我国自开始研究城市地理学以来，以周一星为代表的大批地理学者围绕城市职能方向进行了学术研究。经文献调研后发现，关于武汉“1+8”城市圈的城市职能体系结构研究稀缺。周一星认为城市职能是城市科学的重要术语，属于城市系统研究范畴，反映了城市在国家或地区的影响以及分工。文章所指城市职能概念为某一城市在城市圈范围内的影响和分工。。城市职能即城市的未来发展方向。为了推进城市圈建设，需要研究城市圈的城市职能体系结构，带动城市圈经济、文化等因素全面发展。城市对外展开的经济活动决定了城市职能。城市的经济活动分为基本活动和非基本活动，对应城市的外部和内部服务内容。城市的基本活动是城市生存和发展的经济基础，是城市发展的主要动力[1]。1研究区概况及数据1.1研究区概况城市圈即都市圈，是在“都市区”概念的基础上，结合我国城市特点形成的一种概念[1]。武汉“1+8”城市圈以湖北省省会武汉为中心，联合省内黄石、鄂州、孝感、黄冈、咸宁、天门、仙桃、潜江等八座城市形成的城市综合体。武汉都市圈属于扬子江中游城市群。1.2数据来源数据取自湖北统计年鉴—2021、武汉统计年鉴—2021、黄石统计年鉴—2021、鄂州统计年鉴—2021、孝感统计年鉴—2020、黄冈统计年鉴—2021、潜江统计年鉴—2020、天门市统计年鉴—2020、咸宁统计年鉴—2021等九份统计年鉴。研究所用数据不含农林牧渔业相关数据。鉴于仙桃统计年鉴未提供仙桃市相关数据，所以不纳入研究范围。研究行业包括采矿、制造、电气水的生产和供应、建筑、批发和零售、交通及仓储和邮政服务、住宿和餐饮、信息技术、金融、房地产、租赁和商业服务、科学研究、水利公共设施管理、居民修理服务、教育、卫生和社会工作、文体娱乐、公共行政社会保障组织等。2武汉城市圈城市职能体系结构研究2.1区位商计算划分城市基本和非基本活动的主要方法包括普查法、残差法、区位商法、正常城市法以及最小需要量法等五种[1]。文章研究采用区位商法。区位商公式：Li=ei/etEi/Et(i=1,2,3...,n) （1）式中：ei——某城市某行业职工人数；et——该城市总职工数；Ei——全国该行业职工数；Et——全国总职工数；Li——区位商。Li大于1的行业是该城市在全国具有基本活动的行业[1]。马蒂拉和汤普森提出的区位商以全国总体情况为标准，属于宏观研究；文章研究内容为城市圈内部的职能结构特征，倾向于微观研究，以湖北省的总体情况为标准能够鲜明反映城市圈内部的职能结构特征，需要对区位商公式进行调整。调整后区位商公式：l=e1/e2E1/E2(i=1,2,3...,n) （2）式中：e1——城市圈某城市某行业某指标数值；e2——该城市该指标的总数值；E1——城市圈所在省份某行业某指标数值；E2——城市圈所在省份该指标的总数值；l——区位商。l大于1的行业为城市的基本活动行业。依据公式对武汉都市圈（职工人数）进行区位商计算。区位商计算结果如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.01.026.T001表1区位商计算结果项目武汉鄂州黄石孝感咸宁黄冈潜江天门采矿业0.7346.2746.8501.1142.3311.27632.2090.105制造业1.0031.1101.1451.2841.3921.4752.1182.913电气水的生产和供应业0.9750.7110.6680.5960.5920.6510.9000.232建筑业0.9271.0571.1551.0330.5902.6231.1040.935批发和零售业0.7910.9390.6791.2510.8330.6870.5630.403交通及仓储和邮政服务0.8600.7410.7510.7000.6960.3750.4110.308住宿和餐饮业0.6760.9880.6452.2501.5840.7650.4300.382信息技术服务业1.0440.3420.3610.3860.6390.2930.2610.102金融业1.5040.8300.2160.5841.146———房地产业0.8400.5670.5590.5860.7850.6140.4230.362租赁和商务服务业0.8720.7360.3100.5740.2920.2290.3800.207科学研究服务业1.0920.5670.6400.3410.4650.0380.1820.181水利公共设施管理业0.8941.8281.2811.0201.3310.179——居民服务业0.8011.2710.8181.2420.6020.0540.7330.061教育1.2680.9521.3680.8851.1260.0430.0730.327卫生和社会工作1.3661.0241.2980.9231.2150.0410.0170.045文体娱乐业0.8520.9070.8321.1091.6130.3740.0490.074公共行政社会保障组织1.2811.1501.3710.9011.614———2.2划分城市的基本活动武汉区位商大于1的产业包括金融业（1.504）、卫生和社会工作（1.366）、公共行政社会保障组织（1.281）、教育（1.268）、科学研究服务业（1.092）、信息技术服务业（1.044）以及制造业（1.003）。