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Economic geography >

2024 , Vol. 44 >Issue 7: 56 - 67

DOI: https://doi.org/10.15957/j.cnki.jjdl.2024.07.006

Spatial Evolution Mechanism of Modern Metropolitan Areas under the Combined Effect of Hierarchy-flow：A Case Study of Wuhan Metropolitan Area

  • ZHENG Wensheng , 1, 3 ,
  • ZHOU Ying , 1, ※ ,
  • WANG Xiaofang 1, 2 ,
  • DU Nanqiao 1 ,
  • XIONG Zhifei 4
Expand
  • 1. College of Urban and Environmental Sciences，Central China Normal University，Wuhan 430079，Hubei，China
  • 2. Wuhan Branch of China Tourism Academy，Wuhan 430079，Hubei，China
  • 3. Hubei High-quality Development Institute，Central China Normal University，Wuhan 430079，Hubei，China
  • 4. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101，China

Received date: 2023-10-30

  Revised date: 2024-06-13

  Online published: 2024-09-13

Fold

Abstract

With the advancement of globalization and informatization,the theory of urban external relations has gradually shifted from the central place theory to the flowing space theory. However,the construction of China's modern metropolitan areas (MMAs) faces a parallel background of globalization,informatization,industrialization and urbanization. This paper proposes that space hierarchies and flows (hierarchy-flow) have a combined effect on the spatial evolution of China's MMAs. Based on the function law of "hierarchy-flow", this paper constructs the spatial evolution analysis framework of MMAs under the combination of "hierarchy-flow" from three dimensions: spatial morphology,function and scale. The research points out that: 1) The mechanism of hierarchical space based on scale,functional and administrative hierarchy is mainly hierarchical agglomeration,functional coverage and power control. Meanwhile,the mechanism of flowing space based on multidimensional factor flows includes division of labor,cooperation,size borrowing and bottom-up feedback. The interaction of "hierarchy-flow" promotes the spatial integration and reconstruction of metropolitan scale. 2) Urban hierarchy affects the scale and direction of factor flows,which in turn affects the construction of the metropolitan network. Factor flows reshape the hierarchy and functional structure of the metropolitan area through the spatial redistribution of resources. 3) The case of Wuhan metropolitan area confirms coupling effects of "hierarchy-flow" in the spatial evolution of MMAs. Both promote the polycentric networking of spatial forms,the multi-scale network coupling of production functions,the harmonization of living functions,the co-construction and co-governance of ecological space,and the scale reconstruction of spatial relations in the Wuhan metropolitan area. The study facilitates the understanding of the mechanism of spatial evolution in MMAs,and also provides insights into the sustainable development and collaborative governance of MMAs.

Key words： space of hierarchies; space of flows; modern metropolitan area; spatial evolution; spatial reconstruction; factor flow; functional structure

Cite this article

ZHENG Wensheng , ZHOU Ying , WANG Xiaofang , DU Nanqiao , XIONG Zhifei . Spatial Evolution Mechanism of Modern Metropolitan Areas under the Combined Effect of Hierarchy-flow：A Case Study of Wuhan Metropolitan Area[J]. Economic geography, 2024 , 44(7) : 56 -67 . DOI: 10.15957/j.cnki.jjdl.2024.07.006

