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城市中心性与我国城市中心性的等级体系
文章编号:
1003Ο2363（200104Ο0001Ο05
城市中心性与我国城市中心性的等级体系
周一星1,张 莉2,武 悦1
（1.北京大学城市与环境学系,北京100871;2.中国城市规划设计研究院规划所,北京100037
摘要:
城市中心性是指一个城市为它以外地方服务的相对重要性,是用以衡量城市中心地位高低的重要指标。
长期以来,国内学术界对“中心性”的理解和应用存在偏差,有必要对中心性的概念和方法进行专门研究。
文章在明确中心性概念,回顾国内外中心性相关研究的基础上,根据城市统计资料,利用最小需要量和主成分分析法,对1997年全国223个地级以上城市的中心性等级体系进行了实证研究。
最后根据城市中心性指数的高低,把我国城市划分为五级体系。
关 键 词:
城市;中心性;结节性;中心性指数;等级体系中图分类号:
TU982.2 文献标识码:
A
收稿日期:
2001-06-25;修回日期:
2001-09-29基金项目:
国家自然科学基金资助项目（49771032
作者简介:
周一星（1941-,男,江苏常州市人,教授,主要从事城市地理研究。
1 城市中心性研究综述
中心性（Centrality是城市地理学中一个重要的
概念。
德国经济地理学家克里斯塔勒在其《德国南
部的中心地》一书中[1]
最先提出中心地和中心性的概念。
中心地是指为自己及以外地区提供商品和服务等中心职能的居民点,中心性则是衡量中心地等级高低的指标,它指中心地为其以外地区服务的相对重要性,其服务内容包括商业、服务业、交通运输业和遍在工业（制造业等方面。
克里斯塔勒特别强调了城市的绝对重要性和城市中心性的区别。
城市由于向居民提供中心商品和服务而具有绝对重要性,它由两部分构成:
一部分是城市向本地居民提供中心商品和服务;另一部分是向城市以外地区的居民提供的商品和服务,即中心性,它使中心地与补充区（complementaryregion达到平衡,所以克氏也把中心性称为关于补充区的相对重要性。
克氏的理论引起学术界的极大兴趣,后来许多学者不断完善发展着中心地理论。
普莱斯顿[2]明确
以“结节性”（nodality代替克氏的“绝对重要性”,与
“中心性”相对应。
他认为中心性由两部分组成:
为补充区居民服务的部分和为既非中心地居民又非补充区居民的消费（即不规则消费者,如旅游者服务的部分。
即中心地可以为补充区以外的居民服务,这部分中心性可能产生于中心地由于地域分异所拥
有的一些特质,比克氏的均质平原假设更接近现实世界。
马歇尔[3]也提出类似普氏的观点,指出中心性是结节性的一部分。
普莱斯顿和马歇尔都依据中心性的大小划分出中心地等级,再以此为基础,在同等级的中心地之间划分各自的影响区。
美国社会学家伊万[4]用有向图论总结了四点中心性的概念,阐述了它们在交易内容和交互作用范围上的差异,并将图论的中心性概念及量测应用于城市体系研究。
他认为,中心性是反映城市在空间交互作用网络中地位的概念,所以,应该用城镇间实际交互作用指标代替工业专门化、城镇规模、城市地位等表示交互作用结果的指标来量测中心性。
城市中心性的概念对城市体系研究具有十分重要的意义。
它既可以评价城市在城市体系中的地位,划分城市体系等级层次[2,4],描述城市体系空间交互作用网络的结构[4],确定城市的直接吸引范围[3],还可以对城市体系进行横向、纵向的比较,并对城镇体系规划起到指导作用。
中心地理论在60年代引入我国以后得到了广泛应用,但是长期以来,国内学术界对“中心性”的理解和使用存在着偏差。
无论是对城市腹地范围的划分[5,6],还是对城市等级体系的研究[7],往往用城市的绝对重要性（结节性指标代替其相对重要性（中心性指标,来衡量城市在城市体系中的地位和作用。
有的虽然提出“中心性指数”的概念,但实质上
仍然是用结节性指数[8]
来衡量城市的中心性,影响到研究结果的合理性。
因此,有必要进一步明确中心性的概念和研究方法。
