文摘

基于社会经济统计数据,传输数据,网络大数据、城市连接指数(UCI)构造的工业、交通、信息和创新,和高质量发展指数(HDI)从五个方面建立了:创新、协调、绿色发展、开放和共享。采取建设城市群为例,城市连接强度和高质量发展水平测量来分析它们之间的关系。从2012年到2018年,每个城市的UCI和人类发展指数显示不同程度的增长。注意,存在显著的地区差异,兰州和西宁有最大的区别。城市之间的最大差距在于创新的连接强度。此外,城市外部连接是密切相关的高质量的发展,尤其是创新和绿色发展。工业和交通连接,每增加1%的人类发展指数将增加0.317%和0.159%,分别。这项研究提供了方法论的参考测量城市连接和提供决策支持高质量的中国和其他国家的发展。

1。介绍

城市系统的特点是开放性、非线性、多样性、波动,自组织(1,2]。开放直接揭示了连续交换的物质,能量和信息在不同的城市之间。这个外部连接允许城市系统不断补充能量,这是一个主要的驱动力来保持它的活力和整齐3,4]。在城市群,城市尤其是互联(5),以及城市之间的亲密关系是一个重要的指标在反映城市群的发展程度。2017年,中国提出了高质量发展的概念,旨在将寻求“增长”寻求“增长”与一般改善社会经济发展。高质量的发展将是中国社会经济发展的主题在14五年计划(2021 - 2025)。高质量发展道路后意味着保持致力于以人为本的方法和创新的概念,协调,绿色,开放,共享发展6]。目前,我国城市群占全国人口的75%,国内生产总值(GDP)的80%,是社会经济发展的主要空间载体(7]。因此,有必要探索城市连接强度和高质量发展水平之间的关系在典型城市群对区域可持续发展8,9]。

如何衡量城市连接强度和高质量发展水平?这两个系统之间的关系是什么?现有的研究主要集中在城市网络的定量测定和联系。不同来源的流动被用来反映城市的功能联系,如移民(10)、运输(11,12)、贸易(13),和信息(14]。POLYNET项目测量了城市群的程度的凝聚力在欧洲通过分析日常通勤流(15]。的强度、方向、网络模式,讨论了层次结构之间的联系的城市(16- - - - - -19]。城市连接强度的测量方法主要包括重力模型(20.,21,城市流强度模型22),区域可达性(23),和社会网络分析(24,25]。然而,大多数研究只关注一个维度的城市连接,缺乏综合分析。此外,中国政府提出的高质量发展的概念只有最近引起了人们的关注。高质量发展的新时代将协调发展的速度和质量之间的关系(26]。全要素生产率,需要增加和旧增长动力应该取代27]。长等人评估的高质量发展社会的黄河流域,从五个方面,经济、资源、生态、和文化(28]。尽管对中国外商直接投资的影响特征的高质量的经济发展进行了研究29日),没有共识城市高质量发展的理解和测量。

考虑到当前研究的不足,城市连接指数(UCI)和高质量发展指数(HDI)构建基于复杂性理论。以建设城市群为例,每个城市的连接强度和高质量发展水平从2012年到2018年。然后,我们解释定量和定性的耦合协调UCI和人类发展指数之间的关系。最后,推广意义和政策含义进行了讨论。这项研究提供了方法论的参考测量城市连接和提供决策支持高质量的中国和其他国家的发展。

2。理论基础

一个城市是一个复杂的系统像一个有机体,流入和流出的物质,能量和信息是新陈代谢30.- - - - - -32]。复杂性科学认为,系统的开放性和流动性的内部系统元素的驱动力是活力和持续进化的地球上所有的复杂系统:一个基本的自然法则(33]。同样,作为一个开放复杂的有机区域系统,城市也遵循这个定律。有一个不间断的材料,人、能源、和信息流动在一个城市或不同的城市之间34]。各个城市之间的“流”在主动和被动力量的推动下,城市之间形成复杂的网络连接。评估一个城市的代谢活力的关键是量化这些流的强度。城市之间的相互作用越强,越高社会经济产出的城市35]。特别是在信息时代的特点是一个新的网络社会和信息城市,这种交互是成为城市发展更重要36]。