1930年代，Christaller提出了中心地理论，该理论首次对城镇外部关系进行了阐释，并强调了城镇体系的等级特性以及空间组织的向心性特征[1]。中心地理论构建了工业化背景下，城市化推动城镇层级体系形成的基本范式，因此该理论也一度成为城镇体系研究的核心内容[2-4]。西方发达国家的“大都市区”“都市圈”景观是在工业化、城市化背景下发展起来的。第二次世界大战后，全球分化和快速城市化促进了发达国家都市圈景观的崛起。因此，早期的都市圈研究强调城市等级秩序以及“中心—外围”的圈层结构[5-7]。伴随全球化与信息化深入，全球要素流动趋于自由化、加速化，要素流与关系网络构成的流空间对城市区域的影响越来越显著。1989年，Castells提出“流空间（Space of Flows）”的概念，他认为地理空间愈来愈表现出流动性和可塑性的特点[8]。与此同时，地方被整合进功能性网络之中，直接导致流动空间取代了地方空间[9-10]。全球城市向全球城市区域扩张，并成为资本积累全球化中最具竞争力的领域，以单个大城市为核心的格局被多中心的城市区域格局所取代。因而，流空间主导下的城市网络、多中心城市区域成为都市圈研究的重要趋势[11-14]。
不同于西方国家，中国工业化、城镇化起步较晚。改革开放后，尤其是最近20年，中国才进入城镇化的快速发展阶段。早期的都市圈研究聚焦于概念的引入以及圈层结构的识别。于洪俊等在《城市地理概论》一书中首次将Gottmann提出的Megalopolis译为“巨大城市带”[15]；周一星在对我国城市的概念和人口统计口径进行分析时引入并提出了城市连绵区的概念[16]。随着中国的城镇化进入后期阶段，许多大城市与其周边地区逐渐呈现出都市圈的基本特征。如张伟发现在城镇化背景下南京都市圈核心圈层发育，并呈现沿轴向扩张的特征[17]；韩刚等运用经济距离、引力模型、通勤率等指标识别了长春市与周边乡镇的隶属关系，研究发现长春都市圈圈层结构显著[18]。在国际流空间理论的影响下，基于多元流数据的都市圈空间研究逐渐兴起。如钮心毅等基于上海与周边城市的通勤联系数据识别了上海都市圈的双向联系特征与功能多中心格局[19]；李智轩等从流空间视角识别了南京都市圈的人口流动网络格局[20]。
随着工业化、城镇化进入后期阶段，受全球化、信息化影响，中国许多大城市与其周边地区逐渐呈现出都市圈的基本特征。2019年，国家发展改革委发布《关于培育发展现代化都市圈的指导意见》，提出要培育发展一批现代化都市圈；2021年，中国“十四五”规划明确提出建设现代化都市圈。作为跨城一体化区域，都市圈成为疏解大城市功能、支撑城市群高质量发展、促进区域协同发展、参与全球竞争的重要地域层次[21]。西方国家都市圈发展先面临工业化、城市化，再出现全球化、信息化。中国都市圈建设面临的则是全球化、信息化、工业化、城镇化并行的背景。中国都市圈空间结构既具备工业化、城镇化促进中心集聚的层级性空间特征，又展现出城市跨尺度联系网络化的流动性空间特征。从实践上看，从层级性空间与流动性空间（“层级—流”）结合作用视角解析都市圈空间演化机理是新时代背景下中国都市圈优化治理的现实需求；从理论发展看，尽管有学者提出城镇之间存在“中心—腹地”垂直联系以及水平网络联系[22]，然而缺乏对两者交互作用的关注。因此，“层级—流”结合作用为城市外部关系理论发展提供了新的视角，同时也为理解都市圈空间演化提供了新的思路。
基于此，本文首先构建“层级—流”结合作用下现代都市圈空间内涵及其演化的理论框架；接着，基于理论分析框架，以武汉都市圈为例，利用社会经济数据、道路矢量数据、高铁班次数据以及规划文本分析武汉都市圈的空间结构特征与演化机理；最后，在此基础上讨论武汉都市圈建设的优化路径。

1 理论探讨

1.1 现代都市圈的空间内涵与特征

1950年代，美国提出了“标准大都会区（Metropolitan Standard Area）”的概念。“标准大都会区”是中心城市与外围县市存在密切劳动力联系的区域[23]，通常被认为是大城市城市化过程中出现的普遍现象，是郊区化蔓延的产物[24]。1951年，日本学者提出了“三地带学说”，其大城市的圈层结构思想衍生出了“都市圈”概念。相对于“都市区”，日本的都市圈概念空间范围更大，但同样强调中心城市的核心作用，并在此基础上融入了“日常生活圈”的理念，强调基于便捷交通的当日往返通勤或通学[25]。
中国学者结合中国都市圈发展特征，也对都市圈内涵进行了丰富的研究。如周一星、张伟等提出都市圈是以中心城市为核心、以便捷交通通道为依托，与周边城镇经济联系紧密的一体化区域[26-27]；袁家冬等认为都市圈是以当日往返通勤范围为主、城市功能高度整合一体化的日常生活圈[28]。传统的都市圈被认为是中心城市职能空间聚集与扩散的结果，强调都市圈空间“中心—外围”的圈层结构以及“中心城+卫星城”“中心+郊区”的组合模式[36]。
2019年，国家发展改革委将都市圈界定为“城市群内部以超大特大城市或辐射带动功能强的大城市为中心、以1小时通勤圈为基本范围的城镇化空间形态”。此概念明确了都市圈的空间范围以及紧密的本地联系，在此基础上，本文还强调国家、区域、地方等多尺度相互作用对都市圈空间的影响，并认为现代都市圈不仅仅是基于紧密经济联系与便利交通的经济圈、通勤圈，还是“对外链接全球生产网络、对内社会—生态联系紧密”的功能圈、生活圈、治理圈。具体呈现以下5个方面的空间特征：
①多中心网络化的空间形态：基础设施网络化扩张，不同层级城镇之间、同层级城镇之间、城乡之间实现互联互通，资源要素向中心、节点的集聚，外围城镇组团发育，呈现出“中心—外围”与“节点—网络”复合的空间结构。
②紧凑便捷的生活空间：各城市内部职住功能匹配、多功能混合，居民日常生活以城内短距通勤为主，城际向心通勤不显著。信息化的发展促进了城际生活功能的共建共享以及高层级功能服务范围的网络化扩张。
③多尺度耦合的生产布局：集聚经济和网络外部性促使都市圈在更大尺度上实现创新要素、创新活动的集聚，本地生产网络与全国、全球生产网络相耦合，都市圈内部基于产业价值链实现分工合作，本地生产空间向多中心集聚，实现生产网络“地方—国家—全球”的多尺度耦合。
④共建共治的生态空间：都市圈的开发建设受制于区域生态本底，现代都市圈建设强调处理好城市区域发展与生态环境保护的关系。基于城镇资源环境禀赋与发展战略定位，统筹区域内生态资源，推进跨行政区的生态空间保护与治理，实现生态空间共建共治。
⑤治理体系空间协同：基于集权化科层制的自上而下的垂直管理相对弱化，基于市场以及城市网络联系的自下而上的扁平化管理增强，政府治理、市场治理、社会治理通过共商共建共治高度综合，并实现现代都市圈协调发展。

