產教融合論文精品(七篇)

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篇(1)

關鍵詞：復雜系統；城鄉空間；城鄉關系；城鄉空間統籌規劃

中圖分類號：F294；N94 文獻標識碼：A

1 引言

近十幾年來，伴隨社會主義市場經濟的快速發展和經濟的高速增長，我國城鎮化進程逐步加快，城鎮化水平日益提高。從1978年到2011年，城鎮人口從1.72億增加到6.9億，城鎮化率從17.92%提升到51.27%。但同時，在我國的城鎮化進程中仍然存在諸多矛盾，如城鎮體系發展不協調、大城市人口過度集中，資源環境承載力受到嚴重考驗，小城鎮建設遍地開花，相同職能類型的城鎮重復建設，同時廣大農村地區建設滯后，城鎮化進程對資源消耗過大，對環境生態的破壞嚴重等。在此背景下，黨的十報告明確提出，要堅持走中國特色新型城鎮化道路。

新型城鎮化是以城鄉統籌、城鄉一體、產城互動、節約集約、生態宜居、和諧發展為基本特征的城鎮化。推進新型城鎮化建設，實現城鄉統籌發展，首要任務是城鄉空間一體化規劃。規劃是城鄉一體化的龍頭，是基石和前提。從本質上看，新時期城鄉空間一體化規劃應是以優化“城鄉關系”為重點的城鄉空間融合規劃，其基礎工作則是認識城鄉空間的復雜性。城鄉空間復雜性的研究起源于城市空間復雜性的探索，作為以非農業產業和非農人口集聚為主要的居民點，其“復雜的非線性”空間特征早在上世紀50年代就被提及[1][2]，但直到80年代非線性科學和復雜科學理論和方法不斷應用于城市系統領域，才真正開始形成復雜城市系統研究洪流。由于過分追求城市發展而導致城鄉用地矛盾及空間利用“破碎化”等問題，城鄉關系優化及城鄉空間統籌被提上日程。因此，城鄉空間復雜性研究角度也由城市擴展到了城市—鄉村。

然而由于多種原因，我國城鄉統籌發展及城鄉空間一體化規劃仍然面臨著城鄉關系的惡化和城鄉空間分離的挑戰。在此背景下，理論和方法論上的探索與創新成為推進城鄉統籌發展、落實研究重點和突破研究難點的關鍵。基于此，文章對國內外城鄉系統空間復雜性的相關文獻進行詳盡梳理，以厘清城鄉空間復雜性的研究脈絡，為今后進一步研究提供借鑒。

2 城市空間復雜性研究進展

2.1 國外城市系統空間復雜性研究綜述

追朔其研究源流，有四個主要支流倍受關注：一是分形城市，興起于20世紀80年代，與異速城市保持研究邏輯同構；二是元胞城市，崛起于20世紀80年代中期，最早追溯到70年代，與動力城市及網格-主體城市存在一定淵源；三是分形與元胞城市于90年代合流[3]，統一于自組織城市研究主流；四是非線性動力學的發展，和復雜網絡理論的興起，為傳統城市網絡系統復雜性研究提供新的視角和方法支撐，從而奠定了復雜網絡城市研究流派。

（1）異速城市。早在20世紀50年代，Clark就發現城市人口密度距離衰減的負指數律（Clark定律）[1]，此后許多學者如Noroll[2]、Smeed[4]、Nordbeck[5，6]、Gould[7]、Dutton[8]、Lo[9]等紛紛通過實驗研究證明：城市人口和城市用地之間滿足冪指數關系，即城市擴展存在異速生長現象，系統建立了系列城市異速生長函數，其中以Smeed的城市人口負冪律模型和Nordbeck-Dutton的城市人口-面積冪指數模型最具影響力，為此Clark模型的負指數律受到廣泛置疑和批判，尤其是與異速生長律同構的分形學派。近年，我國一些學者（陳彥光、劉繼生）通過數理推導，統一了冪式異速生長關系與負指數人口分布之間的邏輯不兼容，從而將城市系統納入簡單性與復雜性的對立統一體系中[10]。

