18

WYKŁAD 9 i 10

Główne teorie i modele gospodarki przestrzennej

1.     Teorie tradycyjne

1.1.                        Strefy rolnicze wg J.H. Thunen

Pierwszą uporządkowaną teorią, która wyrosła na gruncie ekonomii klasycznej, zyskała szeroki rozgłos i zachowała trwałą pozycję w historii myśli przestrzenno-gospodarczej jest teoria Thuinena (1826).

Thunen poszukiwał racjonalnego, pod względem ekonomicznym, układu stref rolniczych wokół miasta będącego rynkiem zbytu dla produktów rolnych.

Układ taki, zdaniem Thunena, powstaje, gdy każdy kawałek ziemi jest użytkowany w taki sposób, iż daje największą rentę, tj. różnicę między przychodami ze sprzedaży i kosztami transportu.

( renta= przychody  ze sprzedaży– koszty transportu)

Koncepcja autora opiera się na następujących założeniach:

1)     przestrzeń rolnicza jest niezróżnicowana o jednakowo urodzajnej glebie;

2)     istnieje jeden ośrodek konsumpcji zużywający produkty rolnicze z obszaru otaczającego, nie mający powiązania z innymi ośrodkami i obszarami (izolowany);

3)     koszty transportu są funkcją odległości i masy ładunków;

4)     jednolite są ceny sprzedaży dla wszystkich produktów danego rodzaju.

Formowanie się stref rolniczych ilustruje rysunek 1. Górna część rysunku przedstawia zmiany (gradienty) renty dla trzech użytków ziemi rozciągających się w obu kierunkach od rynku zbytu. Część dolna przekształca gradienty w mapę użytkowania ziemi, przy czym użytkowanie to przybiera formę stref koncentrycznych. Każdy rodzaj użytkowania zajmuje strefę, w której może dać wyższą rentę niż jakiekolwiek inne użytkowanie.

W podstawowym modelu Thunena zasada, która określa, jakie miejsce w sekwencji użytków zajmuje dany rodzaj użytkowania, jest prosta.

Produkcja rolnicza, która daje największą produkcję z hektara, ma najbardziej stromy gradient (ponosi najwyższe koszty transportu) i lokalizuje się najbliżej rynku zbytu.

Inne rodzaje produkcji układają się w kolejności zależnej od wielkości produkcji z hektara.

Rys. 1. Hipotetyczne zmiany renty i układ stref użytkowania ziemi

Komentarz do rysunku 1.

Usytuowanie strefy leśnej w sąsiedztwie miasta wydaje się dziś zaskakujące. W czasie, gdy Thunen tworzył teorię drewno było nie tylko materiałem budowlanym, ale również opałem zużywanym w dużych ilościach przez ludność miejską. Bliskość lasów obniżała koszty transportu i podwyższała rentę. W bardziej realistycznych modelach w pobliżu miast lokalizują się uprawy warzyw i owoców nie znoszące długiego transportu.

              Sytuacja komplikuje się przy założeniach bardziej realistycznych, np. gdy:

¾    Intensywność użytkowania ziemi i produkcja z ha zmienia się w obrębie jednego rodzaju produkcji i jednej strefy.

¾    Produkty różnego rodzaju mają różny koszt transportu zł/tonokm.

¾    Gradienty renty z linii prostych zamieniają się w linie krzywe i mogą przecinać się kilka razy.

Wtedy układ graficzny stref komplikuje się (patrz rys.2)

Definicja intuicyjna:

Gradient jest wektorem, którego zwrot wskazuje kierunek najszybszego wzrostu wartości funkcji, natomiast długość odpowiada wzrostowi tej funkcji na jednostkę długości.

Gradient – to operator różniczkowy, który działając na pole skalarne, tworzy pole wektorowe. Utworzone pole wektorowe ma kierunek i zwrot największego wzrostu funkcji w danym punkcie, a wartość jest proporcjonalna do szybkości wzrostu (wzrost na jednostkę długości) funkcji. Gradient określony na polu wektorowym daje pole tensorowe.

