城市空间分布体系-保障生产生活，空间相互作用

(一)空间相互作用和空间扩散理论

1.空间相互作用和城市等级体系

地表上的任何一个城市都不可能孤立地存在。为了保障生产、生活的正常运行，城市之间、城市和区域之间总是不断地进行着物质、能量、人员和信息的交换，我们把这些交换称之为空间相互作用(Spatial Interaction)。

正是这种相互作用，才把空间上彼此分离的城市结合为具有一定结构和功能的有机整体，即城市空间分布体系。

城市是人类进行各种活动的集中场所，通过各种运输通讯网络，使物质、人口、信息不断地从各地向城市流动，这种过程类似光线的聚焦作用，而城市就是各种网络中的聚焦点，或称结节点。结节点连同其吸引区组成结节区域。城市对区域的影响类似于磁铁的场效应，随着距离的增加，城市对周围区域的影响力逐渐减弱，并最终被附近其他城市的影响所取代。每一个结节区域的大小，取决于结节点提供的商品、服务及各种机会的数量和种类。一般地说，这与结节点的人口规模成正比。很明显，村庄的吸引区小于集镇，集镇的吸引区又小于城市。不同规模的结节点和结节区域组合起来，形成城市等级体系(The Urban Hierarchy)。

2.空间扩散理论

空间扩散(Spatial Diffusion)是和空间相互作用既有一定联系又有区别的一个概念。作为物质流、货币流或信息流，空间扩散与空间相互作用有相似之处。但是，采取空间扩散方式的流动是在时间与空间中进行的，每一种流动的现象在特定的时间和空间中从源生地产生，经过若干时间后扩散到承受者身上。在自然界中，典型的空间扩散现象如火山爆发后的火山灰扩散;而在人类社会中，疾病的传染，知识和时尚的传播以及城市的蔓延等等也采取空间扩散的方式。因此，空间扩散导致自然或人文景观的转换，这与在一个现存结构中维持日常功能所必需的相互作用不同。

(1)传染扩散。现象从一个源生点向外作空间扩散，如果是渐进的、连续的过程，我们称之为传染扩散(Contagions Diffusion)，其特征如同一块石子落入水中后产生的波纹运动。以新事物的扩散为例，通常，当新事物刚出现时，只为一小部分人所了解、掌握。

图3-14(a)　传染扩散的初始阶段

图3-14(b)　传染扩散的扩散阶段

资料来源:许学强，周一星，宁越敏.城市地理学(第二版)［M］.北京:高等教育出版社，2009:199.

(2)等级扩散。在人文现象的扩散过程中，社会等级、城市规模等级等有时起着十分明显的作用。例如，价格昂贵的耐用消费品的扩散与收入等级有关，而某些新思想、新技术在城市中的传播亦往往跳跃紧邻的小城市，在距离较远但属同级规模的城市中首先被接受，然后向次一级的城市扩散。这种形式的扩散称之为等级扩散(Hierarchical Diffusion)。等级扩散的产生，在于某些新事物在最初被接受时具有较高的“门槛”，从而妨碍了它们迅速的传播，只能采取逐级向下扩散的过程。一般地说，等级扩散只产生于人文现象扩散的场合，自然现象的扩散不采取这种方式。

图3-15　等级扩散过程

资料来源:许学强，周一星，宁越敏.城市地理学(第二版)［M］.北京:高等教育出版社，2009:200.

