在前面几章中我们研究了交通运输对空间结构演化的作用机制，实际上交通运输和空间结构演化之间存在着相互反馈的作用，不仅交通运输影响空间结构演化，空间结构演化反过来也影响着交通运输的发展。本章我们首先研究空间结构演化对交通运输发展的影响，然后研究空间结构演化与交通运输之间的互动耦合关系。

从交通运输发展与经济社会发展的拟合程度来看，目前主要形成了三个研究交通运输发展的视角：第一类是以交通运输技术更替为主线展开的研究；第二类则是以需求满足为主线进行的研究；第三类是以制度变迁为主线进行的研究。对这些研究的经济学归纳有助于我们更好地从整个社会经济发展的角度把握交通运输发展的经济规律，这对揭示区域经济发展中交通运输的作用机理是非常必要的。

8.1.1.1　技术主导的交通运输发展

以技术更替为主线的研究主要从交通运输领域的技术进步和技术更替入手，考察并总结长期交通运输技术发展演进和更替的一般规律，主要有运输技术发展阶段模型、运输技术的扩散—替代模型和运输与国民经济的交替推拉模型等。

运输技术发展阶段模型主要以世界运输业发展的历史经验作为其理论支撑，着重概括世界运输业发展的一般历程。以运输技术特征划分运输业发展阶段，基本一致的划分方法是：运输方式发展经历了水上运输阶段（从原始社会到19世纪20年代）、铁路运输阶段（19世纪30年代到20世纪30年代）、公路、航空和管道运输阶段（20世纪30年代到50年代）、综合运输阶段（20世纪50年代以来）。

奥地利维也纳技术大学格鲁贝勒（Amulf GmUec，1989）在其博士论文的基础上于1990年出版了《基础设施的涨落：运输技术变迁及其演进动力学》。格鲁贝勒认为，某一种运输方式的技术变迁可以类比于生物的成长，如具有进化、繁殖、选择和增长的特征。他认为典型的生物和技术的增长像一个“S”形模式，开始是缓慢增长，接着加速增加，最后导致饱和。

图8.1　美国各类运输基础设施里程增长变化[1]

在格鲁贝勒的运输技术扩散和替代模型中，美国运河的扩散率为31年，完全的扩散跨度为60年。这就是说，在美国，运河网络的成熟花了近半个世纪，大多数（近80%）运河是在30年内建成的，1835年达到了最高增长。达到了饱和水平之后，运河网络由于铁路竞争性的替代而使其迅速衰退。格鲁贝勒的模型表明，在运河之后的运输基础设施如铁路、公路也有一个相似的增长模式。在格鲁贝勒描述的运输进化模型中，限制每一条成长曲线饱和阶段最高点的是决定该种运输方式发展极限的自然环境和资源条件，如所需的水运条件、相应的能源供应、修路和停车的地面空间等；而决定每一种运输方式曲线下降速度的则是下一种新兴运输技术所形成的竞争压力。从总的运输变化来看，格鲁贝勒认为旅客运输是一个持续不断的增长过程，货物运输却由于当前经济结构的高技术和服务化趋势而从数量增长转向更注重提高运输质量。

熊永钧在其《运输与经济发展》[2]一书中提出运输成本法阀值律，他把运输看做是经济增长中的变量。现代经济增长过程只是在运输成本降低到某一个阀值时才出现的。运输技术的创新与突变，是新运输方式或运输系统形成的首要的或决定性的力量，每一次运输技术创新导致运输成本降低。

以技术为主线的研究仅仅关注交通运输自身的内部发展，因此这种归纳只是对交通运输发展表面现象的抽象和归纳。近年来，交通运输发展研究的技术视角开始逐步和社会经济发展的视角融合。这主要是因为任何技术创新都离不开其所处的社会经济大环境，从更广的角度观察和分析整个社会的交通运输基础结构演变过程，可以更好地总结交通运输发展的规律。

技术互补和方式融合开始成为交通运输发展中的新趋向。运输技术和运输方式对基础设施和整个社会经济的促进作用并不是单纯由技术替代来完成的，技术互补更是交通运输发展中的核心。这主要是因为每一种运输方式都有其他方式所不具备的长处和优势，技术上的互补也更好地将每种方式的优势淋漓尽致地发挥出来。

交通运输网络的技术特征使得交通运输网络表现出很强的密度经济和范围经济特性，这就决定了不同方式间交通组织和协调必不可少，不同方式间的融合开始成为交通运输发展的最终趋势。通过构建融合多种运输方式的综合交通运输网，可以使一些方式通过不同方式间的互补和技术上的创新得到新生，如海铁联运的发展和内河航运的重新兴起等。

8.1.1.2　制度导致的运输发展[3]

运输业的发展实质上是运输生产率的提高，生产率的提高有两种途径：一是运输技术变迁；二是运输技术潜能得到充分释放。运输业发展受多种因素的影响，需求、相对要素价格、技术和制度这些因素相互支持、相互制约，共同决定运输业的发展，其中制度创新在运输业的发展中起着至关重要的作用。运输业的发展离不开技术进步，而技术进步是相应制度发展的结果。在运输业的发展中，制度因素的作用主要体现在以下几个方面：

第一，制度化的技术创新方式加速了现代运输技术的产生。在17世纪科学技术革命之后，科技创新方式发生了根本性的变革，实验创新取代经验性创新成为创新的主导方式，在此情况下，企业和各种类型的科研机构开始出现，并以它们为主体通过市场交易来组织创新，各类运输技术研究机构对运输技术的改进和创新起了重大的推动作用。

