城市空间格局研究

第二章　研究进展与理论基础

2.1　国内外研究进展

2.1.1　城市空间格局研究

城市的空间过程与格局研究，主要存在两种范式，一种是把城市看成点来研究城市外部空间结构，内容包括城镇体系、城市群、大都市带和城市连绵区等。研究过程中以城市发展水平测试为主线，利用社会经济统计数据建立评价模型，研究区域城市格局的空间分异，并从统计变量的相关性中探求其空间格局与过程的形成机理，即城市发展水平的空间化。另一种是把城市当成面来研究城市内部空间结构，内容包括城市市场空间、郊区化、CBD研究、城市意象空间、城市社会空间等。以城市空间的时空演变为主线，研究城市覆盖的扩展、形态的演变、结构的变迁等方面的空间规律，探求模式化的格局特征，并联系社会经济的发展对这种模式或规律进行诠释，即城市内部空间的模式化。这两种范式当中，前者强调宏观的、区域层面的、整合式研究，后者强调地方性、微观层面的分析（刘望保，2006；马晓冬，2007）。本书以城市发展水平为主线，借助可达性分析技术，对江苏省城市空间过程、格局及其演变趋势进行分析，主要探讨城市发展水平的空间化，不涉及具体城市的空间扩展和形态演变。

2.1.1.1　城市空间格局影响因素

国外众多学者从人口迁移、商业服务和区位选择等方面探讨了城市空间格局演变的影响因素。杜能在其1826年发表的《孤立国对于农业及国民经济之关系》中提出了农业区位论，通过单要素探讨了相同自然条件下农业的空间分异，这种空间分异源于生产区位和消费区位的距离，致使农业生产方式在空间上呈现同心圆结构。同心圆结构的中心地区就是城市产生的地方，由此阐述了区位对城市产生的决定作用的观点（杜能，1986）。韦伯在其1909年出版的《工业区位论：区位的纯理论》中从经济区位的角度探索资本、人口向大城市移动背后的空间机制，提出了运费指向、劳动费指向以及集聚指向的理论。通过用区位因子对经济要素流动的影响阐述特定区位经济迅速扩展的机制，提出了最小费用点就是最佳区位点，并认为这是决定工业区位选择及其合理布局的经济机制（韦伯，1977）。霍特林认为区位对城市的产生起着决定性的作用，其理论假设是生产费一定，每个企业在选择区位时都想尽可能占有更大的市场区域，企业通过经济行为的相互影响导致在某一区域迅速集聚，形成经济生长点（Hoteling，1929）。帕兰德把不完全竞争概念引入区位研究中，其在运费分析的基础上，提出了远距离运费衰减规律，通过等费用线的提出，认为线由近及远由密集变为稀疏，线密集的地方就是各种要素聚集的地方，也是经济实体获益最大的地方，奠定了城市产生的基础（Tord Palander，1935）。艾萨德认为某区位的经济增长点就是区位均衡的结果，认为厂商在空间决策中，要权衡运输成本和生产成本，从空间经济学的角度对城市的产生和发展做了充分的论证（艾萨德，1991、1992）。古希腊思想家思诺芬最早详细地研究了小城市的发展，分析了商业发展对城市发展的作用（南亮三郎，1984）。拉文斯坦是最早用迁移法对人口迁移问题进行研究的学者，其发表的《人口迁移规律》，研究总结出人口迁移的七条规律，即距离对迁移的影响、迁移具有阶梯性、迁移流与反迁移流、城乡居民迁移倾向的差异、性别与迁移、经济发展与迁移、经济动机等（E.G.Ravenstein，1885）。斯脱夫（S.A.Stouffer）提出的中介机会模型，把迁移与距离及中介机会联系在一起，该理论与吉佛（G.K.Zipf，1946）提出的“引力模型”一起对城市空间演变过程中的人口迁移研究起到奠基作用。美国人口学家罗理（I.S.Lowry）认为人口迁移的主流方向是从农业劳动力较多的地区流向较少的地区，从工资率较低的地区流向工资率较高的地区，为论证城市产生的微观经济过程奠定了理论基础。刘易斯（W.A.Lewis，1953）把发展中国家的经济结构概括为现代部门与传统部门，认为劳动力从农村向城市迁移唯一地取决于城乡收入的差距。认为在城市具有无限吸纳能力的前提下，只要存在城乡收入差异，传统农村部门的劳动力就会源源不断地转移到现代城市当中（刘易斯，1989）。托达罗完善地分析了农村劳动力向城市的迁移，构建了城乡劳动力转移模型，用预期假说和就业岗位概率的概念，重点回答了在城市存在失业的状况下为什么农村剩余劳动力还不断向城市聚集的问题（Todaro，Mecheal，P 1969）。Henderson探讨了政策对中国区域城市发展的影响（Henderson，2007）。费景汉对劳动力转移问题进行了深入考察，重视技术变化的作用，把农业劳动力向城市的转移同工农业的发展相联系（费景汉，1989；费景汉，2004）。

国内对城市空间格局影响因素研究成果非常丰富。仇为之研究了建国以来人口迁移，并对我国人口迁移的方向和规律进行了系统论述（仇为之，1981）。田方、胡焕庸、孙敬之等学者也系统论述了我国人口迁移的结构、方向及对不同区域的差异（田方，1986；胡焕庸，1984；孙敬之，1996）。杨吾杨在其著作《区位论原理》中全面阐述了区位论思想，指出区位是地理学也是城市产生的核心基础（杨吾杨，1987）。陆大道探讨了区位以及地域生产综合体在区域经济发展中的重要作用，在一定程度上论述了区位与城市产生与发展的关系（陆大道，1988；陆大道，1999）。严国芬通过建国以来中国城市发展过程分析指出，不同发展阶段影响城市发展的因素不同，农业的推力、工业化、第三产业是不同阶段影响城市发展的主要因素（严国芬，1988）。刘传江认为制度对城市发展的影响非常大，认为城市相关的制度安排通过影响非农化水平和城乡经济要素转移流动水平，进而影响区域城市发展水平（刘传江，1999）。张孝德认为政府在城市发展过程中的作用很关键，但同时提出政府主导型的城市发展容易形成泡沫。城市的发展不等于城市建设规模的简单扩大，而是需要经济的发展来填充和作为动力，核心是市场化（张孝德，2001）。林玲通过对23个国家城市发展水平的研究，探讨了城市发展水平与产业结构之间的关系，认为产业结构高级化与城市发展水平提高相伴而行（林玲，1995）。代合治认为影响城市发展的因素有12个，并应用位序规模方法对其进行了详细研究（代合治，2001）。俞德鹏和叶裕民分别从户籍制度和社会保障制度等制度层面对城市发展的影响进行了研究（俞德鹏，1994；叶裕民，2001）。冯云廷讨论了城市成长过程中的三种利益机制，认为比较利益、互补利益和选择利益是成为要素流动和城市聚集动力的相互关联的利益序列。在具有比较利益的条件下，寻求多元利用互补关系，进而优选并取得选择利益，可使城市区位最大限度地获得流和聚集的社会性动力，从而影响城市的发展（冯云廷，2005）。张立通过分析1980年代以来中国城市发展水平的区域差异，认为影响城市空间格局的因素除了历史、地理和区位因素外，区域政策、经济发展差异、经济全球化、行政区划调整和省际人口迁移等均有重要影响（张立，2010）。