2 中心性指数的构建
中心性指数（Centralityindex是量测中心性大
第20卷 第4期2001年 12月地域研究与开发
AREALRESEARCHANDDEVELOPMENTVol.20 No.4Dec.2001
小的指标,由一个或多个反映城市中心性的单指标数据经过一定运算得到。
克里斯塔勒最早用电话指数作为度量中心性的指标,运用区位商的办法从中心地的电话总数中减去由中心地当地消费所产生的重要性。
后来普莱斯顿[2]提出简化的中心性计算模型,并用零售业和服务业销售总额的指标来计算中心性指数。
马歇尔利用中心职能数和职能单元数的指标[3],沿用克氏的区位商方法计算中心性。
伯纳茨和欧文[9,4]通过量测城市个体间交互作用的量和方向,将中心性量化为实际操作模型。
这些研究为计算中心性提供了基本思路,但是在目前这一生产和科技迅速发展、人类社会生活日益复杂的时代,用电话指数、社会商品零售额等单指标已不能反映中心性的复杂内涵。
企业单位的职能单元数则不如各行业从业人员数更能代表中心性大小。
而在我国,一套完整的城市间空间相互作用的资料（如电话流几乎不可能得到。
在这种情况下,为了全面地量测城市的中心性,文章主要用就业人员数来度量城市中心性。
所用资料主要以《中国城市统计年鉴1997》[10]及国家统计局城市社会经济调查总队提供的1997年底223个地级以上（包括地级城市①的统计资料等为基础,选取两个层次9项指标组成中心性指标体系。
第一层次反映商业、服务业、交通运输及信息业、制造业4个方面;第二层次用9个指标细化这4个方面的服务内容。
所有指标都是城市市区范围的数据。
城市中心性指标体系
商业:
1批发和零售贸易业、餐饮业从业人员基本
部分/万人
服务业:
2金融保险房地产业从业人员基本部分/万人
3社会服务业从业人员基本部分/万人
4高等学校教师基本部分/万人
5卫生技术人员基本部分/万人
6科学研究和综合技术服务业从业人员
基本部分/万人
7政府行政管理中心性指标
交通运输、信息业:
8交通运输、仓储及邮电通信业从业人员
基本部分/万人
制造业:
9制造业从业人员基本部分/万人
文章主要采用普林斯顿模型计算各指标的中心性（基本部分,即
C=N-L,
式中:
C、N、L分别代表某地的中心性、结节性和当地的消费部分[2],其操作模型为
Cij=Uij-Kij×Wi/100,
式中:
Cij是i城市j行业中心性指标值（万人;Uij是i城市j行业从业人员总数（万人;Kij是i城市j行业的最小需要量（%;Wi是i城市从业人员总数（不包括农林牧渔业（万人。
城市各行业的最小需要量用莫尔的回归型最小需要量法求算。
吉布森和沃登[11]曾对美国亚里桑那州20个小城镇用普查法、抽样调查法、两种不同标准的区位商法和四种不同的最小需要量法进行对比研究,得出结论:
用回归型最小需要量法所得的结果最接近于普查结果,用第二位最低职工比重的最小需要量法的效果次之,而两种区位商法的效果最差[12]。
用城市非农业从业人员总数而不是总的城市从业人员数给Wi赋值,是因为有许多城市的从业人员总数中有相当一部分是农、林、牧、渔业从业人员。
用市区非农业从业人员数更能代表真正意义上的城市从业人员数,即作为第二、三产业集聚地的城市的全部从业人员数。
文章曾尝试用“国家机关、政党机关和社会团体从业人员”的基本部分作为量测城市政府行政管理中心性的指标,但是应用回归型最小需要量法的过程中发现城市样本体系的行政最小需要量与城市规模并不存在相关关系。
经过反复实验,最后采取给城市打分的方法,建立新的行政中心性序列值。
我国城市现行的行政级别分为直辖市、副省级市、地级市和县级市4个等级。
4个直辖市中,北京作为首都显然比其他3个直辖市的行政中心性更高一级。
省会城市尽管不是一个行政等级,而且有些省会城市仅仅是地级市,但是作为全省（或区的行政驻地,其管辖范围辐射到整个地区,行政中心性要大于某些非省会的副省级城市。
因此,在这里把省会城市作为专门的一级看待。
基于上述分析,城市行政中心性的具体打分情况为:
首都北京为10分,上海、天津、重庆三个直辖市为7分,26个省会城市（拉萨除外为5分,大连、青岛、宁波、厦门、深圳等5个非省会的副省级城市为3分,地级市为1分。
用以上方法计算出的各中心性指数都可以直接独立使用,反映城市在某一具体行业上的中心性值。
在综合成城市总的中心性指数时,则需要对这些指标进行标准化处理,以消除由于指标间量纲量级的
・
2
・地域研究与开发第20卷
①由于资料限制,本文的研究范围不包括我国香港特别行政
区、台湾省和澳门地区的城市体系;也缺少聊城市（山东省、玉溪市
（云南省、拉萨市（西藏省等三个地级市的资料。
差异产生的影响。
各项中心性指标值经标准化处理后,可以选择适当的方法计算城市的中心性指数。
对中心性指标值的综合有简单加权模型、层次分析法和主成分分析模型等几种方法,该文章选用主成分分析模型进行计算。
这里不再一一介绍。
3 最小需要量法及其在城市中心性研
究中的应用
最小需要量法认为城市对各部门的需要有一个最小劳动力比例,这个比例近似于城市非基本部分（为本地居民服务的部分;把城市分成若干规模组,找出每一规模组城市中各部门的最小职工比重,以这个比重值作为这一规模组所有城市对该部门的最小需要量。
城市某部门实际职工比重与最小需要量之差,就是该部门的基本活动部分（为城市以外服务的部分,城市各部门基本部分之和就是整个城市的基本部分[12]。
采用这一方法选用的城市样本要有连续的规模组。
如果城市样本的规模组不连续,得出的城市最小需要量随城市规模级的上升而增加的结论就不令人信服。
该文章的城市样本选取和规模组的划分都考虑到了这一点。
该研究采用莫尔的回归性最小需要量法的操作过程是:
首先,将223个城市按市区非农业人口大小划分成连续的12个等级,形成12个规模组。
在每一规模级中对各行业从业人员占城市非农从业人员
比重进行排序,找出各行业的最小比重和城市人口规模的中数。
然后,将二者进行回归分析,利用得到的回归方程可以求出任何规模城市对某行业的最小需要量。
得到的回归方程可由下式表示[12]
Ei=ai+bi・lgP,式中:
Ei是i行业P规模城市的最小需要量;ai、bi是回归参数,可由下式求得
Eij=ai+bi・lgPj,式中:
Eij是第j规模组中实际找到的i行业最小从业人员比重（即样本值;Pj是第j规模组城市的人口中位数。
文章划分的各行业12个城市规模级的最小从业人员比重实际样本值如表1所示。
经过线性回归分析,8个行业的城市规模级与最小需要量之间都有正相关关系。
分别对各行业的城市中心性指标进行排序,为节省篇幅,这里以列表形式给出各项中心性的前15位城市,见表2。
城市规模级分类按城市市区非农业人口进行,从全国来看,城市市区非农业人口略高于市区就业人口数,不同规模级的城市两项人口数基本保持一致。
但是也有一些城市,如深圳、台州、中山、东莞等,就业人口远远高于非农业人口,对各项中心性排序造成一定影响。
因此,在表2中出现了这些城市单项中心性畸高的现象。
表1 各规模级城市行业最小从业人员比重表1
Tab.1 Theleastpercentofemployedpersonsbysectorateachscalelevel
规模级-市区非农业人口
/万人
中位数人口/万人
城市个数
各规模级各行业最小从业人员占市区全部从业人员（不包括农林牧渔业的最小比重/%
制造业
交通运输、仓储及邮电通信业批发零售贸易业和餐饮业金融、保险和房地产业
社会服
务业
卫生服务业
高等教育
科学研究和综合技术服务业
>200万307.811226.874.2311.901.423.750.620.291.55119~200131.731725.672.2410.551.183.030.450.110.3180~11992.431819.582.329.340.832.290.270.020.1758~8065.941714.031.948.411.020.810.360.030.0950~5856.611715.702.787.040.651.110.300.070.1045~5047.10178.562.823.810.510.50.360.020.0338~4542.781814.593.256.920.571.310.480.000.0935~3837.191526.981.787.450.861.920.240.010.0630~3530.871815.512.677.420.612.080.240.000.1525~3027.55269.002.675.500.680.700.200.000.1020~2522.45208.322.176.250.681.760.210.000.05<20万
