城市地理学讲义 第八章.docx
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城市地理学讲义第八章
第八章
第一节空间相互作用和空间扩散
一相互作用的分类
根据相互作用的表现形式，海格特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。
★货物和人口的移动
★财政金融上的往来联系（货币流）
★信息的流动
相互作用的媒介——交通通信设施是主要手段
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。
二相互作用产生的条件
1互补性——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。
这种关系为互补性。
2中介机会——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，引起货物运输原定起止点的替换。
3可运输性——
距离的摩擦效果导致空间组织中的距离衰减规律。
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。
可运输性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。
三城市间、城市和区域间的相互作用
1节点、结节区域和城市等级体系
★节点——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。
★结节区域——结节点连同其吸引区组成结节区域。
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。
★城市等级体系——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。
2城市吸引区边界的确定
城市体系的空间网络结构涉及的领域很多，但在实践中最常遇到、也是最具综合性的问题，就是城市吸引范围的确定。
各种区域无非有两类：
均质区或枢纽（节点）区。
均质区是研究对象相对均匀发生的一种地域单元，至少是均匀程度在某种可以接受的标准以上。
例如土壤类型区、植物类型区、地形区、作物分布区、人口密度分布区等。
枢纽区由一个或多个中心（或焦点、结节点）以及与中心有动态联系的外围空间共同组成，根据动态联系的范围来确定区域的边界。
例如综合经济区、产销区、小学的学区。
本节要讨论的城市吸引范围就属于一种典型的枢纽区。
任何一个城市都和外界发生着各种联系，用地理学的术语讲，即存在着空间交互作用。
这种联系可通过人口、物资、货币、信息等的流动来实现。
一个城市联系所及的范围可以无限广阔，譬如它的某一种产品可能行销全国和出口海外；来自国内外的客人可能光临这个城市，等等。
城市联系所及的范围可称之为城市的绝对影响范围。
与此概念相对应，一个地域可以同时接受很多城市的影响。
城市对外影响力的大小一般随距离而衰减。
当考虑两个等级相当的城市的交互作用时，在两城市之间必然存在着一条界线，在此界限一侧的地域，以向这一侧城市的联系为主；在此线的另一侧，联系的主要方向是另一个城市。
为了把城市的吸引范围和城市的绝对影响范围区别开来，不妨把城市的吸引范围叫做城市的直接吸收范围或直接腹地。
城市的直接吸引范围是一个城市的吸引力和辐射力对城市周围地区的社会经济联系起着主导作用的一个地域。
强调主导作用，即意味着这一地域并不是受其他城市的影响，只是按影响力而论，以该地域内的中心城市为最大而已。
换句话说，城市直接吸引范围的形成是区域内同级城市空间交互作用力量平衡的结果。
划分城市吸引范围的方法
划分城市吸引范围的方法无非是两大类。
一类是经验的方法，即通过大量的实际调查加以确定的方法；一类是理论的方法，即通过若凡理论模式进行推算的方法。
前者工作量比较大，但比较准确，符合实际。
后者是从许多实践中抽象出来的模式，运用起来比较简便，但毕竟是一种理想状况，与本地区的实际条件可能有某种出入。
在实践中比较稳妥的办法是以一种方法为主，以另一种方法做校核。
A经验的方法
在国外，经常做下列几种类型的调查来研究城市的吸引范围：
（1）线上的调查：
通过调查交通线上各点的车流资料，从总车流中减去通过车流，得到净运流。
两个城市之间净运流的最小点，即两城市之间运输流的直接吸引范围的界线。
（2）面上的调查：
通过访问消费者，了解居民购买或出行行为的指向来确定城市的吸引范围。
（3）点上的调查：
通过调查城市的商业、服务业等各种企业单位的顾客来源确定吸引范围。
