当前依托黄金水道推动长江经济带发展是中央为谋划中国经济新棋局做出的重大战略决策。长江通道作为我国国土开发最重要的东西轴线，沿江分布的大中小城市在空间形态上具有典型的连绵区多中心带状分布特征[1-3]。城市群作为我国新型城镇化建设的主体形态，以城市群为空间单元推动长江经济带协同发展，打造具有国际竞争力的内河经济带。新时期，长江经济带沿江城市群联动发展的战略意义在于：辐射带动沿江中上游广阔腹地、缩小我国东中西部地区差距以及推进一带一路建设。
目前国外文献对于长江经济带地区的研究集中在位于下游的长江三角洲地区[4～7]，对于长江流域整体的研究较为缺乏。长期以来，我国学者对于连绵区的研究集中在城市群内部中心城市与外围城市之间的空间关联[8，9]，研究区域集中在长江三角洲[10～15]、珠江三角洲[16～20]、福建沿海[21]、皖江经济带[22]、太湖[23]、沪宁走廊[24]、苏南[25]、辽中南[26]、以及津京唐等地区[27，28]。近年来随着高速路网的联通，要素在地区间流通更为便捷，连绵区的实际空间尺度较之以往大幅扩展，长江经济带沿江城市连绵带成为了新时期关注热点。
关于连绵区的空间组成单元，我国学者自20世纪90年代以来先后提出了都市区[28～38]、都市圈[39～43]、城市群[44～46]3类空间单元，并分别就空间尺度和空间结构对3类空间单元进行比较分析。“十一五规划”将城市群发展作为推进我国城市化的主体形态，新时期培育城市群推动长江经济带综合实力提升，成为了打造具有国际竞争力的内河经济带的重要途径。基于此，以城市群作为研究长江经济带都市连绵区的空间单元。城市群的范围识别以及“中心—外围”圈层划分是研究沿江城市连绵带空间分布格局的基础，目前沿江城市群未来规划建设面积与实际发育程度存在较大差别。长江经济带沿江城市群实际发育程度的界定识别目前对于提高城市群规划制定的科学性和前瞻性具有重要的现实意义。
2000年以来，国外典型的都市连绵带（如：欧洲莱茵河沿岸地区、北美五大湖地区以及亚洲东海道太平洋沿岸地区）呈现出一个基本趋势是城市群之间协同发展与都市连绵区整体一体化程度提高[47～49]。作为世界最大的内河经济带，我国长江经济带沿江城市群在人口集聚程度和经济发展水平方面存在明显的东高西低梯度分布问题和加速分化态势。新时期长江经济带协同发展的战略意义在于：联动沿江城市群、联动东中西部地区、联动一带一路[50～53]。如何更好地发挥长江经济带沿江城市群在流域联动中的桥头堡作用，引导长江流域协同发展，促进连绵区整体公平有序的空间分布格局形成，成为了新时期各界关注的另一个焦点问题。
梳理已有研究发现：（1）目前对于沿江连绵带研究的空间尺度较小，长江经济带地区的研究范围集中在长江三角洲。新时期中央提出“推动长江经济带协同发展”的指导意见，对研究提出了新的命题。针对长江经济带沿江连绵区空间分布格局问题，现有研究范围有待扩展。（2）现有研究对于长江经济带沿江多中心城市群的圈层边界和“中心—外围”分层聚类界定识别的定量化和可视性有待深入。（3）关于长江经济带沿江地区联动发展问题，现有研究同样集中在长江三角洲地区，并且多是以单年度数据进行静态经济关联测度，对于上中下游地区间联动的时空变化特征（包括联动强度、联动方向、空间溢出效应、滞后效应等方面）的分析尚存不足。本文研究的意义主要体现在以下方面：（1）运用ArcGIS空间平滑核密度估算法（Spatial smoothing method）和自然分段点法（Natural break method），对长江经济带多中心城市群实际发育程度进行界定识别，对提高城市群规划制定的科学性和前瞻性具有重要的现实意义。（2）运用Moran’s I指数测算全域空间溢出关联度，并基于Geti-Ord General G指数检验空间聚类局域特征，结合VEC关联强度测算和Granger因果检验方法，系统研究长江经济带沿江城市群之间的联动效应以及空间溢出传导机理，对长江流域沿江城市连绵带协同与一体化发展提供科学依据与政策启示。
