城市中心性与我国城市中心性的等级体系

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 文章编号 : 1003Ο2363 (2001) 04Ο0001Ο05 城市中心性与我国城市中心性的等级体系 周一星1 , 张　莉2 , 武　悦1 (1. 北京大学城市与环境学系 ,北京 100871 ; 2. 中国城市规划设计研究院规划所 ,北京 100037) 摘要 : 城市中心性是指一个城市为它以外地方服务的相对重要性 ,是用以衡量城市中心地位高低的重要指标。 长期以来 ,国内学术界对“中心性”的理解和应用存在偏差 ,有必要对中心性的概念和方法进行专门研究。文章在明 确中心性概念 ,回顾国内外中心性相关研究的基础上 ,根据城市统计资料 ,利用最小需要量和主成分分析法 ,对 1997 年全国 223 个地级以上城市的中心性等级体系进行了实证研究。最后根据城市中心性指数的高低 ,把我国城市划分 为五级体系。 关 　键 　词 : 城市 ;中心性 ;结节性 ;中心性指数 ;等级体系 中图分类号 : TU982. 2 　　　　文献标识码 : A 收稿日期 : 2001 - 06 - 25 ; 修回日期 : 2001 - 09 - 29 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (49771032) 作者简介 : 周一星 (1941 - ) ,男 ,江苏常州市人 ,教授 ,主要从事 城市地理研究。 1 　城市中心性研究综述 中心性 (Centrality)是城市地理学中一个重要的 概念。德国经济地理学家克里斯塔勒在其《德国南 部的中心地》一中[1 ] ,最先提出中心地和中心性的 概念。中心地是指为自己及以外地区提供商品和服 务等中心职能的居民点 ,中心性则是衡量中心地等 级高低的指标 ,它指中心地为其以外地区服务的相 对重要性 ,其服务内容包括商业、服务业、交通运输 业和遍在工业 (制造业)等方面。 克里斯塔勒特别强调了城市的绝对重要性和城 市中心性的区别。城市由于向居民提供中心商品和 服务而具有绝对重要性 ,它由两部分构成 :一部分是 城市向本地居民提供中心商品和服务 ;另一部分是 向城市以外地区的居民提供的商品和服务 ,即中心 性 ,它使中心地与补充区 (complementary region) 达 到平衡 ,所以克氏也把中心性称为关于补充区的相 对重要性。 克氏的理论引起学术界的极大兴趣 ,后来许多 学者不断完善发展着中心地理论。普莱斯顿[2 ]明确 以“结节性”(nodality) 代替克氏的“绝对重要性”,与 “中心性”相对应。他认为中心性由两部分组成 :为 补充区居民服务的部分和为既非中心地居民又非补 充区居民的消费 (即不规则消费者 ,如旅游者) 服务 的部分。即中心地可以为补充区以外的居民服务 , 这部分中心性可能产生于中心地由于地域分异所拥 有的一些特质 ,比克氏的均质平原假设更接近现实 世界。马歇尔[3 ]也提出类似普氏的观点 ,指出中心 性是结节性的一部分。普莱斯顿和马歇尔都依据中 心性的大小划分出中心地等级 ,再以此为基础 ,在同 等级的中心地之间划分各自的影响区。 美国社会学家伊万[4 ]用有向图论了四点中 心性的概念 ,阐述了它们在交易内容和交互作用范 围上的差异 ,并将图论的中心性概念及量测应用于 城市体系研究。他认为 ,中心性是反映城市在空间 交互作用网络中地位的概念 ,所以 ,应该用城镇间实 际交互作用指标代替工业专门化、城镇规模、城市地 位等表示交互作用结果的指标来量测中心性。 城市中心性的概念对城市体系研究具有十分重 要的意义。它既可以评价城市在城市体系中的地 位 ,划分城市体系等级层次[2 ,4 ] ,描述城市体系空间 交互作用网络的结构 [4 ] ,确定城市的直接吸引范 围[3 ] ,还可以对城市体系进行横向、纵向的比较 ,并 对城镇体系规划起到指导作用。 中心地理论在 60 年代引入我国以后得到了广 泛应用 ,但是长期以来 ,国内学术界对“中心性”的理 解和使用存在着偏差。无论是对城市腹地范围的划 分[5 ,6 ] ,还是对城市等级体系的研究[7 ] ,往往用城市 的绝对重要性 (结节性) 指标代替其相对重要性 (中 心性)指标 ,来衡量城市在城市体系中的地位和作 用。