1.4　城市—区域系统的基本概念

1.4.1　与城市—区域系统相关的概念

城市结节区——这是一个“点与面的形态”的概念。一般而言，城市结节区是指以一个城市核心及其周边一些密切相关的、与有功能联系的其他地区组成的一个有机整体。就如同生物细胞或原子一样，结节区通常由一个核心和一个互补的外围区组成。或者说，“有一个场所、一个核心和在它们边缘地区的、明确程度不同的变化梯度”。每一区域都有一个或多个占支配地位的控制节点，它们构成区域的核心部分，并通过各种联系渠道吸引着区域的投入品、商品、人口和交通流量；其余的便是这个区域的乡村部分，它们受核心的影响、支配和控制，通常被看作是区域的外围地区。核心与外围地区相互补充，并由内部传输系统将它们连接起来。内部的商品和劳务交换是结节区域存在的根据，而功能一体化是结节区域内部相互关联或利益相互一致的基础。从空间结构上看，结节区一般由运动、网络、节点、等级体系和表面五个基本要素组成。在这一结构中，节点即经济中心，如大城市、大企业，它是结节区的核心，在各要素中起着主导性的支配作用。网络是各节点相互联系的载体和通道，如交通运输网络、通信网络；运动是各组成部分之间能量、信息和物质的相互交流；等级体系则反映了区内各经济活动规模上的差异，如由特大城市、大城市、中等城市、小城市和小城镇所组成的城镇等级体系。城市区域或城市经济区，即城市与它周围的通勤所达地区和吸引范围所构成的区域，就是一种广泛存在的典型结节区。在这一区域中，市中心区一般构成区域的节点，交通、通讯线路以及各种管线相互连接成网络，而沿着网络形成的人流、物流、资金流和信息流，则反映了区内各组成部分之间的运动和空间相互作用。市中心区、次中心以及周围的卫星城镇、小城镇，通过网络和经济联系形成一个有机的城镇等级体系。而人口和经济活动分布密度从市中心区向外的梯度变化，则在城市区域范围内形成一个立体的经济面。结节区的规模大小及其边界，取决于区内支配性节点的经济强度以及节点与外围地区之间在功能上联系的紧密程度。总结而言，城市结节区在区域城市体系中的形成机制如图1-4所示。

城市影响区——城市影响区域又称城市吸引区域，是指因中心城市的辐射作用，导致对城市周围地区经济、政治、社会、文化等方面产生强大的吸引作用，其地域范围并不完全相同，而各主要因素吸引范围的重叠部分可视为城市综合性的影响区域。一般而言，城市吸引区的地域结构类型有三类：第一类是与行政区域相一致的城市吸引区。如多数省、市一级的行政中心；第二类是超出行政管辖范围的城市吸引区。如中国江苏省徐州市，其吸引范围已跨越省界，包括苏北、皖北、豫东及鲁南地区；第三类，两个或两个以上毗邻的中心城市，其吸引范围犬牙交错，互相渗透，在其边缘地区又互相重叠。城市经济影响区是指以城市的经济强度值为度量依据，按照城市之间相互作用的影响强度大小划分的一种城市影响区。城市综合影响区——影响因素除经济影响外，还考虑政治、社会、文化、科技、信息等影响因素。城市综合影响区范围的确定：在考察城市各种影响要素形成的综合实力的基础上，划分城市之间相互作用的分界线。

城市—区域系统——以中心城市为核心，与其紧密相连的周围区域共同组成的，在政治、经济、社会、文化、科技、信息、交通等方面密切联系、互相协作，在社会地域分工和空间相互作用中形成协调发展的城市地域综合体。

