城市空间结构的优序选择研究

刘乃全，吴伟平

（上海财经大学，上海 200433）

管理科学

城市空间结构的优序选择研究

刘乃全1，吴伟平2

（上海财经大学，上海 200433）

职住空间关系是城市居民与企业空间选址及空间均衡的结果，一定程度上决定了城市空间结构形态。研究表明：城市空间结构由单中心向多中心形态的变迁是土地市场、劳动力市场以及产品市场的空间均衡结果，具有内在的经济学逻辑，同时也符合城市化发展以及城市扩张过程中对集聚的外部不经济的克服要求。

城市空间结构；空间均衡；多中心结构

一、引言

随着城市化和集聚经济外部性概念的不断强化，大城市的扩张似乎成为不可阻挡的趋势。但是，无序的城市扩张使得城市空间结构呈现出过于集中或过于分散两种极端式格局，以致于交通拥堵、环境恶化、住房紧张、资源供给压力过大等“城市病”日益凸显（吴伟平和刘乃全，2016）[1]，迫使专家学者及政府官员不得不将目光移向城市空间结构的有效规划与协调。城市空间结构是一个综合了城市经济学、区域经济学、城市地理学以及城市规划学等学科的研究领域（曾桂林，2007[2]；杨俊宴等，2012[3]；Liu et al.，2017[4]），国内外学术研究者都试图从各自的学科视角对城市空间结构的形成逻辑及演化规律进行积极探索（Glaeser，2008[5]；郑思齐和孙聪，2011[6]），并对单中心与多中心结构模式的理论内涵、形态及功能给予了一定的解析（Rgiuelle et al.，2007[7]；代明等，2014[8]；Jenks et al., 2013[9]）。但关于城市空间多中心结构模式的具体表现、形成机制以及城市空间结构由单中心向多中心演化的经济学解析却较少有涉及，关注并探究这些问题对于加快推进现代城市发展转型以及空间结构优化具有重要的理论价值和现实意义。

二、城市空间结构的基本内涵与外延

（一）单中心结构模式的内涵与逻辑

城市空间单中心结构模式的发展可以追溯至20世纪60年代，威廉·阿隆索（William Alonso）在1964年出版的专著《区位与土地利用》中，拓展了约翰·冯·杜能（Johan Heinrich von Thunnen）的农业区位论并开创性地提出了单中心模型（Monocentric Model）。随后，穆斯（R.P. Muth）和米尔斯（E.S. Mills）分别于1969年和1972年对阿隆索的研究进行了一般化，并以此来分析城市一般均衡调整过程中居住、生产、通勤等空间因素。因此，三人的模型也被统称为AMM（Alonso-Mills-Muth）模型，而且这一高度抽象的理论范式一直被沿用至今，并为城市空间结构的探索性研究提供了基础条件。AMM模型的主要贡献在于为单中心城市模型提供了一个有效的理论框架，具体解析了城市内部商住土地市场与劳动力市场之间的相互作用，即城市内部经济活动的一般均衡过程。

在单中心结构模型中，核心区域为中央商务区（CBD），而居住空间则分布在城市外围。另外，城市所有居民的工作生活总是往返于中央商务区与外围的住宅区，具体通勤轨迹呈现出放射状。居民在通勤成本与居住成本之间进行权衡，以此确立其居住地理位置和通勤距离，最终得到城市空间均衡状态。在这一空间均衡框架中，居民的居住成本与通勤成本呈现为此消彼长的关系，其竞租函数或竞租曲线（Bid-rent Function/Curve）随与CBD的距离而表现出空间负梯度。在20世纪的较长时期，单中心城市模型一直被视为城市空间结构的最主要形态。即使到了21世纪，世界多国（尤其是中国）的中小城市甚至大城市空间结构仍是以单中心形态为主。不过，随着城市化发展的不断推进以及城市“摊大饼”式蔓生扩张，大量人口和工商业活动高度集中于城市中心这一狭小区域内，难免会造成城市中心工业企业数量过多、人口密度过高以及工业区与居住区犬牙交错等现象，最终导致住房成本上升、交通拥堵、环境污染、公共服务基础设施供需失衡等系列“城市病发生”。

