第八章城市空间分布体系.docx
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第八章城市空间分布体系
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、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。
（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：
daCdb
Ta，Tb：
某地分别被吸引到A、B两城市的零售额城市A城市B
Pa，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）：
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。
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：
⑴Pi，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2.0
⑷W：
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
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：
，
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：
（i≠j）
两边同除以Pi，则有：
（i≠j）；考虑i城市本身的潜能，则有
；考虑距离指数，则
（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）
（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、采纳或应用的空间过程，如技术、知识、文化的传播，城市的扩展、疾病的传染等都是空间扩散的过程。
自1953年瑞典学者哈格斯特朗（T.Hagerstrand）首次提出空间扩散问题以来，空间扩散已成为地理学、生物学、经济学、社会学等许多学科共同研究的对象，各国学者就此作了大量研究，建立了许多模式。
（一）空间扩散的基本特征及其意义
1.空间扩散的基本特征
空间扩散的范围和强度随距离的增加和时间的
延续而减少。
——空间扩散的距离、时间衰减规律。
一般来说，在新事物传播的最初阶段，多数人持怀疑和抵触情绪，只有少数勇于冒险的人才开始接受，随着时间的推移，越来越多的人加入到接受者队伍中，使接受新事物的人群逐步扩大，特别是当接受者达到一定比例后，接受新事物的人会迅速增加，呈现出快速增长态势。
最后，由于接受者的数量趋于饱和，传播的速度又趋于下降。
一个完整的空间扩散过程由4个典型的扩散阶段构成：
①扩散的起始阶段扩散接受ⅠⅡⅢⅣ
②近距迅速扩散阶段者的数量
③远距迅速扩散阶段
④扩散的饱和阶段扩散的时间和距离
2.研究空间扩散的意义
空间扩散现象的重要性，在于它改变和加强了不同地区和区位间的空间相关程度和形式。
（二）空间扩散的基本类型
1.扩展扩散（Expansion-typeDiffusion）
扩展扩散是指某种现象在其源生地不断发展，并逐步向外扩展它的影响，使该现象从一个城市（地方）传播到另一个城市（地方）的过程。
⑴传染扩散（ContagionsDiffusion）：
是指某种现象从其源生地，通过相互接触，渐进地向外传播的过程。
它是一种不分对象、等级，在空间上连续的扩散过程（P156，图8-3，8-4）。
其强度和速度主要取决于接触的程度和扩散的距离。
如城市化的近域推进等。
⑵等级扩散（HierarchicalDiffusion）：
是指某种现象在传播过程中，跳跃了邻近的小城镇，在距离较远的同一规模等级的城市中首先被接受，然后向次一级城市扩散的过程（P157图8-5）。
即自上而下的、非连续的阶梯状空间扩散过程。
2.重新区位扩散（迁移扩散）（Relocation-typeDiffusion）
重新区位扩散是指具有某种文化、技术的个人或集团，从一个城市（地方）迁移到另一个城市（地方），将该文化或技术带入到新的城市（地方）的扩散过程。
【事实上，现象的空间扩散过程常常采取多种方式。
】
（三）空间扩散的研究
自哈格斯特朗开创空间扩散研究以来，这一研究领域发展很快，特别是对空间扩散过程中的障碍和阻力的作用的研究不断增加。
新事物的空间扩散过程中会遇到各种阻力和障碍，制约空间扩散的障碍包括：