UCI之间双向的积极和消极的反馈效应发生,人类发展指数(图1)。加强外部连接城市系统的高质量发展的促进和支持一个城市。城市高质量的发展将促进城市的开放。在城市规模、城市系统的开放性越高,流动性越高的各种元素在城市和城市的宜居性和可持续性越高(37]。城市群规模,城市之间的联系越高的行业,交通、信息和创新,具有较强的生命力和竞争力的城市群和城市和大的高质量发展地区。因此,我们认为城市的外部连接可能与他们的高质量的发展。定量验证将在下面被执行。


图1
城市连接和高质量的发展之间的关系。

3所示。方法和数据

3.1。研究区域

建设城市群是19重要的城市群在13日提出中国的五年计划(2016 - 2020)。这是一个典型的城市群在最初的发展阶段在中国中部和西部,和中国政府的目标是构建一个支持地区发展的增长极。位于三个自然区域的交集在中国东部季风区域,干旱、半干旱地区,青藏高原是一个重要的交通枢纽和经济通道连接中央和中国西部与中国东部许多干线铁路和国家公路(图2)。它占地9.75×104公里2。人口总数是1194万年,2019年城市化率为49.79%。2019年的国内生产总值约为5771.8亿元,占49.40%的甘肃和青海的总和。


图2
建设城市群。
3.2。城市连接强度测量

人员流动,物质和能量之间的联系主要是通过工业和交通意识到城市和通过互联网信息的流动,电信网络、和其他渠道(38,39]。每个城市都是一个节点在复杂网络中形成的不同城市之间的“流”(40]。因此,我们选择了四维工业、交通、信息和创新,全面衡量一个城市的外部连接强度。

3.2.1之上。工业连接强度

它计算基于产业影响力系数和感应系数(41]。影响系数指的是输出的数量需要增加其他工业部门之后添加一个单位的最终产品(42]。公式如下: 在哪里Ttj代表的影响系数j工业部门,bij的系数我th行和jth列在里昂惕夫逆矩阵,n是行业的数量: 的总和吗jth列矩阵和平均的矩阵的列的总和。

感应系数是指由某些部门所需的输出,以满足生产需求后所有部门的每一个部门在该地区增加了一个单位的最终产品43]。公式如下: 在哪里圣我代表行业的感应系数我影响其他工业领域。 的总和吗我矩阵的行。

借鉴以往的研究(44,45工业连接强度),我们建立了基于“空间连接”和“影响。“工业连接强度表达的实际连接,这是工业规模有关。公式如下: 在哪里Cik代表了工业连接强度n工业城市k和它的值可以反映城市的工业发展的外部辐射能力,Sc我代表每个行业就业的规模,一个米代表每个行业的重量我通过层次分析法(AHP),Cik1 -k2表明工业城市之间的连接强度k1和k2,Dk1 -k2表明两个城市之间的距离,计算两个城市之间的高速公路运营里程最短, 表明工业连接城市的总强度p,米城市群是城市的数量。

3.2.2。交通连接强度

城际交通连接的强度决定了连接程度的人来说,物质,和其他流(46]。考虑在建设城市群火车连接的密度很低,许多城市仍然依靠低级公路、城市之间运行的客运巴士数量添加到模型中。公式如下: 在哪里G魁人党D魁人党K魁人党,B魁人党分别显示每日g系列高速铁路,d系列高速铁路、普通铁路和客运公共汽车从一个城市p城市问。一个,b,c,d代表g系列高速铁路的系数,得出高速铁路、普通铁路和客运巴士。科学量化的连接强度不同的车辆,根据重量计算各种车辆的速度。以g系列高速铁路的速度(300公里/小时的速度)为基准,一个相应地,作为1吗b是250/300 = 5/6,c是120/300 = 2/5,d是80/300 = 4/15。T魁人党代表了从城市交通连接强度p城市问;E魁人党代表平均值城市之间的交通联系p和城市问;Ep-TC代表城市交通连接的总强度p。

3.2.3。信息的连接强度

使用百度搜索指数(47),我们收集搜索对方的数量从2012年到2018年这两个城市之间在建设城市群。百度搜索指数的空间矩阵建立了两个城市,然后,连接信息的总量计算(48] 在哪里P问代表城市的数量的搜索p城市问,问p代表城市的数量的搜索问城市p,Ep-NC显示的信息连接强度p。

3.2.4。创新的连接强度

科学的使用网络数据库,我们采用了中心,以反映城市的位置知识创新网络的城市群49]。我们寻找数据库中的城市之间合作撰写发表论文研究期间。公式如下: 在Citypairqp表示城市之间共同发表论文的数量p和城市问和Ep-INC代表城市的创新的连接强度p。