1.2 层级性空间、流动性空间的界定与作用表现

不同尺度空间之间存在垂直层级关系，地方尺度的垂直联系构成了中心—腹地的层级结构。多尺度空间过程相互交织形成多重空间尺度组成的复杂整体[29]。我国的中央集权体制和郡县制度十分悠久，使得我国城镇体系的层级特征更具有强大的历史惯性和社会文化基础[30]。本文将层级性空间定义为全球、国家、区域、地方等多尺度层级嵌套的地域系统，并解读层级性空间功能层级（全球城市—中心城市—次中心城市—节点城市）、规模层级（大城市—中等城市—小城镇）、行政层级（国家级—省级—地级—县级—乡镇）的三层意涵。
在工业化、城镇化过程中，层级体系通过促进中心增长与郊区蔓延、产业集聚与扩散、服务设施层级化布局、治理体系垂直贯通，塑造了都市圈的形成和发展。具体地，从功能层级视角看，中心地服务功能层级高，服务范围广，对低层级城镇存在功能上的空间覆盖。为获得高层级服务，人们会选择向距离最近的中心地流动，进而促进中心城市的集聚与扩张。从规模层级视角看，大城市的要素集聚能力强，对资源流动与配置起着主导作用，许多实证研究也将城镇规模层级等同于城镇层级[31]。从行政层级视角看，行政区划是重要的行政资源，其可被视为具有空间、权力、组织、政策属性的资源[32]。行政层级越高则在区域中具有较高的话语权，这对资源的流动配置、都市圈的空间结构调整等都存在一定的控制作用。
随着全球化和新技术革命的不断深化，尺度之间的交互联系已突破地理层级的限制，要素流与关系网络构成的“流空间”变得日益重要。流动性空间指代通过基于通勤、商务、购物、社交、休闲等日常生活需求的人口流动，以及基于经济联系需求的物流、资金流、信息流等运作的空间。基于跨尺度要素流动，城镇之间的联系主要表现为城镇之间基于产业链的分工合作，城镇竞争以及城镇之间的功能与规模借用。在全球化、信息化背景下，各种流与关系网络使得都市圈越来越嵌入到全球城市网络中，各尺度的生产、生活、交通、通信联系网络不断影响都市圈内外的中心地层级体系。流动网络通过要素关联、功能/规模借用、分工合作、负向反馈促进多中心发育、生产网络化与一体化、服务设施去中心化、治理体系扁平化，进而影响都市圈空间的变化和演进。
“层级—流”既有自身的作用方式与演化规律，同时又通过跨边界、跨层级的要素流动、信息交互、经济联系等实现都市圈的跨尺度空间耦合。现代都市圈空间演化面临流动网络对层级性空间的重塑作用，以及层级体系对要素流动的控制作用。在两者结合作用下，都市圈空间形态与空间关系不断演化。因此，有必要从“层级—流”结合视角对现代都市圈空间演化的一般规律与作用机制进行探究。

1.3 “层级—流”结合作用下的现代都市圈空间演化

“层级—流”在都市圈空间演化中的结合作用主要表现为城镇层级会影响城镇之间要素流集聚扩散的规模与方向，而城镇间要素流动的加剧又会反过来重塑城镇层级，从而实现都市圈尺度的空间整合与重构。同时，“层级—流”相互作用关系不是固定的，会随着两者作用力强弱变化而动态演化。在全球化以及信息化高速发展背景下，流动性空间对现代都市圈空间结构的重塑作用不断增强，但这并不意味着层级作用会因此而消失。相反，两者相互作用、交互反馈，耦合作用于现代都市圈的空间形态、功能、尺度的重构（图1）。
图1 现代都市圈空间演化机理

