环渤海地区城市群经济网络结构演变研究

于谨凯，赵明珠

中国海洋大学 经济学院，中国山东 青岛 266100

摘要：基于修正引力模型构建城市群经济联系网络，运用社会网络分析法对2005~2017年环渤海地区17个沿海城市经济网络结构演变及其影响因素进行深入分析。结果表明：①环渤海地区城市群经济网络结构演变大体分为三个阶段：初步形成期、快速发展期、平稳调整期。②环渤海地区城市群经济联系强度增强，网络密度逐渐增大，城市间经济联系越来越密切，经济网络逐渐朝着复杂化、稠密化方向演变。③网络中心性先提高后略有下降，各城市节点中心性呈波动上升型变化，经济网络整体集中化程度提高，但各城市节点中心度水平差距较大，经济网络结构发展仍然存在着不均衡性，但城市间中心性差距逐渐缩小，经济网络不均衡化程度趋于弱化。④经济网络的“核心—边缘”结构明显，核心区城市逐渐增多，呈片状式扩散，天津、唐山、大连等城市一直处于核心区，日照、丹东一直处于网络的边缘。⑤QAP分析表明，交通技术创新、科技创新、经济全球化、要素集聚与扩散、产业结构是影响环渤海地区城市群经济网络演变的主要因素。

关键词：环渤海地区；经济网络结构；修正引力模型；社会网络分析；演变

Research on the Evolution of the Economic Network Structure of Urban Agglomeration in Bohai Rim Region

YU Jinkai , ZHAO Mingzhu

(School of Economics, Ocean University of China, Qingdao 266100, Shandong, China)

Abstract: Based on the modified gravitational model, the economic connection network of urban agglomerations was constructed, and the social network analysis method was used to analyze the evolution of the economic network structure of 17 coastal cities in the Bohai Rim Region from 2005 to 2017 and its influencing factors. The results show that: ①The economic network structure of urban agglomeration in the Bohai Rim Region can be pided into three stages: the initial formation period, the rapid development period and the smooth adjustment period. ②The economic connection strength of the urban agglomeration in the Bohai Rim Region has increased, the network density has gradually increased, and the economic relations between cities have become closer and closer, and the economic network has gradually evolved toward a more complex and dense direction. ③The centrality of the network first increased and then decreased slightly. The centrality of each city node fluctuated and increased. The overall degree of centralization of the economic network increased. However, the centrality level of each city node was greatly different, and the development of the economic network structure was still uneven. However, the centrality gap between cities has gradually narrowed, and the degree of uneven economic networks has tended to weaken. ④The "core-periphery" structure of the economic network is obvious, and the number of cities in the core area has gradually increased, spreading in a flaky manner. Tianjin, Tangshan, Dalian and other cities have always been in the core area, and Rizhao and Dandong have been at the edge of the network. ⑤QAP analysis shows that transportation technology innovation, technological innovation, economic globalization, factor agglomeration and diffusion, and industrial structure are the main factors affecting the economic network evolution of the urban agglomeration in the Bohai Rim Region.

Keywords: Bohai Rim Region; economic network structure; modified gravity model; social network analysis; evolution

随着“一带一路” 、“京津冀一体化”、“长江经济带”等区域发展战略的不断推进，中国区域经济发展的空间联系越来越密切^[1]，中国区域经济空间格局呈现出从增长极引领逐渐过渡到以城市群和经济带为支撑的网络化结构发展新态势。经济联系网络是以区域为载体、以经济活动为基础，通过要素流动网络和交通扩散通道连结不同等级、规模城市及其影响范围，形成的点、线、面紧密联系的有机系统^[2]。近年来，国内外学者对经济联系网络进行了大量研究。研究方法上，主要是在重力模型以及修正引力模型的基础上^[4]，引入社会网络分析法（SNA）^[5]对区域经济联系网络进行研究；研究内容上，主要包括对区域经济联系网络结构特征如网络密度、网络中心性、核心—边缘结构等进行研究，并且从时间和空间两个尺度上，对其动态演变进行分析^[6]，还包括对经济联系网络的影响因素进行探讨^[3]；研究区域上，国内学者的研究主要集中在长三角^[7]、长江经济带^[2]、中原地区^[8]等经济发达、人口密集的区域，也有学者对省域内的区域经济联系网络进行了研究^[9]，还有学者对跨区域城市群经济网络进行了研究^[10]。