3.2.5。UCI

我们建造了UCI基于四个指标Ep-IC,Ep-TC,Ep-NC,Ep-INC。使用层次分析法(50的重量),工业、交通运输、信息和创新是设置为0.283,0.266,0.234,和0.217,分别。UCI的公式如下: 在哪里Zp-UCI代表指数的城市连接p城市,Eps代表的标准化值的连接强度年代th的指数pth的城市,W年代代表的重量年代指数。

3.3。为高质量发展的综合指标体系

高质量的发展是新时期中国的首要任务之一(51]。城市高质量发展的评价体系是基于中国新开发的概念,即“创新、协调、绿色、开放和共享,”的核心是平衡发展的速度和质量52]。借鉴以往的研究(28),结合数据可用性和代表性,我们构建了综合指标体系。体重指数是由专家咨询53)和熵方法(54),然后,两个计算的平均综合权重(表1)。

表1
城市高质量发展的评价体系。

人类发展指数的计算如下: 在哪里Yij代表的标准化处理价值jth指数我城市,Wj代表的重量jth指数,米是索引的数量。

3.4。度和协调度的耦合

“耦合”的概念是指两个或两个以上的系统的相互作用和相互影响(34]。我们使用度和协调度的耦合来探索可能的UCI和人类发展指数之间的关系。公式如下: 在哪里C代表了耦合程度,u1代表UCI,u2是人类发展指数。协调度的公式如下: 在哪里D代表的协调程度,T代表两个系统的综合评价指标α和β表示待定系数(我们假设这两个系统同样重要;这两个α和β分配的1/2)。指的是以前的研究(55),耦合程度和协调程度分类,如表中列出2。

表2
度和协调度的分类耦合。
3.5。数据源

社会经济数据来自中国城市统计年鉴》的统计年鉴甘肃省和青海省国民经济行业分类》(GB / T 4754 - 2017),和每个城市统计年鉴。铁路交通数据是来自交通运输部(https://www.mot.gov.cn/),国家铁路管理局(http://www.nra.gov.cn/),12306年中国铁路的网站(https://www.12306.cn)。阿特拉斯的公路交通运营数据得到中国的高速公路和城市和农村道路和官方网站(http://jtys.gansu.gov.cn/和http://jtyst.qinghai.gov.cn/)。乘客从去哪儿得到了频率(https://www.qunar.com/)和携程旅行网(https://www.ctrip.com/)。相关数据从其官方网站(百度搜索指数http://index.baidu.com)。联合发表论文的数量确定科学从Web数据库。点2.5浓度从达尔豪斯大学大气成分分析得到的数据组。

4所示。结果

4.1。UCI的建设城市群
以下4.4.1。工业连接强度

工业城市之间的联系强度建设城市群一直在上升,从2012年的平均226.08 502.65 2018年(图3(一个))。该地区工业城市之间的联系强度变化很大。城市的东部城市群(兰州、白银、定西市和临夏)比城市更紧密地与外部行业西部(西宁,Haidong,海南,Haibei Huangnan)。工业连接强度在海南,Haibei Huangnan都低于200。在研究期间,兰州是海南最强和最弱的城市群工业连接强度,和两者之间的差距逐年扩大。

(一)
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(b)
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(c)
(c)
(d)
(d)
图3
四维空间的城市在建设城市群连接索引。工业连接,(a) (b)的交通连接,(c)信息连接,连接和(d)创新。
4.1.2。交通连接强度

兰州总是最大的总运输连接城市群,它从2012年的54.27增加到2018年的132.20(图3 (b))。兰州、西宁、路是重要的交通枢纽,而交通之间的联系强度三个城市总是在顶部。然而,交通连接Huangnan Haibei相对较弱,和增长是缓慢的。在城市群,只有兰州和路g系列高速列车,兰州,西宁,路d系列高速列车。一般来说,城市位于主要的铁路有最近的交通连接。周边城市弱与核心城市。

4.1.3。信息的连接强度

从2012年到2018年,所有的信息连接强度的城市建设城市群均呈增长趋势,但增加的速度不同(图3 (c))。信息连接兰州和西宁的强度一直是优越的。的信息连接强度Huangnan是最糟糕的。海南的信息链接快速增长。总的来说,甘肃省信息连接强度远远高于在青海省。