①山脉、河川等自然障碍；②语言、种族、宗教等文化障碍；③阶级、年龄、地位等社会障碍；④民族、意识形态等政治障碍；⑤态度、个性等精神障碍等等。
依据莫里尔（R.Morrill）的看法，障碍可分为：
⑴不可渗透的完全障碍：
在空间扩散过程中，当现象扩散到障碍物
前，由于不可渗透形成反射，于是增加了障碍物附近接受某种现象的可
能性，使扩散曲线呈现出一定的回升，如语言、宗教等。
⑵可渗透的部分障碍：
此时，现象扩散到障碍物前时，其部
分影响可渗透过障碍物继续传播，使扩散曲线在通过障碍物中断后，
在较低的起点上延续。
如国境线，上海报纸在江浙的扩散等（P159-160）。
布朗（C.A.Brown）认为：
对成功的扩散来说，有三个极为重要的因素：
①创新的源生地：
一般来说，创新多产生于等级较高的中心城市中。
实际情况复杂得多。
②仔细选定的扩散中心：
大城市由于辐射力强，有利于促进创新的扩散，所以许多大公司都将其销售中心设在大城市，以利于产品销售。
③制定周密细致的扩散战略：
缺乏周密的扩散战略难以获得扩散的成功，这里包括对创新接受者的了解和推动创新扩散的措施等。
第二节克里斯塔勒的中心地理论
一、中心地理论产生的背景
德国经济地理学家克里斯塔勒（W.Christaller）在1930年完成的博士论文的基础上，于1933年出版了《德国南部的中心地》一书，从而开创了城市地理学发展的一个新时代。
克里斯塔勒在韦伯工业区位论和杜能农业区位论的启发下，将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。
他通过对当时以农业占优势的德国南部的实验研究，用抽象演绎的方法创立了主要根据城市向其腹地所提供的服务，来解释城市体系空间结构的理论。
几乎在此同时，另一位德国学者廖士（A.Losch），也独立地发现了和克氏内容相似的中心地系统。
并于1940年出版了《经济的空间分布》一书，两人都被推荐为中心地理论的开创者。
由于廖士的理论，实质上是工业区位论，因此克里斯塔勒对城市地理学的贡献远在廖士之上。
——德国鲁尔大学绍勒尔（P.scholler）甚至认为：
“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。
”
克氏中心地理论刚提出时，由于超前于当时的学术水平，一开始并未被理解和接受，甚至遭到嘲讽，他的论文也曾被国际地理学大会拒绝，但二战后，他的理论在美国、荷兰、瑞典得到高度重视，特别是1960年，国际地理学大会还专门召开以克氏理论为中心议题的城市地理专题讨论会，此后，克氏理论广为流传。
经过世界各国学者的共同努力，中心地理论已经得到发展、完善和深化。
中心地理论最早在1964年由严重敏教授翻译介绍到我国，1978年后才重新去认识、研究。
二、假设条件和基本概念
（一）理论假设
克氏研究的目的不是要解释某一城市的大小、作用，而是要通过寻找基本的、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（一般规律性），所以必须舍弃一些次要的因素。
为便于研究，他提出了以下假设条件：
1.均质平原
①平坦的、开放的大平原；
②平原上土壤肥力，水份供应等各项环境条件是一样，人口均匀分布；
③区域的运输条件一致，没有水路、只有陆路，距离是影响运输的唯一因素。
2.经济人
①消费者是经济行为合理的人，按照距离最小化原则，都自觉地到最近的中心地购买商品或获取服务；
②生产经营者是经济的人，他会寻找最佳区位，取得最大的市场，获取最大利润。
（二）基本概念和术语
1.中心职能和中心地
⑴中心职能（Centralplacefunction）：
有些城市职能是散在性的——不是每个城市共有，具有散在性职能的城市会向很远的地方销售其产品。
而为周围地区提供服务的职能是每个城市所必备的，特别是农业地区的城镇，它为周围腹地提供商品和服务的职能尤为明显。
一般来说，具有服务职能的地方位于本区域相对中心的位置，克氏将为周围腹地提供商品和服务的职能，称为“中心职能”。
⑵中心地（Centralplace）：
具有中心职能的地方。
（因为不仅城镇，村庄也存在中心职能，故克氏采用“中心地”这一术语）
2.企业单位和职能单元
⑴企业单位（Establishment）：
中心地为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。
一个企业就是一个企业单位。
⑵职能单元：
一个企业单位只提供一种服务，就叫“一个职能单元”，如果提供二种不同的服务，成为“两个职能单元”。