（二）多中心结构模式的内涵与逻辑

随着交通设施与通讯技术的迅速发展，多中心结构模式成为众多城市谋求空间均衡发展的主要途径。不过，多中心结构模式也是一个复杂的系统，如果不能准确掌握多中心的多重内涵，只会让研究者和政府部门陷入盲目乐观和轻率的决策。为此，本文从形态、功能、治理等多个层面出发，试图就多中心结构模式的内涵进行综合性解读。

第一，形态上的多中心逻辑。形态学上的多中心结构模式是人类聚落在地理空间上的行为特征描述，主要指不同规模且相对独立的区县或城镇结合而成的城市空间分布状态。埃比尼泽·霍华德（Ebenezer Howard）在他的作品《Garden Cities of To-morrow》中，最早对形态上的多中心给予了直观性解析。在他看来，多中心结构模式就是一个多孔可渗透的区域综合体，而且各中心之间的联系相对较弱。作为一种地理表象，空间形态上的多中心结构还可以通过地理学方面进行定量测度。诸如，Bertaud利用建成区人口日常出行、平均密度或人口密度以及密度剖面梯度等因素来间接地刻画城市空间结构的多中心表现[10]。

第二，功能上的多中心逻辑。功能上的多中心主要基于不同规模且相对独立的城市内部各区域间功能联系程度来界定的，常出现于经济高度一体化的城市区域，也常与“流动空间”的发展密切相关。一般来讲，形态上的多中心不能保证互补性功能在城市内部的均衡分布，但功能上的多中心城市空间结构却能保证城市内部各区域的功能互补。再者，相比较于单中心城市空间结构内部各区域间的单向联系，多中心城市空间结构内部各功能区的联系既是双向的，也是均衡的（Hall和Pain，2006）[11]。事实上，城市中心职能的空间重组必然会引发一种多中心的城市空间结构形成。

第三，治理上的多中心逻辑。在城市治理方面，多中心结构模式是一种完全对立于单中心权威秩序的思维，这意味着社会中多元的独立行为主体或组织基于某一特定的行为规则来实现地方公共事务管理并提供公共服务。换而言之，治理上的多中心结构即是依据公共物品的性质与范围，将独立的城市内部管辖单位授予有限的规则制定和规则执行权力。总的来讲，多中心的治理思维为城市内部不同区域的跨界合作提供了基本框架，不同功能区的管辖单位在城市治理层面表现出区别于官僚制行政的特征。

三、城市空间多中心结构模式的源起、表现及形成机制

（一）多中心结构模式的源起

在经济社会发展的初级阶段，大城市及特大城市的偏向性或是超前发展具有一定的经济合理性。这是因为大城市及特大城市较之中小城市更容易获得集聚规模效应和优位效应，其经济结构通常更加完善、技术层级更高、基础设施更发达、市场发育更成熟以及就业机会更充裕。在大城市或特大城市规模扩大的同时，城市空间结构也开始趋于群体化或是区域化，即城市空间结构从单中心模式向多中心模式演进。事实上，城市空间多中心结构模式的源起与发展，根本原因就是为了克服或弥补单中心结构模式所存在的缺陷与不足。自20世纪中后期至今，世界多国的专家学者和政府部门都在探索多核心的城市空间结构模式，以期构建具有与城市中央核心区互补和竞争的次中心。其主要思路就是逐步将城市发展重点由内向外移至郊区，并在城郊区域或是城市周围建设若干卫星城镇，以此来达到疏散中心城区人口和产业并且不损害城市发展利益的目的。

城市空间多中心结构模式在西方发达国家最先得到发展。如英国在20世纪60～70年代共建设33座卫星城，在一定程度上分担了大城市人口压力和公共服务设施压力，推动了城市产业职能的空间结构优化，为城市经济社会的持续健康发展奠定了基础。20世纪70年代后，法国政府在巴黎、马赛以及里昂等城市郊区或周边建立了7座卫星城，试图优化城市中心的空间结构，从而形成多级中心结构模式并促进城市郊区的产业发展。其中，最富成效的就是巴黎埃夫里卫星城建设，有效地实现了外迁居民居住与就业之间的平衡，极大程度促进了巴黎大都市区城市空间结构由单中心向多中心的过渡，这对于进一步完善城市规模等级体系及人口空间分布具有重要的意义。另外，东京都在20世纪80～90年代规划建设了文京、涩谷、新宿和丰岛等四个副中心，以期来分担部分都心职能，从而实现东京城市空间结构由单中心向多中心演化。总之，类似的国际案例不胜枚举，而且，城市空间多中心结构模式的演化现象也出现在中国香港、上海、北京等地。

