改革开放以来，珠江三角洲地区(以下简称“珠三角”)凭借优越的地理位置，积极承接香港的劳动密集型产业，通过“前店后厂”模式^[1-2]以“三来一补”企业和乡镇企业为主体，迅速开启外向型的工业化发展道路^[3-4]，并逐渐发展成为世界重要的制造业基地和名副其实的“世界工厂”^[5-6]。目前，该地区已成为中国社会经济最发达、工业化和城镇化水平最高的地区之一。然而，珠三角工业化和城镇化的高速发展是以该地区土地资源的巨大投入和生态环境的污染为代价的^[7-8]。近年来珠三角遇到的土地资源紧张、劳动力短缺、资源环境承载力告急等一系列问题表明这种发展方式已经不适应现阶段的发展需求，需要进行调整和转型。尤其是受2007年底开始的金融危机的冲击，珠三角出现众多劳动密集型企业的工厂倒闭、产能过剩、效益下降和“用工荒”等现象。可以说，珠三角已经到了必须进行产业升级与用地优化调整的关键时期^[9]。党的十八大报告明确提出，要优化国土空间开发格局，促进“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”。作为改革开放的先行区和国家优化开发地区，珠三角能否加快转型升级步伐，尤其是加快工业生产空间的优化调控和工业产业结构的转型升级，对引领促进中国经济转型具有重要标杆意义。

实际上，工业生产空间的优化调控和工业产业结构的转型升级是珠三角加快经济结构转型和发展方式转变的两个重要环节，二者之间既相互独立又密切地交互影响。一方面，工业产业结构调整和转型升级并不是简单的新旧产业更替，不同工业行业有不同的区位要求和土地资源需求，因此必然伴随工业生产空间的优化重组；另一方面，工业生产空间的变化与调控政策反过来又会影响工业生产的产业类型、资源配置和集聚环境，进而影响工业产业结构的调整。以上这种交互关系可以用物理学中的“耦合”概念来表示，即2个(或2个以上)系统或运动形式通过各种相互作用而彼此影响的现象^[10]。目前国内外学者已将耦合研究大量应用于地理学中的土地利用与城市化^[11]、城市与生态^[12]、人口与土地^[13]、工业化与城市化^[14]等领域，而对于工业生产空间与工业产业结构的研究虽已分别有较多成果^[15-22]，但相对还比较独立，将二者进行耦合研究的不多，并且仅是从二者之间的互动关系^[23-24]、整合策略^[7]和演化机制^[25]等方面进行探讨，多以描述性总结为主，定量研究较少。虽有少数学者对工业结构与工业空间分布变化之间的耦合度进行定量评价^[26]，但未能将工业空间的分布变化落到具体的用地上。基于此，本文聚焦于转型期以来珠三角工业生产空间的用地变化和工业产业结构的调整情况，通过引入工业生产空间综合变动系数和工业产业结构调整指数建立二者之间的耦合模型，并对其耦合协调程度进行评价分析，以便为珠三角下一步工业生产空间的优化调控和工业结构的转型升级提供理论依据和参考。

1 研究区域、数据与方法 1.1 研究区域

本文以珠江三角洲城市群为研究区域，范围主要包括广州、深圳、珠海、佛山、江门、东莞、中山7市和惠州的市辖区、惠东县、博罗县以及肇庆的市辖区、高要市、四会市，总面积约4.17万km²。

1.2 数据来源与处理

本文的社会经济统计数据主要来源于《广东统计年鉴2008》、《广东统计年鉴2015》以及各市历年的统计年鉴。为了获取珠三角工业生产空间的空间信息数据，本文首先利用Google卫星地图下载器获取珠三角2007年和2014年底的高分辨率Google Earth卫星影像(分辨率可高至看清建筑物)，然后将其与珠三角行政区划矢量图进行空间配准，最后在ArcGIS中通过人工判读和目视解译的方法对工业生产空间进行矢量化，并针对解译结果通过现场勘查以及历史资料和图件的对比进行精度检验。此方法虽然工作量较大，但精确性和实效性较高^[27]，不仅能把珠三角集中连片的工业生产空间提取出来，而且能将那些分散、零碎、边缘的工业生产空间进行准确提取，最后获得的工业生产空间基本接近其实际的分布状况。

