区域的地理学性质-环境与区域

8．3 区域的地理学性质

8．3．1 地域分异性

地域分异性是一种普遍的地理规律，在地理事物的区域表象中，地域分异性表现出了两个方向的意义．地域分异使空间分异出不同特质的区域或准确地讲分异出地方．地方的区域表象以人口、资源为自己的荷，人口和资源(含市场资源)的相互联系，产生了空间相互作用．在第六章中我们提出这种相互作用是由口粒子的运动实现的，空间相互作用意义下的地方或区域是离散分布于空间的，至少讲区域的人口、资源有“重心”(荷心)，重心的位置代表了区域的位置，在这个层次上的区域的地域分异性是使空间离散化为仅有均一性质的区域节点，并产生相互作用．地域分异的第二个方向，是区位的区位分异，区位分异使空间产生产业带，产生扇区和产业点位，它有离散分异的功能，但更多地是将连续空间划分成亚区．区域分异将空间分异为具有给定观察原则下的均质区域，均质区域是空间上连续的，我们称区域分异的最后单元为局域，不论它是离散的“地方节点”还是连续的“亚区”，一个局域，具有整体均匀的性质．

由于给定的观察角度不同，区域的分异的最后局域可能很不一样的．例如，关于文化分异的最后单位可能远大于经济分异的最后单位，因而人口社会学的最小的区域单位文化社区，可能比经济扇区(亚区，如CBD)来得小．区域的离散分异形式产生的局域，其对应的面积单位可能有很大差异，如大城市和小城镇发生相互作用，各自对应于一个地方节点，但是两者面积可能有很大差异．由于地方节点的大量存在，在实际中考虑一区域节点系时为把握重点，常常忽略那些资源、人口荷等明显小于所关心的区域(地方)的地方节点的存在，相应地讲，由于资源、人口与面域大小有正的统计关系，所以理论分析中一个区域节点系中的局域大致有相近的地域面积．

关于地域分异的区域表象，或者说对应于区域的地域分异规律，目前我们尚只能较清晰地表达这些．

区域的系统性就是它的结构性，区域具有某些特定的结构，这些结构决定了区域的性质，常见的区域结构有资源-环境-人口结构(以后简称REP结构)、城市群结构(城镇体系)、空间结构、巨结构，后者又包括区域的经济系统、政治结构、历史结构等等．显然给定某种观察识别的区域，并不是具有上述全部的结构．

首先环境与区域是地理事物的两种表现，所以区域必须具有环境特征，其次，区域又以人口和资源为自己的荷，所以区域不可能脱离人口与资源独立地存在下去．由于地理系统性的普适性，环境与资源和人口必然构成一个统一的地理系统，产生区域的REP结构．区域的人口、资源、环境的演化是同步的．例如决定中国人口分布的胡焕庸线本质上是由气候地貌结构产生的，历史时期气候变化，胡焕庸线也发生变化．

区域的REP结构很难用统一的模式详尽地表示，这是因为区域往往带有某种具体性．图8．3．1是关于区域REP结构的一个概念模型，在这个模式中，自然系统与社会经济系统分属两个子系统，人类对资源的开发与利用，将两个子系统耦合在一起．整个区域系统又与全球或大区的环境演化、社会经济外部世界相互作用，外部条件给了它一个控制作用，区域系统给了外部边界以反馈．小区域的反馈是较小影响的，大区域则有重要意义，对于全球系统来说，这种外部边界最终消失．

为描述资源的REP结构，地理学发展了地图方式，近年来又演进为GIS，它有别于图8．3．1的抽象模式，它们基于空间关系描述了资源、生态系统、环境容量与质量和人口的分布特征，而不是作用关系．目前关于这些结构单元及其分布意义的评估，流行经验的推断方式；定量的研究，则需要将它们的演变与地理过程联系起来，这时成为了类似8．2．2(2)的环境过程分析．

由于REP结构与区域的不可分性，对区域的改造和发展，必然引起REP结构变化，REP结构变化评价需要过程分析，不仅如此，我们经常是在开发的意义上来评估REP结构的，所以需要结合开发目的来评价REP结构的演变．图8．2．2是对区域REP结构改造以减轻海水侵染的一个具体的评估模型，它显示了这样的特点：1．评估具有目标性，这种目标性可能是单的，也可能是复的；2．REP结构单元是多方面的，根据目标我们可能取出最主要的成分为出发点；3．区域开发引起REP结构的变化是具有了多种可能性和风险的，因此，评估是项系统工程．

区域以人为载荷之一，人类聚集居住并发展社会活动，经济活动和文化活动，这就使居民点间发生联系，形成居民点体系或叫城镇体系，由于居民的重要形式是城市，它们又形成一个区域性的群体，我们又称这种区域的由居民点派生出来的结构叫城市群结构．这里的城市，表示它是一种经济、文化功能单元，而不要求与政府公布的城市标准一致，城市群结构是一种复杂的地理结构，将它仅归结为政治系统、经济系统是不恰当的．