（二）多中心结构模式的主要表现

一般来讲，城市空间多中心结构模式具有明显的阶段性特征，并且在每个不同阶段会表现出不同的空间结构模式，但不管其如何演变也离不开这三类主要表现形式，即“一主多副”结构模式、“两主多副”结构模式以及“多主中心”结构模式。上述三类结构模式共同构成了城市空间形态的结构骨架，同时也间接地反映出城市发展的不同阶段。

第一，“一主多副”结构模式。该类结构模式主要表现为一个城市主中心区、多个副中心区城市体系。作为城市的核心和“龙头”，主中心区功能在规模、活力、档次以及业态混合度等方面拥有绝对的首位度优势，而且在建设规模、用地规模、交通基础设施以及公共服务设施等方面同样保持着绝对的权威地位。另外，从空间结构来看，主中心区通常位于城市的最核心位置，而副中心则通常在外围环绕主中心分布且与主中心保持一定的空间距离。从演变过程来看，城市副中心是在长期的历史积淀中逐步发展而来的，是主中心区人口、产业及相关公共服务设施在地理上的蔓延和空间上的分散。目前，具有“一主多副”空间结构模式的城市主要有北京、上海、南京等城市。

第二，“二主多副”结构模式。相比较于“一主多副”的结构模式，“二主多副”的城市空间体系内部又发展了一个新的主中心，从而表现出两个同等级主中心区和若干副中心区构成的城市空间结构。通常来讲，两个主中心区间会形成产业联动的错位发展。其中，新产生的主中心区主导产业总是偏向于金融保险、商务办公等现代金融和商务服务业，而原有的主中心区仍就以商务办公、休闲娱乐及零售商业为主。从发展历程来看，新产生的主中心一般是由先前的副中心演化而来，并且与原有的主中心区相隔一定的空间距离。总而言之，“二主多副”的城市空间结构打破了“一主多副”中“一家独大”的结构模式。不过，如果该类空间结构模式中的其它副中心没有实现错位发展，那也有可能进一步演化为“多主中心”城市空间结构。目前，具有“两主多副”空间结构特征的城市主要有香港、广州及深圳等。

第三，“多主中心”结构模式。当城市内部出现了3个或以上的城市主中心时，所有主中心区共同构成了城市内网络节点状的中心体系，“多主中心”城市空间结构模式得以形成。从功能特征来看，原有的主中心呈现出“专业化”趋势，而新产生的主中心（原来的副中心）则表现为“综合化趋势”。从产业特征来看，原有的主中心区内部产业在高度发达的市场运营中趋于业态精细化，而新产生的主中心区产业或服务设施则会向该区域中心集聚。总之，在“多主中心”结构模式中，各主中心区的规模等级没有明显的主次之分，功能业态高度成熟且衍生出大量高端服务业，而且各主中心间形成了较紧密的交通联系网。

（三）多中心结构模式的形成机制

关于城市空间多中心结构模式的形成机制，Fujita和Ogawa提供了一个可供参考的理论研究框架，并通过构建一个非单中心的城市土地利用模型来考察单中心向多中心结构模式演化过程中的多重均衡问题[12]。在这一逻辑框架下，城市空间结构的演化将被看成是城市居民与企业间交互作用的结果，而居民和企业即为模型假定中的两个部门。其中，居民的行为决策表现为自身效用最大化约束下的就业空间和居住空间选择。企业的行为决策则表现为偏向中心区域的空间集聚过程，并且，集聚所引发的知识交流和溢出有助于经济外部性的形成并以此构成模型的向心力，但知识溢出存在着距离递减效应。另外，居民与企业在城市土地消费中表现出同时竞争的空间关系，如果企业偏向于在中心区集聚，那么城市居民则只能产生类似于AMM模型中在通勤与地租之间进行就业和居住选址，这难免会使得部分居民出现就业与居住的空间分离。而较高的劳动力成本（包括“过度通勤”而产生通勤成本）以及企业在中心集聚而导致的地租成本上升，会形成一种阻碍集聚的空间离心力。因此，企业的最优决策就是根据利润最大化目标，对向心力和离心力进行权衡并确立空间区位。总而言之，贯穿于土地市场、劳动力市场及产品市场的两个部门行为决策及其相互作用，在空间层面则构成了城市空间结构从单中心到多中心的演化。

