中国城市群空间结构研究进展

谢正峰，冯亚芬

(嘉应学院 地理科学与旅游学院，广东 梅州 514015)

城市群作为城市化高级阶段的产物，对人类发展产生重要影响。中国社会经济正经历着前所未有的历史变革，城市群已成为推动中国城镇化向高质量发展的主体形态。在当今中国讨论城市群空间结构问题具有重要的理论价值和现实意义，因此该问题受到地理学、经济学、管理学等不同学科的关注，并已取得可喜成果。本文试图通过对中国城市群空间结构相关研究进行梳理和展望，为进一步研究提供借鉴。

1 城市群空间结构的内涵与特征

1.1 城市群空间结构的内涵

中国地理学者如陆大道[1]、魏心镇[2]、王峥[3]、李小健[4]等都曾对空间结构的概念进行论述，认为空间结构具有地域性、综合性、系统性的性质，是社会经济活动在一定地域空间上布局而产生的空间分布状态及空间分异。学者们先后提出“城镇群体空间”[5]、“城市群空间”[6]等概念，姚士谋[7]指出城市群地域结构实际上就是城市群空间结构，是城市群发展程度、阶段与过程的空间反映，是各城市经济结构、社会结构、规模结构和职能结构等组合结构在地域空间上的投影。总之，城市群空间结构概念源于地理学空间结构思想，和城市群地域结构可看作等价概念。

1.2 城市群空间结构的特点

城市群空间结构作为城市群的空间属性，具有综合性、地域性、联系性、集聚性和动态性特点。

1.2.1 综合性

城市群空间本身是由自然、社会、经济等不同方面构成，城市群空间结构是这些要素结构的组合[7]。综合性带来城市类型的多样性，城市群内规模大小不一、职能类型各异的城市在一定区域内通过一定空间联系方式，相互作用组成了有一定结构和功能的有机整体[8]。综合性还带来城市群空间结构的层次性[9]。

1.2.2 地域性

城市群空间结构的类型、形成及演变除了遵循城市化的一般规律，还因自然条件、资源分布、交通运输、人口状况、技术水平、资本、制度等要素的分布地点、聚集水平及其相应能力的差异而不同[10]，具体表现为分形特征、“二次极化”、交通制导、传动作用和网络组合特征等[11]。

1.2.3 联系性

城市群之所以形成一定的空间结构，是由于其内部各城市间的紧密联系。联系的方式是相互作用[12]，联系的实现途径被称为流，包括物流、人口流、资本流、技术流、信息流等，流的交织形成了空间网络[13]，联系的内容有经济联系、社会联系、文化联系和行政联系等[14]。

1.2.4 集聚性

由于存在规模报酬递增，城市群经济实际上是集聚经济。集聚性不仅促进要素在城市群内部流动，也使城市群从外围获取更多资源。要素集聚能力的空间格局形成“核心—边缘”结构[15]。产业集聚的空间分异与城市群空间结构具有一致的规律[16]。城市群具有单个城市聚点外部性和城市间网络外部性共同驱动形成的双重集聚外部性[17]。城市功能分工水平与城市规模等级有关[18]。

1.2.5 动态性

城市群的动态过程，同时也是城市群空间结构的演变过程。城市群动态特征主要表现为形态扩张和功能演变两方面[19]。城市群的形成实质上是城市内部自然、经济、社会、政治、文化等要素综合发展的结果，是各要素通过集聚—扩散机制在空间上的演化[20]。随着城市群发展，交通技术创新、产业结构变动和要素资源流动造成了经济联系的空间格局出现多样化[21]。

1.2.6 功能分工

城市在城市群中发挥的功能与其自身的经济社会发展水平有关，城市功能专业化是相对的，而城市功能分工格局处于动态变化中[22]。影响城市群功能空间分工形成及变动的因素主要有要素成本、技术进步、行政分割和城市发展[23]。地方政府竞争对城市群空间功能分工的影响具有差异性[24]。城市功能专业化促进了经济增长[25]，特别是产业分工递进与市场竞争成为区域产业异构化的动力源泉[26]。