Gradient oznaczany jest ‘grad’ lub odwróconym trójkątem (operator nabla): \nabla zwanym nabla

Rys.2. Zakłócenia w symetrycznym układzie użytkowania ziemi Thunena. Do układu symetrycznego wprowadzono: hierarchie miast i ich rolniczych zapleczy, niższe koszty transportu na liniach głównych, nieuprawny obszar bagienny we wschodniej części regionu, obszar urodzajnych gleb w części zachodniej.

1.2. Lokalizacja przedsiębiorstwa przemysłowego wg A. Weber

Nowy impuls do rozwoju dyscypliny naukowej - gospodarki przestrzennej dała teoria lokalizacji przemysłu A. Webera (1909).

Opierała się ona na następujących założeniach:

1)     rozważa się lokalizację pojedynczego przedsiębiorstwa wytwarzającego jeden produkt w określonej ilości;

2)     znana jest lokalizacja miejsc konsumpcji i źródeł surowcowych;

3)     jednolite są koszty transportu za tonokilometr;

4)     stałe techniczne współczynniki produkcji;

5)     lokalizacja jest optymalna, gdy minimalizuje koszty transportu.

Rys. 2. Trójkąt lokalizacyjny (Yaringnona)

Przy tych założeniach Weber rozwiązuje tzw. problem Yarignona (rys. 1). Załóżmy, że znany jest punkt C będący ośrodkiem konsumpcji oraz dwa dalsze punkty M1 i M2 będące źródłami zaopatrzenia w surowce. Połączenie tych punktów tworzy trójkąt. Za pomocą tego trójkąta można wykonać następujący eksperyment. Przez otwory w wierzchołkach trójkąta przeprowadzamy nitki. Ich końce wiążemy z wagami, które odpowiadają iloczynowi wagi ładunków (nabywanych lub odbieranych w danym punkcie) przez jednostkowe koszty transportu (koszty tonokilometra). Nitki wiążemy ze sobą. Otwory powinny być wygładzone, aby ciężary swobodnie opadały. W tych warunkach węzeł usytuuje się w punkcie równowagi sił, który jest jednocześnie punktem optymalnej lokalizacji przedsiębiorstwa przemysłowego, jeśli za kryterium optymalności przyjmujemy minimalne koszty transportu. Rozwijając eksperyment, możemy powiększyć liczbę źródeł zaopatrzenia i rynków zbytu pod warunkiem, że wykreślony wielobok jest zawsze wypukły.

Po określeniu punktu minimalnych kosztów transportu Weber analizuje wpływ płac na lokalizację przedsiębiorstwa przemysłowego. Zakłada przy tym, a płace są przestrzennie zmienne i mogą powodować odchylenie (dewiację) lokalizacji od punktu minimalnych kosztów transportu. Jeśli celem przedsiębiorstwa jest minimalizacja łącznych kosztów (transportu i pracy), przestrzenne zróżnicowanie kosztów pracy jest współwyznacznikiem optymalnej lokalizacji.

W celu znalezienia punktu minimalnych kosztów i optymalnej lokalizacji przedsiębiorstwa Weber stosuje technikę izodapan.

Załóżmy, że ustalono wstępną optymalną lokalizację P0 odpowiadającą punktowi minimalnych kosztów transportu.  Pierwsza izodapana jest linią łączącą wszystkie punkty wokół P0, dla których  koszty transportu spowodowane odchyleniem od minimum wzrastają o jednostkę. Druga izodapana łączy punkty, dla których koszty transportu wzrastają o dwie jednostki. Podobnie można wykreślić izodapanę 3 i dalsze. Wzrost kosztów transportu porównujemy następnie z poziomem kosztów pracy, które mogą się obniżać wraz z odległością od punktu minimalnych kosztów transportu. Linia łącząca punkty, w których wzrost kosztów transportu jest równy spadkowi kosztów pracy nazywa  izodapaną krytyczną (rys. 3). Jest to krzywa obojętności (indyferencji). Koszty lokalizacji w każdym z punktów położonych na tej linii są równe kosztom w punkcie początkowego minimum P0. Punkty te są więc względem punktu początkowego minimum indyferentne.