15.88
28
10.08
1.93
5.23
0.73
0.94
0.13
0.00
0.07
1批发零售贸易业和餐饮业、卫生服务业、高等教育为1996年底数据,其余指标均为1997年底数据。
・
3・第4期周一星等:
城市中心性与我国城市中心性的等级体系
表2 城市各项中心性排序表
Tab.2 Citiesinorderofeachkindofcentrality
中心性类型前15位城市
制造业深圳、上海、天津、沈阳、宁波、重庆、淄博、鞍
山、台州、武汉、济南、东莞、中山、青岛、哈尔滨交通运输、仓储、及邮电通信业广州、武汉、天津、大连、上海、西安、昆明、南京、宁波、贵阳、沈阳、哈尔滨、大同、青岛、荆州批发零售贸易、餐饮业广州、上海、西安、成都、长沙、沈阳、哈尔滨、大连、深圳、武汉、长春、济南、东莞、北京、临沂金融保险房地产业北京、上海、深圳、广州、大连、哈尔滨、郑州、海口、沈阳、济南、长春、南京、杭州、青岛、厦门社会服务业
北京、上海、重庆、广州、武汉、深圳、哈尔滨、大连、杭州、天津、长沙、南京、淮南、合肥、济南高等教育
北京、武汉、西安、南京、长春、成都、长沙、广州、哈尔滨、杭州、郑州、石家庄、济南、昆明、上海
卫生技术服
务业北京、成都、石家庄、昆明、天津、济南、郑州、广州、杭州、太原、南京、长沙、南宁、长春、哈尔滨科学研究和综合技术服务业北京、西安、昆明、成都、上海、南京、天津、济南、沈阳、绵阳、长春、长沙、重庆、兰州、郑州政府行政管理
北京、天津、上海、重庆、沈阳、长春、哈尔滨、南京、杭州、济南、武汉、广州、成都、西安
4 我国城市中心性等级体系
为得到较客观的城市综合中心性评价值,文章采用主成分分析法提取相互独立的综合指标（主成分
通过主成分之间的差异,给出城市中心性综合评价的权数,计算出各城市中心性指数。
223个城市的中心性指数最高为4.26（北京,最低为-0.48（鸡西,其中56个城市的中心性指数为正值①,图1显示了前41位城市的中心性指数散点图。
图1 我国城市中心性指数分布散点图（前41位城市
Fig.1 Thepointdistributionofcentralityindexofthefirst41cities
根据中心性指数的分布,把223个地级以上城市按中心性相对值划分为以下5个等级。
（1一级中心。
包括北京、上海二市,中心性指
数分别为4.26和3.32,明显高于其他城市,在城市体系中处于最高等级,基本相当于全国性的社会经济中心,也是其所在大区的中心。
（2二级中心。
包括深圳、广州、天津、武汉、重庆、哈尔滨、南京、沈阳和西安等9城市,中心性指数在2.0~2.2之间,是我国重要的区域中心或副中心。
如深圳和广州构成华南地区的区域经济中心,武汉和西安分别是华中和西北地区的大区中心等。
（3三级中心。
中心性指数位于0.2~2.0之间的30个城市多为省级地域的中心和副中心,为三级中心。
其中,济南、杭州、大连、长春、成都、郑州、石家庄等沿海地区或内地人口大省的主要城市排在前列,中心性值也都在0.9以上。
太原、昆明、长沙、南昌、青岛、福州、合肥、兰州、宁波、南宁的中心性指数在0.5~0.9之间,贵阳、海口、厦门、乌鲁木齐、呼和浩特、银川和西宁的中心性得分低于0.5。
在这一集团中,还有沿海地区的东莞、中山、台州、无锡、淄博和内地的包头等城市。
（4四级中心。
包括苏州、鞍山、烟台、洛阳、柳州、锦州、保定、齐齐哈尔、张家口、温州、潍坊、唐山等34个城市,中心性值从0.19降到-0.1。
这些城市多是省域副中心或省内重要的地方中心城市。