综上所述，城市空间格局演变的影响因素是多方面的。就中国而言，户籍制度、国家政策（改革开放、沿海开发等）对区域的城市发展水平影响是显著的。综合国内外研究成果，城市空间格局的影响因素主要体现为人口迁移和区位条件。国外的杜能、韦伯、艾萨德以及国内的杨吾杨、陆大道，他们在论述区位条件的时候均蕴含了交通因素，从费用最低、成本最低到点轴式空间结构的形成，交通因素都产生了重要的作用。

2.1.1.2　城市空间组合

随着社会经济的飞速发展，多学科交叉以及新科学方法和技术手段的应用，国外城市空间组合的研究在理论和实践方面均取得较快发展。德国地理学者克里斯泰勒1933年首次将区域内的城市群体系统化，其著名的城市群体组织结构模式被广泛采用（克里斯泰勒，1998）。西方城市群研究代表人物法国地理学家Gottmain于1957年考察北美城市化后，提出了全新的城市群概念Megalopolis，确立了其在城市空间组合研究领域中的地位（Gottmain，1957）。法国学者Perroux于1955年提出的增长极理论和点轴发展理论，被认为是从经济学视角来研究城市空间组合的一大理论贡献。希腊Doxiadis于1970年预测了世界城市发展将形成连片巨型大都市区。P.Haggett提出了区域城市群空间演化的过程模式（Haggett，1977）。Mcloughlin强调城市群应当通过理性规划的约束来达到空间的持续平衡发展（Mcloughlin，1985）。加拿大McGee于1991年提出“城乡融合区”，以区别于西方传统的以城市为基础的高度集中的城市发展过程（McGee，1991）。城乡融合区模式的提出掀起了以中国为首的发展中国家城镇群体空间研究的热潮。富田和晓以都市空间为经，以结构演变为纬，从人口、第三产业、居住、消费、通勤、中心地等级和职能等方面对日本的城市空间组合进行了深入研究（富田和晓，1995）。Frideman对城市体系的等级网络进行了研究，并指出城市体系的等级关系将成为跨国公司纵向生产地域分工的体现（Frideman，1986）。范吉提斯、昆曼和魏格纳等对经济全球化与区域一体化背景下跨国网络化城市体系进行了研究，认为大城市带实际上是产业空间整合的产物，作为新的地域空间组织形式，将占据全球经济的核心位置（Pyrgiotis，1991；Kunzmann ＆Wggener，1991）。目前，国外城市空间组合研究开始集中在实施效果评价方面。Alexander研究了大都市区的创新效应（Alexander，2007），Marc Parés Franzi评估了城市群的环境效应（Franzi，2006），Robert通过内生经济增长模型探讨了城市群的经济效应（Robert，2009），Schmidt Seiwert从城市化进程和区域化差异等方面比较了欧洲城市群的结构效应（Seiwert，2009）。

由于受时空、社会经济发展水平差异的影响，国内专家从多角度对城市空间组合进行了研究。20世纪80年代初，丁洪俊、宁越敏以“巨大都市带”的观点引入戈德曼大都市带理论后（丁洪俊，1983），国内对于城市空间组合的理论与实证研究取得明显进展；周一星提出了都市连绵区概念（周一星，1988）；崔功豪结合长江三角洲城市群发展的不同阶段与水平，把城市群结构划分为三种类型，即城市区域、城市群组和巨大都市带（崔功豪，1992）；张京祥研究了城镇群体空间组合以及城市群体空间发展组织调控模式（张京祥，2000）；朱英明建立了城市流强度模型（朱英明，2000）；姚士谋于1992撰写了国内第一部专门研究城市群的著作《中国城市群》，对城市进行了定义，并对城市群发展演变规律进行了探索，同时研究了信息化背景下城市群的发展，认为信息革命对城市群区空间拓展的效应有：协作效应、替代效应、衍生效应与增强效应（姚士谋，2001）；阎小培研究了港澳珠三角城市群的发展和演变机制（阎小培，1997）；顾朝林以经济全球化为背景研究了中国城市化，对世界城市化新趋势、国际性大都市、大都市带等方面开展了研究（顾朝林，1999）；许学强等从劳动分工和工业生产组织方面分析了城市形成的基本原理（许学强，1994）；朱英明等从影响城市群发展的因素、目标、机构形成和城市群结构体系等级水平4个方面对城市群的发展方针和战略进行了研究（朱英明，1999）。在城镇群体空间组合模式上，姚士谋认为可分为组团式集聚形、沿交通走廊带状形、放射状地区分散形和集群式群组形等几种类型（姚士谋，1992）；吴启焰认为在城市群内宏观区域层次的吸引聚集作用与中微观水平的排斥扩散力交互作用下，多核心星云状结构成为整个区域的空间形态特征（吴启焰，1999）；薛东前认为城市群的宏观生长形态包括聚团状、带状和星状，其基本构成要素是伸展轴、节点和结节地域以及轮廓线（薛东前，2003）。在城市群的结构优化方面，邓先瑞等从城镇等级规模关系、功能结构和分布特征等结构特征探讨了城市群的结构优化（邓先瑞，1997）；薛东前等以关中城市群为例量化分析了城市群功能联系与结构优化（薛东前，2000）；朱英明从分形、二次极化、交通制导、传动作用和网络组合等方面分析了我国城市群地域结构特征（朱英明，2001）；顾朝林等讨论了长三角城市群过程和格局（顾朝林，2000）。在城市群的发展效应方面，宁越敏探讨了城市群发展对区域的引领作用（宁越敏，2007）；景建军探讨了城市群的空间结构效益（景建军，2008）；方锦涛探讨了京津冀城市群空间的经济集聚效应（方锦涛，2009）；方创琳从产业、空间、交通等方面探讨了城市群的集聚效应（方创琳，2008）；王伟比较研究了中国三大城市群的经济空间宏观形态特征（王伟，2009）。

综上所述，城镇空间结构是指城镇在区域内的空间分布状态及空间组合形式，它是区域经济的一种重要结构，因为在区域经济发展中，始终要考虑如何实现要素的空间优化配置和经济活动在空间上的合理组合，从而克服空间距离对经济活动的约束，以降低成本，提高经济效益。作为人类社会经济发展高级阶段的产物，城市群要实现经济一体化，融入世界城市经济体系，广泛参与全球竞争和国际分工合作，就需要形成合理的城市分工体系以及空间结构，达到深化和发展核心城市间的分工与协作联系。中国长三角、珠三角、环渤海区域发展的经验告诉我们，区域竞争力逐渐演变成为“区域空间结构”的竞争力。因此，研究城市空间组合，探讨城市群发展的结构效益和经济效益，具有重要的理论和实践意义。

