中心地理论模型评述

第七章　江苏省城市空间格局演变趋势

7.1　基于可达性的中心地空间过程模拟

7.1.1　中心地理论模型评述

自中心地学说提出以来，国内外均进行了一系列的理论论证与现实检验。中心地学说所提出的最终的理想图案是迄今为止最为完美的区域空间结构理论（Christaller W.，1993；Christaller W.著，常正文、王兴中等译，1998；Christaller W.著，严重敏译，1964）。它以严谨的数学推导和完美的数学图形被公认为经济地理学尤其是城市地理学的理论基石，克里斯泰勒已被公认为城市地理学的奠基人之一。克里斯泰勒由此而被誉为理论地理学之父。

克里斯泰勒认为，不管人类经济活动的地理单元小到何种程度，它总是处于不均衡状态，在空间分布上永远存在中心地和外围区的差异，物质向一个核心凝聚是事物的一种基本情状。因此，对克氏理论的大量检验主要是想通过不同职能部门的门槛值及其等级差异，中心地的人口与职能数、企业数、职能单元数之间的关系，中心地的人口和市场区大小、城市间距离的关系等论证一个区域的中心地是否确实存在着克氏所描述的等级体系，在这一过程中对克氏理论提出了一系列的修正意见（Berry B.，1958；Palm R.，1981；McGee T.G.，1991），施坚雅还以中国农村的市场和社会结构对克氏理论进行了验证（Skinner G.W.，1965）。这些，显然都是对中心地学说的丰富与发展。

每一种经济关系和每一种经济活动都无例外地同空间和空间联系有关。中心地体系得以建立的假设条件主要有以下4个方面：①中心地分布的区域为自然条件和资源相同而均质分布的平原；人口亦均匀分布；人们的收入、对物资服务的需求以及消费方式相同。②有统一的交通系统，对同一规模的所有城市交通便利程度一致，运费和距离成正比。③消费者都利用最近设施，减少运费。④任何中心地提供的物资和服务价格相等。消费者购入的物资和服务的实际价格等于售价加运费。显然，上述假设条件的核心有两个：均质平原与经济人。

根据克氏中心地理论提供的表7－1中德国南部的中心地等级体系数据（Christaller W.，1993；Christaller W.著，常正文、王兴中等译，1998）可看出，克氏的均质平原假说其实包括两部分：一是中心地（市区）的人口按等级的不同而不同；二是中心地以外（市场区）的人口是均质分布的。

从表7－1分析可知，该体系当中市场区总人口为3 500 000人。因为相对L级最高级中心地来说只存在两部分人口，即它本身的市区人口为500 000人，另一部分为比它低级的中心地的市区人口和市场区人口。故总人口为4 000 000人。该体系当中的城镇人口则应该是全部中心地的市区人口，即2 086 000人。因此，该体系当中的城市化水平为52.15%，与江苏省2007年的城市化水平相当（表3－1）。

表7－1　德国南部的中心地体系

注：根据《德国南部的中心地》一书整理（Christaller W.，1933.）。

我们知道，城市发展要经历三个过程，一是低层次上的均衡过程（农业时代）；二是城市化过程（大量不同等级的中心地的形成过程）；三是稳定过程（城市化后期）。对于城市化进入稳定阶段的标准众多学者意见不一。美国地理学家诺瑟姆认为，城市化进程可概括为一个稍被拉平的“S”型曲线，并根据该曲线可把区域城市化进程划分为三个阶段，即城市化起步阶段，城市化水平低于30%；城市化加速发展阶段，城市化水平介于30%～70%之间；城市化成熟稳定发展阶段，城市化水平大于70%（Northam，Ray M.，1979）。该划分方案为众多学者所接受（方创琳，2008）。方创琳通过对建国以来我国城市化发展历程的深入分析，提出了与经济发展阶段相适应的城市化进程四阶段论，即初级阶段（城市化水平低于30%），中期阶段（城市化水平介于30%～60%），后期阶段（城市化水平介于60%～80%），终期阶段（城市化水平介于80%～100%）（方创琳，2008）。

根据学者对城市化阶段的划分，显然克氏的中心地等级体系应该仍属于城市化快速发展阶段。如果按城市化水平80%作为克氏中心地等级体系的稳定阶段，克氏的中心地等级体系当中还有27.85%的市场区人口要进入市区，成为城镇化人口。

在继续满足克里斯泰勒所有假设条件的情况下，这27.85%的市场区人口如何进入市区，按什么比例进入，这就引出值得思考的问题：从均质平原上减少的人口是如何分配到各个中心地上去的？

7.1.2　中心地空间过程模拟

克里斯泰勒在描述中心地的等级过程中，交通成本（克氏应用最多的案例是就医中的交通成本问题）是一个非常重要的因素。因此，本书也以交通成本来探讨区位势能的变化而导致人口的不均衡集聚过程。

完全按照克氏理论的假设，即交通在任何方向都是一致的。这里假设每千米的交通成本为1，则可得到克氏的不同等级中心地享受中心服务的成本模拟图（图7－1）。从图7－1可知，享受越高等级的中心服务，中心地市场区内的成本差距越大。以一级中心地为例，靠近中心地的区域交通成本为零，最远的区域交通成本为108；七级中心地市场区的成本差距最小，仅为4（根据表7－1服务半径）。

