目前发展情况

在科学发展的历程中，目前已经经历了三种文化。最初人们通过经验总结逻辑关系，以文学语言分析科学问题，在这个阶段区域分析取得了辉煌的成就。科学的第二阶段以牛顿-尼布莱茨发明了微积分为标志，这时科学进入数学分析语言的时代，这个时代由于区域的复杂性，数学分析在区域分析中基本上限制在表象分析的统计分析和“黑箱-灰箱”系统的所谓“系统分析”，其功能有限，因此区域分析的经验分析仍然是主流的。进入20世纪后期，计算机文化兴起，钱学森说：21世纪文化是计算机文化。计算机以其强大的问题表达功能，在区域分析中取得了重大的进展，计算机模拟正在深刻地影响这区域发展分析。

目前区域发展模拟分析的热点是区域经济的可计算一般均衡（CGE）分析。可计算一般均衡（CGE）模型是基于一般均衡理论建立的针对特定的经济系统的模型。局部均衡讨论的是经济系统中一部分变量之间的关系，而把其他部分视为常量。因此在系统受到外来冲击时，冲击响应是在部分经济部门或经济变量中产生。而一般均衡把经济系统作为一个整体，外生变量变化引起的经济系统的任何一部分的结构变化都会波及整个系统，导致商品和要素价格、数量的普遍变动，使得经济系统从一个均衡状态向另一个均衡状态过渡，在分析外来冲击时能表现“牵一发而动全身的”的特点。Johansen于1960年所开发的针对挪威经济的多部门增长模型，在世界上第一个建立了CGE模型。之后，一般均衡领域的一些主要经济学家对一般均衡解的存在性、唯一性、最优性和稳定性进行了发展和完善。CGE模型通过一组方程描述供给、需求等经济关系，并且在生产者利润最大化、消费者效用最大化等一系列优化条件约束下求解这一方程组，得出在各个市场都达到均衡时的一组数量和价格，反应了经济体通过对商品和要素的数量和价格的调整，实现瓦尔拉斯一般均衡理论所描述的供需平衡。

CGE模型最初是用于分析国家范围内的政策和经济变化的影响，但随着CGE研究的发展，一个突出的问题是如何将CGE模型应用到区域水平上。之所以需要研究区域水平的CGE模型，是因为把全国整体上作为一个研究对象，分析一些问题的时候过于笼统。特别是对于中国这样的超级大国，国内各个区域无论是在资源禀赋还是在经济发展状况上都存在着很大差异。因此国家水平的CGE模拟结果并不能对各个区域的发展问题作出解释和引导，为了促进各地区的社会经济协调发展，避免仅考虑全国平均发展水平可能导致的决策片面性，有必要对地区水平的社会经济主体间的联系进行分析，以便于因势利导的规划地区经济。

最近几年，针对发展的区域协调政策的定量研究，形成了以保持多区域政治经济一般均衡的研究框架。与国家水平上的CGE不同，区域CGE的政策建模与系统开发带来了许多新的问题。区域相对于国家而言是更加开放的经济体。一个国家内不同区域之间存在着商品和要素的流动，这时模拟系统必须考虑系统内部存在多个经济体，使得区域CGE问题更为复杂。在数据可得性方面，一般国家水平的数据总是比区域水平的数据要完备得多，很难直接找到需要的区域数据，只能从省市级或国家级的数据来合并或分割，而不同地区的数据统计口径往往存在着差异，从而导致了区域CGE模型数据处理上的复杂性。在区域层面上认识CGE，最重要的是要考虑到区域CGE是一个具有开放性质的CGE，这时的CGE是一个双重价格嵌套体系。即国际贸易影响国内价格体系，进一步的国家政策和国内贸易体系影响区域价格体系和区域经济运行。这就导致了区域CGE结构上的复杂性。

Giesecke（2002）利用多区域动态CGE模型分析了澳大利亚的Tasmania经济发展严重偏离澳大利亚整体经济发展的原因是经济结构变化和政策多变导致的。他将澳大利亚分为Tasmania和国内其它区域这两个区域。Kim（2002）发展了一个具有动态功能的多区域单部门多收入阶层的CGE模型，研究韩国不同模式区域投资政策的增长影响，确定了最优的国家投资策略。Kim，Ju（2003）使用CGE模型研究了韩国首都首尔的城市住房供给对经济的影响。其地区结构为“首尔—韩国其他地区—世界其他国家”。Learmonth，McGregor（2006）使用一个多时期的经济—环境CGE模型分析了英国泽西岛经济的可持续发展问题，其模型的地区结构为 “泽西岛—英国其他地区—世界其他国家”。在国内李善同等建立3了北京、山西等地区的CGE系统，并且开发了一个更为复杂三区域模拟体系。王铮，朱艳鑫（2007）建立的中国8区域CGE模拟系统。王铮，利果（2008）开发了具有嵌套结构的上海市的区域CGE模型体系，本模型的区域结构为上海—国内其他地区—世界其他地区，并利用这一模型对我们的实际问题进行了政策模拟分析。目前针对区域CGE已经开展了一些研究，但是同国家CGE模型相比，无论是在应用的广度和深度还是数据基础以及建模理论方面，区域CGE模型都还有很大的发展空间。

