城市经济的本质特征在于其空间集聚性。因此，集聚经济是城市经济学中的一个核心概念，是城市形成和发展的基本力量。新经济地理学打开了集聚经济的“黑匣子”，对城市经济学中关于集聚经济的解释进行了拓展和模型化。新经济地理学模型中关于城市集聚经济的成因可以被归结为经济活动的供给和需求两个方面：供给层面是厂商生产中的规模经济，其中地方化经济包括外部性、差异化的中间产品、劳动力市场中的搜寻过程、资本市场中的资产匹配、对工人特殊技能的要求，城市化经济包括各类产品生产中的技术外溢、存在可以共享的中间投入品、范围经济；需求层面是消费者对地方公共产品的需求，主要体现为对产品差异化的需求。阿纳斯（Anas et al.，1998）认为集聚经济有两类：一类集聚经济是企业之间在某一区位上的规模经济和范围经济；另一类集聚经济是正的技术外部性和金钱外部性，是由经济个体在空间上的接近形成的，比如知识外溢、接近一般的专业化的劳动池的机会、生产中间产品的规模经济。

对外部范围经济的追求，是企业地理空间集聚的重要诱因。美国经济学家艾伦·斯科特（Scott A.J， 1983，1986）赋予交易成本“空间”意义，并引入到城市化的理论研究中。斯科特的开创性研究为我们深入认识集聚经济本质提供了一个新的视角。阿卜杜勒—拉赫曼（Abdel-Rahman， 1990a）开发了第一个非对称的范围经济的空间模型。有两种同质的产品，两个产业，产业1有城市化经济，产业2有地方化经济。研究发现，如果至少有一个产业在某个点上显示出规模报酬递增，那么均衡时多样化城市大于专业化城市。否则，专业化城市大于多样化城市。在阿卜杜勒—拉赫曼和藤田（Abdel-Rahman and Fujita，1993）的研究中，范围经济在成本一方建模。假设开发者建立城市，最小化区位和生产成本之和。有两种最终产品，交易成本为零。研究表明，最终模型产生三个均衡：如果企业在一个城市同时生产两种产品（联合生产）比两个城市各自生产固定成本的节省不是很多，城市体系将会是专业化的；如果企业联合生产固定成本的节省很多，那么城市体系将是多样化的；如果企业联合生产固定成本的节省处于一个中间值，存在混合均衡，一些城市多样化而另一些城市专业化。不管哪一种均衡，多样化城市总是大于专业化城市。阿卜杜勒—拉赫曼（1994）对阿卜杜勒—拉赫曼和藤田（1993）的模型进行了拓展。考虑两个报酬不变的生产最终产品的产业，交易成本为零。每一产业利用同质的劳动和专用于那个产业的服务进行生产。假定服务在城市之间是不可交易的，两种服务的生产都有范围经济。在这种情形下服务联合生产将导致固定成本或可变成本的节省。当来自两种服务联合生产的固定成本节省不是很多时，城市体系将是专业化的，每个城市生产一种最终产品和与其相联系的服务；如果来自两种服务联合生产的固定成本节省很多，城市体系将是多样化的，每个城市都生产两种最终产品和两种服务；如果范围经济降低的是可变成本而不是固定成本，那么混合均衡将存在，城市体系变成专业化城市和多样化城市共存，在这样一个均衡中，专业化城市可以大于多样化城市。阿卜杜勒—拉赫曼等建立的以上模型并没有表明范围经济的具体来源。阿卜杜勒—拉赫曼（1990b）的可分享的投入模型对此进行了研究。城市生产一种可交易的产品和一种当地公共产品。两种产品的生产是报酬不变的，使用同质的劳动和也在该城市生产的差异化的、不可交易的全部种类的服务作为要素。这些可分享的服务是垄断竞争的。

上述模型都是在生产过程中强加范围经济实现城市的多样化，其实城市多样化的来源还有很多，比如差异化的中间投入品。阿卜杜勒—拉赫曼（1988）就提出了差异化产品是大城市形成的重要因素这一概念，在其模型中，一个城市形成的原因是差异化服务的供给者面临更高水平的需求，在更低的成本上生产者的数目增加。家庭也随着差异化产品或服务的供给增加获得更高的效用。该研究还表明，在没有贸易的两个城市的系统中，均衡时所有工人可能不会集中在有更多样产品的城市，强调了在区域贸易模型中考虑空间的重要性。阿卜杜勒—拉赫曼和藤田（1990）建立了一个这样的城市模型：模型中包括一个最终产品部门和一个中间投入品部门，后者为前者提供了大量的专业化服务。克鲁格曼和维纳布尔斯（1995）认为中间投入品使用较多的产业更愿意在空间上集聚，因为存在“成本关联效应”，即厂商倾向于接近中间产品供应商集中的地方以获得大量且多样的中间产品。阿卜杜勒—拉赫曼（1996）构建了一个封闭的内循环的城市体系，不存在范围经济。他分析认为，城市专业化归因于制造业产业在生产过程中需要使用不同种类的生产专业化的有差异的中间服务，而多样化归因于城市间的高昂的运输成本。城市是专业化还是多样化依赖于在导致专业化的规模经济和多样化情形下城市间运输成本的节省之间的权衡。但是，假设中间投入品或服务在城市之间不可交易并不现实，有些服务比如法律、广告、金融等等在城市之间往往是可以交易的。因此，服务和最终产品以不同形式的成本在城市之间交易的设定更加贴近现实。阿纳斯和熊（Anas and Xiong， 2003 ）对此做了考察，他们设定的模型与阿卜杜勒—拉赫曼（1996）相似，但存在一些不同：城市内的通勤花费的是时间而不是金钱，两种最终产品都被消费。最主要的不同是服务和最终产品在城市之间都是可交易的，只是二者的单位成本比率不同。最终产品利用劳动力和专用于这种产业的最大可能的多样化服务来生产。因此，每一制造业将从其他城市进口并利用他自己本地可得的其产业所需要的服务。假设两个产业的技术是对称的并且对他们产品的需求也是对称的。模型存在两个均衡：一个均衡是所有城市都是多样化的，每个城市生产两种制造业产业，制造业不需要进口，而产业专用的服务仍然从其他城市进口；另一个均衡是每个城市都专业化生产一种制造业，从其他城市进口另一种制造业，产业专用的服务既来源于本城市，同样也从其他生产相同制造业的城市进口。