（2）動力城市。從20世紀60年代末開始，人們開始意識到基于牛頓力學的傳統靜態空間模型（如引力模型、潛力模型、空間擴散模型、距離衰減模型等）不能有效解釋城市自組織的動態演化過程。因此，城市系統的動態演化過程和行為機制受到廣泛重視。1969年，美國麻省理工學院J.W.Forrester率先將系統動力學引入城市結構變化研究，創立城市系統動力學模型（Urban Dynamics），即構建一系列反饋城市系統要素關聯的微分方程；1971年，A.G.Wilson引入最大熵原理，改造Lowry模型，構造了城市動態學模型，即構建一組展示城市突變的非線性方程[11]。二者開創和引領動力城市研究潮流：一方面，大量學者從系統動力學視角，系統開展了城市人口、經濟、環境、資源、生態等子系統的相互作用機制及可持續發展預測研究；另一方面，一些學者運用突變論、協同學等全面揭示了城市空間變化的動力學過程，如Amsin的城市突變方程和Weidlich & Hagg的區域遷移動力學方程[12]。

顯然，動力城市模型研究多以系統構成要素的關聯反饋為主，缺乏位置、距離等空間要素的考量，無法有效反映城市空間的動力演化過程；部分模型盡管開始考量時空變量，但多以宏觀尺度為主，缺乏對個體行為和微觀結構引致的空間變化分析。這為后來的復雜城市系統研究提出新的課題：如何從宏觀到微觀、從系統要素關聯推演到城市空間演化？也相應促使分形城市和元胞城市研究的孕育和萌發。

（3）分形城市。分形城市源于分形思想的城市形態、結構的模擬與實證研究，其歷史可追溯到20世紀初的城市統計分析，但最終奠立分形城市研究的是Mandelbrot B.B.[13]，隨后Batty M.及Longley P.A.于20世紀80年代中期至90年代中期，長期全面地對城市及城市系統的內部空間結構展開分形理論和實證研究[14][15]，系統奠立全新的分形城市研究的理論體系和計算模型。近年，分形城市研究領域不斷擴展，從城市內部形態向內逐漸細化至城市建筑，向外逐漸擴展到城市體系：微觀層次——城市建筑分形，主要運用分形幾何學，從建筑審美和城市設計視角，解析城市公園、城市街區、家居環境、建筑外觀等建設和設計理念的“最優形態”。中觀層次——城市內部分形，研究最為廣泛，內容涉及城市邊界、景觀、人口及城市化、土地利用、經濟、交通網絡結構等方面[16]。宏觀層次——城市體系分形，以城市等級規模、空間作用、中心地體系為主[17]。

（4）元胞城市。元胞思想應用于城市系統研究歷史已久，早在上世紀50年代～60年代就有學者零星運用CA計算模擬城市土地利用和交通發展過程[18]。70年代末，Tobler將CA模型引入地理學，創立“細胞地理學”[19]，并率先實證模擬了美國底特律城市擴展過程。受其影響，80年代中期美國的 Couclelis和英國的Batty等人，率先在城市動態模擬領域開展CA理論和實證研究[20][21]，引領一些學者在城市規劃領域作了嘗試性及至深入性的應用和擴展。90年代以來，隨著GIS技術日益成熟，GIS-CA模型成功實現融合，學術界掀起一股CA城市系統研究熱潮[22]，研究內容集中于城市系統形態生長、土地利用、城市景觀、位序-規模等領域[23]。

（5）自組織城市。從上世紀80年代開始，系統論、耗散結構論、協同論、混沌論、分形理論、人工智能-生命理論、自組織臨界論、自適應系統論等復雜科學理論與方法不斷應用于城市-區域系統復雜性研究，分形和元胞城市漸趨合流，形成自組織城市研究學派[24，25]，集中于耗散城市[26，27]、協同城市[28，29]、混沌城市[30，31]、自組織城市[32，33]、智能城市[34，35]、網格-主體城市[36]等領域。