有的虽然提出“中心性指数”的概念 ,但实质上 仍然是用结节性指数[8 ]来衡量城市的中心性 ,影响 到研究结果的合理性。因此 ,有必要进一步明确中 心性的概念和研究方法。 2 　中心性指数的构建 中心性指数 (Centrality index) 是量测中心性大 第 20 卷 　第 4 期 2001 年 　12 月 地域研究与开发 AREAL RESEARCH AND DEV ELOPMEN T Vol. 20 　No. 4 Dec. 2001 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 小的指标 ,由一个或多个反映城市中心性的单指标 数据经过一定运算得到。 克里斯塔勒最早用电话指数作为度量中心性的 指标 ,运用区位商的办法从中心地的电话总数中减 去由中心地当地消费所产生的重要性。后来普莱斯 顿[2 ]提出简化的中心性计算模型 ,并用零售业和服 务业销售总额的指标来计算中心性指数。马歇尔利 用中心职能数和职能单元数的指标[3 ] ,沿用克氏的 区位商方法计算中心性。伯纳茨和欧文[9 ,4 ]通过量 测城市个体间交互作用的量和方向 ,将中心性量化 为实际操作模型。这些研究为计算中心性提供了基 本思路 ,但是在目前这一生产和科技迅速发展、人类 社会生活日益复杂的时代 ,用电话指数、社会商品零 售额等单指标已不能反映中心性的复杂内涵。企业 单位的职能单元数则不如各行业从业人员数更能代 表中心性大小。而在我国 ,一套完整的城市间空间 相互作用的资料 (如电话流)几乎不可能得到。 在这种情况下 ,为了全面地量测城市的中心性 , 文章主要用就业人员数来度量城市中心性。所用资 料主要以《中国城市统计年鉴 1997》[10 ]及国家统计 局城市社会经济调查总队提供的 1997 年底 223 个 地级以上 (包括地级) 城市① 的统计资料等为基础 , 选取两个层次 9 项指标组成中心性指标体系。第一 层次反映商业、服务业、交通运输及信息业、制造业 4 个方面 ;第二层次用 9 个指标细化这 4 个方面的服 务内容。所有指标都是城市市区范围的数据。 城 市 中 心 性 指 标 体 系 商业 : 　　1) 批发和零售贸易业、餐饮业从业人员基本 　　　部分 / 万人 服务业 : 　　2) 金融保险房地产业从业人员基本部分 / 万人 　　3) 社会服务业从业人员基本部分 / 万人 　　4) 高等学校教师基本部分 / 万人 　　5) 卫生技术人员基本部分 / 万人 　　6) 科学研究和综合技术服务业从业人员 　　　基本部分 / 万人 　　7) 政府行政管理中心性指标 交通运输、信息业 : 　　8) 交通运输、仓储及邮电通信业从业人员 　　　基本部分 / 万人 制造业 : 　　9) 制造业从业人员基本部分 / 万人 文章主要采用普林斯顿模型计算各指标的中心 性 (基本部分) ,即 C = N - L , 式中 : C、N 、L 分别代表某地的中心性、结节性和当 地的消费部分[2 ] ,其操作模型为 Cij = U ij - Kij ×W i/ 100 , 式中 : Cij 是 i 城市 j 行业中心性指标值 (万人) ; U ij 是 i 城市 j 行业从业人员总数 (万人) ; Kij 是 i 城市 j 行业的最小需要量 ( %) ; W i 是 i 城市从业人员总数 (不包括农林牧渔业) (万人) 。 城市各行业的最小需要量用莫尔的回归型最小 需要量法求算。吉布森和沃登[11 ]曾对美国亚里桑 那州 20 个小城镇用普查法、抽样调查法、两种不同 的区位商法和四种不同的最小需要量法进行对 比研究 ,得出结论 :用回归型最小需要量法所得的结 果最接近于普查结果 ,用第二位最低职工比重的最 小需要量法的效果次之 ,而两种区位商法的效果最 差[12 ] 。 用城市非农业从业人员总数而不是总的城市从 业人员数给 W i 赋值 ,是因为有许多城市的从业人员 总数中有相当一部分是农、林、牧、渔业从业人员。 用市区非农业从业人员数更能代表真正意义上的城 市从业人员数 ,即作为第二、三产业集聚地的城市的 全部从业人员数。 