2 城市群空间结构分类与评价

2.1 城市群空间结构分类

为了识别城市群空间结构，学者们从形态、功能等不同方面对城市群空间结构进行分类。

2.1.1 基于形态的分类

城市群空间结构呈现一定外在形态，姚士谋[27]按照城市组合的区域空间形态，将城市群分为组团式集聚的城市群、沿交通走廊发展的带状城市群、地区分散形式的放射状城市群和群集式的城市群组。吴启焰[28]将城市群的空间扩张分为“点—环状”扩张和“走廊—串珠状”梯度扩张两种模式。薛东前[29]将城市群的宏观生长形态分为聚团、带状和星状3种类型，其基本构成要素包括伸展轴、节点和结节地域以及轮廓线3部分。城市群空间结构之所以呈现不同形态，是受到地域条件和发展阶段的影响。

2.1.2 基于功能的分类

城市群地域空间结构从内容上分为城市群的功能结构和空间布局[30]，按照中心城市的规模与职能，可将城市群空间结构分为单中心和多中心两种模式[31，32]。城市能级应用于城市群的划分，可从经济功能、创新功能和服务功能3个方面将城市分为不同能级[33-35]。在城市群层面，制造业和服务业协同集聚基础上的“中心—外围”空间结构或城市群空间功能分工格局，与地区差距之间具有倒“U”型关系[24]。从工业经济时代到互联网时代，城市群从“中心—外围”结构向空间匀质性转变[36]。

2.1.3 基于单项要素的分类

有学者从产业、资源、金融、交通等单要素划分城市群空间结构。基于产业的城市群空间结构有城市群工业空间格局[37，38]、城市群金融空间结构[39]、城市群交通空间结构[40]等。可推知，在城市群发展过程中，各单项要素也随之形成了不同的空间结构。

2.2 城市群空间结构评价

通过归纳已有文献可知，研究者从不同角度对城市群空间结构进行测度，并且多数情况是若干方法结合使用。现有方法大致分为4种。

2.2.1 分形理论

分形理论作为一种自组织理论由美国数学家曼德尔布罗特(B.B.Mandelbrot)于20世纪70年代中期创立[41]，刘继生、陈涛应用该理论研究城市体系空间结构[42，43]，而后又有学者将其应用于城市群的研究，以表征城市群的空间自相似性[44]。应用分形理论刻画城市群空间结构有聚集分维数、关联分维数和网络分维数3种基本维数[45，46]。

2.2.2 社会网络分析

社会网络是一类刻画网络整体的形态、特性和结构的方法，其分析框架主要分为自我中心网络和整体网络两方面，有网络密度、中心性和凝聚子群3个角度，既能反映个体在网络结构中的位置，也能揭示整个网络的结构特征[47-49]。用社会网络分析法研究城市群空间结构，主要是分析城市间的经济联系。

2.2.3 经济地理和空间计量模型

引力模型、潜力模型等经济地理学模型可以应用到城市群空间结构的分析。引力模型主要是用来测度城市群内部各城市间的经济联系[50]，潜力模型以引力模型为基础，测度某城市在城市群中的集聚能力[51]。根据城市群中城市规模等级[52]或首位度，结合帕累托指数、mono指数等，可以分析各城市间的等级结构[53，54]。“流空间”方法可以从要素流的视角解释城市群的空间组织特征[55]，如物流网络[56]和信息流网络[57]等。空间计量模型的设定可以根据空间关联效应的来源不同而分为空间滞后模型(SLM)与空间误差模型(SEM)两种[58]。

2.2.4 地理信息技术

地理信息技术可以进行城市群空间结构的专题地图制作、空间分析和时空模拟，遥感技术可以获取城市群分析所需的相关信息。地理信息科学方法一般要和其他方法结合使用[55]。基于夜间灯光数据提取的城市群空间信息可以分析城市群扩张模式[59]。从复杂的城市群相互作用网络中分析确定其等级结构体系—多层次空间结构树[60]。