（6）復雜網絡城市。上世紀90年代開始，全球化和地方化交織，世界城市系統研究轉向網絡化視角[37]，從空間實體流（全球航空流、貨運流、城際交通流、城市-區域人口流等）[38]和虛擬流（互聯網、信息流、社會網絡、通訊網絡、技術研發區位和擴散、生產業網絡等）兩個方面[39]，揭示城市系統關聯的網絡復雜性研究成為熱潮。Taylor構建“連鎖網絡模型”（Interlocking Model），通過跨國生產企業空間聯系實證分析，得出全球城市網絡的組織方式仍為等級或位序的“累積”[40]。近年來，隨著圖論和統計物理的融合，復雜網絡理論取得大發展，一些學者從城域（城市內部）和城際（城市體系）兩大視角，從交通聯系（交通網絡、交通流）、社會聯系（人口遷移）、企業聯系（公司交流、企業合作）、信息交流和創新擴散（因特網、電話呼叫、技術交流、創新擴散等）等方面，將復雜城市系統抽象為復雜網絡，系統分析了城市系統網絡拓撲連接的復雜性規律[41]，如無標度性、小世界性等的驗證，脆弱性或魯棒性評價及控制，以及動力學演化與傳播特征等。

2.2 國內城市空間復雜性研究綜述

國內城市空間復雜性研究集中于兩大視角：一是哲學思辨和定性描述，借鑒復雜科學理論和方法，架構城市系統的復雜性理論體系，揭示城市系統的非線性、自組織性、突變性等復雜性規律[43，44]；普遍認為城市是一個極為復雜且處于動態變化中的巨系統，表現出非平衡性、多尺度性、多層次性、不確定性、非線性、突變性、自組織性、自相似性、隨機性、無序與有序交互性等復雜性質[45，46]。二是計量分析和模型模擬，或者通過實證分析揭示城市空間結構復雜性，或者創新性建立城市空間演化模型，成為當前研究的焦點和前緣[47，48]。

與國外一樣，國內城鄉空間復雜性計量研究也以城市系統研究最受關注，成果最為豐富，形成兩大陣營：城市內部和城市體系，但主要為城市地理學家所關注，與國外的多樣研究學科背景不同。同時，研究的內容也相對較窄，主要集中于空間結構[49]和空間演化[50]復雜性研究兩個方面。前者側重于借鑒分形理論、元胞自動機等復雜科學理論，從城市內部景觀結構、土地利用、人口分布、交通網絡以及城市體系空間形態、分形體系、等級結構、網絡聯系等方面，揭示城市系統空間結構的復雜性，以分形城市、分形城市體系和元胞城市為代表[51]～[54]。后者側重運用突變論、系統動力學、灰關聯系統、自組織理論、復雜適應系統論等復雜科學理論，開展城市空間演化過程（相變及突變）和動力機制（自組織和他組織）的定量研究和模擬預測，如動力城市[55]、自組織城市[56]和主體城市[57]。

研究方法上，以靜態數學模型[58]（等級體系標度模型、城市統計模型、引力-熵模型等）、動態演化模型[59，60]（城市空間動力學模型、異速生長模型、網絡動力學-細胞城市模型、分形城市模型、自組織城市模型）和智能模擬模型[61，62]（多主體模型、遺傳算法、虛擬城市模型等）為主，內容涉及城市土地利用、交通網絡、城市規劃、人口分布和遷移、景觀結構、城市環境、城市就業和居住、城市體系及等級規模分布等方面。張新生歸納城市空間增長的動力學機制，建立基于個體行為的城市空間動力學模型，實現威爾遜模型的擴展[63]。孫戰利將主體（Agent）引入控制因素層和動態交通層，構建了城市動態演化模型，實現了宏觀與微觀、空間變化與屬性變化相結合，面向對象的軟件系統，并在GIS的支持下，對美國Ann Arbor城動態發展進行了模擬[64]。陳彥光借鑒自組織理論，提出城市系統復雜性檢驗的三大判據：分形結構、Zipf定律和1/f噪聲[65]，并系統運用分形理論，實現實空間-相空間-序空間的統一，構建了系列蘊含靜態和動態、功能和結構、自上而下和自下而上、模擬和預測于一體的分形城市系統模型：引力模型及推廣模型、異速生長模型、空間動力學模型、等級規模模型、自組織演化模型等[66]。