4.1.4。创新的连接强度

创新的连接强度降低等城市群的核心城市兰州和西宁到周围的城市,呈现cliff-like下降;一个明显的dual-center空间结构(图成立3 (d))。兰州和西宁有丰富的高等教育机构和科学研究机构,提供许多高层次的创新平台,有利于城市创新的联系。西部地区贫困条件科学研究和创新,导致创新的连接强度相对较低。

4.1.5。UCI

从2012年到2018年,每个城市的UCI建设城市群均呈增长趋势,但增长的速度和幅度不同。城市增长最快的UCI Huangnan和海南,平均增长率超过6.60%和1.21%,分别为(图4)。兰州的UCI城市群的平均值的2.84倍,表明兰州密切与其他城市和城市群中起着主导作用。西宁有第二UCI的UCI Huangnan一直在底部。兰州和西宁的辐射和带动效应对周围城市正变得更强。平均UCI一直在稳步增加,反映出在城市群空间联系越来越紧密。


图4
城市建设城市群连接指数。
4.2。建设高质量发展的城市群

人类发展指数存在明显的空间差异,四维空间的城市建设城市群(图5)。兰州和西宁明显比其他城市在所有维度。兰州的创新指数是对城市群的平均水平的5倍。绿色发展指数在城市的差距很小,和Huangnan最低得分。开放的维度发展临夏的分数,海南,Haibei,和Huangnan得分低于0.01,低于最高价值的近五倍。共享发展指数的变化是明显不同于其他维度,展示空间的特点“低中间高两边。”

(一)
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(b)
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(c)
(c)
(d)
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(e)
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(f)
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图5
高质量的发展水平的空间分异建设城市群。

时间尺度,每个城市的人类发展指数在研究期间表现出上升趋势,但增长速度不同。兰州一直是第一个在人类发展指数方面,而临夏和Haibei一直在底部。人类发展指数最高的价值是4.6倍人类发展指数最低。最大的差距是创新发展,最小的差距被绿色发展和共同发展。人类发展指数的变异系数(VC)反映了城市群空间发展的不平衡程度。表3表明,不平衡从2012年到2018年,减少和VC从0.847下降到0.697。总体而言,东部城市的城市群的人类发展指数高于西部城市。

表3
城市的高质量发展指数,2012 - 2018。
4.3。耦合UCI和人类发展指数之间的关系
4.3.1。皮尔森相关分析

uci高质量发展的大多数指标有显著相关性,特别是创新发展和绿色发展(表4),这表明增强连接的城市可能会促进发展。有密切关系的城市连接的创新发展和绿色发展水平。创新发展的三大股指明显与城市连接的三个子系统;实际利用外国直接投资的比例只是GDP显著相关工业和信息联系;城市连接子系统不明显与城乡收入比和书的数量在每10000人公共图书馆。

表4
UCI和人类发展指数之间的相关性测试建设城市群。
4.3.2。面板回归分析

基于UCI的面板数据和人类发展指数,结合数据结构和豪斯曼测试结果,我们选择一个随机回归模型来测试人类发展指数和四个UCI之间的关系。如表所示5,lnTC lnIC lnNC, lnINC代表对数形式的行业,交通、信息,分别和创新。工业和交通连接在人类发展指数有显著的积极影响,而连接信息和创新没有显著影响。

表5
人类发展指数和四个uci的回归结果。

工业连接和人类发展指数之间的弹性系数为0.317,表明,每增加1%的工业城市的连接,它的高质量发展水平增加了约0.317%。城市对外交通连接的弹性系数和人类发展指数为0.159,表明每增加1%,一个城市的交通连接增加了0.159%的高质量的发展水平。增加交通连接可能会加速等生产要素的自由流动人口,城市之间的物流和信息,增加城市的开放和共享。连接和创新的信息连接对人类发展指数无显著影响,但力量是正面的,这表明一个改进的信息和创新连接可以改善城市高质量的发展水平在一定程度上。

4.3.3。度和协调度的耦合

所有城市的耦合程度表现出上升趋势在2012 - 2018(图6),但增加的大小变化很大。的耦合程度Huangnan迅速增长,从2018年的0.071到2012年的0.346,但仍在底部。其他城市不同的耦合程度少,值0.37 - -0.49的范围内,保持相同的耦合阶段在研究期间。Haibei Huangnan的协调程度,海南低于0.2,代表一个严重失衡状态;兰州和西宁有较高的协调程度。白银,定西市临夏,Haidong轻度失调的状态。