3 城市群空间结构对社会经济的作用

城市群空间结构对社会经济有何作用，作用的方向、程度以及机理如何？这些是值得研究的科学问题。

3.1 城市群空间结构作用的类型

城市群空间结构的作用从整体上看包括城市群规模效益、城市群距离效益、城市群空间联系效益[61]；从聚合效能看，其内涵特征可分为结构势能、聚集经济和竞争优势[62]。城市群空间结构的作用表现为城市的职能和功能。城市群的跨城市资源配置产生外部性，其中金融外部性表现为资本要素的跨城市配置，技术外部性表现为技术在城市间的扩散[63]。

3.2 城市群空间结构作用的方向和程度

城市群融合通过增强资源配置效率的渠道，有利于提高对外资进入的吸引力[64]。根据珠江三角洲城市群的研究，城市群的多中心结构在加快城市化进程、控制城市规模、促进制造业发展、缓解城市问题等方面起到了积极作用，但在生态环境保护、产业结构升级等方面则有一定负面影响[52]。对于民生问题的影响程度城市群间则各不相同[65]。

3.3 城市群空间结构的作用机理

城市集群程度提高对城市经济增长具有明显的推动作用，疏解大城市聚集不经济、优化城市经济结构和促进区域一体化进程是集群发挥增长效应的重要渠道[66]。城市群通过其空间集聚影响企业间投资支出行为，不仅会通过行业内集聚效应影响同行业企业间的投资策略联动性，且跨行业的同地区集聚效应也会导致同区域内企业间投资支出产生“潮涌”现象[67]。产业集聚与经济增长存在共生关系，但产业集聚对经济增长的促进作用具有门槛效应[68]。另外，政府间组织结构对城市群整体经济绩效产生重要影响[69]。

4 城市群空间结构的演变与优化

4.1 城市群空间结构的演变过程

城市群的空间演变具有一定阶段性，和国家的发展阶段[70]、产业的发展阶段[71]等密切相关。在形态上，城市群空间结构演变有轴线特征、圈层特征和网络特征3方面特征[72]；时间上，经历了分散的城市、城市组团、初级城市组群、高级城市组群[73]的阶段。城市群区域内的网络化是城乡之间流的最高表现形式，也是城市群发展过程中理想的城市化模式，有极核网络化、双子座网络化、多中心网络化和走廊发展型城镇网络化4种模式[74]。从城市间竞争共生关系看，城市群的空间演变可分为弱竞争弱共生、强竞争弱共生、强竞争强共生和弱竞争强共生[75]4类。

4.2 城市群空间结构的演变机制

(1)城市群空间结构演变的影响因素。城市群空间演化的动力可归结为自然生长力、市场驱动力以及政府调控力[76]3类，具体包括自然区位优势、交通、政策、人口因素、产业结构、社会历史文化和新经济环境等[32，70，76-78]多个方面。交通运输和城市群空间结构演变之间存在着相互反馈作用[79，80]。

(2)城市群空间结构的演变机制。从新制度经济学角度，城市群的演变是制度变迁影响人的行为选择，进而影响城市群各项经济活动的过程，制度的作用包括宏观的制度变迁、中观的机制设计和微观的交易成本[80]。基于法团主义视角构建的相对完整、动态的制度分析框架，从国家法团主义下的行政权力主导资源空间配置，到地方法团主义下的“权力+市场”主导资源空间配置，再到社会法团主义下的多元治理和资源分散配置，城市群空间存在“单中心→多中心(或类多中心)→多中心网络化”的演化路径[81]。从产业角度，演变的机理有产业关联效应、产业转移效应和产业聚集效应[72]。现代物流通过增长效应、关联效应、空间效应与创新效应影响了城市群空间结构[82]。从城市间内在关系看，城市群空间是一种专业分工的生产网络，是一种竞合博弈的关系图式[83]。