(3)重新区位扩散

在传染扩散中，假如扩散导致更多的接受者，那么就称之为扩张型扩散(Expansion-type Diffusion)。反之，如果接受者的数量没有增加，仅仅发生了原有接受者的空间位移，我们称之为重新区位型扩散(Relocation-type Diffusion)。其典型例子就是移民过程。

图3-16(a)　重新区位扩散的初始阶段

图3-16(b)　重新区位扩散的扩散阶段

实践中，空间扩散往往以混合的形式扩散。1921年，美国设有电台的城市大多数是大城市，如纽约、波士顿、底特律、圣弗朗西斯科、洛杉矶、西雅图、圣路易斯等，小城市中只有个别城市拥有电台，如达拉斯、得梅因、堪萨斯城等。到1924年，由于传染扩散，在已建有电台的大城市周围的一些小城市都开始建立电台。这种现象在堪萨斯城和得梅因之间，以及西雅图、圣弗朗西斯科、底特律、费城等大城市附近很显著。^[1]

图3-17　1921年美国设有电台的城市

资料来源:于洪俊，宁越敏.城市地理概论［M］.合肥:安徽科学技术出版社，1983:418.

图3-18　1924年美国设有电台的城市

资料来源:于洪俊，宁越敏.城市地理概论［M］.合肥:安徽科学技术出版社，1983:418.

自瑞典学者哈格斯特朗(T.Hagerstrand)开创空间扩散的研究后，有关这一领域的研究发展很快，对空间扩散过程的阻力、障碍、特征以及在城市和区域规划中的应用的探讨不断增加。

(1)阻力的作用。研究表明，新事物接受者的数量和时间分布呈正态分布型，即在新事物传播的最初阶段，只有少量的、富于革新、勇于承担风险的人才会接受，大多数人由于更强的阻抗心理，则采取旁观的态度。随后加入接受者队伍的人数逐步扩大，最后剩下少量的顽固派分子或反应迟钝者。另一方面，时间本身也具有一定的独立影响。在扩散的初期阶段，持怀疑和抵触情绪的人的比例较高，但当达到某个关键的接受者的比例之后，往往会出现接受的“赶浪头”效应。这一效应加强了扩散过程在时间上的不平衡性:初始由于只有少量的创新者和风险承担者，使创新接受的速度较慢，随后由于“赶浪头”效应出现爆炸式的增长，最后由于接受者的数量趋于饱和，传播的速度再次下降。

(2)障碍的作用。障碍在空间扩散中可以起重要的限制作用。障碍可以分自然障碍，如河流、湖泊、山脉、沙漠等;文化障碍，如语言、种族、宗教上的差异等;社会障碍，反映在阶级、年龄、性别、社会经济地位等方面;政治障碍，如民族性、意识形态上的差异以及态度、个性等方面的精神障碍。

一般的，现象的空间扩散会随距离的增加而衰减，形成一条下降的连续曲线。但当空间扩散遇到障碍时，原先的曲线将会改变。莫里尔(R.Morrill)将障碍分为两种类型:不可渗透的完全障碍和可渗透的部分障碍。在前一种情况下，当现象扩散到障碍物前时会因不可渗透形成反射，从而增加了在障碍物附近地区接受某种现象的可能性，使原先下降的曲线又恢复一定程度的上升趋势。如在自然界中，迎风坡降雨量的增加就是一个典型的例子。在后一种情况下，现象扩散到障碍物前时遇到严重阻碍，但其部分影响仍可渗透障碍物继续传播。这样，原先连续下降的曲线在通过障碍时将中断，然后在一个低得多的起点上随距离增加而下降。莫里尔认为政治边界，如国境线就起这种作用。

在现实生活中，现象的扩散往往会遇多种障碍的影响，其表现形式也更复杂。

(3)空间扩散成功的因素。扩散不仅是一个被动的接受过程，也是一个主动的、有目的的过程。布朗(L.A.Brown)认为，创新的源生地、仔细选定扩散的中心和制定一份周密细致的扩散战略对于扩散成功极为重要。

关于第一个问题，一种理论认为，创新多产生于中心地等级体系中最高级的城市中，因为它们集中了资本和研究与开发活动。实际情况则要复杂得多，如对美国的研究表明，中等规模的区域中心城市和那些面临困境的城市往往是创新产生最频繁的城市。

不过，大城市通常可以被选作扩散的中心，通过以大城市为中心的城乡网络促进创新的扩散。如新城地产，1993年发轫于常州，中国地产百强企业，江苏省首家房地产上市企业，2010年把公司总部搬迁至上海，稳步推进自己的全国化战略。

表3-5　一些新事物在中国首先出现的时间和地点

资料来源:于洪俊，宁越敏.城市地理概论［M］.合肥:安徽科学技术出版社，1983:419.