环渤海地区位于全国“两横三纵”城市化战略格局中沿海通道纵轴和京哈京广通道纵轴的交汇处，是我国北方地区对外开放的门户，是我国参与经济全球化的主体区域，是辐射带动“三北”地区发展的引擎，是我国人口集聚最多、综合实力最强的三大区域之一。近年来，对环渤海地区的研究主要集中在经济资源环境协调性、人海经济系统适应性、海洋经济系统脆弱性、经济空间格局演变等方面^[11~14]。基于此，本文在修正引力模型的基础上，测算环渤海地区城市群之间的经济联系强度，构建环渤海地区城市群经济联系网络，运用社会网络分析法，从时间、空间两个维度对其经济联系网络的演变进行分析，并进一步分析其影响因素，以期为环渤海地区城市群实现协调均衡发展提供参考，为政府制定区域性发展政策提供理论支撑。

1. 研究方法及数据来源

   1. 研究方法

      1. 修正引力模型

对区域经济联系进行网络分析，需要构建区域经济联系关系矩阵，由于区域间经济联系强度存在非对等性，为突出经济联系网络的有向性，引入经验常数 （城市GDP占两联系城市GDP之和的比重）对区域间经济联系强度的引力模型进行修正，同时依据Taaffe的实证研究，确定距离衰减系数为2^[15]。具体修正引力模型计算公式如下：

（1）

式中： 为城市 、 间的经济联系强度； 、 和 、 分别为城市 、 的人口规模和GDP总量； 为经验常数， 为城市 、 （行政中心）间的最短通行时间距离。

1. 1. 2. 社会网络分析

社会网络分析^[16]是一种描述网络整体形态、特性和结构的分析方法，其核心是基于“关系”视角来研究相关结构问题如社会结构、经济结构等。本文在利用修正引力模型测算出的城市经济联系矩阵的基础上，借助社会网络分析软件 Ucinet6.0，从网络密度、中心性、核心-边缘结构3个方面对城市群经济联系网络结构演变特征进行分析。

①网络密度。指该网络中各区域间实际拥有的连接关系数与可能拥有的理论最大关系数之比，用以描述整体网络联系状况。网络密度越大，区域内各节点的经济联系越强。计算公式为：

（2）

式中：D为网络密度， 为节点 与其它节点之间的有效联系数量； 为节点数，本文为环渤海地区17个沿海城市即 =17。

②网络中心性。网络结构中的中心性常用来反映节点在网络中的地位、角色，中心性指标包括点度中心性、接近中心性、中间中心性3种，本文选取点度中心性和中间中心性来测度网络的中心性。点度中心性指标衡量城市在区域内的中心地位，中间中心性指标衡量一个城市作为城市之间相互联系媒介的作用和能力，计算公式分别如下：

（3）

式中： 为点度中心性； 为中间中心性； 为与节点 有经济联系的城市个数； 为节点 与其它节点之间的有效联系数量； 为节点 与节点 间存在的捷径数目； 表示节点 处于节点 和节点 间捷径上的概率。

3）核心-边缘结构。该指标反映区域间经济联系疏密程度，能区分出网络结构中的核心区和边缘区，核心区成员之间联系紧密，在网络中处于优势地位；边缘区成员成员之间存在较少的关系或不存在关系，在网络中处于劣势地位。本文通过测度不同节点在经济网络中核心-边缘区域分布，分析不同城市在网络中的重要性及核心-边缘结构的演变特征。

1. 1. 3. QAP分析

利用QAP分析法对影响城市群经济联系网络结构演变的因素进行量化分析。QAP分析是关于两类“关系”之间关系的假设检验，以重新抽样为基础，是一种对两个方阵中各个格值的相似性进行比较的方法，即它对方阵的各个格值进行比较，给出两个矩阵之间的相关系数，同时对系数进行非参数检验。

