城市生命周期及其理论模型

收稿日期:2002-09-23;　修订日期:2002-12-05
基金项目:国家自然科学基金重点项目“中国区域发展地学基础综合研究”(40100030);国家自然科学基金项目“可计算人地关系协调
模型”
(49971008) 作者简介:吴兵(1979-),男,研究生,研究方向为地理信息系统和经济系统的数据挖掘。

E -mail :wubing7912@
城市生命周期及其理论模型
吴　兵1,王　铮1,2
(1.华东师范大学城市与环境信息科学教育部开放实验室,上海200062;2.中国科学院科技政策与管理科学研究所,北京100080)
摘要:纵观城市发展历程,很多城市在经历了兴起、发展的过程之后走向衰落。

该文讨论工业化时代的城市生命周期理论,介绍并给出三种城市生命周期及其相关理论模型:大都市、中小城市、城市开发区。

同时探讨城市生命周期理论在我国城市建设和管理中的应用。

关键词:城市生命周期;大都市;城市开发区;技术进步
中图分类号:F29 文献标识码:A 文章编号:1672-0504(2003)01-0055-04
城市是有一定人口规模,并以非农业人口为主的居民集居地。

作为一种最新的聚落形式,研究城市的时间序列,分析城市从兴起到衰落的发展变化规律,即研究城市生命周期规律,将对城市建设和管理具有重要的意义。

因为城市是一种复杂的动态现象,它的兴起和发展受自然、经济、社会和人口等方面因素的影响。

不同历史时期,不同的地区,不同的社会经济发展水平和发展速度,不同的人口分布和迁移特点,都对城市的发展速度、性质、规模、空间组织等产生影响[1]。

本文主要讨论工业化时代的城市生命周期理论,这对目前我国城市化进程加快,人口向城市聚集有着重要意义。

因此,合理分析城市的生命阶段对我国的经济发展、社会稳定有着深远的意义。

特别是加速城市化是我国现阶段经济增长的新关键点[2]。

目前城市生命周期研究在国内还没有引起广泛的重视,只有一些历史学者对城市历史的考察,如罗马城市兴起原因初探[3],唐后期南方城市的兴起与繁荣[4]。

这些研究有助于我们更清楚地了解城市发展的历史。

但是对城市发展中的各阶段缺乏统一的认识,因为这将涉及城市生命的问题。

笔者认为广义上的城市应该由大都市、中小城市和城市内部的开发区构成。

因为随着全世界的城市化进程的加快,大都市带正在成长,而城市开发区作为发展中国家引进外资,发展经济的一个重要手段,日益受到重视。

所以城市生命周期可以按上面三种类型进行讨论。

笔者将分别讨论它们的具体生命周期及其产生的原因,并在可能的情况下给出理论模型。

1　大都市生命周期理论
大都市带是从20世纪50年代开始形成的。

由
于郊区城市化的作用,在某些城市密集地区城市不断向四周蔓延,使城市间的农田分界地日渐模糊,城市地域出现连成一片的趋势。

国际著名城市地理学家戈特曼于1957年借用古希腊“Megalopolis ”一词首先为大都市带定名,用以描述美国东北部大西洋沿岸的新罕布什尔州南部到弗吉尼亚州北部的城市化地区。

而后他对大都市带作了更进一步的研究。

认为大都市带是城市街区大片地连在一起,消灭了城市与乡村明显的景观差别的地区。

一个大都市带至少应居住2500万城市人口,过着现代城市方式的生活。

根据发达国家大都市区人口增长的周期变动,一些学者提出城市化进程的空间周期理论,即由向心城市化、城郊化、逆城市化和再城市化四个连续的变质阶段构成大都市区的生命周期[1,5]。

有学者认为大都市的空间扩展周期因不同地区或不同时代而有所差异,但是遵循20～40a 的城市建成环境形成周期,即介于10a 左右的“朱格拉周期”和长达50a 左右的长波“康德拉季耶夫周期”之间[6]。

(1)向心城市化阶段。

20世纪上半期,快速城市化是先进工业国家的发展倾向。

据统计,1900年,城镇人口超过乡村人口的国家只有英、澳、德三国,1940年增加到十几个,大部分为发达的工业国。

“二战”后,城市化开始形成世界规模。

资金、技术和人才日益向城市集中,城市成为国家的经济、文化中心。

向心城市化成了这段时间城市化的历史方向。

(2)郊区城市化阶段。

20世纪50年代后,由于特大城市人口激增、市区地价不断上涨,加上生活水平改善,人们追求低密度的独立住宅,汽车的广泛使用,交通网络设施的现代化等原因,城郊化进程加
第19卷　第1期2003年1月 地理与地理信息科学G eography and G eo -Information Science
Vol.19　No.1
January 2003
速。

以住宅郊区化为先导,引发了市区各类职能部门纷纷郊区化的连锁反应。

首先迁往郊区的有商业服务部门,之后外迁的是事务部门。

(3)逆城市化阶段。

20世纪70年代以来,一些大都市区人口外迁出现了新的动向,不仅中心市区人口继续外迁,郊区人口也向外迁移,出现了人口负增长。

这就是说,整个大都市区出现了人口负增长,人们迁向离城较远的农村和小城镇,国外学者将这一过程称之为逆城市化(Counter-urbanization)。

逆城市化首先出现在20世纪60年代的英国,美国出现逆城市化的时间稍晚,在70年代有9个标准大都市区的人口出现下降。

(4)再城市化阶段。

面对经济结构老化,人口减少,美国东北部一些城市在20世纪80年代积极调整产业结构,发展高科技产业和第三产业,积极开发市中心衰落区,以吸引年轻的专业人员回城居住,加上国内外移民的影响,1980—1984年,纽约、费城、波士顿、芝加哥等7个城市在中心市区实现人口正增长,出现了所谓再城市化(Re-urbanization)。