1 数据来源与研究方法
1.1 研究区域概况和数据来源
以长江经济带9省2市作为研究范畴，流域总面积约205万平方公里，横跨我国东中西部地区，人口和GDP超过全国总量的40%。根据《中国城市统计年鉴—2014》，长江流域11个省级地区有110个地级市和135个县级市，共计245市。其中，长江三角洲地区范围2014年由浙江、江苏和上海两省一市，变更为浙江、江苏、安徽和上海三省一市，调整后的长江三角洲地区由“16+5”城市（上海、南京、苏州、无锡、常州、镇江、扬州、泰州、南通、杭州、宁波、湖州、嘉兴、绍兴、舟山、台州、合肥、芜湖、马鞍山、铜陵、安庆）为核心区，包括1个直辖市、3个副省级市、37个地级市以及51个县级市，共计92个城市。长江中游地区包括湖北、湖南、江西三省的35个地级市、50个县级市，共计85市。2015年出台的《长江中游城市群发展规划》（发改地区〔2015〕738号）以武汉都市圈、环长株潭城市群、环鄱阳湖城市群作为长江中游城市群的主体形态。成渝地区包括四川省和重庆市，主要范围涵盖四川省成都、绵阳、德阳、乐山、眉山、遂宁、内江、南充、资阳、自贡、广安、达州、雅安，以及重庆主城9区。黔中地区为贵州一省，重点城市有贵阳、遵义、安顺、都匀、凯里，还包括六盘水、兴义、毕节、铜仁。滇中地区为云南一省，根据《云南省滇中城市经济圈区域协调发展规划（2009～2020年）》重点城市为昆明、曲靖、玉溪、楚雄4市。
快速综合交通体系的建设为城市群之间联通提供了基础条件。新世纪以来我国开始快速综合交通体系的大规模建设，基于此本文以2000年至2013年作为样本期间，分析长江经济带都市连绵区多中心城市群之间以及城市群内部的联动效应以及空间溢出传导机理。
城市群界定识别基于城区人口密度指标，并结合地区城镇化率和经济规模，原始数据来源于相关年份《中国城市统计年鉴》和人口普查数据。空间单元图层在长江经济带城市基础底图上加入全国水系矢量图以标注长江。城市间距离数据的测算运用ArcGIS中cost-weighted得出城市间最短路径。
1.2 研究方法
1.2.1 ArcGIS空间平滑核密度估算法
运用ArcGIS空间平滑核密度估算法[54]，结合自然断裂点法，界定识别长江流域多中心城市群圈层边界以及各城市群的“核心—外围”聚类范围。运用该方法绘制图谱，具有密度分布空间变化连续，以“波峰”、“波谷”表示的空间分布格局和“核心—外围”区域具有更为直观的可视性优势。
核密度方程表达式如下所示：
式中：K（·）为核密度方程，h为阈值，n为阈值范围内点数，d为数据维度。
核密度分布在每个中心点（首位城市）xi处最高，自中心点向外随距离衰减，当密度为阈值时，达到距离界值。
1.2.2 空间溢出效应测度指数
考察长江流域多中心城市群的联动发展问题，基于“地理学第一定律”，通过Moran’s I指数[55]，测算城市群空间溢出效应的距离阈值衰减规律。
其中：
Yi为第i个城市的人均GDP；n为城市数量；wij为空间权重矩阵，选取各城市群中心城市之间的距离倒数作为取值。
-1≤I≤1：当I→1时，表示城市群之间具有完全的空间正相关性；I→-1时，表示具有完全的空间负相关性；I→0，表示不存在显著的空间关联。
1.2.3 关联度滞后效应检验模型
对长江流域沿江上中下游地区的长三角城市群、中游城市群和成渝城市群的经济关联度进行协整检验和误差修正分析。首先检验地区GDP时间序列数据之间是否存在协整关系，y表示n×1阶向量，包含k阶滞后项的VAR模型[56]为：
如果存在协整关系，表明地区间具有长期均衡关联。接下来使用误差修正（VEC）模型计算关联强度。一阶差分去趋势后，建立误差修正模型，本文构建三个二元结构VEC模型：