2.1.1.3　城市空间联系

空间联系研究起源于地理学早期对于不均衡分布于地表的各种现象间功能联系的兴趣和社会经济发展的需要。国外对于城市空间联系的研究，Raverntein首先认识到距离和人口迁移的关系（Raverntein，1885）。Young提出了距离—迁移的更精确关系，其假设每个地区到特定地区的迁移者的相对数量与接受地区的吸引力成正比，与源点和终点间的距离成反比。这一模型被Zipf进一步改进，改进后的模型不仅可以用于迁移流的分析，也可以应用于诸如铁路货物运输、报纸发行等其他形成的空间相互作用与功能联系（Zipf，1946）。美国Ullman于1957年在综合B.Ohlin和S.Stouffer等人观点的基础上，提出了空间相互作用理论，认为城市间相互作用存在互补性、移动性和中介机会，空间相互作用的基本形式包括人流、物流、资金流、信息流和技术流五种。Ullman的理论对研究城市群内外空间相互作用机制影响深远（Ullman，1957）。瑞典学者T.Hagerstrand提出现代空间扩散理论，揭示了空间扩散的多种形式（Hagerstrand，1968）。Friedmann于1973年提出的“核心—边缘”模式则反映了城市群发展的空间过程（Friedmann，1973）。Rondinelli于1985年总结了区域城市群体相互联系的7种类型（Rondinelli，1985）。在实证研究方面，Smith以夏威夷为案例，对不连续地区之间的相互作用进行了研究，结果表明在美国大陆旅行得到的距离指数与在夏威夷旅行得到的指数间没有明显的差异（Smith，1963）。Thomas利用多元回归分析对芝加哥城市化地区人口增长及其他因素共同作用产生的空间联系进行了研究，表明城市化地区的北部、西部和中部之间具有密切的经济联系（Thomas，1960）。Muller选择增长模型，根据运输网以及物流和人流方面的变化，详细说明了地区增长的原因（Muller，1977）。Meyer以美国边远地区的城市体系为实证，提出了城市体系的动态模型，认为区际联系是美国城市体系发展演化的源动力（Meyer，1980）。Ohuallachain以美国外商投资企业为案例，利用前向联系和后向联系的概念，构建模型对城市间的物质联系进行了定量研究（Ohuallachain，1984）。Edward L.G.运用马歇尔理论构建了城市密集区城市间相互作用的知识溢出模型，分析了知识人口的空间分布与流域特征（Edward，1999）。Fuellhart构建了一个线性模型描述了70～90英里内的航空港旅客流替代空间竞争现象（Fuellhart，2003）。Matsumoto应用重力模型，选取GDP、人口、距离等变量，分析了航空流作用强度，揭示了国际航空港城市群网络结构（Matsumoto，2004）。Shen Guoqiang构造了模型估算了大范围内的城市间的吸引力及其相互作用强度（Shen Guoqiang，2004）。

1994年，国内学者唐小波较全面地介绍了西方空间相互作用模型（唐小波，1994），高小真研究了空间相互作用模型的发展与应用（高小真，1994）。李春芬于1995年撰文《区际联系——区域地理学的近期前沿》，指出区际联系的研究是当时区域地理学的前沿研究方向（李春芬，1995），从而带动了国内空间联系的研究。朱英明对城市群空间经济联系进行了详细研究，认为城市群的本质特征是区域内城市间存在的联系网络，城市群发展过程中存在着由自然联系、经济联系、人口运动联系、社会相互作用联系、服务传输联系、信息联系，政治、行政和组织联系等组成的复杂联系网络，并把城市群区域联系划分为大都市区间的联系和大都市区与非大都市区之间的联系（朱英明，2001）。张文尝重点研究了空间运输联系的分布规律和交流规律，提出了互补性交流、竞争性交流和递接性交流三种货运交流模式，并对空间运输联系的生成机制、定量研究方法和研究模型进行了总结（张文尝，1994a；张文尝，1994b）。在实证研究层面，王德忠等利用引力模型对上海与苏锡常地区经济联系进行了定量研究（王德忠，1996）；牛慧恩等通过节点分析、线路分析、联系作用量分析，对甘肃省及其毗邻省区区域经济联系进行了研究，并利用联系作用量模型和隶属度分别对各中心城市的空间联系作用范围进行了研究，确定了甘肃省各地区所受到的中心城市的经济影响和作用程度（牛慧恩，1998）；薛领等基于空间相互作用模型探讨了北京市海淀区的商业布局（薛领，2005）；李俊峰等利用城市流和城市空间相互作用强度模型，定量测度了江淮城市群中各成都市的城市流强度和11个城市之间的相互作用强度，揭示了江淮城市群空间联系方向，提出了空间整合的发展模式（李俊峰，2010）；戴特奇以我国20世纪90年代城际铁路客流为例，借助“轴—辐”理念，发现我国90年代铁路客流变化存在明显的区域重组、中心极化和空间关联升级现象（戴特奇，2005）；戴学珍着重剖析了距离、规模、互补性及介入机会等因素对京津空间相互作用的影响（戴学珍，2002）。在研究方法层面，众多学者对空间作用模型进行了改进并做了实证研究。因考虑传统城市体系空间联系的人流、物流、技术流、信息流和金融流等数据收集较困难，顾朝林应用重力模型对中国城市间的空间联系强度进行了定量计算，刻画了中国城市体系的空间联系状态和结节区结构（顾朝林，2008）；闫卫阳等在分析主要城市空间相互作用理论模型的机制和原理的基础上，重点对断裂点模型进行了改进（闫卫阳，2009）；陈彦光借助空间复杂性观念和分形思想，对空间相互作用模型的形式、量纲和局域性问题进行了探讨，并发展了空间相互作用模型（陈彦光，2009）；董青应用引力模型和ESDA技术，从空间相互作用的角度对中国城市群体系的空间结构进行了分析（董青，2010）。

综上所述，国内外对城市空间联系的研究从联系现状的静态描述转向联系过程的动态解析，从空间联系理论的定性思辨转向定量模型的大量应用。自1942年Zipf将万有引力定律引入城市空间相互作用分析，建立城市空间相互作用的理论基础以来，“增长极”理论、“空间相互作用理论”、“空间扩散理论”等为城市空间联系的研究提供了较为充分的理论依据，城市空间作用和联系相关模型得以改进和发展，有助于定性研究的深入和定量研究的提高。

2.1.1.4　城市空间范围

城市空间范围也指城市吸引范围、城市势力圈或城市影响区，是指城市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地域。20世纪30年代，国外的海港区位论以及克里斯泰勒的中心地理论，均明确提出了城市空间范围的概念。此后，国内外学者从理论和实证层面均对城市空间范围的划分进行了研究。Taffe研究了美国城市间航空运输联系所形成的等级，将其与重力模型和期望值相比较，将腹地的实际形式与理论模式进行比较，表明美国大中城市间航空交通联系被纽约、芝加哥、洛杉矶、旧金山等支配，表明了大中心的支配性（Taffe，1962）。Gallent从规划的政策性因素探讨了腹地纳入城市规划范围的合理性（Gallen，2006）。Dickinson利用人均销售额、通过分公司实现的销售和联邦储备银行的位置等几个指标来确定美国大都市地区的边界，进而确定城市腹地的边界（Dickinson，1980）。Ullman通过个人访谈等技术方法分析与生活在城市的人口成比例的报纸发行量、汽车交通量、专业化服务等不同具体功能的数量来度量城市的中心性，并确定城市的腹地范围（William，1961）。Siddall通过比较美国人口超过30万的56个标准大都市区的大城市批发贸易工人的数量与零售贸易工人的数量比例，确定了城市及其直接腹地间的范围（William，1961）。Haughton从可持续发展角度构建了城市与腹地共同发展模型（Haughton，1997）。Lan Mu通过加权Voronoi图从人口视角研究了美国的城市体系及其城市吸引范围（Lan Mu，2006）。