文章曾尝试用“国家机关、政党机关和社会团体 从业人员”的基本部分作为量测城市政府行政管理 中心性的指标 ,但是应用回归型最小需要量法的过 程中发现城市样本体系的行政最小需要量与城市规 模并不存在相关关系。经过反复实验 ,最后采取给 城市打分的方法 ,建立新的行政中心性序列值。我 国城市现行的行政级别分为直辖市、副省级市、地级 市和县级市 4 个等级。4 个直辖市中 ,北京作为首都 显然比其他 3 个直辖市的行政中心性更高一级。省 会城市尽管不是一个行政等级 ,而且有些省会城市 仅仅是地级市 ,但是作为全省 (或区) 的行政驻地 ,其 管辖范围辐射到整个地区 ,行政中心性要大于某些 非省会的副省级城市。因此 ,在这里把省会城市作 为专门的一级看待。 基于上述分析 ,城市行政中心性的具体打分情 况为 :首都北京为 10 分 ,上海、天津、重庆三个直辖 市为 7 分 ,26 个省会城市 (拉萨除外) 为 5 分 ,大连、 青岛、宁波、厦门、深圳等 5 个非省会的副省级城市 为 3 分 ,地级市为 1 分。 用以上方法计算出的各中心性指数都可以直接 独立使用 ,反映城市在某一具体行业上的中心性值。 在综合成城市总的中心性指数时 ,则需要对这些指 标进行标准化处理 ,以消除由于指标间量纲量级的 ·2· 地域研究与开发 第 20 卷 ① 由于资料限制 ,本文的研究范围不包括我国香港特别行政 区、台湾省和澳门地区的城市体系 ;也缺少聊城市 (山东省) 、玉溪市 (云南省) 、拉萨市 (西藏省)等三个地级市的资料。 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 差异产生的影响。 各项中心性指标值经标准化处理后 ,可以选择 适当的方法计算城市的中心性指数。对中心性指标 值的综合有简单加权模型、层次分析法和主成分分 析模型等几种方法 ,该文章选用主成分分析模型进 行计算。这里不再一一介绍。 3 　最小需要量法及其在城市中心性研 究中的应用 　　最小需要量法认为城市对各部门的需要有一个 最小劳动力比例 ,这个比例近似于城市非基本部分 (为本地居民服务的部分) ;把城市分成若干规模组 , 找出每一规模组城市中各部门的最小职工比重 ,以 这个比重值作为这一规模组所有城市对该部门的最 小需要量。城市某部门实际职工比重与最小需要量 之差 ,就是该部门的基本活动部分 (为城市以外服务 的部分) ,城市各部门基本部分之和就是整个城市的 基本部分[12 ] 。采用这一方法选用的城市样本要有 连续的规模组。如果城市样本的规模组不连续 ,得 出的城市最小需要量随城市规模级的上升而增加的 结论就不令人信服。该文章的城市样本选取和规模 组的划分都考虑到了这一点。 该研究采用莫尔的回归性最小需要量法的操作 过程是 :首先 ,将 223 个城市按市区非农业人口大小 划分成连续的 12 个等级 ,形成 12 个规模组。在每 一规模级中对各行业从业人员占城市非农从业人员 比重进行排序 ,找出各行业的最小比重和城市人口 规模的中数。然后 ,将二者进行回归分析 ,利用得到 的回归方程可以求出任何规模城市对某行业的最小 需要量。得到的回归方程可由下式表示[12 ] Ei = ai + bi ·lgP , 式中 : Ei 是 i 行业 P 规模城市的最小需要量 ; ai 、bi 是回归参数 ,可由下式求得 Eij = ai + bi ·lgPj , 式中 : Eij 是第 j规模组中实际找到的 i 行业最小从业 人员比重 (即样本值) ; Pj 是第 j 规模组城市的人口 中位数。 文章划分的各行业 12 个城市规模级的最小从 业人员比重实际样本值如表 1 所示。经过线性回归 分析 ,8 个行业的城市规模级与最小需要量之间都有 正相关关系。 分别对各行业的城市中心性指标进行排序 ,为 节省篇幅 ,这里以列表形式给出各项中心性的前 15 位城市 ,见表 2。 城市规模级分类按城市市区非农业人口进行 , 从全国来看 ,城市市区非农业人口略高于市区就业 人口数 ,不同规模级的城市两项人口数基本保持一 致。但是也有一些城市 ,如深圳、台州、中山、东莞 等 ,就业人口远远高于非农业人口 ,对各项中心性排 序造成一定影响。因此 ,在表 2 中出现了这些城市 单项中心性畸高的现象。 