城市空間復(fù)雜系統(tǒng)演化模式與動力機(jī)制概述

劉曉萌

[提要] 本文闡述了城市空間演化的時間復(fù)雜性和空間復(fù)雜性，并就城市復(fù)雜空間系統(tǒng)的動態(tài)演化的一般模式和演化動力機(jī)制進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：城市空間；演化模式；動力機(jī)制

中圖分類號：F290 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

收錄日期：2013年10月12日

一、引言

城市是一個動態(tài)系統(tǒng)，城市空間處于不斷的發(fā)展演變的過程中，其本質(zhì)是一個形態(tài)不斷適應(yīng)功能變化的發(fā)展過程。自然界中存在的復(fù)雜系統(tǒng)可粗略的分為三類：時間復(fù)雜系統(tǒng)、空間復(fù)雜性和時空復(fù)雜性。城市空間是生態(tài)系統(tǒng)、物理系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的組合，城市空間的演化是具有復(fù)雜空間表達(dá)的自組織過程，演化過程和模式之間的相互關(guān)系是動態(tài)和非線性的。城市空間形態(tài)演化又是一個隨時間而變化的動態(tài)過程，在城市發(fā)展演化過程中，城市性質(zhì)和職能是隨時間變化的，因此城市的空間演化過程還具有時間復(fù)雜性。

二、城市空間系統(tǒng)演化模式

城市空間演化是一個復(fù)雜的時空變化過程，在不同的階段具有不同的模式結(jié)構(gòu)以及相異的演化動力機(jī)制。城市空間演化是多種因素綜合作用的過程，只是不同的城市在不同時期，某種或某幾種因素的作用程度互不相同，從而產(chǎn)生了幾種不同的城市外部形態(tài)與城市空間擴(kuò)展模式。

（一）同心圓擴(kuò)展模式。集中型同心圓式密集向外擴(kuò)展是我國大城市空間擴(kuò)展的典型模式。當(dāng)城市處在平原地區(qū)，城市四周用地條件較好時，這種同心圓式密集向外擴(kuò)展的城市發(fā)展模式將會成為城市演進(jìn)擴(kuò)展的主要方式。他以已形成的主城區(qū)為核心向外分層擴(kuò)展，整個城市像樹的年輪一樣，每發(fā)展一次就向外擴(kuò)大一圈，俗稱“攤大餅”的城市擴(kuò)展。與其他發(fā)展模式相比，這種模式的推進(jìn)速度比較緩慢，并主要受經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的制約。在各種模式中，這種模式使城市緊湊度高，定型性好，且可能獲得較高的集聚效益。但城市的空間擴(kuò)展達(dá)到一定程度后，如再按此模式發(fā)展下去，將會引起一系列城市問題，使城市空間擴(kuò)展難以有效地加以控制。

（二）跳躍式成組團(tuán)擴(kuò)展模式。跳躍式組團(tuán)擴(kuò)展是一種不連續(xù)的城市擴(kuò)展方式。當(dāng)城市發(fā)展規(guī)模擴(kuò)大到一定程度時，連續(xù)式擴(kuò)展方式常由于地理環(huán)境和其他因素?zé)o法繼續(xù)進(jìn)行，城市用地便會在與中心城區(qū)相距一定距離的地點(diǎn)跳躍式的發(fā)展，形成衛(wèi)星城鎮(zhèn)等。這種擴(kuò)展方式通常是在人為的規(guī)劃指導(dǎo)下，有計劃的成組、成團(tuán)向城區(qū)外圍分散，以減輕中心城區(qū)的壓力。這種模式是我國一些大城市規(guī)劃中解決或避免“城市病”而采用的常用模式。

（三）低密度連續(xù)蔓延模式。低密度連續(xù)蔓延模式是一種無秩序、無計劃的隨機(jī)性空間擴(kuò)展方式。這種擴(kuò)展方式?jīng)]有明確的城市用地發(fā)展方向和功能分區(qū)，城市用地擴(kuò)展盲目，土地利用率低。形成這種局面的原因主要是城市土地市場不健全，城市空間的擴(kuò)展不是受土地價值規(guī)律的調(diào)節(jié)控制，而更多的是政府行政劃撥各類用地所致；同時，城市缺乏有效的管理控制。這種模式對小城市而言尚不足誘發(fā)多少問題，但對大中城市則容易產(chǎn)生一系列問題。