(一)
(一)
(b)
(b)
图6
UCI之间的耦合协调度和建设城市群的人类发展指数。(一)耦合程度和(b)协调程度。

从2012年到2018年之间的耦合协调程度,UCI和城市的人类发展指数均增加;值[0.38,0.44]和[0.24,0.30],分别,这表明有一个敌对的阶段,轻度障碍之间的外部联系和城市高质量的发展。耦合协调度都增加,表明两者之间的相互作用和相互影响的程度加深。2012年,总体协调包括兰州和西宁地区,而严重失衡的城市包括Huangnan Haibei,海南、临夏,和温和的无序的城市包括白银,定西市和Haidong。在2018年,只有Huangnan和Haibei仍然严重失衡的城市,和温和的无序区域的数量增加。UCI之间的协调程度和人类发展指数的兰州和西宁一直很高。

5。讨论

5.1。研究的意义

高质量的概念发展提出由中国政府与联合国2030年的可持续发展目标是一致的(西班牙),代表西班牙在中国的具体实施方式(56]。它强调发展的速度和质量,把以人为本的概念,和平衡效率与公平。城市高质量发展的评价体系提出了可能是一个参考学习其他国家或地区。

大多数以前的研究都聚焦于城市连接或城市网络只考虑个人方面,如知识协作(49,57),交通流量(46,58),和网络连接59]。UCI成立于本研究合成这些维度。考虑到实际情况的情况下,相关的方法已得到改进。例如,我们增加了乘客的公共汽车数量在运输连接模型提高精度;当构建信息连接模型,网络大数据被用来反映城市之间信息流的强度。本研究为今后的研究提供了方法论的参考。

5.2。政策影响

本研究证明城市的外部连接对城市发展有积极作用的定量分析,为其他地区或国家提供决策参考。城市群的多中心和网络有助于实现平衡和高质量的区域发展。对于工业连接,重要的是要进一步明确不同城市的产业功能定位,促进功能互补。城市应该发展互补,元素的流动应该打破壁垒,并应形成一个产业链周期。主要城市之间的交通连接,交通线路和关键城镇应加强;集成的票不同运输方式之间的连接和一卡通”互操作性应该推广。连接的信息,许多措施可以有效地促进城市之间的网络连接等改善高速信息网络的布局,加速5 g网络的建设,促进电子政务平台的集成。创新连接,城市应该提高科技成果转化,促进市场机制的深入整合生产、教育、创新和研究课题。

5.3。研究不足和前景

目前的研究只考虑四维工业、交通、信息和创新城市连接。在未来,有必要完善评价指标体系,补充城市的连接在政治和文化的维度。UCI之间的关系和人类发展指数是否在建设城市群是一个普遍的需要测试通过进一步使用其他地区作为例子。城市之间的相互作用机理和定量关系连接和高质量的发展需要进一步探索运用复杂性科学。

6。结论

本研究有助于科学界在两点。UCI和人类发展指数是由多个维度基于大数据和统计数据,以及UCI之间的耦合关系和人类发展指数决定。主要研究结果如下。

从2012年到2018年,每个城市的UCI建设城市群显示不同程度的增长。增长最快的城市是Huangnan和Haibei。兰州和西宁在所有密度最高的连接强度。城市高质量的开发可以通过五个维度来衡量:创新、协调、绿色发展、开放和共享。每个城市的整体高质量发展水平呈上升趋势,但也有地区差异。兰州和西宁有最高水平的人类发展指数,但是其他城市不远了。差距最大的是创新发展水平,和绿色和共享发展的差距是很小的。

uci高质量发展的大多数指标都显著相关,特别是创新和绿色发展。这意味着增强外部连接和开放的城市系统可能会促进高质量的发展。我们的案例分析表明,每增加1%工业和交通连接,城市高质量发展水平将增加0.317%和0.159%,而信息的影响和创新连接并不重要。有一个敌对的关系和轻微障碍UCI和人类发展指数之间的城市,但这一趋势正在改善。

数据可用性

这些分析中使用的所有输入数据来自发表文章中引用的来源。其他数据集生成在当前的研究中可从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是由中国国家自然科学基金(批准号41771130)和研究经费的第二综合科学研究青藏高原(批准号2019 qzkk1005)。