图7－1　中心地服务成本模拟

克氏认为当交通成本增加则享受服务的需求减少，两者成负相关的关系。但克氏仅论述了中心地与市场区服务成本变化而带来的需求变化，没有考虑当需求恒定时不同区域的成本差异，因此也就没有对需求恒定时的区位优势差异进行分析，更没有考虑当这种差异存在后中心地等级在空间格局上的变化。

根据克氏理论，中心地等级越低，其提供的商品和服务等级越低，需求越大；中心地等级越高，其提供的商品和服务等级也越高，需求也较小。因此，便可构建一个需求模型（公式7－1）。

式中：f（x）为市场区某个点需求总成本；ai表示第i级中心服务需求比例；xi表示享受i级中心服务成本。假设享受中心服务的需求从低级到高级是按等比递减，则可假定ai的值为：ai＝21－i。便可得到各个不同区域在恒定需求状态下所需支付的服务成本（图7－2）。

图7－2　服务需求恒定的区域成本

从图7－2可知，围绕一级中心地周边，当需求恒定时所需付出的成本最低，并且低成本区形成了一个比较大的范围。从投资选址角度来看，如果将投资区域选在一级中心地周边，则因为其在较近的距离内便可享受一级中心地庞大的服务人口，其服务的市场上限将远远大于其服务的市场下限，带来额外收益，因此这个区域应该说是投资的首选区域。同时，从转移人口选择定居的区域来说，选择一级中心地周边，其享受恒定需求的服务成本较低，有利于财富的积累，因此，一级中心地周边也是人口聚集的首选区域。

当然，人口转移还牵涉到许多其他因素和条件，这也是人口不是全部转移到一级中心地的原因。根据克氏的假设条件，即不考虑其他因素，仅考虑交通成本的情况下，享受恒定需求服务成本的差异也会带来人口转移的差异，从而导致不同区位的中心地发展能力的差异。

考虑到一级中心地享受恒定需求服务的成本为零，其比例关系没法测算，因此，根据表7－1中心地人口比例关系，假设一级中心地可达性成本为二级中心地的0.5，则可模拟假设其交通成本为5。据此，对人口转移过程进行模拟，模拟方法采用负相关分析方法。

根据克氏的数据表（表7－1），如果城市化稳定阶段为城市化水平80%，则克氏数据中的人口还需转移1 114 000人，对这部分转移人口按负相关进行转移模拟，其模拟模型见公式7－2，模拟结果见图7－3。

式中：表示第i个中心地的转移人口；Pop表示需要转移的总人口；xi表示第i个中心地的交通成本；n表示中心地个数（本模拟过程中n＝755）。

图7－3　不同等级中心地城市化模拟

从图7－3可知（为直观说明起见，仅列出两个方向的模拟人口），中心地等级越高，其集聚人口的能力越强。靠近高等级的中心地，比远离高等级中心地的相同级别中心地，其吸引人口的能力更强。也就是说，靠近高等级中心地的城市，更容易形成大城市。根据这个态势发展的结果就是在高等级中心地周边更容易形成相对较大的城市，这也从理论上解释了高级中心地周围容易形成城市群的内在机理。

7.2　高级别中心城市对城市空间格局影响分析

7.2.1　中心城市与城市空间格局演变

根据江苏和上海交通路网，应用前面论述的可达性分析模型，分别模拟1990年、1996年、2002年和2008年江苏省各栅格点到达上海的可达时间，结果见图7－4。

为了更好地比较分析江苏各县市交通可达性变化与城市发展水平之间的关系，根据图7－4，分别提取各县市到达上海的可达时间，结果见表7－2。

从图7－4可知，江苏省各地到达上海的可达时间缩短明显，江苏省到达上海的最远距离1990年、1996年、2002年和2008年分别为870min、711min、532min和481min。随着交通基础设施的建设和发展，江苏各地到达上海的可达时间大为缩短，2008年最远可达时间仅为1990年的55%，也就是说经过十多年的发展，江苏到达上海最远可达时间缩短了45%。从图中还可知，可达时间缩短并不均衡。1996年至2002年这个研究期间，可达性提高最为明显，而2002年至2008年期间，可达性提高最不明显。

图7－4　江苏各地到达上海的可达时间

表7－2　江苏各县市到达上海的可达时间

为了验证前述理论假设，将1990年、1996年、2002年和2008年的可达性按相同间隔分为四份；同时将表5－7中的城市综合实力，从高到低平均分成四份，其个数则分别为16个、16个、16个和17个。将这两者综合得到图7－5。

图7－5　江苏—上海可达性及城市等级分布格局

从图7－5可知，按照离上海距离远近可将江苏分为一、二、三、四类区域。高级中心地逐渐围绕上海集聚，低级中心地逐渐远离上海。

从一类区域来看，1990年、1996年、2002年、2008年一级中心地比例为5∶9∶10∶10；二级中心地比例为3∶5∶3∶4；三级中心地比例为0∶3∶0∶2；四级中心地比例为3∶2∶0∶0。一级中心地由5个逐渐演变为10个，二、三级中心地略有波动，变化不大，但四级中心地则减少明显，2002年起，一类区域已经没有四级中心地。