至于如何在多重空间均衡过程解析城市空间结构的演变，Fujita和Ogawa进一步构造了城市居民和企业的最优决策方程。其中，居民根据通勤成本与地租成本进行就业空间和居住空间的最优选址，企业则依据向心力（集聚的正外部性）和离心力（因通勤成本而导致的劳动力成本以及因集聚而导致的地租溢价）进行区位最优选址。方程（1）和（2）分别为城市居民和企业的最优决策方程：

式中，W（xw）表示企业选址区位xw的工资支付，R（x）为单位土地的租赁成本，d（x，xw）为居民职住之间的通勤距离，t表示通勤成本。另外，企业区位潜力方程F（x）作为集聚经济的衡量函数直接影响到了企业的空间分布，α为企业区位潜力参数。k则为企业的产出率，反映了企业获得的外部经济产出水平。为了通过模型的均衡解析来刻画城市空间结构演变，该模型还分别定义了单中心结构模式、双中心结构模式以及多中心结构模式，并通过均衡求解来确定各具体城市空间结构模式下的参数范围。结果表明，当集聚外部性所带来的收益远高于通勤成本和地租溢价时，城市空间结构更偏向于单中心结构模式发展（图1）。另外，如果企业的区位潜力介于两者之间，则城市空间结构更偏向于双中心结构模式（图2）或多中心结构模式（图3）发展。

图1 单中心结构模式的空间均衡

图2 双中心结构模式的空间均衡

图3 多中心结构模式的空间均衡

四、城市空间多中心结构模式演变的经济学解析

（一）多中心结构模式的职住平衡效应

在传统的单中心城市空间结构中，就业密度大于人口密度（就业集聚程度高于居住）是世界上绝大部分城市的共同特性。而且，随着城市交通基础设施的日益成熟，居住空间与就业空间的分离或错位程度得到进一步提升，以致于城市居民的“职住分离”现象已成为一种不可逆转的特征事实。随着我国城市化发展的不断推进以及城镇住房与就业体制改革的日益深化，城市居民的住房选址及择业自由度明显增强，所引发的“职住分离”问题不断凸显，并由此导致了通勤时间和通勤成本的增加。事实上，在交通设施供给不充分或是城市管理效应偏低的状况下，“过度通勤”所造成的交通需求偏高会带来严重的交通拥堵和环境污染问题，这在我国的北京、上海、广州、深圳以及长沙等地已得到充分验证。孟斌基于微观调查数据分析了北京市居民的职住分离及通勤现状，发现居住与就业的空间错位现象十分明显，尤其是在天通苑和回龙观等居住功能过于单一的大型居住区[13]。郑思齐等利用北京市家庭大样本出行调查数据，从劳动力市场匹配、居民家庭出行需求多元化等多维视角进一步验证了“职住分离”的形成机制及其必然性[14]。