（5五级中心。
从第76位到223位城市,各城市之间中心性指数差值很小,难以再划分出细类,这些城市为地方性中心和职能专业化城市。
一些专业化城市,如鸡西、鹤岗、克拉玛依等,中心性指数得分很低,在城市中心性等级体系中位于最后的序列。
利用计算中心性的同一套数据,笔者应用主成分分析法计算出各城市的结节性指数（或称实力指数,实力指数前15位的城市为北京、上海、广州、天津、武汉、沈阳、深圳、重庆、西安、哈尔滨、南京、济南、成都、大连和长春,这一排序与中心性指数有一定差异,与城市市区非农业人口的排序却有很高的相关性,相关系数达0.97,而中心性指数的排序与城市规模序列的相关指数仅有0.78。
利用中心性指数值和实力指数值与城市非农业人口数分别进行的相关分析具有同样特点。
这再次表明了城市中心性与结节性的区别,结节性是城市规模实力的反映,中心性虽然与城市规模也有一定的关系,但是还远未达到必然联系的程度,从而证明了克里斯塔勒用规模性指标量测中心性是很不精确的。
当然,受资料和方法限制,文章对于城市中心性
・
4・地域研究与开发第20卷
①中心性指数的正负仅表示相对样本城市中心性平均值的高
低,中心性为正表示城市中心性在平均值以上。
的应用还存在一定问题。
比如一些城市市区非农业人口与就业人口数差异悬殊的问题,忽视了不同城市各行业劳动生产率的差异和最小需要量法运用的问题等,都对最后结果产生一定影响。
但是,总起来看,结果还是令人满意的。
总之,笔者通过对中心性理论、方法和应用的研究,最主要的目的是倡导中心性的概念,以引起国内研究者对中心性的正确理解和运用。
而中心性的计算方法,也应该在今后的研究中进一步完善。
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StudyofChina’sUrbanCentralityHierarchyZHOUYi2xing1,ZHANGLi2,WUYue1
（1.DepartmentofUrbanandEnvironmentalScienceofPekingUniversity,Beijing100871,China;
2.ChinaAcademyofUrbanPlanning&Design,Beijing100037,China
Abstract:
Asanimportantconceptofurbangeography,urbancentralitymeanstherelativeimportanceofacityastheproviderofcentralgoodsandserviceinexcessoftheneedsofitsownresidents.Theconceptofcen2tralityiswidelyusedinthestudyofcitiessystem.ButinChina,therearesomemistakesintheapplicationofcentralityforthelackofnospecialstudy.Inviewofthis,thepapergivesathoroughclarificationtourbancen2tralityanddoesacasestudyonthecitiessystemofChina.Thepaperfirstlyclarifiestheconceptofcentrality,andgivesareviewtothetheorystudiesofithomeandabroad.Afterabriefcomparisontothestudymethodsofcentrality,thispaperselectstheemploymentpersonnelasthemeasurementofurbancentralityandconstructsaseriesofcentralityindexsystemincluding9itemsbased
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