武汉的基本活动以第三产业为主，金融业区位商最高。鄂州区位商大于1的产业包括采矿业（6.274）、水利公共设施管理业（1.828）、居民服务业（1.271）、公共行政社会保障组织（1.150）、制造业（1.110）、建筑业（1.057）以及卫生和社会工作（1.024）。采矿业区位商远大于基本指标，鄂州的基本活动侧重于采矿业。黄石区位商大于1的产业包括采矿业（6.850）、公共行政社会保障组织（1.371）、教育（1.368）、卫生和社会工作（1.298）、水利公共设施管理业（1.281）、建筑业（1.155）以及制造业（1.145）。采矿业区位商远大于基本指标，黄石的基本活动侧重于采矿业。孝感区位商大于1的产业包括住宿和餐饮业（2.250）、制造业（1.284）、采矿业（1.114）、文体娱乐业（1.109）、建筑业（1.033）以及水利公共设施管理业（1.020）。住宿和餐饮业区位商大于其他基本活动。咸宁区位商大于1的产业包括采矿业（2.331）、文体娱乐业（1.613）、住宿和餐饮业（1.584）、制造业（1.392）、水利公共设施管理业（1.331）以及金融业（1.146）。采矿业区位商大于其他基本活动。黄冈区位商大于1的产业包括建筑业（2.623）、制造业（1.474）以及采矿业（1.276），建筑业区位商大于其他基本活动。潜江区位商大于1的产业包括采矿业（32.209）、制造业（2.118）以及建筑业（1.104），采矿业区位商远大于基本指标，，潜江的基本活动侧重于采矿业，是研究范围中采矿业区位商最高的城市。天门区位商大于1的产业为制造业（2.913）。天门区区位商结果表明，区域内基本活动完全倾向于制造业，产业极端发展较为严重。2.3归一化处理计算所得区位商含有特征数据，如潜江区采矿业（32.209），特征数据与其他数据的差异较大，需要对表1进行归一化处理，目的是通过对原始数据的线性变换，将特征量缩放到指定区间，弱化特征差异。若归一化值等于1，计为样本中的最大值；若归一化值等于0，计为样本中的最小值。归一化计算公式：xi'=xi-xminxmax-xmin （3）式中：xi——原始样本值；xmax——所有样本的最大值；xmin——所有样本的最小值；xi'——归一化后的样本值。归一化处理结果如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.01.026.T002表2归一化处理结果项目武汉鄂州黄石孝感咸宁黄冈潜江天门采矿业0.0200.1920.2100.0310.0690.0371.0000.000制造业0.0000.0560.0750.1470.2040.2470.5841.000电气水的生产和供应业1.0000.6450.5880.4910.4850.5650.9000.000建筑业0.1660.2300.2780.2180.0001.0000.2530.170批发和零售业0.4570.6320.3261.0000.5070.3350.1900.000交通及仓储和邮政服务1.0000.7840.8030.7100.7030.1220.1880.000住宿和餐饮业0.1570.3250.1411.0000.6440.2050.0260.000信息技术服务业1.0000.2550.2750.3020.5700.2030.1690.000金融业1.0000.4770.0000.2850.723———房地产业1.0000.4300.4120.4680.8850.5280.1280.000租赁和商务服务业1.0000.7970.1550.5520.1280.0340.2610.000科学研究服务业1.0000.5030.5710.2880.4050.0000.1370.136水利公共设施管理业0.4341.0000.6680.5100.6990.000——居民服务业0.6131.0000.6280.9760.4500.0000.5570.006教育0.9250.6861.0000.6360.8170.0000.0230.214卫生和社会工作1.0000.7460.9500.6720.8880.0180.0000.021文体娱乐业0.5130.5490.5010.6781.0000.2080.0000.016公共行政社会保障组织0.5330.3500.6590.0001.000———（1）经归一化处理后，区位商值为1表示产业在武汉城市圈中属重点发展产业，具有推动城市圈整体进步的作用。