第四节 城市体系
地表上任何城市都是一个开放的社会经济系统，它们不仅与周围区域存在着物质和能量的交换，而且城市之间也在不断地进行物质、能量、人员、信息的交换，这种交换体现了城市间的空间相互作用。使一定区域内不同规模等级，不同职能性质的城市间产生密切的联系，形成具有一定结构和功能的有机整体，即城市体系（City system)。城市体系是区域经济的骨架，是带动区域经济增长的极核。同时，城市体系内的各级各类城市又在一定的规律作用下形成有机的结合。 城市体系的研究内容主要包括：城市体系形成的内在机制，城市体系的地域类型，城市体系内各级各类城市的地域分布特征和规模等级结构，城市间的相互联系以及城市体系与区域之间的关系等。
一、空间相互作用理论
城市间的空间相互作用（spatial interaction）主要有三种类型：第一类，以物质和人的移动为特征，如能源，原材料及工业制成品的交换、人员的移动以及邮件和包裹的输送等；第二类，指城市间进行的各种交易，如财政交易、金融拆借等；第三类，指信息的流动和新思想、新技术的扩散等。
并不是任何两个城市间都会产生相互作用的。城市相互作用的产生必须满足三个条件：①城市间存在着互补性。从供需关系角度出发，如果两个城市对某种货物恰巧存在着需求和供给的关系，它们才会产生以货物流动为特征的相互作用。城市间的经济作用取决于城市的产业结构以及由此引起的经济职能差异；②城市间存在着可运输性。货物、人员及信息的移动是以交通运输和通讯工具为载体的，两个城市间只有具有交通和通讯联系，其相互作用才会发生；③城市间没有中间干扰机会。虽然两个城市间满足互补性和可运输性并导致某种货物的移动，但如果在这两个城市之间存在另一个城市，对该种货物也具有提供或消费的需求，从而产生中间机会，引起货物流动的原起止点的替换，使原来两个城市间相互作用中断。因此，城市间的相互作用必须要同时满足上述三个条件。
城市间相互用量的大小取决于城市间物质流、能量流、人员流及技术信息流的大小，流量越大，相互作用量越大。从理论上测定城市间相互作用量，通常用引力模式和潜力模式。
在一般情况下，两个城市间相互作用量与两城市的规模成正比，与城市间距离成反比，这就是引力模式。即：
…………………（7-1）
在公式7－1中，Iij表示城市i和城市j间的相互作用量；Mi和Mj表示城市的质量规模，通常用城市的人口规模，或经济规模（如工业生产总值，国民生产总值等），也可用反映城市实力的综合指标；Dij表示两个城市间的距离，可直接用空间距离，也可用反映城市间交通运输便捷性的时间距离；K为经验确定的质量权数；b为反映距离摩擦作用的指数，其值的变化受两地间交通运输条件以及货物种类的影响。
由上述可见，城市间相互作用量Iij随着两个城市间距离的增大而减小，这就是空间相互作用的距离衰减法则（dis－tance－decay regularity）。其衰减速度与距离摩擦系数（b）有关，b值越大，衰减速度越快，即b1＞b2＞b3。
根据引力模式，可以测定一对城市间理论上的相互作用量。如果我们要考察某一个城市与城市体系内所有城市（包括它自身）的相互作用总量，则要引入潜力模式。即：
……………………………（7—2）
在公式7-2中，Vi表示城市i与城市体系内所有城市的相互作用总量，称为城市i的潜力（或潜能、位势）；Mj、Dij、b与公式7－1中的符号的意义相同。当j=i时，表示城市i与自身的相互作用量，这时Dij可以采用i城与离它最近城市之间距离的一半，也可以用i城面积的平均半径。