式中：Low为长江下游的长江三角洲城市群的GDP；Mid为长江中游城市群的GDP；Upp为长江上游的成渝城市群的GDP；D表示做了一阶差分处理。
1.2.4 Granger因果检验模型
在协整检验的基础上，进一步检验变量之间Granger因果关联的方向。在Xt与Yt两组变量之间，若Xt的滞后变量对于Yt不存在显著性影响，则二者不存在Granger因果关系。根据这一含义，Granger因果检验模型[57]为：
式中：yt与xt，分别代表上述城市群在t时期的经济水平。
滞后期的选取通过构建动态分布滞后模型，综合运用赤池准则（Akaike）、施瓦茨准则（Schwartz）和汉南—奎因（Hannan-Guinn）准则确定滞后期。
2 结果分析
2.1 城市群界定识别的初步测度结果
运用ArcGIS10.0对2013年长江经济带城市人口分布情况进行空间平滑核密度估算，以城区人口密度高于800人/km2作为城市群圈层形成的界定标准，识别长江流域多中心城市群的圈层结构，结果见图1。
图1显示长江经济带目前已形成三个主体城市群，分别是长江三角洲城市群、长江中游城市群和成渝城市群；黔中、滇中两个地区性城市群尚未发育成熟。在已经形成的三个城市群中，长江三角洲城市群发育程度最高，呈现出多中心圈层结构特征，并且具有上海、南京、无锡等多个聚集热点区；长江中游城市群呈现出以武汉为核心的圈层结构以及环鄱阳湖和环长株潭两个子群的连绵分布结构；成渝城市群呈现双中心的圈层结构特征。
2.2 空间分布差异分析
2.2.1 城市群空间分布的基本特征
结合图1，从地域面积、人口聚集数量和经济发展水平3个方面，对长江流域达到人口密度界定标准的长江三角洲城市群、长江中游城市群和成渝城市群的分布概况和基本特征进行统计描述和对比分析，结果见表1。
表1结果显示，位于下游地区的长江三角洲城市群地域面积17.2万平方公里，聚集人口数量1.27亿人，生产总值105 621亿元，总的来说是长江流域发育最成熟的城市群。相比之下，长江中游城市群目前发育程度较低，达到界定标准的城市群地域面积有12万平方公里，与规划到2020年实现31.7万平方公里存在较大差距，聚集人口0.56亿；经济总量30 797亿元。位于长江上游地区的成渝城市群在发育程度上与长江三角洲城市群相比同样存在较大差距，达到界定标准的地域面积仅为3.6万平方公里，在三个主体城市群中面积最小；聚集0.25亿人口，经济总量12 849亿元。
2.2.2 “核心—外围”分层聚类分析
基于ArcGIS自然断裂点核密度划分标准，进一步对沿江城市群的“核心—外围”区域进行聚类层分：核心区（人口密度≥1 200人/平方公里），外围区（800≤人口密度﹤1 200人/平方公里），和边缘区（人口密度﹤800人/平方公里）。通过ArcGIS坐标投影测算三类区域面积，结果见表2。长江三角洲城市群有7.3万平方公里的核心区域，占城市群地域面积的20.7%；外围区为9.9万平方公里，占28.0%；边缘区18.1万平方公里，占51.3%。长江中游城市群和成渝城市群核心区的面积明显低于长江三角洲城市群，分别为2.3万平方公里和1.4万平方公里，占各城市群总面积分别为4.5%和5.1%；外围区分别为9.7万和2.2万平方公里，分别占总面积的18.8%和8.0%；边缘区的面积分别为39.5万和23.9万平方公里，占比分别为76.7%和86.9%。
上述数据反映出我国长江流域上中下游城市群在空间分布上存在明显差异，大量人口聚集在下游长江三角洲地区，经济发展水平具有东高西低梯度分布特征。目前长江流域一体化的薄弱现状制约了长江经济带整体发展。沿江城市群作为长江流域联动发展的桥头堡，如何实现流域上中下游城市群之间有效联动，降低地区间不平衡程度，进而推动长江经济带一体化实现？下面我们将基于对长江流域上中下游城市群关联效应以及传导机理的综合分析（具体包括：联动强度、联动方向、当前影响和多期滞后等方面）给出科学判断。
2.3 城市群关联效应分析