1. 2. 数据来源

本文以环渤海地区17个沿海城市作为研究对象，以这17个城市的经济总量、人口数以及两两城市间的最短时间成本距离为指标，通过修正引力模型计算经济联系强度矩阵，构建环渤海地区城市群经济网络。数据主要来自：①2006、2012以及2018年《中国城市统计年鉴》^[17]。②两两城市（行政中心）之间的最短通行时间距离，选取非节假日、非高峰的同一时间段百度地图推荐的公路路径距离，包括全国公路里程查询网（http://lcb.sxwl.com.cn/）、百度地图官方网站（http://map.baidu.com/）。

2. 环渤海地区城市群经济网络结构演变分析

   1. 经济联系强度网络演变分析

根据修正引力模型（公式（1））计算出2005、2011以及2017年三个时间断面下环渤海地区城市群的经济联系强度值，将各城市之间的经济联系强度按强弱等级进行划分，借助Arcgis10.2软件，绘制2005、2011以及2017年环渤海地区城市群经济联系强度网络可视化结构图（图1）。

图1 2005年、2011年、2017年环渤海地区城市群经济联系强度演变图

图1显示，2005~2017年环渤海地区城市群经济联系强度整体有所增强，经济联系网络形成并趋于复杂，但总体经济联系水平增速缓慢，大部分城市的经济联系强度处于中低等水平（联系强度值小于0.5）。2005年高水平（联系强度值大于0.5）经济联系数量占总量的16.18%，且主要集中在天津、青岛、烟台等地理位置优越，交通便利，对外开放程度高，经济相对发达的城市；2011年高水平经济联系数量与2005年相同，也占总量的16.18%，说明2005年到2011年环渤海地区城市群处于高水平经济联系强度的城市数量没有发生变化；2017年处于高水平经济联系的城市数量占比增长为17.65%，大连、唐山、秦皇岛等城市与其他城市经济联系水平增强，经济联系网络越来越稠密。但丹东、锦州、日照等城市始终属于低水平经济联系城市，一方面是区位条件不优越，空间上处于环渤海地区城市群的外围，另一方面这几个城市经济发展相对落后，与其他城市的经济联系相对较弱，因此始终属于低水平经济联系城市，处于经济联系网络的边缘。

1. 2. 网络密度演变分析

根据环渤海地区城市群网络密度值演变得出，2005~2017年环渤海地区城市群整体网络密度有所提高，各城市间经济联系增强，经济联系网络呈现出复杂化、稠密化演变特征。①环渤海地区城市间经济联系波动增强，整体网络密度呈现出先增大后略有下降的发展趋势。2005年网络密度为0.4191，有效经济联系强度数为57条；2011年环渤海地区城市群有效经济联系强度数增加27条，网络密度增大到0.6176，城市间的经济联系最为密切；2017年网络密度值相比2011年略有下降，为0.5184。②整体经济网络结构趋于复杂，核心节点城市数目增多，边缘城市经济联系增强。2005~2017年，大连、唐山、天津、烟台四个城市与环渤海地区城市群内一半以上的城市有紧密的经济联系，处于经济网络的核心地位；2011年、2017年青岛、潍坊、沧州与环渤海地区城市群经济网络结构中有经济联系的城市也超过一半，在经济网络中发挥的作用逐渐增强。③经济网络结构呈现出不均衡化和不对称化，各城市在经济网络中所处位置差距较大。天津、大连、唐山等地一直处于网络的中心，而日照、丹东等地则一直处于网络的边缘，但整体网络联通能力逐渐增强，经济网络不均衡化发展程度趋于弱化。

