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

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。

一、相互作用的分类

根据相互作用的表现形式，海格特（P. Haggett） 1972年提出一种分类，他借用物理学中热传递的三种方式，把空间相互作用的形式分为对流、传导和辐射三种类型。第一类，以物质和人的移动为特征。如产品、原材料在生产地和消费地之间的运输，邮件和包裹的输送及人口的移动等等。第二类，是指各种各样的交易过程，其特点不是通过具体的物质流动来实现，而只是通过簿记程序来完成，表现为货币流。第三类，指信息的流动和创新（新思维、新技术）的扩散等。这样，城市间的联系可表现为以下三种主要方式：货物和人口的移动，财政金融上的往来联系和信息的流动。

相互作用的进行，需要借助于各种媒介，其中交通通讯设施是主要的手段。因为物质和人口的移动，必须通过各种交通网络；信息的转换和流动，必须通过各种通讯网络。铁路网、公路网、航空网，以及水路、管道等，是城市对外交通联系的工具；电话、电报、传真、卫星通讯等，是城市对外通讯联系的手段。因此，如果把相互作用赖以进行的各种网络和城市一起考虑，那么城市就是位于网络之中的节点（node）。交织在城市中的网络愈多，说明城市的易达性愈好，在城市体系中的地位也愈重要。

二、相互作用产生的条件

美国学者厄尔曼（E.L. Ullman）认为相互作用产生的条件有三个：互补性、中介机会和可运输性。

1.互补性

最初，人们认为，地区间的职能差异是相互作用形成的条件。后来发现，这个假设的理由不很充分。因为，并非任何地方彼此间都存在着相互作用。厄尔曼认为，从供需关系角度出发，两地间的相互作用需要有这样一个前提条件，即它们之中的一个有某种东西提供，而另一个对此种东西恰有需求，这时才能实现两地间的作用过程。厄尔曼称这种关系为互补性（Complementarity）。正是这种特殊的互补性，构成了空间相互作用的基础。厄尔曼提出的互补性侧重于两地间的贸易联系，互补性越大，两地间的流动量也越大。

2.中介机会

两地间的互补性，导致了货物、人口和信息的移动和流通。但是也可能存在以下情况：当货物在A和B两地间输送时，A和B两地间介入了另一个能够提供或消费货物的C地，从而产生所谓中介机会（Intervening Opportunities），引起货物运输原定起止点的替换。这时，即使A和B两地间存在互补性，相互作用也难以产生。

实际上，与其说中介机会是相互作用产生的条件，不如说是改变原有空间相互作用格局的因素。一般说来，中介机会起两种作用：首先，可以节省运输费用，这是商品流通的一个显著要求。假设B地和C地提供同一商品给A地，如果C地与A地间的距离较B地与A地间的距离更近些，C地就能起中介机会的作用。货物由C地运往A地的费用将比由B地运往A地便宜，结果C地的这项货物在A地的价格就将下降而富有销路。其次，中介机会具有影响运输，特别是影响人口移动的过滤器作用。它导致地点上的置换，减少了长距离的相互作用。

准确地把握中介机会，可以促进一个城市、地区或国家的经济发展；反之，则可能因失去良机，给经济发展带来负作用。

3.可运输性

除了互补性和中介机会外，空间相互作用产生的第三个条件是可运输性（Trans－ferability）。

尽管当代运输和通讯工具已经十分发达，距离因素仍然是影响货物和人口移动的重要因素。距离，影响运输时间的长短和运费。距离越长，产生相互作用的阻力越大。如果两地间的距离过长，克服距离过长的成本超过了可接受的程度，那么，即使两地间存在着某种互补性，相互作用也不会发生。所以，距离的摩擦效果导致空间组织中的距离衰减规律（Distance－decay Regularity）。

不同的货物，对距离的敏感性也不同，这和它们的可运输性有关。一般地，货物的可运输性是由单位重量的价值所决定的。单位重量价值低的货物运输距离较短，而单位重量价值高的货物运输距离较长。非常明显，笨重的砂土砖石的运输距离，将大大小于精密仪表、电子元件的运输距离。

可运输性除对货物的运输有影响外，对人的购物出行也有显著影响。人们通常走较少的路去购买低价值的货物，而走较多的路去得到高价值的货物，从而促成商业中心等级体系的出现。

不过，货物的可运输性会随时间而变化。这主要受运输工具改革、生产发展和资源减少等因素的影响。现代运输发展的总趋势是，货物的运输距离不断加长。如 1957年，我国铁路每吨货物平均运距为420km，1980年则达到525.6km，增加了100多千米。

厄尔曼提出空间相互作用的三个条件是在1956年，因而对物质流的论讨较多。比较而言，对货币流和信息流的探讨较少，由产业组织的演变对空间相互作用产生的影响也未提及。例如，货币的流动受距离衰减规律的影响就较小。在通讯手段高度发达、全球金融网络业已形成的今天，国际金融业务可实行一天24小时的运转。再如，跨国公司的发展已导致全球工厂的出现，这使跨国公司的内部贸易日益重要。在跨国公司的垄断下，货物的可运输性已不成为一个重要的制约空间相互作用的因素，而跨国公司以外的中介机会亦很难参与跨国公司内部的贸易。随着经济与社会的发展，货币流和信息流在空间相互作用中的地位将日益重要，因此有必要进一步研究它们独自的特点。 