表 1 　各规模级城市行业最小从业人员比重表1) Tab. 1 　The least percent of employed persons by sector at each scale level 规模级- 市 区非农业人口 / 万人 中位数人 口/ 万人 城市 个数 各规模级各行业最小从业人员占市区全部从业人员 (不包括农林牧渔业)的最小比重/ % 制造业 交通运输、 仓储及邮 电通信业 批发零售 贸易业和 餐饮业 金融、保险 和房地 产业 社会服 务业 卫生服 务业 高等 教育 科学研究 和综合技 术服务业 > 200 万 307. 81 12 26. 87 4. 23 11. 90 1. 42 3. 75 0. 62 0. 29 1. 55 119～200 131. 73 17 25. 67 2. 24 10. 55 1. 18 3. 03 0. 45 0. 11 0. 31 80～119 92. 43 18 19. 58 2. 32 9. 34 0. 83 2. 29 0. 27 0. 02 0. 17 58～80 65. 94 17 14. 03 1. 94 8. 41 1. 02 0. 81 0. 36 0. 03 0. 09 50～58 56. 61 17 15. 70 2. 78 7. 04 0. 65 1. 11 0. 30 0. 07 0. 10 45～50 47. 10 17 8. 56 2. 82 3. 81 0. 51 0. 5 0. 36 0. 02 0. 03 38～45 42. 78 18 14. 59 3. 25 6. 92 0. 57 1. 31 0. 48 0. 00 0. 09 35～38 37. 19 15 26. 98 1. 78 7. 45 0. 86 1. 92 0. 24 0. 01 0. 06 30～35 30. 87 18 15. 51 2. 67 7. 42 0. 61 2. 08 0. 24 0. 00 0. 15 25～30 27. 55 26 9. 00 2. 67 5. 50 0. 68 0. 70 0. 20 0. 00 0. 10 20～25 22. 45 20 8. 32 2. 17 6. 25 0. 68 1. 76 0. 21 0. 00 0. 05 < 20 万 15. 88 28 10. 08 1. 93 5. 23 0. 73 0. 94 0. 13 0. 00 0. 07 1)批发零售贸易业和餐饮业、卫生服务业、高等教育为 1996 年底数据 ,其余指标均为 1997 年底数据。 ·3·第 4 期 周一星等 : 城市中心性与我国城市中心性的等级体系 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 表 2 　城市各项中心性排序表 Tab. 2 　Cities in order of each kind of centrality 中心性类型 前 15 位城市 制造业 深圳、上海、天津、沈阳、宁波、重庆、淄博、鞍 山、台州、武汉、济南、东莞、中山、青岛、哈尔滨 交通运输、 仓储、及邮 电通信业 广州、武汉、天津、大连、上海、西安、昆明、南 京、宁波、贵阳、沈阳、哈尔滨、大同、青岛、荆州 批发零售贸 易、餐饮业 广州、上海、西安、成都、长沙、沈阳、哈尔滨、大 连、深圳、武汉、长春、济南、东莞、北京、临沂 金融保险房 地产业 北京、上海、深圳、广州、大连、哈尔滨、郑州、海 口、沈阳、济南、长春、南京、杭州、青岛、厦门 社会服务业 北京、上海、重庆、广州、武汉、深圳、哈尔滨、大 连、杭州、天津、长沙、南京、淮南、合肥、济南 高等教育 北京、武汉、西安、南京、长春、成都、长沙、广州、哈尔滨、杭州、郑州、石家庄、济南、昆明、上 海 卫生技术服 务业 北京、成都、石家庄、昆明、天津、济南、郑州、广 州、杭州、太原、南京、长沙、南宁、长春、哈尔滨 科学研究和 综合技术服 务业 北京、西安、昆明、成都、上海、南京、天津、济 南、沈阳、绵阳、长春、长沙、重庆、兰州、郑州 政府行政管 理 北京、天津、上海、重庆、沈阳、长春、哈尔滨、南 京、杭州、济南、武汉、广州、成都、西安 4 　我国城市中心性等级体系 为得到较客观的城市综合中心性评价值 ,文章 采用主成分分析法提取相互独立的综合指标 (主成 分) ,通过主成分之间的差异 ,给出城市中心性综合 评价的权数 ,计算出各城市中心性指数。