摘要
国土空间承载的人流、物流、信息流等“流”要素呈现无标度网络的特征，虽然提升了社会生产与物流效率，但也催生了一系列社会问题。因此，认识和治理国土空间无标度网络，是统筹国土空间发展与安全的重要手段。文章从国土空间多尺度和多层级的网络特征视角，分析“纵向贯通”与“横向互联”的国土空间规划实施监测网络，在数字生态文明时代的国土空间治理新机遇；从时间和空间维度，分别展望从低频到高频、跨大尺度与小尺度的国土空间无标度网络治理场景，以期为国土空间研究和治理提供新的认识和实践视角。

作   者

侯静轩  自然资源部国土空间规划研究中心，博士

张恩嘉  北京工业大学建筑与城市规划学院讲师

国土空间治理作为国家治理体系的重要组成部分，面临平衡资源要素供给、统筹国土安全与发展的重要挑战。国土空间数字化转型不仅可以优化治理流程和模式，还能促进国家治理体系和治理能力现代化提升。2023年9月，自然资源部办公厅印发的《全国国土空间规划实施监测网络建设工作方案（2023—2027年）》（简称《工作方案》），是国土空间数字化转型的重要抓手，也是国土空间治理领域推动数字生态文明建设的具体举措。

由于承载的人流、物流、信息流等“流”要素呈现无标度网络的特征，国土空间具有要素利用的双重复杂性。一方面，国土空间迎来由集聚形成的规模效应带来的发展机遇；另一方面，也面临由连锁反应引发的安全挑战。因此，《工作方案》指出，“把握国土空间网络结构的无标度性，加强对流动空间监测分析，精准识别空间形态、空间关系演变趋势，强化人地（海）协调、要素保障、布局优化、品质提升、风险防范等复杂空间治理场景的模拟推演功能，辅助科学决策”，强调基于无标度网络特征对国土空间的发展与安全进行统筹安排与精准治理。

为此，本文从国土空间的网络结构出发，在拆解国土空间的空间网络与流网络的基础上，分析其多尺度、多层耦合的网络结构特征，进而将其与国土空间规划实施监测网络（China Spatial Planning Observation Network，CSPON）“纵向贯通”与“横向互联”的结构对应，提出无标度网络视角下国土空间治理的新机遇。最后，从时间和空间维度展望围绕无标度网络治理的CSPON应用场景，以期为数字生态文明时代的国土空间数字化治理提供参考。

01

数字生态文明时代

国土空间无标度网络特征

1.1  国土空间的网络现象

从蒸汽革命、电气革命到信息革命和数字革命，人类社会的联系手段不断加强，交互距离和范围不断扩大。其中，第一次、第二次工业革命背景下的社会称为“工业社会”，强调能量流的影响；第三次、第四次工业革命背景下的社会称为“后工业社会”，强调信息流对社会的重塑。随着5G、人工智能、物联网等信息通信技术和计算机技术的进一步发展，人类社会和国土空间逐渐呈现从“数字化”向“智慧化”升级的特征，逐渐步入数字生态文明时代。然而，人类社会更显著的趋势和特征是全球人类活动愈发紧密地联系在一起，局部地区的事件被快速传导、扩散到遥远的地方，如美国港口罢工影响中国贸易出口，苏伊士运河一艘货船的堵塞影响全球货运等。局部地区的现象也能反映地球另一端的情况，如中国义乌为美国大选生产的物料，其数量能被用作推断美国大选结果。相较于工业社会关注生产环节和链条的细分，后工业社会更加关注人类社会中广泛而普遍存在的联系。国家和地区无法被简单地划分为原材料生产、初级加工、精细加工、消费地，各地在产业链中的角色愈发综合；个人也无法按农业、工业、服务业从事者的身份被简单地分类划分，各种职业也呈现多产业融合的趋势。整体而言，随着疫情、极端天气、战争等突发事件的影响，“蝴蝶效应”越发显著，人类社会的复杂巨系统特征也越发明显，成为新时代突出的标志。

