圍的總面積，結(jié)果見表2。

一方面，從都市圈的面積來看，排前5位的都市圈分別是：北京都市圈、上海都市圈、廣州都市圈、成都都市圈和杭州都市圈，其中最大的都市圈是北京都市圈，面積達(dá)到28523.10km2；排后5位的都市圈分別是：烏魯木齊都市圈、海口都市圈、南寧都市圈、太原都市圈和南昌都市圈，其中最小的都市圈是烏魯木齊都市圈，面積為6963.69km2。

另一方面，從都市圈內(nèi)部的城鎮(zhèn)建成區(qū)面積來看，排前5位的都市圈分別是：上海都市圈、廣州都市圈、北京都市圈、南京都市圈和重慶都市圈，其中最大的都市圈是上海都市圈，城鎮(zhèn)建成區(qū)面積為5086.70km2（與都市圈總面積的排序有一定差異）；排后5位的都市圈分別是：海口都市圈、貴陽都市圈、南寧都市圈、哈爾濱都市圈和南昌都市圈，其中最小的都市圈是海口都市圈，城鎮(zhèn)建成區(qū)面積為197.74km2（與都市圈總面積的排序有一定差異）。

為了揭示不同都市圈內(nèi)部的城鎮(zhèn)化程度，本書進(jìn)一步計(jì)算了都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)建成區(qū)面積占都市圈總面積的比例。結(jié)果表明，比例較高的前5個(gè)都市圈分別是：上海都市圈、廣州都市圈、南京都市圈、重慶都市圈和廈門都市圈，其建成區(qū)面積占比為9.36%～18.03%，其中上海都市圈的城鎮(zhèn)建成區(qū)面積占比最大，為18.03%。與上述建成區(qū)面積前5位的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比就可以發(fā)現(xiàn)，北京都市圈的總面積雖然較大，但其內(nèi)部城鎮(zhèn)建成區(qū)的面積占比并不高，未進(jìn)入該項(xiàng)排名前5。城鎮(zhèn)建成區(qū)面積占比較小的5個(gè)都市圈分別是：貴陽都市圈、沈陽都市圈、海口都市圈、石家莊都市圈和福州都市圈，其建成區(qū)面積占比為2.14%～3.06%，其中貴陽都市圈的城鎮(zhèn)建成區(qū)面積占比最小，為2.14%。實(shí)際上，貴陽都市圈和海口都市圈內(nèi)部的城鎮(zhèn)建成區(qū)總面積也很小，均排在后5位。

4.2　都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)特征

在提取都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)建成區(qū)范圍的基礎(chǔ)上，按照前述的城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)確定方法，對(duì)都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)的規(guī)模等級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。表3和圖2的結(jié)果揭示了都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)的主要特征。

（1）都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)建成區(qū)具有較大的人口規(guī)模。在全部都市圈中，內(nèi)部城鎮(zhèn)建成區(qū)人口大于500萬人的有19個(gè)，其中上海都市圈、廣州都市圈、北京都市圈、成都都市圈、重慶都市圈、武漢都市圈、南京都市圈、鄭州都市圈的內(nèi)部城鎮(zhèn)建成區(qū)人口均超過1000萬人，海口都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)建成區(qū)的人口最少，約為280萬人。

（2）都市圈內(nèi)部核心城鎮(zhèn)的集聚作用明顯。除廈門都市圈以外，其余都市圈的最高等級(jí)城鎮(zhèn)均為1個(gè)，表現(xiàn)出核心聚集明顯的單中心結(jié)構(gòu)特征。有一半以上都市圈的最高等級(jí)城鎮(zhèn)為人口數(shù)在300萬人以上的城市，但除上海都市圈和廣州都市圈以外，其余都市圈人口數(shù)量大于100萬人的城鎮(zhèn)最多為2個(gè)，次節(jié)點(diǎn)城鎮(zhèn)與微中心占主體的特征明顯。

（3）都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)等級(jí)存在結(jié)構(gòu)缺失現(xiàn)象。在所有都市圈中，18個(gè)都市圈的內(nèi)部城鎮(zhèn)在最高等級(jí)與次一級(jí)之間存在斷檔，有15個(gè)都市圈的次節(jié)點(diǎn)城鎮(zhèn)占比不足30%。中間位序城鎮(zhèn)發(fā)育薄弱，在一定程度上制約其承接和疏解上一級(jí)城鎮(zhèn)功能的能力。