第二，运输企业组织变迁适应了技术进步的要求。诺斯认为“交易费用与技术是密不可分的，它增加了专业化从而导致组织创新，组织创新导致了技术变化，技术变化进而需要组织创新去实现新技术的潜能”[4]。钱德勒研究了美国铁路运输业的制度变迁，从19世纪40年代开始，由于铁路运输技术创新，需要保证乘客的安全和更高的效率，需要更有特殊技能和经过训练的人员进行调度，铁路安全，客、货运调度，铁轨、车站和其他设备的维护和修理，有赖于相当规模的管理组织，在这种情况下，第一代现代工商企业的雏形因铁路管理的需要而出现。

第三，市场制度对运输业的发展起着基础性支撑作用。运输市场通过价格机制反映要素相对价格变化和运输需求变化，对运输技术变迁的速度和方向产生影响。运输市场通过价格信号诱致创新，从而减少运输技术创新的不确定性。

第四，政府的直接干预影响着技术进步和基础设施建设。由于运输业的准公共产品特性以及自然垄断特性和运输的外部性，使得政府在运输业的发展中起了相当重要的作用。

第五，产权结构、融资制度对交通运输业的发展起了重要作用。有效的产权制度通过制度安排，使创新者的个人收益率尽可能接近社会收益率，形成了对创新行为的制度性激励，从而有利于促进技术创新和经济发展。杨小凯深入地分析了产权结构对交通运输设施发展的影响，认为产权结构在很大程度上决定着一个国家或地区的运输基础设施的发展速度。而像我国20世纪80年代后开始实施的BOT制度也有力地促进了我国交通基础设施建设。

第六，文化等非正式制度安排在交通运输业的发展中也起着重要作用。一些学者研究中国和日本近代交通运输的发展时指出，中国之所以在相同经济发展阶段和日本呈现很大差异，主要原因是中国保守和封闭的意识形态以及文化传统妨碍了运输技术的引进和扩散。

第七，制度变迁影响着既定技术条件下的运输生产率。按照诺斯的分析，任何一种运输技术都有其生产最大可能性边界，在现实中它们往往很难达到最大可能性边界，通过制度的改进可以促使其释放技术潜能。

8.1.1.3　需求引致的运输发展

交通运输发展中呈现出一种很强的运输需求不断产生又不断得到满足的发展趋势。经济活动引发的运输需求层次、规模的发展变化推动交通运输不断发展。部门需求运输发展模型、区位运输网络演化模型、运输化模型等都从需求角度探讨了交通运输的发展。

罗斯托认为经济增长阶段的更替会带来主导部门次序的变化，相互联系的主导部门一起构成主导部门综合体系。主导部门综合体系通过旁侧效应和前瞻效应诱致出了对交通运输的需求。部门需求的运输发展模型是基于运输需求角度来分析运输业发展的，该模型的优点是对于具体的某一部门或产业的发展提出一种对运输发展的需要，能够在具体的操作中使人们知道需要发展什么样的运输工具。

荣朝和在其博士论文《论运输化》中详细论证了运输化理论，提出了将各种运输方式作为一个系统进行分析，从交通运输长期变化的角度刻画了交通运输与社会经济发展之间的关系。运输化理论认为运输化是工业化的重要特征之一，也是伴随工业化而发生的一种经济过程。运输化理论认为社会经济发展可以分为前运输化、运输化、后运输化三个阶段，其中运输化阶段又可以分为初步运输化和完善运输化两个分阶段。在不同的发展阶段，由于工业化发展阶段不同，生产特点也不同，对产品的空间位移要求也不一样，对运输需求也有很大区别，如表8.1所示。

表8.1　工业化和运输化的关系[5]

图8.2是各发达国家运输化分阶段示意图，从中可以看出运输化与工业化及运输技术进步的对应关系，图中总货运量是一条先逐渐加速增长（在初步运输化阶段），然后逐渐减速增长（在完善运输化阶段），最后在后运输化阶段基本停止增长的曲线。

图8.2　运输化与工业化阶段的对应示意图[6]

从上述三种交通运输发展的理论可以看出，交通运输发展主要还是受供给和需求的影响，技术和制度都是从供给方面对交通运输的发展形成一些制约。

交通运输业作为一种“引致性”产业，它的发展必须围绕着怎么满足国民经济发展和人民生活需求来进行。在城市群中，经济活动空间结构对运输网布局的影响也越来越突出。城市群运输资源的空间配置最终都是围绕区域框架来进行的，运输线路和运输流量在空间的网状分布，与社会经济一切客体的活动轨迹和组织状态有着同构性。城市群空间结构主要从需求方面对交通运输的发展产生重要影响。

8.1.2.1　空间结构演化影响着城市群交通需求总量

（1）集聚和城市的规模影响着城市间的交通需求

根据重力模型，地区间的客货流量是两地区间相互吸引、相互排斥的结果，从出行起点O到讫点D的客货流量与O点的总出行发生量和D点总吸引量成正比，而与O，D两点之间的距离成反比。

国外对重力模型的研究始于20世纪三四十年代，最初是为了分析城市间的人口流动及客流分布情况，随后这种模型被推广开来。几十年来，对重力模型的研究重点主要在模型变量的选择及参数的修正等方面。