（四）沿交通軸線帶狀擴(kuò)展模式。沿主要對外交通線呈帶狀擴(kuò)展的模式，是由交通沿線具有潛質(zhì)的高經(jīng)濟(jì)性所決定的。同時，城市兩側(cè)可能受地形地物的限制，城市發(fā)展過程中主要是沿著對外交通體系的主要軸線方向帶狀發(fā)展。另外，沿軸線擴(kuò)展是解決城市新開發(fā)用地與中心城區(qū)交通聯(lián)系的有效方式之一。在我國很多城市沿交通干道軸向外擴(kuò)展的現(xiàn)象十分明顯。

但是，城市空間擴(kuò)展方式是非常復(fù)雜的，用任何具體模式都無法全面的概括，因為即使對同一個城市而言，在不同的時期其擴(kuò)展模式往往也不盡相同，常常是幾種模式交替演變。

三、城市空間系統(tǒng)演化動力機(jī)制

從城市表象看，其物質(zhì)要素實體和空間的形式、風(fēng)格、布局等有形的表觀各有規(guī)律，形成了不同的城市空間體系，城市空間體系的形成和變化是城市內(nèi)部、外部各種社會力量相互作用的物質(zhì)空間反映。但從城市內(nèi)涵而言，城市空間系統(tǒng)在使用城市時代功能的要求而不斷演化的，即由“功能-結(jié)構(gòu)”的矛盾動力推動這城市的不斷演化。在城市不斷演化的過程中，各種因素相互交錯，相互作用共同影響著其進(jìn)程，沒有一個單一的因素可以完全決定城市空間系統(tǒng)的演化。這些因素在相互作用之后的合力的物化就體現(xiàn)為城市系統(tǒng)的組成或擴(kuò)展，影響因素既有時間的又有空間的，既有宏觀方面的又有微觀層次的。

（一）經(jīng)濟(jì)增長和科技進(jìn)步。城市空間增長的基本驅(qū)動力是經(jīng)濟(jì)增長。城市的經(jīng)濟(jì)增長是由兩個方面相互決定的，需求市場刺激了城市經(jīng)濟(jì)的最初增長，而供給基礎(chǔ)則決定了城市經(jīng)濟(jì)增長的速度和持續(xù)時間。首先，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的周期性決定了城市空間擴(kuò)展速度的周期性。城市自產(chǎn)生之日起，隨著時間的推移其空間的擴(kuò)展幾乎都發(fā)生在任何一個城市中。當(dāng)經(jīng)濟(jì)處于高速發(fā)展階段時，隨著人們收入和城市建設(shè)投資的增加，促使了城市空間的加速擴(kuò)展，反之則導(dǎo)致城市空間擴(kuò)展的停滯，即城市空間擴(kuò)展的速度所變現(xiàn)出來的周期性往往與經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的周期性相吻合；其次，經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中產(chǎn)業(yè)向城市集聚以獲得聚集效益和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變一直是城市空間擴(kuò)展的直接動力。從本質(zhì)上說，城市擴(kuò)展實際上是城市化進(jìn)程的一個方面，是農(nóng)村地域景觀的城市化過程。一個企業(yè)的建立必然會帶動有關(guān)企業(yè)和有關(guān)部門的發(fā)展和集聚，必然提供新的就業(yè)崗位，吸引城市域外人口，從而導(dǎo)致城市住房、服務(wù)等用地增加，加上工業(yè)用地的擴(kuò)大，必然使城市在平面上表現(xiàn)為空間蔓延或填充，在垂直方向上表現(xiàn)為空間的增厚。城市人口的增多，工業(yè)的發(fā)展，必然會帶動商業(yè)活動等第三產(chǎn)業(yè)的增加，由提供新一輪的就業(yè)崗位，從而帶動新的人口增加。

現(xiàn)代科技的進(jìn)步同樣會影響城市的空間增長?，F(xiàn)代科技使城市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多樣化，隨著科技的進(jìn)步、高新技術(shù)的出現(xiàn)，資源密集型的重工業(yè)或勞動密集型的工業(yè)比重下降，而技術(shù)密集型和資金密集型的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)比重上升，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)空間布局的變化，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)占用空間小，不需要寬大的廠房和倉庫，可以不必在平面上擴(kuò)展而可以向高空發(fā)展，而且高新產(chǎn)業(yè)對鐵路、碼頭等傳統(tǒng)的運(yùn)輸區(qū)位要求不高，而趨向靠近信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)區(qū)和智力資源密集區(qū)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化必然引起產(chǎn)業(yè)布局的變化，從而使城市空間格局發(fā)生變化。

