从产业集聚的起源和微观层面来看，产业集聚首先是企业的集聚，企业集聚是产业集聚的最初形态。因此，我们可以根据集聚企业的产品属性对产业集聚进行划分，将产业集聚划分为同类产品企业的集聚和不同类产业企业的集聚[1]。

行业内集聚带来地方化经济效益，包括共享投入要素、熟练劳动力和产业内联系等，但是这种外部效益也可能因行业内大量企业集中而产生的拥挤效应而抵消，因此，行业内集聚常常会促进专业化城镇的发展，而难以形成大规模城市，行业间集聚则因行业间的差异性、互补性和学习性等带来持续的外部性，所以行业间的集聚常常会促进城市规模的不断扩大，并且随着人口规模的扩大、产业层次的提高和结构的复杂而加速大城市空间结构的演变，促进城市群的形成与发展。

本章主要研究交通运输对产业集聚的影响，由于不同行业间集聚促使城市规模扩大，并进而促进城市群的形成与发展，因此，本章重点研究交通运输对城市规模、城市层级的影响。

产业集聚从微观的角度看，涉及企业如何选择区位的问题，本节我们先研究交通运输对企业区位选择的影响。

7.1.1.1　交通运输特性与企业区位选择

（1）接近效应——为产业空间布局提供可能

产业布局的微观基础是企业。任何企业布局都需要考虑两个问题：一是生产要素的获取；二是产品运达市场。生产要素在自然界是不均匀分布的，同时，生产要素往往和市场不在同一地，这就对要素和产品产生了位移的需求。交通运输的基本属性决定了交通运输是产业空间转移的介质和基础。正是由于交通运输技术的发展，使人类可以很便利地跨越空间障碍，得到生产所需的原材料，以及将产品比较便利地运往市场。从这个意义上来说，交通便利地区往往成为企业布局考虑的首选之地。

（2）成本收敛效应——产业空间布局的现实选择

企业的理性选择是追求利润最大化，在完全竞争条件下产品的价格是由外部条件给定的，企业考虑的主要因素是空间布局对企业成本的影响。交通运输具有很强的时空收敛性，在交通运输条件较好的地区往往就是成本相对较低的地区。这些地区能够以相对较低的成本将各种要素组合起来。更重要的是，在交通条件好的地区，人员与外界的流动更加频繁，信息交流更便利，从而引起空间成本和交易成本的下降，使区域经济活动的发生成为可能。

由于交通运输引起的运输费用、空间成本、交易成本的降低，提高了企业的市场竞争力，扩大了企业或者经济中心的地域服务范围，从而吸引产业向交通区位优越的地点集聚，交通运输对产业布局表现出“费用—空间收敛”效应。

（3）规模经济性——产业集聚的内生性作用

交通运输具有规模经济性，随着运输总产出扩大，平均运输成本不断下降。这样，在交通便利的地区，随着产业的集聚，对原料和产品的运输需求会增加，运输需求的增加会促进交通基础设施的建设，由于交通运输的规模经济性会导致运输成本进一步降低，从而进一步增强该地区对产业的吸引力，这就在产业集聚和交通运输之间形成一种循环累积的因果关系。克鲁格曼将交通运输与产业集聚之间的这种循环累积因果关系称为“运输成本”本身的内生性作用，并进一步指出：“可以将运输网络效应看做是工业地理集中的一个独立来源——也就是说，我们可以构造一个没有当地市场规模效应的模型。”[2]

（4）准公共性——交通运输对产业布局的外生性影响

交通运输是一种准公共产品，具有外部性，就是说企业布局在交通运输便利的区域，它可以免费获得交通运输便利所带来的各种收益。Banister，Berechman（2001）[3]认为基础设施投入运营后，由于网络可达性提高，会产生旅行效益，包括时间节约、成本降低、通行能力增加、经济活动在空间上的扩散等直接经济效益。通常基础设施比较好，尤其是生产型基础设施较好的地区，能够使投资者节省资金、缩短工期、获得较好的投资收益。施梅纳（Schmenner）[4]考察了在全美国建立分支工厂的大量企业的厂址选择问题，比较重要的是接近交通公用设施以及环境方面的考虑，铁路服务（47%）和接近高速公路（42%）列在前两位。

图7.1　交通运输与产业集聚的循环累积因果关系

资料来源：作者整理。

7.1.1.2　交通运输对企业区位选择的影响路径

（1）从外生比较优势角度看交通运输对企业区位选择的影响

传统的区位理论从静态、外生比较优势的角度来研究区位选择问题。比如韦伯认为工业所在的空间位置由成本因素决定，成本优势可以作为吸引工业选址的条件。所以他所定义的区位因素是指经济活动发生在某个特定点或若干点上，而不是发生在其他点所获得的优势上。

对于区域经济学而言，有四种基本的区位成本，即距离交易成本、区位要素效率成本、等级协调成本和等级一致成本。

距离交易成本是克服空间距离而带来的成本。距离交易成本一般由运输成本、通信成本和旅行成本组成，如果产品和产品等级是不变的，那么后两种类型的成本相对于运输成本来说一般非常低。生产货物的特征是控制距离交易成本的基本问题。

区位要素效率成本的基本要素投入的标准是新古典生产函数。这种分析范例是以新城市经济学和效率—工资理论为代表的。

根据公司所在的生产和消费等级的种类和稳定性的差异，公司面对的成本又可以划分为两类，即等级协调成本和等级一致成本。

从外生比较优势的角度来看，交通运输对区位成本的作用主要体现在两个方面，即对距离交易成本的影响和对区位要素效率成本的影响。

1）交通运输对距离交易成本的影响。按照胡佛的观点，运费对区位的影响要强于其他因素，并且可以进行定量分析[5]。企业会根据产品的技术特性，在原料地与市场地之间的连线上选择最优区位。在考虑运费的情况下，企业会被吸引到具有最低运输成本的地方。根据运输成本是使得区位靠近原材料产地还是靠近最终消费者，后来的经济学家将产业划分为“以原料为导向的产业”、“以市场为导向的产业”和“中间地点指向产业”。

中间地点布厂的特殊条件有两个：运输单位给予运费优惠；中间地位于货物的转运点，尤其是河港和海港。美国五大湖沿岸的芝加哥、格里、布法罗等港口，就是由于地处煤炭和铁矿石的转运点而形成的钢铁产业集聚地。

我们可以以日本钢铁业为例说明运输成本对企业区位进而对产业集聚的影响。日本是一个缺少重要工业原料，市场占有量取决于生产大量低廉工业产品和在竞争中扩大市场的国家。所以，无论从原料还是市场来看，日本都不是企业布局指向地点。但是，日本把运输作为关键问题，通过降低运输费用来加速工业发展。

日本在第二次世界大战后改变了工业布局状况，在战前，一般工厂都是利用海运从海外运来原料，卸在码头，然后用火车运到工厂，运输费用非常大。第二次世界大战后，日本填海造港，将大型工厂设于沿海，工厂与码头相结合。用巨型专用船将原料运到码头，再用自动传送带运到车间。通过这样的布局，日本钢铁业形成了原料码头—炼铁—炼钢—轧钢—成品—成品码头的最短直线生产流程，减少了运输费用，货流变得通畅。通过这种考虑运费的产业布局，日本克服了市场与原料两方面的局限，成为世界最大的钢铁出口国。

2）交通运输对区位要素效率的影响。从企业的角度看，企业作为追求利益最大化的个体，会倾向于在区位要素效率最大的区域布局。

按照Meade（1952）的理论，基础设施通过两种方式影响企业产出：一种是作为“环境因素”（environmental factor）影响生产效率，其作用和技术进步类似；另一种方式是作为“免费的生产要素”直接进入生产函数。交通基础设施同样也可以通过这两种方式影响产出。

根据罗姆和卢卡斯的研究[6]，生产率增长的地区差异是与公共基础设施地区差异相关的。基础设施创造了外部性，而外部性导致地区内规模经济和投资回报率的增长。在生产要素自由流动的情况下，生产要素常常流向基础设施较好的区域。

（2）从内生比较优势角度看交通运输对企业区位选择的影响[7]

区域经济是块状经济，区域之间存在某种非均衡力，非均衡力是本地市场效应、价格指数效应和市场拥挤效应之和，前两项是集聚力，后一项是排斥力，集聚力和排斥力的大小决定要素的流动方向。

