从“形流耦合”视角构建城市多中心体系的理论框架，强调形态与功能的动态关联及其依赖性和反馈机制。在方法上，优化传统耦合评价模型，结合城市发展的非线性与异质性特征提出四阶段演化模型，揭示多中心体系从“形流失配”到“形流适配”的动态过程。以青岛市为例开展实证研究，发现青岛市整体处于“形流互馈”的阶段，核心区实现了“形流适配”，而新兴区存在“形流失配”问题，这种失配影响了城市空间的通勤效率；采用机器学习进行影响因素的非线性分析，进一步识别出公共服务设施总量与布局、就业规模及交通条件因素是影响多中心“形流耦合”的关键变量。在此基础上，从形流关系视角提出优化职住空间布局、完善公共服务设施配置、构建一体化交通网络的多中心体系策略，为城市空间治理提供理论支持和实践参考。
[关键词]多中心体系；“形流耦合”理论；耦合协调评价；影响因素；优化策略；青岛市
[文章编号]1006-0022(2025)02-0046-08
[中图分类号]TU984、F292、C912.8
[文献标识码]B
[引文格式]李欣，叶果，张尚武，等．“形流适配”：形态与功能耦合的多中心体系理论和方法[J]．规划师，2025(2)：46-53．
党的二十大报告强调，高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。城市作为经济社会活动的主要空间载体，其高效治理与布局优化是实现高质量发展的关键。在此背景下，多中心结构布局被广泛认为是一种有效的空间规划策略，有助于缓解城市拥挤和城市蔓延问题，同时提升资源配置效率与优化城市功能。然而，当前许多城市在进行形态多中心建设时，未能有效推动功能多中心的建设，导致空间形态与功能布局的不协调。
目前，关于形态多中心与功能多中心不协调现象的研究主要有两类观点：一是形态多中心的发展往往比功能多中心的发展更显著，即地理上的多中心布局未必与实际的功能联系和经济活动相匹配。二是功能多中心的发展超越单纯的地理分布，即功能多中心的发展不仅依赖于空间的地理邻近，还依赖于密集的经济和社会网络互动 。例如，上海市、沈阳市和深圳市普遍存在功能多中心发展滞后于形态多中心发展的现象，这主要是政府主导的自上而下规划和土地财政政策导致功能布局的失衡与效率低下。
本文基于“以流定形，形流相生”的哲学思想，构建整体视角下形态与功能耦合的多中心体系理论框架，并创新性地提出“形流耦合”的评价方法。该理论框架立足于城市形态与功能流动的相互作用机制，突破传统单维度分析的局限，探索从“形流失配”向“形流适配”转变的路径。同时，以青岛市为实证研究对象，分析其多中心体系的耦合特征与优化策略，为实现空间结构优化与高质量发展提供理论支撑和实践指导。
20世纪中期，Christaller提出“中心地理论”，首次系统分析了城市中心地的空间分布和层级结构，描述了城市中心地作为商品和服务分销中心的单中心同心圆结构，为理解城市经济活动的集中性奠定了理论基础。Thünen和Alonso在“中心地理论”的基础上发展单中心城市经济理论，通过土地利用模型和竞标地租模型，解释城市中心地如何吸引经济活动。然而，随着城市规模的扩大及发展环境的日趋复杂，城市单中心结构的局限性逐渐显现。对此，Henderson提出了“多中心城市”的概念，认为集聚经济和交通成本等因素推动了城市结构向多中心转变。克鲁格曼的“跑道经济体系”模型进一步阐述了多中心城市结构的自组织过程，同时表明这种结构是多种经济与社会因素共同作用的结果。