3 城市—鄉村空間復雜性研究進展

3.1 國外城鄉空間復雜性研究綜述

長期以來，人們通常只是將城市和農村孤立起來分析，城鄉關系研究薄弱。上世紀末，一些學者紛紛呼吁重視（城鄉）關系復雜性研究，認為關系（經濟聯系的復雜性）及其空間結構（景觀的復雜性）的復雜性規律研究應成為經濟地理學研究的重點范疇，經濟實體及其相關作用關系所引起的經濟地理發展和變化過程應成為研究的中心[67]。

直到近年，以城市為依托的中心發展型面臨突出結構性問題和缺陷，城鄉之間缺乏有效和有序的聯系，表現為“脫臼的經濟”（Dislocation Economy）形式，人們才開始重視城鄉關系復雜性研究。研究內容集中在“城鄉對立”（Urban-rural Independence）[68]、“城鄉互動”（Urban-rural Interaction）[69]和“城鄉互助”（Urban-rural Partnership）[70]等方面，研究視野和切入點多集中于發展中國家（地區），或許是發達國家的城鄉一體化已經成為“過去完成時”。人們普遍認為發展中國家的城市-區域問題呈日益復雜的態勢，解決這種復雜城鄉關系失調問題的根本路徑是實現“鄉村-城市關聯觀”（Rural-urban Linkage Approach）[71，72]。Cooke[73]、OECD[74]、Murdoch Jonathan[75]等人則從城鄉關系網絡視角，明確提出城鄉協調發展的“網絡”化模式。

但這種城鄉關聯復雜性的研究范式多停留在定性描述上，對空間的關注相當有限，更多的只是在城鄉經濟社會差異（社會問題、健康衛生、政策體制、意識形態等）、經濟社會要素流動（人口遷移、產業聯系、資源和資本轉移）等方面部分提及城鄉關系作用的復雜性問題[76]，專門而系統的空間復雜性研究主要集中于城鄉交錯帶（邊緣區），普遍揭示出其空間結構的動態過渡性、人口社會學特征多元化、經濟發展復合型、土地利用多樣化等復雜性特征[48]，以McGee的亞洲城鄉一體化“Desakota”空間研究為代表[77]。

3.2 國內城鄉空間復雜性研究綜述

城鄉關聯是一個泛合的概念，涉及社會學、規劃學、地理學、經濟學、人口學、生態學等眾多學科。研究視角集中于空間區位關系（地理學）、工業-農業關系（經濟學）、市民-農民關系（社會學）、斑塊-基質關系（生態學）四個層面[78]。地理視角上的城鄉研究倍受關注，成為熱點，已經形成理論和實證、定性和定量、時間和空間的研究范式。研究理論涉及城鄉融合論、城鄉協調論、城鄉一體化論、統籌城鄉發展論、城鄉網絡化發展論等[79-81]；研究區域觸及中國和外國、東部和中部、西部、發達和欠發達地區、城鎮密集區和非密集區、沿海熱點地區和少數民族地區等[82-84]；研究時間尺度以建國以來為主，并考慮信息時代和數字時代的影響[85-86]；研究方法以定性居多，定量研究不多，以關聯協調模型為主[87，88]；研究內容主要從城鄉聯系和作用切入，涉及城鄉關聯的歷史演進、空間差異、影響因素及動力機制、協調對策及發展模式等[89-91]，總體存在兩個研究傾向：一是不考慮城鄉地域空間差異性，研究二者相互關系的發展變化，忽視城鄉關系的空間復雜性；二是研究城鄉關系的靜態空間分異與組合，而忽視其地理變化過程的自組織性。