Fig.1 Spatial evolution mechanism of modern metropolitan area

在全球化、信息化、城镇化、工业化叠加背景下，中心城市空间扩张与碎片化城市区域空间整合在都市圈形成演化中同时发生。在此过程中，都市圈内的中心城市表现为城市化经济[33]，城镇规模层级以及行政层级往往高于其他城镇，对资源流动具有显著的吸引力以及控制力。因此，层级性空间的集聚作用、控制作用会促进人口、资本、信息、技术等要素向中心城市集聚，都市圈中心城市影响力得到巩固与强化，空间规模不断扩张。与此同时，交通通信基础设施网络以及在此基础上的要素流动将城镇紧密连接在一起，并对城镇体系的关系结构与空间布局产生重大影响[34]。现代化基础设施网络是要素流动物质基础[8]，其为要素的跨尺度流动提供了可能。而且，交通和通信通达性会影响生产性服务业的区位选择，进而对城镇的产业结构与功能层级产生影响[35]。在全球化、信息化影响下，城镇之间要素流动规模和频率加大，各要素流交织成网，形成沟通城镇之间的各种路线、形式和途径。部分中小城市通过借用功能与规模、网络扩散与节点集聚发育成次中心城市，垂直层级体系被重塑。伴随分工深化与专业化集聚生产，次中心城市影响力扩张，进一步与周边的小城镇联合发展形成城镇组团。都市圈垂直的“中心—外围”结构被水平网络拉伸，逐渐趋于扁平化、多中心化与网络化，呈现出“单核—多中心组团—网络”的空间组织形态（图2）。
图2 “层级—流”结合作用下都市圈空间结构演变

Fig.2 Spatial structure of metropolitan area under the combination effect of “hierarchy-flow”

根据中心地理论，城镇功能具有层级分布特征，高层级功能倾向于集中在中心城市，进而对外围区域产生功能覆盖。同时，受行政区划边界效应的影响，都市圈各城镇内部生活功能齐全，在就业和服务方面基本上自给自足，人口流动以市内短距通勤为主。因此，都市圈生活功能空间布局具有多中心、层级化的特征。伴随居民对高层级服务功能需求的增长，信息网络与交通网络的扩张促进中心城市高层级生活功能服务范围网络化扩张。通过生活功能共建共享，外围节点城镇生活功能受辐射作用不断高级化、多中心化，进而促进了紧凑便捷的生活空间的形成。
从生产功能看，“本地—区域—国家—全球”生产网络的多尺度耦合，促进了都市圈的产业再布局与生产空间重构。本地网络联系与跨本地的“管道”交互有利于知识与创新的生产，促进都市圈在更大尺度上集聚资源要素，实现整体能级的跃升。在都市圈内部，中心城市通过层级集聚、网络外部性从多尺度吸引高新技术产业、企业总部向本地集聚，中心城市部分非核心功能则沿发展轴线向外围节点城镇转移。外围各节点城镇则依据自身比较优势积极承接产业转移，同时通过专业化生产吸引相关配套产业集聚，形成规模经济。通过基于产业价值链的分工合作与专业化生产，都市圈内部产业向多中心集聚，进而促进有机分工的生产空间的形成。
都市圈作为一体化的协调发展区域，可被视作一个基本的生态单元[39]。生态环境具有多尺度性、差异性、整体性的特征。在都市圈内部，生态斑块、生态走廊、生态区域相互嵌套、相互影响、相互依存。生态问题往往存在一定的空间溢出和跨区域交互影响[47]。生态环境的多尺度嵌套交互意味着生态环境治理需要多层级治理体系的嵌入。多层级政府通过规划引领、制度保障、资本投入等自上而下引导和协调生态环境的治理。为实现资源依赖与互补，多元利益主体积极参与、相互合作，进而实现都市圈生态环境共治以及生态空间共建。
尺度既是经济社会空间层级性和关联性的物质与话语表达，也是利益主体博弈的空间工具。都市圈尺度重构涉及关系重构与空间重构两个层面。在“层级—流”的多尺度交互中，都市圈治理尺度实现由城镇尺度向区域尺度的层级跨越。跨区域治理组织构建促进多行政层级的跨尺度联动以及地区之间的横向合作。在此过程中，不同层级城镇之间的关系由单向转向多向，即不仅仅是中心城市对低层级城镇的单向控制，还存在低层级城镇对高层级城镇的负向反馈，以及同层级城镇之间的水平交互。同时，多元主体开始参与都市圈尺度治理组织的构建，自上而下的垂直治理体系逐渐网络化、扁平化，进而构建空间协同的治理体系。此外，全球生产网络、城际分工合作、生活功能联系又进一步促进了超越地域边界的尺度建构。
“层级—流”结合作用下的现代都市圈形态、功能、尺度之间存在相互影响。其中，在“层级—流”空间交叠与关联过程中，尺度的交互、建构与跨越会促进不同层级关系的协调，同时也贯穿于都市圈生产、生活、生态等空间的生产。都市圈空间形态与结构促进了功能的产生。生产与生活空间作为都市圈整体空间的重要组成，生产功能的多尺度耦合过程以及生活功能的协调整合过程会促进现代都市圈空间形态的多中心网络化演化。

