第八章--城市空间分布体系

1第八章城市空间分布体系第一节空间相互作用和空间扩散城市既有不同的职能，又有不同的规模等级，因此城市不可能孤立存在，它必然与其它城市，与所在区域有着各种联系和相互作用。城市之间、城市与区域之间不断地通过交通、通讯等联系通道发生着物质、能量、人员和信息的交换——(城市的)空间相互作用(空间交互作用、空间相关)(spatialinteraction)。通过空间交互作用，使不同规模、等级、职能的城市结合成具有一定结构和功能的有机整体——城市空间分布体系。一、交互作用的分类(一)交互作用的类型1972年，海格特(P.Haggett)依据空间交互作用的表现形式，并借用物理学热传导方式，将空间交互作用分为：1.对流——人流、物流主要指产品、原材料等物质的运输和人口的移动。2.传导——金融流(货币流)是指城市间所进行的各种交易，它以货币流的形式表现出来。3.辐射——信息流指的是信息的流动和新思想、新技术等创新的扩散。(二)交互作用的载体空间交互作用的进行，需要借助于各种媒介，来实现物质、人口、信息的移动和转换，其中交通通讯设施是交互作用的主要载体。1.交通网络物质和人口的移动必须通过铁路、公路、航空、水路、管道等交通网络。所以交通是城市对外联系的重要载体。2.通讯网络包括电话、电报、网络、卫星通讯等在内的通讯网络是城市对外信息联系的主要手段，也是现代资本流转的重要载体。二、相互作用产生的条件即影响着空间交互作用的因素，1956年厄尔曼主要根据物质流的空间交互状况，提出空间交互作用产生的条件主要有三个：1.互补性(互补关系)(Complementarity)即经济学中的供需关系，是指空间交互作用产生于两地间供应和需求联系的存在(贸易关系)。——供需关系导致了商品、劳动力、资本、信息在地域间的流动，没有供应和需求这两个基本条件，空间交互作用关系不会产生。因此互补性是构成空间交互作用的基础，两地间互补性越大，流动量也越大。2.中介机会(侵入影响、侵入机会)(Interveningopportunity)一般来说，两地的互补性，将导致货物、人口和信息的移动和流通。如果两地间存在着自然(高山、2大海、沙漠、戈壁等)或文化(不同的语言、文化、政治制度、消费习惯等)障碍，则空间交互作用就会受到不同程度的影响。另一方面，中介机会也意味着较多选择机会的存在。如在一定区域内，B地生产棉布并销往A地，则AB间的空间交互作用以棉布贸易为主，后来，该区域内的C地也生产棉布，则A地就有了2个棉布供应地可供选择，AB间的空间交互作用就受到影响，这时，C地就称为AB两地空间交互作用的“中介机会”，特别是当C地距离A地比B地距离A地更近时，由于C地到A地的运费少，导致B地棉布输出受阻，难以产生交互作用。因此，一般来说，中介机会可起到节省运费、减少长距离交互作用的作用。【准确把握中介机会，可促进一个国家、地区、城市经济的发展。】3.可运输性(交通运输条件，可运度)(Trans-ferability)空间交互关系是靠交通运输这一基本条件来实现的。交互关系的大小与运输成本、运输时间有关。当运输距离太长、费用太高，或运输时间太长，导致商品流通的经济效益很低或无效益，即使存在某种互补性，交互作用也难以发生。空间交互关系的一个重要特点是距离衰减规律(distance-decayregularity)——区域间的空间交互关系随着空间距离的增加而衰减。货物的可运输性是由单位重量商品的价值决定的，价值高的商品运距长；可运输性也是时间的函数，随着时间的推移，运输工具革新、运输网络完善，→运费下降→可运度大。可运输性也显著影响着人的购物出行行为(人们愿走较少的路程去购买低价值的商品，愿走较远的路程去购买价值高的商品)。三、城市间、城市和区域间的相互作用(一)基本概念1.结节点结节点是指在人口流动和能量物质交换中具有聚焦性的特殊地段。从城市与区域间的相互关系看，城市是人类各种活动集中的场所，它位于交通、通讯等各种网络的节点上。