当前，静态形态多中心研究主要以城市内相互独立的集聚区块为分析对象，探讨其空间分布和城市形态特征，如建筑群、人口密度峰值区和土地利用密度高峰区等。相关研究范式主要聚焦于城市形态的物质空间层面，较少关注集聚区块间的动态联系与功能互动。随着研究的深入，多中心体系理论的研究内容逐渐从静态形态多中心扩展到静态功能多中心，探索功能区域的形成、分布及其对经济和社会发展的促进作用。功能多中心不仅涵盖居住、办公、商业等单一或复合功能，还是多中心体系中资源集聚和服务供给的核心载体。随着城市发展环境的日趋复杂，功能多中心逐步超越形态多中心在城市发展中的主导地位，逐渐成为多中心体系的关键要素。
随着信息技术与交通系统的发展，关于动态功能联系的研究不断深化，弥补了传统研究对动态功能交互过程探讨的不足。Castells提出的“流空间”理论将多中心体系的研究从静态物质空间的描述拓展至动态网络关系的分析，强调城市功能中心通过外部联系和信息流动构建复杂的多中心网络，这一转变标志着多中心体系研究已从单一维度的形态或功能分析向形态与功能耦合的系统性研究转变。然而，现有理论对形态多中心与功能多中心互动机制的探讨尚不充分，未能有效解释城市在形态上呈现多中心但在功能上未实现多中心的现象。
由此可见，形态多中心与功能多中心的动态耦合关系研究是完善多中心体系理论的重要方向，对于揭示城市多中心结构的演化机制及其在规划实践中的应用具有重要意义。
2 “形流耦合”视角下的多中心体系理论
2.1 形流相互作用的机理
形流相互作用的前提是资源流动的地理根植性与场所依赖性。地理根植性反映资源流动对城市形态的依赖，城市形态则通过节点分布、网络连通性及路径组织构建资源流动所需的空间框架与秩序。然而，地理根植性并非静态存在，而是一个在资源流动影响下不断重构的过程。核心节点凭借其地理优势与网络联通性成为资源汇聚的中心，外围节点则通过连接核心节点实现资源的扩散与再分配，由此形成空间的层级嵌套。这种嵌套性不仅体现了城市系统中的权力与资源分配逻辑，还是一种动态的生成秩序：高位势区域通过资源吸附形成集聚效应，低位势区域则通过扩散实现辐射功能，推动城市空间分布趋于均衡。
场所依赖性则进一步揭示了资源流动对形态的重塑，而流动不仅仅是资源在空间中的物质性迁移，更是对既有形态秩序的反馈与重塑。当资源流动集中于某些节点时，这些节点的中心性随之增强，并通过功能优化与资源配置进一步影响周边区域的形态调整。这一动态优化过程不仅是一种功能适配过程，还是形态与流动之间双向生成的逻辑过程。这种逻辑反映了系统内部的矛盾与张力：形态的稳定性为流动提供秩序框架，流动的灵活性则推动形态突破既有边界，实现新的功能整合。
因此，形流相互作用并非简单的因果关系，而是形态与流动通过协同和张力生成新秩序的动态过程。这种相互作用机制体现了城市系统在多重约束与多维反馈中的复杂平衡：一方面，通过地理根植性构建形态的稳定性；另一方面，通过场所依赖性注入流动的生成性与适应性。最终，形态与流动在矛盾统一中形成一个自组织的动态系统。
形流相互作用的机理为理解形态与资源流动之间的内在联系提供了理论支撑。“形流耦合”多中心体系理论从形态与功能多中心关系视角出发，揭示城市系统在复杂动态中的生成逻辑。该理论通过多中心结构的动态演化模型，阐明城市形态与功能在时间和空间维度不断调适的内在机制。“形”不仅是由土地利用、建筑形态和公共服务设施等组成的静态空间载体，更是功能网络的形象化显现，是社会关系的空间化表达。“流”不仅是信息流、交通流和人流等动态现象的集合，更是功能网络中驱动关系生成的力量，体现资源配置、社会互动与文化演进的过程性逻辑。形与流之间的关系超越了传统的“物质—功能”二元划分，形成了一种“关系本体”，旨在通过优化功能联系的流动性，推动城市从非线性、不稳定状态向稳定、有序的多中心结构演化，具体包括3个方面的内涵。