数字生态文明强调数字化与绿色化的融合，注重人与自然和谐共生。相较于生态系统这一物质交换和信息传递受空间限制较大的复杂巨系统，人类社会的信息可以通过发达的信息通信基础设施，实现跨地域传播，促使全球物质交换越发紧密、迅速，形成流动空间（Flow Space）和网络社会，并塑造当今人类社会的生产、生活方式。将生态系统和人类社会这两类复杂系统中的物质交换和信息传递过程抽象为“节点—链接”的复杂网络，我们可以定量描述两者的差异：在生态系统相关的复杂网络中，节点的“度”（与其他节点间链接的数量）的分布，通常呈现“泊松分布”“卡布分布”等特征，各节点之间链接数量的差异相对较小；人类社会中收入、社交关系、互联网访问量等社会现象，呈现显著的“肥尾分布”（Fat-tailed  Distribution）特征（类似二八定律），各节点之间链接数量的差异较大。生态位理论（Niche Theory）和中性理论（Neutral Theory）指出，生态系统的复杂网络特征形成的原因是受众多影响因素的共同作用，且各因素的作用存在随机性。人类社会的复杂网络特征形成取决于网络中节点与其他节点的连接紧密度，连接越紧密，越容易吸引其他节点与之进行链接（即网络增长与偏好链接），体现出不同于生态系统的特征（图1）。已有研究发现，这种现象与人们愈发依赖数字世界进行生产、生活有关。在此背景下，数字生态文明的实现，需要对依托数字基础设施生产、传递信息的人类社会网络进行观察和引导，从而促使国土空间治理实现数字化和绿色化。

图1  生态系统与人类社会复杂网络特征示例

Fig.1 Example of complex networks of ecosystems and human societies

资料来源：笔者自绘

1.2  国土空间的无标度网络特征

数字生态文明时代，国土空间作为“一动皆动”“一动皆知”的人类社会重要组成部分，其中的物质交换和信息传递特征呈现显著的“头部效应”。在复杂网络视角下，国土空间网络是“流网络”（由人流、物流、信息流等“流”要素组成）与“空间网络”（由承载“流”要素的空间要素组成）相互作用形成的。相较于道路网等空间网络，流网络普遍为具有极化幂律分布特征的“无标度网络”（Scale-free Network）。其在与空间网络耦合过程中，促使国土空间网络整体呈现显著的“无标度性”，从而形成具有多层耦合（Multi-layer/Multi-level Coupling）和多尺度（Multi-scale）特征的“国土空间网络”（图2）。

图2  多尺度、多层耦合的国土空间网络

Fig.2 Territorial spatial networks of multi-scale and multi-layer coupling

资料来源：笔者自绘

多层耦合的国土空间网络在发展过程中能够自发地优化其中人流、物流、信息流的使用效率。例如，在相同的社会发展模式下，人均专利数、受教育程度、生产总值都会随着城乡人口规模的增加而增长，而人均能源资源消耗与碳排放会随着城乡人口规模的增加而降低，即体现“规模效应”。此外，国土空间无标度网络的多尺度特征，使得规模效应贯穿于不同尺度的国土空间。在城市群（区域）尺度，经济和人口逐渐向可达性高、人口规模大、经济发达的地区聚集，且人口、经济规模越大的城市对人口迁移的吸引力越强（即重力模型），逐渐形成超大、特大城市；在城市尺度，可达性更高的城市中心会逐渐形成商业和办公区，最终成为城市商业中心或中央商务区（即同心圆模式和多中心模式）；在广场、花园等公共空间，可视化程度高的位置会成为人群活动的主要空间。

然而，国土空间无标度网络发展的不受限，会造成潜在的社会危机，主要体现为由于社会资源过度集中、网络结构过度失衡等造成的一系列安全隐患。在面对突发情况时，如交通事故、战争、气候灾害、疫情等，会放大社会遭受的生命及财产损失。我国目前因网络的极化效应而面临诸多挑战。例如，在社会经济发展过程中，粮食生产与消费地逐渐分离并各自集中，形成“北粮南运”现象；在快速城镇化过程中，人群自发聚集于经济发达城市，形成超大、特大城市，造成区域间、城市间发展不平衡；城市内部工作与居住区域之间通勤时间较长，产生职住分离等。