在新经济地理学的核心—边缘模型假设下，在对称均衡状态时，如果某种外来的冲击导致工业劳动力从南部转移到北部，那么需求的空间结构也随之改变，北部的市场份额变大而南部的市场份额变小。在存在贸易成本而其他条件相同的条件下，任何企业都会选择市场规模大的区域，企业会倾向于流入北部。随着企业向北部迁移，北部生产的产品种类数会增加，由于本地生产的产品在本地市场出售不需要支付贸易成本，因此，产品种类的增加将降低从区外购入的商品数量，从而使支付的贸易成本降低，并导致价格指数和生活成本降低。在上述两种与成本关联的循环累积因果关系影响下，企业和工人都会不断向北部集聚。但是由于存在市场拥挤效应，区域的产业集聚会有一个临界值，当超过临界值时，产业拥挤效应的负作用会超过本地市场效应和价格指数效应的正作用，此时，产业集聚处于均衡状态。

空间经济学用贸易自由度来表述某一区域内部以及区际要素流动所受到的限制，贸易自由度小，则要素流动受到很大限制，无法实现要素的优化配置。贸易自由度与贸易成本成反比。贸易成本主要包括两个方面的内容：一是自然成本，即运输成本；二是制度成本，主要是指地区间不同的地方性法规、地方保护政策以及人们观念差异所导致的成本。

在贸易成本中，通常涉及两种贸易成本：一是区内贸易成本，是指区内要素流动所受到的限制，区内贸易成本越大，区内要素流动受到的限制越大，在核心—边缘模型中是假设不存在区内贸易成本；二是区际贸易成本，是指区际要素流动所受到的限制，区际贸易成本越大，则区际要素流动受到的限制就越大。一般认为区际贸易成本大于区内贸易成本。

资本具有趋利性，某一个区域的资本的名义收益率高，则资本会流向该区域，因此，在长期均衡时，两个区域的资本收益是相同的。这也就意味着，当处于均衡状态时，两个区域的资本收益是相同的，资本流动处于相对静止状态。

在假设存在南北两区域，区内也存在贸易成本以及资本可以自由流动等条件下，根据修正的局部溢出模型，在长期均衡状态时，北部地区的市场份额为：

其中：sn为北部地区市场份额；sE为南部地区市场份额；φD为北部地区区内贸易自由度；为南部地区贸易自由度；φI为区际贸易自由度。

根据上面的市场份额公式，可以得到：

从（7.2）式我们可以看出，在其他条件都相同的情况下，如果一个地区的区域内部交通条件改善，那么它将提高本区域内部的贸易自由度，区域内部的商品和要素流通受的限制较小，这会提高本区域对企业的吸引力，进而会导致企业向本区域迁移。从（7.3）式也可以看出，随着区际交通运输条件的改善，区际贸易自由度会提高，如果北部市场规模较大，且北部贸易自由度大于南部贸易自由度，那么，北部对企业会更有吸引力，企业会向北部集聚，这也说明区际交通条件的改善有可能导致区域差异更大。

以上我们从外生和内生的角度探讨了交通运输对企业区位选择和产业集聚的影响。从上述的讨论可以知道，不论从内生角度还是外生角度来看，改善区域内部的交通条件都将有利于增强区域对企业的吸引力，从而促进产业的集聚。

Martin和Rogers（1995）在报酬递增条件下，建立了一个C—P模型的扩展模型，考察基础设施的投资建设与企业迁移的关系。对基础设施的投资假设，一方面为企业生产的外部环境所需；另一方面，投资也必须得到回报。因此，投资是以获取最高报酬为导向的。在Martin和Rogers的理论模型中假设有两个国家，每个国家的消费者有着相同的效用函数：

其中：Y是一种标准化的代表商品，Y的生产是完全竞争和规模报酬不变的市场结构；而D是一些有差异的商品的组合，其生产是垄断竞争和规模报酬递增的；α表示消费者在D上的消费支出比重。

其中：N是国内外生产的差异性产品的总数。

国内消费者将会选择差异性产品Di和Y，在以下预算约束下，使其效用最大化：

式中，星号（*）表示国外。N=n+n*，n，n*分别表示国内和国外生产的差异性产品；τD，，τI，分别表示本国的国内交易、国外的国内交易、本国的国际交易和国外的国际交易的交易成本，这些交易成本是由国内国际的基础设施现状决定的。在M—R模型中，公共基础设施是一个广义概念，不仅仅包括常规意义上的基础设施，如公路、铁路、通讯等，也包括有助于生产者和消费者之间相互联系的其他设施、机构、法律、制度等。落后的基础设施会增加国内和国际间的交易成本，并且这种成本呈萨缪尔森设计的“冰山”成本形式：如果基础设施比较落后，则生产和交易的商品会有很大一部分被“融化”掉，而不能被消费者实际消费。在国内生产的产品，只有交易量的1/τD＜1实际被消费，国外生产的产品在国内只有交易量的部分被消费。M—R模型还假定每生产一个单位标准化产品Y只需投入一个单位的人工；每一种差异性产品Di的生产需要一个单位的投资品作为固定成本，因此差异性产品的种数是由投资的总数决定的；每生产一件产品的变动成本为β个劳动力，劳动力在国际间是不流动的，在国内则可以自由流动。

在垄断竞争的条件下，企业将以利润最大化作为其定价标准，由一阶条件得出国内生产的产品的价格为：

投资的报酬等于收入减去劳动成本后的差，即：

由于Y是标准化的，故利润最大化意味着W=1。每个消费者提供一个单位的劳动，拥有K/L个单位的投资品（其中L为本国全部劳工人口数），因而每个个人的收入为I=1+RK/L，由消费者效用最大化的一阶条件得出消费者的需求函数为：

式中：ρD=τ1-σ，ρI，定义类似。由于σ，τD分别大于1，因此0＜ρD＜1，ρD越接近于1，表明国内的基础设施条件越好。ρI，情况类似。

由于规模报酬递增，所以一个企业只生产一种产品；而每一种产品的生产又需要一个单位的投资品，所以，企业的定位完全取决于投资的初始禀赋。假设国内有K个单位的投资品，国外有K*个单位的投资品，则国内有K个企业，国外有K*个企业。

有四个均衡条件决定了企业的规模（x，x*）以及企业在两个国家之间的分布。首先，在两个国家生产的差异性产品，其国内外的需求与供给必定相等，即有：

其次，当投资品流动不受限制时，在均衡状态下，两国投资的报酬必定相等，这意味着：

最后，两国企业总数与投资总数相等，即：

解上述四个方程，可得：

其中：

从以上方程可以得到如下结论：

1）企业的规模与平均每个劳动力拥有的投资品数量成反比，而与各国的基础设施发展水平无关。

2）在其他条件相同，只有两国国内基础设施不相同时，假设本国的基础设施水平低于外国，这时：

即两国企业数的差是投资数从国内（基础设施差）迁移至国外（基础设施好）的数量的两倍。这意味着贸易的一体化将导致企业向国内基础设施好的国家迁移，这是因为，落后的基础设施会提高本国的差异性商品的消费价格，从而减少本国商品的需求而增加外国商品的需求。对于企业来说，则会选择需求较大的国家（市场）以获取规模报酬，因而会向基础设施较好的国外转移。值得一提的是，用于国际间贸易的基础设施的发展水平并不会直接导致企业的迁移，只会增大企业对两国国内基础设施差异的敏感性，也就是说，当两国的国际贸易基础设施水平很高时，只要两国的国内基础设施水平存在很小的差异，都容易引发企业向国内基础设施水平较高的国家转移。

3）假设两国的基础设施水平相同且劳动力禀赋也相同（L=L*），而投资品禀赋不同，此时，投资品从国内向国外转移的数量为：

从（7.21）式可以看出，如果，则投资会流向原来资源禀赋比较丰富的国家。资源禀赋的不同，对企业的迁移具有两个方面相反的作用。一方面，资源禀赋较少的国家，由于其生产的差异性产品较少，企业间竞争不是很激烈，使得这一国家具有较大的吸引力；另一方面，资源禀赋较少的国家其收入水平也较低，从而对商品的需求较小，又使得该国对企业失去吸引力。这两种力量的对比取决于多个因素的状况，如果规模报酬递增很显著（σ较小），差异性产品的比重较大，且基础设施水平很高ρD＞，那么，后者的力量将大于前者的力量，资源丰富的国家将会吸引更多的资本和企业。

前面我们分析了交通运输成本对企业区位选择，进而对产业集聚和空间结构的影响。交通条件对集聚经济和空间结构的影响主要从以下三个方面发挥作用：

第一，在运输作业中，大量的成本组成是固定的，因此线路运输量、站场作业量和运输设备以及发货量具有规模经济的特点。选择交通场站附近的区位可以节约交易成本和信息成本，获得较高的集聚效应。因此，交通场站成为区域内吸引人流与物流的中心，对运输量大且运输频繁的产业具有更大的吸引力。