4.3　都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)的規(guī)模等級(jí)聚類

基于前述的城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)特征分析，進(jìn)一步利用SPSS軟件對(duì)所有都市圈進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖3和表4。

根據(jù)聚類分析的結(jié)果，可以將都市圈分成7個(gè)類別。類別1包含10個(gè)都市圈，其主要特征為：最高等級(jí)城鎮(zhèn)的人口數(shù)量為100萬～300萬人（合肥都市圈和沈陽都市圈除外），城鎮(zhèn)總數(shù)在15個(gè)左右（海口都市圈、沈陽都市圈、南寧都市圈除外）。類別2包含6個(gè)都市圈，其主要特征為：最高等級(jí)城鎮(zhèn)的人口數(shù)量達(dá)到300萬～1000萬人，城鎮(zhèn)總數(shù)在20個(gè)以上（長沙都市圈除外）。類別3包含4個(gè)都市圈，其中北京都市圈和廣州都市圈最高等級(jí)城鎮(zhèn)的人口達(dá)到1000萬人以上，城鎮(zhèn)總數(shù)在40個(gè)左右。類別4包含3個(gè)都市圈，主要特征是以次節(jié)點(diǎn)城鎮(zhèn)和微中心為主，城鎮(zhèn)總數(shù)在25個(gè)左右，微中心個(gè)數(shù)在20個(gè)左右。類別5、類別6和類別7各有1個(gè)都市圈，分別是：青島都市圈、上海都市圈和寧波都市圈，表現(xiàn)出與其他都市圈明顯不同的特點(diǎn)。例如，上海都市圈的內(nèi)部城鎮(zhèn)建成區(qū)人口數(shù)量最多，最高等級(jí)城鎮(zhèn)的人口在1000萬人以上，次節(jié)點(diǎn)城鎮(zhèn)和微中心數(shù)量也相對(duì)較多。

4.4　都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)的空間結(jié)構(gòu)

都市圈內(nèi)部不同規(guī)模的城鎮(zhèn)在空間分布上形成具有一定結(jié)構(gòu)的有機(jī)整體，為了揭示都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)之間的相互聯(lián)系和作用，采用非中心城鎮(zhèn)數(shù)量、城鎮(zhèn)均衡度、城鎮(zhèn)聚集度等3個(gè)指標(biāo)，從點(diǎn)、線、面等3個(gè)維度對(duì)都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

4.4.1　非中心城鎮(zhèn)數(shù)量

如前所述，多數(shù)都市圈內(nèi)部的城鎮(zhèn)呈現(xiàn)單中心結(jié)構(gòu)。就具體都市圈而言，中心城鎮(zhèn)指的是都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)中最高等級(jí)的城鎮(zhèn)，除此以外的其他城鎮(zhèn)統(tǒng)稱為“非中心城鎮(zhèn)”。中心城鎮(zhèn)的發(fā)展與其周邊的非中心城鎮(zhèn)密切相關(guān)，非中心城鎮(zhèn)具有承接和分散中心城鎮(zhèn)功能的作用。因此，非中心城鎮(zhèn)數(shù)量的多少是表征都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)的指標(biāo)之一。

如表5所示，除海口都市圈以外，多數(shù)都市圈的非中心城鎮(zhèn)數(shù)量為10～26個(gè)，沈陽都市圈、南寧都市圈和哈爾濱都市圈的非中心城鎮(zhèn)數(shù)量少于10個(gè)，北京都市圈、廣州都市圈、杭州都市圈和南京都市圈的非中心城鎮(zhèn)數(shù)量分別為：36個(gè)、40個(gè)、40個(gè)、42個(gè)，上海都市圈的非中心城鎮(zhèn)數(shù)量最多，達(dá)到77個(gè)。