常用的如银行账户的分布，医院病人的地址，医院婴儿的出生记录，日报和周报的发行范围等。
B理论的方法
用理论模式来划分城市的吸引范围，就是把城市与外界的空间交互作用抽象化，用一种比较简单的数学模式来模拟城市联系的实际情况。
这些模式几乎都来自物理学的引力模式。
研究人员根据万有引力定律推导出多种计算城市吸引范围的数学模型。
两城市间的吸引范围的划分，实际就是寻找与两城市的联系份额相等的那个平衡点的位置。
赖利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”
Ts——一个中间城市被吸引到城市a的贸易额
Pa——城市a的人口
Da——城市a到中间城市的距离
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。
1949年康弗斯发展了赖利的理论，提出了“断裂点”概念：
dA为从断裂点到A城的距离；dAB为A和B两个城市间的距离；PA为较小城市B城的人口；PA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。
如果求出中心城市i和周围若干个邻近的同级城市j之间的断裂点，用平滑曲线把它们连起来，就得到了i城市的吸引范围。
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。
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。
★其次，政治边界的影响也不可忽视。
3相互作用模式
1）引力模式
2）潜力模式
四空间扩散
1空间扩散的基本概念
★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。
★等级扩散——价格昂贵的耐用消费品的扩散就与收入等级有关，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。
★重新区位扩散——在传染扩散中，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。
实际上，现象的空间扩散过程常常采取多种方式。
例如，城市化的近域推进，就建成区的向外扩张而言，是扩张型扩散；而就人口的重新分布而言，具有重新区位型扩散的特点。
对人文现象扩散的时间表现来说，通常呈“S”型的曲线。
即扩散的初始阶段，接受者的比率呈缓慢上升趋势；经过若干时间后，阻碍新事物传播的各种障碍被消除，接受者的比率急剧增加；随着接受者的比率趋于饱和，曲线再次呈缓慢上升的趋势。
2空间扩散的研究
1）阻力的作用
2）阻碍的作用
3）中心城市的空间扩散
3）空间扩散成功的因素
第二节中心地理论
一背景
德国经济地理学家克里斯塔勒在1930年完成的博士论文基础上，于1933年出版了一本名叫《德国南部的中心地》的书，从而开创了城市地理学发展的一个新时代。
克里斯塔勒独辟蹊径把地理学的空间观点和经济学的价值观点结合起来，探索城市的数量、规模和分布的规律性。
他认为“城市在空间上的结构是人类社会经济活动在空间的投影”，坚信规律性是确实存在的。
他通过对当时以农业用地占优势的德国南部的实验研究，以抽象演绎方法创立了主要根据城市向它周围的腹地搜提供的服务来解释城市体系空间结构的理论。
另一位德国学者奥古斯特·廖什几乎是同时，但又完全独立地发现了和克氏内容相似的中心地系统。
不过，他的著作《经济的空间分布》发表在1940年，比克氏晚了七年。
有时候，这两位学者都被推崇为中心地理论的开创者。
由于廖什理论的实质仍然是工业区位论，因此克里斯塔勒对城市地理学的影响远在廖什之上。
有人评价道，“没有克里斯塔勒的中心地学说，便没有城市地理学，没有居民点问题的研究”。
二有关的概念和术语
1中心职能和中心地
克里斯塔勒的中心地理论把城镇看作是零售中心和服务中心来探讨它们在职能、规模和分布上的规律性。
而服务职能一般要在它服务区域的相对中心位置来执行，因此也被称为中心职能。
不单城镇具有中心职能，一个村庄也存在中心职能，于是克氏引入了一个中型概念来代表具有中心职能的地方，即中心地。
中心地是指相对于一个区域而言的中心点，而这一中心点的基本功能是向区域内各点提供具有中心功能的商品和服务。
往往表现为区域内的中心城市。
2企业单位和职能单位
中心地周围地区服务的职能是由一个个自然单元的企业来执行的。
如果一个企业单位提供一种服务，就叫一个职能单元。
如果一个企业单位提供两种不同服务，就有两个职能单元。
假如有两个企业单位，一个汽车库，提供停车服务，另一个企业既是汽车库，又是加油站，在这种情况下，就是有两个企业单位，执行两种职能，有三个职能单元。
