名家观点 | 方创琳：中国城市群形成发育规律的理论认知与地理学贡献

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本文从理论上梳理并提出了城市群形成发育遵循的自然规律，包括城市群形成发育的阶段性规律、城市群多尺度空间集约利用传导规律、城市群空间晶体结构组合规律、城市群空间拓展的蛋型演变规律、城市群自然生长的育树成林规律和城市群可持续发展的梯度爬升规律。

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文 / 方创琳，中国科学院地理科学与资源研究所

来源：地理学报第73卷第4期

本文根据原文精简整理而成

01

中国正处在引领全球城市群研究与发展的新时代

城市群（Urban  agglomeration）是指在特定地域范围内，以1个超大或特大城市为核心，由至少3个以上都市圈（区）或大城市为基本构成单元，依托发达的交通通信等基础设施网络，所形成的空间组织紧凑、经济联系紧密、并最终实现同城化和高度一体化的城市群体。城市群是国家工业化和城镇化转型发展到高级阶段的产物。中国城镇化进程已步入快速发展阶段，2016年中国城镇化水平达到56.8%，高于世界同期平均水平约2.5个百分点，快速城镇化不仅决定着中国的未来，而且决定着世界城镇化的发展进程，按照城镇化发展的四阶段性规律判断，中国目前正处在城镇化快速成长的战略转型期，很快将告别城镇化中期阶段，进入城镇化后期的缓慢发展及质量提升阶段。顺应新型城镇化发展推动城市群建设，既是对国家做贡献，也是对世界做贡献。

城市群是国家参与全球竞争和世界经济重心转移的重要承载体，全球城市群建设的真实意图在于迎接世界经济重心的多次转移，每一次转移都带来了大规模的工业化和城市化，进而催生出一批又一批城市群。具体表现为，18世纪后的工业革命使英国成为世界经济增长重心，推动形成了以伦敦至利物浦为轴线的英国伦敦城市群；19世纪世界经济增长重心转移到欧洲，推动形成了法国大巴黎城市群和欧洲西北部城市群；进入20世纪初期，世界经济增长重心从西欧转移至北美，推动在美国东北部和中部地区分别形成了北美大西洋沿岸（波士顿-纽约-华盛顿）城市群和北美五大湖城市群；进入21世纪初期，世界经济增长重心移向亚洲太平洋地区，日本首先在东部地区形成了以东京-大阪为轴线的日本太平洋沿岸城市群，中国正在形成和崛起长江三角洲城市群、珠江三角洲城市群和京津冀城市群等世界级城市群和一系列国家级和地区级城市群。

从全球城市群研究态势分析，采用文献计量法，选取近100年来全球城市群的研究文献约83332篇（其中，国外文献32231篇，国内文献51101篇）进行检索分析发现：自2000年以来，90%以上的全球城市群研究文献的作者为中国学者，93%以上的全球城市群研究文献集中于中国城市群的研究。欧美等发达国家的城市群经过100多年发展，已进入成熟发展阶段，由于这些城市群面临的人口与资源环境压力小，存在的发展问题相应较少，目前研究主要侧重人文社会科学领域的研究；相反，中国等发展中国家的城市群大部分处在雏形阶段和快速成长阶段，发育时间短，成长速度快，面临的人口与资源环境压力大，存在的发展问题相应较多，目前研究主要侧重经济社会与生态环境协调问题等方面。从这种意义上来说，发展到21世纪，全球城市群的发展已经进入到"中国时代"，中国是21世纪全球城市群研究与发展的主战场，也是全球城市群问题集中爆发并亟待解决的主战场。

中国城市群作为中国新型城镇化的空间主体，是未来经济发展格局中最具活力和潜力的核心地区，主宰着国家经济发展的命脉。在"一带一路"建设过程中，全国95%以上的城市群处在丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路上，这使得中国城市群成为"一带一路"建设的主阵地，其发展深刻地影响着中国的国际竞争力。为了迎接全球城市群发展进入中国新时代的到来，并肩负起世界经济重心转移承载地的历史使命，国家"十一五"、"十二五"、"十三五"三个五年规划纲要连续15年把城市群作为推进新型城镇化的空间主体，党的"十七大"、"十八大"、"十九大"报告连续15年把城市群作为新的经济增长极，《国家主体功能区规划》把城市群作为重点开发区和优化开发区，2013年底召开的首次中央城镇化工作会议和《国家新型城镇化规划（2014-2020年）》也把城市群作为推进国家新型城镇化的空间主体，提出以城市群为主导，构建大中小城市与小城镇化协调发展的城镇化新格局。