4.3 城市群空间结构优化

以提升能级为目标的城市群空间结构优化从城市经济能级、潜力能级和支撑能级3方面，有节点优化、轴线优化和拓展方向选择等3种方式进行优化[84]。以生态为目标的城市群空间结构优化，是在景观生态学的基质—斑块—廊道框架为基础的优化模式[85]。以空间整合为目标的优化，不仅包括土地利用和空间布局，还要关注社会、经济、环境和政治领域[86]。由于城市群及其发展阶段不同，城市群空间结构整合模式也不同[87]。通过对城市群空间结构的正向扰动[88]，实现城市群空间整合，城市群空间整合是产业和基础设施等整合的载体。城市群整合一般包括竞争力整合、城市体系整合、产业整合、空间整合、生态环境整合、基础设施整合和区域协调机制整合等，其中城市竞争力整合、空间整合和城乡生态环境整合是必须先期解决的。优化的途径有打破要素的行政壁垒，加强基础设施建设，建立和完善城市群协调发展机制[23]。

5 结论与前瞻

5.1 基本结论

(1)城市群空间结构分类具有多样性。基于形态、功能、单要素等不同角度的划分，说明了城市群空间结构存在多样性。对于不同视角的城市群空间结构的定量测度，也有不同的方法。另外，对于城市群空间结构的研究，地理信息科学具有广泛的应用前景。

(2)对城市群空间结构演变机理的揭示还不够。一方面，城市群空间结构研究依赖于对相关统计资料的占有程度和资料的可信程度。目前的统计资料并不能真正满足研究的需要，难以用来分析城市群空间结构及其演化规律的微观机制。另一方面，由于城市群涉及要素和相互作用的复杂性，进行机理研究需要多学科的共同攻关。

(3)研究的热点地区明显。城市群空间结构的研究文献，多集中在中国的长三角城市群、珠三角城市群和京津冀城市群三大城市群。其他城市群如中原城市群、长株潭城市群等相对前者成果较少。这反映了学者们对热点地区的把握和追逐，也反映了中国城市群发展的时空不均衡性。

(4)城市群作为城市化高级阶段的产物，对社会经济的综合影响还是对经济绩效影响的受到学者的关注。但是这种影响的机理还未能够得到解释。由于城市空间结构演进的阶段性、影响因素和作用机制的复杂性以及地域条件的差异性，城市空间结构优化并没有统一的模式。当前还未形成城市群空间结构优化的理论框架。

5.2 研究前瞻

(1)对城市群空间结构的再认识。城市群空间结构对社会经济的影响是多方面，因此要探讨城市群空间结构影响的多样及其影响机制的多样性。城市群是一个复杂系统，基于复杂适应系统理论(CAS)的视角来研究城市群的空间结构，是一个可能的方向。

(2)探讨城市群空间结构及其演变的微观机制。从微观角度研究城市群问题，才能打开宏观的黑箱，揭示城市群空间结构各要素的运行及相互作用。大数据技术条件下，多源数据获取成为可能，数据处理能力大大提高，这给探索城市群空间结构的微观机制带来了极大便利。

(3)城市群空间结构的跨学科研究。基于地理学、经济学、社会学、生态学的城市群空间结构研究，能够加深对城市群空间结构问题的理解。复杂系统问题不是任何单个学科能够解决的，因此综合方法是城市群空间结构研究的有效方法。

(4)城市群空间结构优化的深入研究。对城市群空间结构优化的目标、原则以及优化的方法应进行进一步探讨，构建城市群空间结构优化的分析框架。经济目标并不是城市群空间结构的唯一目标，从可持续发展的高度，以人为本，实现城市群的可持续发展才是城市群空间结构优化的最终目标。

(5)城市群空间结构的新问题研究。如高质量发展背景下的城市群空间结构问题、粤港澳大湾区的空间结构问题、“一带一路”战略背景下的城市群空间结构问题以及基于大数据的城市群空间结构问题，是值得研究的科学问题。随着中国城镇化进程加快，中国形成了数量众多不同等级的城市群，探讨这些城市群的群间空间结构、效应及其演变规律，可以从宏观上加深对城市群的认知。