因此，国土空间治理既要利用好国土空间网络无标度性带来的高效发展，又要引导、控制国土空间的发展模式，限制无标度网络造成的安全风险。

02

无标度网络视角下

国土空间治理新机遇

2.1  基于CSPON多尺度、多层耦合特征的无标度网络治理

从系统论、控制论角度看，复杂系统的社会治理模式构想脱胎于指导工业生产的“系统工程”，被称为“社会系统工程”。系统工程在工业生产各环节行之有效的主要原因在于，工程系统全流程、全生命周期的运行状况，都可以通过各种仪表被有效监测。而随着人类社会运行模式趋向复杂化，运行机制也愈发难以把握。在国土空间治理领域，国土空间无标度网络的动态性和复杂性，使得相关从业人员难以通过以往的思维和手段，在国土空间规划编制和审查阶段对其进行有效治理。近年来，信息通信技术的发展为国土空间无标度网络治理提供了新机遇。工业社会时期，大多数生产环节在运行过程中并不主动生产数据，但数字生态文明时代，社会各环节在运行过程中均会主动产生数据，并通过互联网、物联网等方式上传至数字空间，形成“一动皆知”的现象。社会运行方式从“不可感知”“难以感知”，逐渐转变为“可感知”，为实现“社会系统工程”提供了可能性。

因此，在规划实施监督环节，加强对国土空间流网络的监测分析，构建“可感知”的国土空间治理体系，对治理国土空间无标度网络具有重要意义。以“纵向贯通”与“横向互联”为建设目标的国土空间规划实施监测网络，为治理多尺度、多层耦合的国土空间无标度网络提供了有针对性的解决方案，从而在复杂网络视角下，为统筹国土空间安全与发展、辅助科学规划与决策、推动国土空间及人类社会治理提供了新的可能。

2.2  基于CSPON“纵向贯通”特征的多尺度国土空间无标度网络治理

国土空间网络具有多尺度特征，且不同尺度之间的网络会互相影响。宏观尺度的国土空间网络会逐级传导影响至微观网络。如城市群和区域尺度的交通网结构会影响进出城交通流量，各主要出入口的交通流量会影响城乡内部的交通流量分布。微观尺度的国土空间网络会影响更大尺度的网络结构。如城乡内某历史文化街区的繁荣会影响其发展方向，使其自身及周边交通可达性逐渐增加。然而，现有的国土空间规划实施监测方法往往局限于某一特定尺度，且不同层级的国土空间规划实施监督之间存在组织机制的藩篱。

针对国土空间网络的多尺度特征，CSPON建设以打通全国、省级、市级、县级等多级规划“一张图”实施监督信息系统为目标，实现对多尺度国土空间网络的规划实施监测。通过监测体系的上下贯通，国土空间规划研究者与从业人员能够综合把握从城市群、城乡到公共空间内部等多尺度的网络结构特征，为充分认识不同层级网络结构的相互作用方式提供基础，从而有效支撑空间治理与规划修编的科学决策（图3）。

图3  多尺度国土空间无标度网络治理

Fig.3 Governance of multi-scale territorial spatial scale-free networks

资料来源：笔者自绘

2.3  基于CSPON“横向互联”特征的多层耦合国土空间无标度网络治理

国土空间网络的另一个主要特征是多层网络耦合。国土空间网络是由流网络与空间网络组成的多层网络。如交通网络是由道路、铁路等基础设施空间网络与其承载的车流、人流等流网络耦合而成。空间网络与流网络之间存在相互作用关系（图4）。空间网络结构会直接影响其承载的车流、人流分布；反之，车流、人流分布会影响空间网络的发展方向。此外，空间网络和流网络通常也由多层网络耦合而成，如道路、铁路、地铁等共同组成交通网络中的空间网络；而交通网络中的流网络除了人流、车流外，还包含信息流。不同空间网络之间也存在相互作用关系，如道路、铁路、地铁等空间网络在选址建设过程中需要互相避让。流网络之间的影响更加复杂，如人流、车流间不仅存在相互避让，还存在互相聚集的特征。而随着第四次工业革命到来，信息流对流网络造成更加深远的影响，如导航软件对司机驾驶路径选择的影响、点评软件对人们选择出行目的地的影响等。