经过多年演变，目前常用的重力模型的基本表示形式为：

其中：Tij是城市间的客货流量；Pi，Pj是两城市的人口或经济总量；Kij 是i区和j区的经济调整系数；Fij是i区到j区的广义距离（即交通阻抗），它可能是两地间的实际距离、出行时间或费用等；α，β，θ为修正系数。

重力模型的思想最早来源于牛顿万有引力定律，它力求应用自然界的普遍规律——万有引力对地区间的运输联系作出比较合理的解释，通过对地区间相互作用的分析来研究客货流的分布情况。同牛顿的万有引力定律一样，质量和距离是重力模型中的两个重要的概念，但它们通常具有广义的内涵。所谓质量，可以包括地区的社会、经济、文化、人口、自然资源等各方面因素，其表现形式就是地区的客货发生总量或吸引总量。而距离也通常使用经济距离的概念，即广义的交通阻抗，它可以是两地间的实际距离，也可以是时间、费用，或者其他因素的组合。

由重力模型的基本形式可以看出，在交通阻抗不变的情况下，两城市之间的交通流量与两城市的规模成正比。

（2）分工和专业化对城市交通运输的影响

根据空间运输联系理论，运输联系的目的就是消减由于社会经济活动引起的空间势能的差异，使不同的区域一体化或协同化。因此，区域差异的程度、互补和依存的能力、强度是空间运输联系产生和演变的客观动力。

建立在差异基础上的互补与依存是空间运输联系产生的直接刺激因素，并制约着其联系的地域范围、联系方向、联系强度和联系特征。同时，运输联系也是这种互补与依存实现的重要标志。

区域生产专业化发展加剧了区域间相互依存的强度，因为其生产的目的就是为了满足其他区域的需求。因此，区域生产专业化的地域服务指向决定着空间运输联系的地域方向，需求与供给的强度决定着运输联系的强度。无论是产品生产专业化还是产品生产工序专业化，对空间运输联系的作用都有促进作用。

生产与消费以及生产环节空间分布产生的区域依存与互补关系，即产品生产专业化和产品生产工序化引起的区域相互协调与统一，这种关系在运输联系发展的过程中，使不同区域能够各展所长、相互协调，形成有机的整体。

区域生产专业化内容的转化对空间运输联系的发展有着直接影响，这种转化主要表现为产品生产专业化向生产工序专业化的转变。以产品生产形成的区域专业化所产生的运输联系多发生在互补区域之间。随着技术的进步，最终产品的生产不再局限于一个厂区内部，各个环节在空间上相互独立，引起工序专业化的发展。这种专业化的产生和发展，不仅加强了异质区间的互补联系，同时也促进了同质区间的运输联系。

8.1.2.2　城市群空间结构演化对交通运输方式的影响

在城市群发展的初期，城市群空间结构特征表现为城市孤立内聚发展，城市间的分工不明显，城市间的差异性和互补性不明显，城市间的运输联系不是很大。此时，城市群的交通运输发展主要以城市内部交通发展为主，城市间的交通运输方式单一，线路较少。

随着城市群进入快速发展时期和成熟期，城市群内的集聚和扩散作用明显，分工体系形成，特别是随着产品内分工的发展，企业在时空上的关联度不断提高，相互联系的准确性要求也不断提高。同时，城市群的经济增长方式逐步从粗放式向集约化转变，产品从劳动密集型向技术密集型转化。企业为了提高竞争能力，提出了零库存方案，由此对运输业提出了即时供货系统（Just in Time System），要求运输系统运送货物的时间既不能提前，更不能推迟。在现代化的生产组织与管理中，缺料造成的损失是巨大的，为了防止出现这种情况，要求运输业能提供货物动态信息，即所谓“可视物流”（Visible Logistic）。除尽可能压缩库存外，企业还想方设法缩短货物在途时间，要求运输过程尽可能减少中转环节。整个物流因此而呈现出量少、批次多，运送要求极高的趋势。

随着专业化进程加速，大量与货物运送有关的厂家将未能形成规模化生产的业务环节剥离出来，形成物流系统的业务内容，其中最多的是包装业。这也是厂家、商家减少资金占用的重要措施。而对于运输系统来说，这有利于提高车厢容积、重量的利用率，降低运输成本。由上述可知，在经济发达的国家，运输过程对需求者的影响已经远远超出运输本身，运输业正逐步被融合到整个经济活动系统中而失去其个性。

随着社会经济的发展，客运需求层次上升，各种运输方式间的竞争由数量竞争进入质量竞争，旅客开始重视客运的安全性、舒适性、速达性、便捷性等运输质量。

由于对运输供给的可靠性、时效性、灵活性、直达性提出越来越高的要求，城市群的交通运输一般会出现由各种运输方式的兴衰交替发展到综合运输的过程，同时，由于道路运输在时效、灵活性和直达性方面的优势，公路运输的地位会逐渐上升，而铁路、水运的地位逐步下降。

长三角运输结构的变化，也表现出从铁路、水运为主向综合运输发展的过程，并且公路运输地位逐步上升。在20世纪80年代以前，铁路是长江三角洲的客货运输的主导方式，水运在货运总量中也占据相当地位，而公路的客货运距离平均不足30公里，只是作为相邻城市间的交通运输的一种补充。在80年代后，长江三角洲地区的综合交通发展局面形成，其中公路的发展远远超过铁路和水运的增长速度，尤其是高速公路快速发展，成为诱发和构架地区内联系的主导力量。