事实上，因“职住分离”而导致通勤时间上升在较大程度上影响到了城市居民的生活质量和幸福感。《2014中国劳动力市场发展报告》显示，北京通勤时间最长为97分钟，上海、广州、深圳等城市的通勤时间也接近或超过90分钟，“不是在上班、就是在上班路上”已成为大城市就业者的难言之隐。另外，因交通拥堵而产生的环境负担在我国的大城市及特大城市也表现得尤为显著，机动车尾气已成为大城市或特大城市最主要的大气污染源之一。对此，城市经济学和城市规划学学者提出了“职住平衡”思路，即居住空间与就业空间尽量靠近，以此来达到降低通勤量并缓解拥堵的目的。在单中心城市空间结构模式下，这种压缩通勤距离的“职住平衡”策略很难实现，因为城市中心区是就业的主要集聚区，而这一区域的住房供给量少且价格高昂，所以，通过在中心区选择住址来实现通勤距离的缩减基本上难以实现。不过，城市空间多中心结构模式的形成，为“职住平衡”目标的实现提供了可能。在多中心结构理论框架下，城市中心区的主体功能不断向外围的副中心区扩散，就业空间也呈现出由内向外延伸的趋势特征，如此，城市外围或郊区的居民可以根据就近原则而选择在任一副中心区进行就业，最终实现城市主中心区功能疏减而不损害城市整体利益的目标。

（二）多中心结构模式的集聚经济绩效

以人为本的城市化发展使得越来越多的人倾向于流入城市，而经济全球化的不断推进使得越来越多的高端资源要素（包括人力资本、物质资本和高新技术）也倾向于流向更具竞争力的大城市或特大城市。在此背景下，城市化的外部性以及集聚经济的规模效应等概念日益得到强化，不过，随着城市规模的迅速扩张以及拥挤效应的不断出现，集聚的正外部性与拥挤的负外部性之间权衡与取舍成为当今学者们关注的焦点（金春雨和程浩，2015）[15]。不少研究者也发现，在单中心结构理论框架下，城市集聚的外部不经济性在城市化发展进程中的确被低估了（孙斌栋等，2015）[16]，并且因城市规模扩大而引发的拥挤负外部性也呈现出上升的趋势（张静，2016）[17]。近年来，一些城市经济学和经济地理学研究者开始从城市空间结构调整视角来探索集聚的外部不经济应对之道，而多中心空间结构模式就是其中的一种最有典型且最具代表性的思路。事实上，近些年来，大城市或特大城市的空间结构由单中心转向多中心已成为西方发达国家城市以及发展中国家的部分发达地区城市化的主要趋势。在新经济地理学研究者看来，这一演化过程就是对集聚的外部不经济的克服。

关于城市规模、城市密度与城市效益的相关性，学术界比较一致地认为，理论上的最佳城市规模来源于集聚经济正外部性与拥挤效应负外部性之间的平衡。不过，如何在现实情景中确定城市的最佳规模却仍属于一个斯芬克斯之谜，其主要原因在于城市规模与密度仅能反映集聚的强度而无法显示集聚的质量及其内在结构。因此，关于城市集聚的内在结构考察，还应深入至城市内部的空间结构。从另一个角度来看，之所以越来越多的研究者将视线转向“单中心—多中心”空间结构演变，是因为多中心结构模式在缓解单中心结构模式所导致的集聚不经济问题上可能具有更显著成效。而且，这一理论预期也得了国内外学者的多方验证。诸如，Meijers和Burger研究发现，外部经济并没有局限于单中心空间结构模式城市，同时也存在于多中心空间结构模式的城市之中。[18]另外，针对不同空间结构模式下的城市劳动生产率的比较分析可知，多中心空间结构模式对应着更高的劳动生产率，并且，集聚的外部不经济性在多中心空间结构模式的城市中较为有限。华杰媛和孙斌栋基于2010年我国大都市区数据考察了城市空间结构对劳动生产率的影响，发现多中心结构模式有助于城市经济绩效的提升。同样，基于我国特大城市数据的研究也得到了相类似的结论。[19]