——城市是区域中的结节点(村庄、小城镇也是各自区域的结节点)。2.吸引区每个结节点都有一个按其有效服务半径的区域，称为“吸引区”。吸引区的大小取决于结节点所提供的商品、服务和各种机会的多少。一般来说，结节点的人口规模越大，其吸引区域也越大。3.结节区域由结节点及其吸引区组成的区域。4.城市绝对影响范围城市人流、物流、金融流等对外联系所及的范围。一个区域可以同时接受很多城市的影响。5.城市直接吸引范围即城市吸引区，是指某一城市的吸引力和辐射力在社会经济联系中起主导作用的地域。城市吸引区的形成是区域内同级城市空间交互作用力量平衡的结果。6.城市等级体系(theurbanhierarchy)不同规模的结节点和结节区域的组合。不同等级的结节点有不同等级的结节区域，低等级的结节区域距离空间交互作用3被高等级的结节区域所覆盖，高等级的结节区域又被更高等级的结节区域所覆盖，从而组成层层嵌套的城市等级体系。(二)城市吸引区边界的确定城市吸引边界的确定，就是结节区域的划分。从理论上讲，可以通过各种分析找到城市间吸引力的平衡点，并可以在地图上画出每个城市的吸引范围界线，实际上，由于城市的每个职能都可以划分出各自的吸引范围，并且多数是不一致的，因此，城市吸引范围的边界是一个过渡带。在这一过渡带内，城市的产品或接受城市的服务有较大的选择，同时过渡带的宽度和形状也会随城市所提供的产品和服务的丰富程度，到城市所花费的时间长短等因素的变化而变化。总之，城市的吸引范围具有：①边界模糊性和动态性，②内部联系强度的过渡性，③相互之间的等级层次性等特点。城市吸引范围的确定需要根据不同情况，选择一个指标体系，分别确定城市的各个职能的吸引范围，然后再归纳成一个综合的吸引范围，其方法主要有：1.经验的方法在国外，通常通过调查来研究城市的吸引范围，主要调查项目有：①线上调查：调查交通线上各点的车流资料，获得净运流。两城市间净运流最小的点，就是两城市运输流的界线。②面上调查：通过面谈访问，了解居民购买或出行的指向来确定城市的吸引范围。③点上调查：通过调查城市商业、服务业等各种企事业单位的顾客来确定吸引范围。如格林(H.L.Green)等人对美国新英格兰南部纽约、波士顿两市吸引边界的划分，就是采用了：①铁路通勤的方向、②日报的发行范围、③电话的联系数、④银行客户、⑤卡车的货运流、⑥度假者的来源、⑦大工业企业董事会办公地点等7项指标，分别确定出7条分界线，最后归并成一条综合的界线(P151-152，P152图8-1)。一般来说，城市单指标的吸引范围和两个城市之间的多指标吸引范围比较容易确定，但要寻找一个中心城市和若干个同级城市之间的综合性的吸引范围比较复杂，问题的关键在于：①同级别的中心城市的确定应根据城市的行政等级、人口规模、经济实力等指标，同时参考交通网络，主要采用定性的方法找出离该城市最近的一圈同级城市。特别是当区域内城市很多，使用简单的定性分析往往难以确定城市的职能等级，这时就需要计算每个城市的中心度，再进行比较分级。20世纪70年代，普雷斯顿(R.E.Preston)提出了城市中心度(中心性)的计算公式：C=R＋S－αMF其中：C：城市的中心度R：城市零售总额S：经选择的几种服务业的经营总额α：中等家庭收入中用于零售和几种服务支出的百分比M：该城市的中等家庭收入F：该城市的家庭总数由此得到所有城市的中心度，然后选择与本城市中心度最接近的几个城市作为同级别中心城市。②职能调查指标体系的确定职能调查指标的选择，需要从中心城市的职能特征中加以确定。一般来说，职能调查的指标体系主要包括：a.资本流指标：银行、证券等金融行业的资本流转情况；b.信息流指标：长途电话、电报的流量和流向等；c.客流指标：民航、铁路、长途汽车的旅客流量和流向等；d.物流指标：粮食、油料、生猪、工4业原料等物资的来源范围等向心联系指标；经本城市中转的重要物资的批发范围等离心联系指标。调查的重点主要在该城市与周围同级城市间的中间地带。