城市从单中心到多中心的理论解读

《中国社会科学报》2013年2月4日第413期 作者:程宇腾 周伟林 吴建峰 郝前进

    【核心提示】对于中国的城市而言,它们的扩散过程以及多中心的形成过程与美国的城市不甚相同。一是政府在其中扮演着相当重要的角色,二是中国的土地制度,即城乡隔离的二元结构阻碍着城市的自发扩张。这一政策在近年来也发生了动摇,城市化能否释放中国的发展潜力,已成为学界拭目以待的愿景。

  城市土地利用以及地租的形成机制与决定,是城市经济分析的一大主题。其基本模型由Alonso在1964年的著作《区位与土地利用》(Location and Land Use)中首次构建,作为对Von Thünen理论的改进。其后,Mills分别于1967年和1972年以及Muth于1969年将其一般化,用来分析城市一般均衡调整过程中的各种空间因素,包括生产、运输与住房。
单中心模型是基础与核心
  研究者将Alonso的基本模型,称为单中心模型。这个模型中的城市呈圆形,其中心是中央商务区,所有的居民都在中央商务区工作,并且住在外围。他们的通勤呈放射状,即从任何一点都可以由直线而到达中央商务区。对于土地的利用来说,居民一方面由于居住而获得效用,另一方面由于通勤而花费交通成本,因而城市的扩张会在某一点达到平衡,形成边界。所有的土地都是租赁的,于是地租的决定机制是土地服务的价格。居民作为承租者,他们所能支付的最高地租,作为土地的竞标地租出现。竞标地租随着居住地与中央商务区的距离而递减。空间中任何一点的土地价格是竞标地租与农业地租二者中的较大者,这一准则是模型一般化的基础。
  经济学家们利用单中心模型对城市结构变化进行量化,主要是对人口密度的估计。1951年,Clark研究了很大跨度的地区和时间范围内的人口密度梯度,发现人口密度和人口密度梯度都随着时间下降,这体现了城市的离散化。Wheaton则在1974年最早给出了模型的比较静态分析,考虑人口的增长,地租曲线会变陡,城市会扩张,居住密度会增加。Wheaton还考虑了居民的异质性,富人相比穷人来说更愿意住在外围,他们具有更加平缓的竞标地租曲线。1989年,Fujita证明上述模型中的土地利用是帕累托最优的。
多中心模型呈现土地演化新特征
  很明显,单中心模型有其与现实不相符合的地方。随着城市的成长,如果居民仍然都通勤到单一中心区,长距离通勤的居民不仅交通成本上升,他们的通勤还会造成交通拥堵。同时,中心附近的地租会上涨,造成居民效用下降。这些问题使城市在单中心之外,形成了许多副中心(子中心)。这些副中心使一部分原来通勤到CBD的劳动者,转而去那里工作。
  副中心隐藏在空间人口与就业的数据中。1991年,Guiliano和Small给出了“中心”这一概念的定义:总的就业密度超过某一阈值D,总的就业人数超过某一阈值E。他们发现,如果每英亩最低就业总密度(D)为10人,最低总就业人数(E)为10000人,洛杉矶有29个这样的副中心。1998年,McMillen和McDonald用1980年和1990年的混合数据发现,芝加哥有15个子中心;1997年,Cervero和Wu发现旧金山湾区有22个子中心。但是,若阈值稍加变动,子中心的数目会发生很大变化,即它们对阈值十分敏感。例如,芝加哥奥黑尔机场附近有一个就业总人数为42万人的大中心,若将阈值减半,这个大中心会分裂为五个小中心。中心的敏感性来自于城市精密结构下的不规则特征,随着研究者的观察尺度不同,集聚经济所展现出的形态也各不相同。
  为了量化多中心的结构,1989年,Heikkila引入了新的人口密度函数,将单中心模型向多中心方向一般化。这些人口密度函数假设各中心之间相互替代、相互补充,或者处于中间形态,并能够很好地解释洛杉矶、芝加哥等城市的多中心状态。1994年,Samll和Song的研究解释了洛杉矶地区人口密度的变化,发现1970年的洛杉矶有5个中心,而到了1980年则有8个。可见,单中心的假设几乎都被拒绝了,研究者们都相信,多中心才是土地演化的核心特征。