第二，交通运输沿线形成低运输成本轴带。交通沿线总是产业密集带，是导致区域不平衡发展的重要原因。从历史考察，工业革命之前，水运是主要的交通方式，因此大多数厂商沿河布局。工业革命后，铁路作用上升，铁路沿线成为厂商新的集聚地。

第三，交通线路的会集点由于其交通的便捷性而吸引周边区域的人流和物流，长期的发展使这些交通节点演化为不同等级的城市。在通常情况下，城市的等级和活力与所会集的交通线路等级和数量密切相关。因此，由线路网布局造成区域内不同地段集聚效应的差别，影响到企业和消费者的选址，并最终构成区域空间结构新的结构骨架。

但是，交通运输的集聚扩散能力不同，导致交通对社会经济活动的影响有很大差异。运输的集聚扩散能力是指运输对社会经济活动的吸引、辐射能力。吸引力、辐射力大，能够在交通线路周围集聚扩散更多的社会经济单位（密度大、规模大），产生更为频繁的社会经济活动；反之，吸引力、辐射力小，则周围集聚的社会经济单位少（密度小、规模小），社会经济活动不频繁。这种集聚扩散能力取决于两个因素：线路运输能力和运输线路特点。

线路运输能力是指运输服务能力的贮备，即供给结构，它可表现为线路总运力、线路供给产品种类、线路服务水平等。运输能力的充裕与不足，会影响到运输交易达成的难易程度或成交的概率，最终体现在运输交易成本的大小上。通道运输能力的充裕将导致整个社会运输交易成本降低，不足或短缺将直接导致换手成本的增加、不成交的可能性增大或运输作业风险的增大，最终引起运输交易成本的增加，运输交易成本高低同通道运输能力高低呈反向的变动关系（见图7.2）。

图7.2　运输能力不足与运输交易成本的关系图

资料来源：作者根据黄承锋（2003）整理。

运输交易成本作为运输成本的组成部分，根据我们前面的分析，其将影响集聚与扩散能力。

同时，运输自身能力与选择的运输方式密切相关。不同的运输方式其集聚扩散能力是不一样的，同一运输方式的不同等级也有所不同。例如，公路便利的通达性和一定的开放性与铁路的封闭性表现出来的集聚扩散能力就有很大的不同；一般低等级的公路与高速公路所表现出来的集聚扩散能力也有较大的差异。这主要是与各种运输方式自身的特性、适用对象和运输能力密切相关的。

运输线路特点是指在运输方式选定后线路上“节点”的类型、数量和特征。“线路”是运输作业的承担者，旅客、货物通过“节点”与“节点”的转移，才能最终获得空间效用和时间效用，“节点”代表了直接意义上的可达性，所以，“线路”是集聚扩散能力的生产者，但并不是实际的、直接的体现者，直接体现者是“节点”，如图7.3所示。而且，胡佛已经证明，在“节点”上货物可以节约倒装费用，使总成本降低。

图7.3　通道产生的集聚扩散的基本形态

资料来源：作者整理。

在社会生产力布局航拍图上，我们看到的正是各种社会经济组织在“节点”上集聚形成了城镇、大型工矿企业（作为大型经济组织，交通产业自身的运转需要各种要素的支撑，包括资金、能源、钢铁、化工、人力、食品等，形成集聚；其他产业运转也需要各种要素包括交通要素的支撑，也形成集聚），而在“线”上多是星罗棋布的。

假设p为运输线路的集聚扩散能力，k为线路上的节点数量，c为线路通行能力，此函数满足：

用二维坐标图表示为：

图7.4中的A表示的是运输线路的集聚扩散能力与节点之间的关系，即倒“U”形曲线的关系，最初运输线路的集聚扩散能力随节点数目增加而增大，当达到一定程度之后，运输线路的集聚扩散能力开始随节点数目的继续增加而降低；B反映的是集聚扩散能力与线路能力之间的关系，线路能力越大，则集聚扩散能力就越大；C表示的是节点和线路能力之间的关系，线路能力的发挥受节点数目的制约，节点数越多，线路能力的发挥越低。

图7.4　集聚扩散能力的影响因素及相互关系[8]

交通运输在空间的分布最终表现为运输线路和节点在空间上的分布。这里分别考察封闭性的交通线路和开放性的交通线路以及线路节点对区域空间结构的影响。

7.1.4.1　散布的“带状”形态

这种形态主要是呈开放状态的各种等级公路和水路附近的状况。由于线路是开放状态，线路上的任何一点都可以成为客货流的出入点，形成开放交通，相当于“线路”由无穷多个“节点”组成，“线路”就获得了很大的集聚扩散能力，形成“带状”集聚扩散区，是开放的态势。

图7.5　交通运输线路的“带”状集聚扩散形态

资料来源：作者整理。

在生产力水平较低的“匀质”区域，开放的线路能够在更大的范围内吸引更多的生产活动组织集聚，从而发挥交通运输线路的集聚效应和规模效应。交通经济带的形成和发展就是基于这个原理。

以美国的密西西比河发展为例。1930年，美国政府集中治理了密西西比河，通过治理航道和港口，在1952～1976年的24年中，沿河新建和扩建的工业企业达1万多家，平均每年新建400多家，每2.5公里一家工厂，使密西西比河成为世界上内河航运最发达的水系之一。从1940年以来，每隔10年货运量就翻一番，一条密西西比河的货运密度是美国一条铁路的18倍[9]。由此可见，交通线路的带状集聚和扩散能力是非常强大的。

7.1.4.2　“树”形集聚扩散形态

随着经济活动沿交通线路组织的加强，集聚和扩散形态逐渐趋向于沿线分布向大的节点处集中分布。这往往是因为在节点处或者中转地能够出现较大的和更为便利的交通基础设施，提供更为便利和集中的服务。例如，铁路专用线的末端往往会形成大型企业，高速公路出入口通常是大型工业园区选择的最佳地点，航空港附近则是临空型高科技、高附加值工业区，如天津的空港保税物流园区，即使是在输油气管道的出入口，也往往是大型化工业企业的存在地。

图7.6　交通运输线路的“树”状集聚扩散形态

资料来源：作者整理。

节点处或中转地往往会形成较大规模或大规模经济活动的进一步集中，也是很多城市和产业兴起和发展的所在地。

7.1.4.3　线路性质产生的强制集聚作用

以封闭型的高速公路说明线路性质不同产生的强制集聚作用。新建的高速公路，会对原有的生产区位产生一定的影响，致使产品生产向出口支线或消费地（其实也是出口点）集聚，这就是封闭型高速公路产生的强制集聚作用。

强制集聚作用会引起集聚起点和集聚影响的变化。从微观上考察，由“节点”及引出的支线附近形成集聚，这些地区成为集聚区，是线路的主要收益区域，见图7.7。而位于发展区之间的部分地域，由于被线路所封闭，对外交流不畅，这些地域成为劣势区位后，生产活动受到抑制，成为低发达区。

封闭线路的强制集聚作用使得整个线路的生产力布局相对集中在几个集聚点附近，有利于发挥经济规模效应和集聚效应。开放交通线路则不存在这种强制集聚力，其一般集聚力是将经济活动吸引、靠近线路，因而低发达区在开放形态的线路附近是不存在的（即线路附近全部都是发达区），但生产力在整个线路上布局较为分散，能输送的交通量小，不利于经济规模效应和集聚效应的发挥。

图7.7　封闭线路的强制集聚作用模式

交通运输与城市出现、发展、繁荣和衰落有着密不可分的联系。城市最初的出现是因为商品生产和交换的需要。由于早期交通运输条件极端低下，运输成本在商品价值中所占的比重过高，从而使得商品必然要集中到易于达成交换的地点。这些地点通常就是交通运输条件相对便利、运输成本较低的地点，如河海等易于航运或者是平原易于构建陆路体系的地点。由于水路提供了运送货物和人口的便捷、经济的渠道，历史上大多数的城市都曾因位居河口和河流的交汇处而受益匪浅。例如，纽约的诞生就是依靠港口而发生的。1604年荷兰人买下此地，取名“新阿姆斯特丹”，1664年英国殖民者占领此地，更名纽约。凭借良好的区位优势和交通条件，纽约迅速发展起来。天津的发展也是依靠水运而出现和发展起来的。在未开埠之前，天津城市因运河漕运而出现，在整个传统时期，一直作为漕运枢纽城市而存在。随着近代海运的兴起和沿海的开放，天津迅速发展成为中国北方经济中心。