Rys.4.  Izodapany - linie jednakowych całkowitych kosztów transportu na jednostkę produkcji. W punkcie P1 wyższe koszty transportu równoważone są przez niższe koszty pracy..

:-

Drugim, obok kosztów pracy, czynnikiem dewiacyjnym oddalającym lokalizację przedsiębiorstwa od punktu minimalnych kosztów transportu są korzyści aglomeracji. Korzyści te mogą pokrywać z nawiązką wzrost kosztów transportu oraz kosztów pracy i przyciągać przemysł do miejsc o kosztach transportu i kosztach pracy wyższych niż w punkcie początkowego optimum P0. Graficzne wyznaczenie nowego optimum za pomocą izodapan staje się złożone i nieprzejrzyste. Obecnie w tym celu są stosowane inne techniki obliczeniowe (m.in. programowanie liniowe).

1.3. Przestrzenna  substytucja  wg  A. Predóhl

Predóhl (1925) wprowadził do analizy przestrzennej zasadę substytucji. Zasada ta, wyrażona w wielkościach krańcowych (marginalnych), jest sednem teorii równowagi ogólnej. Przez oparcie swej koncepcji na zasadzie substytucji Predóhl zrobił pierwszy krok w kierunku połączenia analizy przestrzennej z teorią równowagi ogólnej.

Punktem wyjścia rozważań Predóhla jest spostrzeżenie, że teorie ekonomiczne i  lokalizacyjne nie są należycie powiązane.

Nie ma związku między ogólną teorią ekonomii a szczególnymi teoriami rolnictwa i przemysłu (Thunena i Webera).

Rygorystyczne powiązania logiczne i zasady konstrukcyjne niewytworzyły się, gdyż oba te obszary badań rozwijały się oddzielnie. Lukę tę mogłaby  wypełnić teoria lokalizacji wyprowadzona metodami naukowymi z ogólnej teorii  ekonomii.

Predóhl podjął to zadanie, zastosował pojęcie substytucji do wprowadzenia czynnika przestrzeni  do ogólnej teorii ekonomii Walrasa-Cassela i rozwinął ogólną teorię lokalizacji (Ponsard 1983, rozdz. 5).

Predóhl koncentrował uwagę na rezultatach zmian w lokalizacji procesu produkcyjnego przy stałej wielkości produkcji.

Rezultaty te dają się sprowadzić do zmiany w kompozycji nakładów na wytwarzanie wyrobów końcowych. Zmiany kompozycji analizował stosując pojęcie substytucji.

Analiza ta prowadzi do rozwiązania problemu kombinacji czynników produkcji, a przez to również problemu lokalizacji produkcji.

Predóhl wykazał, że produkcja i lokalizacja są dwoma stronami tego samego zagadnienia. Lokalizacja staje się szczególnym przypadkiem ogólnego problemu ekonomicznego, problemu racjonalnego wyboru. Uważa więc, że do analizy lokalizacji można zastosować takie samo podejście, jak do aprzestrzennej analizy przedsiębiorstwa.

Wszystkie zmiany w lokalizacji przedsiębiorstw Predóhl przypisywał substytucji czynników produkcji występujących w różnych miejscach. Substytucja jest funkcją względnych cen tych czynników i kosztów ich transportu.

Czynniki produkcji występujące w różnych miejscach mają niejednakowe właściwości i ceny.  Wskutek tego proporcje między czynnikami zużywanymi do otrzymania takiej samej produkcji są odmienne.

Zastępując czynniki mniej wydajne czynnikami bardziej wydajnymi, można obniżać koszty produkcji w poszczególnych miejscach (pod warunkiem, że zastępowalność jest technicznie możliwa). Jeśli np. powierzchnia gruntów jest określona, a wszystkie pozostałe czynniki są scalone, substytucja gruntów przez te czynniki lub odwrotnie może być zmierzona dla kolejnych lokalizacji (ich zbioru). Inne efekty substytucyjne mogą być zmierzone w ten sam sposób. Proces substytucji jest kontynuowany aż do osiągnięcia stanu, w którym dalsze ulepszenie proporcji czynników jest niemożliwe (jakakolwiek zmiana w użyciu czynników przynosi więcej strat niż korzyści).