(1)形态多中心与功能多中心的相互依赖性。 形态作为功能活动的空间载体，其存在不仅为功能活动提供了物质支撑，还决定了资源流动的路径与效率；功能多中心则通过动态需求的满足与资源配置，对形态进行反馈与约束。这种依赖性并非单向作用过程，而是一种辩证的互构过程：形态的稳定性与功能的灵活性在矛盾对立中生成系统的动态平衡。
(2)形态与功能之间的动态演化特征。 在城市发展中，形态与功能的同步性不断被打破又不断被重建，形成了“匹配—失配—互馈—再适配”的动态过程。这种演化特征揭示了形流关系的生成逻辑：形流的每一次失配都是系统突破既有平衡的契机，而形流的每一次再适配都实现了更高层次的系统重构。
(3)形态与功能之间的双向反馈机制。形态的空间布局与功能的组织模式在互动中表现出辩证统一的关系：形态的稳定性为功能的流动提供秩序，而功能的变化又推动形态的再生成。通过这一双向反馈机制，多中心体系不断突破既定约束，实现更高层次的系统协调。
2.3 “形流耦合”多中心体系的四阶段演化模型
2.3.1 研究假设
基于上述理论，提出多中心体系的四阶段演化模型 (图1)，以解释城市形态多中心与功能多中心的耦合过程，并强调政策与市场在调控过程中的关键作用。该模型具有3个主要假设：①形态多中心与功能多中心存在相互依赖和相互作用的关系；②城市发展经历多个阶段，每个阶段形态多中心与功能多中心的关系呈现不同特征；③地方政府和市场力量通过不同政策与行动，动态调节形态多中心与功能多中心的关系，以实现两者的平衡。
图1 “形流耦合”多中心体系的四阶段演化模型示意图
(1)初始阶段：单中心适配阶段，城市初期的单中心或少数中心集聚了主要的功能和形态要素，形成高度耦合的空间结构。
(2)扩展阶段：形态多中心逐渐形成，但功能多中心未能同步发展，导致“形流失配”现象。
(3)调整阶段：根据市场需求的变化，通过动态规划调控逐渐调整与优化城市的形态和功能。
(4)稳定阶段：形态和功能再次达到高度匹配，形成稳定的多中心体系。其中，在动态平衡过程中，当形态和功能多中心的指数值达到平衡后就不再变化。
虽然形态多中心和功能多中心在概念与测度方法上有所不同，但是两者均基于城市体系中某一中心或节点的相对重要性来测度多中心性。采用非参数模型评价方法可以识别城市多中心的空间密度高点，无需设定固定阈值，减少了主观因素的影响，从而确保形态与功能多中心的联合评价结果在理论和方法上的一致性。
耦合协调度模型源于数学领域的离散系数和耦合计算公式，主要用于定量分析系统内不同要素的协调程度。传统模型通过公式降维处理数据，得出[0，1]的耦合度和耦合协调度。然而，由于城市多系统交互过程的复杂性和动态性，最优耦合度并非固定值，而是根据不同发展阶段和外部条件不断变化的动态范围值。耦合协调度的具体计算公式如下：
上述公式虽然能够测量系统内部形态与功能的耦合协调度，但是无法表征两者的滞后关系。为此，进一步优化该模型，在理想情况下，当两个子系统的排名相同时，系统是最平衡的。但是，实际情况与理想情况是不一样的，这种差异代表着两个子系统发展的不平衡。因此，将实际D定义为Dactual，将理想D定义为Dideal 。为了进一步衡量这两个子系统的发展情况，可使用表2所示标准定义5个失配类别，其中μ和σ分别是误差的平均值与标准差。
3 青岛市多中心体系实证
3.1 研究区域概况及数据来源