中国城市群研究与建设的经验与模式正在被全球城市群建设所效仿和借鉴。2018年1月26日，国家自然科学基金重大项目组邀请了香港大学叶嘉安院士就中国特大城市群发展等问题做了特邀报告，报告指出，中国城市群的研究正在引领着世界城市群的研究与发展，美国正在向中国学习城市群建设的经验和模式，美国提出要建设新的城市群，英国也在开始学习中国建设新的城市群，印度学习中国建设都市区和城市群。可见，中国城市群研究与建设经验及模式正在影响欧美等西方发达国家新的城市群建设思路与方向。

02

中国城市群形成发育及空间拓展规律的理论解析

城市群的形成发育过程是一个各城市之间由竞争变为竞合的一体化过程和同城化过程，通过对城市群形成发育与拓展过程的长期研究和规划实践探索，可从理论上将城市群空间拓展的基本规律归纳为：城市群形成发育的阶段性规律、城市群多尺度空间集约利用传导规律、城市群空间晶体结构组合规律、城市群空间拓展的蛋型演变规律、城市群自然生长的育树成林规律和城市群可持续发展的梯度爬升规律共6大基本规律，这6大规律同时也构成了城市群形成发育的6大基本理论。随着人们对城市群形成发育认知水平的逐步提高，将会从更深层次揭示城市群形成发育与空间拓展的基本规律。

2.1城市群形成发育的阶段性规律

城市群形成与发育的过程就是城市群的节点、基质和网络三个构成要素演进的过程，一般从区域城镇体系的原始状态开始，一直到节点之间形成运行效率相对较高的网络体系，包括虚拟网络体系；城市群形成发育阶段一般划分为3-4个，且通常第一阶段都归纳为“单节点主导阶段”，第二阶段是单节点膨胀性增长阶段，第三阶段是城市群形成的初级阶段，而第四阶段则为城市群形成与发育的高级阶段；相对而言，城市群的形成发育过程研究起始于节点，落脚于节点，但这种发育过程通常是根据节点的外部结构形态，包括等级规模结构、空间演进方向等划分的。比尔·斯科特将城市群空间拓展阶段划分为单中心（中心城市为主导的阶段）、多中心（中心城市和郊区相互竞争阶段）和网络化阶段（复杂的相互依赖和相互竞和关系）三大阶段，弗里德曼从经济发展阶段角度将城市群空间拓展阶段划分为工业化前期（节点规模小且相对分散而独立）、工业化初期阶段（经济区位好的节点开始快速增长）、工业化成熟期（节点之间联系强度增大且方向明确）、工业化后期阶段（节点处于稳定平衡的增长过程）共4大阶段；姚士谋将城市群空间扩展过程划分为农业经济时代、前工业化时代、工业化时代和城市化阶段四大阶段。官卫华将城市群形成发育划分为城市区域阶段、城市群阶段、城市群组阶段和大都市带阶段；张京祥将城市群空间拓展阶段划分为多中心孤立膨胀阶段、城市空间定向蔓延阶段、城市间向心与离心扩展阶段、城市连绵区内的复合式扩展阶段共4大阶段。综合国内外学者的观点，都认可城市群空间拓展过程具有阶段性规律，在此基础上，将城市群空间拓展阶段划分为7大阶段（图1），分别为：分散独立式节点均衡发展阶段、单节点积聚的非均衡发展阶段、单体大都市区形成与继续拓展阶段、基于单节点的空间结构与职能结构整合发展阶段、多都市区一体化区域的形成阶段、都市区整合发展与结构重组阶段、城市群的稳定与持续发展阶段。其中前三个阶段相当于城市经济区、或者是大都市区的形成与发展过程；第四、五、六个阶段相当于都市区以及都市区集合体的发展过程，是城市群发展的相对较高级阶段；最后一个阶段，即城市群持续发展阶段是城市群发育的最高级阶段。依据城市系统演进的组织与自组织理论，也可将城市群形成发育可分为发育雏形阶段、快速发展阶段、发育成熟阶段、趋向鼎盛阶段和鼎盛阶段共5个阶段。

