空间相互作用与环境效应:研究进展与新探索
一、国内外空间相互作用的理论与实践研究
城市与区域作为人类经济、社会、文化、政治等活动的空间和物质载体，城市之间、城市与区域之间总是在时间和空间上不断地进行着物质、能量、人员、信息等的交换，这种时空上的交换即为空间相互作用[1]。空间相互作用原理最早由美国地理学家E.L.Ullman提出[2]，他综合B.Ohlin[3]、S.Stouffer[4]等人的观点，大量吸收物理学、统计力学、经济学的理论与模型，形成了空间相互作用理论。
大量数学模型的运用促进了空间相互作用的定量分析方法和模式，丰富了地理学的研究方式。19世纪80年代，英国人口学家Ravenstein首次在人文社会科学领域使用了万有引力模型。引力模型经1929年W.J.Reily的零售市场引力法则[5]、1949年P.D.Converse的断裂点公式[6]和G.K.Zipf[7]等的演绎和推广之后，在地理学研究中，尤其是在城市等级体系、城市吸引区边界的确定等领域得到普遍应用，但在研究系统边界、障碍、排斥等概念时，有较大局限性。瑞典学者T.Hagerstrand于1953年在其论文“作为空间过程的创新扩散”中首次提出空间扩散的问题，认为各种空间扩散过程具有独特的一套屏障作用和不均质的社会经济，其后得到广泛盛行[8]。1969年Wilson把相互作用分为宏观和微观两个层次，借鉴了统计力学的思想，提出最大熵模型，使空间相互作用理论获得突破性进展，被应用于交通货运流的预测研究[9]。1980年代，由Haken创立的协同学与传统的社会学联姻，形成一门新兴的交叉科学——定量社会学[10]，其中一些理论思想和研究手段对研究空间相互作用问题很有借鉴意义。1980年代中后期以来，随着高速公路、航空等新型交通运输方式的普及，互联网的快速发展及其带来的交通通讯方式的改变，在研究区域人口、物质、技术、信息等流动中产生了新的变化，在航空客流研究中提出了“轴—辐（Hub-and-spoke）”等新的理念[11]。
我国众多的人文地理学者，尤其是经济地理、城市地理、交通运输地理等学者们在1980年代后借鉴和引进了国外空间相互作用的相关理论与模型，演绎和推广了相关模型，如分形理论模型等，并广泛应用于城市体系、城市经济区、空
间运输联系、城市关联网络等领域的研究[12-16]。
总体来说，国内外空间相互作用研究主要基于“空间流”的分析[17-19]，在城市空间相互作用研究中已成为一种趋向，客流（侧重航空客流）分析为主，相对缺乏物流实证，技术信息流分析则更为困难，空间流分析的拓展空间广阔。近期国际研究则主要侧重于全球或洲际城市体系研究，忽视了区域尺度。我国学者则在国家层面或以相对发达地区如京津、长三角、珠三角等地区为主，集中于城市空间相互作用研究，极少涉及正处于成长中的区域如东北地区、中西部地区的城市与区域空间相互作用的探讨。另外，已有研究侧重于空间相互作用的影响因素、相互作用特征以及模型的运用与发展，大多局限于经济领域，较少涉及社会领域，对环境影响、生态服务则研究更少。 二、新视角——“功能区”与“区域外部性”
在区域研究上，探求和表现区域之间的“差异性”一直是地理学的焦点和热点，而对其间的“关联性”研究则基本局限在地球表层物质运动和“整体性”的领域里。区域性是地理学认识问题的独特视角之一。认识区域性又可以从两个视角出发：差异区与功能区。“功能区”是区别于“差异区”的又一种区域观：①功能区是从外部功能角度来识别区域，注重区域的一致性，强调一个区域对其它区域的作用，即区域的空间作用。②功能区是类型区，不但强调区域内部结构分析，更注重演化、发展、迁移等地理过程及由此而形成的新的区域结构等动态格局。
区域作为人类社会经济活动中的一个行为主体，在某个地理位置上占有一定范围的地理环境，或起到环境支撑功能（提供自然与经济资源、生态服务等），即更多地作为“环境空间”存在，或作为社会经济活动中心（人口—经济集聚体），即更多地作为“经济—社会空间”存在。区域发展所形成的各种具有鲜明功能的空间地域，如增长极、点—轴、条带、网络、圈层、核心—边缘地和相对落后地区等，它们的整体构成“空间结构”——是具有环境－经济－社会空间的“中心地”在不同时空尺度上不断相互作用的结果，是空间相互作用的静态表现形式。
区域空间作用问题受到越来越多的关注，一个重要问题是，这种空间作用往往具有“外部性”特征，环境经济学的分析认为这正是导致资源、环境和生态问
题的根源［28］。但，这只是“外部性”的一个领域。
这里，我们把“区域外部性”界定为：一个区域的经济发展和生态环境变化——在工业化、城市化过程中——对其它区域产生的、不受市场力量作用的外部影响，即产生“环境效应”。环境效应具有综合性的特征，区分为三个方面：环境影响、生态服务和发展关联，表现为存在地理方向、路径、范围、距离、等级、梯度和强度各不相同的、动态的“地理运动”。理清环境效应的动态机制，需要考察“空间结构”与“地理运动”的关系。
因此，“功能区”与“区域外部性”是认识空间相互作用及其环境效应的一个新视角，从这个视角出发可以解决：环境效应的内涵；环境效应的性质，包括正面的效应和负面的效应；环境效应的“空间作用机理”，即明晰环境效应的“区域责任”；在明晰“区域责任”的基础上协调区域关系，即不仅通过改进人地关系，也通过改进区域关系实现环境效应的优化——根据地理运动的客观规律制定相应的政策、制度，实现区域关系的协调发展。
在环境效应研究中，地理学一般注重的是人类经济活动与环境演变之间自然规律的一方面，对经济关系注意不够，功能区和区域外部性的研究有助于地理学从制度、体制和政策等内在关系方面增强解决问题的能力，推动地理学在内在关系研究方面的进展。
三、新思维——跨学科的“微观－宏观机制”相结合
西方经济学从市场失灵角度对于“外部性”（环境影响）的研究，提出“公共物品”问题，揭示了在产权不明晰的条件下资源环境问题产生的必然性，提出产权可以明确责任者、受益者，以通过交易“回归”市场调节，这为研究空间相互作用与环境效应提供了“微观机制”思路。但经济学又无法在具体的地理空间去追查具体的经济活动者（企业或区域）。而“地理运动”是具体的，通过其外部作用的方向、路径、范围、等级、梯度和强度等的考察，有助于找到责任者或受害者（区域），不但能够弥补经济学的不足，更重要的是为区域政策的制定和实施提供科学的依据，即基于“微观机制”基础形成“宏观机制”思路。 区域是具有经济—社会—环境意义的地理空间，相互作用机制是复杂的、非线性的，不但要进行基于企业或区域的产权交易、“成本—效益”等微观经济机制分析，还要基于不同时空尺度区域“结构—功能”的宏观空间机制分析。单纯
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