1)城市规模分布

传统上以为城市规模呈大系统递阶结构，并满足Zipf规则，即设P1为最大城市人口，则各级城市人口数依次为P1，P1/2，P1/3，…，P1/r，…，P1/n，这里n为城市级别总数，一般认为处于第r级的城市满足

lnPr=lnP1-qlnr

(8．3．1)

这里q为常数，若取q=1即为Zipf规则． Etllinger，Archer(1987)用世界城市资料估计q值，其结果如表8．3．1所示．表8．3．1的数据表明，q值约为0.6—0.7，而且随着城市规模的扩大，q值下降，这表明城市化的进展使越来越多的城市趋向同一水平．

城市不仅存在规模递阶现象，而且各级别城市的数目也趋向某种概率分布，普遍取这种概率分布为Pareto分布，据此，Eppink(1987)估计

f(ξ≥x)=1.19x-1.1444

(8．3．2)

这里随机变量为城市数目，这是个经验关系，一般的Pareto分布的累计概率形式为

这里xe是最小量，a＞0是归一化参数，1/b为形状参数，在资源一章中我们看到资源也服从类似分布，由此可见，城市具有资源的性质．

理论地理学中，发展了大量的关于城市规模合理分布的模型，此外

型．这些模型的出发点大致有两种，第一种学说从城市之间的商品的供给关系出发，提出合理的等级结构，第二种学说设城市规模分布是市场

sch)型，或递阶型，在空间结构中我们看到的k=3，4，7等，即是次级城市数与上级城市的比例关系．第二类模型称为Simon型，又称作随机型的．关于这些模型的细节内容可参见王锋、丁金宏(1994)《区域科学原理》．Beckmann-Makherson模型的城市递阶频率fr分布为：

(8．3．4)

这里kj是常数系列，对正六边形的克里斯泰勒结构来说，{kj}为{3，4，7，9，12，13，16}，对矩形克里斯泰勒结构来说为{2，4，5，8，9，10，13}．

2)城市群过程

区域里的城市是动态的发展着的，发展的结果可能使某些城市规模变得更大，更多的城市联系在一起，并发生城市的空间吞并现象．这种区域城市群结构的演化过程，在现在区域过程中普遍地存在．

现代城市群演化的一个重要方向是形成城市连绵带或超级城市，如日本京滨圈、京阪神圈、美国波士顿—纽约—费城—巴尔摩—华盛顿．我国武汉三镇的并合，大连市的形成(吞并了原旅顺)是一种初级的形式，事实上如果没有政策限制，上海可能已经吞并了周围的城市．各国的经验证明，连绵带和超级城市的形成，对国家经济的发展起着巨大的推动作用．

根据杨吾扬的意见，城市连绵带和超级城市的形成大致可分为下面四个阶段：

(1)扩张阶段

城市群中少数相距较远的城市在空间集聚和区域发展作用下，城市用地扩张，市区扩大，形成多中心进而形成翼状结构．在这个阶段，城市中心也可能发生迁移，通过迁移而扩张其地域范围．

(2)蔓生阶段

在中心城市集聚的过程中，出现了一些交通、人口、经济问题，城市的离心作用促使在城市近郊出现新的FUR(城市功能区，它表现为一定的商业文化中心作用，新的城市单元围绕其发育．请参见王铮、丁金宏《区域科学原理》)，又由于中心城市提供某种大型市场和主导产业的配套要求，在毗邻地区形成新的辅助工业和轻工业(特别是食品工业)，出现局部集聚，形成小城市(即小城镇)，同时带来次级城市的发展．这一阶段可以以我国上海—无锡一带为例．

(3)吞并阶段

中心城市进一步扩张，或者几个中心的扩张，终于在地域上相连，这时或者某个城市成为了主体，或者各自形成特殊功能区，或者兼而有之．如东京、大阪60年代末到70年代的吞并作用，形成超级城市．

(4)连绵阶段

数个超级城市出现，促使了城市群分布地区经济持续地普遍地增长，由于过分城市化，超级城市产生了严重的离心倾向，它们的毗邻地区城市得到渗透来的资本和人口．在这一过程中使得城市连续带出现．从日本的情况来看，高速交通线的出现可能是个决定性因素，高速交通线使货物运输更为方便及时．周围地区人口、资金向交通线集聚，从而出现沿交通线的快速城市化．在超级城市的带领下，城市群出现连绵．

国内一些学者认为，城市连绵带已在我国出现，他们举出沪苏锡常、青岛—烟台地区为例．某些判别方法是以城市为圆心，以城市产值为半径作圆，这些圆连成片，因此城市连绵带出现．后面的方法是值得商榷的，因为产值表在地图上有一个比例尺问题，每一厘米代表不同的产值，画出的圆半径会不一样，是否相交，与比例尺的取法有关，只有确定了理论意义上的产值与空间距离的合适比例尺后，这种方法才是恰当的．对比国外的城市连绵带，我们可以发现，中国城市还未出现有力的交通联系(高速交通线)和人口、资金向交通线的有效集聚，甚至未出现吞并现象，很难认为中国已经出现了连绵带．