1.3 研究方法

1) 工业生产空间综合变动系数

为了刻画工业生产空间的综合变动状态，本文从速度、强度和空间聚合度3个方面构建反应工业生产空间变动程度的综合性指标，即综合变动系数。具体计算方法如下：

$ I = \prod\nolimits_{i = 1}^3 {{I_i}, } $

(1)

$ {I_1} = \left( {\sqrt[{^t}]{{{S_t}/{S_0}}} -1} \right) \times 100, $

(2)

$ {I_2} = \left[{\left( {{S_t}-{S_0}}\right)/A } \right] \times 100, $

(3)

$ {I_3} = |I_p^t-I_p^0| \times 100, $

(4)

$ {I_p} = \frac{{1-\frac{{\sum\nolimits_{j = 1}^n {{P_j}} }}{{\sum\nolimits_{j = 1}^n {{P_j}\sqrt {{a_j}} } }}}}{{1-\frac{1}{{\sqrt A }}}} \times 100, $

(5)

式中：I为工业生产空间综合变动系数，I越大，工业生产空间变动越强烈；I₁为速度变动指数；I₂为强度变动指数，反映各单位面积空间单元上工业生产空间的相对扩展率^[28-29]；I₃为聚合度变动指数，反映聚合度的变化程度；I_p为聚合度指数，可用来测度相应斑块类型的自然连通性和空间集聚特征，斑块类型越集聚分布，聚合度越高^[30]；I_p^t和I_p⁰分别为末期和基期的聚合度指数；S_t和S₀分别为末期和基期工业生产空间的面积；t为研究时段；A为各研究单元面积；P_j和a_j分别为第j个工业生产空间斑块的周长和面积。

2) 工业产业结构调整指数

工业产业结构调整反映工业各行业所占工业总产值比例的变化情况。本文采用工业产业结构调整指数衡量某一时段内工业各行业结构的变化程度，其表达式为

$ R = {\rm{arccos}}\frac{{\sum\nolimits_{k = 1}^m {{W_{k\left( t \right)}} \cdot {W_{k\left( 0 \right)}}} }}{{\sqrt {\sum\nolimits_{k = 1}^m {{W_{k\left( t \right)}}^2 \cdot \sum\nolimits_{k = 1}^m {{W_{k\left( 0 \right)}}^2} } } }}, $

(6)

式中：R为工业产业结构调整指数，R越大，工业产业结构变化越大，工业产业结构的高级化水平越高^[31-32]；W_k(t)和W_k(0)分别为末期和基期时工业部门k在整个工业行业中所占的比例。

3) 耦合协调模型

工业生产空间与工业产业结构是既彼此独立又相互作用的2个系统，为了衡量二者之间的交互影响程度，本文借鉴物理学的容量耦合概念及系数模型来定量表达。

耦合度用于测度工业生产空间与工业产业结构之间交互影响的强度。鉴于各系数的量纲不同，为了能在各地区之间进行横向对比，在计算耦合度之前，采用min-max标准化方法分别对两组数据进行标准化处理。之后再根据耦合度模型进行计算，其表达式为

$ C = \frac{{{{\left( {{I_0} \times {R_0}} \right)}^k}}}{{{{\left( {\alpha {I_0} + \beta {R_0}} \right)}^{2k}}}}, $

(7)

式中：C表示工业生产空间变动与工业产业结构调整的耦合度；I₀为标准化后的工业生产空间综合变动指数；R₀为标准化后的工业产业结构调整指数；α和β为待定系数，k为调节系数，且α+β=1，2≤k≤8，由于工业生产空间变动与工业产业结构调整既相互独立又相互影响，二者在转型发展中同等重要，故待定系数均取值0.5，而k取中值5。显然，耦合强度C的取值范围为[0, 1]。当C=0时，耦合度极小，系统之间或系统内部要素之间处于无序无关状态；当C=1时，耦合度最大，系统之间或系统内部要素之间达到良性共振耦合并趋向新的有序结构。