1.4.2　城市—区域系统的构成要素

根据城市—区域系统的系统模型和单元模型分析可知，中心城市、城市体系、影响区、空间梯度和相互作用通道是系统构成的重要组成要素：①中心城市。中心城市是单元城市—区域系统的核心组成和系统动力所在，是促进城市—区域系统不断发展壮大的核心。根据中心城市的等级和中心性强度不同，可将城市—区域系统划分为不同等级层次的组成单元。②城镇体系。城镇体系是城市—区域系统中所有不同级别城镇按照一定的功能要求形成的一个系统整体，具有较完善的机构和功能。城市体系是城市—区域系统的大依托和空间框架。③影响区（腹地）。不同级别城市的影响区、影响范围与不同等级的城市中心城市的综合实力密切相关，城市影响区的影响范围随着城市综合实力的提高或降低而发生扩展或者缩减。一个中心城市与其影响区组成一个低层次的城市—区域系统（子系统）。④空间梯度。不同等级中心城市之间的差异，中心城市与腹地之间的差异，发展热点、热线与周边地区之间的差异是客观存在的。此种差异是渐变的，从而形成“空间梯度”，并可做出“梯度等值线”。梯度等值线在系统内可为大致同心圆或平行线，或二者的组合。等值线之间的“梯度差”引起要素流，“流”一动产生空间相互作用。梯度差有双向性。例如产品与资源，从中心城市向外，产品梯度差从高到低，资源梯度差从低到高。⑤相互作用通道。城市与城市、城市与镇、城市与区域之间的相互作用是通过一定的联系通道实现。在实体相互作用通道中，通过交通运输、通信、高压输电等传送实现；在无形的相互作用通道中，有行政干预、经济影响、文化扩散、科技交流、信息传递等方式实现。具体相互作用的通道（图1-5）。

1.4.3　城市—区域系统的基本属性

1.4.3.1　客观性

城市—区域系统是伴随着城市产生之时就存在的，并伴随着聚落体系的不断演化不断成熟，是客观存在的一种地域空间结构体。随着生产力水平的不断提高，经济与社会发展水平的不断提升，城市体系的不断完善，城市—区域系统在不断演进的过程会产生很多新的地域组织类型，如城市群、都市区、巨型城市—区域类型区等。随着城市区域化、区域城市化进程逐渐加快，城市—区域系统内各种要素流、资金流、信息流的传递和交换速度不断增快，城市—区域系统的网络化时代必将到来，新的城市—区域地域类型在不久的将来也将产生，这也是城市—区域系统发展的客观现象。城市—区域系统是按照秩、序、阈值和层次在时空上的排列，因而城市—区域系统在时空维度上具有位置的不可颠倒性、倒插和紊乱等特性。这些都是由城市—区域系统的客观性决定的。

1.4.3.2　开放性

城市—区域系统是一个远离平衡状态的非线性开放空间系统。该系统通过不断地与外界交换物质与能量，在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变即非平衡相变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。这个原理其实是以系统的不完全性为支撑，以耗散结构理论为基础而演化出来的。耗散结构理论认为，系统在完全开放的条件下可以引入负熵流，使系统的结构向合理有序的状态转化，进而使系统整体的状态达到最优。也就是说，保持系统的开放性是促进城市—区域系统稳定运行和进行优化的必备条件。

1.4.3.3　镶嵌性

从景观生态学讲，城市—区域系统是各种景观要素斑块交错分布，有机结合在一起形成的景观镶嵌体。镶嵌性是指研究对象聚集或者分散的特征，在景观组成中形成明显的边界，使连续的空间实体出现中断和空间突变。“斑块—廊道—基质”理论就是对城市—区域系统内城市居民点、交通干线、区域支撑环境等方面的最好解释。就要素组成看，从中心城市到城市边缘区、城乡过渡带、乡村聚落等都存在明显的空间界面变换，出现突然中断或者异变的现象，这就是城市—区域系统的镶嵌性之所在。由于城市—区域系统是由自然要素和人文要素组成的复杂的地域综合体，因而涉及各种不同要素的镶嵌结合。