3门槛值和服务范围
微车一个中心职能单元存在所需要的最起码的人口或最起码的购买力就叫某中心职能的门槛值，或称商阈值。
克氏认为中心地提供的职能都有一定的服务范围。
如图所示，人们到中心地接受服务所花费的代价随着他到中心地的距离的增加而增加，而执行某一中心职能的企业的收入随着销售距离的增加先明显上升，后趋于平缓。
Or1是该职能单元达到门槛值时的最小服务半径，or2是该职能单元的最大服务半径，相当于消费者愿意到中心地购买某种商品的最远距离。
超出这个距离，消费者或选择到其他中心地，或干脆舍弃购买欲望。
间于or1和or2之间的or是获利最大时的服务范围，相当于该企业单元在竞争中的实际服务范围。
服务范围的上下限之间存在着三种关系：
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，经营该项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，而且经营者还可以从为居住在两个腹地间的人口服务中得到超额利润。
4服务职能的等级
不同的职能有不同的门槛值和服务范围。
不言而喻，具有不同社会、经济、文化背景的国家和区域，相同职能的人口门槛和入门次序是不一样的，因此中心地的职能组合也不相同。
根据职能门槛值的高低和入门次序，就可以对各种中心职能分出高低等级。
低阶职能的企业数当然比高阶职能的企业数要多。
5中心地的等级和中心性
根据中心地所执行职能的数量，也就可以把中心地划分成高低不同的等级。
中心地等级结构的普遍性特点有：
1中心地等级越高，它提供的中心职能越多，人口也越多；反之中心地的等级越低，提供的中心职能越少，人口也越少。
2高级的中心地不仅有低级中心地所具有的职能，而且具有低级中心地所没有的高级的职能，这些新增加的职能有较高的门槛值和较大的服务范围。
3中心地的级别越高，数量越少，彼此间距离就越远，它的服务范围也就越大。
反之，越是低级的中心地，数量越多，相互间隔越远，服务的地域也越小。
克里斯塔勒当时要以整个德国南部为研究的样本区，他不得不设法寻找一种尽可能简单地衡量每一个中心地对周围提供服务的性能和地位的指标，即所谓中心性，也称中心度。
他选用了中心地的电话指数作为评判一个聚落中心职能的标准。
他以德国南部全区的电话数（Tg）除以全区的人口（Eg），得到每人平均的电话数，称为电话密度，以这个电话密度乘以一个中心地的人口数（EZ），其数值为该中心地的预期的重要性，该中心地实际安装的电话数（TZ）称为中心地的实际重要性，两者的差值即为中心性指数。
表达式为
克氏计算后得出南部德国各级中心地的中心性。
除了最小的村庄中心性出现负值外，其余都大于0，即实际电话数大于预期值。
南德最大城市慕尼黑中心性指数高达2825，其次是法兰克福2060，斯图加特1606。
实际上他把南德的中心地分为7个等级（M~L）。
三理论假设
克氏并不是要解释某一个城市的绝对位置、大小和作用，他的目的是要通过寻找基本的和起主导作用的因素建立起解释区域城镇空间结构的理论模式，即一般规律性，这就必须舍弃一些次要的因素。
真实的世界不过是因为自然和人文等条件的差异使理想形态发生了变形而已。
故克氏对理想形态提出如下假设条件：
1）这是一片没有明显起伏的、无边的大平原；
2）平原上的环境几乎一样，特别是土壤肥力和水分供应等方面；
3）平原上的初始人口分布是均匀的；
4）区域的运输条件完全一样，没有可供利用的水道，全部活动通过陆路，影响这种运输的唯一因素就是距离；
5）人们的活动都是有理智的，对消费者来说，符合距离最小化原则；对提供服务的经营者来说，他会寻找最佳位置，取得最大的市场，使其利润最大化。
这些条件概括起来就是均质平原和经济人两条。
四克氏中心地理论的要点
在以上的理论概念和理论抽象的条件下，可以把克里斯塔勒的发现概括为几点：
1）基于长时期周期农业市场服务中心的演化，一个地区会形成一套中心地的等级体系，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的。
在均质平原条件下，如果只有一个中心地，它的市场区应该是圆形的，因为在相同边界长度下，圆形市场区面积最大。
然而，因中心地的服务职能受到服务范围上限的限制，就不可能只有一个而必定会有多个中心地。
中心地的分布要满足两个条件：
一是提供同一种服务的经营者要尽量的少，以保证每个经营者能获得最大利润；二是区域的全部人口都能得到同种服务。
三角形中心地分布、六边形市场区是克氏模型的基础。