根据耦合度C的大小，参考已有文献划分标准^[10-11]，并结合珠三角各市工业生产空间与工业产业结构演变的实际情况，可以将二者的耦合强度划分为3个阶段：0≤C≤0.35为低度分离阶段，0.35 < C≤0.65为中度磨合阶段，0.65 < C≤1为高度耦合阶段。

协调度在耦合度的基础上进一步评价工业生产空间变动与工业产业结构调整的耦合协调发展程度，其表达式为

$ D = \sqrt {C \times \left( {\alpha {I_0} + \beta {R_0}} \right)}, $

(8)

式中：D表示工业生产空间变动与工业产业结构调整的协调度。显然，协调度D的取值范围也为[0, 1]。D越大，其协调程度越佳，反之亦然。根据D的大小，参考已有文献划分标准^[33]，可以将工业生产空间变动与工业产业结构调整的协调度分为3种类型：0≤D≤0.35为低度协调的耦合，表明工业产业结构调整程度较低，且工业生产空间变动重组较慢；0.35 < D≤0.65为中度协调的耦合，表明工业产业结构调整和工业生产空间的变动重组均加快，但不能取得一致，协调程度一般；0.65 < D≤1为高度协调的耦合，表明工业产业结构调整和工业生产空间的变动重组均较快，且二者相互促进，整体协同效应较好。

2 结果与分析 2.1 珠三角工业生产空间的变动分析

1) 工业生产空间的整体变动特征

通过对珠三角2007年和2014年末的高分辨率Google Earth卫星影像进行解译，得到其工业生产空间扩展变化图(图 1)。由图 1可以直观看出，经过三十多年的全域式工业化发展，珠三角的工业生产空间已成集中连片发展态势，并呈现“核心-边缘”的空间分布格局：在珠江入海口两岸的核心区分布较为集中，而在边缘则分布较为零散且无序。业生产空间整体呈向外扩张的态势，核心区主要表现为内聚式发展，整体变动不大，而边缘地区扩张较为明显。

利用ArcGIS10.0对珠三角各市工业生产空间的规模进行空间统计(图 2)，结果显示，2007年珠三角工业生产空间的总面积为1 935.55 km²，到2014年增加到2 660.39 km²，年增加率为4.73%。其中，2007年工业生产空间规模最大的为东莞(455.065 km²)，其次为佛山(394.575 km²)和广州(360.77 km²)，规模最小的为肇庆，仅有46.954 km²；而2014年，佛山的工业生产空间规模超过东莞排名首位，达到542.923 km²，其次为东莞(535.635 km²)和广州(518.04 km²)，规模最小的仍为肇庆(82.966 km²)。可以看出，珠三角各市工业生产空间的规模差异显著。从工业生产空间的增加速度来看，2007至2014年间，江门的扩张速度最快，由105.03 km²增加到199.584 km²，年均增长9.605%，其次为肇庆(8.471%)和惠州(8.158%)，而增加速度最慢的为深圳(2.071%)。由此也可以看出，从2007年至2014年，珠三角边缘地区的工业生产空间扩展速度明显快于核心地区。

2) 工业生产空间的变动类型及特征

利用式(1)~式(5) 计算珠三角各市工业生产空间的综合变动系数，结果如表 1所示。由表 1可知，2007至2014年间，江门的速度变动指数最大，表明其工业生产空间的扩张速度最快，而深圳最慢；佛山的强度变动指数最大，表明其单位面积空间单元上工业生产空间的相对扩展率最大，而惠州最小；肇庆的聚合度变动指数最大，表明其工业生产空间的斑块集聚程度增加最大，而中山最小；珠海的综合变动系数最大，表明其工业生产空间综合变动最强烈，而深圳变动最小，表明其工业生产空间的外延扩张速度较慢，可利用的扩展工业用地很少，只能以内部挖潜为主。