制订周密可行的扩散战略对创新的扩散具有重要意义。20世纪八九十年代，辽宁省是我国工业品获各项奖最多的省，但产品往往大批积压，这与缺乏周密的扩散战略有很大的关系;而广东省轻工业产品不断扩大国内市场上的份额，显然与积极引进海外的创新成果，并成功地进行扩散有很大关系。

布朗还认为，基础设施对创新的扩散极为重要，因为任何创新的扩散总是要凭借一定的物质基础。不过，对发展中国家而言，除加强基础设施建设外，还应重视各种人才的培训工作，以利于吸收、掌握发达国家的先进技术和设备，从而进一步在本国推广和应用。

(二)中心地理论

中心地理论(Central Place Theory)是由德国城市地理学家克里斯塔勒(W.Christäller)和德国经济学家廖士(A.Lösch)分别于1933年和1940年提出的，20世纪50年代起开始流行于英语国家，之后传播到其他国家，被认为是20世纪人文地理学最重要的贡献之一。

1.假设条件和基本概念

克里斯塔勒的理论有两个假设前提:“理想地表”、“经济人”。“理想地表”的基本特征是每一点均有接受一个中心地的同等机会，一点与其他任一点的相对通达性只与距离成正比，而不管方向如何，均有一个统一的交通面。经济人是指生产者和消费者都属于经济行为合理的人。这一概念表示生产者为谋取最大利润，寻求掌握尽可能大的市场区，致使生产者之间的间隔距离尽可能地大;消费者为尽可能减少旅行费用，都自觉地到最近的中心地购买货物或取得服务。生产者和消费者都具备完成上述行为的完整知识。经济人假设条件的补充对中心地六边形网络图形的形成是十分重要的。

克里斯塔勒还提出以下概念:

(1)中心地(Central Place)，可以表述为向居住在它周围地域(尤指农村地域)的居民提供各种货物和服务的地方。

(2)中心货物与服务(Central Good and Service)，分别指在中心地内生产的货物与提供的服务，亦可称为中心地职能(Central Place Function)。中心货物和服务是分等级的，即分为较高(低)级别的中心地生产的较高(低)级别的中心货物或提供较高(低)级别的服务。

在大多数中心地，每一种中心货物或服务一般要由一家以上的企事业单位承担。例如，一个集镇，往往有两三家杂货店或饮食店。每个担负一种中心地职能的单位，称为一个职能单位(Functional Unit)。可以肯定，中心地的职能单位数量必定大于或等于中心地职能种类的数量，通常总是前者的数量超过后者的数量。

除了几家单位共同提供一种中心货物或服务之外，也可能有一家单位提供多种中心货物或服务的场合，从而包括了几个职能单位。这种情况多见于百货公司、超级市场等大型零售商业组织。

(3)中心性(Centrality)或“中心度”，指一个地点的中心性可以理解为一个地点对围绕它周围地区的相对意义的总和。简单地说，是中心地所起的中心职能作用的大小。一般认为，城镇的人口规模不能用来测量城镇的中心性，因为城镇大多是多功能的，人口规模是一个城镇在区域中的地位的综合反映。

(4)服务范围。克里斯塔勒认为中心地提供的每一种货物和服务都有其可变的服务范围。范围的上限是消费者愿意去一个中心地得到货物或服务的最远距离，超过这一距离他便可能去另一个较近的中心地。以最远距离r为半径，可得到一个圆形的互补区域，它表示中心地的最大腹地。服务范围的下限r'是保持一项中心地职能经营所必需的腹地的最短距离。以r'为半径，也可得到一个圆形的互补区域，它表示维持某一级中心地存在所必需的最小腹地，r'亦称之为需求门槛距离(Threshold)，即最低必需销售距离。