8.1.2.3　空间结构演化对交通运输布局的影响

经济活动的空间差异是空间运输联系产生的经济基础，在城市群内部，城市规模以及各城市间的分工、专业化水平均不相同，这种由于空间结构导致的差异形式是决定城市间货物运输量、人流量大小的重要因素。经济空间子结构相同的区域间交换的运输量较小，而经济空间子结构不同的区域间交换的运输量比较大。

经济空间借以维系的区域内在经济和地理的客观联系，其结构是区域内多个不同等级的空间子集内在经济联系的反映，经济空间随着所反映的地区内在联系的波动和演变发生结构变动。经济空间结构处于演变中，运输布局也随之不断变化，在不同的经济发展阶段，经济空间结构与运输网的布局和运输方式的选择具有一致性。

不同空间分布类型的城市体系，决定了其内部各中心城市间的相互交流的空间格局，从而对应着不同布局形式的区域运输网络，如图8.3所示。

图8.3　不同空间结构的城市体系内部要素流的流动

资料来源：作者根据有关资料整理。

从图8.3中我们可以看出：单中心城市体系，城市间主要是垂直等级联系，这种城市间的关系，决定了城市间的交通运输网络布局形式主要是中心—腹地蛛网交通线网；双中心城市体系，城市间主要是水平联系，城市间的交通运输网络布局主要是发达的带状综合交通运输走廊；而多中心网络化城市体系，城市间主要是横向水平联系，城市间交通运输网络布局是以运输走廊为骨架的发达的综合交通运输网络。

20世纪60年代末，由于对系统的性质、结构、功能、控制等研究的深入，人们更加关心系统的动态演化过程。在一系列的物理、化学试验中，一些“特殊”现象如激光、贝纳德对流、B－z反应，以及在数学中发现的混沌现象等，均引起了科学家们的高度重视。通过对这些特殊现象的分析，系统的复杂性特征逐渐浮出水面。在随后的研究中，人们发现这些“特殊”现象其实包含着具有普适意义的运动规律。科学家认识到他们的研究对象大多不是简单系统，而是复杂系统。对于这样的系统，以往简单的系统分析方法失灵了。人们的结论是，以复杂思想研究复杂系统，这样自组织科学和复杂性研究便应运而生了。

8.2.1.1　自组织理论内涵

自组织领域涉及的是事物自发、自主形成结构的过程，在这种过程中存在着特有的自组织特征、条件、环境和动力学规律。自组织理论是一个理论群，它主要由20世纪六七十年代以来兴起的一些系统理论构成：包括有普里戈金（CI.Prigogine）等创立的“耗散结构”理论、哈肯等创立的“协同学”理论、托姆创立的“突变论”数学理论、艾根等创立的“超循环”理论（Hyperoyole Theory），以及曼德布罗特（B.B.Mandelbrot）创立的分形理论（Fractal Theory）和以洛伦兹为代表的科学家创立的“混沌”理论（Chaotic Theory）等。

在自组织理论体系中，耗散结构理论深刻地揭示了自组织现象形成的环境与产生条件；协同学较多地涉及了自组织形成的内在机制；超循环理论阐述了系统自组织演化的具体形式以及结合发展的过程；而突变论则着重剖析了自组织演化的途径；混沌动力学和分形理论则对系统走向自组织过程中的时间复杂性和空间结构与特性进行了解释和描述。以上这些理论在极短一个时期内相继问世并迅速发展，形成了当今自然科学探索自组织的复杂性演化的前沿。

自组织系统理论所刻画的系统演化可以概括为：在开放的、远离平衡的和有外部物质、能量、信息的非特定输入、输出的条件下，系统以其内部子系统之间的非线性相互作用为动力，即以其子系统之间的竞争和协同为动力，同时受到内、外涨落的随机启动，产生出集体运动的协同效应，其协同关联所产生的“序参量”（即集体运动的基本模式）又进一步支配了系统内各个子系统的竞争与协同，从而使系统走入循环、交叉作用并关联于放大的循环链圈之中。通过这种有效利用物质、能量和信息的循环过程，系统便经历多种突变、渐变，从无序跃变为有序或使有序程度进一步提高，系统便从混沌（平衡态）走向有序，又进一步演化为包含有序结构的非平衡混沌，而呈现在人们面前的便是一幅系统从简单到复杂、从无序到有序、从低级到高级的自组织演化图景。

8.2.1.2　自组织概念

自组织理论的核心概念是自组织，一些新兴学科从不同角度对自组织概念进行了界定。从系统论的观点来说，“自组织”是指一个系统在内在机制的驱动下，自行从简单向复杂、从粗糙向细致方向发展，不断地提高自身的复杂度和精细度的过程；从热力学的观点来说，“自组织”是指一个系统通过与外界交换物质、能量和信息，而不断地降低自身的熵含量，提高其有序度的过程；从统计力学的观点来说，“自组织”是指一个系统自发地从最高几率状态向几率较低的方向迁移的过程；从进化论的观点来说，“自组织”是指一个系统在“遗传”、“变异”和“优胜劣汰”机制的作用下，其组织结构和运行模式不断地自我完善，从而不断提高自身对于环境的适应能力的过程。

协同学的创始人哈肯给自组织下了一个经典的定义，这一定义在自组织学科共同体内获得公认，他说：“如果系统在获得空间的、时间的或功能的结构过程中，没有外界的特定干预，我们便说系统是自组织的。这里的‘特定’一词是指，那种结构和功能并非外界强加给系统的，而且外界是以非特定的方式作用于系统的。”[7]