（二）宏觀主體和微觀主體相互作用。城市空間演化的動力是經(jīng)濟(jì)增長，而城市演化增長的空間表現(xiàn)卻是城市要素相互作用和相互影響的結(jié)果。一方面是人為的規(guī)劃和管理，他們憑借總體的，宏觀的管制及各種決策自上而下的影響著城市空間結(jié)構(gòu)的演化；另一方面是城市中存在的大量如企業(yè)、居民以及各種經(jīng)濟(jì)組織共同相互作用形成的微觀主體，他們以各種地方性的社會活動自下而上的隨著時間的推移影響著城市空間結(jié)構(gòu)的演化。城市空間相互作用包括居民對服務(wù)設(shè)施的使用、工作出行、企業(yè)間的物流和商務(wù)流。

（三）城市的自組織和被組織。城市空間具有一定的自律性。在城市演化過程中，城市系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和能量并非固定不變，而是在直接受到新物質(zhì)、新能量和新信息的刺激下發(fā)生著變異，城市空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行著轉(zhuǎn)化，其經(jīng)歷了“集聚-擁擠-分散-新的集聚”過程。城市的這種自發(fā)現(xiàn)象就是城市空間結(jié)構(gòu)增長的自組織現(xiàn)象。城市空間結(jié)構(gòu)演化中存在著自組織過程，其根本的原因就是空間中存在著類似于自然界的不同生態(tài)位勢差。這種生態(tài)位勢差在城鎮(zhèn)發(fā)展的早期可能是由于具體的地理區(qū)位環(huán)境的自然差異而造成的。在城鎮(zhèn)發(fā)展過程中，各種社會經(jīng)濟(jì)要素在不同場所以不同方式的集聚、擴(kuò)散也會對生態(tài)位勢差進(jìn)行改變。另一方面，城市空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展也存在著人為調(diào)控的影響，如城市規(guī)劃就是認(rèn)為干預(yù)城市空間演化的一種方式。政府通過對規(guī)劃控制和政策對城市空間和土地的分配和使用進(jìn)行引導(dǎo)，產(chǎn)業(yè)活動空間在不同區(qū)位的配置使得城市空間結(jié)構(gòu)演化盡可能地符合人類發(fā)展的愿望和需求，這就是城市的被組織方式。城市空間結(jié)構(gòu)就是在城市內(nèi)部自組織過程及空間結(jié)構(gòu)的被組織過程相互交替中不斷演化發(fā)展的。

（四）城市的多種合力作用。促進(jìn)城市空間擴(kuò)展的作用力可分為以技術(shù)科技為代表的基礎(chǔ)推動力；以城市經(jīng)濟(jì)為體現(xiàn)的內(nèi)在驅(qū)動力，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制度下，通過前后向的有機(jī)聯(lián)系構(gòu)成產(chǎn)業(yè)鏈或者是空間上的產(chǎn)業(yè)集群，從而對城市的空間結(jié)構(gòu)演化提供內(nèi)在的驅(qū)動力；社會組織和政治權(quán)力是城市空間演化的外在動力。上述的幾種作用力相互關(guān)聯(lián)相互作用，最終促進(jìn)了城市空間結(jié)構(gòu)的形成以及演化。

（五）城市的外部環(huán)境約束。主要是指自然地理因素，城市視坐落在具有一定自然地理特征的地表上施加人文作用的結(jié)果，其形成建設(shè)和發(fā)展都與自然地理因素等外部因素有密切的關(guān)系。通過各種要素反映出來的自然地理環(huán)境特征相互交叉組合在一起，構(gòu)成了城市存在和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，其直接影響城市空間擴(kuò)展的潛力、方向、速度、模式以及結(jié)構(gòu)，甚至成為城市空間擴(kuò)展的“門檻”。

城市空間的演化是一個復(fù)雜的時空過程，在該過程中存在著大量的復(fù)雜現(xiàn)象，其作用機(jī)制主要是城市內(nèi)的眾多主體通過他們之間的非線性互相作用在時間和空間上不斷積累，促進(jìn)了城市空間的不斷變化。

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