以上模型都忽视了消费者和工人的异质性。包含异质性工人的模型分为两种：一种是外生引入不同类型的工人，另一种是工人的类型内生地产生。翰斯利和斯瑞军（Helsley and Strange， 1990）和奇姆（Kim， 1991）允许模型中工人之间水平差异，其中生产率的获得是由工人和企业之间更好的匹配驱动的，即在劳动力汇集的地方，厂商和工人之间寻找彼此所需对象的成本会降低，从而吸引更多厂商和劳动力集聚。然而，在他们的模型中，所有城市是相同的，所有工人实现相同的均衡预期效用。在阿卜杜勒—拉赫曼和王（Abdel-Rahman and Wang， 1995，1997），阿卜杜勒—拉赫曼（1998），亨德森和贝克尔（Henderson and Becker，2000）模型中，工人有不同的类型，工人的类型外生给定，在均衡时不同类型的工人实现不同的效用水平。阿卜杜勒—拉赫曼和王（1995，1997）将全国的人口划分为非熟练劳动力和熟练劳动力。非熟练劳动者是同质的，而熟练劳动者随机地分布在单位圆上。经济中有两种产品：食品需要非熟练劳动作为投入，高技术产品需要熟练劳动作为投入。食品产业有地方化经济，提供一种便于食品生产的城市专有的基础设施的平均成本下降。两种产品在城市之间以零成本交易。结果形成一个中心—外围的均衡结构：城市外围将只容纳非熟练工人，专业化生产食品；城市中心将容纳熟练工人，专业化生产高技术产品。阿卜杜勒—拉赫曼（1998）将工人划分为熟练工人和非熟练工人，效用函数中包含休闲。这一模型中的城市形成是由于对公共基础设施的投资。模型产生了两个类型城市的一个系统，其中一类城市利用非熟练工人生产一种食品，而另一类城市利用熟练工人生产高技术的工业产品。工人们将自己归到这两类城市中。在亨德森和贝克尔（2000）模型中，城市包括两类居民：企业家和工人，二者必须位于同一个城市。最优城市规模的形成是企业家之间交换秘密的马歇尔式非金钱溢出，这一外部性为企业家提供了集聚在一起提高生产率的一个动力。在阿卜杜勒—拉赫曼（2002）模型中，消费者类型则是内生的。假定所有工人的先验技术是同质的，但是潜在的能力有差异。每个工人可以选择是否要参加专业化培训以提高自己的生产率从而获得一个更高的工资。如果一个工人决定不参加专业化培训，他将只能得到一个基本水平的教育。经济中只生产一种产品，但有两种技术。产品可以利用那些只获得基本教育的工人用基础技术生产，或利用那些选择获得技术的工人用专业化技术生产。模型产生多重均衡：如果所有的工人都获得专业培训，所有城市将是相同的高技术城市；如果没有工人获得专业培训，所有城市将是相同的低技术城市；如果只有一些工人获得技术，那么两类专业化城市共存，一类是高技术城市，仅由熟练工人构成，另一类是低技术城市，由非熟练工人构成。在参数值设定更符合现实时，只有一个或一小部分的高技术城市和许多低技术城市共存。(www.daowen.com)

另外，安利森和格莱泽（Ellison and Glaeser， 1999）建立了一个知识外溢的理论模型。该模型认为知识密集型企业更愿意在空间集中，享受人口密度比较高的地方释放出来的巨大的知识外溢，从而提高生产率水平。杜兰顿和普加（Duranton and Puga， 2001 ）开发了城市体系文献中第一个产品周期模型，使城市体系中专业化和多样化城市共存的现象在一个动态模型中得到分析。在这个模型中，企业先在一个多样化城市中不断试验直至找到产品理想的生产过程。在企业确认理想的生产过程后，企业移动到一个专业化城市开始大批量生产。研究发现，交通运输以及通信上的技术进步降低了企业的生产部门与管理部门分离的成本，企业可以将它的生产部门设立在有更多同行业生产部门的城市，将其总部等管理部门设立在商业发达、服务业就业人员充裕的商业中心，企业内部组织的这种分离给城市功能的转变一个强大的动力，城市从行业专业化转向功能专业化，导致商业中心与制造业城市的分离的出现。从行业专业化转向功能专业化也暗含着更少更大的商业中心和更多更小的制造业中心。因而城市的发展方向就是大的多元化的城市与小的专业化的城市并存。

在需求层面，强调消费品和投入品的差异化会内生出新的城市，帕帕耶奥尔尤和蒂斯（Papageorgiou and Thisse，1985）等人认为城市主要的向心力和离心力是：厂商倾向于选址在消费者人数多的地方，因为这样可以更快地进入市场交易；同时由于担心过于激烈的竞争，厂商往往不愿意在厂商数量众多的地带设立工厂。同理，为了能够选择更多的差异化产品，居民会被吸引到厂商集聚的地带；他们也不喜欢和很多的其他居民居住在同一个地区，因为这样会面临高昂的租金。