青岛市作为我国东部典型的多中心城市，受其海湾地理条件的限制，城市中心的辐射能力仅为平原城市的1/6，城市功能联系因此面临更多挑战。为深入分析青岛市的城市形态与功能多中心的耦合关系，本文使用了2023年的建设用地数据、高德地图POI数据，以及2023年11月的匿名手机信令数据(每日识别的号码数量在349万～373万个，记录数据条目在1 353万～1 556万条)。基于此数据，本文以1 km×1 km的网格为统计单元，构建了包含11 290个节点的城市人流网络，旨在对青岛市的空间形态与功能多中心进行全面量化分析。
3.2 形态多中心与功能多中心的识别和耦合关系分析
3.2.1 识别形态多中心与功能多中心
首先，通过分析商业、商务及公共服务设施用地的建设情况，对POI数据与土地使用数据进行标准化处理并叠加，形成青岛市形态多中心体系的综合分析图(图2)。研究结果表明，青岛市的形态多中心体系呈现出“多核心、分散式”的空间结构特征，主要的形态中心节点分布在五四广场、台东、青岛站、李村、城阳万象汇、苗岭路、黄岛汽车总站、黄岛开发区嘉年华等区域。
其次，通过分析人流网络的交互特征，采用加权度中心性测度方法，识别不同功能中心的相对重要性与影响力(图3)。研究结果表明，城市人流网络的加权度中心性在空间分布上呈现出显著的异质性，主要的功能中心节点集中在李村街道、敦化路街道、中韩街道、香港中路街道、台东街道、阜新路街道、湛山街道、辽源路街道、长江路街道、合肥路街道、河西街道和镇江路街道。
青岛市的形态多中心与功能多中心耦合协调度呈现出显著的时空异质性特征(图4)，揭示了多中心体系在发展过程中的动态演化规律和区域差异。整体而言，青岛市多中心形态与功能耦合协调度尚未达到理想状态，平均指数为0.207，表明形态与功能多中心之间处于低度失配阶段，且交互反馈机制仍在调整中，尚未实现最优匹配。通过进一步的分区分析发现，形态多中心与功能多中心耦合呈现“核心协同、新区失配”的二元格局(图5)。一方面，市南区的五四广场中心、台东中心以及李沧区的李沧中心依托老城的发展基础，在形态塑造与功能培育方面实现了高度协同，耦合协调度指数均超过0.800，进入高度适配阶段；另一方面，蓝色硅谷、红岛等新城新区的耦合协调度指数普遍低于0.400，呈现明显的“形流失配”现象。进一步采用改进模型诊断发现，新城新区当前的“形流失配”主要源于功能联系相对滞后于形态建设。尽管新城新区在形态塑造上已取得较大突破，但在功能辐射方面尚未充分发挥枢纽作用。
多中心体系的形态与功能耦合关系对城市运行效率产生直接影响。图6和图7揭示了青岛市居住地与就业地的通勤情况，反映出胶州湾东岸、西岸和北岸的通勤情况存在明显差异。胶州湾东侧的市南区、市北区和崂山区的通勤距离较短，说明这些区域的形态与功能布局高度耦合，通勤效率较高。相较之下，胶州湾西侧的黄岛区、胶州市及莱西市、平度市的通勤距离较长，反映出功能中心建设的滞后及其与形态发展之间的空间错位。尽管黄岛区具有发展为多中心区域的地理潜力，但由于功能布局的不足，通勤距离延长，特别是外围区域的居民的跨区通勤现象尤为突出。
3.4 基于XGBoost模型的“形流耦合”影响因素分析
为定量评估影响形态与功能耦合的关键因素，本文采用XGBoost模型的梯度增强树算法，以其处理复杂非线性关系及变量交互效应的显著优势，从地理条件、生态环境、功能业态、社会经济、土地利用、开发强度、交通可达7个维度遴选31个关键影响因子(图8)，深入探讨这些因素对形态要素与功能流动的作用机理及其对城市运行效率的影响。模型评估结果表明，均方误差(MSE)为0.000 13，决定系数(R²)达到0.864 10，显示模型具有较高的预测精度与解释能力，能够有效解析形态与功能耦合对城市运行效率的综合影响。