2.3.1 空间关联效应测度结果
本文研究的地域东西轴向2 000余公里，物资和人员在距离较远城市之间流通耗时较长，2000年以来以高铁为代表的快速交通路网的建设大幅提升沿江城市群之间商品和人员流通的空间可达性，造成城市群之间以及城市群内部对于既有市场和潜在市场的争夺加剧，这一过程中位于下游的长江三角洲城市群对于中游城市群和上游城市群，以及城市群内部核心城市对于外围城市之间更多的是发挥辐射作用还是虹吸效应，本文将通过全域莫兰指数和局域莫兰指数进行测度分析。
按照四等分法将距离阈值划分为（0～500]、（0～1 000]、（0～1 500]和（0～2 000]公里，其中（0～500]公里阈值主要反映城市群内部城市间的关联度，（0～1 000]公里阈值反映临近城市群之间的关联度，（0～1 500]和（0～2 000]公里阈值反映距离较远城市群之间的关联度。以距离倒数为权矩阵元素，测算不同距离阈值下的Moran’s I指数，结果见表3。
综合距离维度和时间维度，表3结果显示样本期间长江流域城市之间空间关联性具有增强趋势，以（0～500]公里阈值为例，2000年Moran’s I指数值为0.303，2013年增至0.387，反映出近年来高速路网建设开通对于长江流域城市之间空间关联具有促进作用。表3结果进一步显示2000年以来长江流域沿江城市群之间的辐射带动范围和强度进一步扩大，但是目前沿江城市群之间空间关联度仍不高，空间关联效应具有显著的距离衰减特征，2013年距离阈值（0～500]公里的Moran’s I指数为0.387，（0～1 000]公里的Moran’s I指数为0.36，距离较远城市群之间的关联度最低分别为0.269和0.221，说明长江流域上中下游城市群联动效应的实现需要进一步建立完善的传导机制。
进一步运用Geti-Ord General G指数，观测局域聚类特征。图3结果显示长江经济带上中下游地区空间聚类呈现同类关联特征：（1）上海地处长江入海口，作为我国经济总量第一、发达程度最高的城市，是长江三角洲乃至长江全流域的龙头，周边南京、苏州、无锡等地经济也相当发达，位于下游的长江三角洲板块以“16+5”城市为核心辐射带动区域发展，是我国经济发达聚集区，空间聚类呈现显著的高高关联集聚（HH）特征。（2）而以宜昌为分界的长江上游地区多数省市位于我国西部地区，交通基础设施薄弱，是我国欠发达聚集区，空间聚类呈现显著的低低关联集聚（LL）特征。（3）由武汉城市圈、环长株潭城市圈、环鄱阳湖城市圈组成的长江中游城市群聚类未呈现显著空间聚类特征，成为长江上下游之间的灰色地带，没能有效发挥“承上启下”的中间传导作用。影响沿江城市群辐射带动作用有效传导的因素主要有两个方面：（1）是交通网络通达程度，这是影响城市群之间要素流动和经济联系的直接因素；（2）是地方保护主义形成的壁垒，这是制约沿江城市群有效联动实现的另一个主要因素，这一影响相对隐性。
2.3.2 联动传导机理测度结果
联动的传导机理主要包括：联动强度、联动方向、当前影响和多期滞后时变性四个方面。基于VEC模型和Granger因果检验，分析2000年以来长江经济带城市群之间以及城市群“核心—外围”区域之间的联动传导机理。
变量数据平稳性的检验结果证实，2000～2013年长江经济带上中下游城市群经济总量在对数序列一阶差分后消除趋势。通过协整检验考察长江流域上、中、下游城市群之间是否具有统计意义上的长期经济关联。关于协整检验方法，目前研究已经证实Johanson最大似然法是优于E-G两步法的检验方法，基于Johanson最大似然法的检验结果见表4。迹统计量与临界值的比较显示，长江流域的长江三角洲城市群与长江中游城市群之间存在协整关系；中游城市群与上游成渝城市群之间存在协整关系；而下游城市群与上游城市群之间未能通过显著性检验。这一结果说明长江流域相邻城市群之间存在显著的联动性，并且联动性随距离衰减。这与图3中基于Geti-Ord General G指数对长江流域空间聚类局域关联特征的分析结果一致，说明目前在下游长江三角洲经济发达聚集区与上游经济欠发达聚集区之间的联动性存在薄弱环节。