自组织概念，作为一种过程演化的哲学上的抽象概念，包含着三个过程：Ⅰ由非组织到组织的过程演化；Ⅱ由组织程度低到组织程度高的过程演化；Ⅲ在相同层次上由简单到复杂的过程演化。这三个过程都具有本质区别。过程（Ⅰ），是从非组织到组织，从混乱的无序状态到有序状态的演化，它意味着组织的起源，需要研究的是组织起点和临界问题；过程（Ⅱ），是一个组织层次跃升的过程，是有序程度通过跃升得以提升的过程，研究的是组织复杂性问题，而组织复杂性被认为是20世纪和21世纪科学研究的前沿；过程（Ⅲ），标志着组织结构与功能在相同层次上从简单到复杂的水平增长。这种组织复杂性的增长，也是复杂性研究的重要任务。这三个过程形成了组织化的连续统一体，可以用图8.4来表示。

图8.4　自组织演化过程[8]

8.2.1.3　城市群交通系统的自组织特征

城市群交通系统是一个复杂的社会—技术系统，该系统由人员子系统、技术子系统、组织设计与管理子系统、环境子系统四个子系统构成。其中的人员子系统是指系统中所有行为者组成的集合，包括供给群和需求群，供给群是指从事客货运输活动的人员，需求群是指客货运输的需求者。技术子系统包括交通基础设施、交通运输设备和安全设施等，随着先进技术在交通系统中的应用，技术子系统在城市群交通系统中的地位越来越重要。组织设计与管理子系统是指城市群交通的规划设计和管理部门，主要是对城市群交通系统进行宏观上的管理和调控。环境子系统，包括自然、政治、社会经济的影响，是城市群交通运输系统发展的外部影响因素之一。

城市群交通系统是一个开放的、能随内外部条件变化而作相应变化的高度集成化的灵活的系统，交通系统的四个子系统之间相互影响、相互制约，系统通过这些相互作用而形成复杂结构。城市群交通系统表现出如下系统特征：

第一，开放性。城市群交通系统是一个开放的系统，它不断地与人口、环境、资源、经济和社会进行着物质、能量和信息的交换。在开放条件下，交通系统不断与外界交换得到负熵，系统能不断地得到熵减，从而进入相对有序的状态。

第二，非线性相互作用。城市群交通系统内部各子系统之间通过关联与协同产生整体行为，并且通过竞争与合作形成一种不可分割的关系。这种关系不是简单的线性关系，而是复杂的非线性关系。

第三，动态演化性。城市群交通系统内部各子系统之间的联系在不断发生变化，同时，城市群内部的空间结构以及城市间的相互作用不断变化，城市间的客货交通流不断发生变化。城市群交通系统是个远离平衡态的开放系统，呈现动态变化特征。

第四，人的参与性。城市群交通系统属于社会系统层次，社会系统的要素是有意识的人，交通系统的每个子系统都有大量相关人员参与，参与者的自觉性和高度能动性都深刻地影响着城市群交通系统的发展。

第五，涨落性。城市群交通系统是多种科学和技术门类的交叉，涉及社会、经济和生活各行业，各子系统的运动状态不断改变，整个系统的状态也不断改变。经济总量、产业结构、产业空间结构、人口、交通基础设施建设等都会对城市群交通系统状态产生影响，这些因素的变化对城市群交通系统的涨落都会产生影响。城市群交通系统的涨落贯穿于交通系统发展的每个环节，并通过涨落完成功能与结构的不断调适，进而推动系统的进化。

通过以上分析，城市群具有自组织系统的特征，自组织现象在城市群交通系统的演化中存在着，因此，城市群交通系统的发展是自组织的，自组织对系统的发展起了巨大的推动作用。

8.2.1.4　城市群交通系统的自组织机制特征

城市群交通系统发展自组织是一种多因子共同作用、相互关联、互为制约、自上而下的系统组织机制，其运作过程中具有以下特征：

第一，隐性。城市群交通系统发展的自组织机制作为城市群交通系统内部多种要素的相互关系的整体体现，以一种潜在的方式作用于系统，即具体的作用力与最终的宏观表现之间没有必然的联系，道路系统的集聚与扩散、交通空间的蔓延与跨越等都是在一种无形力量的控制下发生着，我们可以感觉到这种力量的存在，但却因为缺乏目标与结果之间的线性关系而无法完全把握它。(www.daowen.com)

第二，永久性。城市群交通系统发展的自组织机制是一种永久性机制，只要交通系统满足开放、远离平衡、内部的非线性相互作用以及存在的内部涨落的耗散结构条件，自组织机制就会永无休止地进行着调整和演化，使系统从无序走向有序，而这些条件是交通系统作为一个“活”的系统所必须具备的。

第三，进化性。交通系统发展的自组织机制是一种进化机制，其进化性体现在新的、更适于发展的道路结构的不断涌现上，即更高级的“序”的产生。在交通系统的发展演化中，城市群空间结构与交通系统是一对矛盾体，随着城市群空间结构的演化，会对交通系统不断提出新的要求。当旧的交通系统逐渐不能满足新的功能要求时，新的系统便在自组织机制的作用下开始孕育，当然，其发展的过程也不是一蹴而就的，其间或许会走很多弯路，但其发展的主线是在反复迭代中不断趋于进化的。

第四，自主随机性。城市群交通系统发展的自组织机制是以路网的自主随机生长、宏观有序为特征的。在微观层次上，空间单元的构建、拆迁和置换是没有规律的，它取决于建设个体的主观决策和目的性的自主行为，呈现出一种随机无序的态势，但是在宏观层次上，路网系统的发展却表现出有趣的同质空间集聚的整体有序，这是自主随机在投入—产出平衡下自组织演化的结果。