1. 3. 网络中心性演变分析

环渤海地区城市群经济网络点度中心势和点度中心度演变呈现以下特点：①经济网络结构不均衡化和不对称化发展。环渤海地区点出度中心势呈下降趋势（3个时间断面分别为21.88%，14.06%，11.33%），点入度中心势呈先下降后上升趋势（3个时间断面分别为55.08%，40.63%，51.17%）说明环渤海地区城市群经济联系不均衡但趋于弱化，整体经济网络的资源集聚能力强于资源辐射能力。②各节点度数值普遍先提高后略有下降，点出度和点入度差异较大。2005~2017年天津、大连、唐山的入度始终高于其出度，说明这些城市的资源集聚能力强于其资源辐射能力；丹东、葫芦岛、秦皇岛的出度始终高于其入度，说明其资源辐射能力始终强于资源集聚能力；营口、盘锦、锦州在2011年和2017年的出度值超过入度，说明这三个城市的资源辐射能力不断提高，经济溢出效应增强。③各节点度数值差距始终较大，且差距变化不明显。2005~2017年天津、唐山、大连、青岛、烟台等城市点度中心度基本上处于前五（2011年秦皇岛出度排名跃居首位，主要得益于秦皇岛市对外经济合作取得突破，成功举办了“秦皇岛—南非东开普省经贸合作洽谈会”，外商在秦直接投资额大大增加），处于经济网络的中心；而丹东、日照由于受区位条件以及经济发展水平等影响出度与入度排名均靠后，处于网络的边缘。

环渤海地区城市群中间中心性演变呈现出以下特点：①整体网络联通作用增强。环渤海地区城市群整体网络中间中心势处于偏低水平且不断降低（3个时间断面中间中心势分别为15.79%，11.50%，8.49%），说明网络结构内各节点都趋向于发挥交流沟通的媒介作用，整体网络结构发展越来越均衡。②各节点中间中心度普遍降低，各节点之间的中间中心度差距逐渐缩小。2005年，秦皇岛的中间中心度最高为20.278，说明2005年秦皇岛在经济网络中所掌握的权力最大；2011年、2017年各城市中间中心度普遍降低（2011年和2017年中间中心度最高的都是大连分别为13.517、11.371），说明各城市之间的差距逐渐缩小，经济网络朝着更均衡的方向发展。③大连、天津、秦皇岛、唐山一直发挥着重要的桥梁作用，这些城市区位条件优越，经济集聚以及扩散能力强，因此是经济网络中的媒介，与其他各城市的经济联系都较强。而丹东、日照、滨州等城市的中间中心度始终很低（3个时间断面下均小于0.5），从而在网络中几乎不发挥媒介作用，处于网络的边缘。

1. 4. 核心—边缘结构演变分析

利用核心—边缘结构分析，可以进一步判断出网络中各节点所处的位置，本文利用Ucinet6.0的“Core/Periphery”算法对环渤海地区城市群经济网络的核心—边缘结构进行分析。

结果表明：环渤海地区城市群经济网络已经形成明显的“核心—边缘”结构，核心区内各城市经济联系密切，边缘区与核心区的联系逐渐增强。①核心区与边缘区之间的经济联系密度明显增大。2005~2017年核心区内部联系密度位于（0.7，0.8）区间，边缘区内部联系密度位于（0.2，0.3）区间，2005年、2011年、2017年核心区到边缘区的联系密度分别为0.371、0.65、0.586，边缘区到核心区的联系密度分别为0.114、0.433、0.3，边缘区内部联系密度远小于核心区，但边缘区与核心区的经济联系明显增强。②核心区范围呈先扩大后略有下降的趋势。如图4所示，2005年核心区范围最小，主要包括大连、秦皇岛、唐山、天津等10个城市；2011年核心区范围明显扩大，营口、盘锦、锦州进入核心区，与其他城市的经济联系逐渐增强；2017年核心区范围略有缩小，营口、锦州、滨州退出核心区，在经济网络中发挥的作用减弱。2005~2017年，大连、秦皇岛、唐山、天津、沧州、潍坊、青岛、烟台8个城市始终处于核心区，在经济网络中处于核心位置，对城市间的经济联系发挥着重要作用；而丹东、葫芦岛、威海、日照这4个城市一直处于边缘区，在网络中发挥的作用较弱，且主要是被动地接受来自核心区的经济扩散。