图8 “形流耦合”的影响因素指标示意图
资料来源：根据参考文献[19]修改绘制。
通过SHAP值分析，进一步揭示功能多样性指数、就业岗位数量、土地利用和交通可达在提升形态与功能耦合度中的核心作用。SHAP特征重要性分析结果显示，功能业态总量和就业岗位数量对模型输出贡献最大，强调功能中心多样化和就业机会空间配置对提升城市活力与运行效率的关键作用；商业服务业用地规模、科教文卫用地规模、餐饮服务POI数量以及用地平衡度指数的贡献值也较高，表明土地利用结构和公共服务设施布局对于提升形态与功能的协调性至关重要。此外，轨道交通站点覆盖率和道路网密度的贡献值虽低于上述因素的贡献值，但其在具体空间单元中的作用也不可忽视。研究还发现，公司企业数量、用地混合度及工业用地规模对多中心结构的协调性具有显著影响。
为推动城市空间在多中心体系战略指引下实现动态优化，需在更大尺度、更高水平上推进形态与功能的融合。基于以上影响因素分析，发现就业岗位、公共服务设施及交通是实现这一目标的关键要素。据此，提出以下优化策略。
优化青岛市职住空间布局的关键在于通过流动要素的合理组织和空间引导，构建职住功能协同的动态平衡格局。长距离通勤是青岛市城市发展面临的突出问题，特别是胶州湾东、西两岸在通勤模式上的显著差异以及外围区域职住分离带来了较大的通勤压力。尽管青岛市已进入存量发展阶段，但在就业空间优化和职住关系调整方面仍具有较大的提升空间。因此，围绕要素流动与空间形态的动态耦合，探索优化职住空间的路径，是缓解当前矛盾、实现“以流定形”的必然选择。
首先，强化青岛市主城区的综合功能与形态承载力。主城区(如市南区、市北区)应进一步提升其作为城市综合功能核心的服务能力，强化金融、商务、文化、创新等功能的集聚。通过对城市老旧区域进行更新与再生，提升形态中心对高密度、多功能活动的承载力，进一步增强主城区的功能吸引力，从而提供更多的就业机会和吸引更多的人才流入。
其次，推动黄岛区的产业升级与职住协同。黄岛区作为青岛市的重点发展区域，虽然具备较好的产业基础，但是在跨区域外向型功能集聚方面仍显不足。为此，建议加快现代服务业、高端制造业、海洋经济及科技创新等产业的布局，提升该区域的就业吸引力，减少对主城区的就业依赖，推动职住平衡发展。
最后，推动外围区、市的产业转型与强化区域吸引力。例如：胶州市依托上合示范区的战略优势，形成了打造区域性就业中心的潜力，通过引入现代服务业和高附加值产业，吸引高端企业和技术型劳动力的集聚，推动就业功能的区域化发展；即墨区则具备较好的传统产业基础，正在逐步向现代服务业和高端产业转型发展，在这一过程中，应重点加强就业中心建设，尤其应加速推进现代服务业的集聚，通过打造产业集群和增加就业机会，发展高附加值产业，为区域内居民提供更多的就业选择。
“形流耦合”视角下，优化多中心公共服务设施布局需要从空间形态和人口功能两个维度精准切入，通过提升公共服务设施与人口需求的适配性，实现“以形态优化促进人口稳定与聚留”的目标。
首先，强化人口规模与公共服务设施的空间契合。运用大数据分析、智能算法等技术手段，对各城市组团的人口总量、年龄结构、就业结构、收入水平等社会属性数据进行实时收集和动态预测，测算教育、医疗、文体等不同类型设施的需求量和规模标准，优化设施的选址布点和功能配比，实现供需在空间上的精准匹配，进而以设施布局优化倒逼人口分布调整，实现供需之间的高效匹配。
