城市规划中的重叠等级结构设计

我们在这一章中采用的模型本质上都是随机的和动态的，虽然前一部分中提到的贝克曼模型采用了演绎法，因而其动态性并不是那么明显。但是，除了这些模型之外，还存在着其他产生空间等级体系的方式。例如，我们还可以通过自上而下的静态方法甚至是准动态的方法来得出分布，比如，得出不同优化程序的分布。总之，为了对此做出解释，并且说明在城市规划中城市等级体系的影响，我们有必要回顾一下空间交互模型。其中，人口比例分布和旅游交通分布（例如那些在第2章中提到并在之后章节里进一步解释的分布）根据最优化理论都可以得出。这些模型都是建立在成本结构制约与效用或熵或可达性的最大化基础之上的。贝里（1964）是最早阐述这一方法的学者之一，通过熵最大化模型，他成功地得出了人口分布。为了在个人及集体规划层面上最优化土地利用行为，威尔逊、柯艾略、麦吉尔和威廉姆斯（Wilson、Coelho、Macgill and Williams，1981）也应用了这一方法。

在这些不同的方法中，位序-规模分布很好地阐明了我们在解释复杂体系演化过程时所遇到的问题。没有什么比随机过程中产生的分布更加多变了，尤其是当所有组成要素都相互独立，并且增长是自下而上时——正如我们的第一个模型一样——通过某些自上而下的优化过程，其中可及性是最大化的，但会受到一些成本或能源限制的影响。不过，优化要素后的分布结果是一样的。从某种程度上说，这些说明了我们研究城市等级体系的途径往往决定了我们得出预期结果所应用的方法。这种殊途同归性正是关于复杂体系的很多研究所面临的问题，即多种看似合理的不同模型最终都逐渐趋同，并产生相似的结果。这也是城市科学，甚至是很多其他科学所不得不面对的一个问题。这里我们不再赘述，不过相信我们的读者到现在已经很清楚我们的科学不可能建立起一个无懈可击的模型，一个可以不断用选定数据测试的模型。在本书中，我们还将不断地遇到同样的困境。

虽然城市规划实质上是个最优化问题，其理论基础和现实考虑千差万别，但应用等级理论的思想来解决问题还是非常普遍的。虽然在很多情况下，我们只是在建构问题解决框架时会用到等级思想，将问题分层次，建立一个层次结构，但是我们在这里用到的简化思想还是对问题的解决很有指导意义。在前一个部分中，我们引用了亚历山大（1965）的观点，他认为建构严格的等级结构这一理念太过简单化，因而不能成为城市规划的组织原则，并且交互模型会比等级模型更加适用。亚历山大和很多学者都借鉴了有机进化系统的思想，这一思想后来被丹尼特（Dennett，1995）和道金斯（Dawkins，1986）发展为新达尔文主义，他们主张的范式认为设计结构的必需部分是交互而非层级。重叠的层级结构，比如我们在图1.1和图5.9中描述的那些半格结构显然更加适合于不同地理尺度上的城市的空间组织。

本质上，亚历山大的观点就是在城市空间和街区设计中，根据严格的等级体系对空间进行分区未免太过于简单化了。虽然这一策略广泛地应用于自上而下的建筑设计中，但是重叠的等级结构更能反映实际情况的多样性，也更适用于城市规划中，即便它有简化交互作用之嫌。这也是我们将在本书最后一章中回顾的内容，这样我们就可以将讨论从城市科学转到城市规划中，至少是从城市科学转到设计科学上。在第10章中，我们将进一步探讨等级思想在城市规划中的应用，围绕亚历山大的思想并主要关注设计思想是如何交锋，并最终确定重叠等级结构为最适宜的结构。其实，从某种意义上说，城市科学中也有这一思想，克里斯塔勒的中心地等级体系就是重叠的，而且空间交互作用模型以及等级体系与零售中心的联系就是为了模糊化等级概念，让这一体系在流动空间中保持模糊。(www.xing528.com)

当然关于为什么要将城市空间视为重叠的等级结构还有其他更为直接的原因。最简单的一个原因就是城市空间中存在着太多的等级结构。这里我们只探讨其中最简单的一个等级结构，也就是总体上人口组织的结构。但是一旦我们将人口细分成多个不同的类别，并考虑将人口在空间上分等级组织起来的其他活动，比如交通或其他网络系统、土地利用、建筑类型、社交网等，那么结构重叠就不是一个例外而是常态了。毋庸置疑，好的分析应该直面现实本身。但是，我们的大多数分析似乎都在为了简化体系而回避最为显而易见的现实，这也是我们的一个困境。我们需要的是一个简单、实用且合理的模型，来说明不同的等级结构之间是如何相互联系的。

就城市规模分布而言，我们面临的挑战就是要在吉布列模型的网络特征描述基础上，将之前讨论到的网络模型与一个基于交友模式而非出行经济效益的双重且平衡的网络结构相结合。这就需要我们再次绘制二部图，在下一章中我们将继续探讨可应用于简单网络体系，例如城市街道网络的二部图。我们的目标就是要链接网络，并产生聚合活动耦合但一致且简单的缩放模型。通过街道系统，我们可以很好地解释说明这一点，因为街道很好地反映了城市能源、信息及物质的输送。我们知道我们所接触到的大部分城市分布都是比例缩放或者近似于比例缩放的，所以我们的目的就是要说明这些分布如何扩展并且在网络中联系在一起，这样我们就能够应对城市体系的多样性，我们关于城市的理解也能得到丰富，从而更有效地设计交互作用模型。

然而，值得一提的是，我们离实现这些目标还很远。对此，我们也无须惭愧，因为城市科学还处在发展初期，而且我们也仅仅是掌握了解揭示城市体系奥秘的少量工具而已，如，为什么简单模型可以解释位置、流及网络规模等级中的一般性规律。克鲁格曼（Krugman，1996）在一篇关于位序规模的文章《揭开城市等级体系的奥秘》中，一针见血地指出了这一困境。他写道：“关于（经济）理论最常听到的抱怨就是，我们的模型太过简单化了，关于复杂混乱的现实它们所能提供的认识太过有限了。这……是我的一份中期报告，我试图理解为什么在一个重要的案例中，我们有复杂混乱的模型，现实却反而是令人意外的直接简单。这个报告在很大程度上是失败的，虽然对于这个结构一定有个具有说服力的解释，但是我还没有找到这样的解释。”事实上，为了找到这一解释，我们需要更为强大的工具，关于网络流程更为有力的分析，而要获得这些，关键在将我们的图表扩展为二部图。在下一个章节中，我们将通过案例来分析二部图对推动城市研究的作用。此外，我们还需要三部图，甚至是n部图来认识城市体系。在下一章中我们也将讨论未来的研究方向。