从二类区域来看，1990年、1996年、2002年、2008年一级中心地比例为8∶4∶4∶4；二级中心地比例为6∶6∶13∶11；三级中心地比例为6∶3∶10∶9；四级中心地比例为8∶11∶3∶3。一级中心地由8个减为4个，减少了一半；二级中心地逐渐增加，由6个增加为11个，增加约一倍；三级中心地也增加明显，由6个增加为9个；但四级中心地减少明显，由8个减少为3个，不到原来的一半。

从三类区域来看，1990年、1996年、2002年、2008年一级中心地比例为2∶2∶1∶1；二级中心地比例为6∶3∶0∶1；三级中心地比例为8∶8∶4∶4；四级中心地比例为5∶4∶13∶12。一级、二级、三级中心地均呈减少趋势，仅四级中心地增加明显。

从四类区域来看，1990年、1996年、2002年、2008年一级中心地没有变化，均为1个；二级中心地变化不大，比例为1∶2∶0∶1；三级中心地比例为2∶1∶2∶0；四级中心地比例为1∶0∶1∶2。总体上看，一、二、三级中心地在减少，四级中心地在增加。

经过交通基础设施建设的不断完善以及城市化的逐步推进，至2008年，不同中心地的主要分布区域呈现明显的规律性，即离上海（最高级中心地）可达性越好的区域，其中心地等级越高。2008年，一级中心地主要分布在一类区域，占62.5%；二级中心地主要分布在二类区域，占68.8%；三级中心地主要分布在二、三类区域，占81.3%；四级中心地主要分布在三、四类区域，占82.4%。

以上事实证明，越接近高等级中心地，享受服务的成本就越低，发展机会越好，对人口、经济等的吸引力越强，综合发展水平就越高。

7.2.2　中心城市与城市空间格局相关性

为了进一步说明城市综合实力（表5－7）与距离高等级中心地（表7－2）的关系，应用秩相关系数对其进行检验。检验方法是分别对城市综合实力和距离上海可达性值进行排序，对其排序后的序号进行相关分析，结果见图7－6。

图7－6　城市综合实力与距离上海可达性秩相关关系

从图7－6分析可知，城市综合实力与距离上海可达性之间的关系呈负相关关系，即离上海越近，城市综合实力越强，等级越高。1990年、1996年、2002年和2008年相关性的斜率分别为0.078 9、0.287 7、0.739和0.741，即斜率越来越大，说明城市综合实力与距离高等级中心地（上海）的可达性的相关性越来越强。四个研究年份的R2值分别为0.006 2、0.082 8、0.546 1和0.549 1，说明其可信度也越来越强。

根据中心地原理，当中心地开始形成初期，是按照克氏理论形成等级体系，不同等级的中心地的分布是相对均衡的，中心地等级与高等级中心地距离的相关性不强。随着城市化的逐步推进，7.1.2中分析的关于高等级中心地区位势能的差别，导致不同等级中心地因为距离高等级中心地的不同，而出现发展成本的差别；接近高等级中心地因为其交通成本较低，对人口和经济的吸引力较强，从而导致人口和经济向高等级中心地集聚。逐步形成城市综合实力与距离高等级中心地（上海）可达性之间负相关关系越来越显著。虽然本研究仅考虑了各中心地距离上海的可达性，没有考虑其他不同等级中心地的影响，存在一定的局限性，但也从实证方面验证了高等级中心地区域容易形成城市群的内在机理。

7.3　江苏省城市空间格局演变趋势分析

根据前面分析可知，距离不同等级的中心地，享受中心服务所付出的交通成本不同。因此，通过交通可达性所反映出来的城市享受不同中心地的服务成本差距，对城市的发展起着重要的作用，从而对城市空间格局的演变产生重要影响。

根据中心地理论可知，中心地等级体系的形成是因为不同商品具有不同的市场上限和市场下限，而市场上、下限的形成与交通成本关系密切，交通成本将影响到城市等级体系的格局演变。因此，将利用交通可达性（交通成本）来预测江苏省城市空间格局的演变趋势。

为了探讨江苏省城市空间格局的演变趋势，首先得分析江苏省城市发展过程中交通成本的演变趋势。交通成本这里包括公路、铁路、航空和港口四个方面。从上节分析可知，江苏省城市空间格局的演变受到上海的影响十分巨大，因此在考虑交通成本时，将上海考虑在内进行分析和预测。

7.3.1　交通条件基础数据分析

根据《长江三角洲地区区域规划》、《江苏沿海地区发展规划》、《江苏省高速公路网规划》、《江苏铁路发展规划》、《江苏省民航“十一五”至2020年发展规划》、《江苏沿江沿海港口发展战略研究》、《江苏省“十二五”交通运输发展思路研究》等规划文件，江苏省公路、港口、铁路和航空的规划目标是：在综合交通网络配置方面基本实现优势互补、均衡协同发展，至2015年，确保建成“三纵四横一联”3 800公里区域轨道网络；基本完成“五纵九横五联”5 200公里高速公路网，力争形成13 500公里高度覆盖、结构完善的国省干线公路网；全面形成“两纵四横”干线航道骨架网，四级及以上航道里程达到2 500公里；以9个机场为节点的高速航空运输网。省内各地级市均有Ⅰ级铁路干线相连，沪宁通道实现铁路客货分线运输，苏南地区实现城际轨道连通；高速公路连接所有县级及以上城市、重要机场、港口等，覆盖现状人口10万以上的城镇；行政村通公路率达100%；四级及以上干线航道网沟通地级以上城市、重要工矿基地和主要港口。