在城市与腹地的关系和划分方法上，国内学者也开展了大量研究。顾朝林通过对区域内各种要素流的实际调查基础上对济南城市经济影响区进行了划分（顾朝林，1992）；周一星采用要素流量的方法对改革开放条件下的中国经济区进行了划分（周一星，2003）。尹虹潘从通达性和人为干扰等因素出发，从理论上探讨了城市影响区的范围界定，对大城市邻近的小城市受到“屏蔽”的现象进行了理论上的分析；并从经济运行的微观基础出发，构建了一个经济地理模型，并对城市经济吸引范围进行了实证探讨（尹虹潘，2005；尹虹潘，2006）。张晓明应用功能联系的方法对长江三角洲巨型城市区范围进行了初步研究（张晓明，2006）。近年来，通过数理方法与GIS软件结合来进行城市与腹地划分的方法异军突起，郭庆胜在Delaunay三角网基础上提出了中心城市空间影响范围的近似性划分方法（郭庆胜，2003）；朱杰和潘竟虎分别利用场强模型，各自对江苏省和中国地级以上城市的腹地进行了划分（朱杰，2007；潘竟虎，2008）。闫卫阳根据加权Voronoi图几何性质的独特性，在空间分割上的合理性以及计算机自动生成的可行性，结合断裂点理论，提出了确定区域中心城市和划分城市经济区的新方法，并以河南省为例进行了实证分析（闫卫阳，2003）。吴威应用加权平均旅行时间的方法研究了安徽沿江地区空间格局（吴威，2007）。王德应用网络分析探讨了北京一日交流圈的空间特征和动态演变（王德，2008）。张莉利用时间可达性来代替空间距离，对长江三角洲的城市吸引范围进行了划分（张莉，2009）。

综上所述，城市空间范围的界定，从20世纪30年代概念的提出后，到20世纪50年代，大多采用实证的实际调查验证法，即中心城市与腹地范围间的相互联系以流态分析为主。50年代以后，研究方法则由定性描述走向数学模拟，数学模拟的主要依据就是空间相互作用理论，特别是断裂点理论受到学者重视。20世纪90年代以后，随着计算机和GIS技术的发展，为城市空间分析提供了强有力的工具，基于GIS技术的Voronoi、场强模型等得到广泛应用。因此，城市空间范围的界定方法逐渐由定性走向定量，逐渐由数学模拟走向计算机空间分析，特别是基于时间可达性的空间范围划分方法，从相对意义上实现了精细划分，应用前景较为广泛。

2.1.2　可达性研究

2.1.2.1　可达性内涵

可达性（accessibility）渊源久远，在古典的区位论当中便蕴含了可达性的含义。杜能的农业区位论和韦伯的工业区位论，都通过交通成本体现了可达性的内涵。1959年，Hansen首次提出了可达性的概念，将其定义为交通网络中各节点相互作用机会的大小，并利用重力模型研究了可达性与城市土地利用之间的关系（Hansen，1959）。可达性也是一个灵活（slippery）的概念。只有在根据实际问题对其进行定义和计算时，人们才会使用诸多含义当中的一个（Pirie，1979）。有学者认为，可达性是克服空间阻隔的难易程度，如果某点到达另外一点的空间阻隔大，则可达性差，如果空间阻隔小，则可达性好（Ingram，1971；Allen，1993；Mackicwicz，1996）。也有学者认为，可达性是在单位时间内所能接近的发展机会数量，数量越多，可达性越好，反之可达性差（Wachs，1973；Black，1977）。还有学者认为，可达性是空间对象相互作用的潜力，某点所受的相互作用力大，则该点可达性好，反之可达性差（Shen，1998a）。布鲁斯曼针对可达性，对11种不同的概念进行了对比和归纳，这11种概念分别是：①假如节点和网络之间是连接的，那么这个节点到网络是可达的；②网络内某节点的可达性是该节点到网络内最近节点的距离；③网络内某节点的可达性是该节点与其他所有节点的直接连接线路数；④网络内某节点的可达性是连接到该节点的所有线路数；⑤某节点到另一节点的可达性是由节点之间的出行耗费决定的；⑥网络内某节点的可达性是该节点到网络内其他所有节点的加权平均出行耗费之和；⑦网络内某节点的可达性是到其他任何节点最有效出行的期望值；⑧网络内某节点的可达性是该节点到其他所有节点的空间相互作用；⑨网络内某节点的可达性是能够在一定交通耗费限制下，可达的人口总数；瑏瑠某节点的可达性是单一或双限制空间相互作用模型里，平衡因素的反函数；瑏瑡可达性是由专业的判断来度量的（Bruinsma，1998）。

尽管可达性缺少一个统一的精确定义，但学者们普遍认为交通系统可以将可达性的基本含义与个体在空间中移动的能力相联系，认为可达性是指利用一种特定的交通系统从某一给定区位到达活动区位的便利程度（Morris，1979）。在不同的空间尺度上，可达性所衡量的具体对象也不相同（Linneker，1992a；Linneker，1992b）。在区域范围内，可达性反映了某一城市或区域与其他城市或区域之间发生空间相互作用的难易程度。可达性是产生区域经济发展空间差异，并且使各区域在新的空间经济格局中进行角色调整、重新组织的重要原因。因此，可达性是空间经济结构再组织的“发生器”（Mackiewicz，1996）。在城市内部，一般从个体或区位的角度来评价可达性。Kwan将可达性分为个体可达性和地方可达性两类，前者是反映个人生活质量的一个很好的指标，后者是指所有人口容易到达的区位或地方所特有的属性，即某一区位“被接近”的能力（Kwan，2003）。Shen将城市空间定义为一系列城市居民与他们的社会经济活动之间的地理关系的整体，而可达性则是衡量这些地理关系深度和广度的指标（Shen，1998b）。

综上所述，尽管可达性的定义不同，但众多学者提出的含义当中，大多包含了三方面的内容：一是交通成本，该成本不仅指交通费用，还包括旅行时间、旅行风险以及旅行舒适度等方面；二是端点区位的吸引力，亦即考察起点和终点的质量对可达性的影响，如起点和终点的人口、就业、经济发展水平、服务能力等状况；三是端点的选择，是一点对多点还是一点对一点。

2.1.2.2　可达性方法

对可达性内涵的不同理解会导致不同的计算方法，不同学者根据各自的研究兴趣、研究对象、空间层次、数据类型以及阐述问题的方便程度，采取不同的计算方法。这里分别从空间阻隔、机会累积和空间相互作用三个方面对可达性方法进行评述。

2.1.2.2.1　基于空间阻隔（space　separation）

这种方法单纯地基于图形理论来研究区域中网络结果的可达性，认为可达性计算就是计算空间阻隔程度，阻隔程度越低，可达性越好（Ingram，1971）。

式中：Ai为节点i的可达性；i、j为区域中的点，n是节点数目，Tij是从i点到j点的空间阻隔。这种空间阻隔可以是空间直线距离、交通网络距离、出行时耗、货币成本或综合成本等。

公式2－1没有考虑节点的质量（吸引力），如果对其质量进行考虑，便形成加权可达性。加权可达性可评价节点到各经济中心的时间测度，主要由评价节点的空间区位决定，也与经济中心的实力及连接评价节点与经济中心的交通设施质量密切相关。指标得分愈低，表示该节点的可达性愈高，与经济中心的联系愈紧密。Javier运用加权平均出行时间指标计算了马德里的可达性（Javier，1996b）。

式中：Ai表示节点i的可达性；Tij表示节点i通过交通网络中通行时间最短的路线到达经济中心j所花费的时间；Mj是终点经济中心的质量（GDP、就业或人口）；n为评价系统内除i点以外的节点总数。

2.1.2.2.2　基于机会累积（cumulative　opportunity）

基于机会累积计算可达性的方法着重研究城市接近发展机会的难易程度，指居民从居住地出发，在一定出行时间范围内所能到达的工作地数量及工作机会数量（Wachs，1973），见公式2－3。