其次，促进人口和资源双向流动。“以形促留”不能仅依赖中心地区的吸引力，还需推动优质公共服务资源向外围扩散，从而形成“中心辐射，外围共享”的流动格局。一方面，通过设计异地就医、异地入学等政策，增加外围地区与中心地区资源的接触机会；另一方面，通过完善轨道交通等基础设施，拉近中心地区与外围地区的时空距离，显著提升外围地区的生活便利性，推动人口在多中心体系内的长期驻留与合理分布。
最后，打造复合型公共服务中心。复合型公共服务中心是实现“以形促留”的关键节点。围绕多中心功能节点，集聚教育、医疗、文体、养老等多元化的服务业态，结合基础民生保障与高端消费需求，统筹本地常住人口与外来就业人口的需求，打造兼具基础承载和高端引领功能的复合型公共服务综合体，带动人流、物流、资金流、信息流加速汇聚，提升城市组团的综合承载力。
4.3 “形流交互”，构建立体化、一体化的交通网络
“形流交互”的核心在于构建立体化、一体化的交通网络体系，在形态空间与流动要素之间形成双向的动态耦合，实现由“以城市形态为中心”向“以人口和要素流动为导向”的加速升级。这一转变要求交通体系从注重平面布局、同质化服务向立体化布局、差异化供给升级。
首先，提升跨海通勤效率，强化东、西城区的联系。跨海通勤是影响城市空间形态和人口流动效率的关键因素，针对胶州湾分隔青岛市东、西城区这一制约因素，急需加强西海岸新区与主城区的轨道交通联系，如推进地铁6号线二期建设，增设大运量跨海通勤通道，提升东、西城区的互动水平。
其次，构建“轨道+市域铁路”骨干网络，引导多中心功能的疏解。以青岛站、青岛北站、红岛站等枢纽为核心，加快市域铁路与城市轨道的一体化建设，拓展中心城区的辐射范围，强化中心城区与胶州市、即墨区、平度市等外围组团的快速联系。中心城区通过轨道交通“主动脉”扩大优质资源和关键功能的向外辐射效应，带动产业、人口有序疏解，推动多中心体系的重塑。同时，通勤铁路将周边新城新区纳入“1小时通勤圈”，引导人流、物流、信息流等加速汇聚，带动外围组团的功能提升和设施配套，最终实现网络化空间结构下中心—外围的良性互动。
最后，围绕轨道站点推动TOD开发，塑造复合功能中心。建议在轨道交通站点周边大力实施TOD模式，将居住、商业、办公、教育等功能高度复合。通过TOD开发将站点打造为连接城市形态和流态的关键节点，一方面可优化站点周边土地利用，引导城市空间高效紧凑发展；另一方面通过高密度、混合式的就业岗位分布和公共服务设施优化进一步加速人流集聚，提升中心活力，反哺城市功能疏解和空间重构。
本文从“形流耦合”的创新视角，构建城市多中心体系的理论分析框架，为解析城市复杂系统提供新的思维范式和方法论。在框架内涵上，将多中心体系的物理形态和功能联系视为具有“双向反馈、协同演化”机制的有机整体；在方法上，优化耦合协调度模型，提升形态与功能耦合关系测度的精准性，并定量刻画两者动态演化的差异性和滞后性。在此基础上，以青岛市为例开展实证研究，有效验证“形流耦合”理论框架和分析模型的科学性与适用性。精准识别了青岛市多中心体系发展存在的形态中心与功能中心错位、节点间联系不足等问题，并在此基础上定量揭示关键的影响因素。据此，提出优化形流关系、推动协同发展的策略建议，以期构建“核心引领、组团集聚、功能互补”的网络化城市空间格局。未来的研究应着重丰富“形流耦合”的概念内涵，拓展城市多中心体系分析评价的维度，在城市治理、规划政策等领域展开深入探讨，为推动城市高质量、可持续发展提供科学支撑和决策依据。
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