航空规划提出了“两枢纽、一大、六中”的机场布局体系。其中，2个枢纽机场是指南京禄口国际机场与苏南（硕放）国际机场；一个大型机场指的是连云港机场；6个中型机场是指徐州观音机场、南通兴东机场、常州奔牛机场、盐城机场和即将新建的淮安机场、苏中机场。

铁路规划提出了实现3个突破：电气化铁路，高速铁路，城际轨道交通；形成3条超亿吨运力的对外通道：沪汉蓉，京沪，陇海；新建12条铁路：京沪高速铁路、沪宁城际轨道交通、合宁铁路、沪通铁路、宿淮铁路、连（淮）盐铁路、宁杭铁路、宁安城际轨道交通、淮扬镇铁路、镇南铁路、常苏嘉城际轨道交通、徐荷铁路，形成“三纵六横”的铁路网布局。

港口规划提出了干线航道整治、沿海港口进港航道建设和内河港口提升三个目标。重点推进连云港30万吨级深水航道工程和大型专业化深水泊位建设，把连云港港建设成为国家沿海主要港口。重点加快洋口港10万吨，乘潮15万吨航道建设，大力推进江海联运，把南通港建设成为国家沿海重要港口。通过长江－12.5米深水航道延伸至南京工程，加快推进沿江港口建设。进一步确立南京港作为长江三角洲地区主枢纽港的地位。加快太仓港建设，尽快发挥其作为上海国际航运中心北翼集装箱干线港的作用。

高速公路规划完成“五纵九横五联”高速公路网建设。覆盖所有市县及现状人口10万以上城镇，形成便捷的高速公路网。从全省均衡发展的角度，规划将覆盖全部市县及现状人口10万以上的城镇，实现30分钟进入高速公路网。

结合规划相关图件，综合得到江苏省和上海市规划交通基础数据（图7－7）。

图7－7　江苏省规划交通基础设施

7.3.2　规划交通可达性分析

为了更好地比较分析各种交通规划实施后江苏城市可达性格局演变趋势，通过比较2015年（规划年）和2008年江苏省各城市交通综合成本的变化，通过交通成本的演变得出各城市发展的区位差异，从而探讨江苏省城市空间格局可能的演变趋势。

交通成本通过加权可达性来实现，加权可达性指标得分愈低，表示该节点的可达性愈高，交通成本越低，发展机会越好，见公式7－3。

式中：Ai表示节点i的加权可达性；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是交通中心的质量（权重）；n为评价系统内除i点以外的节点总数。

航空机场的权重按机场的等级确定，即浦东为一级，权重为8，虹桥、禄口、硕放为二级，权重为4；连云港为三级，权重为2，其他机场为四级，权重为1。港口的权重也按等级确定，一级为洋山港，权重为8；二级为连云港、洋口港、太仓港、南京港，权重为4；三级为镇江、泰州、江阴、张家港，权重为2；四级为其他港口，权重为1。对于铁路和高速，考虑到均为陆路运输，线路差别在路网成本当中已经有所体现，因此权重相同均为1。路网成本的时速、高速的成本设计同4.1.2节，铁路时速考虑到站点停靠问题，将时速设计为：高铁300km／h，客专（含城际）200km／h，动车组150km／h，普通铁路100km／h。

通过ArcGIS 9.2编程运算，得到2008年和规划年（2015年）加权成本图（图7－8）。为了更好地分析江苏省65个城市交通可达性成本，分别提取各城市节点的可达性成本值（表7－3）。

图7－8　加权交通成本图

表7－3　江苏各城市加权交通成本

续表7－3

7.3.2.1　可达性优势区域演变

为了更好地分析可达性的变化，以可达性优势区域为例，分析规划年可达性的改变情况。将可达性优势区域定义为前16个城市区域（分类方法同7.2节）。

（1）陆路交通可达性。陆路交通可达性因为京沪高铁、沪宁城际、沿海铁路的修建，使可达性优势区域向东南方向移动明显。2008年，可达性优势区域为江都、扬州、姜堰、泰州、高邮、镇江、宝应、靖江、泰兴、海安、扬中、丹阳、盐城、仪征、江阴、淮安；2015年为江都、扬州、镇江、海安、丹阳、东台、泰州、高邮、姜堰、宝应、江阴、靖江、淮安、淮安、常州、如皋。

（2）港口交通可达性。港口交通可达性因为江苏沿海开发，对连云港港口和洋口港的重点建设，使港口可达性优势区域向北方向移动明显。2008年，可达性优势区域为靖江、张家港、南通、江阴、海安、姜堰、如皋、泰兴、海门、太仓、无锡、常州、昆山、如东、通州、苏州；2015年为海安、东台、靖江、如皋、江阴、姜堰、张家港、盐城、南通、泰州、江都、扬州、丹阳、镇江、滨海、无锡。

