城市空间结构的经济分析

在现代经济分析中，我们很难想象任何重要的城市经济问题不涉及空间、距离或位置这些基本要素。城市的本质在于各种不同活动和人群的密切接近，这使得城市经济学成为更广泛的空间或区域经济学的重要组成部分。

我们以中国的超大城市为例，无论是北京的环线格局，还是上海的“一江一河”空间布局，都体现了空间结构对城市功能的重要影响。这种空间安排不是随机的，而是经济力量作用的结果。

本内容将通过分析城市内部的空间结构，揭示一些在理解城市发展及其问题方面特别相关和有用的空间经济学基本原理。

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城市位置因素分析

独立确定的位置

在城市区域内，某些位置的选择可以被视为外生确定的。这种外生决定主要基于两个不同的因素：

地形和自然特征的限制

某些经济活动对特定的地形或自然场地特征有着基本需求，这意味着地形限制了选择范围。例如，青岛港的位置选择受到胶州湾天然港湾条件的限制；而上海浦东国际机场的选址则受到长江口平坦地形和风向条件的约束。

在历史上，城市的防御考虑在确定城市中心和城市本身的位置方面发挥了重要作用。南京的紫金山地理位置、西安的渭河平原地形，都体现了这种地理因素的决定性影响。

对外联系需求

不仅是水运港口，所有类型的交通枢纽和区际运输活动都属于这一类别。由于区际运输和货物集散存在巨大的规模经济效益，城市通往外部世界的门户构成了一组焦点，这些位置有助于决定而不仅仅是被决定其他活动的分布。

以深圳为例，其地理位置作为连接内地和香港的桥梁，这种独特的对外联系功能塑造了整个城市的发展格局。虽然这些门户位置会随时间调整以改善本地可达性，但它们在塑造城市格局方面发挥着积极作用。

中心概念的重要性

城市区域内“整体最大可达性”点的位置也具有外生确定的强烈特征。如果我们将此理解为所有居民能够以最少的总人公里出行量聚集的地点，那么它就是“人口重心”，看似仅仅取决于各类居住区的位置。

但是，交通在已开发的线路上更便宜、更快捷，而这些线路的成本和布局受到规模（交通量）和地形的影响。因此，从交通成本和时间的角度评估，这个焦点最大接入点可以被视为一个相当稳定的基准点。

邻里外部性效应

在理解城市位置决策中接入和聚集因素的作用时，必须认识到邻近性既有有利影响，也有不利影响。“邻里特征”——在清洁度、气味、噪音、交通拥堵、公共安全、多样性和总体外观等方面——对吸引某些类型的使用和排斥其他使用具有重要意义。

这种考虑的通常效果是使邻里在内部更加同质化，并且与其他邻里更加不同：这是一种按用途进行区域专业化或广义“隔离”的趋势。

以北京的功能区分布为例，中关村作为科技创新中心，聚集了大量高科技企业和研究机构；金融街则集中了银行、保险等金融机构；而CBD（中央商务区）主要容纳了跨国公司总部和高端服务业。这种功能聚集既体现了规模经济的作用，也反映了邻里外部性的影响。

规模经济与城市土地利用

当我们将第六部分开发的土地利用分析应用于城市内部环境时，需要考虑个体位置单位在产出或占地面积方面的规模。

以大学教育为例，如果基于生产特征，最佳位置应该距离都市区中心5公里（为通勤学生提供良好的住所接入，同时希望与各种其他城市活动保持联系），但如果简单应用基础模型，我们会得出大学应该占据一个半径5公里的环形区域的结论。

如果所需空间为300英亩，那么这个环形校园大约80英尺宽，超过31英里长。由于这样的布局既无法建设大型体育场，也无法按时上课，显然是不可接受的。为了其自身的内部物流需要，大学更愿意选择紧凑的集中布局而不是分散的环形布局。