1.4.3.4　层次性

城市—区域系统的层次性不仅表现在系统伴随着经济社会的发展而产生不同的层次类型，还表现为系统内部结构的层次性。就大范围尺度而言，城市—区域系统就是依托一两个核心城市的辐射影响，促使经济上、政治上、文化上、科技上等方面密切交流，借助于现代化交通联系方式和通信设施形成的地域综合体。这种大范围的城市—区域系统既可以是跨省区的经济区，也是省域内部的城市群。就中观尺度而言，城市—区域系统是依托一个中心城区的影响，依托密集的现代化交通廊道和通信设施，形成与其周边卫星城镇、城郊及乡村腹地形成的地域综合体。这种中观尺度的城市—区域系统既可以是跨市域的都市区，也可以是市域内部的有机联系体。就微观尺度而言，城市—区域系统是依托一个县城、一个乡镇或者是一个基点型社区，通过交通通信设施和地域文化的有机联系，形成小范围的地域综合体。由此可见，城市—区域系统是由基本子区域逐渐相连而形成的城市—区域体系。

1.4.3.5　动态性

城市—区域系统内部不是处于静止状态，而是不停地在随机与确定、协同与制约、开发与保护以及规划与实施中发生动态变化的，表现为连续和离散的动态演化过程，其边界、结构与内容都处于不断的演化过程之中。城市—区域系统是伴随自然和人文两方面影响因素的变化而动态研究的。自然因素主要为资源条件、环境状态、自然生态等发生的变化而变化，往往是不可逆的一种演进。人文要素则包括政策干预、经济结构调整、社会环境、文化形态等方面的变化而变化的，往往具有快速变化和突变的特征。从现实发展状况看，人类往往通过制定政策、调整产业发展方向、注重生态保护等现代化手段来调整和改变城市—区域系统的发展方向。人类的这种活动不仅拓宽了基础层次的演化过程，而且又形成更为复杂的演进过程，从而促使城市—区域系统的复杂性进一步加强。

1.4.3.6　周期性

从动力源看，城市—区域系统是伴随着中心城市的中心促协力的变化而不断发生的。中心促协力是由一对方向相反的力组成，即聚合力和裂变力。城市交通方便、设施完备、功能齐全、人才汇集、技术先进、信息灵通，形成一个强大的磁场，吸引各类资源汇集于狭小的城市地域空间，形成了区域中的“核”。这种聚合力不仅使城市发展，还会产生一系列连锁反应，带动整个区域向高层次发展。城市在发展过程中积累了大量经济、社会、文化、技术、信息等生长基因，形成一个充满活力的有机体。其细胞、组织、器官都有很强的自我发展、再生能力，通过协作、联营、转让等各种途径，源源不断地裂变出新的生长要素并输向区域，从而产生一系列连锁反应，使生长能力在整个区域扩散，推动全区域整体发展、综合发展。城市—区域系统在中心促协力的影响下，通过提升中心城市竞争力、找到新的技术等突破一个周期内面临的门槛，从而打破门槛进入下一轮的周期演进中，如此反复不断地推进城市—区域系统的周期性演进。

1.4.4　城市—区域系统的空间结构与演进

1.4.4.1　城市—区域系统的空间结构

城市—区域系统空间结构是从城市与区域相互作用的空间角度来研究城市的空间形态、组织结构和空间变化的动态过程。城市与区域组成的地域综合体的空间结构概念，学者们见解不一。本项目赞同王士君有关城市—区域系统空间结构的论述，认为在城市与区域相互作用和整合的发展过程中，各种要素以某种或多种形式相互作用形成了自然地理空间、社会经济空间、区域空间的城市—区域系统空间结构（王士君，2006；王士君，2009）。同时他还指出其空间结构还包括：①城市与区域空间要素、空间变量及其他相关的地理事物在空间中所表现的基本状态、组合关系及时空规律；②城市间相互作用与整合的地理空间结构特点；③城市相互作用与整合发展的地理过程和所带来的效应空间（图1-6）。