4.4.2　城鎮(zhèn)均衡度

除了考慮都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)的中心與非中心城鎮(zhèn)數(shù)量對(duì)比以外，需要進(jìn)一步分析二者的面積差異。一般而言，都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)建成區(qū)的總面積會(huì)隨著非中心城鎮(zhèn)數(shù)量的增加而增加。但是，根據(jù)表5可知，對(duì)于城鎮(zhèn)建成區(qū)總面積同樣在1000km2以上的都市圈而言，成都都市圈、鄭州都市圈、武漢都市圈、重慶都市圈、廈門都市圈和寧波都市圈的非中心城鎮(zhèn)數(shù)量均為20多個(gè)，而杭州都市圈、南京都市圈、廣州都市圈和上海都市圈的非中心城鎮(zhèn)數(shù)量則均在40個(gè)以上，說明這些都市圈的內(nèi)部城鎮(zhèn)結(jié)構(gòu)存在一定差異。因此，需要構(gòu)建城鎮(zhèn)均衡度指數(shù)表征都市圈中中心城鎮(zhèn)與非中心城鎮(zhèn)的差異。

其中，a為城鎮(zhèn)均衡度指數(shù)；So為非中心城鎮(zhèn)的總面積；Sc為中心城鎮(zhèn)的面積。a值越大說明都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)之間的差異越不明顯，單中心性越不強(qiáng)，非中心城鎮(zhèn)的承接和疏解能力越好，都市圈內(nèi)部的城鎮(zhèn)發(fā)展越均衡。

由表5的結(jié)果可知，對(duì)于城鎮(zhèn)建成區(qū)總面積在1000km2以上，并且非中心城鎮(zhèn)數(shù)量在20個(gè)左右的6個(gè)都市圈，其城鎮(zhèn)均衡度的差異較大。但是，對(duì)于非中心城鎮(zhèn)數(shù)量在40個(gè)以上的4個(gè)都市圈而言，其城鎮(zhèn)均衡度均較大，說明其非中心城鎮(zhèn)數(shù)量較多，在一定程度上可以使都市圈內(nèi)部的城鎮(zhèn)發(fā)展更均衡。

4.4.3　城鎮(zhèn)聚集度

都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)之間的距離是其空間分布的直觀表征，城鎮(zhèn)之間的距離越短，意味著城鎮(zhèn)之間的聯(lián)系越密切。由于不同都市圈的規(guī)模不同，平均距離不具有可比性，因此構(gòu)建如下城鎮(zhèn)聚集度指數(shù)。

其中，b是城鎮(zhèn)聚集度指數(shù)；St是都市圈面積；是非中心城鎮(zhèn)之間的平均距離，b值越大說明都市圈內(nèi)部的非中心城鎮(zhèn)越聚集。

對(duì)于除中心城鎮(zhèn)以外兩個(gè)城鎮(zhèn)間的距離，可以利用ArcGIS10.3軟件，通過得到每個(gè)城鎮(zhèn)的幾何中心，進(jìn)而計(jì)算得到其平均值（見表6）。由表6中的結(jié)果可知，城鎮(zhèn)聚集度較高的前5位都市圈分別是：杭州都市圈、廣州都市圈、北京都市圈、上海都市圈和成都都市圈，其中心城鎮(zhèn)屬于特大城市或者新一線城市。城鎮(zhèn)聚集度較低的后5位都市圈分別是：海口都市圈、南昌都市圈、烏魯木齊都市圈、太原都市圈和貴陽都市圈，其中心城鎮(zhèn)的實(shí)力直接影響城鎮(zhèn)的聚集度。

4.4.4　空間結(jié)構(gòu)特征

前文基于非中心城鎮(zhèn)數(shù)量、城鎮(zhèn)均衡度、城鎮(zhèn)聚集度等3個(gè)指標(biāo)，從不同維度對(duì)都市圈的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。非中心城鎮(zhèn)具有承接和分散中心城鎮(zhèn)功能的作用，而城鎮(zhèn)均衡度可以表征都市圈中的中心城鎮(zhèn)與非中心城鎮(zhèn)的差異。當(dāng)非中心城鎮(zhèn)的承接和疏解能力較強(qiáng)時(shí)，都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)的發(fā)展會(huì)較為均衡。城鎮(zhèn)聚集度表征都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)之間聯(lián)系的密切程度，同時(shí)都市圈內(nèi)部中心城鎮(zhèn)的實(shí)力直接影響城鎮(zhèn)聚集度。3個(gè)指標(biāo)的排序結(jié)果見表7。