服务范围上下限之间存在着三种关系，它们对进一步的分析具有重要意义:①如果门槛距离大于货物的最大销售距离，那么这种货物在该地区就不可能以正常的方式提供。②如果货物的最大销售距离和门槛距离相等，那么，经营该种货物正好能得到利润。③如果货物的最大销售距离大于门槛距离，那么，该项货物不仅可被提供，而且经营者还可从为居住在两个腹地间的人口服务中得到超额利润［图3-19(a)、(b)、(c)］。

图3-19　需求门槛和最大销售距离之间的关系

资料来源:许学强，周一星，宁越敏.城市地理学(第二版)［M］.北京:高等教育出版社，2009:206.(www.xing528.com)

2.主要内容

基于长时期农业市场服务中心的演化，一个地区会形成一套中心地等级体系，同一等级的中心地有同样大小的服务范围，也称市场区或附属区，市场区的范围是六边形。

整个中心地及其市场区是由一级套一级的网络，相互嵌套而成，所谓嵌套原则，就是相对低级的中心地和市场区被高一级中心地和市场区所包括，高一级的中心地和市场区又被更高一级的市场区所包括，整个体系都是如此。

图3-20　克里斯泰勒的K=3体系

资料来源:许学强，周一星，宁越敏.城市地理学(第二版)［M］.北京:高等教育出版社，2009:208.

3.理论模型

支配中心地体系形成的原则有三种:市场原则、交通原则和行政原则。在不同的原则支配下，中心地网络呈现不同的结构，而且中心地和市场区大小的等级顺序有着严格的规定，即按照所谓K值排列成有规则的、严密的系列。

(1)市场原则。

按照市场原则，低一级的中心地应位于高一级的三个中心地所形成的等边三角形的中央，从而最有利于低一级的中心地与高一级的中心地展开竞争，由此形成K=3的系统。图3-21(a)中有一个完整的基本六边形和周围6个基本六边形的各1/3，即有三个基本六边形，它们共同组成一个较大的六边形。

由市场原则形成的中心地等级体系的交通系统，是以高等级中心地为中心，有6条放射状的主干道连接次一级的中心地，又有6条也呈放射状的次干道联结再次一等级的中心地［图3-21(c)］的。这种运输系统联系两个高一等级中心地的道路不通过次一级中心地，因此被认为是效率不高的运输系统。

图3-21　根据市场原则形成的中心地体系

资料来源:许学强，周一星，宁越敏.城市地理学(第二版)［M］.北京:高等教育出版社，2009:209.

(2)交通原则。

克里斯塔勒认识到，早期建立的道路系统对聚落体系的形成有深刻影响，这导致B级中心地不是以初始的、随机的方式分布在理想化的地表上，而是沿着交通线分布。在此情况下，次一级中心地位于连接两个高一级中心地的道路干线上的中点位置，如图3-22(a)所示。

依交通原则形成的交通网，因次一级中心地位于联系较高一级中心地的主要道路上，被认为是效率最高的交通网，而由交通原则形成的中心地体系被认为是最有可能在现实社会中出现的。

图3-22　根据行政原则形成的中心地体系

(3)行政原则。

在K=3和K=4的系统内，除高级中心地自身所辖的一个次级辖区是完整的外，其余的次级辖区都是被割裂的，显然，这不便于行政管理。为此，克里斯塔勒提出按行政原则组织的K=7的系统。在K=7的系统中，六边形的规模被扩大，以便使周围6个次级中心地完全处于高级中心地的管辖之下。这样，中心地体系的行政从属关系的界线和供应关系的界线相吻合［图3-23(a)］。

在K=7的系统内，由于其运输系统显示出每位顾客为购买中心性商品或享受服务所需旅行的平均距离较另两个系统都长，因此，行政原则下的运输系统被认为是效率最差的一种［图3-23(b)］。

图3-23　根据交通原则形成的中心地体系

资料来源:许学强，周一星，宁越敏.城市地理学(第二版)［M］.北京:高等教育出版社，2009:211.

