长江中游城市网络结构韧性评估及其优化策略

作者简介:
彭翀(1980- ),女,湖北武汉人,华中科技大学建筑与城市规划学院,湖北省城镇化工程技术研究中心教授,主要从事城市与区域发展研究,E-mail:pengchong@hust.edu.cn。武汉 430074;林樱子,华中科技大学建筑与城市规划学院,湖北省城镇化工程技术研究中心。武汉 430074;顾朝林,清华大学建筑学院。北京 100084

原文出处:
地理研究

内容提要:

城市网络结构韧性是国际上区域韧性(regional resilience,也译作区域弹性)研究领域正在兴起的概念,着眼于城市网络结构对区域应对冲击并恢复、保持或改善原有系统特征和关键功能的影响力,对区域空间的健康发展意义重大。以长江中游城市群为研究对象,在构建经济、信息、交通三类联系网络的基础上,借助于Gephi社会网络分析工具,尝试评估城市群城市网络的结构韧性能力及其空间特征。结果表明:长江中游城市群网络具有一定韧性能力,结构韧性的层级性和匹配性差异较大,传输性和集聚性差距不明显;在空间上呈现出总体形态模式差异化、分区形态模式错位化、网络联系特征多样化的特征。进而,对城市群空间结构在总体结构、片区结构和要素流动等方面的优化提出建议。


期刊代号:K9
分类名称:地理
复印期号:2018 年 04 期

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      1 引言

      近年来,随着国家长江经济带发展战略的推进,长江沿线地区迎来了前所未有的发展机遇。2015年以来,《长江中游城市群规划》《长江经济带发展规划纲要》等陆续出台,进一步推动和深化了长江中游地区的全面发展。国家要求长江沿线地区要建设成为“新型城镇化的着力点”和“生态文明建设的先行示范带”,这不仅体现为人口与经济的高速增长,而且包括地区“韧性”能力的稳定与提升,即对环境、社会、经济和政治等系统潜在危害的防御和恢复能力[1-3],因此,如何合理评估与增强区域韧性能力成为区域发展面临的新课题。国内外在近几年研究中,韧性评估主要对韧性“领域”和“要素”进行定量评价,少数开始涉及对城市网络结构本身的研究[4-6]。本文以长江经济带中游地区,即长江中游城市群为例,尝试对其网络结构韧性进行评估和特征探索,并进而希望从结构优化的角度提升区域的韧性能力。

      1.1 城市网络结构及其测度

      网络由节点与节点间的连线构成,节点和连线是网络的两个基本要素[7]。城市网络是节点城市之间基于血缘、地缘、业缘等,以经济流、信息流、交通流以及其他要素流动为联系介质形成联系线并进而紧密交织构建在一定区域内的城市群体,是城市和区域间联系在全球城市体系不断发展和重塑背景下形成的不同空间尺度下的区域空间组织[8-10]。城市网络结构是城市网络在区域空间上所呈现出的状态的反映,包括参与网络构建的城市节点的规模、数量、区位以及城市与城市间联系线的强弱、数目和聚集程度等[11]。

      在霍尔、弗里德曼、卡斯特尔、泰勒等人提出“世界城市假说”“网络社会”“流动空间”“连锁网络模型”等理论基础上[12-15],近20年来,国内外规划、经济和地理学者对城市网络结构的测度与特征开展了丰富的量化研究[16-18]。国内学者围绕“城市网络”同样进行了有益探索,主要聚焦于航空结构网络[19]、物流企业网络[20]、企业连锁网络[21,22]、城市集群网络[23-25]、信息网络[26,27]等,并基于上述网络进行空间结构特征评估、空间演化趋势分析及空间影响因素探讨。

      1.2 城市网络结构韧性内涵

      韧性最早来源于系统生态学科[28],其基本含义为系统所拥有化解外来冲击、并在危机出现时仍能维持其主要功能运转的能力[29]。随着韧性理论与实践的相继展开和研究尺度的扩张,学者们将目光聚焦区域并开展了多项案例分析与定量研究[30-32]。目前,国内外区域韧性的研究重点主要包括其内涵特征、领域分类、韧性评估与空间实践[3]。在面对外界干扰时,网络结构如何影响区域应对冲击并恢复、保持或改善原有系统特征和关键功能的能力即为网络结构韧性。城市网络结构韧性本质上是区域韧性在空间上的典型形式,因此,其评估是探索网络拓扑结构视角下的区域空间特征。

      1.3 城市网络结构韧性评估

      网络结构属性差异直接影响区域的功能和韧性,这由网络本身的属性所决定[4,33,34]。换言之,网络结构成为表征区域网络格局特征和评估区域韧性能力的重要途径。现有研究主要围绕集群风险、网络弹性、网络功能和拓扑结构及其相互关系展开定性和定量研究[35-40],并认为节点位置、节点等级分布、网络异质性和多样性、网络连通性、网络聚集程度等是影响网络功能与结构的重要因素。从现有研究来看,一方面,城市网络结构的研究对象多针对某区域内的单一类型网络,在其综合性上有待完善;另一方面,区域韧性评估聚焦于网络结构韧性的研究甚少。

      鉴于此,本文以长江中游城市群31个城市为例,从区域韧性的经济、社会和工程三大领域出发①,分别选取城市经济、信息和交通联系网络作为相应领域切入点并进行网络构建,借助于复杂网络理论和Gephi社会网络分析工具,从层级性、匹配性、传输性和集聚性四方面评估长江中游城市群三类网络的结构韧性并提出空间优化策略。

      2 研究方法与数据来源

      2.1 城市网络结构韧性影响因素

      从综合网络结构及结构韧性相关研究来看,将层级性、匹配性、传输性和聚集性归纳为影响网络结构韧性的重要因素。层级性(hierarchy)主要表征城市网络容纳节点城市等级的容量。一个层级性较高的网络其核心城市地位突出,在提高网络的凝聚力和竞争的同时也将导致非核心城市的路径依赖,一旦核心城市由于功能障碍或外部袭击而瘫痪,网络的“脆弱性”也因此加剧。反之,在层级性较低的网络中,节点的故障甚至是缺失对功能正常运转的影响有限,网络对此作出的响应也并不敏感。然而,这种网络缺乏能力强劲的核心城市,对外界扰动不具备“鲁棒性”。因此,层级性对网络而言表现出“鲁棒”和“脆弱”的双重影响[11]。

      匹配性是对网络中节点间相关性的描述。若节点趋于与其类似的节点联系,那么称该网络是同配的;反之,则是异配的[4]。若某城市倾向于与其等级地位相当的城市抱团发展,表明该网络具有同配性;若城市间联系跨越层次等级、文化背景、经济差异而存在,则称其具有异配性。同配网络相对固化的联系路径和封闭结构将使创新活动和新信息渗入的发生机率大大降低,一旦外界环境发生变化,极有可能会因偏好依附丧失对系统变化的适应能力,难以保证滞后的变革更新能够阻止其日渐衰弱,区域风险上升。相反,异配网络有利于其走向异质化和开放化,提高韧性能力。

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