解释城市｜多层次城市网络不同元素之间是如何互动的？

[编辑的话]

单一元素流构建的城市网络已经不能满足日益丰富的城市功能和日益多样化的互动需求，多层城市网络应运而生。与单一元素形成的城市网络相比，多层城市网络有什么显著优势，在城市实践中有什么启发？本期，我们将关注多层城市网络，探讨城市差异因素是如何互动的。

世界城市网络(World City Network，WCN)其中，城市是作为一个节点而不是中心存在的。作为一个节点的价值在于它与其他节点的联系。这种与外界的普遍联系， 突出城市价值流的功能和价值观，决定城市在网络中的地位。

从动态的角度来看，随着全球化和信息化进程的深入，城市网络不断扩大。而且，随着网络中节点功能和地位的变化，一些城市可能会衰弱，一些新兴城市可能会崛起，进而呈现出城市网络动态发展的景象。

从未来的发展来看，城市将有更多的复合功能扩展。并且不同的功能正在相互融合和渗透。特别是在现代信息通信技术、互联网和大数据的推动下，各种社会和经济活动越来越依赖知识创造和应用，这表明城市的经济基础正在从商业服务向知识产业进一步加速转变。在这种情况下，显然已经不能满足城市功能复合和城市要素流动复杂化的需求，关注某一要素流量或使用单层网络描述和分析城市网络特征。

第一，城市间元素流的互动正在走向功能和复合。

以Smith和Timberlake为代表的学者认为，城市的元素流分为方式流(如人、信息、物质)和功能流(如文化、经济、政治和社会)，从而创造了一种新的城市间联系类型。而以周振华为代表的学者认为，城市元素流量的演变大致可以分为三个阶段:一是物流主导(初始阶段)；第二，现金流主导(成熟阶段)；第三，科技文化流(发达阶段)领先。

因此，选择资本、人力、技术和信息来构建城市的多层网络，既包括城市联系的方式属性和功能属性，又符合城市要素流量的历史演变方向。

单一元素流的局限性日益突出

通过分析资本、人力、科技和信息构建的多层城市网络，我们可以对城市配置这些资源的实际路径有更深的了解，也可以分析这些不同资源元素之间的相关性，以及城市在推动不同元素流动方面的异同。深化城市基本功能研究与城市经济社会的相关性研究意义重大。

就研究对象而言，城市网络的兴起，一方面是随着网络科学的兴起而兴起，以城市为网络节点，以城市之间的联系为网络的边缘，构建城市网络来分析城市资源的流动性，对于传统的区域经济学来说，是一种全新的研究方法，能够表现出克服传统区域计量不能大规模呈现一些城市某些属性聚类特征的不足，同时也能动态地描绘城市关联属性 变化特点。另一方面，随着全球化、城市化和信息化趋势的不断演变，城市之间的联系日益加深，城市体系逐渐走向网络化的新趋势。另一方面，随着全球化、城市化和信息化趋势的不断演变，城市之间的联系日益加深，城市体系逐渐走向网络化的新趋势。目前，中国的城市网络研究大多是特定的 性是构建网络的基础，从而研究城市的聚类特征和社区特征。例如，一些学者建立了中国城市网络，分析了网络的等级结构特征和组织模式，认为技术经济特征和管理机制是铁路和航空网络特征差异的主要原因。

还有学者建立了基于上市公司的长三角城市网络，分析了长三角上市公司在长三角各地级市的分支结构和投资额，分析了其空间布局特点。

世界城市网络研究方法在国外已成为一种基本的研究范式。以Taylor为代表的“全球化与世界城市”研究小组(Globalization and World Cities，GaWC)为高级生产者提供服务(Advanced Producer Service，APS)公司总部及分公司的全球办公网络建立了全球城市网络，通过分析网络的区位分布结构，我们可以分析城市之间的功能连接关系，并根据节点和边缘的连接强度，每两年对城市和城市之间的关系进行排名。这一排名被全球政府和科研机构视为城市竞争力的重要参考标准。这些城市网络研究都是围绕一定的元素和特点构建的，但是城市之间的联系通常是多维的，不仅是公司，还有交通、物流、资金、人员等方面的联系。单层网络在反映一定特征方面具有重要意义，但不能全方位反映城市的功能联系，也不能解释城市某一资源元素网络与其他资源元素网络的联系。

寻找多层城市网络元素的互动模式和路径尤为重要

专注于Bianconi的多层网络：结构和功能（Multilayer Networks: Structure and Function）将多层网络定义为多个具有相互关联特征的单层网络组成的网络架构。他将多层网络分为三类多层网络，一类是多层网络。(Multiplex Network)，也就是说，具有相同节点但不同特征的多层网络相互关联。一是时变多片网络(Temporal Multi-sliced Network)，也就是说，随着时间的推移，某个属性的网络形成了多个截面上的网络。最后一个是网络中的网络。(Networks of Networks)，在这种网络结构中，第一层网络的每个节点在第二层网络中由一组网络组成，而第二层网络中的每个节点由第三层网络组成，形成嵌入网络的多层网络结构。

目前，多层网络理论研究主要集中在对统计物理领域相关统计特征的分析上，对多层网络建设城市多层网络架构的研究尚未大规模进行。然而，一些学者试图探索多层城市网络，从不同元素流和不同元素流的演变来看。

图1 三种形式的多层网络：从左到右分别是多路网络，时变多片网络和网络中的网络。

比如有学者讨论了中国城市高铁网络与经济网络的演变特点和协同关系，可以看作是对城市交通网络与城市经济网络组成的双层网络研究的初步探索，研究了双层城市网络之间的互动关系，并认为全国省级中心城市的高铁网络与城市经济网络具有较高的相关性，在统计意义上显著。在国外的研究中，一些学者讨论了以行政区划和地理人口为特征构建的多层城市网络，并研究了多层网络事件的多个特征。他们的研究发现，城市的地理互动比行政互动更强。

多层城市网络所揭示的城市互动的多样化对于在城市治理中找到各种元素流量的关键变量尤为重要。随着多层城市网络相关理论和实践的完善，元素互动的方式和路径将被描绘得更加清晰。

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“解释城市”栏目由上海发展战略研究所戴跃华博士主持，关注城市科学发展的前沿趋势，解释城市科学和城市人类行为动力学的一般特征和规律，探索利用前沿城市科学理论改善城市治理的路径和方法。

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