可以证明，在理想状态下这是最有效率的市场空间结构
2）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，就是低级中心地和市场区被高一级的市场区所包括，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。
高级的中心地既有低级中心地的全部职能，也有自己所特有的职能，新职能有较高的门槛和较大的服务范围。
地级中心及其市场区范围内的人口也需要高级中心地所提供的专门商品和服务，这时，他们必须到最近的高级中心地寻求服务。
但是相同级别的中心地和市场区是彼此独立和排斥的。
3）在市场原则下的中心地空间结构（★）
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。
一个较高级中心地的市场区正好是下一个市场区面积的3倍，简称K=3。
而后低一级的中心地市场区又包括了3个比它更低一级的市场区，这就定义了市场区的等级巢状系统是由以下的系列构成：
1,3,9,27,81,243，……
由于每个中心地包括了低级中心地的所有职能，所以，一级中心地所包括的3个二级市场区内，1个是一级中心地，另2个二级中心地。
所以在K=3的系统中，不同规模中心地出现的等级序列是：
1,2,6,18……
由市场原则形成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连接再次一级的中心地。
由于此种运输系统联系两个高一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。
4）交通原则下的中心地空间结构
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级中心地不是随机的分布在理想化的地表上，而是沿着交通线分布。
在此情况下，次一级中心地的分布不会居于三个高一级的中心地中心位置以取得最大竞争效果，而是位于连接2个高一级中心地的道路干线上的中点位置。
如右图示。
由交通原则支配下的六边形网络的方向被改变，如右图（b）示。
高级市场区的边界仍通过6个次一级中心地，但次级中心地位与高级中心地市场区边界的中点，这样它的腹地被分割成2部分，分属两个较高级中心地的腹地内。
对于较高级的中心地来说，除包含一个次级中心地的完整市场区外，还包括6个次级中心地市场区的一半，既包括4个次级市场区，由此形成K=4的系统。
这个系统内市场区的数量等级是：
1,4,16,64，……
中心地数量的等级序列是：
1,3,12,48，……
5）行政原则下的中心地空间结构
与行政原则相联系的结构推导表现了更多的经验主义。
因不同等级中心地的分布首先受制于行政管理和政治控制的需要，低级中心地及其低级中心地服务区域必须完全被包括在高一级中心地的控制区域之内，以消除行政管理上模棱两可的任何可能。
这时，市场区和行政区实际趋于一致。
而K=3与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，其余的次级辖区（市场区）都是被割裂的，显然不利于行政管理。
因此，克氏提出按K=7的系统。
一个高级中心地供应和管理周围6个低一级中心，包括自己一个共7个。
一个高级中心控制的地域7倍于低一级中心控制的地域。
行政地域单元的组成系列为1,6,42,294，……
以上三个原则共同导致了城市等级体系的形成。
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”工作，交通原则占优势。
在三个原则的共同作用下，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。
五廖什的中心地理论
廖什的理论也有均值平原的假设条件：
平原上有足够的均匀分布的工业原料；有各向同性的运输条件、普遍的可用于生产的技术知识和相同的消费需要。
他假设的人口分布不是像克氏呈连续的均匀分布，而是结合成基本农村聚落的不连续的均匀分布。
廖什和克氏一样也从市场区的概念入手。
但是他把生产区位和市场区位结合起来，生产和消费都在市场区中进行。
这样，廖什的中心地就不单单是克氏模型中单纯提供服务职能的服务中心，也是平原上人们日常需要的各种物品的生产中心，即具有市场指向的制造业职能。
他所要推导的是每种商品的生产中心和它联系腹地的最优空间模型。
这是与克氏理论在出发点上的重大差异。
廖什通过与克氏类似而且又更严密的推导，也证明六边形结构是市场区最理想的形式。
而且以最低级职能的门槛需要转换成满足消费者需要的一个半径，建立起能够覆盖整个平原的最低级职能的六边形市场区网络，廖什定义为基本网格。