以上三个原则共同导致了城市等级体系(Urban Hierarchy)的形成。克里斯塔勒认为，在开放、便于通行的地区，市场经济的原则可能是主要的;在山间盆地地区，客观上与外界隔绝，行政管理更为重要;年轻的国家与新开发的地区，交通线对移民来讲是“先锋性”的工作，交通原则占优势。克里斯塔勒得出结论:在三个原则共同作用下，一个地区或国家，应当形成如下的城市等级体系:A级城市1个，B级城市2个，C级城市6至12个，D级城市42至54个，E级城市118个。克里斯塔勒对南德中心地的研究成果显示，南德的中心地可分为七个等级，并遵循K=3的规律(表3-6)。

表3-6　德国南部的中心地体系

资料来源:许学强，周一星，宁越敏.城市地理学(第二版)［M］.北京:高等教育出版社，2009:212.

中心地学说对城市地理学的发展起了巨大的推动作用。在20世纪50年代以前，城市地理学的研究重点是城市的位置、自然条件及城市形态等方面的描述和分析，研究方法以事实的整理与归纳为主，缺乏自己的理论和对研究对象的深层次分析。

以假设条件为基础，通过逻辑演绎建立的中心地理论是城市地理学研究对象及研究方法上的重大突破，它不仅导致“空间分析”学派的建立，而且极大地促进了城市地理学中理论研究和数学方法应用的热潮。

但是，中心地理论也有非常明显的缺陷。假设在建立中心地理论过程中是必不可少的，但某些假设或条件不符合客观情况，损害了该理论的现实性。例如，克里斯塔勒认为消费者行为遵循“最近中心假设”，但后来的研究发现消费者的行为有多种形式，并不完全受上述假设的支配。同时，中心地理论强调城市间的等级联系，忽视了那些并非同一个子系统(处于不同区域)中的第二级或更低级中心地之间的横向联系，也忽视了同一个子系统中同级中心地之间的横向联系。

因此，对中心地理论，要取其精华，弃其僵化和脱离实际的部分，把注意力集中在中心地的层次结构、功能专业化分工和空间结构上，而不是照搬K值系统和划出各种六边形来。从德国、荷兰、日本、加纳、以色列等国家利用中心地学说进行国土和区域规划的实践看出，着重于中心地的分级和相应的商业服务设施标准的确定，可以充分发挥各级中心地的社会与经济效益。

(三)增长极理论

增长极理论首先由法国经济学家佩鲁(F.Perroux)于1950年提出，后经赫希曼、鲍得维尔(J.Boudeville)、汉森(M.Hansen)等学者进一步发展。该理论认为，经济发展并非均衡地发生在地理空间上，而是以不同的强度在空间上呈点状分布，并按各种传播途径，对整个区域经济发展产生不同的影响，这些点就是具有成长以及空间聚集意义的增长极。

这一理论受到区域经济学家、区域规划师及决策者的普遍重视，不仅被认为是区域发展分析的理论基础，而且被认为是促进区域经济发展的政策工具。

在区域发展过程中，点轴发展模式是经常采用的一种发展模式。连接主要中心城市的发展轴往往是人口集聚、产业集聚的空间“热点”地区。而凭借日益发达的交通通信系统，随着各级城镇的不断发展，发展轴线日益增加，各级城市联系更加紧密，点轴发展模式逐步向网络开发模式转变。

对于世界性大都市带和欧美都市区的研究可以发现，借助于交通走廊和通信设施，网络城市是城镇体系发展的主要趋势。网络城市指“两个或更多的原先彼此独立但存在潜在功能互补的城市，借助于快速高效的交通走廊和通讯设施连接起来、彼此尽力合作而形成的富有创造力的城市集合体”。^[2]

图3-24　网络城市模型

资料来源:何韶瑶，马燕玲.基于网络城市理念的城市群空间结构体系研究——以长株潭城市群为例［J］.湖南大学学报(自然科学版)，2009，36(4):80-84.