式中：O（t）是指发展机会随出行时间变化的分布函数；T是给定的出行时间。该计算方式的基本思想是，随着出行时间的增加，所能接触到的机会也会增加，如果出行时间足够长，就能接触到所有发展机会。

假定各区域人口、岗位分布是均匀的，对某一地区的交通可达性也可作如下理解：全区所有人口和所有工作岗位都到某区出行一次所需时间的平均值，即为该区的交通可达性。平均出行时间越短，表示各区到该区总的交通便利程度越高，即该区的交通可达性越高（陈声洪，1998），见公式2－4。

式中：Aj表示j区的交通可达性；tij表示i区到j区的出行时耗；pi表示i区的人口数；ei表示i区的工作岗位数；表示规划区人口总数；表示规划区工作岗位总数。

两个公式均基于机会累积，但其计算路径刚好相反。公式2－3随时间出行累积机会，因此可达性随着距离的增加而增加；公式2－4是累积所有机会所需要的时间，因此，时间越短，可达性越好。

2.1.2.2.3　基于空间作用（spatial　interaction）

基于空间相互作用的可达性计算方法应用最为广泛，这种方法认为可达性是指到达活动目的地的难易程度，它不仅受到两点空间阻隔的负面影响，而且还受到该点活动规模大小的正向影响。Hansen在分析大都市区人口分布与居住用地可达性指标时，明确提出所使用的可达性概念是指机会相互作用的潜力，而不是指相互作用的难易程度，并提出了可达性指标的测算模型（Hansen，1959），该模型来源于牛顿的万有引力定律，见公式2－5。

式中：Ai表示i区到所有机会点（1，2，3，…，j）的可达性；Dj表示j点的吸引力大小；dij表示i、j两点之间的距离；F（dij）表示距离衰减的函数。

Shen在公式2－5的基础上，进一步考虑了交通工具的不同，以及乘坐不同交通工具居民的比例，根据供需势能对模型进行了细化（Shen，1998），见公式2－6、2－7。

式中：为i区所在居民的总可达性；为住在i区内通过交通方式v的可达性；Pmk为在k区通过交通方式m寻找就业机会的居民数；为在i区使用交通方式v寻找就业机会的居民数；和）分别指通过交通方式v和m的交通阻抗函数，v，m＝1，2，…，M；P指在i区寻找就i业机会的居民总数。

Wilson首次运用统计方法的熵最大定律推导出可达性的计算方法，他介绍了四种典型的空间作用模型：产生约束模型、吸引约束模型、双约束模型和无约束模型（Wilson，1974）。双约束模型可以应用到可达性的计算中，其公式如下：

式中：Tij表示i区和j区间的交通流量；ai、bj表示平衡系数；Oi、Dj表示i区和j区的规模；F（dij）表示i区和j区的交通阻力。

平衡系数ai和bj见下式：

经济潜力指标主要由评价节点的经济区位决定，分值愈高，表示该节点可达性愈高，反之亦然。分值高低与节点和各经济中心、活动目的地之间的空间作用正相关，而其作用强度又与经济中心的规模、实力正相关，与评价节点到经济中心的距离、时间或费用成反比例关系。Javier较早运用经济潜力模型计算了欧洲高速公路网的可达性（Javier，1999）。

式中：Pi表示节点i的经济潜能值；Dij表示节点i到中心j的交通成本；Mj是经济中心j的质量（GDP、就业或人口）；n为评价系统内除i点以外的节点总数；α为i和j之间的距离摩擦系数。

综合分析可达性计算方法，均离不开出行时间或出行距离，也就是说，可达性的计算与交通基础设施以及出行方式紧密相连。若要提高某点的可达性，就应提高该点的机动性。某点的机动性越高，其可达性就越好。交通技术的改进和速度的提高可以极大地实现“时空收敛”，从而获得更好的可达性。在研究层面，随着计算机和GIS技术的发展，为可达性研究提供了更为简便、精确和有效的工具，通过神经网络、贝叶斯估计方法、空间相互作用模型等对空间网络、流数据、网络自相关等进行研究成为了可能，可达性的研究和应用领域必将得到较大的拓展。2.1.2.3　可达性实证

国内外对可达性的实证研究成果非常丰富，但大多集中在三个方面，即可达性对区域空间格局的影响、可达性的区域经济效应以及可达性对社会服务的区位评价。对区域空间格局的影响方面，Gutierrez和Gonzalez对跨欧洲高速铁路网可能引起的欧洲各城市可达性值的变化进行了研究（Gutierrez，1996）。Dupuy对欧洲城市公路可达性及其等级体系进行了探讨（Dupuy，1996）。Bowen通过对东南亚航空中心1979—1997年国际航空可达性的研究，评价了不同的国家航空政策对航空节点城市可达性的影响（Bowen，2000）。Gutierrez对马德里—巴塞罗那—法国边境高速铁路线对未来区域可达性的影响进行了评价（Gutierrez，1996）。在可达性对区域经济效应方面，Linneker和Spence的研究表明，伦敦M25环形公路引起的可达性变化对区域经济发展具有积极促进作用（Linneker。1996）。Sasaki等对日本新干线所引起的可达性变化对区域经济和扩散作用进行了研究，探讨了新干线网络建设与区域经济发展差异的变化（Sasaki，1997）。在社会服务的区位评价方面，可达性的研究成果较多。Tsou Ko－Wan应用GIS技术，构建城市公共服务设施评价模型，以台湾仁德为案例，评价了城市公共设施的相对公平性（Tsou，2005）。Wang Fahui研究了种族、性别、工资、家庭结构、教育水平及住房情况等因素对上班族通勤时间及就业方便程度的影响（Wang，2001），在综合考虑了家庭出行基本情况后，借助主成分和因子分析法，以芝加哥市为案例，研究了区域居民医疗服务的便捷程度（Wang，2005）。Talen利用可达性技术，探讨了可达性与都市区土地利用的关系，以公共运动场的可达性为例，探讨了可达性理论研究在实际运用当中的作用（Talen，1998）。Handy应用可达性方法，论述了旧金山海湾地区失业人员对岗位的需求情况以及华盛顿附近区域的就业模式（Handy，1997）。

国内在可达性方面的研究起步较晚，但也取得了丰富的研究成果。在区域空间结构及区域效应层面，陆大道（1995）院士指出提高区域可达性是区域发展的前提条件，并且以联邦德国为例，详尽分析了可达性变化对区域发展的影响。曹小曙等（2005）研究了我国国家干线公路网联结城市的可达性，重点探讨了速度指标对可达性的影响。夏海斌等（2006）基于GIS技术，以全国各县市的日航空、铁路班次数及高速公路、国道、省道、县乡道里程作为数据基础，研究了中国县级尺度交通的便利性。金凤君等（2004）对20世纪我国铁路网扩展和可达性的研究体现了100年来的可达性空间格局演变过程，从时间节省角度评价了铁路提速引起的我国客运网络系统演进及不同城市在网络优化中的获益。徐旳等（2004）分别以江苏省为实证，对交通网络及可达性空间格局演化进行了研究。魏立华等（2004）则以京津唐大都市区为例，分析了城际快速列车对大都市区可达性空间格局的影响机制。吴威等（2006）以加权平均旅行时间为指标，以1986年、1994年、2005年为时间断面，探讨了长江三角洲地区公路网络中主要节点城市可达性空间格局及其演化规律，并结合公路货运特征（运量区位商）分析了各节点可达性水平对其发展的影响。张莉等（2006）以长江三角洲为例，基于陆路交通网，对其区内可达性和区外可达性进行了综合评价。在社会服务评价方面，王远飞（2006）利用GIS和Voronoi图对医疗卫生设施的可达性进行了分析。王松涛（2007）以北京中心城为例，探讨了公共服务设施可达性及其对新建住房价格的影响。罗铭（2007）以北京市5个商业区中18个大中型商场为例，计算了商业区的可达性以及各区域到达这些商业区的可达性分布。叶明武（2008）结合GIS技术，探讨了上海中心城区公园避难的可达性，对区域防灾减灾的空间规划合理性进行了评价。张莉（2008）借助Mapinfo软件开发了基于时间最短的路径选择信息系统，通过医院可达性的等时线和医院服务范围对仪征市医院的可达性进行了评价，并提供了改进医院规划的方案。