区域的空间结构，就是构成区域的景观单元在区域内发掘的空间的格局．在结构上，我们也涉及到资源．人口在空间的分布，但分布并不能够等同格局．REP结构中，我们强调过资源的是作为区域载荷的资源、人口分布对区域资源利用、社会发展的重要影响．资源量、人口数在REP结构中占有重要的地位．空间关系是从资源、人口量与质的意义上来认识的．区域的空间结强调的是区域景观单元在空间的组合形式，区域的性质可能因这种组合形式而有别于其它区域，而且在稳定的条件，区域景观单元的这种组合形式形成的空间格局，具有一定的空间有序性，空间结构分析重点在于分析这种有序性．

产生区域空间结构或空间格局的动力因子有两种，它就是空间区域过程和自然地理过程，后者主要是景观生态过程，关于它们的理论，我们已经在第五章详细地讨论过．需要补充的是单一地理过程一般产生较简单的空间格局，实际的空间结构由于多因子作用而趋复杂化．

聚集于区域中的人口与资源必然产生经济活动，经济活动的强烈联系性，最终使区域成为一个统一的经济系统，常见的关于区域经济系统的分析角度主要有投入产出平衡、最优投资控制和动力系统行为，分别择要介绍如下：

区域系统在一定投入下，产生一定的产品，其内部产业或亚区达到一定的平衡，这就是投入产出模型的基本思路．设区域系统有n个产业或n个亚区，每个亚区上有一种产品，亚区j(产业j，下同)的产品量为xj，X=(x1，x2，…，xj，…，xn)τ，X被称作产业矢量．设区域消费为d，这样在区域内部供需平衡时有

X=AX+d

(8．3．5)

这里A是技术矩阵，A元素aij表示生产产品i所需要产品j的比重，由(8．3．5)决定了区域的消费量与产出有关系

X=(I-A)-1d

(8．3．6)．

矩阵(I-A)-1被称作列昂节夫逆阵．由于X，d与时间无关，这个模型被称作静态投入产出模型或列昂节夫模型．(8．3．5)式平衡解存在的充分条件是(I-A)正定，由于它是线性的，可以配合最大产出或最小投入，成为线性规划问题．

冯·纽曼认为产出与消费是动态的，于是他发展了动态投入产出模型

X(t)=AX(t+1)+d(t)

(8．3．7)

这是一个控制系统模型，d(t)为控制变量，它还可以改作

X(t)=AX(t)+B[X(t+1)-X(t)]+d(t)

(8．3．8)

这里B为投资阵，模型假设系统产出增量X(t+1)-X(t)以一定的比例bij转化为投资，由于(8．3．6)式可以化作

BX(t+1)=(I-A+B)X(t)-d(t)

(8．3．9)

是一广义动态系统，所以又被称作广义动态投入产出模型．关于广义经济动态系统的内容可参见张金水(1990)，一般的投入产出模型可参见林恩武(1985)．

描述区域经济系统的区域宏观动态经济系统模型是一广义系统，设一个区域内总产出为Y，生产函数为柯布-道格拉斯型的

Y=AKαL1-α

(8．3．10)

式中Y为总产出，K为资本存量，L为劳务时间，A>0，α∈(0，1)，在劳动力供应充分时，只要有资本投入，就会有劳动力投入，二者可能达到固定比例，令 0=A(L/K)1-α，则有

Y=θK

(8．3．10a)

产生Y与资本K是线性关系．再记G(t)为区外投资或计划外投资，产出增量以投资转化率b转化为投资，则投资总数为

I(t)= b[Y(t+1)-Y(t)]+G(t)

(8．3．11)

以ρ表示当年投资转化为次年资本的比率，则1-ρ是投资转化为当年资本的比率，δ是折旧率，则有资本动态为

K(t+1)=ρI(t)-(1-ρ)I(t+1)+ K(t)-δK(t)

(8．3．12)

消费d(t)与产出也有关系

d(t+1)=Y(t)-aY(t)-b[Y(t+1)-Y(t)]

(8．3．13)

式中a为过程消耗系数，于是广义动态系统

(8．3．14)

这一模型适合于分析整体区域宏观经济问题．如果取矩阵元素为分矩阵、状态元素Y等为矢量，则可以分析一般的微观经济问题或多亚区区域系统动态．上述模型提出了系统控制问题，广义系统控制问题是较为复杂的．一个较简单的例子来自Friesz等(1987)，这个模型可称为投资控制模型：

Y(t)=AY(t)+( B-A)Y(t)r(t)

(8．3．15)

Y(0)=Y0

(8．3．16)

0≤r(t)≤θ≤1

(8．3．17)

式中，A=(σiλisj)，B=(δiμivj)，Y=(Y1，…，Yn)τ，θ为最大允许控制，将(8．3．15)式写成分量形式为

(8．3．18)

式中，Yi(t)表示t时刻亚区i的产出，σi表示亚区i中私人投资的资本产出率，δi表示了亚区的国家(政府)投资的资本产出率，λij为j亚区和私人收入转化为i亚区的份额，也可以认为是个人向i区投资不被消耗的份额与储蓄来投资率之积或者股票购买倾向，μij为国家收入相应的转化率，sj，δj分别为个人和国家的投资效益，r(t)为国家税收率(这里的解释与Friesz稍有不同)取r为控制变量，控制目标为