潜力模式反映了城市体系内所有城市之间相互作用的机遇和概率，根据潜力模式计算出的城市潜力，表明该城市对周围城市可以产生的潜能。如果我们将城市人口作为城市质量单位，计算出的潜力称为人口潜力，将城市体系内所有城市的人口潜力用等值线连结起来，从而绘出人口潜力面图。
引力模式和潜力模式是空间相互作用理论的最基本模式。通过50和60年代的探索，已为经济和地理计量学者所熟知并大量应用。70年代初，英国地理学者威尔逊（A·G·Willson）在此基础上作了大量理论研究，将原来的两类模式融为一体，形成了放大的引力模式或称之谓一般空间相互作用模式。我国关于城市空间相互作用理论研究的成果见之甚少，近几年，结合具体区域和具体物流作了实证性研究。例如，对沪宁杭地区城市群体相互作用量的研究，对我国重要城市间信息作用的研究等。
二、城市体系及其类型
所谓城市体系，是指在一定区域范围内不同规模等级、不同职能类型的一组城市相互联系、相互依存，从而构成具有一定功能和结构的城市有机整体。它是在社会生产力发展过程中逐步形成的，是城市间相互作用的产物。
从城市形成和发展的内在机制分析，城市体系是在城市的向心增长（集聚）和离心增长（辐射）交替作用下逐步形成的。在一定区域内，城市以其优越的社会、经济、科技、文化等活动条件确立其作为区域发展的中心地位，随着社会财富积累，城市规模的扩大，从而产生巨大的吸引力，导致周围地区工业和人口的进一步集聚，表现为城市的向心增长。在城市集聚增长的同时，由于环境容量和经济容量的限制，集聚效益在渐次下降，导致城市企业向周围地区扩散，从而形成新的工业中心，以至经济中心，这些新中心则成为人口和工业的集聚点，相对于原有中心，呈现出城市的离心增长。向心与离心增长是城市——区域在一定条件下不断向前推进的发展过程，这一过程将逐步形成在一定区域内具有层次性的城市群体，即城市体系。
城市体系由于其发生机制不同，以及城市之间的组合特征不同，大致可以分为以下三种地域类型：
（一）以某一大城市或特大城市为核心，周围伴有若干不同等级的中小城市及卫星城镇的大城市地区
这是城市体系中一种主要类型，也是近年来世界各国普遍关注的研究领域。从其形成机制来看，主要是大城市离心和向心增长的结果。由于中心城规模过大，引起人口过密、住房困难、交通堵塞、环境污染等一系列社会问题，导致环境质量下降，居民生活条件恶化，城市人口和社会经济活动出现向外扩散的趋势。为此，不少国家和地区开展大城市地区规划，制订一系列政策和措施，促进中心城人口和经济活动向四周扩散，在郊区和邻近地区兴建新城，逐步形成了以大城市为中心的城市体系。因此，人为的规划和控制作用是此类城市体系形成的重要因素。
目前，世界上一些特大城市及其周围的中小城市和卫星城镇所组成的城市群体即属于此类。如我国的上海、俄罗斯的莫斯科、法国的巴黎等。上海周围的城市体系以中心城为核心，包括卫星城镇、郊县小城镇、农村集镇。不同规模等级的城镇与中心城之间都以便捷的交通线路相联结，形成一个有机整体，其功能主要体现在中心城的职能和作用上。俄斯罗的莫斯科周围的城市体系，以莫斯科市为核心，包括1座卫星城和周围80多个城市和城市型镇，面积达1.5万平方公里，人口 1200多万，其中莫斯科市的人口占60％以上，周围城市和城市型镇分布在距离市界 60～90 公里范围内，主要形成 7个集团式城市，这些城镇在国民经济、劳动、文化生活、休憩等方面与莫斯科市有着密切的联系。法国巴黎在二次世界大战后，为顺应城市人口由市区向郊区流动的趋势以及改造旧城区的需要，提出规划建设新城的设想，在距市中心25～35公里范围内规划建设5个新城，这些新城到2000年的规划人口均在30万人左右，成为所在地区政治、经济、交通、文化及商业的中心，并以便捷的交通保持与母城的联系，成为巴黎的副中心，使大巴黎的城市体系更臻于完善。