图4 环渤海地区城市群经济网络核心—边缘区分布演变

1. 5. 环渤海地区城市群经济网络结构演变综合分析

通过对上述经济联系强度、网络密度、网络中心性等经济网络结构指标演变的分析，环渤海地区城市群经济网络结构演变过程大体分为三个阶段：①初步形成期。2005年以前环渤海地区城市群经济网络结构处于初步形成期，环渤海地区城市群经济发展初步形成网络化结构，网络结构内各城市节点经济联系初具规模，但并不稠密，各城市经济联系差距较小，网络结构化发展仍有很大提升空间。②快速发展期。2005年~2011年，环渤海地区城市群经济网络结构进入快速发展时期，各城市经济联系越来越密切，网络密度大大提高，各城市网络中心性提高，核心区范围扩大，经济网络结构发展越来越稠密，网络结构越来越复杂。③平稳调整期。2012年至今，环渤海地区城市群经济网络结构发展进入平稳发展的调整期，2017年网络密度、网络中心性等指标数值相比于2011年变化不明显且略有下降，稠密化程度降低，但各城市经济发展差距缩小，经济网络结构不均衡化发展程度降低，经济网络结构发展越来越均衡。

3. 环渤海地区城市群经济网络结构演变影响因素分析

   1. 影响因素指标选取及模型建立

城市群经济网络结构的形成和演变是城市间经济相互作用在区域空间内的客观反映，是多种因素相互作用的结果。本文从交通技术创新、要素集聚与扩散、产业结构、科技创新水平和经济全球化水平等方面测度环渤海地区城市群经济网络结构演变的影响因素，选取2017年环渤海地区城市群经济联系强度矩阵为因变量矩阵，选取上述影响因素差值矩阵为自变量矩阵，构建环渤海地区城市群经济网络演变影响因素分析模型，其中，回归分析模型如下：

(4)

式中： 为因变量矩阵； 为自变量矩阵； 为常数项； 为8个自变量的回归估计值； 为随机变量。

1. 2. QAP结果分析

由于模型中的自变量取自各影响因素的差值，因此相关系数为正，差值越大，城市间经济联系越大，对经济网络的完善升级起着促进作用；反之，对经济网络的完善扩展起着制约作用。根据QAP相关分析结果，交通技术创新、科技创新水平和经济全球化水平对经济联系网络都产生了显著影响。其中，科技创新水平和经济全球化水平与经济联系的相关系数为正，说明科技创新水平越高，经济全球化水平越高，城市间经济联系越强，对经济联系网络的完善升级起着积极的促进作用；在交通技术创新因素中，高铁动车发展与经济联系的相关系数为正，说明新型交通工具的发明使用大大加强了城市间的经济联系，对经济网络的完善起着重要的促进作用，而时间成本距离与经济联系的相关系数为负，说明时间成本距离越大，城市间的经济联系越小；要素集聚与扩散作用、产业结构与经济联系的相关性不强，作用不显著，原因可能是较强的经济联系往往出现在三次产业结构相似或相对完备的地区，而环渤海地区各城市间产业结构差异较大；固定资产投入、社会消费品零售额等反映要素集聚与扩散作用的指标差异过大，会阻碍区域间技术与资金的流动，从而不利于整体经济网络的升级完善，如2017年天津的固定资产投入达6430万元，而丹东只有200万元左右，使得丹东与环渤海地区其他城市的经济联系较弱而一直处于经济联系网络的边缘。

1. 3. 影响因素结果分析

综上，影响环渤海地区城市群经济网络演变的因素主要有如下几方面：

①交通技术创新。2005~2017年，环渤海地区交通运输方式的不断创新，高速公路、高速铁路等交通技术的快速发展，尤其是高铁动车等铁路运输方式从无到有的出现，大大缩短了城市间的时间成本距离，加强了城市间的经济联系，促进了环渤海地区城市群经济网络的形成与发展。

②要素集聚与扩散。2005~2017年，环渤海地区17个沿海城市固定资产投资总额由10512.18亿元增加到37457.51亿元，2017年较2005年增长了3.56倍；社会消费品零售额由6033.32亿元增加到31539.72亿元，增加了5.23倍，城市群内要素流动日趋频繁，为经济网络的发展提供了基础，但城市间固定资产投资总额差距过大，制约着城市间的经济联系，不利于经济网络的升级完善。