2 “层级—流”结合作用下的武汉都市圈空间结构分析

武汉都市圈位于我国中部地区，是中部崛起的重要战略支点、湖北省经济发展的增长引擎，以及长江中游城市群发展的增长极。武汉都市圈是以武汉市为中心，100 km左右为半径的城市联合体，外围包括鄂州、黄石、黄冈、孝感、咸宁、仙桃、天门、潜江8个城市。作为多尺度空间实体，一方面，武汉都市圈空间演化面临着多尺度层级规划与政策的引导作用；另一方面，面对创新引领产业结构转型升级、拓展国内国际市场的现实需求，武汉都市圈空间演化还受到全球—地方多维要素流的新作用。因此，从“层级—流”结合视角探究现代武汉都市圈空间演化具有一定的典型性。

2.1 多中心网络化空间形态的发育

2016年，国家发展改革委支持武汉建设国家中心城市，这一定位进一步提高了武汉市的区域影响力。2021年，湖北省“十四五”规划提出做强做大武汉市，打造升级版武汉都市圈。作为湖北省增长引擎，武汉市规模层级、行政层级显著高于周边城镇，武汉都市圈处于中心集聚式发展阶段[36]。在自上而下的规划引领与政策倾斜影响下（图3），武汉市经济空间开发与扩张得到了保障，人口、资本等发展要素进一步向武汉市集聚。参照Ma等[37]的研究经验，将1nanoWatts/cm2/sr作为城镇稳定发光区的最小值，本文分别利用2012以及2021年年均NPP-VIIRS数据提取了武汉都市圈的建成区范围（图4）。由图4可知，2012年，武汉都市圈空间形态呈现显著的“中心—外围”格局。伴随城际联系的增强以及区域一体化政策的实施，武汉市与鄂州市、黄石市、黄冈市以及孝感市的市辖区稳定发光区集中连片、相互贯通。整体空间形态向东部扩张显著，“鄂黄黄组团”初具模型。这与武汉都市圈区域联系格局相一致，《2021年武汉城市圈城市融合指数评估报告》指出武汉城市圈东部地区城市与武汉市的交通、产业、生态、公共服务等维度的联系更紧密。外围县级市建成区也有所扩张，但相对中心较小且分布零散。到2022年末，《武汉都市圈发展规划》获国家发展改革委正式函复。基于“武鄂黄黄”的发展格局与优势，该规划强调了发展以“武鄂黄黄”为核心的武汉都市圈。因此，武汉都市圈空间形态演化是市场联系以及政策规划交互作用的结果。
图3 2012、2021年武汉都市圈夜间灯光稳定发光区与高铁班次分布

数据来源：NPP-VIIRS夜间灯光影像： https://payneinstitute.mines.edu/eog-2/viirs/；铁路班次数据：http://www.12306.cn

Fig.3 Distribution of stable luminous area of nighttime light and frequency of high-speed rail in Wuhan metropolitan area （2012，2021）

图4 武汉都市圈综合交通线路分布变化

数据来源： https://download.geofabrik.de/asia/china.html

Fig.4 Changes of comprehensive traffic lines in Wuhan metropolitan area

武汉都市圈网络化发展受自上而下综合交通规划的引导作用显著。《湖北省综合交通运输“十三五”发展规划纲要》提出加速武汉都市圈交通一体化建设，构建以武汉市为核心的“米”字形骨干高铁网、贯通环线高速公路等。在规划引领下，2014—2022年，武汉都市圈高速公路、国道、铁路网络密度提高显著，分别提高了57.11、79.16和71.19 m/km2，各城市之间基本实现了1h互联互通。武汉都市圈高速公路、国道、铁路网络由中心向外围、由城区向乡村延伸显著，呈现出多节点、放射状、网络化的空间格局（图4）。同时，交通基础设施网络的发展进一步促进了城际网络联系，2012—2021年，武汉都市圈各个县级城市之间的高铁班次从3984次增长至9014次。通过统计任意2个县级尺度城市之间的月度列车班次发现（图3），武汉都市圈联系网络密度增长显著。而且，由于武汉市层级显著高于周边城镇，城际网络联系主要表现为武汉市与周边城镇的紧密联系。此外，班次总度数大于500的节点由1个增长至5个（数据来源： http://www.12306.cn），这意味武汉都市圈网络节点城镇发育显著，联系结构有向多中心、网络化发展趋势。

2.2 生产功能多尺度网络耦合

在全球制造业格局面临重大调整背景下，作为中国传统制造业集散地，武汉市提出建设具有全球创新引领能力和竞争力的优势产业。汽车产业是中国国民经济的重要支柱产业，作为全国重要汽车生产基地，武汉都市圈拥有相对完整的汽车产业链，因此本文以汽车产业为例探讨“层级—流”结合作用下的武汉都市圈产业功能的多尺度联系与演化（图5）。
图5 “层级—流”结合作用下武汉都市圈汽车产业多尺度空间耦合

Fig.5 Multi-scale spatial interaction of automobile industry in Wuhan metropolitan area under the combination effect of “hierarchy-flow”