（3）机场交通可达性。机场可达性因为规划期间建设了淮安机场和苏中机场，使机场交通可达性优势区域向北向西方向移动。2008年机场可达性优势区域为昆山、太仓、苏州、张家港、无锡、靖江、江阴、常熟、常州、吴江、南通、海门、启东、通州、金坛、宜兴；2015年为昆山、苏州、无锡、丹阳、太仓、江阴、常州、镇江、张家港、靖江、扬州、吴江、金坛、江都、常熟、南通。

7.3.2.2　可达性空间格局演变

（1）江苏省各区域可达性改善程度。为了从总体上了解江苏省可达性改善情况，分别对江苏省各区域的综合可达性及其平均值进行计算，得到表7－4。结果表明，江苏省各种规划交通基础设施建成运行后，区域平均可达性改善最为显著的是苏北地区，其陆路、水路、航空可达性改善程度均位于各区第一。其次为沿海地区，沿海地区除航空改善值低于全省平均值外，陆路交通、港口交通改善程度均较高。改善程度最差的区域为苏中地区，其各种交通运输方式的可达性改善程度均低于全省平均水平。苏南地区本身交通可达性良好，因此改善程度相对较少，但值得一提的是其陆路交通可达性，借助京沪高铁、沪宁城际的高速运行，可达性值改善显著。

表7－4　江苏省各区域平均加权交通成本

（2）江苏省城市可达性改善程度。为了更好地比较江苏省各城市可达性改善程度，利用表7－3的数据，分别计算出各城市不同交通方式的改善情况，以等数量城市将江苏省全省各市分成四类（图7－9）。其中综合可达性改善情况的获取分两步，第一步是通过公式7－4分别对陆路交通、港口交通、航空交通进行归一化处理；第二步是考虑到陆路交通包含了铁路和公路，加权的时候其份额占50%，港口和航空各占25%。据此得到综合可达性改善值（表7－5）。

图7－9　江苏省不同交通可达性改善情况

表7－5　江苏省不同交通方式可达性改善情况

7.3.2.3　区域可达性差异分析　

区域可达性的改善情况虽然不能说明可达性本身的良好程度（或者说绝对差异），但它从一个侧面反映了区域可达性的相对差异。

从图7－9和表7－5分析可知，陆路可达性改善情况从中间向四周越来越好，这说明规划交通有助于改善江苏沿沪宁、沿东陇海、沿海三条轴线所在区域的可达性，中部地区陆路可达性进一步恶化。港口可达性和机场可达性改善情况总体趋势一致，均从东南向西北逐步变好，考虑到规划实施前江苏省港口和机场可达性从东南向西北越来越差的情况，说明从总体上来讲，交通建设的边际效应非常明显，陆路交通的改善有助于缩小南北区域可达性差异。总体可达性改善情况除苏州所辖部分城市外，也呈现出从东南向西北逐步改善的情况。

综合分析可知，规划交通建成运行后，苏北地区（特别是沿东陇海一线）可达性改善显著，有助于苏北地区发挥后发优势，有效缓解苏北与苏南的相对差距。可达性改善最差的城市集中在苏南（11个）和苏中（6个），但这里应区别看待。苏南改善较差是因为其可达性本来就较好，因此边际效应发挥不明显。苏中可达性本身条件并没有优势，在规划交通建设中又没有得到更好的倾斜，因此其区位条件仍将相对恶化。因此，前文所述及的江苏省城市呈现“金角、银边、草肚皮”的空间格局在规划期内仍将明显存在。

7.3.3　江苏省城市空间过程预测

在7.1节的分析中，因为是验证中心地理论随交通区位优势的改变而导致区位势能的差异，所以应用了中心地理论的市场原则。在7.2节的分析中，验证了上海对江苏城市空间格局的影响。因此在预测江苏省城市空间格局的过程中，将江苏省和上海市结合起来考虑（前文述及，讨论江苏省的城市空间格局演变离不开上海的影响），同时考虑到2009年南通市和通州市合并成立新的南通市，故研究单元总共为65个（江苏64个）。

考虑到城市的行政功能等综合因素，其功能等级体系在空间上的分布是相对稳定的。因此，在本节的研究中，首先按照行政级别进行排序，在同一行政级别的城市中，按表5－16中2008年的城市等级排序，确定江苏省城市功能等级体系。根据中心地理论的1－2－6－18…系列，把研究单元分成五级中心地（表7－6）。上海虽然作为最高等级中心地对江苏省施加影响，但不参与江苏省城市化过程中人口的分配，因此把上海作为比南京高一级的等外级进行定位（实际考虑的等级为六级，参与江苏省城市化人口分配为五级）。

表7－6　城市功能等级体系

7.3.3.1　江苏省城市可达性成本

（1）近期

结合图7－10的规划交通基础数据，利用ArcGIS最短路径计算方法，可分别得到江苏省区域内到达不同级别中心地的可达性成本。在此基础上，按公式7－1得到各中心地在恒定需求成本下的交通综合成本（图7－10），并分别提取各城市的可达性成本值，得到表7－7。用以预测江苏省2015年城镇体系空间格局。