根据珠三角各地区工业生产空间综合变动系数的大小，并参照速度变动指数、强度变动指数和聚合度变动指数的值，可将工业生产空间的变动情况分为3种类型：

第1类为剧变型，其综合变动系数大于0.2，包括珠海、肇庆和江门，工业生产空间变动较为剧烈。珠海位于珠三角核心区的西南部，近年来随着横琴新区的开发以及2006年成立的2个省级开发区(珠海金湾联港工业园区和珠海富山工业园区)的发展，其工业用地不断拓展，再加上其“以港立市”的战略发展临港工业，加速了其工业生产空间的扩张。肇庆和江门均位于珠三角的边缘地区，拥有充足的工业发展空间，再加上近年来承接珠三角核心区的产业转移及本地开发区的发展，促进了工业生产空间的扩张。

第2类为缓变型，其综合变动系数介于0.1和0.2之间，包括广州、佛山和惠州，工业生产空间变动相对缓慢。由图 1可以直观看出，从2007年至2014年，广州和佛山中心区的工业生产空间变动不是很大，而边缘地区的工业生产空间扩展较为剧烈。这是由于经过多年的发展，广州和佛山的中心区已没有足够的空间发展工业并且以第三产业为主，故工业逐渐向边缘的开发区集中，再加上2006年左右两市边缘地区相继成立了多个省级开发区，如佛山南海工业园区、三水工业园区、高明沧江工业园区和广州从化经济开发区等，加速了其工业生产空间的扩张。惠州一方面依托大亚湾经济技术开发区和仲恺高新技术产业开发区等产业园区大力发展石化集群产业，另一方面也积极承接珠三角核心区的产业转移，促进了工业生产空间的扩张。

第3类为稳定型，其综合变动系数小于0.1，包括东莞、中山和深圳，工业生产空间变动不大。实际上，随着工业化和城镇化的快速发展，这3个城市的土地开发强度早已超过国际警戒线30%，深圳甚至接近50%。如此高的开发强度迫使其进入增量约束和存量挖潜的阶段，工业生产空间的扩张受到明显限制，因而变动不大。

2.2 珠三角工业产业结构调整的变化分析

利用式(6) 计算珠三角各市工业产业结构调整系数(图 3)，结果显示，2007—2014年，江门的工业产业结构调整系数最大(0.407)，表明其工业产业结构变动程度最大，其次为中山(0.32) 和肇庆(0.318)，而工业产业结构变动程度最小的为深圳，其工业产业结构调整系数仅为0.133。由图 3也可以看出，珠三角边缘地区的工业产业结构调整系数整体高于核心区。这是由于核心区的城市，如深圳、广州、佛山，早已进入工业化后期阶段，其工业产业结构已经较为高级，因而其变动不是很大。而珠三角边缘地区的城市，如江门、肇庆、惠州，正处于工业化加速发展的时期，因而其工业产业结构变化较大。

工业产业结构调整系数只衡量了工业产业结构的整体变化情况，为进一步分析珠三角各市工业产业结构的具体变化情况，计算各市2007—2014年工业内部各行业的增长差异，并将行业总产值增长速度快于工业总产值增长速度的定义为增长行业，反之则为衰减行业^[34]，结果如表 2所示。从珠三角整体的工业行业增长变化来看，2007—2014年间工业产值比重增加最多的前几位分别为文教、工美、体育和娱乐用品制造业(2.19%)、通用设备制造业(1.41%)、交通运输设备制造业(0.67%)以及计算机、通信和其他电子设备制造业(0.54%)，主要是电子信息、高技术产业和为第三产业服务的工业行业；而工业产值比重衰减最多的前几位分别为仪器仪表制造业(-1.94%)、其他制造业(-1.31%)、电气机械和器材制造业(-0.95%)以及电力、热力生产和供应业(-0.84%)。可以看出，转型期珠三角的工业产业结构整体有所优化，并向高级化方向演进，但受国内外经济形势等影响，其传统优势产业之一的电器机械和器材制造业衰退也较为严重。