综上所述，可达性问题是在地理学从定性研究到定量分析转化的时代背景下提出的，国内外学者对可达性的应用研究比较广泛，但也存在一些局限。如目前大多数的可达性度量方法仅着眼于空间，很少考虑时间要素；可达性分析与GIS技术的集成程度也不够，目前的可达性计算仍然需要进行部分二次开发。随着智能计算、数据挖掘等现代数学方法的发展，可达性研究将在时空结合、空间分析、软件集成等方面得到发展，从而更好地应用到实践当中。

2.2　理论基础

2.2.1　区域空间结构理论

空间是人类社会活动的场所，人类的所有活动都在空间上反映出来。区域空间结构是指各种经济活动在区域内的空间分布状态及空间组合形式。

2.2.1.1　中心地理论（Central Place Theory）

中心地理论又称“中心地学说”。是研究城市空间组织和布局时，探索最优化城镇体系的一种城市区位理论。中心地理论产生于20世纪30年代初西欧工业化和城市化迅速发展时期，是1933年由德国地理学家克里斯泰勒（W.Christaller）通过对德国南部城市和中心聚落的大量调查研究后提出的。

中心地体系包括：中心地的数目；互补区域（即中心地所服务的地区）的数目；互补区域的半径；互补区域的面积；提供中心财货种类及其数量；中心地的标准人口数；互补区域的标准人口数等。中心地有等级、层次之分，中心地的等级性表现为每个高级的中心地四周有几个中级的中心地和更多的低级中心地，不同等级的中心地提供不同档次的货物和服务，居民的日常生活用品低级中心地基本可以满足，但高档次的商品和服务则需中级甚至高级中心地才能满足，较高级的中心地具备低级所有等级中心地的职能。在一定区域内，中心地在职能、规模和空间形态分布上具有一定规律性，中心地空间分布形态会受市场、交通和行政3个原则的影响而形成不同的系统。

在市场原则支配下，一个高级中心地，不仅吸引自己中心地的商服活动，而且还支配相邻6个低级中心地中三分之一的中心地的商服活动。各等级中心地的市场地域范围呈3的倍数关系，表现为1－3－9－27－81…的数列，又称为K＝3的中心地系统。较高级别中心地之间的距离是下一级中心地之间距离的倍。在交通原则支配下，一个有效率的中心地体系是指在交通线合理布置的前提下形成的中心地体系，交通干线联系尽可能多的中心地。较低级的中心地就在两个高级中心之间的中点发展起来，导致了K＝4的空间结构。6个低级中心地位于高一级中心地市场区6条边的中点，低级中心地的市场区分属于两个相邻的高一级的市场区。高级中心地的市场区面积是低一级市场区面积的4倍，不同等级中心地之间的距离以2倍递增。在行政原则支配下，为了便于行政管理，不把低级行政区域分隔开，使其完整地属于一个中心地的控制，即每一个高级的中心地完全控制6个低一级的中心地，包括自己一共7个，就导致了K＝7的空间结构。高级中心地的市场区面积是低一级市场区面积的7倍，不同等级中心地之间的距离以倍递增。

2.2.1.2　增长极理论（Growth Pole　Theory）

增长极理论是20世纪40年代末50年代初西方经济学家关于一国经济是否平衡增长大论战的产物。该理论自法国经济学家佩鲁（Perroux）1950年首次提出后，成为西方区域经济学中经济区域观念的基石，是不平衡发展论的依据之一。

增长极理论认为，一个国家要实现平衡发展是不可能的，区域经济发展主要依靠条件较好的少数地区和少数产业带动，应把少数区位条件好的地区和少数条件好的产业培育成经济增长极，然后从一个或数个“增长中心”逐渐向其他部门或地区传导。增长极理论的基本点包括：在地理空间表现为一定规模的城市；必须存在推进性的主导工业部门和不断扩大的工业综合体；具有扩散和回流效应。

增长极理论对于区域开发和区域规划有重要的指导意义。增长极对于区域经济发展的积极影响有两个方面：一是极化中心本身的经济增长；二是极化中心对周围地区的影响。前者是极化效应，后者是增长极的扩散效应。

极化效应是有关的生产和服务职能在地域上的集中而产生的经济效果和社会效果，主要通过规模经济和生产协作、生产联合、城市建设、资源合理利用等外部经济的节省而实现。极化是外围要素向中心的移动过程。极化效应指增长极的推进型产业吸引和拉动周围地区的经济要素和经济活动不断趋向增长极，从而加快增长极的成长。经济要素和经济活动在增长极的聚集能产生聚集经济，聚集经济反过来又进一步增强增长极的极化效应，形成一种良性循环，直到聚集经济的限度。从极化现象的地域空间形态来看，也有多种形式。主要有向心式极化，即周围区域向极化中心的极化过程；等级式极化，即基层小节点向区域次级增长极极化，而次级增长极又向首级增长极极化；波状圈层式极化，即极化现象是围绕极化中心向外作波状圈层式展开。在一个区域中，几种极化方式可能同时存在（图2－1）。

图2－1　极化方式示意图

扩散效应既表现在区域经济总量的增长上，也表现在区域经济部门结构的变化和区域经济空间结构的变化上，通过区内和区际乘数效应来实现。扩散效应指增长极向周围地区进行要素和经济活动输出，从而刺激和带动周围地区经济的发展，增长极的扩散效应随距离的增加而衰减。从扩散作用的地域空间形态来看，同样有多种形式。主要有核心辐射扩散，即由极化中心向四周扩散，主要发生于中心城市向近郊或近郊地区扩散；等级扩散，即按照增长中心的等级层次，由高级到低级逐渐进行辐射；波状圈层扩散，即由极化中心向外围逐步辐射；跳跃式扩散，即极化中心的对外辐射，不受中心的等级层次和距离的影响，直接由高等级中心向低层次的中心或区域辐射（图2－2）。

图2－2　扩散方式示意图

2.2.1.3　核心—边缘理论（Core－periphery Mode Theory）

核心—边缘理论是美国区域发展与区域规划专家约翰·弗里德曼（J.R.Friedmann）1966年在其《区域发展政策》一书中提出，并在1969年其《极化发展理论》中得以进一步发展。该理论是一种普遍适用的主要用于解释区际或城乡之间非均衡发展过程的理论模式。弗里德曼认为，任何空间经济系统均可分解为不同属性的核心区和外围区。核心—边缘理论试图解释一个区域如何由互不关联、孤立发展，变成彼此联系、发展不平衡，又由极不平衡发展变为相互关联的平衡发展的区域系统。