根據(jù)3個(gè)指標(biāo)的排序結(jié)果，可以看出：3個(gè)指標(biāo)同時(shí)較高或者同時(shí)較低的都市圈數(shù)量占比達(dá)到了56.7%，反映出這3個(gè)指標(biāo)具有很好的一致性。沒有都市圈呈現(xiàn)非中心城鎮(zhèn)數(shù)量多，而城鎮(zhèn)均衡度和城鎮(zhèn)聚集度都較低的特點(diǎn)，說明非中心城鎮(zhèn)數(shù)量較多的都市圈，其均衡發(fā)展程度或城鎮(zhèn)之間的聯(lián)系程度也較高。對(duì)于非中心城鎮(zhèn)數(shù)量較多和城鎮(zhèn)均衡度指數(shù)較高的都市圈，說明其城鎮(zhèn)發(fā)展均衡，中心城鎮(zhèn)和非中心城鎮(zhèn)的差異不大，通常表現(xiàn)為非中心城鎮(zhèn)的面積較大。而對(duì)于非中心城鎮(zhèn)數(shù)量較多和城鎮(zhèn)聚集度指數(shù)較高的都市圈，說明城鎮(zhèn)分布較為緊湊。此外，還有城鎮(zhèn)均衡度與城鎮(zhèn)聚集度均較高的都市圈，說明其內(nèi)部城鎮(zhèn)之間的差異小且分布聚集。

4.5　考慮內(nèi)部城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)的都市圈聚類

在前述分析的基礎(chǔ)上，綜合考慮非中心城鎮(zhèn)數(shù)量、城鎮(zhèn)均衡度、城鎮(zhèn)聚集度等3個(gè)表征都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)的指標(biāo)，利用SPSS軟件對(duì)都市圈再次進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖4和表8。

根據(jù)表8的結(jié)果，主要都市圈可以分成7個(gè)類別。類別1包括15個(gè)都市圈，主要特征表現(xiàn)為：都市圈內(nèi)部的非中心城鎮(zhèn)數(shù)量較少，平均為17個(gè)，哈爾濱都市圈最少，只有9個(gè)，寧波都市圈的非中心城鎮(zhèn)數(shù)量最多，達(dá)到25個(gè)；都市圈內(nèi)部的城鎮(zhèn)均衡度整體較低，除了寧波都市圈（3.59）、廈門都市圈（3.01）、青島都市圈（2.86）以外，其余都市圈的城鎮(zhèn)均衡度皆在平均值1.5以下或接近平均值，而長沙都市圈的城鎮(zhèn)均衡度最小，為0.58。此外，都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)的聚集度也較低，平均值為191.59，僅有福州都市圈、昆明都市圈、西安都市圈、重慶都市圈、深圳都市圈等5個(gè)都市圈的城鎮(zhèn)聚集度在200以上。

類別2包括5個(gè)都市圈，除南京都市圈外，其余都市圈內(nèi)部的非中心城鎮(zhèn)數(shù)量在20個(gè)左右。5個(gè)都市圈的城鎮(zhèn)均衡度差異較大，平均值為3.14，南京都市圈的城鎮(zhèn)均衡度最大，為5.98，而武漢都市圈的城鎮(zhèn)均衡度最小，為1.20。但5個(gè)都市圈的城鎮(zhèn)聚集度差異不大，平均值為249.59，天津都市圈的城鎮(zhèn)聚集度最大，為260.56，鄭州都市圈的城鎮(zhèn)聚集度最小，為241.84。

類別3包括3個(gè)都市圈，總體特征為都市圈內(nèi)部的非中心城鎮(zhèn)數(shù)量較多，在40個(gè)左右。城鎮(zhèn)均衡度平均值為2.29，杭州都市圈的城鎮(zhèn)均衡度最大（3.13），北京都市圈的城鎮(zhèn)均衡度最小（1.78）。該類別的都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)聚集度的差異不大，平均值為343.17，同樣是杭州都市圈最大（370.54），北京都市圈最小（323.32）。