（三）多中心结构模式的生态能耗优势

一般来讲，城市的能耗主要来源于生产、交通以及建筑，所以，文章关于多中心结构模式的生态能耗优势解析也主要集中在这三个方面（Vande和Kennedy，2007[20]；阎宏和孙斌栋，2015[21]）。现阶段，我国经济发展步入了后工业化时代，此时的工业化发展更偏向于低能耗和低污染排放的集约式发展模式。总的来讲，多中心结构模式的生产能耗节约主要表现在两个方面。第一，随着城市化进程的不断推进以及城市规模的日益壮大，单中心结构模式下的经济集聚正外部性逐步被拥挤的负外部性抵消，以致于集聚的规模经济效应趋于递减。所以，在这一城市空间结构模式下推进工业化发展很难实现规模经济效应和污染排放的规模化处理。相比于单中心结构模式，多中心的空间结构更有利于引导城市主中心区的工业产业向城市副中心区分流和聚集，以此形成新的工业中心。如此疏减的好处在于能在城市多个副中心形成适当规模的工业集聚区，从而最大化地促成集聚的外部经济性。第二，多中心结构模式的生态能耗优势还反映在工业原材料和工业产品运输方面。工业集聚区由城市主中心区外移至城市副中心区，在空间上拉近了工业原材料与生产园区的距离，尤其是上下游企业间的集中布局较大程度上缩减了中间产品的运输距离，有效地降低了工业企业的生产能耗。

除了工业中间品和产出品运输的能耗节约，多中心结构模式的交通能耗节约则主要反映在交通出行距离缩减和交通方式的绿色化革新等方面。正如前文所发现的，多中心结构模式的演变在某种程度上降低了“过度通勤”所造成的交通需求，使得城市居民可以根据就近原则在副中心区选择就业，从而缩小通勤时间和距离。从另一角度来看，这种个体通勤时间和距离的缩减事实上降低了城市总体上的通勤规模和需求。由于通勤距离、规模与单位能耗成正比，所以，多中心结构模式演变所反映出来的通勤距离和规模缩减等同于降低了城市交通能耗。最后，在理解多中心结构模式的建筑能耗节约之前，有必要先来了解城市热岛效应，因为该效应是影响城市建筑能耗的重要因素。城市热岛效应主要指在夏季降低室内温度需要更多的制冷能耗，而在冬季增加室内温度需要更多的制热能耗。在单中心结构模式的城市中，中心城区的建筑物通常连成片且密集度高，各类建筑物的阻挡使得该区域内外的空气交换较为缓慢，城市热岛效应明显且分布面积较大。而在多中心结构模式的城市中，中心城区的建筑密度得到疏减，各副中心区的建筑密度也不是特别的高，以致于中心城区和副中心区内外的空气交换效率高，城市热岛效应及分布面积相对弱于单中心结构模式的城市。因此，相比之下，多中心结构模式更有利于促成生态能耗的节约。

五、启示与思考

我国城市空间结构正经历着迅速扩张与形态重构，土地、住房以及公共财政等特有制度的转型加之城市历史路径的空间依赖，使得城市空间结构演变呈现出复杂性和不确定性。但总体来讲，由单中心向多中心形态的空间演化已成为新型城镇化建设时期以及后工业化时代城市空间结构演化的重要特征和趋势。因此，在这一制度和理论背景下，实现城市整体经济效益的有增无减并尽可能地消除“城市病”，应从以下几点着手。第一，对城市空间结构演变的逻辑机制、经济成效以及制度约束进行深入地理解与准确把握，充分认识城市空间结构由单中心向多中心形态演变的内在规律；第二，科学设定城市空间结构演变的功能边界，并根据城市地理区位、经济规模、人口结构和质量以及历史文化等因素来实证城市空间结构模式的优序选择，并防止城市空间规划和管理政策的“一刀切”；第三，未来的城市空间结构变迁可能不再取决于人口规模和产业分布，而更依赖于知识和科技的集散能力，所以，城市空间规划要富有前瞻性，而不能被动地跟着城市发展走；第四，进一步明确并及时调整城市各辖区的功能定位，努力抓住新型城镇化建设的转型契机，从而促成产业配套且功能互补的城市空间结构。

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责任编辑：叶民英

F290

A

1004-3160（2017）04-0099-07

2017-03-21

国家社科基金一般项目“长三角城市群人口空间分布优化研究”（项目编号：15BRK025）；教育部人文社科基金青年项目“新型城镇化背景下城市流动人口公共服务供需空间匹配研究”（项目编号：16YJC790097）。

1.刘乃全，男，山东蒙阴人，上海财经大学研究员、博士、博士生导师，主要研究方向：区域经济理论与政策；2.吴伟平，男，湖南怀化人，上海财经大学区域经济学博士研究生，主要研究方向：区域经济与城市经济。