解释城市｜哪些城市更愿意“抱团”发展

【编者的话】

各式各样的城市排行榜总能把城市划分为“三六九等”。从城市网络的视角看，这些城市只是处于不同的社团结构中，理解和识别城市网络中的社团结构对于理解城市网络的局部特征至关重要。本期解释城市，笔者将解释城市社团结构的相关概念和算法，通过城市的社团结构认识城市背后的组织和运作模式。

“人以类聚、物以群分”，这一点在城市网络上也可以直观表达出来，城市网络中一个个显而易见的社团结构就是城市“抱团作战”的最好证明。 

一、城市社团结构-城市集聚的网络表征

在社会组织体系中，具有相似背景和特征的人往往容易集聚，如果把所有人的社会关系网络图绘制出来，这群人在图上就会形成一个“团簇”，这就是典型的“人以群分”。其实，城市领域本质上也是如此，一类具有相似背景、相同层级或者频繁互动的城市，在全球城市网络图景中会呈现一个个社团结构。因此，城市网络的社团结构本质上是城市间互动强度和参与强度的分类判别，代表着城市组织体系的多元生态。

城市网络中的社团结构总体来看表现为几个特征。

一是内紧外松，城市与其所在社团内部各城市之间的关系要比与社团外部的城市的关系更加紧密。以图1中的专利合作的城市网络为例，同属一个社团中的北京、上海、天津、武汉、广州等城市之间的专利合作要比这些城市与其他社团中的城市更加紧密。

图1  中国城市专利合作网络的社团结构
资料来源：Ma H.; Fang, C.; Pang, B.; Wang, S. Structure of Chinese City Network as Driven by Technological Knowledge Flows[J]. Chinese Geographic Science, 2015, 25(4): 498-510.

二是结构复杂，尽管可以通过一些模块化算法大致将某一个城市归入到某一个社团里，但社团内部也会存在明显的派系关系，社团内部也会有子社团，社团之间也可能会存在交叉现象。北京、上海、南京、深圳、武汉这样的科学型城市在专利合作方面更容易在原先的社团中形成子社团，内部联系更加紧密，而东莞、佛山等城市很容易就被划入其他社团。

三是要素主导，全球城市网络和中国城市网络内部的社团结构如何，主要取决于以何种要素形成了该网络，以科技类要素形成的网络中，科学型和创新型城市更容易形成一个社团；以商品贸易要素形成的网络中，空间距离接近的城市更加容易同属一个社团；以航空路线形成的城市网络中，人流量多的城市更容易同属一个社团。

四是动态演化，没有一成不变的城市，也就没有固定不变的社团结构。从全球城市网络整体的社团结构来看，亚洲城市进入高等级社团的城市数量在过去20年里明显上升。比如，GaWC的世界城市名册中，2000年Alpha级别以上的亚洲城市数量仅3个（香港、东京、新加坡），到了2020年已经增加到9位（香港、新加坡、上海、北京、迪拜、东京、孟买、吉隆坡、雅加达）。 

二、如何识别城市网络中社团结构

识别城市网络中社团结构的本质就是做一个聚类，把具有相似特征的城市归为一类。从更加广义的一般网络上看，通常采用三种方法识别网络中的类别或社团结构。

一是基于谱聚类的方法，所谓谱聚类，就是根据网络中城市之间的相似性，在特征向量空间中进行聚类，将城市网络这个多维数据进行降维。

二是基于统计推断的方法，比如可以预先将几个城市分为一类，接着再用统计推断模型验证他们是否是一组，如果是则保留，否则就剔除。应用最广泛的就是著名的随机分块模型（SBM）。

三是基于质量最优的方法，本质是构建一个质量函数，里面包含社团结构的一些参数，然后采取不同的分类，当质量函数达到最优，这时候的分类就被视为最优的社团划分方法。

有学者采用第三种方法构建了一个模块函数分析了我国334个城市间物流网络的社团结构，发现这些城市可以划分47个社团结构，每个社团里含有3-15个城市不等，基本都是一个中心城市及其周边的中小型城市。比如，北京社团中包含了北京、天津、唐山、秦皇岛、张家口、承德、廊坊、大同、呼和浩特、赤峰、乌兰察布等11个城市；而苏州社团则包含了上海、苏州和南通三座城市。这47个社团也可以进一步聚为经济一体化型、自然资源型、交通运输型、行政分割型、文化地方型五大类。此外，这47个社团也与我国的城市群体系有一定程度的对应关系。

理解城市网络中的社团结构对于理解城市功能，弄清城市能级和理解城市的“圈子文化”具有重要参考价值。当前，城市社团划分的主观性仍然存在，随着大数据技术的不断完善，社团结构背后的城市关联、城市圈层、城市互动以及城市组织将更加清晰，城市之间的互鉴互通互动也将进一步深化。 

参考文献

[1] Ma H.; Fang, C.; Pang, B.; Wang, S. Structure of Chinese City Network as Driven by Technological Knowledge Flows[J]. Chinese Geographic Science, 2015, 25(4): 498-510.

[2] Ma, J.-C.; Jiang, Z.-Q.; Ma, Y.-J.; Dai, Y.-H. Community Structure and Resilience of the City Logistics Networks in China. Mathematics  2023, 11, 4352.

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 “解释城市”专栏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，解释城市科学以及城市中人类行为动力学的一般特征和规律，探究利用前沿城市科学理论优化城市治理的路径和方法。