图7－10　恒定需求的可达性综合成本

从表7－7可知，南京作为江苏省的一级中心地，在省内享受所有中心地服务成本均为零，但其在享受上海服务时需要付出成本。根据本节的设置，实际上江苏省加上海形成了六级中心地体系（南京至上海按照本节设置的时间可达性算法，约为72分钟，折合其享受上海这个中心地服务的比例，即2－5，便可得到其综合成本为2.25分钟）。

同理，无锡作为江苏省的二级中心地，享受更低级中心地服务时成本为零，但享受上海（比例关系为2－5）和南京（比例关系为2－4）的服务时需要付出成本，所以尽管其处于南京和上海中间，但因享受中心地南京的比例关系的变化，使其成本提高为2.94。

从总体上来看，交通成本最低的区域靠近上海，这与前述7.1节所论述的，在高等级中心地周边容易形成低成本区一致。另外，在京沪高铁沪宁段也形成了一个低成本带，这说明整个江苏在规划期内，京沪高铁又重新拉大了全省的交通成本差异。

表7－7　城市距离不同中心地可达性成本

注：按现有规划数据（图7－10）。

苏北沿海和沿洪泽湖区域形成了一个高成本区。主要原因是该区域交通建设层次和等级相对较低，经济发展也相对落后，中心地等级较低。

因此，江苏省城市发展优势区域渐变过程是：靠近上海—苏南—苏中—苏北（东陇海一线）—其他区域。虽然苏北沿东陇海一线可达性改善显著，有助于缩小与苏南的差距，但现有发展基础差异过大，总体上发展条件优势程度仍呈现苏南向苏北逐渐下降的趋势。

（2）远期

《江苏省城镇体系规划（2010—2030）》（征求意见稿）出台，在该规划中江苏省交通体系格局将发生更大的改变。本节在最后增加该规划内容作为研究案例，对文章前述理论和方法进行验证和评述，同时也对该规划的城镇体系格局进行适当争鸣，以供相关决策部门参考。

按照《江苏省城镇体系规划（2010—2030）》（征求意见稿）中交通基础设施规划，可得到江苏省远期（2030年）江苏省交通格局图^[1]（图7－11）。并在图7－14的基础上，得到远期（2030年）城市距离不同中心地可达性成本（表7－8），用以预测江苏省2030年城镇体系空间格局。

图7－11　江苏省交通基础设施格局

表7－8　城市距离不同中心地可达性成本（远期）

按照规划，轨道交通分为四个层次，高铁站距30km以上，时速250km／h以上，主要和国家高速铁路客运专线相衔接，承担和省外主要城市以及省内重要城市之间的联系；城铁站距8～15km，时速160～300km／h，承担城镇密集地区公交化出行；快铁为准高铁，时速200km／h，为有一定的区间快速客运联系需求的地区建设；普铁以货运为主，兼顾客运，时速120～160km／h。高速公路规划时速120km／h。

从江苏省交通基础设施布局图，对比轨道交通和公路交通可知，到2030年，江苏省轨道交通与公路交通大部分重叠，也就意味着高速公路的地位逐渐下降，轨道交通的地位正在上升。

考虑到轨道交通（特别是高铁）基本是处于架空建设，因此用栅格分析实现难度非常大。本书采用网络分析，得到江苏省65个县市距离不同中心地可达性成本距离。速度设置为高铁330km／h，城铁280km／h，快铁200km／h，普铁130km／h，高速120km／h。结合公式7－1，得到中心地可达性成本距离（表7－8）。

从表7－8可知，考虑到远期高铁运行时速，适当调高了高铁的时速，计算时由近期的300km／h调高至330km／h，因此南京至上海的时间压缩为68分钟，取综合成本变成了2.125分钟。同理，无锡的综合成本也有所下降。因近期没有考虑京沪高铁的影响，远期却对之充分进行了考虑，徐州综合成本下降很快，由近期的16.55分钟下降为9.23分钟。高铁时代徐州的中心城市地位将更为凸显。

规划实施后，江苏省交通基础设施重点轴线呈现沿京沪（沪宁）＋沿江轴线、沿东陇海轴线、沿海轴线，构成了江苏省生产力布局的基本框架。

7.3.3.2　江苏省城市空间过程分析

为了预测江苏省城市空间过程，本书以2008年作为基准年。通过2009年《江苏省统计年鉴》获取设区市城镇人口数据，通过2009年《中国县（市）社会经济统计年鉴》获取县及县级市城镇人口数据（表7－9）。表中城镇人口数据为3 555.73万人，占全省城市化人口的85.30%。

表7－9　江苏省2008年城镇化人口

根据《江苏省城镇体系规划（2010—2030）》（征求意见稿），2015年江苏省城市化水平为63%，城镇人口为5 166万人（常住人口8 200万人）；2030年江苏省城市化水平达到80%，进入城市化稳定阶段，城镇人口为7 200万人（常住人口9 000万人）。