2003年，受扩大市场规模以及实现汽车产业价值链升级需求的影响，十堰市将东风汽车产业总部迁移至武汉，武汉跃升成为湖北省重要的汽车产业中心。武汉都市圈汽车产业以省内联系为主。参考Xiong等[38]，以汽车企业“零部件—整车”关系作为汽车产业联系的测度，通过统计两两城市之间存在配套关系的企业数量构建武汉都市圈汽车产业的多尺度网络联系格局（图6）。从武汉都市圈内部看，存在整车企业的城市仅有武汉市和黄冈市。各城市的零部件企业都与武汉市汽车产业存在紧密的产业链联系，其中零部件输入联系较多的是孝感市。原因是，依托武汉经济技术开发区的建设，武汉市整合孝感市的汽车产业构建了汽车工业聚集区，孝感市则主动对接武汉东风本田、东风乘用车等整车企业，形成了汽车零部件产业集群，进而在更大尺度上实现汽车产业的集聚经济。黄冈市零部件输入联系最紧密的是武汉市，而与都市圈外城市联系相对较弱。从省内联系上看，武汉都市圈汽车产业与襄阳、十堰分工合作密切，存在紧密的“零部件—整车”联系。这不仅与产业分工合作以及信息技术交流需求有关，还受到湖北省汽车工业规划的影响。湖北省工业“十三五”规划明确提出实现区域内配套零部件的自给自足。在政策驱动下，以武汉为中心的湖北省汽车走廊产业带初具模型。
图6 2020年武汉都市圈多尺度汽车“零部件—整车”企业联系网络

注：基于中国自然资源部标准地图服务网站下载的GS（2019）1822号的标准地图制作，底图边界无修改。

Fig.6 Connection network of automobile “parts-complete vehicle” enterprises in Wuhan metropolitan area at the multi scale

此外，湖北省汽车产业规划强调汽车产业的创新升级。依托国家新能源与智能网联汽车基地建设政策，武汉都市圈提出以武汉经济开发区为中心，建设车谷产业创新大走廊。在产业发展专项资金、创新基金等的支持下，武汉市汽车产业在全国以及全世界的重要性也在不断增强。通过合资共建生产基地，增强资金流动和产业关联，武汉都市圈汽车产业向全国辐射显著，并与北京、广州、长三角城市群以及众多中西部城市形成了较为紧密的产业联系（图6）。从全球化视角看，武汉都市圈汽车产业的集聚发展与价值链升级巩固了武汉市汽车产业在全球生产网络中的地位。为融入全球汽车市场和生产网络，武汉市与法国雪铁龙、标致、雷诺，日本本田，韩国悦达起亚等多家世界知名企业进行了合资生产，并与美国、伊朗以及欧洲、非洲多个国家存在汽车进出口贸易。

2.3 生活功能跨区域协调

2010—2020年，武汉都市圈人口进一步向中心集中，武汉市核心区人口密度明显高于外围城市（图7）。其中江汉区、武昌区以及硚口区人口密度分别高达22903、16921和16642人/km2。2020年，武汉都市圈人口密度由中心向外围逐步降低，形成了以武汉市为核心，35、85和135km为半径的人口密度圈层结构。人口空间格局整体上呈现显著的“中心—外围”结构，“鄂黄黄”形成小规模的人口空间组团。
图7 2010、2020年武汉都市圈县级城市人口密度分布

Fig.7 Population density distribution at county level in Wuhan metropolitan Area （2010，2020）

武汉都市圈生活功能布局是多级政府政策协调以及服务功能跨城联系需求提高共同作用的结果。利用2019年3月1—7日城际人口迁移规模指数，本文构建了武汉都市圈城际人口流动网络（图8）。武汉都市圈人口流动具有向心交互的特征，即大多数城市与武汉市存在紧密的人口流动。原因是，武汉市公共服务功能层级显著高于周边城市，功能覆盖作用显著。尽管各市的生活圈空间基本在市域行政范围内，但随着城际人口流动规模不断增长，跨城流动与消费的需求逐步提高。
图8 2019年武汉都市圈城际人口流动网络格局

Fig.8 Network pattern of intercity population flow in Wuhan metropolitan area in 2019

为促进武汉都市圈公共服务共建共享水平的提高，武汉市政府领衔周边8市提出了众多协同发展政策，服务功能逐渐向周边地区的辐射。武汉城市圈内城镇之间已在交通、医疗等领域实现了“一卡通”，政务服务也实现了“跨市通办”，公共服务跨市通办降低了办事成本，促进了人才的城际流动（表1）。其中，通过新校区的跨城建设、城市圈内优秀教师挂职交流、附属学校建设、产学研合作等方式，实现了武汉城市圈内优质教育资源的共享与辐射；在住房方面，武汉都市圈也已实现了住房公积金的互认互贷，进而促进了都市圈内人员的自由流动；在医疗方面，为促进医保参保的同城化，实现医保关系的双向转移，武汉都市圈各市均开通了圈内异地就医直接结算服务。在政策协调引领以及城际交流合作影响下，武汉都市圈内居民的跨市办事成本、交易成本以及资源流动成本逐步降低，跨城人口流动规模与消费水平进一步提高，武汉市教育、医疗、住房等社会公共服务功能向外围辐射显著（图9）。
表1 2022年武汉都市圈生活功能协调状况

