第二节　区域流的分布与测量：GIS理论与方法

城市群是经济流、行政流、技术流、信息流、文化流高度密集对流的空间场域。如何通过测量，精确掌握区域流的分布与流动？GIS理论与方法成为一种有益且有效的分析工具。

一、GIS理论与方法

从西方公共治理研究方法前沿来看，地理信息系统（Geographic Information System, GIS）方法已成为公共治理研究中一个重要的科学工具。GIS方法在美欧诸国的城市管理与规划、公共产品供给、危机管理、环境保护、交通管理、人口管理、土地管理等公共领域研究中发挥着日益重要的作用。地理信息系统的研究在我国起步较晚，20世纪80年代末到90年代以来，GIS在我国逐渐走上了发展阶段。但由于学科分隔，GIS方法与公共管理学科尚未有效结合。从方法论发展来看，GIS方法与公共管理学的结合，已成为公共管理学理论与实践的前沿与最新趋向。GIS方法使公共管理过程数字化，赋予公共管理研究极强的应用功能，在我国具有极大的潜力与广阔的前景。

地理信息系统是一门融合了地理学、遥感技术、数学、统计科学、社会科学、信息技术等多学科知识的综合性知识系统。地理信息系统和信息地理学是地理科学第二次革命的主要工具。如果说GIS的兴起和发展是地理科学信息革命的一把钥匙，信息地理学的兴起和发展则是打开地理科学信息革命的一扇大门。地理信息系统具有三个核心要素：地理（Geography）、信息（Information）、系统（System）。信息包含了诸多形式——文本、数字、图片、列表、声音、地图、图像、动画、模型，这些形式体现了数量、特征、时空等各种信息。现实空间世界的研究对象可划分为两种类型：连续对象与离散对象。这两种类型对象在GIS系统中，分别形成了两种存储数据形式：矢量（Vector）数据和栅格（Raster）数据（见图1-2）。矢量数据利用点、线、面三种几何图形，来体现空间对象。栅格数据由存放唯一值存储单元的行和列组成。GIS的海量信息，借助于电脑软件的处理，得以快速分析，但一些定性信息，感性、模糊不清的信息则难以纳入GIS分析系统。

完整的GIS系统主要由五部分构成：硬件、软件、地理数据、操作人员与分析过程。这是一个集采集、储存、管理、查询、运算、分析、显示为一体的系统分析过程。硬件是构成GIS系统的物理基础。软件是形成GIS系统的驱动模型。数据是GIS系统的血液。研究者不仅是系统的提出者与设计者，而且还是系统的使用者与维护者，是连接硬件、数据、软件等要素的枢纽。

当今世界，信息革命浪潮方兴未艾，GIS由于其强大的应用功能，已超越学术空间，发展成为地理信息系统产业。我国地理信息产业规模在2010年产业总产值突破千亿元，并保持着强劲的发展势头。作为一种多学科交叉性研究方法，GIS系统既吸取了诸多相关学科的精华和营养，同时反过来又为公共管理学等社会科学学科提供了科学的分析工具，并推动它们走向应用研究。GIS在公共管理领域应用价值巨大，可广泛应用于城市管理与城市空间规划、交通管理、自然资源保护、基础设施管理及灾害预防等公共治理领域。

二、GIS方法与区域一体化公共治理

区域公共治理活动都在经度与纬度交织的空间展开，任何公共资源都在地理空间上存在着经度与纬度的坐标信息。追踪与分析这些公共空间信息，就形成了公共管理研究的另一种方法与视角。“GIS方法拥有独特的能力，来帮助解开社会科学中种种复杂关系的密码。”⁽²¹⁾GIS方法与公共管理学的结合，将使公共管理研究转变为一门应用型数字科学。公共管理研究通过GIS方法植入，在计算机硬件与软件系统支持下，对地理空间中的相关公共管理数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示，进而形成公共治理的数字管理系统。GIS的地理空间分析能力、快速空间定位搜索和复杂查询、图形处理能力、空间模拟和空间决策支持等功能，有助于增强公共管理的科学性，使公共管理学成为一门应用型学科。从西方研究前沿来看，GIS方法与区域公共管理学科的结合，主要体现在以下八个领域：

①区域规划和管理（Regional Planning and Management）。空间规划是GIS的重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如，在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布，如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等有最大的服务面。

②区域资源管理（Resource Management）。在环境保护与资源管理中，GIS系统有助于解决农业和林业领域各种资源（土地、森林、草场）的分布、分级、统计、制图等问题。

③区域资源配置（Resource Configuration）。这主要包括城市中各种公用设施的配置、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源的保障。GIS在这类应用中的目标是保证资源合理配置。

④区域土地信息系统（Land Information System）。土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助于GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。

⑤区域生态、环境管理与模拟（Environmental Management and Modeling）。包括区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境的规划等。

⑥区域应急响应（Emergency Response）。解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线，并配备相应的运输和保障设施的问题。

⑦区域基础设施管理（Facilities Management）。区域基础设施（电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、电力设施等）广泛分布于城市的各个角落，这些设施明显具有地理参照特征。地下管网的设计、管理、统计、汇总都可借助于GIS完成，而且可提高工作效率。