弗里德曼认为，发展可以看做一种由基本创新群最终汇成大规模创新系统的不连续积累过程，而迅速发展的大城市系统，通常具备有利于创新活动的条件。创新往往是从大城市向外围地区进行扩散。核心区是具有较高创新变革能力的地域社会组织子系统，外围区则是根据与核心区所处的依附关系，而由核心区决定的地域社会子系统。核心区与外围区已共同组成完整的空间系统，其中核心区在空间系统中居支配地位。

根据核心—边缘理论，区域经济增长的同时，必然伴随着经济空间结构的改变。随着社会经济的发展，经济空间结构的变化可以划分为四个阶段，每一个阶段都反映核心区域与边缘区域之间关系的改变。

第一个阶段是工业化前阶段。这个阶段社会经济不发达，城镇的产生和发展速度较慢，各自成独立的中心状态。多数城镇的规模比较小，城镇等级系统不完整。第二个阶段是工业化初期阶段。这个阶段随着社会分工的深化，生产的发展，商品交换日益频繁，在某些位置优越、资源丰富或交通方便的地方，成为物资集散交换的中心，加工业和制造业得到发展，出现很高的经济增长速度，发展成为核心，也就是城市。相对于这个中心来说，其他地区就是它的边缘。第三个阶段是工业化成熟阶段。核心区域发展很快，核心区域对边缘区域起着支配和控制作用。由于核心区域的效益驱动以及核心与边缘之间的矛盾越来越紧张，边缘区域内部相对优越的地方便会出现规模较小的核心区域，把原来的边缘区域分开。由于次一级核心区域的形成，就会使大范围的边缘区域缩小，而且使边缘区域逐渐分开且并入一个或几个核心区域中去。第四个阶段是空间相对均衡阶段。核心区域对边缘区域的扩散作用加强，边缘区域产生的次中心逐渐发展，并趋向于发展到与原来的核心区域相似的规模，基本上达到相互平衡的状态。次级核心的外围也会依次产生下一级的新的核心，形成新的核心与边缘区域（图2－3）。

图2－3　经济增长的空间动态过程

2.2.1.4　点—轴开发理论

我国著名经济地理学家陆大道先生在综合了克里斯泰勒中心地理论、增长极理论和德国的开发轴理论后，于1984年最早提出“点—轴系统”理论，并在1995年出版的《区域发展及其空间结构》一书中形成完整的理论体系（陆大道，1995）。

点—轴开发模式是增长极理论的延伸，从区域经济发展的过程看，经济中心总是首先集中在少数条件较好的区位，成斑点状分布。这种经济中心既可称为区域增长极，也是点—轴开发模式的点。随着经济的发展，经济中心逐渐增加，点与点之间，由于生产要素交换需要交通线路以及动力供应线、水源供应线等，相互连接起来这就是轴线。这种轴线首先是为区域增长极服务的，但轴线一经形成，对人口、产业也具有吸引力，吸引人口、产业向轴线两侧集聚，并产生新的增长点。陆大道先生认为：由于轴线及其附近地区已经具有较强的经济实力和较大的开发潜力，因而，轴线又可以叫做“发展轴”。这样，凭借“轴”把各个“点”有机联系起来，就形成了“点—轴”空间结构。因此，点—轴开发可以理解为从发达区域大大小小的经济中心（点）沿交通线路向不发达区域纵深地发展推移。

点—轴空间结构的形成大致经历了四个阶段。第一阶段为点—轴形成前的均衡阶段，地表是均质的空间，社会经济客体虽说呈“有序”状态的分布，但却是无组织状态。第二阶段，在A、B两点出现工矿居民点或城镇，为适应社会经济联系的需要，在A、B之间建立了交通线。第三阶段，由于集聚经济效果的作用，资源和经济设施继续在A、B两点集中，并建立了若干大企业，交通线变成了交通线、能源供应线、电力电信线的线状基础设施束。同时，交通线得到延伸，在C、D、E、F、G等点出现新的集聚。第四阶段，这种情况继续进行，A—H—B—C沿线成为发展条件好、效益高、人口、经济、技术集中的发展轴线，成为一个密集产业带，A、B形成更大的集聚点，C、D、E、F、G、M、N成为新的集聚点，不仅如此，通过A、B、H三点还各出现一个另一方向第二级发展轴线，通过D、I、F等点形成第三级发展轴线。如此发展下去，区域形成更多的节点和轴线（图2－4）。

图2－4　点—轴系统的形成过程

2.2.1.5　双核结构理论

1998年，陆玉麒教授在对我国皖赣沿江地区实证分析的基础上提炼出了双核空间结构模式，阐述了双核结构的形成机理，并对双核结构的形成进行了数学推导（陆玉麒，1998，1999，2002a，2003）。

陆玉麒认为，双核结构模式是指在某一区域中，由区域中心城市和港口城市及其连线所组成的一种空间结构现象。它导源于港口城市与区域中心城市的空间组合，区域中心城市寻求对应的港口城市而与区外发生更为有效的联系，港口城市的发展依赖于区域中心城市的支撑，港口城市与区域中心城市的空间组合可以实现区位上和功能上的互补，实现区域中心城市的趋中性和港口城市的边缘性的有机结合，成为区域发展中的一种比较高效的空间结构形式。

双核结构空间模式的形成由内源型和外生型两种空间极化模式。内源型完全是自身作用的结果，形成过程从内陆到沿海，双核规模大致相当，能极相同；外生型是外来势力首先在沿海登陆，然后通过海港和铁路的扩展形成的，此结构中港口城市的规模明显大于区域中心城市的规模，两者很不对称。

双核结构不仅广泛存在于中国沿江地区以及沿海地区，也广泛存在于其他国家和地区中。双核结构的一方是政治、经济、文化三位一体的区域中心城市，主要是省会城市，另一方则是重要的港口城市，行使着区域中心城市的门户港城的功能。

双核结构模式认为：从功能上，依据双核结构在所在区域中所起的作用和地位，可分为国家级、省级和地区级3个等级；双核结构的空间尺度取决于所在区域范围的大小，一般而言，双核间的空间距离与所在区域的面积呈基本的对应关系；双核间的空间距离与双核结构的功能等级没有必然的联系。

2.2.1.6　空间相互作用理论

1956年，美国学者乌尔曼（E.L.Ullman）提出了空间相互作用理论。区域相互作用是指区域之间所发生的商品、人口和劳动力、资金、技术、信息等的相互传输过程。它对区域之间经济关系的建立和变化有着很大的影响。一方面，区域相互作用能够使用相关区域加强联系，互通有无，拓展发展的空间，获得更多的发展机会；另一方面，区域相互作用又会引起区域之间对资源、要素、发展机会等的竞争，并有可能对有的区域造成损害。乌尔曼系统地阐述了决定空间相互作用的三个基本要素：可转移性、互补性和中介机会（乌尔曼，1986）。