图4  多层耦合国土空间无标度网络治理

Fig.4 Governance of multi-layer coupling territorial spatial scale-free networks

资料来源：笔者自绘

然而，目前的国土空间治理，对空间网络内部跨空间网络（如以机场为节点的航运网络）与非跨空间网络（如道路、铁路等），以及流网络内部的非实体网络（如移动互联网、物联网等）与实体网络（如人流、物流等）的统筹监测较少。此外，当前针对各类空间网络和流网络的监测往往分属不同部门，如道路网数据通常由交通运输部门管理，而能够获取车流数据的道路监控摄像数据通常由公安部门管理。因此，规划实施监测工作难以全面掌握国土空间网络结构。CSPON建成后，能够实现规划“一张图”系统与关联业务系统的横向数据互联，汇集交通运输部门、住房与城乡建设部门、发展与改革部门、生态环境部门等多部门数据，完整地掌握国土空间网络的无标度特征，有效支撑国土空间规划实施监督与监测。

03

无标度网络治理的

CSPON应用场景

3.1  基于CSPON的国土空间无标度网络时空治理场景

把握国土空间网络无标度特征的重要目的是指导不同尺度国土空间的布局优化。根据空间布局优化的目的，国土空间治理方向可分为人地（海）协调、要素保障、品质提升、风险防范等。为落实上述治理目标，根据CSPON的结构框架与系统功能，国土空间无标度网络治理主要可按照“网络监测—模型建立—空间优化”的模式，进行时间维度涵盖低频到高频、空间维度跨越大尺度和小尺度的场景设置。最终通过对国土空间无标度网络进行测度和模拟，推演国土空间规划产生的影响，指导复杂的空间治理，为国土空间布局优化提供科学决策辅助，为统筹国土空间发展和安全提供支撑。

3.2  从低频到高频的国土空间无标度网络时空治理场景

从时间维度上看，国土空间网络的无标度性来源于其动态发展和偏好链接的方式。因此，国土空间网络的结构是动态变化和实时演变的。针对不同的CSPON应用场景，无标度网络监测的时间频次也有差异。其中，高频次监测场景更多考虑在空间网络不变的情况下流网络的突然变化，低频次监测场景更多考虑空间网络变化导致的流网络变化。具体来讲，日常的空间使用，需要进行高频次的空间监测，以应对突发事件中国土空间网络的剧烈变化。如知名歌手的音乐会、哈尔滨冰雪世界等互联网热点或偶发灾害，会显著地改变城市群、城市内部网络一段时间内的度分布（Degree Distribution）及节点间的连接关系。低频次的空间监测主要针对规划实施前后的国土空间网络变化。如为了社会经济发展，某城市兴建高铁站点并连入高铁网络，但可能出现人口因高铁系统被吸引到更发达城市的问题；或某城市中心在通勤高峰期间拥堵严重，市政府想通过建设更多通向市中心的道路以缓解拥堵，反而因道路增多使得城市中心的空间中心性增加，加剧道路拥堵。在精确识别流网络和空间网络的基础上，国土空间治理能够较好地模拟和推演国土空间网络的动态发展，较为准确地把握国土空间网络结构的无标度特征。因此，基于CSPON分区域、分主题的网络动态监测结果建立模拟模型，进行空间优化，能够有效解决规划编制过程中难以判断规划实施后产生的影响，以及应对突发灾害的弹性空间预留是否充足的问题，提升对重大战略区域、重点城市、重大工程等规划实施情况和重点领域、突出问题等的监测预警能力。