图1.城市群形成发育的演进阶段示意图

2.2城市群多尺度空间集约利用传导规律

多尺度城市群空间是一个由宏观尺度的城市群空间、中观尺度的城市空间和微观尺度的城市中心区空间联动形成的空间整体，是一个上下联动、层级优化、环环相扣的多尺度有机系统，不同尺度的城市群空间、不同层级的核心-边缘区之间在集约利用方面客观上存在着逐级"正向传导"和"负向传染"的规律性（图2）。不同尺度的城市群空间存在着边界互划、管控互认、互为牵制、互为反馈、互为调控的逐级联动关系，进而提出了由城市群-城市-城市中心区、由宏观-中观-微观三级空间集约拓展优化有机构成的城市群空间多尺度集约利用传导理论。通过正向层层传导，可实现不同尺度的城市群空间自上而下、自外向内的逐级联动优化和反馈，进而提高城市群空间集约利用效率。通过城市群-城市-城市中心区三个空间尺度的规划层层传导、产业层层传导、技术层层传导、布局优化的层层传导、交通的逐级传导、生态廊道的层层传导、要素配置的层层传导、政策制定与实施的层层传导、联动和反馈，实现城市群空间多尺度集约利用和空间集约利用的组合决策。该理论为解决中国城市群空间中单尺度优化而多尺度不优化、单尺度集约而多尺度不集约的现实问题提供了理论支撑。

图2.城市群多尺度空间集约利用传导规律示意图

2.3城市群空间晶体结构组合规律

根据晶体空间群理论和晶体衍射理论，城市群空间扩展过程符合矿物学中晶体结构的形成机理，城市群形成的节点网络结构类似于晶体结构，存在着分等级、分层级的有机组合规律，形成立面晶体结构组合图谱和平面晶体结构组合图谱。一般情况下，超大或特大城市群往往处在晶体结构的核心位置，发挥着引领晶体结构的中枢作用，大城市处在晶体结构的关键节点上，中等城市处在重要节点上，小城市和小城镇处在连接节点上，不同等级的节点城市通过交通网络联系（图3）。

图3.城市群形成发育的晶体结构组合图谱示意图

由于城市群形成发育的自然条件和历史基础各不相同，所以在发育过程中形成的晶体结构客观上存在着单中心晶体组合、双中心晶体组合和多中心晶体组合发育的现象（图4）。从单中心、到双中心再到多中心晶体组合的城市群，呈现出中心性指数越来越小、空间结构的稳定性越来越差、复杂性越来越大、紧凑性越来越低、发育程度越来越低的规律性。

单中心晶体组合的城市群以一个城市作为核心城市带动周边城市实现一体化发展，呈现出最为稳定的单核晶体结构形态（图4a），是一种理想的高级城市群晶体结构组合形态。在长期的经济发展过程中因为核心城市无可替代的"截获中介机会"优势，或者是"区位优势"和"成本优势"，保持了突出的中心地位，发挥着强大的辐射带动周边城市发展的功能。例如以北京为中心的京津冀城市群，以上海为中心长江三角洲城市群，以乌鲁木齐市为核心的天山北坡城市群等。

双中心晶体组合的城市群以两个城市同时作为核心城市带动周边城市一体化发展，由于两个核心城市发展实力相当，长期处在竞争与合作交织状态，腹地范围相互交叉重叠（图4b），背向发展倾向明显，空间结构不稳定性加大，所形成的双核晶体结构稳定性最差，对城市群的形成发育极为不利，是一种不理想的城市群晶体结构组合形态，但又是客观存在的一种组合形态。例如以长春、哈尔滨为双核心的哈长城市群，以成都、重庆为核心的成渝城市群，以沈阳、大连为中心的辽中南城市群，以济南、青岛为中心的山东半岛城市群等。

多中心晶体组合的城市群以3个城以上城市同时作为核心城市带动周边城市一体化发展（图4c），外部环境的不确定性对城市群空间结构的变异产生了较大影响，晶体结构的复杂性明显提高，优化难度越来越大，城市群总体发育程度、紧凑程度均比较低，城市形成发育的中心性不强，但城市群网络的均衡化程度大大提高，是一种太不理想的城市群晶体结构组合形态。例如以武汉、长沙、南昌为中心的长江中游城市群是发育程度最低的城市群。

图4.城市群空间结构多中心组合类型示意图

2.4城市群空间拓展的蛋型演变规律

如果把城市群内每个城市比作一个“鸡蛋”，则鸡蛋的不同变法（吃法）代表了城市群在不同时期内向不同维度空间的拓展过程。理论上，城市群空间拓展遵循由煮蛋—摊蛋--炒蛋的蛋型演变规律，最终形成了一个有机融合的多蛋共同体（图5）。多蛋共同体有如下三大递进的演化模式：

图5  城市群空间拓展的蛋型演变机理与规律示意图

立体生长的煮蛋模式。其特点是多蛋独煮，立体生长。发生在城市群形成发育的雏形阶段。在这一时期，多个城市各自立体增长，互不影响，城市群各个城市之间由于有“蛋壳”包裹，相互不发生经济技术联系，无论是将鸡蛋平躺，还是直立，每个城市的生长空间都是彼此孤立的。