③产业结构。2005~2017年，二三产业所占比重显著上升，2005年环渤海地区二三产业平均所占比重为88.55%左右，2017年上升到96.16%，产业结构重心不断向二三产业转移，三次产业结构发展愈加不均衡，不利于环渤海地区城市群经济网络朝着均衡化、合理化的方向演变。

④科技创新水平。2005~2017年，环渤海地区的科技支出不断增加，科技创新水平显著提升，为交通技术的发展，要素的集聚与扩散提供了技术支持，促进了环渤海地区城市群经济网络的优化。

⑤经济全球化水平。2005~2017年，环渤海地区17个沿海城市实际利用外资总额由160.27亿美元增加到311.96亿美元，经济逐渐向全球市场开放，该区域经济全球化水平提高，城市间的经济联系增强，促进了经济网络的不断演进。

4. 结论及讨论

   1. 结论

本文基于关系视角的社会网络分析法研究了环渤海地区城市群经济网络结构的演变，在利用修正引力模型构建经济网络的基础上，运用各项网络指标对其经济网络结构演变进行分析，并对其网络结构演变的影响因素进行了探索，得出如下结论。

环渤海地区城市群经济网络已经形成且初具规模，经济网络结构由快速发展阶段进入平稳调整阶段，经济联系强度增速放缓，经济网络不断朝着完备化演变。从经济联系强度和网络密度演变来看，环渤海地区城市群整体经济联系强度增大，网络密度增大，区域内各城市经济联系增强，经济联系网络朝着更加稠密化的方向演变。从网络中心性演变来看，大部分城市节点网络中心性先增强后降低，大部分城市的资源聚集能力强于资源辐射能力，各城市在经济网络中所处地位不同且变化不大；整体网络中心性逐渐降低，经济网络朝着更加均衡化的方向演变。从经济网络“核心—边缘”结构演变来看，环渤海地区城市群在空间联系上形成了较为明显的“核心—边缘”网络结构，天津、唐山、大连等城市一直处于网络的核心，而丹东、日照等地则处于网络的边缘，核心区范围不断扩大，核心区与边缘区的经济联系逐渐增强。对影响环渤海地区城市群经济网络结构演变的因素进行分析，结果表明：交通技术创新、要素集聚与扩散、产业结构、科技创新、全球化水平等因素会影响环渤海地区城市群经济网络的演变。科技创新、交通技术创新、经济全球化水平对环渤海地区城市群经济网络结构演变具有正向作用：大连、天津科技投入较大，科技创新水平较高，天津、青岛等地高铁技术迅速发展，交通技术水平大大提高，大连、天津、青岛等地实际利用外资额远远超过其他城市，经济对外开放水平相对较高，这便使得这些城市在经济网络中发挥着重要的沟通与交流作用，促进了经济网络中各城市间的经济联系，有利于经济网络的升级与完善。相反，各城市产业结构差距越大，要素集聚与扩散作用差距越大会降低经济网络中各城市间的经济联系强度，进而制约着经济网络朝更均衡化方向发展。

1. 2. 讨论

通过对环渤海地区城市群经济网络结构演变以及演变影响因素的研究，以期为环渤海地区城市群区域发展战略的制定提供一定的理论指导。但城市经济联系不能仅仅用城市GDP、人口、时间成本距离等指标量化，还应考虑经济结构、城市规模等因素，因此有必要引入更多变量对城市经济联系强度进行综合量化，通过统一对选取的三个时间截面的经济联系强度值为10000作为切分点进行二值化处理，对经济网络结构分析的准确性造成一定的影响；同时，选取截面数据对经济网络结构演变影响因素的分析也存在一定的局限性。在以后的研究中，有必要对这些问题深入分析。

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基金项目：国家自然科学基金项目（71673259）；中央高校基本科研业务费专项（201862004）资助。

作者简介：于谨凯（1971-），男，山东青岛人，博士，教授，主要研究方向为区域经济学和海洋经济学。E-mail：[e-mail]