工业革命后，铁路业得到迅速发展，铁路具有的无与伦比的优势使得经济活动在空间中尤其是在陆路上流动的速度和规模大大地提高，从而极大地提高了与铁路联系的城市向内集聚和对外扩散的力量。一方面，实现铁路联系的早期城市获得了较大的发展，如美国的纽约；另一方面，铁路的发展使得在铁路干线的交叉点或者是与其他运输方式的衔接点出现了大批新的城市，如我国的哈尔滨、长春、武汉、郑州、石家庄、徐州、柳州等城市。在这个过程中，没有与铁路相连接的城市，其集聚力逐渐下降，使得城市的发展受到很大的影响，部分甚至开始出现衰落的迹象，如我国的泉州。

对于交通运输与城市位置之间的关系，地理学家较早就给予了关注，J.G.科尔可能是第一个用比较现代方法分析城市位置的人[10]。他认为，交通方式与人类聚居地之间存在着密切关系，在某种程度上交通甚至是决定城市位置的重要因素。德国地理学家F.拉策尔和美国地理学家则更为系统地研究过这个问题。拉策尔认为，交通在决定一个城市位置时，起着非常重要的作用，在一条交通线路的末端，两条不同交通线或同种交通线的交叉点处都有可能意味着城市的产生，这些观点表明：在地理学家眼中，交通条件是决定城市位置的根本因素。

对交通运输与城市位置之间的关系，经济学家们也给出了自己的解释。米尔斯（Mills，1972）等认为，由于气候、土壤等技术条件或一些不可流动生产要素比如矿藏、人力和资本的跨国限制，每一地区在生产某些产品时都会拥有一定的比较优势。在河流和沿海的某些较好地段，由于拥有这些便利的运输条件，故厂商和个人就会在这些地方进行规模报酬不变的生产活动，并与其他地区进行贸易，因为这样能利用这些优势，降低运输成本，便于产品外运和进口，久而久之，城市在这些地方兴起。显然，这种解释城市位置的理论是一种建立在比较优势基础上的新古典贸易理论，不同的是加进了区位和地理位置的内容。但是，它难以解释这样的现象——世界上很多港口城市为什么在失去原先的水路便利优势后在很长的时间里继续繁荣兴旺。另一些城市经济学家认为，为了清楚地解释交通运输与城市位置之间的关系，需要跳出新古典贸易和比较优势的框架，启用报酬递增和交通成本。克鲁格曼、藤田昌久等人认为，报酬递增是厂商生产活动集中的根本原因，如果没有报酬递增就很难产生生产和其他活动在地理上的集中，若没有交通成本，地理区位也就将失去意义。另外，需求的区位也取决于生产的区位，两者相互作用，而且至少一些生产要素不可流动，否则所有的经济活动就会集聚于一个城市，只有这样才能较为清楚地解释城市的位置。

对于城市的起源，有两种完全不同的解释[11]。一种观点认为先有农村，后有城市。随着交易效率的提高，会出现农民和工业品制造者之间的分工，随着交易效率的进一步提高，在非土地密集型的工业制成品制造上会出现足够高水平的分工，为了节省交易成本，此时会出现城市[12]。

J.雅各布斯提出了另一种城市起源的观点，即城市与城市生活优先于农村的发展。她认为，城市是从集市中心发展起来的，在那里，过着游牧生活的猎人碰到当地的居民，后者把本地区发现的矿产和其他原料同食物及兽皮进行交换。过了一个时期，商人被吸引到集市中心，当地的一些生产者也从事买卖活动。显然，这种说法提出了城市生活必然先于农业的观点，而且认为城市生活是农业发展不可缺少的先决条件。

第一种观点获得了大多数学者的赞同。人类定居下来的原始聚落形式是乡村。正如芒福德（Lewis Mumford）说的“远在城市产生之前就已经有了小村落、圣祠和村镇”[13]。虽然城市起源的解释从一定程度上解释了为什么会出现城市，但是，它并没有解决城市在什么地方出现的问题。藤田昌久、克鲁格曼以及维纳布尔斯给出了一个解释，解释为什么交通枢纽易于成为城市中心[14]。

图7.8　交通枢纽与城市位置[15]

假设经济体就是一条直线，这条线在b点出现分叉。两条分支上都分布着农田并一直延续到S点，b点到S点和O点的距离相等。为了便于讨论，假设已有一个城市坐落在O点，那么当人口增加时，新的城市会坐落在哪里呢？

显然，分叉点b具有特别优势。设想一家已在O点设有工厂的企业，它在O点右边设立第二个工厂时，总的运输成本的变化情况如下：

首先，当我们将工厂从O点向右推移时，运往O点左边的农民的运输成本将会上升。而运往O点右边的农民的运输成本会不断下降。但是，当工厂越过b点向另一分支移动时，将商品运往另一分支上的农民的成本将会增加。因此，分岔点是总运输成本曲线的一个极值点。

那么，在O点和s点之间的农民，有s/2的农民仍由原工厂供应，他们距离原工厂的平均距离为s/4，另外s/2的农民由新工厂供应，他们距离新工厂的平均距离也为s/4；在直线上S与s之间的农民由新工厂供应，他们的数量为（S-s），他们距离新工厂的平均距离为（S-s）/2；在分叉支上的农民由新工厂供应，他们的数量为S-b，他们与分叉点的平均距离为（S-b）/2，分叉点与工厂的距离为b-s。

因此，企业的运输成本可以用下式来表示：

其中：τ是单位运输成本，d是农民密度，s是新工厂距O点的距离。

运输成本函数在分岔点左右两侧的导数表示如下：

除非分岔点位于已开发区域的边缘，否则第一个导数的值将小于第二个导数值；因为s＞b，第二个导数的值是正的，所以将工厂建在分岔点的右侧不能使成本达到最小。对于所有小于b的s来说，如果b＜4/5S，则第一个导数值为负。这意味着如果分岔点与城市的距离少于从城市到边界的距离的4/5，那么在分岔点建立工厂将使成本最小化。只有当这一条件不成立时，即分岔点非常接近S时，在其他点设厂才会使成本最小化。

从上述的说明我们可以看出，交通枢纽在相当大的参数范围内将成为企业的集聚地，从而成为城市所在地。

交通运输的发展会带来可达性和生活空间的扩展，引发城市规模的变化。本节首先从历史角度考察交通运输与城市规模和形态之间的演变关系，然后对这种关系做出理论解释。

由交通改善所带来的城市规模和空间结构的变化非常显著，许多学者曾以交通工具的变化来描述城市规模与空间结构的发展过程，按照交通技术的发展历史，我们可以分成以下几个阶段来考察交通方式和城市规模以及空间结构之间的关系。

（1）步行和马车时代（　～1825）

步行和马车时代，货物运输靠人力拖拽或马车来运，只有富人才能坐得起马车，步行通勤每小时约5公里，城市中货物和人的空间位移成本极高。由于当时交通工具的速度和运量都不高，道路建设的数量与质量也处于一种较低水平，所以人们的可动性也有限。由于受交通条件制约，城市一般规模较小，城市的径向距离一般不会超过5公里，以保证城市居民在半小时内就可以从城市中心步行到达城市边缘。例如，伦敦的城市半径在19世纪30年代不过3英里，上下班最大步行距离为1英里。同时，城市呈现出单中心模式，布局紧凑，城市中所有的功能都集聚在一起，工厂、码头和办公楼往往就相隔几个街区。

（2）轨道交通时代（1825～1930）

从工业革命开始，一些先进的交通工具，例如火车、地铁、电车等，逐渐代替了人力和骡马，开始成为城市中的主力，这些新兴交通方式的出现，对城市规模和空间结构产生了巨大的影响。由于这些交通方式的出现，过去只有拥有私人马车的上流社会阶层才能享受的郊区生活逐渐变得平民化，城市向郊区扩展的趋势开始出现。例如，以伦敦为例，1801～1851年，城市人口从100万人增加到了200万人，但是城市面积只是增加了很少一部分，城市呈现明显的集聚形态。在1860年左右，随着城市东北部为普通工人服务的大东铁路的兴建，使工人住宅得以扩展到较远的郊区。至此，城市的建成区开始向各个方向扩展，蒸汽火车为距离中心15英里的区域提供了非常方便、快速的联系。同样的过程在其他城市也发生着，只不过起作用的可能是运载量较小的电车和公共汽车。总之，通勤火车、电车为当时的郊区生活提供了必要的交通服务，这使得城市拥有了前所未有的扩张力，城市规模大大扩张。