图3-25　中国城市空间发展模式探索

资料来源:段进.城市空间发展论(第2版)［M］.南京:江苏科学技术出版社，2006:203.

中国城市建设一直非常注重“因天才，就地利”，注重城市与自然环境的协调，近年来，可持续发展和生态城市建设受到广泛关注。在此基础上，有学者提出集约型间隙式山水化空间发展模式，认为它是“发展观、经济、社会、政治、文化、生态环境等因素综合作用在空间物质形态发展中的体现”;该模式“可以形成组团群落状沿交通线发展的空间结构。每个组群像一个个‘生态群落’一样相对集中独立……它可利用主要交通为基础设施通道，组群也可以在主交通处交换交通工具。在各组群内部，集约型发展有利于提高城市密度和空间容积率”。^[3]

集约型间隙式山水化空间发展模式既使“人造环境与自然环境和谐共生，符合我国传统文化的价值取向和自然观”，又“具有良好的开放性和弹性，对未来发展变化有较强的适应能力，是可持续发展的空间发展战略模式”(见图3-24)。^[4]

图3-26　沪宁地区城市空间发展区域模式

资料来源:吴良镛.发达地区城市化进程中建筑环境的保护与发展［M］.北京:中国建筑工业出版社，1999.转引自段进.城市空间发展论(第2版)［M］.南京:江苏科学技术出版社，2006:204.

(四)核心——边缘理论

该理论认为，核心区与边缘区共同组成一个完整的空间系统。核心区是社会地域组织的一个次系统，能产生和吸引大量的革新;边缘区是另一个次系统，与核心区相互依存，其发展方向主要取决于核心区。核心和边缘间的控制依赖关系是模式的基础，是内部(空间的)发展变化的根源。一个空间系统发展的动力是核心区产生大量革新(材料、技术、精神、体制等)，这些革新从核心向外扩散，影响边缘区的经济活动、社会文化结构、权力组织和聚落类型。因此，连续不断地产生的革新，通过成功的结构转换而作用于整个空间系统，促进国家发展。

图3-27　核心——边缘模式

资料来源:许学强，周一星，宁越敏.城市地理学(第二版)［M］.北京:高等教育出版社，2009:224.

从区域的城镇体系发展过程来看，大致可以分为离散阶段、极化阶段、扩散阶段、成熟阶段四个不同的历史时期。^[5]农业社会时期，城镇发展都很缓慢，城镇规模一般也不大，彼此之间也较少联系，基本上是一种均衡发展的状态。随着工业化的发展，总有一些地方由于地理位置、自然资源等等因素率先发展起来，城市人口不断增长，城市面积不断扩大，经济社会实力不断增强，吸引了更多的人口，逐渐成为大城市。随着城市规模的不断扩大，环境污染、交通阻塞、地价上涨、生产生活成本上升等等问题日渐严重，而与此同时，交通通信技术的发展也促进了人们逐渐从大城市市区向郊区、甚至是远郊区迁移，一些次级中心城市和低等级城镇也逐渐发展起来，一般情况下，这些城市往往集中在与中心城市联系的主要交通干道附近。到最后形成大、中、小城市协调发展的城市体系。

图3-28　弗里德曼的核心—边缘发展模型

资料来源:Friedmann J.Regional development policy:a case study of Venezuela.Cambridge，Mass:MIT Press，1966.转引自段进.城市空间发展论(第2版)［M］.南京:江苏科学技术出版社，2006.