根据城市化人口倾向于聚集在高等级城市以获得低成本的原理，2015年64个城区人口占城市化人口比重为87%，2030年为90%。这样便得到2015年64个城区人口为4 494万人，2030年为6 480万人。也就是说，相比2008年，2015年有938万城市化人口、2030年有2 924万城市化人口需要分配到64个城区当中。

根据公式7－2，将人口根据不同交通成本模拟，得到2015年和2030年各不同等级中心地城市化人口数量（表7－10）。

表7－10　模拟城市化新增人口

对2015年和2030年模拟城市化新增人口与2008年现有城区人口进行汇总，便可得到三个不同年份江苏省64个城区人口数（表7－11）。

表7－11　江苏省模拟城市化人口

7.3.3.3　江苏省城市空间过程结果评价

为了简化和具有可比性，这里仅对2030年进行对比分析。为了比较方便，这里列出2030年江苏省城镇规模结构比较表（表7－12），并制作成江苏省城镇等级规模结构图（图7－12），用以分析和评价预测结果。

表7－12　江苏省城镇规模结构

图7－12　江苏省城镇规模格局

（1）结构分析与比较

不管是规划值，还是预测值，13个设区市均将在2030年成为特大城市，人口规模超过100万人。

大于400万人口规模的城市，规划值为南京、无锡、苏州；预测值为南京和无锡，苏州以387.35万人口紧随其后。从人口规模的排序上来看，两者相似度很高。但要说明的是，预测值是根据区位争夺来实现的，苏州在区位竞争中输给了无锡，使其在中心地等级上低一个层次，因此预测值有些偏小。

在200万～400万人口的城市当中，预测值徐州的地位有些靠后，但规划值是将铜山合并一起考虑的，而预测值铜山是单独考虑的。南通也是同样的问题，南通是2009年合并了通州，因此本书预测时对南通的数据处理便显得有些偏低，但规划值是2010年数据，充分考虑了南通合并后的数据。考虑到太仓紧邻上海，加上其预测值基本达到100万。因此，结合前面分析，本书对预测值进行了修正，其结果为：大于400万人口的城市有3个（南京、无锡、苏州）；200万～400万城市5个（常州、淮安、徐州、南通、扬州）；100万～200万城市8个（镇江、盐城、宿迁、昆山、泰州、连云港、江阴、太仓）；大城市18个，中等城市30个。形成3∶5∶8∶18∶30的城镇规模结构。

（2）等级分析与比较

结合表7－12可知，规划期末形成18个特大城市，9个大城市，36个中等城市。预测值为16个特大城市，18个大城市，30个中等城市。按照规划值等级结构比例为3∶6∶9∶9∶36；按照预测值等级结构为3∶5∶8∶18∶30。显然，从等级层次上来讲，预测值等级层次明确，结构更为合理；规划值当中大城市偏少，结构显得失衡。

再从可能性上来分析，3.5节数据表明，江苏省中等级城市逐渐增多，“纺锤体”格局越来越明确；2008年城区人口数据表明中等以上城市已达到40个，它们均有潜力成为大城市；江苏省县市均实现了高速网络化，2030年的轨道交通也基本实现网络化，这些均将带来区域上交通布局的均衡，从而使城市化人口更加服从于中心地等级体系。因此，我认为预测值有其方法的科学性和结果的合理性。

（3）空间格局分析与比较

从图7－15分析可知，不管是预测值还是规划值，高等级中心城市均位于骨干交通网上，但预测值比规划值在空间上分布更为均衡。200万以上特大城市，预测值为苏南1＋3个，苏中2个，苏北2个；规划值为苏南2＋3个，苏中1个，苏北3个。超过100万特大城市，预测值苏南为8个，苏中3个，苏北5个；规划值苏南为10个，苏中3个，苏北5个。

如果仅考虑苏南这个整体，规划值的大城市分布很不均衡，苏南东南部基本没有大城市分布，而预测值则分布了溧阳、句容和金坛三个城市。考虑到2030年的城铁对人口的聚集效应，而该三市又都位于城铁节点上，因此，认为该三城市成为大城市，既是合理的，同时也弥补了大城市空间分布上的不足。

在百万人口以上的县级城市当中，规划值包括昆山、江阴、常熟、张家港、吴江；预测值包括昆山、江阴、太仓。这里值得一提的是宜兴，2008年为中等城市，因为其区位差异，远离上海和南京，导致其人口集聚略显不足；但其处于宁杭城际、泰锡宜城际的交汇点上，交通区位优势相对较为突出，2030年模拟结果为85.9万人，成为中等城市的领头羊，并极有可能在2030年成为特大城市。

因为新长铁路运能的不足，加上连云港中心地等级和区位也略逊于徐州，居于徐连中间接点的新沂在区位竞争中，输给了更为靠近徐州的邳州；至2030年，虽然规划值新沂是大城市，但预测值并没有成为大城市。

综合以上分析，认为基于城市功能等级和交通成本的城市化人口集聚模拟方法，能在一定程度上预测未来城市发展过程，具有较高的应用价值。如果在该方法预测的基础上，结合城市发展其他影响因素进行综合考虑，则预测结果更为合理，对指导区域经济和社会发展具有较高的理论和实践意义。