（3）小汽车及综合交通时代（1930～　）

汽车出现后代替马车成为运输货物的工具，汽车作为一种灵活方便的交通运输工具，大幅度地降低了运输成本和通勤成本。汽车路网的建设，使车辆能方便地从城市的这一端到另一端。由于汽车不受轨道限制，原来放射状之间的空地被迅速地填补起来。一方面，以轨道交通、公共汽车等公共交通工具所组成的城市公交系统，使城市的集聚更加容易，中心区所覆盖的面积越来越大；另一方面，以小汽车为代表的私人交通工具进一步增强了城市扩散的能力，使城市从单中心同心圆结构向着分散结构发展。

鉴于小汽车交通带来的种种不利影响，西方一些国家认为必须步入后小汽车时代，在现代公共交通和小汽车交通之间寻找平衡。其中，轨道交通由于其客运量大、速度快、无污染的特点备受推崇。此外，一些常规公共交通工具如公共汽车，也可以有效地代替小汽车交通，在许多城市发挥着重要作用，引导城市发展沿着主要的公共交通线路成轴向发展。

城市规划师阿瑟•加林（Arthur B.Gallion）和西蒙•艾斯勒（Simon Eisner）认为，马车时代城市半径仅2～2.5英里（等于3.2～4公里）；轨道交通时代这一半径扩大到5英里（约等于9公里）；而小汽车的使用，则使得城市半径扩大到了15英里（约等于27公里）。

（4）高速公路时代

高速公路的建设大大提高了交通出行和货物运送的速度，节省了时间成本，形成了一种多中心、分散、低密度的城市结构。为了保证高速公路高速、安全行驶，实行封闭运输，集聚效应改善的只是那些拥有公路出口、入口的地方，其他地方并不能享受交通改善所带来的实惠，反而多了一道封锁线。这样，城市沿线连续带状的土地开发建设模式向间断、组团式布局发展，城市规模也更加扩大。交通运输发展与城市规模、空间结构演化的关系见图7.9。

图7.9　不同城市交通方式与城市形态变迁的关系[16]

以上我们简要地从历史角度考察交通运输与城市规模和形态之间的演变关系，对这种演变关系要从理论上加以解释，我们首先要理清城市规模是由什么因素决定的。

对城市规模的决定因素众说纷纭、莫衷一是。从总体上看，最佳城市规模的理论基础是两种，即以成本为主的最小成本理论和以效益为主的集聚经济理论。

最小成本理论是最早的最佳城市规模理论之一，它认为最佳城市规模（人口规模）是人均成本的函数，其成本包括城市服务设施如下水道等的投资成本与城市运营成本等。一般而言，城市规模与人均成本之间呈现“U”字形关系。虽然最小成本理论是较早提出来的，但是它具有一些缺点。不同的成本口径、分析期间、分析对象、分析方法导致不同的结果。而且，最小成本理论不考虑城市规模效益，理查德森（Richardson H.W.，1972）[17]对最小成本理论的批判概括为：第一，最佳城市规模并不单纯是公共成本的函数；第二，除了经济因素以外，接近度、保健、犯罪和安全等非经济因素的影响也重要，而这些因素取决于社会偏好函数，但是实际上难以求解；第三，最佳城市规模并不是静态的，而是动态的，因此，理查德森指出最小临界规模（Minimum Threshold Size）或城市规模的范围概念。

阿隆索（Alonso W.，1970）[18]提出生产和成本双方面的成本收益理论，其基本模型的横轴是城市人口规模，而纵轴是成本，类似于微观经济理论的生产曲线。因此，平均成本和平均生产（平均收益）的交叉点就是理查德森所提出的最小临界规模，而平均成本和边际成本的交叉点就是最小成本规模。从城市居民的角度看，最佳城市规模是平均生产和平均成本差异最大的规模，但是，从全社会角度看，最佳城市规模是边际生产和边际成本的交叉点。该模型以十分简明的方式说明了城市规模的决定因素不仅来自城市成本，也取决于城市收益。但是，他并未说明这些成本和收益是如何影响城市规模的。

米尔斯（1967）认为，一个经济中形成城市的原因是，在工业生产中存在规模经济，它导致工人和厂商在大型的聚合体中集聚。通过一系列因素，城市中经济活动规模的增大提高了生产率，这些因素是：通过厂商之间的“交流”提高了采纳新技术的速度和对变化着的国内国际市场条件的反应速度；通过工人和厂商各自寻找特定工作岗位和特定技能组合的劳动市场经济；通过为厂商（和工人）活动的专业化提供更多的机会；通过提供了中间性一般投入（码头设施、库房、动力等）的规模经济。规模经济取决于商人和厂商在空间上紧靠某个地方（如城市的中心商业区）集中在一起工作。最后，这些规模经济适用于生产那些从这个城市向其他城市或其他经济出口的商品。

与此同时，有些消费和生产的不经济与人们在城市地区的集聚有关。比如，单中心城市中通勤成本的上升，犯罪、污染和社会冲突等不利条件。在一个几乎所有居民都在小型商业区工作的单中心城市里，当城市规模扩大时，居民总体上会住得离城市中心越来越远，所以不得不通勤越来越长的路程。当城市规模扩大时，这些不经济所产生的后果最终将抵消生产的规模效益，从而把城市限制在不同的均衡规模里。

城市集聚经济理论明确地表明城市规模和城市效率的关系，就是最佳城市规模问题。城市规模处在临界规模的左边，随着城市规模的扩大，城市集聚经济创造出正的外部效应，但是，城市规模经过临界规模并处在右边的时候，城市规模的扩大必然造成负的外部效应。从而，城市集聚经济效应衡量最佳城市规模的理论依据就是倒“U”字形关系。城市集聚经济理论的难处是如何界定城市集聚经济，如果把城市的人均所得当做城市集聚经济的最终表现，不少的实证研究表明城市人口规模和城市人均所得间呈现正的相关关系，并且，城市规模越大，其集聚经济效应也越高。

亨德森[19]（Henderson，1974）承认规模经济和通勤成本是决定城市规模的两大因素，但对于城市的规模为什么会有很大的不同，他认为主要取决于城市的功能。由于不同的城市会专注于不同产业，而这些产业的外部经济的差异性很大，它们的规模经济程度不同，所能承受的通勤和污染程度也不同，因而城市规模也不同。至于为什么城市会形成不同的功能，专注于生产一个或几个行业，是因为把不存在相互溢出效应的产业布局在同一城市不能产生正的外部效应，反而会增加通勤成本、地租等，使得城市产生规模不经济性。所以，不如把这些产业布局在不同的城市。(www.daowen.com)

从集聚经济理论对城市规模的解释来看，它们把城市规模归集于集聚力和离心力的作用，集聚力和离心力的均衡状态决定了城市的规模。

我们可以建立简单的城市经济模型来说明城市规模的决定[20]。

首先建立集聚收益函数，它反映城市集聚收益YA与城市规模U之间的关系：

相应地，城市集聚的成本函数，反映城市集聚的外部成本Xs与城市规模U的关系：

那么，城市的最优规模即使得：

对哪些因素会导致集聚力，经济学家的认识分歧比较大，但是，对于在规模报酬不变或递减情形下不能产生向心力的结论，则得到了大多数经济学家的认可。对离心力的看法比较一致，大多数经济学家认为，交通成本、通勤成本、高地价、高污染可以用来解释经济活动的离心趋势。有学者对城市规模的决定因素进行了大致分类（见图7.10）。

图7.10　城市规模的决定因素[21]

把交通运输看做外生性变量，对于交通运输改善对城市规模的影响，我们可以采用类似阿隆索的方法来分析。

图7.11　交通运输业的发展与城市规模

资料来源：作者根据有关资料整理。

交通运输业的发展会降低交通成本，导致城市的总体集聚效应增加，使城市的边际收益增加，边际收益曲线从MR1变为MR2；同时，交通运输的改善也会使城市的边际成本下降，边际成本曲线会从MC1变为MC2。根据边际收益与边际成本相等决定城市规模的理论，城市规模会从S1扩展到S2。

交通运输发展的具体影响主要表现为以下几点：

第一，交通运输的发展增加城市的集聚力。随着城市内部交通运输和城市对外交通运输的发展，交通成本以及空间交易成本对城市发展的约束降低。城市的资源利用效率增加，要素的边际产品价格会上升，进而会吸引要素更大规模的集中和城市规模的增加；反过来，集聚规模的增加，又进一步促进了城市空间范围的延伸和要素的更大规模集中。