3.门槛值和服务范围
⑴门槛值（商阈值、需求门槛）（threshold）：
维持一个中心职能单元存在所需要的最小人口和最低购买力，就称为这一中心职能的“门槛值”。
低于门槛值，经营者无法获利而不能生存。
⑵服务范围（补充区、市场区）（ComplementaryArea）：
克氏认为中心地所提供每一种职能都是有一定服务范围的。
其上限是消费者愿意去某一中心获得服务的最远距离——
最大服务半径（or2），超过这一距离，消费者会选择其它较近的中心地
接受服务；其下限是执行中心职能的企业单位得以生存的最小腹地
——最小服务半径（or1）。
由于区域内有许多执行同样职能的企业单位，
它们之间存在相互竞争，从而形成了一个实际范围（or）。
4.服务职能的等级
克氏认为人们对中心地的各种职能的的利用频率是不同的，有些设施频繁使用（日用品商店等），有些设施较少使用（珠宝店等）。
由于消费者实际付出的价格＝售价＋路费，所以导致价格低廉的商品和服务，人们只愿走较短的路程去接受服务，而价格较高的商品和服务，人们就有可能花较长的时间、较多的路费到较远的中心地去接受服务，于是不同的职能，其门槛值和服务范围是不同的，低级别的职能只需较小的服务范围就能保证其门槛人口要求，而高级别的职能需要有较大的服务范围才能满足其门槛人口要求。
5.中心地的等级和中心性
⑴中心地的等级：
由于低级别职能所需的服务范围小，广泛地分布在各中心地中；高级别职能，由于所需的服务范围大，只能少量分布在某些特定的中心地中。
根据中心地所执行的职能的数量，可以把中心地划分成高低不同的等级。
克氏认为中心地等级结构的普遍特点有：
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较高级的职能，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，相互间隔越近，服务的地域也越小。
⑵中心性（中心度）（centrality）：
用于衡量中心地中心职能作用大小的指标。
由于中心地所执行的中心职能较多，不能简单地用中心地的人口规模来反映中心性的大小。
对此，克氏选择了电话指数作为判断中心地中心职能高低的标准。
其中：
Z：
中心度Tz：
中心地电话门数Ez：
中心地人口数
Tg：
区域内电话门数Eg：
区域人口数
【根据中心度的大小，克氏将南德的中心地划分为L、P、G、B、K、A、M等7个等级。
】
三、六边形网络和城镇等级体系的形成
（一）三角形中心地分布和六边形市场区的形成
根据上述概念和假设，克氏认为：
在均质平原上，如果只有一个中心地，则它的服务范围（市场区）应当是圆形的。
（在相同的边界长度下，圆形面积最大）。
由于中心地的服务职能受到服务范围上限的限制，区域内必定有多个中心地。
中心地的分布要满足两个条件：
①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；②区域的全部人口都能得到各种服务。
⑴为满足第一个条件，克氏认为这些中心地（B级），按照它们所执行的最高级别职能的服务半径的上限（r）依次排列→形成中心地分布的等边三角形网络。
此时，三个圆形市场区之间有一小块地方得不到B级中心地所提供的服务。
⑵为满足第二个条件，必须使圆形市场区部
分重叠——最远的顾客仍在B级中心地服务半径
的上限内，重叠部分顾客则分别寻求最近的B级
中心地——正六边形市场区。
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的市场空间结构。
（二）嵌套原则和城镇等级体系的形成
1.嵌套原则
低级中心地及其市场区被高一级中心地的市场区所包括，高一级中心地及其市场区又被更高一级中心地的市场区所包括。
整个中心地及其市场区是一级套一级的网络。
2.城镇等级体系的形成
高级中心地具有较高级别的服务职能外，还提供一系列较低级别的服务职能。
由于这些较低级别职能的最大服务半径小于r，导致B级中心地的市场区中许多地方得不到较低级别的服务。
因此必然在三个B级中心地市场区内出现低一级的中心地（K级）。
克氏认为由于K级中心地的存在必然需要与B级中心地开展最有效的竞争。
所以K级中心地将会于三个B级中心地市场区边缘的中央。
K级中心地的市场区范围是由它所提供的最高级别职能的服务半径的上限e所决定的。
与K级中心地产生的过程类似，可以导出比K级更低
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