7.4　本章小结

20世纪30年代克里斯泰勒（Christaller W.）提出的中心地理论被公认为20世纪人文地理学最重要的贡献之一。克里斯泰勒认为，不管人类经济活动的地理单元小到何种程度，它总是处于不均衡状态，在空间分布上永远存在中心地和外围区的差异，物质向一个核心凝聚是事物的一种基本情状。根据克氏理论，中心地分为不同的等级，中心地等级越低，其提供的商品和服务等级也越低，但是需求却越大。中心地等级越高，其提供的商品和服务等级也越高，但需求相对较小。克氏在模型中主要考虑了“经济人”、市场上限和市场下限对中心地格局形成的影响，没有考虑不同等级中心地所造成的区位势能的差异，或者说，他没有考虑在需求恒定时，不同区域享受恒定服务时所造成的成本差异。

结合克氏提供的数据，借助可达性分析方法，对中心地模型的区位势能进行模拟。结果表明，围绕一级中心地周边，当需求恒定时所需付出的成本最低，并且低成本区形成了一个比较大的范围。从投资选址角度来看，如果将投资区域选在一级中心地周边，则因为其在较近的距离内便可享受一级中心地庞大的服务人口，其服务的市场上限将远远大于其服务的市场下限，带来额外收益，因此这个区域应该说是投资的首选区域。同时，从转移人口选择定居的区域来说，选择一级中心地周边，其享受恒定需求的服务成本较低，有利于财富的积累，因此，一级中心地周边也是人口聚集的首选区域。

本书认为，享受恒定需求服务成本的差异，必然会带来人口转移的差异，从而导致不同区位的中心地其城市发展能力的差异。中心地等级越高，其集聚人口的能力越强。靠近高等级的中心地，比远离高等级中心地的相同级别中心地，其吸引人口的能力更强。也就是说，靠近高等级中心地的城市，更容易形成大城市。根据这个态势发展的结果就是在高等级中心地周边会更容易形成相对较大的城市，这也从理论上解释了高级中心地周围容易形成城市群的内在机理。

为了验证对中心地模型的理论模拟，以上海和江苏为例，实证探讨了1990年、1996年、2002年和2008年江苏省城市综合实力演变与距离上海可达性之间的关系。结果表明，随着城市化的推进，城市空间格局的演变朝着离上海越近，城市综合实力越强、等级越高的方向演变。城市综合实力与距离高等级中心地（上海）的可达性的负相关性越来越强，1990年、1996年、2002年和2008年相关性的斜率分别为0.078 9、0.287 7、0.739和0.741，斜率越来越大，四个研究年份的R2值分别为0.006 2、0.082 8、0.546 1和0.549 1，可信度也越来越高。

本书通过分析认为，根据中心地原理，当中心地开始形成初期，是按照克氏理论形成等级体系，不同等级的中心地的分布是相对均衡的，因此，中心地等级与高等级中心地距离的相关性不强，但随着城市化的逐步推进，高等级中心地区位势能的差异导致不同等级中心地因为距离高等级中心地距离的不同，而出现发展成本的差别，接近高等级中心地因为其交通成本较低，对人口和经济的吸引力较强，从而导致人口和经济向高等级中心地集聚。逐步形成城市综合实力与距离高等级中心地（上海）可达性之间负相关关系越来越显著。虽然本研究仅考虑了各中心地距离上海的可达性，没有考虑其他不同等级中心地的影响，存在一定的局限性，但也从实证方面验证了高等级中心地区域容易形成城市群的内在机理。

为了探讨江苏省城市空间格局的演变趋势，通过不同交通方式在规划实施后对可达性的演变，以及现有中心地等级体系假设的基础上，对江苏省城市发展空间过程进行了分析。结果表明，规划交通建成运行后，苏北地区（特别是沿东陇海一线）可达性改善显著，沿海地区可达性改善明显，有助于苏北和沿海地区发挥后发优势，有效缓解苏北、沿海与苏南的相对差距。苏中地区交通建设仍显滞后，可达性改善并不明显。因此，江苏省呈现“金角、银边、草肚皮”的城市空间格局在规划期内仍将明显存在。江苏省城市发展优势区域的渐变过程是：靠近上海—苏南—苏中—苏北（东陇海一线）—其他区域。对两者进行综合分析，说明苏北沿东陇海一线可达性改善虽然显著，有助于缩小与苏南的差距，但因为现有发展基础差异过大，规划实施后，总体上全省城市发展条件的优势程度仍然呈现苏南向苏北逐渐下降的趋势。通过江苏省城镇体系的功能等级和基于不同等级中心地交通成本，对江苏省城镇等级规模体系进行预测，并从等级、结构和空间分布等方面比较规划值和预测值的差异，为相关部门提供决策参考。通过模拟结果的综合分析，本书认为，基于城市功能等级和交通成本的模拟城市发展过程的方法，有其合理性和科学性，能够用来指导城市发展空间过程的预测，服务于区域经济和社会发展。

【注释】

[1]沿海高铁南通跨江段采用西线方案，但为忠实资料出处，东线仍在图中反映，运算时仅采用西线，下同。