  2001年,Anderson和Bogart的研究发现,都市多中心化的结构变迁是系统性的而非随意蔓延。同时,他们发现,不仅是子中心的分布,连子中心的规模亦符合等级大小法则。即使是在多中心的演化过程中,中央商务区仍具有压倒性的优势。城市的中心拥有更高的就业密度,更多的就业人口,更高的商业和土地价格。但离散化对中央商务区带来的冲击,同样不容小觑。城市中心所占就业的比例已经不足50%,如旧金山为47%,洛杉矶为1/3,芝加哥不到1/4。多中心模式伴随着就业向外围的转移和分散。悬而未决的问题是,旧的中心会保持活力到何时?它们如何被新的中心所替代?
  另一个困惑研究者的问题在于,副中心的出现是否解决了当地人们工作和购物的需求。1991年Giuliano和Small发现,不同的中心有不同的混合产业的特征,有些可能十分专门化,有些则和CBD很相似。卫星城是办公选址的重要场所,它们成为人们交换信息的地方。这些证据在某种程度上说明了副中心的种种职能。2001年,Baer和Marando研究了城市中的“子社区”给居民提供的公共品、卫生条件和安全保障,认为这些子社区提供了公正并且有效的服务。
聚集及其成因解释土地演化过程
  假设所有经济活动在空间上均匀分布,土地是同质的且生产过程规模报酬不变,存在交通成本,在空间中没有任何互动,最后会产生一个均衡。那么,有没有额外的假设存在而使得这种均匀分布不稳定?经典的回答是空间异质性和内部规模经济。近来的一些研究成果,则将外部的规模经济包括空间的联系以及不完全竞争,同样看作是产生聚集的原因。如果交通成本不高,以上假设中的任何一个存在时,聚集就会发生。
  空间异质性意味着每个地点都与众不同,无论是气候、矿藏,还是距离水路的距离。当这些比较优势存在时,贸易就会发生,生产会在不同的地点专业化。城市里的一些建筑,包括教堂、自来水厂、市集或者剧院,是一种人造的空间异质性。异质性可以产生城镇,也可以产生新的副中心。
  规模经济同样可以带来聚集。内部的规模经济使厂商将生产过程集中,外部的规模经济包括了地方化经济和城市化经济。同一行业内部厂商之间的外部规模经济被称为地方化经济,不同行业间厂商的聚集则成为城市化经济。地方化经济使得城市专业化,城市化经济则让城市离散化。公司之间的外部性会通过交通成本影响空间结构。1982年,Fujita和Ogawa考虑了一个封闭的多中心模型,随着交通成本的变化,这个模型的均衡也会在单一均衡和多重均衡之间跃迁,这也正是单中心向多中心演化的过程。
  不完全竞争能够产生相似的聚集。1977年,Dixit和Stiglitz提供了一个描述垄断竞争的模型,后来被人们使用和拓展在城市内部的层面,用来解释聚集。1988年Fujita的研究显示,将一个土地市场引入模型会使聚集分散开,从而产生多重均衡。在1991年Krugman的两个模型中,只要交通成本很低,垄断竞争厂商会聚集在一起。
  动态机制也可以解释城市空间的演化。1992年,Anas提出了两中心模型,城市的单中心变得不稳定之后形成了第二个中心。1996年,Henderson和Mitra解释了卫星城的形成过程。同时非经济学的技术也被引入模型的讨论,包括混沌、复杂性、分形、耗散结构以及自组织等。这些技术与经济学模型的结合,让城市经济学有了更强大的分析工具,也让研究者对土地特征的演化有了更深刻的认识。
多中心形成中的中国因素
  最后,我们把目光移到中国。以上海为例,其人口密度分布是否能够用多中心模型来描述?2006年吴文钰和马西亚的研究发现,1990—2000年间,上海的副中心由2个变成了6个,人口也有了很大的扩散。2009年,王红霞认为,上海已形成多中心布局和四级城镇体系,城市总体规划方案(1999—2020年)提出将中心严格控制在外环以内,外环以外地区规划建设新城,新城以区(县)政府所在地镇为基地,依托重大产业及基础设施建设而发展。
  对于中国的城市而言,它们的扩散过程以及多中心的形成过程与美国的城市不甚相同。一是政府在其中扮演着相当重要的角色,二是中国的土地制度,即城乡隔离的二元结构阻碍着城市的自发扩张。这一政策在近年来也发生了动摇,城市化能否释放中国的发展潜力,已成为学界拭目以待的愿景。
  (作者单位:复旦大学城市经济研究所)

责任编辑:文言

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