从各市工业行业的增长变化来看，差异较为显著，大体可分为两种增长变化类型。广州、深圳、佛山、东莞、中山和珠海等工业化水平较高的城市主要增长的是技术密集型的先进制造业，例如计算机、通信和其他电子设备制造业、交通运输设备制造业和通用设备制造业；主要衰减的是劳动密集型产业及对环境污染较高的行业，例如金属冶炼和压延加工业、石化工业、仪器仪表制造业及纺织业等。惠州、江门和肇庆等工业化水平相对较低的城市主要增长的是资源密集型产业和对环境有一定污染的行业，例如惠州的石油加工、炼焦和核燃料加工业，江门的化学原料和化学制品制造业和非金属矿物制品业，肇庆的非金属矿物制品业、橡胶和塑料制品业；主要衰减的以金属制品业和纺织业为主。可以看出，处于不同工业化发展阶段的城市，其工业行业变化的方向不同。工业化水平较高的城市，其工业产业结构向着更加高级化方向演进，并逐渐注重发展质量和对环境的保护；而工业化水平较低的城市，其工业增长还是以资源密集型产业和高污染行业为主。

2.3 珠三角工业生产空间变动与工业产业结构调整的耦合特征

1) 耦合度与协调度分析

根据式(7)、式(8) 计算珠三角各市工业生产空间变动与工业产业结构调整的耦合度与协调度，结果如表 3所示。

从耦合强度来看，2007—2014年，珠三角各市工业生产空间变动与工业产业结构调整的耦合度从0.000 1到0.999 9分布不等，其中，耦合度最高的为肇庆，最低的为深圳。各市耦合度的平均值为0.487 0，表明珠三角整体处于中强度磨合阶段。从各市的耦合阶段来看，肇庆、珠海、惠州和佛山处于高度耦合阶段，江门处于中度磨合阶段，广州、东莞、中山和深圳处于低度分离阶段。

从协调程度来看，2007—2014年，珠三角各市工业生产空间变动与工业产业结构调整的协调度值也不尽一致，基本分布在0.000 1到0.821 5之间，其中，协调度最高和最低的地区仍然分别为肇庆和深圳。各市协调度的平均值为0.397 9，表明珠三角整体处于中度协调阶段。从各市的协调程度来看，肇庆、珠海和江门为高度协调地区，佛山和惠州为中度协调地区，而广州、东莞、中山和深圳为低度协调地区。

2) 综合耦合类型及特征

根据珠三角各市工业生产空间变动与工业产业结构调整的耦合度与协调度值及其空间耦合分布情况(图 4)，可将各地区分为4种综合耦合类型(表 3)：

第1种为高协调耦合地区，包括肇庆和珠海。其协调度和耦合度均在0.65~1之间，表明其工业生产空间变动与工业产业结构调整逐步达到良性耦合共振，二者相互促进，整体协同效应较高，发展较为均衡。但从前文的分析可以看出，珠海和肇庆的工业生产空间变动的剧烈程度居珠三角各市前2位，有无序扩张的趋势，虽然肇庆的工业产业结构调整程度较高，但增长的主要是一些资源型和高污染行业。

第2种为高协调磨合地区，只包括江门。其协调度在0.65~1之间，耦合度在0.35~0.65之间，表明其工业生产空间变动与工业产业结构调整开始出现良性耦合并向有序的方向发展，二者之间也能够实现较好的协同发展。由前文分析可知，江门的工业生产空间变动程度也较为剧烈并有无序扩张的趋势，虽然其工业产业结构调整程度居珠三角各市首位，但增长的主要是高污染和低层次行业。

第3种为中协调耦合地区，包括佛山和惠州。其协调度在0.35~0.65之间，耦合度在0.65~1之间，表明其工业生产空间变动与工业产业结构调整虽然逐步达到良性耦合共振，但发展的协调性一般。这二者的工业生产空间变动程度及工业产业结构调整程度均一般，佛山的工业产业向着更加高级化的方向演进，而惠州的工业产业重型化趋势明显。

