城市空间复杂系统演化模式与动力机制概述

□文/刘晓萌

（河北金融学院河北·保定）

城市空间复杂系统演化模式与动力机制概述

□文/刘晓萌

（河北金融学院河北·保定）

本文阐述了城市空间演化的时间复杂性和空间复杂性，并就城市复杂空间系统的动态演化的一般模式和演化动力机制进行了分析。

城市空间；演化模式；动力机制

收录日期：2013年10月12日

一、引言

城市是一个动态系统，城市空间处于不断的发展演变的过程中，其本质是一个形态不断适应功能变化的发展过程。自然界中存在的复杂系统可粗略的分为三类：时间复杂系统、空间复杂性和时空复杂性。城市空间是生态系统、物理系统和社会系统的组合，城市空间的演化是具有复杂空间表达的自组织过程，演化过程和模式之间的相互关系是动态和非线性的。城市空间形态演化又是一个随时间而变化的动态过程，在城市发展演化过程中，城市性质和职能是随时间变化的，因此城市的空间演化过程还具有时间复杂性。

二、城市空间系统演化模式

城市空间演化是一个复杂的时空变化过程，在不同的阶段具有不同的模式结构以及相异的演化动力机制。城市空间演化是多种因素综合作用的过程，只是不同的城市在不同时期，某种或某几种因素的作用程度互不相同，从而产生了几种不同的城市外部形态与城市空间扩展模式。

（一）同心圆扩展模式。集中型同心圆式密集向外扩展是我国大城市空间扩展的典型模式。当城市处在平原地区，城市四周用地条件较好时，这种同心圆式密集向外扩展的城市发展模式将会成为城市演进扩展的主要方式。他以已形成的主城区为核心向外分层扩展，整个城市像树的年轮一样，每发展一次就向外扩大一圈，俗称“摊大饼”的城市扩展。与其他发展模式相比，这种模式的推进速度比较缓慢，并主要受经济发展速度的制约。在各种模式中，这种模式使城市紧凑度高，定型性好，且可能获得较高的集聚效益。但城市的空间扩展达到一定程度后，如再按此模式发展下去，将会引起一系列城市问题，使城市空间扩展难以有效地加以控制。

（二）跳跃式成组团扩展模式。跳跃式组团扩展是一种不连续的城市扩展方式。当城市发展规模扩大到一定程度时，连续式扩展方式常由于地理环境和其他因素无法继续进行，城市用地便会在与中心城区相距一定距离的地点跳跃式的发展，形成卫星城镇等。这种扩展方式通常是在人为的规划指导下，有计划的成组、成团向城区外围分散，以减轻中心城区的压力。这种模式是我国一些大城市规划中解决或避免“城市病”而采用的常用模式。

（三）低密度连续蔓延模式。低密度连续蔓延模式是一种无秩序、无计划的随机性空间扩展方式。这种扩展方式没有明确的城市用地发展方向和功能分区，城市用地扩展盲目，土地利用率低。形成这种局面的原因主要是城市土地市场不健全，城市空间的扩展不是受土地价值规律的调节控制，而更多的是政府行政划拨各类用地所致；同时，城市缺乏有效的管理控制。这种模式对小城市而言尚不足诱发多少问题，但对大中城市则容易产生一系列问题。

（四）沿交通轴线带状扩展模式。沿主要对外交通线呈带状扩展的模式，是由交通沿线具有潜质的高经济性所决定的。同时，城市两侧可能受地形地物的限制，城市发展过程中主要是沿着对外交通体系的主要轴线方向带状发展。另外，沿轴线扩展是解决城市新开发用地与中心城区交通联系的有效方式之一。在我国很多城市沿交通干道轴向外扩展的现象十分明显。

但是，城市空间扩展方式是非常复杂的，用任何具体模式都无法全面的概括，因为即使对同一个城市而言，在不同的时期其扩展模式往往也不尽相同，常常是几种模式交替演变。

三、城市空间系统演化动力机制

从城市表象看，其物质要素实体和空间的形式、风格、布局等有形的表观各有规律，形成了不同的城市空间体系，城市空间体系的形成和变化是城市内部、外部各种社会力量相互作用的物质空间反映。但从城市内涵而言，城市空间系统在使用城市时代功能的要求而不断演化的，即由“功能-结构”的矛盾动力推动这城市的不断演化。在城市不断演化的过程中，各种因素相互交错，相互作用共同影响着其进程，没有一个单一的因素可以完全决定城市空间系统的演化。这些因素在相互作用之后的合力的物化就体现为城市系统的组成或扩展，影响因素既有时间的又有空间的，既有宏观方面的又有微观层次的。