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城市形态的对称单中心模型

简化的基础

城市内部位置决策的相对理想性由三类考虑因素决定：环境特征、接入便利性和成本。这些反映了场地使用者关注的三个不同方面：作为居住者或生产者，他们关心场地和邻里的即时环境质量；他们以及商品和服务在该场地与其他场地之间移动，因此关心其对其他地方的便利接入；最后，他们必须为使用付费，因此关心成本。

在将城市区域内复杂的接入因素简化为接近单一焦点的简单形式时，一些重要的城市经济活动方面被搁置了。在城市内部，就好像所有城市内部的出行都是往返市中心，所有货物运输也都经过市中心。

密度梯度分析

对称单中心模型揭示的城市模式最基本的方面可能是土地利用强度随距离中心距离的变化方式。这里隐含的概念是将城市视为寻求密切接触的众多占用空间的位置单位。

如果这些位置单位受到基本相同类型的接入吸引（例如，住户受到缩短工作出行的愿望的影响），并且在占用空间量方面有一定的灵活性，我们应该预期它们的密度（空间使用强度）在中心（最佳总接入点）达到峰值，并随着距离中心距离的增加而在各个方向上下降。

正如Colin Clark所证明的，在现代大城市的广泛选择中，人口密度相对于径向距离的梯度具有一致的形状，可识别为指数函数。密度梯度可以由两个参数指定：$D_0$（中心峰值密度）和$b$（坡度因子），公式如下：

$D_x = D_0 e^{-bx}$

其中$x$表示径向距离，$e$是自然对数的底数2.718...。

中国主要城市的人口密度分布很好地验证了这一模式。北京的人口密度从二环内的每平方公里超过12万人，逐渐下降到六环外的每平方公里不到2万人。上海从内环线内的高密度区域向外环线外逐步递减，深圳由于发展历史较短，密度梯度相对较缓。

土地利用分区

伯吉斯分区假说是1920年代发展起来的示意性模型。活动按照从中心向外的连续距离区域的集中情况进行分组，顺序如下：

在伯吉斯模型中，我们看到了一个按位置类型划分的城市土地利用的基本分类，这仍然是一个有用的起点。市中心用途、轻工业、批发业以及由收入水平特征化的三到四个层次的居住区被确定为显著不同和重要的位置类型。

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按扇形的分化

扇形理论的基本概念

与强调距离中心远近的同心圆模型不同，一些城市空间模式分析方法强调按方向的分化趋势。扇形理论历史上与霍默·霍伊特相关联，其表述如下：“沿特定交通轴的增长通常由相似类型的土地利用组成。整个城市被视为一个圆圈，各个区域作为从圆圈中心辐射出的扇形；相似类型的土地利用起源于圆圈中心附近，并向外围迁移。”

以北京为例，从市中心向外延伸的不同方向呈现出鲜明的功能特征：

北部扇形：沿京藏高速方向，集中了中关村科技园区、清华北大等高校区域，以及昌平、延庆等生态居住区。

东部扇形：沿京通快速路和京哈高速方向，发展了CBD中央商务区、通州副中心，以及大兴国际机场经济区。

南部扇形：沿京开高速和京津高速方向，布局了南中轴经济带、大兴新城等区域。

西部扇形：沿阜石路和长安街西延线方向，形成了石景山工业区转型的新首钢高端产业区。

扇形分化的动力机制

扇形分化现象可以基于以下因素得到解释：

地形和自然条件的变化：不同方向的地形条件、水资源分布、环境质量存在差异。

有限数量的重要径向交通路线：主要交通干道的分布影响了沿线土地开发的方向和强度。

聚集经济的激励：某一活动比对称的同心环布局能够实现更大程度的集中。

霍伊特假说主要以动态术语表述，作为对持续扇形差异的解释。在这种背景下，它引入了两个进一步有用的概念：

用途继承概念：除了城市定居的外围边缘外，每种土地利用类型在扩张时都在接管较早的城市用途。总的来说，增长过程涉及每种活动类型向外一个区域的侵蚀。某些过渡比其他过渡更便宜或更容易，延伸趋向于朝着最容易过渡的方向。