平面延展的摊蛋模式。其特点是多蛋平摊，平面延展。代表城市群形成发育的快速成长阶段。在这一阶段，每个城市拓展各自发展空间，类型将鸡蛋无序地平摊起来，形成“摊大饼”的拓展模式。如果多个城市无序平摊空间，则势必相互影响，挤压各自生存空间，无序平摊的结果加大相互冲突和矛盾。

融合重组的炒蛋模式。其特点是多蛋共炒，融合重组。代表城市群形成发育的一体化阶段。在这一阶段，为了解决摊蛋阶段发生的矛盾和冲突，把平摊的鸡蛋混合在一起，通过“混炒”过程重新分工组合，形成多个城市有机联系、相互依存、相互促进的有机融合体，最终实现多个城市或者多个平摊的鸡蛋一体化共同体，即多蛋共同体。这就是城市群的蛋型演变规律。

2.5城市群自然生长的育树成林规律

城市群形成发育与拓展过程好似若干棵树从树苗演化为参天大树的过程，处在特定地域范围内的多个树苗类似多个城市，在生长初期各自有各自的"营养空间"或"生长空间"，树苗之间相互独立不需要借助其他树苗输送"养分"；但当树苗逐渐成长为小树、大树、参天大树时，各个大树之间逐步会形成争"养分"、争"空间"的竞争行为，客观上需要进行对树的修剪或者对养分的重新分配等干预措施，确保多棵参天大树茁壮成长，最终形成具有旺盛生命力的茂密森林，即城市群（图6）。

图6.城市群自然生长的育树成林规律示意图

在多个树苗或城市生长的空间范围不变的情况下，为确保多个城市继续发展，需要协调各城市之间的"养分"与"空间"，通过互借养分，互让空间，互为依存，实现一体化的共同生长，才能成为森林这个命运共同体密不可分的重要组分。多个城市构成的命运共同体就是一片茂密的森林。森林茂密的前提需要树和树之间形成一个耦合的决策体。只有确保林中的每棵树茁壮成长，才能为森林的茂密创造条件；每棵树的安全与整片森林的安全息息相关。相应的，每个城市的安全与整个城市群的安全密切相关，城市的发育不良会导致城市群发育不良，城市群健康是多个城市健康发展的重要保障。这就是城市群生长发育的育树成林规律。

2.6城市群可持续发展的梯度爬升规律

城市群形成发育的自然过程表现为多个城市为了自身可持续发展而联合周边城市相互依靠相互提升可持续性的过程，这一过程具体表现当一个城市A依靠自身能力无法提升其可持续发展能力时，自然就会联合第2个城市B开展合作，通过联合在新的层次上继续维持该城市可持续发展能力；当联合第2个城市B无法继续维持其可持续发展能力时，自然就会联合第3个城市C开展合作，通过联合第3个城市在更高层次上继续维持该城市可持续发展能力；当联合第3个城市C无法继续维持其可持续发展能力时，自然就会联合第4个城市D开展合作，通过联合第4个城市在更新层次上继续维持该城市可持续发展能力；依次类推，当联合第n-1个城市N-1无法继续维持其可持续发展能力时，自然就会联合第n个城市N开展合作，通过联合第n个城市N在更高层次上继续维持该城市可持续发展能力（图7）。通过城市A不断联合B、C、……、N个城市，促进城市A与n个城市抱团形成可持续发展的命运共同体，最终发育形成城市群。随着联合城市数量的不断增多，城市的可持续发展能力随着时间的推移呈现出阶梯式爬升趋势，这就是城市群可持续发展所遵循的梯度爬升规律。

图7.城市群可持续发展的梯度爬升规律示意图

03

结论与展望

3.1中国城市群的形成发育过程是一个漫长的自然过程，遵循自然发展规律

同全球城市群形成发育过程一样，中国城市群的形成发育与空间拓展过程首先是一个长期的自然过程，遵循着6大自然发展规律，包括城市群形成发育的阶段性规律、城市群多尺度空间集约利用传导规律、城市群空间晶体结构组合规律、城市群空间拓展的蛋型演变规律、城市群自然生长的育树成林规律和城市群可持续发展的梯度爬升规律，这六大规律同时也构成了城市群形成发育与空间拓展的六大基本理论。随着人们对城市群形成发育认知水平的逐步提高，将会从更深层次揭示城市群形成发育的基本规律。但由于中国的城市群目前尚处发育初期或者快速成长阶段，在自然成长过程中，不可避免地叠加了政府的有序干预和宏观调控，这使得中国城市群与全球城市群相比具有强烈的政府主导性。相信城市群进入发育的成熟期以后，市场的力量将会发挥主要作用。