可转移性是空间相互作用的必要前提。尽管当代运输和通讯工具已经十分发达，但是距离因素仍然是影响货物和人口流动的一个重要因素，因为一切转移都需要费用和时间，只有当转移的利益要超过其费用支出，转移才能发生。正如韦伯在工业区位论中所指出的那样，运费是距离的函数，运费在空间上随距离的变化有明显的规律性。在现实的经济空间中，即使两地间的互补性很大，但若转移的费用很大，则空间相互作用也不会发生或很少发生。互补性是指发生相互作用的两地存在供需关系。瑞典经济学家俄林认为，只有当一地剩余的某要素恰好为另一地所需时，这两地就是互补的。乌尔曼侧重从贸易上考虑互补性，他认为如果两地没有供需关系，即使有可转移性，也不会产生空间相互作用。中介机会这一概念是由斯托佛于1940年最先提出来。假设某区域有A、B两个城镇，A城有一家大型超市，对B城而言，可转移性和可互补性都存在，于是，B城的人纷纷去A城购物；现在，B城附近的C城又开了家大型超市，则B城的人购物路线将受到影响，有可能分流部分人去C城购物。这样的现象就叫中介机会。其实，中介机会不是产生空间相互作用的条件，而是改变原有空间相互作用的因素。一般情况下，中介机会能够有助于在较远的相互依赖的地区之间通过提供就近的补充资源而产生相互影响。因而，准确地把握中介机会，可以促进一国或一地资源的合理配置，带动经济发展。

2.2.2　区域分析相关理论

2.2.2.1　分形理论

分形理论（Fractal Theory）源于分形几何学（Fractal Geometry），是由美籍数学家Mandelbrot率先提出并创立的一种探索自然界复杂形态的数学分支（Mandelbrot，1982）。1967年，Mandelbrot在美国《Science》杂志上发表了《英国的海岸线有多长》一文，首次阐明了他的分形思想（Mandelbrot，1967）。1975年，Mandelbrot在总结了自然界中的非规整几何图形之后，在其《分形：形、机遇和维数》当中，正式提出了分形的概念。借助分形几何，Mandelbrot描述了自然界中传统欧几里得几何学所不能描述的一大类复杂无规的几何对象，使研究这些被传统几何学排除在外的不规则形体成为可能。此后，分形在不同学科领域中得到广泛应用，1982年Mandelbrot出版了专著《The fractal geometry of nature》，标志着分形理论的初步形成（Mandelbrot，1982）。

对于分形，目前还没有严格的数学定义，只能给出描述性的定义。认为在形态、结构、功能和信息方面具有自相似性的研究对象统称为分形。或者说，分形是对没有特征长度但具有一定意义的自相似图形和结构的总称。因此，Falconer认为，分形应该以生物学家定义“生命”的类似方法给出定义，即不寻求分形的确切简明的定义，而是寻求分形的特性，将分形看成具有如下性质的集合：分形系统具有无限精细结构，即在任意小的比例尺度内包含整体；分形系统的不规则性在整体和局部均不能用传统几何语言来描述，其外表处处无切线，处处不可微；分形系统具有某种自相似，或严格自相似（称为有规分形），或近似自相似、或统计意义上的自相似（称为无规分形）；一般分形维数大于拓扑维数而小于所在的欧氏空间维数；分形系统通常可用极简单的方法定义，可能由迭代产生（Falconer，1990）。

分形的两个基本特征是自相似性和分形维数。自相似是指某一结构或过程的特征从不同的空间尺度或时间尺度来看都是相似的，或者某系统或结构的局部性质或局总结与整体相似，体现了分形具有跨越不同尺度的对称性。自相似原则和迭代生成原则是分形理论的重要原则（齐东旭，1994）。描述分形结构这种自相似的程度、不规则程度或破碎程度的度量参数是分形维数，所以分形维数是分形几何理论最重要和最核心的内容。分形维数也称分维或分数维，通常用分数或小数来表示。为了定量地描述客观事物的“非规划”程度，数学家豪斯道夫于1919年提出了连续空间的概念，即空间维数不是跃变的，而是可以连续变化的，既可以是整数，也可以是分数，称为豪斯道夫维数。为了表达分形的分数性质，Mandelbrot把豪斯道夫维数称为分形维数。分形维数推广了传统的几何维数的概念，突破了维数必须是整数这一局限，使得分形几何不仅能够描述有特征大小或尺度的人造对象，而且能够描述雪花、树枝、光等没有特定大小或比例的自然形状。

通常情况下，如果某图形是由原图缩小为其线性尺度1／r倍的相似的N个图形，或其（长度、面积、体积）测量值将增加为N＝rD。两边取lg，便可得到分形维数D＝lg（N）／lg（r），这里的D为相似性维数，既可以是整数也可以是分数。二维空间中的一个分数维曲线介于1～2之间，三维空间中的一个分数维介于1～3之间。

分维的引入为研究复杂形体提供了全新的角度，使人们从无序中发现有序，成为许多学科解决难题的新工具。陈彦光应用分形理论系统地应用到城市系统研究当中，对城市系统的时间、空间和等级角度发展了关于城市系统的指数型标度律。利用克里斯泰勒的观测数据计算了德国南部中心地的分维数值，给出了分形中心地系统分析范例。借助效用最大化和熵最大化推导了城市系统的标度模型，通过模型参数的变化规律证实了城市等级体系熵与效用最大化的演化趋势（陈彦光，2008）。

2.2.2.2　空间分析

空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。空间分析是地理信息系统的主要特征。空间分析能力（特别是对空间隐含信息的提取和传输能力）是地理信息系统区别于一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统成功与否的一个主要指标。

空间分析是为了解决地理空间问题而进行的数据分析与数据挖掘，是从GIS目标之间的空间关系中获取派生的信息和新的知识，是从一个或多个空间数据图层中获取信息的过程。空间分析通过地理计算和空间表达挖掘潜在的空间信息，其本质包括探测空间数据中的模式；研究数据间的关系并建立空间数据模型；使得空间数据更为直观表达出其潜在含义；改进地理空间事件的预测和控制能力。

空间分析主要通过空间数据和空间模型的联合分析来挖掘空间目标的潜在信息，而这些空间目标的基本信息，无非是其空间位置、分布、形态、距离、方位、拓扑关系等，其中距离、方位、拓扑关系组成了空间目标的空间关系，它是地理实体之间的空间特性，可以作为数据组织、查询、分析和推理的基础。通过将地理空间目标划分为点、线、面不同的类型，可以获得这些不同类型目标的形态结构。将空间目标的空间数据和属性数据结合起来，可以进行许多特定任务的空间计算与分析。

空间分析的基本方法包括空间信息量算、空间信息分类、缓冲区分析、叠置分析、网络分析、空间统计分析等。空间信息量算，主要包括质心量算、几何量算和形状量算；空间信息分类，常用的分类方法包括主成分分析、层次分析、系统聚类分析和判别分析等；缓冲区分析，它是针对点、线、面等地理实体，自动在其周围建立一定宽度范围的缓冲区多边形，是解决邻近度问题的空间分析工具，作用在于确定地理空间目标的影响范围或服务范围；叠置分析，将不同主题的地理景观进行叠加产生一个新数据层，其结果综合了原来多层要素的属性，它不仅可以进行空间关系的比较，还包含属性关系的比较，叠加分析的方法主要有视觉信息叠加、点与多边形叠加、线与多边形叠加、多边形叠加、栅格图层叠加等；网络分析，它是运筹学中的一个基本模型，其根本目的是研究、筹划一项网络工程并使其运行效果最好，其分析方法包括路径分析、地址匹配、资源分配等；空间统计分析，常用的方法主要有常规统计分析、空间自相关分析、回归分析、趋势分析及专家打分模型等。

空间分析的主要内容包括空间位置、空间分布、空间形态、空间距离、空间关系。空间位置，指借助于空间坐标系传递空间对象的定位信息；空间分布，指同类空间对象的群体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容；空间形态，指空间对象的几何形态；空间距离，指空间物体的接近程度；空间关系，指空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。