最小位移概念：增长过程使过渡区域的各种住房和商业活动被迫寻找新位置。有大量的经验证据支持合理的假设，即当住户或小型邻里服务企业进行这些搬迁时，他们强烈偏好尽可能靠近旧位置。

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副中心发展

副中心的基本特征

虽然一个城市或大都市通常有一个可识别的主中心，但也存在下级中心。从空间上看，城市区域是多核的，一些城市空间结构模型特别强调副中心的发展。

任何能够在不必从单一中心为整个城市区域服务的情况下实现其规模经济和聚集经济的消费者服务活动，都会通过分支到购物中心来增加对消费者的邻近性，每个购物中心为整个区域的一部分提供服务。

在中国城市发展中，近年来“多中心”成为大城市规划的重要理念：

北京：形成了以CBD、中关村、亦庄、通州副中心为主的多中心格局。

上海：建立了浦东陆家嘴、徐家汇、五角场、虹桥等多个副中心。

深圳：发展了罗湖、福田、南山、宝安中心区等多个中心区域。

广州：构建了天河、珠江新城、白云新城等副中心体系。

副中心的类型分析

城市副中心的类型学可能包括：

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城市形态发展的综合解释

模型的互补性质

我们讨论的城市内活动位置的四种简单示意模型——密度梯度、伯吉斯的同心土地利用区域、扇形分化和副中心系统——每一种都突出了城市模式的一些可识别特征，尽管没有一种能够单独提供真正好的相似性。

这些简单的分析构造不应被视为相互竞争、相互排斥的城市形态理论。实际上，它们是相互一致和互补的，每一个都对我们理解整体模式有所贡献。

副中心仅仅代表了密度梯度和同心区域模型中涉及的基本概念的复制；即围绕共同焦点的不同强度和类型的土地利用的有序序列。在强调扇形分化的观点中，仍然存在从中心向外扩散的理念，以及对特定类型土地利用的聚集趋势的认识。

城市增长的一般效应

城市规模增加对空间结构的影响可以从以下几个方面理解：

密集化和扩张化并进：发展既在垂直方向进行（更集约地利用空间），也在水平方向进行（使用更多空间）。每个专门的活动区域都在扩大并向外移动，侵蚀其外邻并让位于其内邻。

副中心作用增强：随着城市区域总市场规模的增大，更多种类的商品和服务的市场变得足够大，可以支持两个或更多独立的生产或服务中心以高效规模运营，而不仅仅是一个。

梯度扁平化趋势：增长本身有助于解释在美国城市中特征性出现的密度梯度扁平化趋势。

以中国城市发展为例，这种趋势非常明显：

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城市活动的位置变迁

商品出口活动的位置变化

主要是制造业的商品出口活动经历了显著的郊区化趋势。这种趋势的主要驱动因素包括：

更广阔的厂房布局需求：现代制造技术的重要变化与工厂内能源和在制品移动方式有关。与老式工厂的高大、紧凑、几乎立方体的形状相比，新式工厂呈现低矮、延展的形状。

例如，在中国制造业发展中，早期的工厂多集中在城市中心区域，如上海的杨浦、虹口工业区。而现代制造业则更多选择郊区的开发区，如苏州工业园区、昆山开发区等。

交通技术的变革：公路运输的改善使得商品出口活动的投入和产出很大一部分可以通过卡车运输。中国高速公路网络的完善，使得制造企业不再需要紧邻铁路货运站，可以选择成本更低的郊区位置。

劳动力供应的变化：城市人口的机动化使得从城市任何主要人口中心以外的位置吸引足够的劳动力成为可能。深圳、东莞等制造业中心的发展，就体现了这种劳动力流动性增强对产业布局的影响。