2.理论的方法用理论模式来划分城市的吸引范围，就是将城市与外界的空间交互作用抽象化，用简单的数学模式来进行模拟，这些模式几乎都来源于牛顿的万有引力定律。2ijjidMGMF(其中：F：物体间的相互引力G：地心常数Mi，Mj：物体质量dij：物体间的距离)⑴零售引力规律1931年，赖利(W.J.Reilly)将牛顿定律引进到零售商业区的研究，认为A、B两城市间任何一地C，到两城市的零售额的相对份额(Ta/Tb)与两城市的规模大小和到两城市的距离远近有关，并提出了“零售引力规律”，其公式为：2abbabaddPPTTdaCdbTa，Tb：某地分别被吸引到A、B两城市的零售额城市A城市BPa，Pb：A、B两城市的人口规模da，db：某地分别到A、B两城市的距离⑵断裂点公式1949年康弗斯（P.D.Converse）在赖利理论的基础上提出了寻找平衡点的“断裂点公式”（分界点公式）：ABABAPPDd/1其中：dA：断裂点到A城的距离；DAB：A、B两城市的距离；PA：规模较大的城市人口如果分别计算出中心城市A和周围若干个邻近同级城市之间的断裂点，用平滑曲线将它们连接起来，就会得到A城市的吸引范围。在实际划分时，还要考虑自然地理边界(山脉、海洋等)、政治边界(国界等)等对交互作用流的阻碍因素。(三)交互作用模式空间交互作用模式，主要为了寻找空间组织中相互作用的特点和规律，主要模式有：1.引力模式该模式最初由英国统计学家雷文茨坦(E.G.Ravenstein)将牛顿定律应用到社会科学研究中。该模式认为，两个城市间的相互作用量，与它们的人口规模成正比，与它们的距离成反比。bijjjiiijDPWPWI))((其中，Iij：i、j两个城市间的相互作用量Wi，Wj：经验系数(权数)Pi，Pj：两个城市的人口规模Dij：两个城市间的距离b：距离摩擦系数这个模式简单明了，但在实际应用中应注意以下几点：5⑴Pi，Pj：一般为两城市的人口规模，但城市间的相互作用除了用人口规模来表示城市质量外，也可以用零售额、就业机会、工业总产值、固定资产、流动资金等其它指标替代(断裂点公式也可考虑用这些指标替代人口规模)。⑵Dij：一般采用两城市间的直线距离或实际距离，当：①考虑路况时，可用时间距离；②考虑交通费用时，可用经济距离；③还可用心理感应距离。⑶b：根据可运输性状况，在0.5～3.0选择，一般取1.0或2.0⑷W：根据城市间人口的年龄构成、消费水平、就业水平、生产率水平等的差异，给予不同的权数。2.潜力模式(潜能模式)二十世纪四五十年代，斯图尔特(J.Q.Stewart)又将牛顿的两个物体间的势能概念ijjidMMGE引入到地理学。依据这一公式，两个城市(地区)之间的潜在势能即为：ijjidPP，于是某一城市体系中，i城市以外的其它城市(地方)施加到i城市的潜能之和为：njijjiinniiiiiidPPdPPdPPdPPE12211(i≠j)两边同除以Pi，则有：njijjidPV1(i≠j)；考虑i城市本身的潜能，则有iiinjijjidPdPV1；考虑距离指数，则biiinjbijjidPdPV1(i≠j)。⑴对潜能模式的几点说明：①Pi，Pj可以采用人口规模(此时Vi为人口潜能)，也可以采用零售额(市场势能)、收入(收入势能)等指标替代。②dii的取值有几种看法：a)dii=1；b)Sdii(建成区的平均半径)；c)i城市与距它最近的城市之间距离的一半；d)i城市吸引范围的半径。⑵潜能等值线图(潜力面图)如果求算出城市体系中每个城市的潜能值，则可以画出潜能等值线，进而绘出潜能等值线图（如P155图8-2的美国人口潜力面图）。一般来说，人口潜能等值线图与人口密度的分布大致一致，它反映了城市的区位条件状况。四、空间扩散(spatialdiffusion)空间扩散是与空间交互作用相关的概念，它源于某一地方的技术、发明、新产品、新现象等逐渐被其它地方接受、采纳或应用的