三、城市间、城市和区域间的相互作用

1.结节点、结节区域和城市等级体系

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，并最终被附近其它城市的影响所取代。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）。

如果把不同规模的结节区域或不同层次的城市体系重叠在一起，可以发现它们具有马赛克式的镶嵌构造特征。小的结节区域总是镶嵌在大的结节区域中，大的结节区域又镶嵌在更大的结节区域中。如此向上，直到等级体系中的最高一级结节区域。由克里斯塔勒和廖士所提出的中心地理论就是探讨城市等级体系的理论，我们将在下一节进一步讨论这个问题。

城市间的相互作用，除了不同等级城市之间的垂直联系外，还存在着与同一等级其它城市间的横向联系。实际上，即使属于同一等级的城市，由于其规模、职能各不相同，其吸引区的大小也不同。因此，结节区域的划分，或称城市吸引区边界的确定，就成为一项比较复杂的工作。

2.城市吸引区边界的确定

划分结节区域，确定城市吸引区的边界，是研究城市间、城市与区域相互作用中的一个重要内容。很明显，它也是城市体系、城市经济区研究中的一项基础工作。如果我们不能确定城市吸引区的范围，城市空间分布体系规划等工作就无从做起。

格林（H.L. Green）曾探讨了纽约与波士顿在新英格兰南部的相互影响。他根据五项指标：铁路通勤人员的流动方向、报纸发行范围、电话呼唤方向，以及公司、银行负责人的办公地点，分别测量了纽约与波士顿之间的平均边界，即在这一条边界上纽约与波士顿的影响相同，然后综合出一条纽约和波士顿之间的模式边界。在模式边界的靠纽约一侧，纽约的影响大于波士顿；反之，在模式边界的靠波士顿一侧，波士顿的影响大于纽约。实际上，情况更复杂些，由于各功能的吸引范围不同，在纽约与波士顿之间存在着一条中间分界带。在中间分界带内，纽约（或波士顿）某些功能的影响更强些，而某些功能的影响更弱些。

赖利（W.J. Reilly） 1931年根据牛顿力学中万有引力的理论，提出了“零售引力规律”，其公式为：

式中， 和为从一个中间城市被吸引到a城和b城的贸易额； 和和a城和b城到那个中间城市的距离； 和为a城和b城的人口。

根据这个规律，一个城市对周围地区的吸引力，与它的规模成正比，与离它的距离成反比。

康弗斯（P.D. Converse）发展了赖利的理论，于 1949年提出“断裂点”（BreakingPoint）概念。两个城市间的分界点（即断裂点）可以用下列公式求出：

式中， 为从断裂点到A城的距离； 为A和B两个城市间的距离； 为较小城市B城的人口； 为较大城市A城的人口。按照这一公式，A城由于规模较大，其吸引区也较大，因而将断裂点推向更靠近B城的地方。

断裂点公式在实际运用中有着相当大的局限性，因为城市人口规模不完全反映城市的实际吸引力。根据本地区的具体情况，选择出若干有代表性的指标来确定城市吸引区的边界将更符合这个城市的实际情况。

结节区域，或城市吸引区、城市体系的概念意味着在系统内部的各种相互作用流比系统之间的相互作用流更密集。在现实世界中，有很多因素对相互作用流构成障碍，从而形成城市吸引区的边界。首先，各种地理边界——河流、山脉、海洋等等，都会有效地限制城市之间的相互作用流，甚至限制同一系统内部的互相交流。如上海的黄浦江，其宽度达400—800m，使得上海城市的发展长期偏居浦西一隅。如要开发浦东，就必须克服自然障碍物的影响。其次，政治边界的影响也不可忽视。不过，政治边界常常沿着地理分界线的走向。在各种政治边界中，国家的政治边界通常是影响相互作用的最大障碍。但是，随着跨国公司的发展和区域集团的形成，在某些情况下，国家或地区边界的作用已不如过去那样明显。例如，我国实行开放政策后，珠江三角洲凭借邻近港澳的有利地理位置，发展很快，这就使得香港经济吸引区的边界迅速北移。在一个国家内，地区之间的边界对相互作用流也有相当大的影响。特别象我国这样一个具有悠久历史的国家，行政边界往往是长期历史发展的产物，再加上商品经济的不发达，解放后的前30年中对横向经济联系加以种种限制，使得行政边界在确定城市体系边界时往往起决定性的作用。这也是我国目前进行的各种经济区划、城市体系规划多以省域、县域为主的原因。相比之下，跨行政区域的规划往往收效不大，因为这牵涉到利益在各地区之间重新分配的问题。从目前的各种跨行政边界的城市经济区情况看，弱弱联合或强弱联合的情况较好一些，究其原因，在于各城市之间的互补性程度较高；而强强联合形成的城市经济区问题就较多一些，特别是随着产业结构的趋同化，互补性降低竞争则趋激烈。在此情况下，只有重塑中心城市的产业结构，与其它城市形成新的互补关系，才可能稳固经济区的存在与发展。
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