⑧区域物联网应用实践（Internet of Things Application）。基于GIS研究，制定物联网应用标准和规范，可促进应用数据和支撑平台建设，推进物联网在公共安全、城市交通、生态环境、资源管理等服务领域的应用，提高现场感知、动态监控、智能判断和快捷反应能力。发挥物联网信息技术在食品安全追溯、药品监管、生产监管、环境监测等方面的支撑功能，打造安心工程。

总之，GIS在区域公共治理各领域中发挥着越来越重要的作用，这一方法在环境保护、交通管理、人口管理、土地管理、危机管理等公共领域亦发挥着重要作用。公共管理研究通过运用GIS方法，能够采集、储存和更新公共治理过程中的各种相关信息，通过数据处理、制图、地理空间分析与空间统计分析，为公共部门提供科学决策支持。

GIS方法对区域治理研究具有较强的应用价值。GIS方法可科学地梳理城市群区域公共资源的分布与变迁，进而展开空间分析与地理统计分析，从而为区域一体化治理提供有效的决策辅助工具。

三、区域治理的GIS方法运用

从西方公共管理研究前沿来看，GIS方法已广泛地与公共治理学各子学科相结合，它提供了一种精细化、实时化技术信息手段，成为现代化公共管理和科学决策的先进工具。哈佛大学CGA中心（The Center for Geographic Analysis at Harvard University）是美国GIS研究的重要基地，着力将GIS研究方法与社会科学研究相结合。该中心创建于2006年，利用地理信息技术，支持哈佛大学跨学科的教学与科研，提供了一个平台以整合社会科学诸学科的多元化空间数据。该中心提供了GIS研究的硬件、软件与数据，并提供了一系列培训项目，包括课程教学、年度会议。哈佛CGA中心每年召开一次全球性“GIS与社会科学”年会，全球社会科学各学科领域学者参会，运用GIS方法来研究政治学、公共管理学、经济学、社会学等议题，希望使社会科学研究获得新的科学方法来源，使公共管理变成一门高度应用性的科学。哈佛大学CGA中心开发了世界地图（World Map）软件平台，来整合、利用与推广GIS资源在社会科学中的运用，特别是在公共管理学科中的应用。World Map是CGA中心开发的开放资源的网络GIS绘图平台。

GIS地理信息系统在西方公共管理学研究中已得到广泛运用与深度结合。GIS与社会科学研究的结合，将会提供一种新的方法论与研究视角，它能更真实地检验与修正理论假设。

从西方研究前沿来看，GIS方法与区域公共治理的结合，赋予了公共管理学科前所未有的科学功能、应用功能与解释功能。GIS方法已成为公共治理研究中的重要科学工具，它在城市管理与规划、公共产品供给、危机管理、环境保护、交通管理、人口管理、土地管理等公共领域发挥着日益重要的作用。GIS方法与区域公共治理学科的结合具有广阔的前景，应推动GIS方法在公共管理学研究中的运用，以实现学科方法论的丰富与发展。

有学者以京津冀城市群13个城市作为研究对象，从经济流、交通流两个维度分析京津冀城市群区域流的强度和方向，运用赋值法对三种要素流总量进行评分，进而根据空间层次划分出城市群的核心城市、核心区和影响区。⁽²²⁾

第一，根据经济联系强度模型计算出京津冀城市群经济流强度（见表1-1），北京和天津是京津冀城市群中的两个核心经济增长极，在京津冀城市群经济流总强度排名中占前两位。北京和天津两个城市的经济流强度占京津冀城市群经济流强度的47.99%，可见北京和天津是京津冀城市群经济最活跃的两个城市。河北省各设区市的经济流强度和北京、天津相比，近半数城市的经济流强度低于1000，最低的为承德市。

基于经济联系强度模型可知，京津冀城市群经济联系较强的地区集中在北京和天津，冀东地区的经济联系高于冀中南地区，冀北地区的经济联系最弱。总体来看，京津冀城市群内经济联系差异较大。从经济流的作用方向来看，京津的经济联系属于京津冀城市群城市间的主要经济联系方向；河北省内城市中，北京—廊坊、天津—廊坊的经济隶属度最高（见图1-3）。

第二，根据交通流网络关联模型，对交通流进行测量。北京和天津处于交通联系的重要位置，随着高铁时代的到来，石家庄和其他地区的交通联系也愈加密切。从交通流的作用方向来看，冀北地区的首位交通联系城市为北京，冀中南地区的首位交通联系城市为石家庄，冀东地区的首位交通联系城市为天津，城市群的交通流表现出地域相邻指向性（见图1-3）。

第三，运用赋值法对京津冀城市群进行空间层次划分，划分出城市群的核心城市、核心区和影响区，对京津冀城市群空间发展布局提出引导和规划，即一个核心（北京）、三个区域性中心城市（天津、唐山、石家庄）、三个发展轴（京—津发展轴、京—唐—秦发展轴、京—保—石发展轴）和三个城市团（津唐秦城市团、冀中南城市团、冀北城市团）形成的“点—线—面”的空间互动格局。