行政和信息处理活动的位置

快速增长的信息处理活动主要通过个人接触或通信媒体提供无形产出。由于新信息很快过时，而人的时间成本高昂，这类活动的市场接入优势主要以时间衡量。

总部集中趋势：商业公司日益将此类业务整合到总部，并降低分支机构的相对重要性。中国的金融街、陆家嘴等CBD区域的摩天大楼群，正是为了满足这种对办公空间的巨大需求。

功能分离趋势：随着大公司“总部”活动的增长，它们也倾向于分为市中心和郊区（甚至非大都市）类别。日常数据处理和其他文书工作可以相当容易地从昂贵的市中心办公空间转移出去。

中国科技企业的发展很好地体现了这一趋势：阿里巴巴将总部设在杭州西溪，腾讯在深圳南山，字节跳动在北京中关村，这些选址既考虑了人才聚集，又相对避开了最核心的高成本区域。

居住区位置的演变

城市人口变得更富有、更有闲暇、在城市区域内日常出行方面更加机动化。这些变化与更分散的居住位置模式相关联。

中国城市居住模式的变化可以从以下数据看出：

政府补贴的影响：中国的住房政策对郊区化产生了重要影响。经济适用房、限价房等政策性住房多选址在郊区，客观上推动了居住郊区化。

住房老化和过滤效应：根据过滤理论，住房随着时间的推移而恶化。如果新住房主要由富人购买，住房单元将逐渐传递给收入越来越低的居住者。

消费者服务活动的位置变化

消费者服务活动（其中零售贸易是最大类别）经历了一些有趣的位置变化，与迄今讨论的任何其他活动类别都不同。

城市区域内消费者服务活动的重要位置因素是：人口接入、规模经济和聚集经济，以及影响活动支付昂贵土地能力的空间需求。

市场接入模式的变化：随着居住和日间人口分布的郊区化，消费者服务活动总体上显示出类似的向外趋势。许多市中心百货商店已经消失或合并，其余许多建立了郊区分店甚至完全迁移到郊区位置。

聚集经济的新发展：机动化购物者不仅可以走得更远，还可以一次购买更大数量（例如，在超市进行一周的食品购买），这使得长途出行更值得。

以中国购物中心发展为例：

停车需求的影响：消费者服务活动的位置模式受到停车空间需求所强加的更大空间需求的显著影响。这种考虑加强了向郊区的趋势，也许还加强了聚集在大型购物中心的趋势，在那里停车空间的合并可以导致更有效的利用。

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总结

城市内部的位置选择特别受到人员流动需求和直接个人接触需求的影响，因此时间在传输成本和接入优势中发挥主要作用。各单位和活动之间的复杂联系，以及对空间的竞争，也是城市背景下重要的位置因素。

各种高度简化的城市空间形态模型有助于分析更基本的位置因素的运作。最简单的是城市中心土地利用强度达到峰值的概念，正如城市土地利用的单中心模型所预测的那样。居住密度和某些其他变量确实在距中心的距离上呈特征性下降，其速率由密度梯度斜率表示；城市间斜率的差异反映了城市规模、交通可用性和成本、收入以及城市年龄等特征。

城市区域人口的增加，独立于收入或技术的任何变化，有助于解释城市形态和交通模式的许多主要观察趋势，如空间使用的更广泛和更集约，密度和租金梯度的扁平化，更长的城市内出行和货运，以及中央商务区相对于副中心和郊区作用的减弱。

现代城市发展的主要趋势包括：商品出口活动（主要是制造业和批发业）的去中心化；行政和信息处理活动在通信和数据处理方面的技术革命影响下的位置调整；居住位置模式的去中心化；以及消费者服务活动跟随人口转移但同时在副中心日益聚集的趋势。

这些分析为理解当今城市面临的许多问题提供了重要基础，从交通拥堵到社区发展，从环境质量到社会公平，都与城市的空间经济结构密切相关。