類別4包括3個(gè)都市圈，總體特征為都市圈內(nèi)部的非中心城鎮(zhèn)數(shù)量差異較大，成都都市圈的非中心城鎮(zhèn)有25個(gè)，而南寧都市圈僅為6個(gè)。3個(gè)都市圈內(nèi)部的城鎮(zhèn)均衡度均較低，沈陽都市圈的城鎮(zhèn)均衡度最小（0.28），成都都市圈的城鎮(zhèn)均衡度最大（1.03）。而且3個(gè)都市圈內(nèi)部的城鎮(zhèn)聚集度差異不大，南寧都市圈的城鎮(zhèn)聚集度最小（281.25），成都都市圈的城鎮(zhèn)聚集度最大（305.04）。

類別5只包括南昌都市圈和烏魯木齊都市圈，二者內(nèi)部的非中心城鎮(zhèn)數(shù)量很少，分別為12個(gè)和18個(gè)。而且兩個(gè)都市圈內(nèi)部的城鎮(zhèn)均衡度也偏低，南昌都市圈為1.06，烏魯木齊都市圈為1.16。同時(shí)，兩個(gè)都市圈內(nèi)部的城鎮(zhèn)聚集度也偏低，南昌都市圈為118.50，烏魯木齊都市圈為134.72。

類別6和類別7各包括1個(gè)都市圈，分別為上海都市圈和海口都市圈。上海都市圈內(nèi)部有77個(gè)非中心城鎮(zhèn)，數(shù)量最多；且城鎮(zhèn)均衡度和聚集度均很高，分別為3.76和313.10。海口都市圈僅有一個(gè)中心城鎮(zhèn)，非中心城鎮(zhèn)數(shù)量為0。

4.6　都市圈聚類結(jié)果的對(duì)比分析

將僅考慮內(nèi)部城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)的都市圈聚類結(jié)果，與考慮內(nèi)部城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)的都市圈聚類結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，有11個(gè)都市圈（貴陽都市圈、濟(jì)南都市圈、福州都市圈、合肥都市圈、廈門都市圈、鄭州都市圈、武漢都市圈、北京都市圈、廣州都市圈、杭州都市圈、上海都市圈）在兩種情況下均屬于同一類別，說明這些都市圈無論是從規(guī)模等級(jí)還是從空間結(jié)構(gòu)來看，都具有高度的相似性。還有9個(gè)都市圈（南寧都市圈、沈陽都市圈、重慶都市圈、長沙都市圈、西安都市圈、昆明都市圈、深圳都市圈、青島都市圈、寧波都市圈）雖然在兩種聚類情況下，由于不同的聚類指標(biāo)導(dǎo)致聚類的結(jié)果有差別，不完全屬于同一類，但是都市圈之間仍然具有很大的相似性。在僅考慮內(nèi)部城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)的都市圈聚類時(shí)，南寧都市圈和沈陽都市圈都屬于類別1，而在考慮內(nèi)部城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)的都市圈聚類時(shí)則都屬于類別4。重慶都市圈、長沙都市圈、西安都市圈在僅考慮內(nèi)部城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)的都市圈聚類時(shí)都屬于類別2，昆明都市圈和深圳都市圈都屬于類別4，青島都市圈屬于類別5，寧波都市圈屬于類別7；但是在考慮內(nèi)部城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)的都市圈聚類時(shí)，這些都市圈均屬于類別1。

另外，通過基于不同類別都市圈所處的地理位置可以發(fā)現(xiàn)：類別1的都市圈絕大多數(shù)處于東南地區(qū)；類別2的都市圈均處于中部地區(qū)；類別3的都市圈均以特大城市為中心，且除北京都市圈以外，皆為沿海地區(qū)；類別5是上海都市圈，屬于我國的經(jīng)濟(jì)中心。

對(duì)比兩種聚類結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，雖然存在一定的差異，但很多都市圈始終屬于同一類型，說明這些都市圈在規(guī)模等級(jí)和空間結(jié)構(gòu)上具有很大的相似性。

