【編者的話】

之前的解釋城市中，筆者介紹了由城市之間的要素流動所構建的城市網絡讓城市突破了地點空間的限制，成為全球要素流動網絡中的節點。其實，在城市內部，網絡化的組織體系和秩序規則也在主導城市的運行。比如，城市的道路體系就構成了城市內部的網絡結構。在這些網絡中，哪些才是中心節點，該如何識別這些中心節點？本期解釋城市，筆者將通過五種中心性來探討城市網絡中的那些重要節點。

現代城市和區域規劃理論的先驅思想家之一帕特里克?格迪斯（Patrick Geddes）在其《進化中的城市》中寫道“城市必須不再像墨跡、油漬那樣蔓延。一旦發展，他們要像花兒那樣呈星狀開放，在金色的光芒間交替著綠葉”。進化至今的城市，有的城市的確如花兒般綻放金色的光芒，識別這些城市就需要網絡中的中心性作為工具。

一、城市網絡的多重中心性評估

無論是把全球所有城市串成一個網絡（我們可以稱之為城際網絡，inter-city network），還是把單個城市中的某種元素的互動串成一個網絡（我們可以稱之為城內網絡，intra-city network），最重要的一項工作就是識別這些網絡的中心節點。評估節點的中心性，可以識別出網絡中的關鍵節點，了解這些節點對于城市網絡的整體性能和穩定性的重要影響。城際網絡方面，已經識別出的全球城市（如紐約、倫敦）是世界經濟的風向標，也是城市未來發展方向的重要模板，給一般城市提供重要參考。城內網絡方面，識別其中的重要道路端點、關鍵經濟節點對于抓住治理的主要矛盾、完善城市內的治理至關重要。

根據觀察視角的不同，通常有多種定義網絡中心節點的方案，因此，城市網絡需要根據視角不同進行多重中心性評估。在這些中心性評估方案中，最簡單直接的就是度中心性，所謂度中心性（degree centrality）就是看節點的外部連接數量。節點的外部連接數量越多，中心性越強，其重要性也就越高。比如在全球城市航空網絡中，倫敦一直位居全球首位，疫情前與之直接通過航班相聯通的海外城市高達518座（如圖1），盡管疫情發生后有所下降，但仍然位居全球城市首位。因此，倫敦就是由全球航線構成的城市網絡的中心。

圖 1  2019年和2021年全球城市航空網絡中主要城市度中心性的變化對比
資料來源：筆者根據Opensky-Network數據計算

第二種常用的中心性稱之為緊密中心性（Closeness centrality），緊密中心性代表的是網絡中的節點到其他節點的總距離之和。如果從該節點出發，全部訪問一遍網絡上的所有其他節點，所走過的總距離最短，那么這樣的節點就是緊密中心性最高的節點。以上海中心大廈周邊1公里范圍的道路網絡為例，如果把每條道路當成網絡的邊，每個路口當成一個節點，這樣的城市道路網絡中，總有一些路口到其他路口總的距離最短，這樣的路口就是緊密中心性較高的路口。

筆者通過計算發現，這里緊密中心性最高的節點位置大概位于世紀大道與陸家嘴環路交叉點（如圖2）。緊密中心性實際上是節點自主傳輸資源的能力，如果一個節點的緊密中心性越高，其要素傳輸過程中越不容易受制于人。

圖2  上海中心大廈周邊1公里范圍內道路網絡各路口的接近中心度
資料來源：筆者根據OSM繪制和計算。

第三種常用的中心性稱之為間接中心性（betweenness centrality）,該中心性是指某節點出現在其他節點之間的最短路徑的個數。簡言之，連接任何兩個節點總是要經過一個“中介”節點，那么，這個“中介”就是間接中心性最高的節點，所以有時候也稱之為中介中心性。它代表了節點對于其他節點要素流動和傳播的控制能力。比如，中國正式加入世貿組織之前，香港一直是大陸城市與國外城市貿易交往的“中介”，內地城市與歐美城市的貿易往來通常會經過香港這個節點。因此，香港一度在全球城市貿易網絡中的間接中心性最高。

還有第四種經常被提及和使用的中心性稱之為特征向量中心性（eigenvector centrality）。所謂特征向量中心性是該節點的連接數量（即度中心性）與連接的鄰居節點的重要性的加權值。也就是不僅要看這個城市節點連接了多少城市，還要看連接了哪些重要城市。如果一個城市僅有少量的外部聯系，但都是與重要城市發生聯系，那么它的特征向量中心有可能超過那些外部聯系數量很多，但都連接一些小城市的節點。

二、PageRank中心性與關鍵節點城市

其實，除了上述四種常用的中心性評估辦法，近年來，不斷有學者構建了其他更多的評估方法。其中，最負盛名的就是谷歌創始人拉里·佩奇（Larry Page）及其同事在1997年（那時候他還在斯坦福讀博士）提出的PageRank中心性，該中心性算法是谷歌作為搜索引擎的核心算法之一，也是他們創建谷歌的基石之一（難以想象，一個中心性評估的算法誕生了一家超2萬億美元市值的互聯網巨頭）。

本質上，在一張超百萬個城市關聯構成的城市網絡中尋找關鍵的節點城市，跟在全球超百億的網絡鏈接中找一個相關性和排名靠前的網站其原理相差不大。PageRank中心性認為，一個節點的重要性取決于其他節點隨機游走到該節點的概率以及其他節點的重要性。該中心性可以認為模擬了城市之間要素流動的可能出現的過程，通過這種隨機模擬來評估不同節點的重要性。

因此，對于那些以人的行為為主導的要素流動，PageRank提供了一種絕佳的模擬思路，可以通過控制隨機游走的概率來表征不同要素流動的特征，因而具有天然的優勢，備受歡迎。

 -----

 “解釋城市”專欄由上海發展戰略研究所戴躍華博士主持，關注城市科學發展的前沿趨勢，解釋城市科學以及城市中人類行為動力學的一般特征和規律，探究利用前沿城市科學理論優化城市治理的路徑和方法。