关于层级问题首先要弄清楚城市—区域系统边界如何确立。城市影响区相互作用的范围边界确立方法较多，如断裂点理论、引力模型、场强模型等都是常用的测度方法。但这些方法都具有一定局限性，特别是对于综合指标的应用较难。2003年闫卫阳等学者基于voronio图对城市间的相互作用的范围边界进行了理论创新，提出了基于断裂点理论的加权voronio图。该方法可利用综合指标进行计算并结合了计算机制图自动生成的优点，是一种科学测度城市相互作用影响范围的新方法。因此，城市—区域系统是以中心城市为发生元，以综合实力为权重，通过加权voronio图来确立城市—区域系统的单元边界。按照城市—区域系统边界的确立方法，以城市体系为纵向结构支撑，以加权voronio图为水平结构来确定每一层级城市具体的影响范围，两者共同构成了系统的层级结构。

1.4.4.2　城市—区域系统的演进

在城市与区域互动的初期，中心城市生产力水平较低，产业结构层次低，主要表现为以农业加工业、手工业为主集镇贸易发展模式。这个阶段的空间结构模式一般为极点式，处于城市与区域互动的不发达阶段，有城市（镇）点直接辐射面。随着农业生产技术的提高和商品流通的不断深入，中心城市的工业化进程逐渐加快，人口、资源、资金、经济等要素加速向中心城市汇聚并形成区域经济发展的增长极，工业化的集聚效应开始显现，并成为推动城市规模扩张和空间结构演化的主要动力。中心城市通过乘数效应、涓滴效应不断地向外层影响并逐步推移，区域中的各种产业将以中心城市为核心组建起区域经济发展的产业部门区，其涵盖工业、居住、商业、金融、科技、信息等各企事业部门。

在城市与区域互动的中期，当中心城市的工业化发展出现集聚不经济、门槛效应、基础设施超负荷、环境污染等问题时，为满足城市发展的需要，城市必然要进一步向外扩展。这个阶段的空间结构模式一般为点轴式，处于城市与区域互动的较发达阶段，点、轴同时辐射面。各种产业园区、科技教育园区以及行政办公中心等城镇化与产业互动的地域形态逐渐形成，中心城市的空间增长能力增强，并推动工业化成果向城市边缘区和乡村基质扩散。同时，随着城市交通廊道、基础设施建设条件不断改善，人口、经济、文化、社会城镇化等方面的渗透增强，中心城市与城市边缘区的互动联系更加密切，促使城市空间发展形成圈层式扩散发展模式，由此进一步形成城市区域化空间格局。

在城市与区域互动的高级阶段，在工业化、城镇化的带动下中心城市的综合影响区的延展范围更广，直至中心城市影响力扩散的乡村腹地边界。该阶段的空间结构模式为网络式，处于城市与区域互动的发达阶段，网的整体辐射面。随着中心城市经济活动范围的延展，在城市—区域系统内会产生明显的空间经济梯度，构成了联系紧密、职能定位明确的层级结构和相应的产业结构空间形态。从区域承载力来看，该阶段农业现代化进程加快，乡村基质为中心城市、城市边缘区、产业部门组织区的支撑作用空前加强，即通过不断地提供土地、资源、劳动力、市场等要素以满足中心城市的各种物质、能量需要，从而支撑中心城市进一步的成长壮大。

在当前城市—区域系统组成的区域内，新型工业化、新型城镇化和农业现代化、信息化四者相互联系、相互支撑，共同支撑系统的协同运转并组成“四位一体”的社会系统工程。中心城市是城市—区域系统的核心和发动机，承担着区域经济增长、技术进步和创新灵魂，其工业化成果为农业现代化提供技术、生产力资源和农产品加工支撑，为城镇化提供产业链动力、城市建设资金和就业容量；中心城市的各种物质、能量和信息要素通过乘数效应、涓滴效应在城镇化作用下沿廊道载体向城市边缘区、乡村地区扩散，为农业现代化、工业化提供强大的区域中心带动机能和群体带动机能；广大的乡村基质平台为城市—区域系统城镇化、工业化、信息化提供土地、资源、环境、生态等方面的保障，使中心城市的发展能力进一步增强，整体功能更强大，进一步提升中心城市的发展及在城市—区域系统中的核心作用。