4.7　都市圈綜合分類

綜合考慮前述的都市圈建成區(qū)面積、內(nèi)部城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)和空間結(jié)構(gòu)特征，選取6個(gè)指標(biāo)（見表9）對(duì)主要都市圈進(jìn)行綜合分類。6個(gè)指標(biāo)分別是：非中心城鎮(zhèn)數(shù)量、城鎮(zhèn)均衡度、城鎮(zhèn)聚集度、建成區(qū)面積占比、中心城鎮(zhèn)人口占比、斷檔級(jí)數(shù)。其中，非中心城鎮(zhèn)數(shù)量、建成區(qū)面積和中心城鎮(zhèn)人口占比從不同側(cè)面反映都市圈的城鎮(zhèn)化程度；城鎮(zhèn)均衡度表征都市圈內(nèi)部中心城鎮(zhèn)與非中心城鎮(zhèn)發(fā)展的均衡程度；城鎮(zhèn)聚集度表征都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)之間聯(lián)系的密切程度；斷檔級(jí)數(shù)反映的是都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)的等級(jí)結(jié)構(gòu)是否完善。

人口規(guī)模是城鎮(zhèn)綜合實(shí)力的重要體現(xiàn)之一，都市圈內(nèi)部的中心城鎮(zhèn)人口占比可以反映中心城鎮(zhèn)在都市圈中的重要程度，其計(jì)算公式為

其中，c為中心城鎮(zhèn)人口占比；Po為都市圈內(nèi)部的中心城鎮(zhèn)人口數(shù)；Ps為都市圈總?cè)丝跀?shù)。c值越大說明都市圈內(nèi)中心城鎮(zhèn)的重要程度越高。

如前所述，都市圈的內(nèi)部城鎮(zhèn)規(guī)模共包括4類9檔，有18個(gè)都市圈的內(nèi)部城鎮(zhèn)在最高等級(jí)與次一級(jí)之間存在斷檔。為反映城鎮(zhèn)等級(jí)結(jié)構(gòu)的完善性，利用如下公式計(jì)算各都市圈的內(nèi)部城鎮(zhèn)斷檔級(jí)數(shù)。

其中，d為斷檔級(jí)數(shù)；L為城鎮(zhèn)的等級(jí)數(shù)，設(shè)定中心城市的等級(jí)數(shù)為1。L1和L2分別為某一都市圈最高等級(jí)城鎮(zhèn)的級(jí)數(shù)和次一級(jí)城鎮(zhèn)的級(jí)數(shù)。當(dāng)L1=1且L2=2時(shí)，d=0，表示該都市圈不存在斷檔現(xiàn)象；若L1=1且L2=3時(shí)，d=1，表示在最高等級(jí)與次一等級(jí)之間缺失一級(jí)，依次類推。

根據(jù)以上6個(gè)指標(biāo)對(duì)26個(gè)都市圈進(jìn)行聚類分析（哈爾濱都市圈、長春都市圈、太原都市圈、烏魯木齊都市圈因缺失人口數(shù)據(jù)，未進(jìn)行聚類分析），得到如圖5所示的聚類譜系。26個(gè)都市圈被歸為單核型、單中心Ⅰ型、單中心Ⅱ型、雙中心型、組團(tuán)型和網(wǎng)絡(luò)型等6種類型。另外，對(duì)于哈爾濱都市圈、長春都市圈、太原都市圈、烏魯木齊都市圈，根據(jù)其空間結(jié)構(gòu)的聚類結(jié)果，這4個(gè)都市圈分別屬于類別1和類別5，類別1中絕大多數(shù)都市圈屬于單中心Ⅰ型，類別5的南昌都市圈也屬于單中心Ⅰ型，因此將這4個(gè)都市圈歸為單中心Ⅰ型，最終得到30個(gè)主要都市圈的綜合分類結(jié)果（見表10）。

（1）單核型都市圈。海口都市圈是唯一只包含一個(gè)中心的都市圈，將其歸為特殊的單核型都市圈。

（2）單中心Ⅰ型都市圈。單中心Ⅰ型都市圈是主體類型，包含20個(gè)都市圈。其主要特征為：都市圈內(nèi)部的非中心城鎮(zhèn)數(shù)量較少；城鎮(zhèn)均衡度和城鎮(zhèn)聚集度都偏低，除了廈門都市圈、青島都市圈、鄭州都市圈以外，其余都市圈的城鎮(zhèn)均衡度均在2以下；除了沈陽都市圈、南寧都市圈、石家莊都市圈以外，其余都市圈的城鎮(zhèn)聚集度均在250以下。說明都市圈內(nèi)部的最高等級(jí)城鎮(zhèn)作用強(qiáng)，但輻射帶動(dòng)能力不足，非中心城鎮(zhèn)分布零散。