（一）经济增长和科技进步。城市空间增长的基本驱动力是经济增长。城市的经济增长是由两个方面相互决定的，需求市场刺激了城市经济的最初增长，而供给基础则决定了城市经济增长的速度和持续时间。首先，经济发展速度的周期性决定了城市空间扩展速度的周期性。城市自产生之日起，随着时间的推移其空间的扩展几乎都发生在任何一个城市中。当经济处于高速发展阶段时，随着人们收入和城市建设投资的增加，促使了城市空间的加速扩展，反之则导致城市空间扩展的停滞，即城市空间扩展的速度所变现出来的周期性往往与经济发展速度的周期性相吻合；其次，经济发展过程中产业向城市集聚以获得聚集效益和产业结构演变一直是城市空间扩展的直接动力。从本质上说，城市扩展实际上是城市化进程的一个方面，是农村地域景观的城市化过程。一个企业的建立必然会带动有关企业和有关部门的发展和集聚，必然提供新的就业岗位，吸引城市域外人口，从而导致城市住房、服务等用地增加，加上工业用地的扩大，必然使城市在平面上表现为空间蔓延或填充，在垂直方向上表现为空间的增厚。城市人口的增多，工业的发展，必然会带动商业活动等第三产业的增加，由提供新一轮的就业岗位，从而带动新的人口增加。

现代科技的进步同样会影响城市的空间增长。现代科技使城市的产业结构多样化，随着科技的进步、高新技术的出现，资源密集型的重工业或劳动密集型的工业比重下降，而技术密集型和资金密集型的高新技术产业比重上升，产业结构的变化导致产业空间布局的变化，高新技术产业占用空间小，不需要宽大的厂房和仓库，可以不必在平面上扩展而可以向高空发展，而且高新产业对铁路、码头等传统的运输区位要求不高，而趋向靠近信息网络发达区和智力资源密集区。产业结构的变化必然引起产业布局的变化，从而使城市空间格局发生变化。

（二）宏观主体和微观主体相互作用。城市空间演化的动力是经济增长，而城市演化增长的空间表现却是城市要素相互作用和相互影响的结果。一方面是人为的规划和管理，他们凭借总体的，宏观的管制及各种决策自上而下的影响着城市空间结构的演化；另一方面是城市中存在的大量如企业、居民以及各种经济组织共同相互作用形成的微观主体，他们以各种地方性的社会活动自下而上的随着时间的推移影响着城市空间结构的演化。城市空间相互作用包括居民对服务设施的使用、工作出行、企业间的物流和商务流。

（三）城市的自组织和被组织。城市空间具有一定的自律性。在城市演化过程中，城市系统的结构和能量并非固定不变，而是在直接受到新物质、新能量和新信息的刺激下发生着变异，城市空间结构进行着转化，其经历了“集聚-拥挤-分散-新的集聚”过程。城市的这种自发现象就是城市空间结构增长的自组织现象。城市空间结构演化中存在着自组织过程，其根本的原因就是空间中存在着类似于自然界的不同生态位势差。这种生态位势差在城镇发展的早期可能是由于具体的地理区位环境的自然差异而造成的。在城镇发展过程中，各种社会经济要素在不同场所以不同方式的集聚、扩散也会对生态位势差进行改变。另一方面，城市空间结构的发展也存在着人为调控的影响，如城市规划就是认为干预城市空间演化的一种方式。政府通过对规划控制和政策对城市空间和土地的分配和使用进行引导，产业活动空间在不同区位的配置使得城市空间结构演化尽可能地符合人类发展的愿望和需求，这就是城市的被组织方式。城市空间结构就是在城市内部自组织过程及空间结构的被组织过程相互交替中不断演化发展的。

（四）城市的多种合力作用。促进城市空间扩展的作用力可分为以技术科技为代表的基础推动力；以城市经济为体现的内在驱动力，在现代工业生产制度下，通过前后向的有机联系构成产业链或者是空间上的产业集群，从而对城市的空间结构演化提供内在的驱动力；社会组织和政治权力是城市空间演化的外在动力。上述的几种作用力相互关联相互作用，最终促进了城市空间结构的形成以及演化。

（五）城市的外部环境约束。主要是指自然地理因素，城市视坐落在具有一定自然地理特征的地表上施加人文作用的结果，其形成建设和发展都与自然地理因素等外部因素有密切的关系。通过各种要素反映出来的自然地理环境特征相互交叉组合在一起，构成了城市存在和发展的物质基础，其直接影响城市空间扩展的潜力、方向、速度、模式以及结构，甚至成为城市空间扩展的“门槛”。

城市空间的演化是一个复杂的时空过程，在该过程中存在着大量的复杂现象，其作用机制主要是城市内的众多主体通过他们之间的非线性互相作用在时间和空间上不断积累，促进了城市空间的不断变化。

［1］苗作华.城市空间演化进程的复杂性研究［M］.北京：中国大地出版社，2007.

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