Ustaliwszy dla całego zbioru miejsc najefektywniejsze kombinacje czynników produkcji, można następnie obliczyć łączne koszty uzyskania określonej produkcji w każdym z miejsc. Miejsca o jednakowych kosztach łączą linie obojętności (indyferencji). Lokalizacja w tych miejscach jest jednakowo korzystna dla przedsiębiorstwa. W ten sposób ustala się przestrzenna równowaga.

Predóhl stworzył pomost nie tylko między teorią równowagi a ogólną teorią lokalizacji. Wykazał także powiązania między jego teorią ogólną a wcześniejszym: teoriami lokalizacyjnymi Thiinena i Webera.

Podstawową różnicę w założeniach obu teorii widzi w odmiennym charakterze przestrzeni, w której jest prowadzona działalność gospodarcza. Jeśli przestrzeń jest ciągła, jak zakłada Thunen, czynnikami wyznaczającymi lokalizację są: renta lokalizacyjna i koszty transportu. Jeśli, jak w teorii Webera, przestrzeń jest nieciągła z rozproszonymi na niej ośrodkami konsumpcji, pracy i pozyskiwania surowców, do czynników lokalizacji dochodzą jeszcze zróżnicowane lokalizacyjnie koszty kapitału i pracy. Choć jednak w obu przypadkach czynniki lokalizacji są dobrane odmiennie, zarówno Thunen, jak i Weber badali w gruncie rzeczy to samo, tj. kombinację różnych czynników. Oba podejścia przyjmują milcząco zasadę substytucji, a różnią się tylko doborem czynników ze względu na odmienność rolnictwa i przemysłu. Predóhl wyprowadził stąd wniosek, że teorie Thiinena i Webera są szczególnymi przypadkami jego ogólnej teorii lokalizacji.

Krytycy teorii Predóhla wskazują na jej surowe ograniczenia. Przyjęcie za podstawę zasady substytucji sprawia, że teoria ta odnosi się tylko do pojedynczego przedsiębiorstwa i krótkiego odcinka czasu. Opiera się ponadto na uproszczonym założeniu stałości technologii.

2. Teorie nowocześniejsze

2.1.  System osadniczy wg W. Christaller’a

Christaller (1933) był geografem, ale jego koncepcja opierała się na przesłankach ekonomicznych. Zyskała wielką popularność zarówno wśród geografów, jak  ekonomistów.

Christaller poszukiwał praw wyjaśniających formowanie się systemu osadniczego. W szczególności starał się wyjaśnić zależności między liczbą, wielkością i rozmieszczeniem miast.

W dochodzeniu do teorii systemu osadniczego zastosował metodę dedukcyjną. Wyprowadzoną w ten sposób konstrukcję teoretyczną weryfikował następnie przez jej porównanie z rzeczywistym systemem osadniczym, który ukształtował się w południowych Niemczech.

Christaller określił miasto jako centrum społeczności regionalnej i ośrodek pośredniczący w handlowej obsłudze tej społeczności. Takie miasto jest w jego terminologii ośrodkiem (miejscem) centralnym.

Ośrodki centralne są różne pod względem wielkości, przy czym wielkość jest odwrotnie proporcjonalna do ich liczebności.

Ośrodki wyższego rzędu obejmują oddziaływaniem większe obszary i spełniają więcej funkcji centralnych; przysługuje im większa centralność.

Ośrodki niższego rzędu oferują dobra i usługi niższego rzędu, natomiast ośrodki wyższego rzędu oferują dobra i usługi zarówno niższego, jak i wyższego rzędu.