第4种为低协调分离地区，包括广州、东莞、中山和深圳。其协调度和耦合度均在0~0.35之间，表明其工业生产空间变动与工业产业结构调整均较为缓慢并且二者发展的协调性较小。这4个城市均位于珠三角核心地区，虽然其耦合协调度值较低，但工业产业结构较为高级。

3) 耦合关系探析

根据耦合度和协调度的计算结果来看，珠三角边缘地区工业生产空间变动与工业产业结构调整之间的耦合协调度在数值上整体高于核心地区。然而，边缘地区的这种“高数值”上的耦合只是一种表象的、低水平的耦合。根据产业结构演进理论并结合各市所处的发展阶段来看，珠三角边缘地区正处于工业化中期阶段，尽管其工业产业结构快速调整，工业生产空间得益于各类开发区的建设及承接核心地区的产业转移而快速扩展，并且二者在耦合模型上也表现出双要素的协调演进，但其发展方式是粗放式的，表现出工业生产空间无序扩张、工业产业结构低端、资源利用效率低和胁迫生态环境等问题，因此其耦合水平和发展质量实质上并不高。珠三角核心地区已处于工业化后期阶段，工业产业结构较为高级，且当前已开始去工业化并着重发展第三产业；同时，其空间发展已逐渐进入增量约束和存量挖潜阶段，并注重空间的集约高效利用，因此，虽然其工业生产空间变动与工业产业结构调整之间的耦合协调度在数值上较低，但发展质量明显高于边缘地区。由此可见，工业生产空间变动与工业产业结构调整在耦合模型上的协调演进并不代表高水平的耦合和高质量的发展方式。在新型城镇化和转型发展背景下，工业生产空间和工业产业的发展不应仅关注“量”的增长，更应该注重“质”的提升。珠三角边缘地区应该加强对工业生产空间扩展的管控，促进其集约高效利用，并加快对传统产业的改造与转型升级，提升产业层次；而珠三角核心地区应进一步优化产业结构，增强工业的创新能力和竞争力，并进一步促进工业生产空间的增量约束与存量挖潜利用，从而提高工业化和城镇化的发展质量。

3 结论与讨论

本文通过高分辨率Google Earth卫星影像解译获取珠三角2007年和2014年的工业生产空间信息数据，对其转型期以来工业生产空间变动与工业产业结构的调整情况进行重点分析，并在此基础上运用耦合模型对其交互影响程度进行定量评价。主要结论如下：

1) 转型期以来，珠三角各市中工业生产空间综合变动程度最大的为珠海，最小的为深圳，并且珠三角边缘地区的整体变动程度大于核心地区。依据综合变动系数可将珠三角分为剧变型、缓变型和稳定型3种工业生产空间变化类型。

2) 珠三角各市中工业产业结构调整程度最大的为江门，最小的为深圳，并且珠三角边缘地区的整体调整程度大于核心地区。转型期以来珠三角的工业产业结构整体有所优化，但处于不同工业化发展阶段地区的工业行业变化方向有所不同。工业化水平较高城市的工业产业结构向着更加高级化的方向演进，并逐渐注重发展质量和对环境的保护；而工业化水平较低城市的工业增长以资源密集型产业和高污染行业为主。

3) 转型期以来，珠三角边缘地区工业生产空间变动与工业产业结构调整之间的耦合协调度在数值上整体高于核心地区，但这只是一种低水平的耦合和低质量的发展方式。在新型城镇化和转型发展背景下，工业生产空间和工业产业的发展不应仅关注“量”的增长，更应该注重“质”的提升。

由于工业生产空间变动与工业产业结构调整之间的交互耦合关系具有动态性和复杂性，在不同的时期应会有不同的交互关系。鉴于数据资料的可获得性和代表性，本文仅对珠三角转型期以来这一特殊时期内工业生产空间与工业产业结构的变化及其耦合关系进行初步探讨，未来的相关研究应进一步增加更为全面的时空数据，细化空间分析单元，并增强理论分析深度，以期得到两者之间交互耦合的更深层次机理。另外，如何优化工业生产空间与工业产业结构以实现二者之间的良性耦合协调发展，也需要做出进一步的理论和实际探索。