武汉在城市圈中最突出的产业包括电气水的生产和供应业、交通及仓储和邮政业、信息技术服务业、金融业、房地产业、租赁和商务服务业、科学研究服务业以及卫生和社会工作等八项；鄂州在城市圈中最突出的产业包括水利公共设施管理业、居民服务业；黄石在城市圈中最突出的产业为教育；孝感在城市圈中最突出的产业包括批发和零售业、住宿和餐饮业；咸宁在城市圈中最突出的产业包括文体娱乐业、公共行政社会保障组织；黄冈在城市圈最突出的产业为建筑业；潜江在城市圈中最突出的产业为采矿业；天门在城市圈最突出的产业为制造业。2.4聚类分析及可视化聚类分析是指将一组物理或抽象对象分组，由相似对象组成多个类的分析过程。聚类分析是一种探索性分析，在分类过程中，不需要事先指定分类标准。聚类分析可以从样本数据中自动分类，能够最大限度减少主观性判断对分类过程的干预，充分保障结果的客观性。利用SPSS 24.0软件中的系统聚类工具和瓦尔德法，对区位商标准化后的数据进行聚类分析，得到的谱系图。聚类分析谱系如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.01.026.F001图1聚类分析谱系将8个城市通过系统聚类分为五大类，Ⅰ类城市为鄂州和孝感，Ⅱ类城市为黄石和咸宁，Ⅲ类城市为武汉，Ⅳ类城市为黄冈和天门，Ⅴ类城市为潜江。利用ArcGIS软件导出武汉城市圈城市职能分类。武汉城市圈城市职能分类如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.01.026.F002图2武汉城市圈城市职能分类3研究结论根据区位商结果、归一化结果以及谱系图，结合周一星等学者研究的中国城市职能类别体系，对武汉城市圈（不包括仙桃）的城市职能体系结构进行分析。Ⅰ类城市指城市圈中零售、餐饮、公共设施管理等生活性服务业突出的城市，包括鄂州和孝感。据有关资料显示，鄂州市获得2020年度“全省服务业发展突出贡献市”荣誉称号，自2018年湖北省全省开展服务业考核评估以来，孝感市政府出台了一系列支持和鼓励政策，优化服务业发展环境，促进了孝感市服务业高质量发展；Ⅱ类城市指城市圈中教育、文旅方面突出的城市，包括黄石和咸宁。据黄石市人民政府发布的《黄石教育基本情况》文件显示，黄石市教育情况发展良好，各级各类学校1 099所，在校学生576 538人。根据我国温泉地热资源分布情况，湖北省地热资源占有量排名靠前，咸宁市作为湖北省地热资源集中地，地热资源丰富，咸宁依托于南北承接的交通区位优势，获得了更多的文化内涵和社会关注，促进了咸宁的文化旅游产业发展；Ⅲ类城市指城市圈中信息技术、金融、科研以及卫生和社会工作等第三产业职能突出的城市，武汉作为长江中游重要的经济中心，地理位置优越，市区包括武昌、汉口和汉阳，水陆空交通网络横跨东西，贯穿南北，是中国最大的交通枢纽，被称为“九省通衢”。武汉东湖新技术产业开发区，别称“中国光谷”，科技氛围浓厚的地方，信息化集成度高，在最新的国家高新区综合评估中位居全国第四；Ⅳ类城市指城市圈中制造业、建筑业突出的城市，包括天门和黄冈。天门是中国百强制造业城市之一，天门市精田棉业集团有限公司和新龙冶金科技发展有限公司为2020年湖北民营企业百强单位。黄冈市2021年建筑业总产值1 100.57亿元，增幅33.5%，位居全省第二，建筑业是黄冈市2021年度唯一的1 000亿级支柱产业；Ⅴ类城市指城市圈中采矿业占重要地位的城市，潜江市拥有丰富的矿产资源，根据潜江市人民政府2019年发布的《潜江市基本市情》显示，潜江富含天然气、石油、卤水、钾盐、岩盐等矿产资源，还有黏土、矿泉水等丰富的地下资源。4结语武汉城市圈中各城市的城市职能特点各异，鄂州和孝感两座城市保障基本生活的服务业突出，黄石和咸宁在教育以及文旅方面突出，天门和黄冈在制造业和建筑业突出，潜江采矿业突出。文章研究的方式，能够强化武汉城市圈中单位城市的自我认知度以及城市与城市之间的发展情报辨识。结果表明，武汉城市圈内不存在综合发展指数较高的城市，且仅针对单向产业纵向发展的情况较为明显，城市基本活动内容的发展空间较大，若将原有的以武汉市“服务业”为中心的蛛网式布局，转变为城市相互带动、相互促进发展模式，能够进一步激活城市圈发展活力。