（3）單中心Ⅱ型都市圈。單中心Ⅱ型包含3個(gè)都市圈，分別是深圳都市圈、北京都市圈和成都都市圈。其主要特征為：最高等級(jí)城鎮(zhèn)與第二等級(jí)城鎮(zhèn)差異大，存在明顯的斷檔現(xiàn)象；都市圈均衡度較低，為0.74～1.78。該類型與單中心Ⅰ型相似，表現(xiàn)為都市圈內(nèi)部最高等級(jí)城鎮(zhèn)的作用很強(qiáng)。但是單中心Ⅱ型與單中心Ⅰ型還有許多不同，如最高等級(jí)城鎮(zhèn)人口數(shù)量更多，均在500萬人以上；都市圈內(nèi)部非中心城鎮(zhèn)數(shù)量更多，為24～36個(gè)；城鎮(zhèn)聚集度更高，為227.62～323.32；建成區(qū)面積占比更高，為5.94%～9.28%；最高等級(jí)城鎮(zhèn)人口占比較高，為43.79%～69.53%。說明該類型的都市圈仍是以最高等級(jí)城鎮(zhèn)為中心，但是都市圈內(nèi)外圍城鎮(zhèn)聯(lián)系緊密，在空間分布上更加聚集。

（4）雙中心型都市圈。雙中心型包含杭州都市圈和天津都市圈2個(gè)都市圈。其主要特征為：都市圈內(nèi)部非中心城鎮(zhèn)數(shù)量較多；都市圈人口數(shù)量相對(duì)較多，杭州都市圈752萬人，天津都市圈654萬人；城鎮(zhèn)均衡度和城鎮(zhèn)聚集度均較高，城鎮(zhèn)均衡度分別為3.13和4.39，城鎮(zhèn)聚集度分別為370.54和260.56；建成區(qū)面積占比相較于單中心Ⅱ型都市圈偏低，杭州都市圈為4.87%，天津都市圈為6.21%；最高等級(jí)城鎮(zhèn)人口占比較高，杭州都市圈為33.63%，天津都市圈為47.98%。該類型都市圈內(nèi)部有兩個(gè)核心城鎮(zhèn)，并且最高等級(jí)城鎮(zhèn)與第二等級(jí)城鎮(zhèn)差異不大，非中心城鎮(zhèn)聯(lián)系緊密、發(fā)展均衡，能夠較好承接和疏解中心城鎮(zhèn)的功能。

（5）組團(tuán)型都市圈。組團(tuán)型包括南京都市圈和寧波都市圈，與雙中心型都市圈相似，其主要特征為：都市圈內(nèi)部的城鎮(zhèn)非中心數(shù)量較多；城鎮(zhèn)均衡度較高，寧波都市圈為3.59，南京都市圈為5.98；建成區(qū)面積占比較高，南京都市圈為9.54%，寧波都市圈為8.29%。最高等級(jí)城鎮(zhèn)人口占比較低，南京都市圈為27.76%，寧波都市圈為33.20%。此外，該類型都市圈與雙中心型都市圈最大的區(qū)別在于：最高等級(jí)城鎮(zhèn)與次一級(jí)城鎮(zhèn)在空間上的分布較為均勻且相互間離散，并且在次一級(jí)城鎮(zhèn)周圍聚集著許多小城鎮(zhèn)，在空間上呈現(xiàn)出組團(tuán)式的分布結(jié)構(gòu)。

（6）網(wǎng)絡(luò)型都市圈。網(wǎng)絡(luò)型都市圈包括廣州都市圈和上海都市圈，其主要特征為：都市圈人口總數(shù)在所有6個(gè)類型都市圈中最多，廣州都市圈為2073萬人，上海都市圈為3348萬人；最高等級(jí)城鎮(zhèn)與第二等級(jí)城鎮(zhèn)差異大，存在明顯的斷檔現(xiàn)象；都市圈非中心城鎮(zhèn)數(shù)量較多，廣州都市圈40個(gè)，上海都市圈77個(gè)；最高等級(jí)城鎮(zhèn)的人口數(shù)較多，均大于1000萬人，且最高等級(jí)城鎮(zhèn)人口占比較高，上海都市圈為43.80%，廣州都市圈為50.33%；城鎮(zhèn)聚集度和城鎮(zhèn)均衡度均較高，城鎮(zhèn)均衡度分別為1.95和3.76，城鎮(zhèn)聚集度分別為335.65和313.10；建成區(qū)面積占比極高，為都市圈中前兩位，廣州都市圈為10.78%，上海都市圈為18.03%。此外，該類型都市圈內(nèi)部的最高等級(jí)城鎮(zhèn)與非中心城鎮(zhèn)的差異較小，并且空間分布較為緊湊，在空間上呈現(xiàn)出從中心向外圍蔓延的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。