223 个城 市的中心性指数最高为 4. 26 (北京) ,最低为 - 0. 48 (鸡西) ,其中 56 个城市的中心性指数为正值①,图 1 显示了前 41 位城市的中心性指数散点图。 图 1 　我国城市中心性指数分布散点图 (前 41 位城市) Fig. 1 　The point distribution of centrality index of the f irst 41 cities 根据中心性指数的分布 ,把 223 个地级以上城 市按中心性相对值划分为以下 5 个等级。 (1)一级中心。包括北京、上海二市 ,中心性指 数分别为 4. 26 和 3. 32 ,明显高于其他城市 ,在城市 体系中处于最高等级 ,基本相当于全国性的社会经 济中心 ,也是其所在大区的中心。 (2)二级中心。包括深圳、广州、天津、武汉、重 庆、哈尔滨、南京、沈阳和西安等 9 城市 ,中心性指数 在 2. 0～2. 2 之间 ,是我国重要的区域中心或副中 心。如深圳和广州构成华南地区的区域经济中心 , 武汉和西安分别是华中和西北地区的大区中心等。 (3)三级中心。中心性指数位于 0. 2～2. 0 之间 的 30 个城市多为省级地域的中心和副中心 ,为三级 中心。其中 ,济南、杭州、大连、长春、成都、郑州、石 家庄等沿海地区或内地人口大省的主要城市排在前 列 ,中心性值也都在 0. 9 以上。太原、昆明、长沙、南 昌、青岛、福州、合肥、兰州、宁波、南宁的中心性指数 在 0. 5～0. 9 之间 ,贵阳、海口、厦门、乌鲁木齐、呼和 浩特、银川和西宁的中心性得分低于 0. 5。在这一 集团中 ,还有沿海地区的东莞、中山、台州、无锡、淄 博和内地的包头等城市。 (4)四级中心。包括苏州、鞍山、烟台、洛阳、柳 州、锦州、保定、齐齐哈尔、张家口、温州、潍坊、唐山 等 34 个城市 ,中心性值从 0. 19 降到 - 0. 1。这些城 市多是省域副中心或省内重要的地方中心城市。 (5)五级中心。从第 76 位到 223 位城市 ,各城 市之间中心性指数差值很小 ,难以再划分出细类 ,这 些城市为地方性中心和职能专业化城市。一些专业 化城市 ,如鸡西、鹤岗、克拉玛依等 ,中心性指数得分 很低 ,在城市中心性等级体系中位于最后的序列。 利用计算中心性的同一套数据 ,笔者应用主成 分分析法计算出各城市的结节性指数 (或称实力指 数) ,实力指数前 15 位的城市为北京、上海、广州、天 津、武汉、沈阳、深圳、重庆、西安、哈尔滨、南京、济 南、成都、大连和长春 ,这一排序与中心性指数有一 定差异 ,与城市市区非农业人口的排序却有很高的 相关性 ,相关系数达 0. 97 ,而中心性指数的排序与 城市规模序列的相关指数仅有 0. 78。利用中心性 指数值和实力指数值与城市非农业人口数分别进行 的相关分析具有同样特点。这再次表明了城市中心 性与结节性的区别 ,结节性是城市规模实力的反映 , 中心性虽然与城市规模也有一定的关系 ,但是还远 未达到必然联系的程度 ,从而证明了克里斯塔勒用 规模性指标量测中心性是很不精确的。 当然 ,受资料和方法限制 ,文章对于城市中心性 ·4· 地域研究与开发 第 20 卷 ① 中心性指数的正负仅表示相对样本城市中心性平均值的高 低 ,中心性为正表示城市中心性在平均值以上。 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 的应用还存在一定问题。比如一些城市市区非农业 人口与就业人口数差异悬殊的问题 ,忽视了不同城 市各行业劳动生产率的差异和最小需要量法运用的 问题等 ,都对最后结果产生一定影响。但是 ,总起来 看 ,结果还是令人满意的。 总之 ,笔者通过对中心性理论、方法和应用的研 究 ,最主要的目的是倡导中心性的概念 ,以引起国内 研究者对中心性的正确理解和运用。而中心性的计 算方法 ,也应该在今后的研究中进一步完善。 参考文献 : [1 ] 　Christaller W. Central Place in Southern Germany[ M ]. Translated by Baskin C W , Englewood Cliffs. NJ and London : Prentice Hall ,1966. [ 2 ] 　Preston R E. Two Centrality Models[J ] . Yearbook of As2 sociation of Pacific Coast Geographers. 