8.2.2.1　自组织发展的竞争与协同机制

协同学认为，自组织系统演化的动力来自系统内部的两种相互作用：竞争与协同。子系统的竞争使系统趋于非平衡，而这正是系统自组织的首要条件，子系统之间的协同则在非平衡条件下使子系统中的某些运动趋势联合起来并加以放大，从而使之形成有序参量，占据优势地位，支配系统整体的演化。

竞争是系统演化的最活跃的动力。只要系统内部或系统之间存在差异，就会有竞争。系统发展的不平衡性实际上是竞争存在的基础。再加上系统诸要素或不同系统间对外部环境和条件的适应与反应不同，获取物质、能量、信息的水平也存在差异，因而必定存在和造成竞争。而竞争的存在和竞争的结果则可能造成系统内部或系统之间更大的差异与不平衡。从开放系统演化的角度看，竞争一方面造就了系统远离平衡态的自组织演化条件（至少对这种演化条件起了推动作用），另一方面推动了系统向有序结构的演化。

协同是系统诸多子系统相互协调的、合作的或同步的联合作用的集体行为。协同是系统整体性、相关性的内在表现，狭义的协同是与竞争相对立的合作、协作、互助，而广义的协同则既包括合作，也包括竞争，协同是系统竞争后期自组织演化的一种表现。

竞争是保持个体性的状态和趋势的因素，也就是使得系统丧失整体性、整体失稳的因素。而作为竞争对立面的协同——保持集体性的状态和趋势的因素，则是使得系统保持和具有整体性、整体稳定的因素。如果系统只是失稳，越来越不稳定，系统就会解体，最终就会不复存在了；反之，如果系统只是稳定，系统就不可能有发展，因为任何新的因素出现都要引起一定程度上的失稳，尽管这种失稳可以是局部的而非整体的。现实的系统都在发展演化之中，竞争因素和协同因素都是不可缺的，稳定和失稳都是需要的，稳定使得系统可以得到保持，稳定之中的失稳可以导致系统的发展，真正的发展演化都是在竞争和协同、稳定和失稳两种因素的相互作用中实现的。

8.2.2.2　交通运输与城市群空间结构动态演化关系

根据我们前面的分析，交通运输与城市群空间结构演化之间存在相互反馈的关系。空间结构演化从通达性方面对交通提出需求，而通达性需求是城市群交通基础设施的推动力量，按照交通发展理论，需求是推动交通运输最重要的力量之一，只要存在足够的潜在需求，就会寻求满足这种需求的手段，从而促进交通的发展，使交通基础设施供给和城市群空间结构演化提出的交通需求达到短暂的均衡。而交通运输的发展则又会推动促进产业的集聚，使城市规模进一步扩大，城市之间的专业化分工进一步深化，从而使城市群空间结构进一步演化，这种演化会进一步加强城市间的空间经济联系，形成新的交通需求，并在更高的非均衡水平上形成城市群区域的交通“瓶颈”约束，拉动城市群交通基础设施的进一步发展。

图8.5　Janelle时空收缩模型[9]

从图8.5中我们可以看出，城市群区域经济的发展使城市之间的经济联系更加紧密，城市间的相互作用得到加强，这对城市间的可达性提出了需求（图8.5中1）。

根据需求诱致运输技术变迁的理论观点，运输技术创新依赖于一个足够大的市场。运输技术创新是一种特殊的产品，如果存在足够大的市场，运输技术创新会带来丰厚的利润；而如果市场容量很小，就不值得投入大量资本进行创新。城市间的可达性需求会促进技术创新（图8.5中2），诱致技术变迁，导致运输革新（图8.5中3）。

由于运输革新，人们克服空间分离造成的困难越来越小，在一定程度上空间距离对经济和人们的影响减小（图8.5中4）。

由于时空收缩的影响，企业为追求规模报酬递增和专业化分工效应，会发生产业空间结构调整，形成产业集聚和分工专业化（图8.5中5）。

随着产业集聚和分工专业化的发展，城市间的商品和原材料贸易量增加，城市间的相互作用越来越大（图8.5中6），相互之间的联系越来越紧密。这种经济活动会增加交通需求，造成交通拥挤（图8.5中7），带来集聚非经济效应，在一定条件下，会形成产业扩散（图8.5中8），带来新的空间结构调整（图8.5中10）。而这种调整又会对城市间的相互作用产生影响，并且对可达性提出新的需求，从而引起交通运输与城市群空间结构新一轮的动态演化。

从以上交通运输与城市群空间结构动态演化关系可以看出，交通运输与城市群空间结构之间的冲突——协调——再冲突——再协调的演化轨迹。

8.2.3.1　他组织的内涵

他组织是与自组织相对应的一个概念，都是组织下面的概念。如果系统在外界的特定干预下获得空间的、时间的或功能的结构，我们便称系统是他组织的。可见，所谓“他组织”，从事物自身来看，它的组织化不是它自身的自发、自主过程，而是被外部动力驱动的组织过程或结果。

表8.2　组织、非组织、自组织和他组织概念关系比较[10]

注：吴彤认为组织化分为两类，即自组织和被组织。被组织的内涵和他组织一致，我们这里采用了他组织的概念。

相比较而言，自组织更为根本，而他组织是在系统演化到一定阶段，为对付日益增大的复杂性而进化出来的。当系统的复杂性在演化过程中增加到一定程度时，单纯依靠组分之间的相互作用而引起的自组织已不足以迅速满足系统对组分行为有效协调的要求，需要从更高层次处理信息，甚至分化出专门从事协调控制的子系统才能解决问题，他组织便应运而生。