5　結(jié)論與討論

基于夜間燈光遙感數(shù)據(jù)，以30個(gè)主要都市圈為對(duì)象，首先，利用局部等值線樹算法識(shí)別都市圈內(nèi)部的中心和非中心城鎮(zhèn)及其建成區(qū)范圍。其次，結(jié)合人口數(shù)據(jù)進(jìn)行都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)劃分，包括中心城市、節(jié)點(diǎn)城市、次節(jié)點(diǎn)城鎮(zhèn)和微中心4個(gè)等級(jí)。再次，提出非中心城鎮(zhèn)數(shù)量、城鎮(zhèn)均衡度、城鎮(zhèn)聚集度3個(gè)參數(shù)，用以表征都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)的空間結(jié)構(gòu)特征。最后，綜合考慮都市圈建成區(qū)面積、內(nèi)部城鎮(zhèn)的規(guī)模等級(jí)和空間結(jié)構(gòu)特征，通過非中心城鎮(zhèn)數(shù)量，城鎮(zhèn)均衡度、城鎮(zhèn)聚集度、建成區(qū)面積占比、中心城鎮(zhèn)人口占比、斷檔級(jí)數(shù)6個(gè)指標(biāo)，對(duì)都市圈進(jìn)行綜合分類。研究結(jié)果如下：

（1）局部等值線樹算法對(duì)于識(shí)別都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)具有適用性，能夠精準(zhǔn)提取突破行政區(qū)劃界線的實(shí)際城鎮(zhèn)空間范圍數(shù)據(jù)。該方法不僅可以提取城鎮(zhèn)范圍數(shù)據(jù)，還可以識(shí)別城市空間層級(jí)結(jié)構(gòu)，但需要人為設(shè)置最小面積、起始等值線值、等值距等參數(shù)。

（2）主要都市圈的內(nèi)部城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)特征表現(xiàn)為：都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)建成區(qū)具有較大的人口規(guī)模；多數(shù)都市圈內(nèi)部中心城鎮(zhèn)的核心集聚作用明顯，呈單中心結(jié)構(gòu)；一些都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)結(jié)構(gòu)不完善，存在斷檔現(xiàn)象，節(jié)點(diǎn)城市和次節(jié)點(diǎn)城鎮(zhèn)的承接作用有限。

（3）依據(jù)都市圈建成區(qū)面積、內(nèi)部城鎮(zhèn)的規(guī)模等級(jí)和空間結(jié)構(gòu)特征，將30個(gè)主要都市圈劃分為6種類型，分別為：單核型、單中心Ⅰ型、單中心Ⅱ型、雙中心型、組團(tuán)型和網(wǎng)絡(luò)型，其中以單中心型為主體，雙中心型、組團(tuán)型和網(wǎng)絡(luò)型尚屬少數(shù)，處于逐步形成階段。

在都市圈研究日益受到重視的背景下，有必要加強(qiáng)對(duì)于都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)之間相互關(guān)系的理論研究體系構(gòu)建和適用方法開發(fā)。本書僅僅是對(duì)都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)規(guī)模等級(jí)和空間結(jié)構(gòu)的初步探索，方法和結(jié)論都需進(jìn)一步推敲和完善，如對(duì)于空間結(jié)構(gòu)的分析還需綜合考慮不同都市圈的區(qū)位因素和地形條件等；除了規(guī)模結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)以外，都市圈內(nèi)部城鎮(zhèn)的功能結(jié)構(gòu)還有待進(jìn)一步研究。

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[1]感興趣點(diǎn)，Point of Interest。