第二，交通运输的发展会降低城市向外部扩展的阻力，使城市边界扩张。随着集聚规模的增加，人口和企业增加，城市边界会逐渐扩展，城市交通体系必须要在更大的时空范围内得到发展，才能够适应城市边界向外扩展。按照阿隆索的城市区位理论，企业和家庭会在地租和交通成本之间权衡决定自己的区位。交通运输的改善，使得区位单位之间的联系成本大为降低，厂商和居民靠近市中心所获得的集聚效应下降，对市中心的依赖性降低。加上生产者和消费者能以更系统和更有效的方式收集和传播信息，大大降低了信息获得和传递的费用。最终使得生产单位可以远离生产要素集中地，定位在离市场更近的地区，居民可以远离市中心，生产要素在空间的移动和集聚更加自由方便。

第三，交通运输决定城市扩张的方向和路径。主要交通干道的建设或者局部地区的交通管制，使城市内部原有的相对区位均衡优势被破坏，在城市整体集聚效应增加的情况下，对城市空间结构带来两种影响。一是某些交通条件优越的地点（如主要干道交汇处）集聚效应增加，城市土地价格上涨，城市最初的同心圆式的空间结构被打破，城市空间结构由单中心向多中心演变。二是由于交通条件的改善，集聚效应增加，城市扩展将沿交通线的方向优先扩展。当扩展到一定距离时，沿线集聚效应随地价上涨消失，城市的扩展便转向主要交通线以外的低地价方向，出现横向或内向扩展。随着城市的进一步发展，这些地区得到开发，地价也开始上升。等这些地区发展到一定规模，主要交通线方向的集聚效应优势又开始向前优先推进。

7.3.4.1　城市规模分布的规律性研究

经济活动区位的一个最惊人的规律性体现在不同城市的集中度上。由于城市形成了不同规模，一个永久性课题就是描述城市系统的城市规模分布问题。

奥尔巴克早在90多年以前就讨论过该问题[22]，辛格[23]在70多年前也讨论过该问题。两个人都证明，城市规模分布可以用帕累托分布函数来描述。

写成对数形式为：

其中：x为特定人口规模，y为人口规模超过x的城市数量，A和a为常数。辛格进一步指出，正如帕累托的收入情况一样，系数a是分布模式的有效测度，在这种情况下a是大都市化指数，可以估测在居住地系统中的大小集聚点类型的相对作用。

齐普夫[24]是最早把帕累托分布应用于城市规模分布研究的学者。他认为城市规模分布不仅可以用帕累托分布来描述，而且当a=1时，这种分布表现出特殊的形式，齐普夫定律最初的表现形式为：

其中：Ri表示为城市i的等级，Si表示城市的规模，A为常数。

齐普夫定律说明，任何城市的人口乘以其在城市等级中的排序等于最大城市的人口。

尽管仍然缺少令人信服的理论框架证明，但这一规律却与大多数后工业国家的城市规模分布惊人地相似。克鲁格曼称其为“经济学中最不可忽视的实证规律之一”[25]。对上述规律有很多学者进行了实证研究，例如Rosenthal和Resnick（1980）[26]，Carroll等人发现，在过去的一个世纪的时间里，美国的城市体系一直遵循着齐普夫定律。宋顺峰、张宏霖[27]基于1991年和1998年的中国城市数据的经验分析，也表明中国的城市体系也遵循齐普夫定律。

7.3.4.2　对城市规模分布的解释

城市规模分布模式，主要有两种解释：一种是以经济联系或经济模型为基础的解释（城市系统理论）；另一种是随机的解释。其中第一种解释又可以分为中心地理论派生出来的模型和基于微观行为主体的模型解释。

（1）中心地理论

中心地理论的基础是市场区分析的简单扩展，由于不同产业的规模经济和人均需求的差异，它们的市场区不同，不同的产业有不同的区位模式。该理论认为，城市层级体系的出现起因于制造业和服务业的规模经济与不可流动的生产要素引起的交通成本之间的冲突。中心地的首要功能是为周围市场提供商品和服务，提供的商品和服务越多，中心地的规模越大，等级越高。等级较小的地区为较小的市场提供便利的商品。等级较高的地区数量较少，在更大范围内提供商品和服务。中心地理论指出了不同规模的城市的存在，产生了不同城市的等级系统，即高级、中级、低级三种不同类型的城市。

但中心地理论的缺陷在于它不是从“经济人”自利决策行为推导出这一结果，没有明确地给出决策者是谁以及决策者决策时的市场结构或者厂商之间是否存在相互作用的问题。正如克鲁格曼所说：“中心地理论提供的是某种纲要，一种可以把你对城市系统的思想和数据结合起来的方法，而没有提供一个更深层次的原因来解释观察到的结构的模型。”伊文思对中心地理论的评价和克鲁格曼的评论如出一辙，即它无法解释何种机制促成中心地系统进而形成了今天我们所观察到的城市规模分布形式问题[28]。

（2）基于微观行为主体分析的模型解释

用微观主体行为分析来解释城市层级体系，是在微观经济学的理论框架内，分析厂商或家庭的行为决策的结果怎么导致城市体系的变化。它一般分为两种：一种是以美国城市经济学家亨德森为代表的新古典城市体系理论；另一种是以美国经济学家克鲁格曼为代表的新经济地理学派。

亨德森吸取了中心地理论有关经济由城市体系组成的概念，以米尔斯的完全“广义”均衡城市模型为基础，建立了一个广义均衡模型来说明城市体系的构成[29]。他的基本观点是工业在城市集聚的外部规模经济和城市拥挤的不经济之间的均衡会产生城市最优规模。因为工业集聚的规模外部经济主要发生在产业内部，将不具有双向溢出效应的产业布局在一个城市中只会增加外部不经济，因此城市在均衡时会实现专业化（如果不是完全专业化，至少在贸易产品的生产上出现）。因为不同产业的技术差异，城市的规模随着专业化产品的不同而变化，像钢铁、金融等产业的外部经济效果显著，定域化经济更强，而纺织业的外部经济效果不显著，所以钢铁、金融等城市的最优规模较大，而纺织业城市的最优规模较小。在人口、生产要素自由流动，人们理性充分的条件下，整个经济将达到均衡。一个城市带给人们的效用水平如果不如其他城市，那么人们便会迁往其他城市，最终不同类型城市代表居民的福利水平将出现均等化，城市层级体系由此产生。“城市的规模分布不是一种自然事件，它直接与产出和生产条件的区域组合是联系在一起的。”[30]但是，亨德森的城市体系模型未触及城市位置以及相互区位形成这一城市经济学的核心问题。

藤田昌久和克鲁格曼在迪克希特—斯蒂格利茨模型的基础上，以产品的多样化需求为基本假设，以及在其他一系列假设的基础上，分别利用价格指数、收入等式、工资方程、市场潜能函数，直接描述了单一中心城市的均衡状态[31]。之后，藤田昌久和克鲁格曼利用市场潜能函数分析了城市结构和体系的动态变化。他们发现，当考虑距离r带来的运输成本和贸易成本时，市场潜能函数曲线会随人口的增长而向上移动，进而，他们根据行业市场潜能函数的变化分析了城市结构可能出现的两种情况：如果假设人口的初始值N足够小，所处经济的空间结构为单一中心城市，那么，当某一行业的市场潜能函数为1时，将会出现拥有该行业的新的城市。在该模型中，已经证明了由于行业间规模经济和运输成本上的差异，使分散的消费者与已形成的集聚之间的力量相互抗衡，从而可以对不同的行业按次序排列；行业的这种排序转而又导致了一个包括许多不同类型的城市的层次体系。在这个层级体系中，较高级别的城市比较低级别的城市包含更多的行业种类。

上述模型从理论上研究了一种空间经济从单一中心城市向分级的城市体系演化的条件和路径。但是，从上述模型中，我们仍然无法确定哪一种城市体系或结构是一种均衡状态。为了弥补以往的研究不足，藤田昌久和克鲁格曼在2000年提出了一个空间经济的正式模型[32]（A formal Model of a Spatial Economy），该模型的求解可能产生从单一中心城市到分散多中心城市的多个均衡空间结构。这样，该模型和分级的城市体系演化模型一起，构成了比较完善的关于城市体系的分析模型和方法。

总之，新经济地理通过对城市体系演变模型的研究得到如下一些结论：随着城市区域总人口的增加，城市体系会开始升级演化，在一个城市周围会出现新的城市，从而引起城市结构和体系的演变；城市体系的形成与演变使企业和个人在空间状态下追求效用最大化的自组织过程；空间结构的自组织行为决定了城市间的空间距离对应着不同的城市体系的均衡结构状态。

尽管新经济地理学用空间自组织行为来解释城市体系演变规律，使城市经济学的研究焕然一新。但是，也必须注意到，新经济地理模型实际上主要是建立在美国19世纪城市发展的基础之上的，是在制度不变的条件下研究城市体系演变的，对于我国这种制度干预比较强的国家不一定完全适用。