8.2.3.2　城市群交通系统的他组织发展

城市群交通系统除了按照自组织规律发展外，还受到他组织的干预。可以说，人对城市群交通系统的宏观干预几乎伴随着城市群交通系统的发展，人们总希望按照自己的意愿来组织、安排交通系统的发展。人的这种主动的、有意识的干预，对城市群交通系统的形成和演化起了相当大的外部组织作用。可以认为道路系统的发展已经不仅仅是其自身发展的结果，而且已经融入了人对其有意识的控制。影响城市群交通系统的他组织包括交通规划、交通政策、交通管理等。

我们以交通规划为例说明他组织对城市群交通系统的影响。

交通规划作为人类干预和组织城市群交通系统发展的直接外部手段，是对城市群交通系统发展的“特定干预”。它作为一种来自于交通系统外部的组织手段，作用于交通系统的形成与发展。

交通规划作为一种建立在人类意志、价值观基础上的、试图使系统偏离目标的变化控制在允许范围之内的人为干预，是一种自上而下的组织机制，在其运行过程中具有以下特征：

第一，显性。交通规划作为一种人为的控制，其过程分为目标确定、调查描述、规划预测、规划设计与规划决策五个阶段，并通过道路建设活动中的规划引导和规划控制、管理进行实施，基本上呈现一种目标—结果的线性操作模式。

第二，阶段性。城市群交通规划是一种以一定期限内城市群区域土地利用与交通空间作为组织对象的阶段性过程，规划期限分为近期、远期及远景，为了寻求远近期结合，城市群交通规划还具有阶段性和实效性特征。

第三，优化性。城市群规划的实效在于，当旧的交通系统逐渐不能满足该城市群发展要求时，通过主导控制以达成新的城市群交通的外部条件和环境，通过诱导控制加大引导力度，从不同侧面加强向新的路网转变的优势，最终导致更有序路网结构的自创性，达到少走弯路，减少不必要的损失。从整体上讲，城市群交通规划编制及其实施过程是对城市群路网系统发展进行优化的过程。

从以上分析我们可以看出，城市群交通系统的发展既受自组织作用，又受他组织影响。其中，自组织规律对城市群交通系统的发展来说是一种内生作用，他组织对城市群交通系统的发展是一种外生作用。他组织作用应该建立在遵循系统自组织规律的前提下，从而使他组织作用和自组织作用统一起来，事半功倍地保证系统发展的连续性和稳定性，以保证我国城市群交通系统能够处于所能具有的最优或满意状态。

城市群交通系统的发展是一种自组织和他组织复合发展的过程，其中城市群交通系统发展自组织作为一种内在的规律性机制，隐性而长效地作用于城市群交通系统的发展和演化；而城市群交通系统发展他组织手段，显性地作用于城市群交通系统的发展，同时也在一定程度上体现了人们对交通发展规律的认知程度。从整体上讲，自组织机制更为根本。也就是说，城市群交通系统发展他组织手段能否发挥作用及其作用的程度如何，关键在于其是否能与城市群交通系统发展自组织机制相匹配，以寻求自组织与他组织的同向复合，而成为城市群交通系统协调发展的必然结果。

城市群交通系统与空间结构协同发展的本质是要求交通系统与空间结构系统都能持久、有序、稳定的发展。由于交通系统受到自组织和他组织的影响，城市群交通系统表现出发展的阶段性，如果自组织和他组织同向复合，城市群交通系统就可能出现和空间结构系统协同发展的局面，否则，则可能出现发展混乱的局面。

8.2.5.1　交通系统与空间结构协同程度不断提高阶段

在城市群的初期发展阶段，交通系统和城市群区域经济都处于起步阶段。此时城市群规模比较小，城市化水平较低，城镇体系发育极不完善，分工体系尚未形成，各个城市之间的联系相对较少，各城市各自制定自己的交通政策和措施。

在自组织机制的作用下，在各城市的交通引导下，城市内部的空间结构会发生变动，中心城市的集聚和扩散作用逐步增强，城市之间开始出现分工体系，城市之间的交流增加，使得城市之间的交通需求增加，从总体上来看，交通运输与城市群空间结构的协同程度不断增加。

图8.6　交通运输系统与城市群空间结构协同程度不断提高

资料来源：作者整理。

8.2.5.2　城市群交通系统与空间结构协同发展遇到“瓶颈”

随着城市群空间结构的进一步演化，中心城市的集聚和扩散作用很明显，城市群规模扩大，城市之间形成了比较合理的分工体系。城市群空间结构的这种特征对交通运输提出了更高的要求，比如对交通运输的方便、舒适、快捷的要求更高，此时，由于城市群交通系统和城市群空间结构的协同程度出现“瓶颈”，城市群交通系统出现一个临界点或者系统演化的分叉点。城市群交通系统此时的行为选择决定了交通运输系统以及城市群经济能否持续发展。城市群交通系统的演化面临多种前景，其不同的发展形式如图8.7所示。