基于VEC模型对于存在显著协整关系的长江流域城市群之间以及城市群“核心—外围”城市之间进一步测算联动强度。协整向量值代表引致弹性，表5的结果显示当长江三角洲城市群经济增长1%，将带动中游城市群经济增长0.92%；中游城市群经济增长1%，带动上游成渝城市群经济增长0.94%。此外，城市群圈层内部核心区与外围区之间具有显著溢出效应，同一城市群“核心—外围”区之间的引致弹性高于相邻城市群之间。长江中游城市群的核心区对外围区引致弹性（2.31）最高，成渝城市群（2.03）次之，长江三角洲城市群（1.60）最低。这一结果与长江三角洲城市群圈层内核心区和外围区经济不平衡程度和极差在流域城市群中最低的现实是一致的。
基于Granger因果检验对上中下游城市群之间的关联方向以及滞后期做进一步分析。表6的结果显示，长江流域下游的长江三角洲城市群→中游城市群→上游成渝城市群呈现单向联动关系。长江三角洲城市群对于中游城市群的引致关系在当期并未显现，结合赤池信息准则（Akaike criterion）和施瓦茨信息准则（Schwartz criterion）确定存在2期.的滞后效应。中游城市群与上游成渝城市群之间呈现出同一规律。
3 结论与讨论
城市群作为长江流域联动发展的桥头堡，以城市群为空间单元展开对于长江经济带沿江空间分布格局和关联效应的研究。在测量方法、尺度和精度上对现有研究进行了拓展和深化，并从多角度勾勒长江流域多中心城市群之间联动效应和传递机理的全景图。研究结果显示：（1）目前长江流域发育程度达到城市群界定标准的有长江三角洲、长江中游和成渝三个城市群。其中长江三角洲城市群发育度最高，呈现出多中心圈层结构特征，并且具有上海、南京、无锡等多个聚集热点区；长江中游城市群呈现出以武汉为核心的圈层结构以及环鄱阳湖和环长株潭两个子群的连绵分布结构；成渝城市群呈现双中心圈层结构特征。（2）长江经济带城市群之间经济发展存在正向关联，不论是核心板块城市群对外围板块城市群之间、还是同一城市群圈层的核心区对外围区之间，在经济发展上更多的是辐射带动而非掠夺。经济发达的下游长江三角洲板块空间聚类呈现显著的高高集聚（HH）特征；欠发达的上游地区呈现显著的低低集聚（LL）特征；中游地区未呈现显著空间聚类特征，成为灰色地带。（3）在流域联动方向上呈现出自下游长江三角洲城市群→中游城市群→上游成渝城市群的单向联动关系。在联动强度上，长江三角洲城市群对于中游城市群经济增长的引致弹性为0.92，中游城市群对上游成渝城市群的引致弹性为0.94。并且引致关联在当年度并未显现，存在2年的滞后效应。
有效畅通长江经济带城市群的空间溢出渠道、提高沿江城市之间的空间关联度，是缩小长江流域上中下游地区之间不平衡程度，进而推动流域一体化实现的关键。当前长江经济带交通网络通达程度是影响流域一体化实现的显性因素，地方保护主义形成的地方割据对地区间协同发展和一体化实现同样具有重要影响，是隐性因素。基于此，畅通长江经济带沿江城市群空间溢出渠道需要从两方面入手：（1）是加强长江经济带综合交通运输体系建设，构建立体交通网络。提升现有的航道等级，形成以上海为龙头、长江干线、支流有效衔接的黄金水道。并且加强城际高铁建设，便捷距离较远城市群之间的商品和要素流通。此外加强快速公路网络建设，打造各城市群内部一小时通勤圈。（2）是针对地方与流域整体发展之间存在利益矛盾、地方政府干预资源配置的问题，在长江经济带构建公平、竞争、开放和一体化的大市场和共享要素平台，降低地方保护主义对于商品市场和要素市场形成的壁垒程度，逐步消除地方割据影响。
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