3.2全球城市群发展已进入21世纪的中国新时代，中国城市群研究引领着全球城市群

据美国国家地理网站2018年2月2日报道，采用激光雷达技术发现了距今1200年前发育在危地马拉丛林深处约2098km2、2000万人口的城市群①。这应该是距今报道的世界上最早的城市群。历经千年以后到了19世纪，在经历了长达一个世纪的孕育和成长阶段之后，顺应世界经济重心转移催生的欧美等西方发达国家城市群在经历了完整自然过程进入成熟阶段之后，形成了较为稳定的空间形态、节点体系、通道网络和功能分区，暴露出的城市群发展问题和生态环境问题越来越少，这使得有关全球城市群的研究也相应越来越少，目前少许的研究主要集中在以全球城市群内部人文社会现象的研究。相反，中国城市群发育至今只有大约38年的历程，目前正处在新型城镇化快速成长与转型发展的新阶段，世界经济重心也已经转移到亚太地区，迫切需要将城市群作为承载地，中国肩负起了这一历史使命和责任担当，坚定不移地将城市群作为国家新型城镇化的空间主体，作为世界经济重心转移的重要承载地，中国的城市群发展进入了21世纪引领全球城市群发展的新时代。但城市群快速发育中暴露出了一系列亟待解决的现实问题，迫切需要以问题为导向开展研究提出对策，这使得中国成为21世纪全球城市群研究与建设的引领者。中国城市群研究与建设的经验模式正在被全球城市群建设所效仿和借鉴。

3.3地理学家为中国城市群研究与发展做出了不可替代的重要贡献

从学术理论、技术方法、决策支持和规划实践等多方面进行客观分析后发现，中国地理学家为中国城市群的研究与发展做出了重大贡献。从学术理论贡献分析，地理学家首次提出并科学界定了城市群概念，区分了城市群与城镇群的本质区别，率先提出了城市群空间范围的识别标准，明确了城市群空间范围的四次自然拓展过程，揭示了城市群形成发育与空间拓展的基本规律。从技术方法贡献分析，地理学家研制了城市群发育程度、紧凑程度、稳定程度和投入产出效率定量测度方法，创建了城市群空间集约拓展与布局仿真决策支持技术链，研制了城市群空间集约拓展与布局仿真决策支持系统软件链。从决策支持贡献分析，地理学家推进城市群成为国家新型城镇化主体，提出了中国城市群空间组织的"5+9+6"新格局，被国家十三五规划纲要采用，提出了城市群发育中存在的"城市群病"，为理性建设城市群提出了科学良方。从规划实践贡献分析，地理学家面向国家重大战略需求研制出国内第一部《城市群规划技术规程》，成为指导全国城市群规划编制的技术依据，编制完成了全国2/3的城市群发展规划，为国家城市群规划与建设作出了重要贡献。

3.4未来中国城市群发展的地理学需求依然很大，地理学家肩负着不可推卸的责任使命

2017年10月召开的党的"十九大"报告明确提出，要坚持新发展理念，以城市群为主体构建大中小城市和小城镇协调发展的城镇格局。可见，城市群作为中国新型城镇化主体区和国家经济发展战略核心区的战略定位不可动摇。但作为主体的中国城市群在发展过程中呈现出不可持续的高密度集聚、高速度扩张、高强度污染和高风险的资源环境保障威胁，成了城市病及生态环境问题突出的"重灾区"。如何推动城市群由重灾区转为可持续发展区？如何建设一个与区域资源环境承载力相适应的可持续性城市群？如何协调好城市群地区城镇化与生态环境的交互胁迫关系？如何确保城市群"强身健体"，"练好内功"，成为引领全球城市群发展的主力军？所有这些需求均是摆在地理学家面前亟待解决的重大问题。地理学家应责无旁贷地采用定性与定量相结合的研究方法，引用大数据、智能决策支持技术等新手段攻破城市群发展的一系列问题，一如既往地为城市群的发展献计献策。

目前，全国19个城市群规划编制陆续完成，绝大部分城市群规划通过国务院或省级人民政府批准实施，城市群规划在实施过程中，也会出现一些新情况，暴露出一些新问题，提出一些新需求，都需要地理学家吸纳众智、谋求良策。地理学家发挥作用的空间越来越大，未来将为中国城市群的发展发挥更大作用，做出更大贡献。

资料来源：清华城镇化智库

本期编辑：赵益祯 梁龙武 陆海空 孙磊锋

审核人：任宇飞 王冠