这种三角形聚落分布、六边形市场区的基本网格与克氏K=3的结构极为相似，但在内容上却有不同。
克氏的市场区是职能的最大服务范围，商品的供应者要取得最大利润；廖什的市场区只是满足门槛值的需要，即只满足商品生产和销售的生存需要，系统中没有超额利润。
特别需要强调的是，廖什的基本网格一旦确定，不再变化，成为他以后推导经济景观的基础。
廖什也使用K值概念，但含义不同于克氏理论。
在克氏模型中，K值等于3、4、7，分别代表按市场、交通、行政3种不同原则形成的中心地及市场区的理想模型。
而廖什则认为，每一种不同的商品都有不同的门槛值，也就有大小不同的市场区。
由此出发，每一种职能都可以画出它们与该职能门槛值相适应的六边形市场区网络，可以设想出无穷多的这样的网络，然而廖什把各种职能市场区的网络限制在上述基本网格的基础上，即每一种市场区网络中的六角形的每个中心必须不偏离基本网格中六角形的中心位置。
在这种限制条件下，市场区的大小就不是任意的，它根据所能完全服务的基本聚落的数量来定义K值，K值就不只是3、4、7三种，而是有K值3、4、7、9、12、13、16、19、21、25、27、28、31、……。
代表的被完全服务的聚落数量：
3、4、7、9、12，……。
下图表示了廖什9种最小的六边形市场区。
显然，K值不同，表明不同商品的市场区规模不同。
廖什用透明纸画出了150种商品的大小不同的六边形市场区分布图。
然后，他假定所有的市场区网络有一个共同的点——中枢点，以中枢点为准将150张图重叠起来。
在中枢点，平原上的人口所需要的全部职能都能提供，它发展成最高级的中心地，即大都市。
然后，廖什让叠置的网格图围绕着中枢点旋转，是尽可能多的六边形的中心相重叠，使一个中心出售的商品种类越多越好，以达到平原上中心地数目极小化的目的。
最后就得到了著名的廖什景观，他认为这是提供货物和服务最经济有效的体系。
六廖什的中心地理论与克里斯塔勒中心地理论的比较
首先，克里斯塔勒和廖什两人的学说均建立在假设的理想平原之上（后者假设的因素更多一些），因而都得出市场区的最佳形式是六边形。
但是，最后形成的中心地模式不同。
其原因在于：
克里斯塔勒遵循“利润最大化”原则，从最高级货物的最大销售距离的顺序开始，由上至下地建立起他的中心地体系；而廖什则遵循“超额利润最低化”原则，从最低级货物的最小必须销售距离的顺序开始，由下至上地建立起他的中心地体系。
一般认为，克里斯塔勒的模式，解释第三产业的区位比较合适。
因为职能的聚集是服务业的重要特征，这能使人们的购物或取得服务比较方便。
而廖什的模式，解释第二产业的区位比较恰当，因为第二产业各企业彼此相对独立，其区位易受市场、交通、原材料、燃料等区位因素的影响。
其次，两个学说还存在其他诸多差异。
如在克里斯塔勒的模式中，中心地及其市场区按三种K值分别组成一个等级分明的体系，同一级的所有中心地不仅提供同样数量的中心地职能，而且其职能的类型也是相同的，因此克里斯塔勒的体系是非常严格的。
在廖什的景观中，同级中心地提供同样数量的职能，但不必是同种类型的职能。
而且货物的等级与提供货物的中心地等级之间也并不要求严格一致，较高级的中心地不必提供低级中心地的所有职能，低级中心地也可提供某些较高级的职能。
因此，廖什的模式具有更大的灵活性，并且暗示了中心地的规模分布很可能是连续的而不是等级分明的。
八对中心地学说的评价
由克里斯塔勒等人创立和发展起来的中心地学说对城市地理学乃至人文地理学的发展起了巨大的推动作用。
这是因为在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运用方法上的重大突破，它不仅导致“空间分析”学派的建立，而且极大地促进了城市和人文地理学中理论研究和数学方法应用的热潮。
可以说，正是中心地理论标志了现代城市地理学的形成。
对中心地理论，要取其精华，去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。
围绕该理论人们也有很多不同的看法，大致来说，有以下的几个方面：
（1）尽管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，从而损害了该理论的现实性。
（2）中心地理论仅较适用于单纯农业区，而不适用于城市密集区。
因为根据该理论，城市的主要作用仍然是腹地的服务中心，如果腹地内没有其他城市，这种作用就十分明显。
当在同一个区域内，
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