4 結論與研究展望

城市和鄉村的歷史淵源決定了城鄉關系的不可分割性，工業化和社會化發展使得二者在空間上越來越隔離，同時也在城市和農村內部產生了一系列的問題，為了解決各自的發展問題，最終需要回歸到二者的統一，新型城鎮化和城鄉空間統籌規劃就是對這種訴求的回應。當前，在國內掀起新一輪城鄉統籌規劃熱潮的背景下，城鄉空間統籌研究具有十分廣闊的研究前景，我國幅員遼闊，各類城市與鄉村所處社會經濟背景迥異，也為國內城鄉空間復雜性研究提供了廣泛的研究案例。本文通過對國內外城鄉空間復雜性文獻回顧與梳理，得出以下結論：

（1）從城鄉空間復雜性研究角度來看，城市空間成為中心，鄉村空間“被邊緣”。無論是國外的自組織城市（耗散城市、協同城市、混沌城市、分形城市、細胞城市、沙堆城市和主體城市），還是國內的分形城市、自組織城市、元胞城市、虛擬城市、城市系統動力學、城市地理空間系統，多是借鑒系統科學和非線性科學的理論和方法，“從區域論城市”，對城市體系（inter urban）和城市內部（intra urban）空間復雜性展開理論和實證分析，作為區域的重要載體——鄉村往往處于從屬地位，甚至淪落到被忽略的邊緣。城市—鄉村空間復雜性研究仍處于呼吁和倡導的階段。

（2）從城鄉空間復雜性的研究方法來看，方法集成綜合研究不強。分形理論和CA模擬技術的融合以及在協同論、耗散論和混沌論的基礎上發展起來的自組織理論，雖體現了學術界集成各種方法和技術對復雜城鄉空間研究所做出的努力，但在具體的子系統或子集要素研究中多借助分形理論、空間句法或系統動力學的某個單一理論，綜合多學科、多理論對城市多要素和多系統的空間關聯分析不足。而且，傳統的研究多是從某一個時間斷面進行考察，而對于城鄉空間動態變化描述和模擬則需要新的方法和模型進行補充。

（3）從城鄉空間復雜性的研究內容來看，今后城鄉空間統籌研究需要從以下幾個方面展開和深化：①城鄉關系空間復雜性研究。新時期城鄉空間一體化規劃以優化“城鄉關系”為重點的城鄉空間融合規劃，當前，盡管許多學者已經意識到城鄉關系是由物質、經濟、人口遷移、社會、服務供應、政治行政聯系相互關聯、共同作用的構成的一個動態網絡系統，具有復雜性，但城鄉關系的空間復雜性研究幾乎空白，只有部分學者涉足城鄉耦合、關聯、協調的非線性規律和城鄉關系空間演化的動力機制；②城鄉空間自組織演化機制與模擬。已有不少西方學者建立了相關模型解釋城市空間自組織演化機制。而對于城鄉空間演化過程的分叉與選擇、混沌與有序、漸變與突變、競爭與協同、集中與分散等作用機制討論，利用開放性、非線性、不平衡、環境選擇等原理對自組織臨界性、相變性等過程的邏輯、實證和類比判據將會是以后研究的重點。加強對城鄉空間生長的模擬將會更理性把握城市空間拓展的方向、范圍、規模，解釋城市變遷的內在動力，透視城市化的本質，更好預測控制城市的發展；③城鄉關聯空間復雜性研究。以城鄉道路網為載體的城鄉關聯空間的復雜結構正逐漸被管理學、物理學等學科認識，打開地理學研究主頁，從網絡關系系統科學角度，探索城鄉關聯系統的空間自組織運行規律、交往協同演化機制的復雜性研究還相當薄弱；④城鄉社會網絡空間復雜性研究?；趶碗s科學理論，對城鄉人口空間分布，市場網絡分形，交通網絡對區域經濟發展等方面的研究需要深化，特別是信息要素空間傳播、職業流動和社會資源關系等虛擬城鄉社會網絡，更需填補研究的盲區。

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Research Progress of Domestic and Overseas

Urban-rural Spatial Complexity

DUAN De-zhong1， LIU Cheng-liang2

（1.College of Urban and Environmental Science， Central China Normal University， Wuhan 430079， China； 2.Institute of Innovation & Strategic Studies，East Cina Normal University， Shanghai 200062， China）