Ranga dóbr i usług jest wyznaczana przez przestrzenny zasięg ich sprzedaży. Istnieją charakterystyczne, typowe zasięgi dla poszczególnych dóbr i usług. Zasięg z kolei jest wyznaczany przez maksymalną odległość, którą rozproszona ludność gotowa jest pokonywać, aby nabyć dobra i usługi oferowane przez ośrodki centralne. Odległość rozumiana jest w sensie ekonomicznym, tj. w kategoriach czasu i kosztu.

Ranga ośrodka jest funkcją trzech zmiennych:

¾    rozległości obsługiwanego obszaru,

¾    liczby jego ludności,

¾    wysokości jej dochodów netto.

System Christallera budowano na założeniu, według którego wielkość, liczba i rozmieszczenie ośrodków centralnych były takie, iżby suma odległości między ośrodkami a ludnością zaopatrującą się w nich była minimalna.

Obszary rynkowe poszczególnych dóbr i usług mają kształt sześcioboków foremnych (heksagonalny), najbardziej efektywny ekonomicznie i zapewniający największą dostępność do ośrodka (w warunkach jednorodnej przestrzeni).

Obszary wyższego rzędu są wielokrotnością obszarów niższego rzędu.

System obszarów ma więc układ hierarchiczny.

Podobnie ośrodkom wyższego rzędu są podporządkowane ośrodki niższego rzędu.

Sieć ośrodków ma również układ heksagonalny i hierarchiczny.

Relacja między liczebnością ośrodków należących do poszczególnych szczebli hierarchicznych ma charakter postępu geometrycznego. Główny ośrodek centralny jest jeden, natomiast iloraz postępu geometrycznego, tj. stały stosunek liczebności szczebli hierarchicznych, wynosi trzy (rys. 3). Układ ośrodków centralnych zmienia się, gdy w jego budowie oprócz zasady rynkowej (głównej) uwzględnia  się dodatkowo zasadę komunikacyjną i administracyjną.

Rys. 5. Obszary uzupełniające w systemie ośrodków centralnych s.164 D

2.2. Ogólna teoria gospodarki przestrzennej - A. Lósch

Pierwsza ogólna teoria gospodarki przestrzennej jest dziełem Lóscha.  Zamyka długi okres kształtowania się całościowej konstrukcji teoretycznej, teoretycznego systemu gospodarki przestrzennej, a zarazem pobudza do wielu pytań, które inspirowały  badaczy w kolejnym okresie.

I. Swoje główne dzieło Lósch (1940) rozpoczął od rozwinięcia TEORII LOKALIZACJI. Za kryterium optymalnej lokalizacji przyjął maksymalizację zysku, w odróżnieniu od Webera, który poszukiwał punktu minimalnych kosztów.

Ta różnica przesłanek ma konsekwencje lokalizacyjne. Jeśli popyt na wyroby przemysłu nie jest wielkością stałą i wykazuje elastyczność względem cen i dochodów, wówczas produkcja  i jej lokalizacja kształtują się odmiennie przy założeniu minimalizacji kosztów oraz maksymalizacji zysków.

W koncepcji Lóscha działalność przedsiębiorstw konkurujących jest współzależna:

¾    Przy założeniu wolnej konkurencji liczba konkurentów na rynku będzie wzrastała.

¾    Każde przedsiębiorstwo będzie zmniejszało obszary rynkowe swoich konkurentów aż do stanu, w którym znikną zyski nadzwyczajne.

¾    Rezultatem wolnej konkurencji jest tendencja do maksymalizacji liczby podmiotów gospodarczych.

II. Lokalizacja przedsiębiorstw ustala się jako wypadkowa dwóch przeciwstawnych sił: maksymalizacji indywidualnych zysków i maksymalizacji liczby podmiotów gospodarczych.

Decyzje motywowane tymi dążnościami prowadzą do przestrzennej równowagi działalności gospodarczej.

Lósch sformułował układ równań matematycznych wyrażających tę współzależność, nie doszedł jednak do rozwiązania empirycznego.

Do teorii Thunena Lósch wprowadził kilka bardziej realistycznych przesłanek:

¾    jednostkowy koszt produkcji z hektara,

¾    wielkość produkcji z hektara w jednostkach naturalnych,

...