Tab.1 Coordination of living functions in Wuhan metropolitan area in 2022

类型 案例
政务服务 民生服务跨市通办事项已达到410项；9市之间跨市通办事件超58万件，其中武汉市办件量占比超75%
教育 武汉市分别与黄冈市16所高中以及咸宁市的4所高中开展了结对帮扶；武汉市邀请8市教师共同参与教育培训活动；
将各市优质中小学研学基地纳入都市圈研学推荐站点；鄂州与武汉14所高校开展产学研合作
住房 9市之间共发生公积金异地转移业务1.6万笔次；9市公积金中心互办各项业务621笔
医疗 武汉都市圈各市均开通了圈内异地就医直接结算服务；武汉6家医院对咸宁的崇阳县、通城县、通山县开展对口帮扶。

数据来源：武汉都市圈各市关于推进武汉都市圈发展报告（http://www.whcsq18.cn/）。

图9 “层级—流”结合作用下武汉都市圈生活功能空间协调机理

Fig.9 Coordination mechanism of living function space in Wuhan metropolitan area under the combination effect of “hierarchy-flow”

2.4 生态空间共建共治

流域是受地表约束的嵌套尺度，同时也是由物质、话语和行为构建的社会尺度，因此，流域治理更能体现多层级的水平与垂直交互[39]。武汉都市圈地处长江中游，河流湖泊众多。武汉都市圈建设为跨流域生态治理以及绿色生态空间共建提供了机遇。2022年，为落实党的二十大报告提出的统筹发展与安全发展观，湖北省政府编制了《湖北省流域综合治理和统筹发展规划纲要》。纲要将全省流域进行分区分类分级，并制定了水安全底线清单，其中武汉都市圈在湖北省流域综合治理中占据重要地位。同年，武汉都市圈规划提出构建“两带一环六楔多廊”的区域生态空间。为助推流域环境共治以及生态资源共享，协议签订成为流域治理的主要政策和制度工具之一。2021年，9市签署了《武汉城市圈城市生态环境合作协议书（2021—2023年）》，该协议规范了市际生态治理的制度框架。在9市的协同治理下，相较于2021年，2022年武汉市湖泊水质改善显著，优良率上升8.8%；24个河流断面水质检测结果表明，水质保持稳定的断面达66.67%，水质好转的断面达16.67%，尤其是通顺河，水质好转显著。从跨行政区流域治理实践看，武汉都市圈属于中心率领型合作网络治理模式，政府在流域治理的合作协调中发挥了重要作用。例如，武汉市与仙桃市人民政府签署《通顺河流域跨市断面水质考核生态补偿协议》，武汉市协同孝感市、随州市签署了《府澴河流域横向生态保护补偿协议》等。

2.5 空间关系的尺度重构

武汉都市圈尺度重构过程中，地方城市会将经济、社会、空间发展的干预权力逐步上移到都市圈尺度，通过空间协同规划、同步立法、功能整合等实现空间组织关系的协调。在武汉市政府的引领以及周边各市政府的推动下，2021年武汉城市圈同城化发展办公室成立，都市圈尺度的协同治理体系初步构建。同时，跨区域治理组织构建还进一步加强了多尺度行政层级交流互动，进而促进了都市圈的空间协调与分工合作。其治理方式不仅仅是自上而下的政策规划引领与控制，还涉及自下而上的交流反馈以及多元利益主体的协同参与。例如，鄂州花湖机场是由多级力量共同参与推动建设，并成为多尺度相互作用的衔接点。通过国务院、国家发展改革委等国家有关部门审批，政府（湖北省委省政府）以及市场（顺丰集团）共同参与机场的投资、规划与建设。鄂州花湖机场的建成提高了武汉城市圈的全球门户枢纽地位，还推动了各城市政府之间的政策协调与共同规划。为借用机场的物流功能，黄石、黄冈与鄂州政府积极衔接，并共同编制了《鄂黄黄全国性综合交通枢纽总体规划》。
尺度重构过程往往伴随空间重构，武汉都市圈产业、生活功能跨尺度联系频率的提高促进了都市圈尺度生产、生活空间的建构。基于优势区位、科研创新基础，武汉市吸引了周边城镇的企业总部、研发机构向武汉集聚，进而形成了“中心总部—外围配套”的产业空间分布格局。例如，依托光电信息产业网络以及武汉天河机场—鄂州花湖机场双枢纽，武鄂黄黄成为武汉都市圈的核心区；黄石市与黄冈市分别规划建设了直通花湖机场的公路、过江通道，鄂黄黄三市围绕花湖机场的枢纽还共建了3个临空经济区，城镇空间组团初具模型；武汉都市圈外围则以孝感、咸宁、仙桃市区为核心，借用区位优势以及武汉市规模和功能，分别依托汽车产业、文旅产业、食品加工产业逐步形成了北部孝应安、南部咸赤嘉、西部仙潜天城镇组团（图10）。总体来说，通过多中心城镇组团的构建，武汉都市圈各城镇逐步实现了产城融合、职住平衡和紧凑便捷的生活空间。同时，在武汉市政府的引领以及周边各市政府的推动下，武汉都市圈在教育、医疗、住房等公共服务供给逐步均衡化，同城化、一体化的大都市生活圈逐步形成。
图10 武汉都市圈多中心产业空间组团分布