图8.7　交通运输与城市群空间结构协同的“瓶颈”状态

资料来源：作者整理。

在一定时期内，城市群区域交通运输系统的模式既可以是可持续的模式，也可以是不可持续的模式（停滞、循环、灭亡），图中K由社会经济发展水平、空间结构、资源消耗、环境容量、科学技术、管理运营水平等因素决定。要保障区域交通运输系统不断发展进步，一方面要协调区域交通运输系统与社会经济、资源、环境之间的关系，另一方面要依赖科学技术水平以及新的管理运营模式。

8.2.5.3　进入到协同发展新阶段

当出现临界点或者系统演化的分叉点时，城市群交通系统就达到了某一发展阶段的顶峰期，要继续发展，就必须克服限制因子。可见，实现区域交通运输系统发展的关键要采取有效的协同发展模式，这一过程需要创新。协同发展模式就是一种新型的、能够克服这一系统发展“瓶颈”的新的管理体制和技术手段的结合，如果能够不间断地实现和完善城市群交通与空间结构的协同，区域交通运输系统就会更快更好的发展。

图8.8　交通运输与城市群空间结构的协同发展过程

资料来源：作者整理。

8.2.6.1　影响城市群空间结构的交通因子分析

前面我们主要从理论上分析了交通影响空间结构的作用机制，交通系统的发展会影响运输成本和区域通达性，进而影响分工和集聚。但是对于交通系统哪些因子会影响空间结构，我们需要进一步分析。影响城市群空间结构的交通因子主要包括：

（1）交通设施的区域稀缺性

交通设施的区域稀缺性决定了它被使用的强度，它是区域空间结构构建和演化的重要影响因子。从人们的选择方面看，交通设施的稀缺性越高，人们选择使用的可能性越大，这一交通基础设施对于城市乃至区域的价值就越高。

（2）交通节点的设置

作为区域这个面状经济体中重要的集聚、辐射源，交通节点影响着区域空间结构的形成和演变，合理的交通节点的设置将有助于各类资源要素在区域中的适当集聚和有效流通。从城市角度看，通过性交通流的大小对城市自身在区域中地位的提升并不起多大的作用，甚至可能会带来负面影响，所以，城市要努力促使相关区域交通流在本地的消费和再生产行为，才能改善和提高城市在区域中的地位与作用。同样，城市内部交通节点的合理设置也有助于城市自身的空间结构的优化。

（3）区域交通设施建设时序

区域是一个面状要素，城市之间的交流可以看做是点与点之间的连通，这样的组合方式是相当多样化的，交通设施建设时序的决策往往能大幅度地改变区域的城镇等级及空间结构布局。一般而言，在分析了区域内外的交流需求强度以后，往往会首先在交通“瓶颈”部位解决交流需求，这也在一定程度上反映了建设时序的差异。

（4）区域间交通方式组合便捷度

在区域交通中，较多使用的交通方式主要有：铁路（包括高速铁路）、公路（包括高速公路）、机场、港口（河港与海港）。从西方发达国家的发展经验看，铁路和水运在工业化初期对区域发展发挥了巨大的带动作用，在后工业化时代，高速公路与机场渐渐取代了铁路，成为区域发展的重要脉搏。

（5）区域交通政策

随着城市群空间结构的演化，城市之间的联系越来越紧密，对交通运输系统发展提出了新的要求。交通运输系统涉及因素众多，是一项涉及体制、政策、行业、市场等环节，需要长期实施的复杂的系统工程。城市群交通系统的发展要求整个区域内优化配置交通运输资源，充分发挥各种交通运输方式优势，打破行政界限、部门界限、地域界限，推动区域综合运输系统的协调发展，以提高区域交通运输总体效益和服务水平的动态过程。这一过程需要通过政策、法规对交通需求和运输供给市场进行管理、限制和引导，以达到一体化运输的实践目的。

8.2.6.2　与城市群空间结构协同的交通运输发展路径

通过以上分析，笔者认为要使交通运输与空间结构协同发展，交通运输发展的路径选择主要集中在以下三个方面：

（1）交通运输与空间结构在时间尺度的协同

交通基础设施的稀缺性是影响空间结构的重要因素，同时，它也影响交通运输投资本身的效率。交通基础设施的投资是一种“社会分摊资本”投资，和其他社会直接性生产投资之间有替代关系。如果交通投资过大，则造成交通投资的效率低下和投资浪费；反之，如果交通投资过少，则会造成交通紧张，影响其他直接生产投资效率的发挥。从时间尺度来看，交通运输投资应该保持一种动态的最优投资，才能使社会整体投资效益最佳。

（2）交通运输的空间布局和城市群区域空间结构协同

交通运输和区域空间结构之间存在着相互作用的自组织机制。从根本上说，城市群交通运输是由城市群社会经济发展水平及其空间分布决定的，交通运输的空间布局应该满足社会经济发展所提出的交通要求。另外，交通运输又会对区域空间结构演化起着反作用，引导着空间结构的演化。由于存在着这种相互反馈关系，怎样通过交通布局来促进交通运输与城市群空间结构演化之间的良性循环，也是城市群空间结构优化的一个重要基础。

（3）制度上为交通运输与城市群区域空间结构协同提供保障

从一定意义上来说，在经济全球化下，区域规划并不仅仅是一种技术性规划，而且是一种政策选择。城市群交通运输的规划以及发展离不开政策以及制度保障。随着空间结构的演化，城市群经济一体化发展迅速，这也要求交通运输一体化。在我国目前的行政管理体制下，交通一体化还面临着比较多的制度协同问题，如何从制度上保障交通运输与空间结构协同是一个重要问题。

在后面一章我们将从上述三个方面对交通运输与空间结构协同发展路径进行详细论述。

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