上海城市空间结构的复杂性分析

      中图分类号：TU984

      文献标识码：A

      文章编号：1007-6301(2001)04-0331-10

      1　导言

      复杂性是正在被认识到的自然现象，1999年，著名科学杂志Sciences发表文章讨论了地理学领域的复杂性问题，它包括景观复杂性、气候复杂性以及有联系的经济复杂性。城市的空间结构作为一种经济景观，与城市发展形成互动关系，必然表现出复杂性。实际上早在1925年伯吉斯就发现城市的空间结构呈有序环状模式(Burgess,1925)[1]，城市以不同的功能亚区围绕单一的中心，有规则地扩展形成同心圆结构：即中央商务区(CBD)、居住区和通勤区三个环带。在后来的发展中，廖什发现了城市的扇形分异(,1954)[2]，揭示了城市空间模式的复杂性，王铮(1995)[3]证明环形分异与扇形分异是共存的，环形分异是贝塞尔函数产生的零阶分异，扇形分异是1阶分异，与原子的电子云结构类似。

      为了进一步认识城市空间结构的复杂性，本文选择上海作为实证研究的对象，目的在于从现象学角度认识复杂性，以期推动空间结构的复杂性理论分析。在上海的发展过程中，地理学界对城市的空间结构，有良好的研究基础，早在1985年汤建中、严重敏[4]就对上海城市发展的空间形态作了分析；最近，吴志强(2000)[5]对上海市土地开发的空间布局特征进行了研究，房国坤等(2000)[6]对上海的空间扩张问题与环境问题作了讨论，邓悦、王铮、吴永兴(2001)[7]对上海空间结构演化的新形态——边缘城市开展了分析。本文则重点分析城市空间结构作为一种实在对象的复杂性特征，这种特征认识将从更广泛的人口、用地、经济等多方面进行测度，最后基于复杂性约束，探讨土地利用变化的预测方法问题。从而对城市空间结构的复杂性提出认识。

      本文结构如下：第二节探讨城市中心变化的复杂性；第三节研究工业用地空间格局演变的复杂性；第四节探讨边缘城市现象的复杂性；第五节给出结论。

      2　城区中心演变的复杂性

      经典的城市空间结构模型认为城市存在一个中心，就是CBD，中央商务区(Herbert,Thomas,1997)[8]，它以大型商场、银行和金融与证券交易中心为特征。上海的CBD出现在中百一店至南京东路外滩沿线及黄浦江对岸的陆家嘴地区，这个CBD基本上是1949年前形成的。现在的问题是这个中央商务区是否是城市的商业重心，这里我们要强调，“重心”与“中心”有区别也有联系。中心是经济活动的中央地带，重心是区域几何单元在加权后的平均结果，商业重心是关于各单元商业强度加权，人口重心是区域单元关于人口分布加权。

      计算人口重心，常用的模型如丁金宏(1996)所利用的[9]：假设空间中的一个中心城有n个区，并且各区内部的人口分布是均匀的，那么各区的人口重心和商业重心也就是其几何中心，设各区的人口重心位置为(x[,i],y[,i])，那么这个城市人口重心的位置为x：

      

      式中　P为中心城的总人口数，p[,i]为第i区的人口数，n为中心城内的亚区的总数。

      商业重心的推求原理基本同上，稍有不同的是，考虑到各亚区商业规模的不同，因此将人口数量换为各区零售业的平均规模，将上面的式子改变为以下公式进行计算：

      假设各区的商业重心为(x[,i],y[,i])，那么中心城的商业重心为：

      

      式中　x[,i]和y[,i]为各区的商业中心，p[,i]为各区的商业零售业的从业人员数，m[,i]为第i个区内的零售商业网点数，代表第i区商业的平均规模。

      根据式(1)～(4)，我们利用Arc View及Map Objects并借助Visal Basic编程，计算得到上海市及浦西的商业重心，结果见图1、2。计算的数据来源如下：从统计年鉴上获得人口和商业数据，其中浦西的人口数据从1990年开始至1998年，商业数据从1995年开始至1998年；而浦东的人口数据从1994年到1998年，商业数据只有1998年的。

      从图1、2中我们可以清楚地看出，上海市的商业重心与CBD发生明显的偏离，并且它不象CBD稳定，发生着持续移动。上海商业重心的移动在方向上以东西向移动为主，南北向移动幅度相对较小。这种中心对重心的偏离，与廖什的区位理论不一致(,1954)[2]，产业没有最优寻址，这是一种复杂现象。我们从图2中可以看到，人口重心也对CBD有明显偏移，由于需求决定了商业的发展，商业重心必然追随人口重心。CBD随商业重心移动，是产业的空间惯性导致的。按照城市地理学和城市经济学的经典理论，由于产业惯性的存在，城市的空间经济结构分异的商业中心可能长期保持不变，但是由于廖什过程的存在，商业服务追求最大利润，新兴企业会追随人口重心，这样商业重心会发生可观察到的位置变化。而CBD由于商业建筑的规模大，经营成本高，迁移是几乎不可能的，同时新的大型商业单位，为了追求聚集效应，继续在CBD聚集，强化CBD。这些过程的综合，将产生CBD的突然衰落，表现为跳跃性迁移。跳跃性迁移，是一种复杂性。这种复杂性在北京CBD的变化中表现明显。在元代，运河直通鼓楼，北京的中央商务区也位于鼓楼一带，到了明代，官员自南方来，CBD迁移到的前门一带。清代开始王公贵族在皇宫东侧的聚集使得王府井大街成为CBD。1949年后北京市加强了城市西部的建设，杨吾扬(Yang,1990)[9]计算，北京的人口重心已经迁移到西单，存在商业中心的迁移可能，仅仅因为产业惯性CBD还位于王府井，王府井保持着持续兴旺。1990年代，北京市政府实行改造王府井大街工程，工程耗时八年，结果改造完成的王府井大街经济却萧条了。我们解释这种现象为：在八年中，消费者改变了自己的消费惯性，一般投资者因为无法追随王府井的改造和回报时间，选择追随人口重心。商业中心出现了跳跃迁移，这与复杂性现象的突变是一致的。