Fig.10 Distribution of polycentric industrial spatial clusters in Wuhan metropolitan area

3 结论与讨论

3.1 结论

“层级—流”结合作用视角为武汉都市圈空间结构研究提供了一个多尺度、多维度的分析框架。在这一框架下，多尺度嵌套的层级体系以及多维度的要素流网络共同推动了现代都市圈空间的演化与重塑。武汉都市圈“层级—流”的相互作用主要表现为自上而下的空间规划、政策引导与全球—地方多维要素跨尺度流动、城际产业分工合作、负向反馈之间的相互作用。案例验证了分析框架的合理性与适用性，即其空间演化受到垂直层级性空间的控制作用以及流动性空间的负向反馈作用，“层级—流”的交互耦合作用于其空间形态、功能以及尺度的重构。这为现代都市圈空间结构演化的特征、格局、机制研究提供了借鉴。
目前，武汉都市圈仍处于中心集聚式发展阶段，在跨尺度层级规划引导以及城际联系需求增长影响下，空间形态向多中心网络化演化，城镇空间组团初具模型，整体上呈现出“中心—外围”与“节点—网络”复合的空间形态。从生产空间看，伴随全球化与信息化的推进，融入全球生产网络、拓展全球消费市场的需求不断增长，产业联系网络在武汉都市圈空间结构演化中的作用增强。武汉都市圈“车谷”旗舰项目规划通过创新产业集聚、产业分工合作促进了地方化实力的增强，进而实现了产业链全球化与地方化的多级耦合。从生活空间看，在多级政府政策协调以及人口流动倾向的共同作用下，武汉市高层级生活功能服务范围向外围扩张，逐步形成多中心、短距、便捷的生活空间。
在“层级—流”空间的多尺度交互中，武汉都市圈尺度的治理组织逐步构建，实现从城镇尺度向都市圈尺度的跨越。伴随全球化与信息化的发展，尽管基于市场需求的负向反馈以及基于合作需求的要素流作用逐步增强，自上而下的层级控制与规划引导作用在武汉都市圈空间演化中仍占主导地位。政府、市场、社会三者高度综合的多维度、多层次、多尺度治理体系未能构建。相较于全球城市，武汉市仍处于集聚发展阶段，驱动节点城镇、构建多中心组团能力有限，且没有形成具有全球意义的城市功能。

3.2 讨论

“层级—流”结合作用下的现代都市圈是经济—社会—生活紧密联系的经济圈、功能圈、生活圈与治理圈。因此，从层级—流结合作用视角下，现代都市圈的高质量发展不仅需要利用城市区域层级自上而下地引领与调控城镇关系，也需要利用自下而上的负向反馈以及不同层级之间的要素流动与交互促进区域协调发展。具体可以从以下3个方面入手：
①提高核心城市全球影响力。一要通过嵌入全球生产网络集成并利用全球资源与创新要素，引导总部经济、高新技术产业向中心城市集中，提高创新能级、经济能级、全球服务能级。二要优化都市圈产业空间布局，基于产业价值链梯度转移中心城市的非核心功能，实现产业的错位布局与多中心集聚，以地方化响应全球化。三要加强都市圈之间以及都市圈与更大尺度空间之间的经济联系，充分利用和逐步整合更大尺度空间的资源，构建全方位区域—国家—全球网络合作格局，实现更大尺度的空间协同。
②优化都市圈网络空间形态。第一，促进现代化交通通信设施网络的多尺度延伸，实现不同层级城镇之间互联互通，提高节点城镇与周边小城镇的可达性，构建1h通勤圈。第二，进一步拓展中心城市的发展空间，通过层级规划调整行政区范围，实现中心城市对外扩容、对内优化以及辐射范围的扩张。第三，通过产业分工与规模借用培育次级节点城镇，节点城镇通过专业化生产、特色化发展以及规模经济构建多中心城镇组团，促进农业人口向小城镇以及节点城镇集中。
③构建跨区域协同治理体系。一方面，要进一步发挥高层级政府的协调作用，通过自上而下的层级关系对区域整体进行宏观调控，进而促进都市圈中心城市功能向外围城镇的辐射；另一方面，要强调通过自下而上的反馈、响应、倡议推动城际体制机制协调，同时鼓励多元主体参与都市圈的协同治理，构建多层级、多利益主体参与的跨区域协作组织，完善跨区域协同治理体系。此外，要利用基于市场需求的大型项目自下而上推动体制机制协调以及多层级政府、多利益主体的参与。

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