3.3  跨大尺度与小尺度的国土空间无标度网络时空治理场景

从空间维度上看，不同尺度国土空间无标度网络所承担的功能和面对的问题有所不同。因此，不同尺度的CSPON应用场景设置也应有所差异。尺度越大，空间网络对流网络的主导作用越明显，空间治理过程趋向于通过空间网络，引导流网络优化，强调对国家安全底线的维护和对重大战略的风险防范；尺度越小，流网络受到的非空间网络结构的影响越明显，小尺度国土空间治理过程趋向于通过流网络，指导空间网络优化，强调国土空间要素保障、布局优化与品质提升。

以国土空间中的人流为例，尺度较小的公共空间、尺度中等的城乡空间与尺度较大的城市群分别对应的空间治理重点和方法有所差异。

对于较小尺度的公共空间，由于人们在空间使用过程中通常不会设计具体路径，且公共空间总流量受到更大尺度空间网络的决定性影响，难以通过自身空间网络的改变大幅度地优化流网络结构。因此，研究重点应聚焦流网络，并根据其特征改进空间网络结构，提升空间使用频率和活力，优化植被、公共服务设施配置，提升空间品质。

对于中等尺度的城乡空间，人们主要依靠道路、地铁线路等基础设施网络移动，且出行前通常会规划路径，但在出行过程中也会因堵车、临时计划变动等改变目的地及路径选择。因此，研究过程中，应同时关注流网络对空间网络的影响，以及空间网络对流网络的影响。一方面，针对流网络表现出的职住不平衡、交通拥堵等问题，通过空间网络优化改进流网络分布，有针对性地平衡人地关系，协调用地布局；另一方面，通过信息网络、产业布局等方式，引导流网络布局，使其与空间网络的供需更加匹配，实现城市内部的平衡发展，提升城市韧性和防灾应急管理能力。

对于更大尺度的城市群空间，人们在出行过程中很难改变提前规划的路径。因此，研究过程中，应注重通过空间结构设计，落实国家重大战略，提升国土空间在军事、经济、人口、农业等方面的韧性。如通过提高边境有军事冲突风险或产业外流压力地区的网络中心度，提升空间吸引力，筑好军事、经济的防火墙、拦水坝等。

04

总结与未来展望

国土空间无标度网络是国土空间规划领域的前沿课题，对其进行深入研究，能够有效支撑国土空间布局优化等国土空间治理的切实需求。因此，CSPON建设工作将其明确列为重要研究对象。本文从应用场景视角，以问题及需求为导向，对国土空间无标度网络治理机遇进行梳理，具有重要的科研和实践意义。具体而言，本文从国土空间中的流网络出发，分析数字生态文明时代国土空间无标度网络的现象及特征，以及其在“纵向贯通”与“横向互联”的CSPON场景应用中的新机遇，进而从低频到高频的时间维度及跨大尺度与小尺度的空间维度，展望国土空间无标度网络治理的场景，强调建设时空“可感知”的CSPON，有效认识国土空间的无标度网络结构，辅助国土空间布局的优化。

目前，国土空间无标度网络研究尚处在萌芽阶段，相关研究具有进一步发展的潜力。例如，通过探索国土空间无标度网络中多尺度间的传导机制与多层网络间的耦合方式，能够增强国土空间无标度网络模型模拟的准确性，从而使CSPON具备自主分析不同因素间影响的作用，使CSPON“能学习”；在此基础上，为使模型的模拟结果能够更好地用于政策指引，需使CSPON具有根据不同应用场景提出有针对性的布局优化政策建议或进行政策推演的“善治理”能力；此外，为应对未来气候变化、疫情、战争等对国土空间网络结构可能产生剧烈影响的突发事件，CSPON还应具备在上述情况发生后根据改变后的国土空间无标度网络结构重构模拟模型的“自适应”能力。因此，从把握国土空间无标度网络结构角度，建设“可感知、能学习、善治理、自适应”的CSPON，能够为加快新发展格局构建和推动城乡高质量发展、推动“美丽中国”数字化治理体系构建和绿色智慧的生态文明建设提供坚实基础。