1970 ,32 :59 - 78. [3 ] 　Marshall J U. The structure of urban systems[ M]. Toronto : University of Toronto Press ,1989. [ 4 ] 　Irwin M D and Hughes H L . Centrality and the Structure of Urban Interaction : Measures , Concepts , and Applica2 tions[J ] . Social Forces , 1992 ,71 (1) :17 - 51. [5 ] 　陈田. 我国城市经济影响区域系统的初步分析 [J ] . 地 理学报 ,1987 ,42 (4) :308 - 318. [6 ] 　顾朝林. 城市经济区理论与应用 [ M ] . 吉林 :吉林科学 技术出版社 ,1991. [7 ] 　王法曾. 建立城市体系等级层次的理论和方法 ———以 河南省城市体系为例 [J ] . 地域研究与开发 ,1993 ,12 (2) :13 - 17. 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The concept of cen2 t rality is widely used in the study of cities system. But in China , there are some mistakes in the application of centrality for the lack of no special study. In view of this , the paper gives a thorough clarification to urban cen2 t rality and does a case study on the cities system of China. The paper firstly clarifies the concept of centrality , and gives a review to the theory studies of it home and abroad. After a brief comparison to the study methods of centrality , this paper selects the employment personnel as the measurement of urban centrality and constructs a series of centrality index system including 9 items based on China’s statistical datum in 1997. By the method of the smallest demand quantity , the paper calculates the centrality index of each industry , then works out the gen2 eral centrality index of 223 cities through factor analysis. According to the results , China center cities are divid2 ed into five degrades , which are national cities , regional cities , provincial cities , etc. Key words : city ; centrality ; nodality ; centrality index ; hierarchy ·5·第 4 期 周一星等 : 城市中心性与我国城市中心性的等级体系