虽然新古典城市体系理论和新经济地理学的理论框架都是微观经济学，但由于两者的研究思路和研究角度不同，所以在城市体系分析过程中它们所用的理论以及所得到的分析结论也不同。对此我们可以用表7.1来总结。

表7.1　新古典城市体系理论和新经济地理学的比较[33]

续表

（3）城市规模分布结构的随机增长模型

大部分城市规模分布模型无论其复杂程度如何，一般都暗含着一个关键性的成本—收益比较，如亨德森模型强调了城市内外部经济与不经济的比较，新经济地理学则描述了规模经济与距离之间的权衡关系。由于新古典城市模型和新经济地理模型都不能为城市规模的有规律分布提供一个完整的解释。有学者提出城市体系内各种规模不同的城市之所以能够并存，恰恰是因为经典的城市经济理论是不存在的[34]。吉布雷特的随机增长理论的结论是：如果不同的城市以同样的期望增长率和方差随机增长，城市规模分布的极限将符合齐普夫定律。吉布雷特对这一定律进行了证明[35]。

克鲁格曼也回归到了随机过程的研究，并把这种过程和非同质的自然优势和规模经济的相互作用结合起来。克鲁格曼认为城市规模分布的齐普夫定律可能来源于自然优势的齐普夫定律，他指出一些证据表明河流的规模遵循齐普夫定律[36]。

有学者认为随机模型是从经济或社会发展过程中抽象出来的，随机模型采取的是虚无主义的态度，它无法解释城市规模分布。这说明那些能够解释城市规模分布的这种人们偏好的分布并非那么困难，然而证明这种偏好的存在比说起来难得多，因而这种解释只能是精心的兜圈子罢了[37]。

7.3.4.3　交通运输与城市规模结构体系

从前面的文献回顾我们也可以看出，经济学家已经注意到交通运输在城市规模结构体系发展中的作用，随着交通运输的发展，运输成本会下降，城市层级体系越来越容易形成。许学强和朱剑如的分析显示，中国的城市体系既不属于随机型也不属于均匀分布型，而属于集聚分布型，这种集聚分布的主要自然因素是地形因素，主要经济基础是交通因素[38]。而周一星[39]的研究也强调了水运、铁路、海运条件在决定城市层级体系中的重要作用，其结果是中国的城市层级体系在空间上极不均匀，只有建立起密集的交通运输网络，才能改变这种状态。

实际上我们还可以发现，往往交通越发达的城市，城市规模越大，在区域城市体系中层级越高。对这一现象，我们可以用交通密度经济和产业集聚之间的循环累积因果关系来解释。

在交通运输发达的城市，企业所需材料和产品的运输成本都较低。据日本物流系统联合会的资料[40]，主要的生产厂商支付的运输成本占销售总额的8.69%。同时，除了这些金钱上可以度量的成本外，交通运输发达还会使运输的时间成本也降低。特别是随着柔性化生产的发展，交通运输发达带来的时间和空间成本降低越来越明显。在这种情况下，企业选址时都愿意选择区位可达性高、交通发达的城市。

随着城市集聚产业的增加，城市的交通需求会增加，并且会促进交通运输网络的发展，由于交通运输业存在规模经济和密度经济[41]，这会导致交通运输成本的进一步降低，运输成本的降低则又会增强城市对企业的吸引力，从而吸引企业进一步向该城市集中。

在这种循环因果关系的作用下，交通运输发达的城市在整个区域的城市规模体系中，层级处于较高的位置。

图7.12　交通运输密度经济与城市规模之间的循环累积因果效应

资料来源：作者整理。

对交通运输与城市群城市层级体系的演变，我们可以通过长三角城市群内城市层级体系的演变来说明。

长三角是一冲积平原，早期冲淤过程复杂，水系变迁频繁，易受“河流泛涨、海湖浸灌”之忧，因此早期是泛滥之地。直到秦汉时期，长三角都还是比较落后的地区，处于严重欠开发状态。

从六朝至宋元，全国经济中心逐渐向江南转移，长三角奠定了全国首要基本经济区之不可动摇的地位。长三角地区除上海和南通外的主要城市在这一时期均已基本形成。

长三角城市的发展与繁盛以商业因素为重，而水运对这个地区城市商业繁盛与否起了决定性作用。长三角很多城市都因水运的发展而达到繁盛的顶点，如隋唐的国际性商业港口城市——扬州、宋时国内水运中心——真州（今仪征）、宋元时国际性港口城市——明州（今宁波）等。长三角水运系统的骨架——京杭大运河、长江及海运对当时城市的产生和发展极具影响，隋唐时京杭大运河（江南运河）的修建带动了沿岸城市金陵、广陵、晋州、苏州的繁盛。南宋时修建的浙东运河将江南运河延伸，使杭州、萧山、绍兴、上虞、余姚、宁波得以发展，并沟通了与当时重要的海上贸易港口——宁波的联系。同时，陆上交通的发展对长三角城镇的发展也起了重要作用，秦始皇二十七年宣布“治驰道”：“为驰道于天下，东达燕齐，南尽吴楚，江湖之上，濒海之观毕至”（《汉书•贾山传》）。其中的“南尽吴楚”即穿过江淮，经江乘（今句容县北）、吴县（苏州）、钱塘（杭州西）至会稽（绍兴），是当时国家的陆路交通动脉之一。其后历代陆路建设都和运河交通基本平行，也奠定了今天沪宁杭沿线城镇分布的历史骨架。

一直到近代，由于交通技术发展和其他因素，长三角的城市群体空间发生了比较大的变化，突出表现在以下两方面：

首先，长三角经济中心向东部以上海为中心的近海地区转移。鸦片战争后，沿海沿江城市如上海、宁波、杭州、镇江等开埠口岸成为外国势力进入中国的门户，这些城市尤其是上海迅速壮大。上海在开埠前仅是“全国十八行省之一的江苏省所属八府三州之一的松江府所属七县之一”。开埠初期仅是一个不大的城市，“县城周围约五英里……人口据说约12万……在建筑、外贸、富裕等方面，均次于宁波。”[43]但因为其便利的交通条件，“经由水路交通，它就能够和三分之一以上的中国联系起来”[44]。在中国的外国轮船公司，总部有相当部分都设在上海或在上海设有分公司。因此，依靠长江流域广阔的腹地市场和便利的交通条件，上海开埠以后很快取代广州成为中国进出口贸易中心。到1911年时，上海在中国对外贸易总值中占有44.2%以上的比例，此后比例进一步增加，到1947年时占到全国对外贸易额总值的69.4%[45]。上海能够在全国对外贸易中占有如此重要的地位，与其重要的交通地位是紧密联系在一起的。在20世纪20年代初时，上海已成为包括内河、长江、沿海和外洋四大航线的港口枢纽城市，再加上1908年沪宁铁路和1909年沪杭铁路通车以及1929年连接国内各大埠的航空线开通，上海成为全国重要的交通运输枢纽城市。这种因商而兴的特点，又带动了金融、工业等的发展，到20世纪30年代，上海成为中国最大城市。

其次，铁路和轮船出现，使依赖运河发展的城市处于衰退。以现代机械为动力的轮船选择江海为主要的航道，使长三角传统以纵横分布的水网为主要渠道的内河航运从属于长江航运和海上航运。水运交通线路的变化给依靠水运发展起来的城市带来了根本性影响，上海、宁波等海港城市兴起的同时，一些依赖运河的城市如扬州等逐渐衰落。

对近代长江三角洲城市空间变动影响更大的是铁路运输的出现与发展。随着沪宁铁路、沪杭铁路、杭甬铁路（1914）、津浦铁路的建成通车以及南京铁路轮渡、苏嘉铁路和钱塘江大桥的建设，长三角主要城市之间形成了紧密一体的关系，并影响至今。

从上述简单的长三角城市发展历史回顾中可以看出，交通运输发展在其中所起的重要作用。交通运输的发展和布局对区域经济发展中心、城镇群体发展、城市空间扩展都产生了重要影响。

长三角城市分布的基本轮廓，一是沿主要水体分布，二是沿主要交通干线分布，两者的叠加则呈现“∑”空间分布形态。

7.4.2.1　城市沿主要水体分布

长江三角洲的主要水体，一是长江，二是京杭大运河，三是太湖。长江沿岸分布了上海、南通、镇江和南京，从城市规模看，其中上海为巨大城市（市区非农业人口938.21万人），南京为特大城市（市区非农业人口255.86万人），镇江为大城市（市区非农业人口51.87万人），南通为中等城市（市区非农业人口48.64万人）；京杭大运河沿岸分布了7个地级以上城市，即扬州、镇江、常州、无锡、苏州、嘉兴和杭州，从城市规模看，其中杭州为特大城市，镇江、常州、无锡、苏州四城市为大城市，扬州和嘉兴为中等城市；太湖沿岸分布着3个地级以上城市，即湖州、苏州和无锡，从城市规模看，无锡和苏州属于大城市，湖州为中等城市。