区域模拟的第二个热点是基于自主体的模拟。基于自主体模拟就是以若干自主体模拟客观世界，以自主体间的交互模拟系统动态性和复杂性的建模方法，其核心理论指导思想是Holland（1995）提出的复杂适应系统（CAS，Complex Adaptive Systems）理论，即：系统的复杂性起源与其中个体的适应性，正是这些个体与环境以及与其他个体之间的相互作用，不断改变着他们自身，同时也改变着环境。也就是说，在基于自主体的模拟与实际的区域现象很有一致性。

近年来，基于自主体模拟在土地利用类型变化研究领域得到了广泛的应用，Parker，et al（2002）、Matthews，et al（2007）对在该领域的研究做了系统、详细的综述，对于发现区域内农业技术扩散、森林管理、城市化进程、产业结构等都起到重要的辅助作用。基于自主体模拟也被应用于理论研究。Sasaki，Box（2003）采用基于自主体模拟和元胞自动机相结合的方法重新实现了杜能环结构。近年来，在国内也有诸多学者正逐步将基于自主体模拟应用于土地利用类型转变。刘小平，黎夏，叶嘉安（2006）利用基于自主体模拟以广州海珠区为例研究了该区1995-2004年的土地利用动态变化情景，与实际土地利用变化情景比较发现模拟结果较为理想。

关于城市演化的模拟是区域模拟中的一个重要方面，城市演化的模拟需要综合地理学、经济学、复杂性科学、计算机科学等多个领域的知识，是一项具有挑战性的科研工作1998年由美国华盛顿大学开发并受美国国会等部门支持研发成功的URBANSIM原型系统^]，是一个典型的成功案例，这个系统综合考虑了城市经济、土地利用、交通运输和公共政策因素，可以对城市发展进行规划和分析。URBANSIM所能进行的模拟包括：

n  交通政策模拟，如道路扩张、公交线路扩张、自行车、行人道路设施扩张、停车费管理等；

n  土地使用、增长管理政策模拟，如城市增长范围、土地规划等

n  经济发展政策模拟，如房地产发展等；

n  环境政策模拟，如空气质量衡量等。

   与ABS这种非数值模拟相比，在区域环境分析中，数值模拟仍然是主要的，但是一般区域过程，还是以ABS为代表的非数值模拟是主流。

未来50年动向

在新的发展中，整合区域管理和区域经济的决策支持和政策模拟器得到发展。Semboloni, et al（2004）建立了结合GIS的基于自主体模拟和元胞自动机耦合并结合博弈论的城市发展演化模型CityDev，这是一个融合了地理模拟与经济模拟的决策支持系统系统，可用于城市动态演化模拟和作为城市规划的决策支持系统。在这个系统中，作者以元胞自动机模拟城市基底环境，包含了地理环境的海拔、坡度、河流和道路等分布信息，按照地块的利用类型不同分为居民用地、商业用地以及工业用地三种类型；以自主体模拟城市中的人，进一步将自主体分为四类，即家庭、工业部门、服务部门（包括商业和私人服务公司以及公共服务等）以及地产发展商，他们在经济系统和空间系统中发挥各自的行为能力，与环境以及其他自主体发生联系，相互作用，基于CityDev系统，作者进行了关于城市规划的决策支持，通过人为政策因素对系统的作用，得到了关于城市演化的不同模拟结果。

2006年由悉尼大学开发了TRESIS决策支持系统，用于模拟悉尼的公共交通政策、燃油税、居住密度、公交线路、碳减排政策等。加拿大纽芬兰联合空间应用研究所建立了应用于欧洲主要城市的MURBANDY系统，主要用于三方面：1. 建立过去40年欧洲城市的土地利用变化数据库2. 给出与可持续发展相关的城市环境政策指导3.建立城市动态一般性模型用于支持现实城市发展规划以及政策情景研究。英国牛津大学、美国华盛顿大学都建立了名为城市政策模拟器的区域发展模拟系统

可以认为未来20年，在区域发展模拟中，以基于GIS，与CGE和自主体模拟为主体，结合其他模型的研究，将会普遍发展，不过一般的动力学数值模拟有可能进一步发展。现在基本上可以断言，这个模拟的特点，主要还会是面向问题的决策分析和政策模拟。至于理论方面的贡献似乎还不明确，因为Sasaki，Box（2003）采用基于自主体模拟和元胞自动机相结合的方法实现的杜能环结构是一种简短结构。理论发展需要创新思维。计算机的目前的还缺乏创新思维的能力。

在未来的50年中，计算机智能功能有可能突破，计算机能力也会加强，这样，区域发展模拟可能出现三个趋势：第一、对于各位发展的多个区域相互作用的现象开展模拟，在全球经济一体化的进程中，一个从全球角度模拟区域发展的分析思潮将会形成。第二，区域发展的理论研究会有所开拓，在人机结合下，某些理论研究会得到计算机模拟的支持，计算机会成为理论推断的工具。这时的模拟技术肯定会突破GIS-CGE-ABS框架。第三，区域发展模拟技术与遥感技术结合，或者与其他新技术结合，成为区域环境管理、人口管理的即时分析工具。