从总体上看，长江、京杭大运河和太湖作为长三角地区的主要水系，其沿岸分布着整个长三角地区70%多的中心城市、近50%的设市城市、40%多的市和县城镇数量，分布着整个长三角地区约90%的中心城市总人口和非农业人口，是长三角地区城市密集分布的主要地带之一。从形态上看，长三角沿长江、京杭大运河和太湖等主要水体分布的城镇密集轴带，大致是一个西北—东南方向倾斜放置的“X”形。

7.4.2.2　城市沿主要交通干线分布

长三角地区的主要交通干线主要有沪宁铁路、沪杭铁路、杭甬铁路、沪宁高速公路、沪杭高速公路、杭甬高速公路、宁南（启）高速公路、312国道、320国道、318国道、204国道、104国道、328国道、329国道等，这些交通干线有些是沿同一方向、相互贴近、呈集束轴线状延伸的。这些集束状交通干线基本可以分为沪宁方向、沪杭方向、杭甬方向以及宁南方向四条集束交通干线。

其中，沪宁方向交通干线上分布着上海、苏州、无锡、常州、镇江和南京六个城市，从城市规模看，其中上海为巨大城市，南京为特大城市，苏州、无锡、镇江和常州为大城市。沪杭方向上有上海、嘉兴和杭州三个城市，从城市规模看，上海为巨大城市，杭州为特大城市，嘉兴为中等城市。沿杭甬方向交通干线上分布着杭州、绍兴、宁波和台州四个城市，其中1个特大城市（杭州），1个大城市（宁波）和2个中等城市（绍兴、台州）。沿宁南交通干线上分布着南京、扬州、泰州和南通四个城市，其中1个特大城市（南京），3个中等城市（扬州、泰州、南通）。

从总体上看，沪宁、沪杭、杭甬、宁南四个方向的集束交通干线及其附近分布了整个长三角洲地区85%的中心城市、56%的设市城市、47%的市和县城镇数量，分布着整个长三角地区约95%的中心城市的市区总人口和非农业人口，是长三角地区又一市、镇主要密集分布带。从形态上看，长三角地区沿几个交通干线分布的城镇密集轴带，大致呈“∑”形。

将沿主要水体和沿集束交通干线分布的城镇叠加在一起，其空间分布形态仍然大致呈“∑”形。这是因为沿长江分布的城市和沿宁南高速公路分布的城镇走向一致且相邻，而沿大运河分布的城镇在扬州以北不但数量少、密度低，而且规模也不大；大运河的其他部分，则与沪宁和沪杭集束交通干线走向一致且相邻。

按照我们前面的理论分析，交通运输与城市规模之间呈现出一种正相关关系。我们以长三角城市群区域看这种正相关关系是否成立。

对城市规模的划分，有的主张以人口来度量，有的主张以城市经济总量来度量，对这两种观点我们不予评价，我们分别以这两个指标代表城市规模，看它和交通运输之间的关系。这里以货运量来反映城市所处交通区位，货运量越大，表明城市交通越便利，相应地单位运量的运输成本越低。

表7.2　长三角2004年底主要数据

续表

资料来源：中国城市统计年鉴（2005）

从计量结果来看，货运量和城市人口为代表的城市规模之间的相关系数为0.84，货运量和城市GDP为代表的城市规模之间的相关系数为0.91。这说明交通运输和城市规模之间确实呈现出正相关关系，城市所处位置交通越便利，城市规模就可能越大。

今后，长江三角洲将进入高速公路和城际轨道交通快速发展时期，2004年交通部出台了《长江三角洲地区现代化公路水路交通规划纲要》，计划至2020年底，长江三角洲公路里程增加到30万公里，公路密度大体接近欧洲发达国家水平，高速公路里程增加到1.18万公里，基本联结10万人口以上的城市、主要港口及机场；2005年3月，国务院审议并原则通过的《环渤海京津冀地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区城际轨道交通网规划（2005～2020）》，计划至2020年底，长江三角洲城际轨道交通里程达到815公里。随着交通条件的变化，产业将在长江三角洲内重组，城市空间格局将随之发生重大变动。

7.4.4.1　城市群空间向北延伸，沿海发展轴形成

长江三角洲城市群将由上海跨过长江向北延伸，逐步形成以上海为中心，向北延伸至南通—盐城—连云港，向南延伸至嘉兴—宁波—舟山—台州的沿海城市发展轴。促成这一城市群空间格局变化的原因主要有：

首先，沪通过江通道的修建为上海产业向北转移及境外资金向北落户提供了交通前提。通道建成后，南通与上海的交通条件将明显优于长江三角洲的杭州、南京等城市，而与无锡、苏州相近。为南通接受上海辐射，加快产业和城市发展步伐提供良好的机遇。

其次，中国沿海大动脉的联通有利于更方便地配置更广阔领域的资源。2006年7月，连接南通、盐城、连云港三市的沿海高速公路江苏段全线贯通，加强了沿海各城市间的联系，使其可以更方便地接受上海的辐射。在合理组织产业分工和协作的基础上实现共同发展。2008年已建成的杭州湾大桥进一步缩短了上海与宁波至舟山与台州的空间与时间距离，促进这一区域产业带和城市带的延伸。

7.4.4.2　宁杭经济带发展逐步成熟，将形成长江三角洲内“金三角”城市空间新格局

宁杭经济带由于距上海相对偏远，多年来未能获得较好发展。随着以下两个主要因素的变化，宁杭经济带发展逐步成熟，可以成为长江三角洲一体化的主要支撑，作为区域紧密体参与城市竞争。一是多年的产业积累和集聚效应使杭州市和南京市具备了一定的规模效益和较强的辐射能力，两市已成为长江三角洲的第二和第三大城市，两市人口规模之和已接近上海（1360万人），成为长江三角洲区域的次中心。二是宁杭高速公路和轨道交通的建设，使南京和杭州的时间距离缩短为2～3小时，大大密切了两地交流。

7.4.4.3　城市群圈层结构进一步演变，逐步形成四大圈层

随着沪通通道、苏通通道、苏常和苏嘉城际轨道交通等快速干线的建设，长江三角洲将形成网络化的快速道路空间格局；在此基础上，受与上海的时间和空间距离差异的影响，长江三角洲城市群的圈层结构将进一步演变，未来5～10年后将逐步形成以上海为中心的四大圈层。

第一圈层主要是指上海市这一长江三角洲的首位城市。其集聚国际要素的能力与对四周的辐射能力都将进一步强化。

第二圈层包括苏州、嘉兴、南通在内，形成“1小时紧密都市圈”，距离上海100公里以内，各城市间以轨道交通联结，产业互补性强、城市关联度高，是长江三角洲的中心区。

第三圈层包括南京、镇江、泰州、扬州、湖州、绍兴、宁波等在内的“3小时都市圈”，距离上海300公里以内，是长江三角洲的主体区。随着高速铁路和轨道交通的进一步发展，这一区域与上海的时空距离将逐步缩减为2小时，变为“2小时都市圈”，成为长江三角洲以上海为中心的紧密区。

第四圈层包括江苏、浙江的大部分地区，以及逆江而上的安徽省的芜湖、马鞍山、铜陵、滁州乃至合肥等市。随着沿江交通条件的改善，长江三角洲的城市空间格局将沿长江向中游延伸，安徽省的芜湖、马鞍山、滁州乃至合肥等城市将逐步融入长江三角洲都市连绵区中。宁合、合汉城际铁路的相继建成，使上海至武汉的交通时间将节约一半，重庆至上海的沿江高速也将全线开通，两地的车程将骤减到20小时左右。沿长江高速公路、铁路与黄金水道交通体系的形成，将进一步加强长江沿线城市间的经济联系。强化沿江、沿线城市与上海的联系，从而进一步促进重庆至上海沿江城市带与经济带的发展。

长江三角洲未来城市空间格局将呈现出以上海为中心，以南京、杭州为次中心，以无锡、宁波为三级中心的“轴线+圈层”的空间结构特征。城市网络交通系统不断完善，外围空间不断拓展。在这一发展过程中，中国经济的迅速发展和经济国际化的进一步深化是长江三角洲城市空间扩展的基本条件；高速公路、高速铁路、轨道等快速交通条件的改善以及资源互补性的增强是长江三角洲城市空间演变的前提。

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