2　中等城市的生命周期及与技术进步的关系
在当代城市历史上,中小城市作为大都市的主要构成部分,也经历着一种成长和衰退的循环。

革命性的技术进步期经常被标以“特权阶级的剧变”,仍封闭于传统工业的老城市被采用新技术的新兴城市赶超[7]。

美国中西部城市在第二次世界大战后的衰退就是一个很好的例子。

战后美国产业结构发生了重大变动,传统工业发展迟缓,举步维艰,越来越多的人使用“非工业化”(De-industrialization)一词来描述美国工业的衰退状况。

在此背景下,美国的制造业带、传统工业集中的东北部和中西部城市发展缓慢,步入衰退之中,被称之为“冰雪带(Snow-belt)”,同时“阳光带”城市由于这些城市高技术产业的迅速发展而崛起。

与“阳光带”城市的繁荣形成鲜明对比,中西部城市是美国重要的重工业基地,其衰退状况尤为严重。

虽然困境中的中西部城市采取了多种措施来调整和完善工业结构,试图扭转颓势,到目前为止中西部城市的经济有了一定的起色,但是效果尚未明朗。

下面引用以色列的布鲁兹和美国著名的新经济地理学家克鲁格曼的关于技术与城市生命周期的经济动力学模型,来阐述城市生命周期与技术的内在联系[8]。

该模型假设:1)在一个技术时期内有基于当地经验的稳定的学习;2)一个与原有经验无关的偶然主要技术进步因子被引入。

Y mi是一个城市中制造业工人i的生产力。

令
Y mi=α(1)在一个技术时期,一个城市内的生产力是一个累积经验递增函数:
α=α(K(t))(2) K(t)是从时间0到t之间城市中的累积制造业产量。

K(t)=∫t0∫m0Y mi(τ)didτ(3)注意到K是一个存量变量,假设α在任何时间点上都是给定的。

那就是说在连续时间上,当前制造业产量能被认为与存量无限小的相关。

假设学习函数α(・)采用指数形式:
α=Гe
v K
e v K+μ
(4)
这种特殊形式具有一定的合理性和有效性。

因为即使采用新技术时毫无经验,生产力也是非零的。

α(0)=Г/(1+μ)。

生产力是随着生产经验的获得而逐渐上升,但它上升的速度是减缓的,α最终会达到极限Г。

因为长期运用一项技术而使其趋于成熟,此时没有机会继续学习而获得经验,从而达到极限。

当一个固定生产中心的累积经验已达到技术成熟的顶点,因而没有更多空间去学习,这时一项新技术被介绍,它可能代表一种生产相同产品的新方法或者是一种新产品。

假如是后者的话,简单地假设新产品比旧的更适用。

简单介绍一种新学习表示为α3(K3),K3是用新技术的累积经验,与过去无关。

假设一项新技术有潜在优势,这种意义上对任何都有α3(x)>α(x)。

对于任何有相当经验的工人用新技术生产力更高。

一种简单的方法是认为公式(4)用新技术时的值较大,虽然这潜在的好处对固定中心来说一项新技术起初劣于老技术。

α3(0)<α(K)(5)最后,假设虽然新技术起初劣于老技术,但它对于一个有着较少人口、较低房租和交通费用的城市来说是足够好的。

它有比固定中心更高的效用: U(α3(ε),ε)>U(α(K),L) (ε接近于0)(6)
通过上述假设,得出以下结论。

在固定中心生产者不会采用新技术,根据他们的经验,老技术保留有更高生产力。

一个新的小中心开始成长,由于新技术能用低运输费用的额外好处和老中心竞争,这两城市区域之间的相对大小由相同效用的必要性来确定。

设L1是老中心的劳动力,L2是新中心的劳动力,用图1中U1和U2的交点A来表示均衡。

A点表述特定工人在两地作为一个城市劳动力函数的效用。

人口将会在两个城市中移动,以此平衡个人福
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第地理与地理信息科学 第19卷
利。

随着时间的推移,工人通过在两地学习,生产力上升,图1中的直线将会变化。

假如老技术足够成熟,技术进步将放慢。

所以α3将比α上升更快。

给
定L 人福利在α上有类似的水平β;
α3/α的上升暗示U 2将会比U 1上升的快,如B 点所示。

所以随着时间推移,固定老中心将会衰退,新中心发展起来。

图1　交互城市的劳动力再分配
Fig.1　Inter -city allocation of the labor force
3　城市开发区的生命周期及其模型
城市开发区是发展中国家获得国际资本的有效途径。

现在我国基本上每个城市都有自己的开发区。

其开发方式通常是自行投入首批资金,搞好“七通一平”,然后对外招商引资。

广义的开发区包括出口加工区、自由贸易区、经济技术开发区、高新技术产业区(科技园区)、保税区等类型。

有学者从我国城市开发区的发展进程提出了我国城市开发区的生命周期[9]。

目前关于开发区的研究,很多没有认识到开发区立足之处,笔者认为要从理论上得出城市开发区的生命周期。

我国开发区在初期阶段较多地体现了出口加工区的特点,为简化起见,在此主要引用和研究美国Jones 和Caves 的有关出口加工区的理论模型[10,11],来研究城市开发区的生命周期问题。

该模型假设如下:1)有两种不同的产品,产品a 是要进口的,产品b 是要出口的;2)有两种不同的生产资源要素,即资本和劳动。

资本要素投入分为贸易中间投入、资本货物和劳动力。

其中,贸易中间投入指进口的原材料、散件,资本货物指设备投资,两者可看做是产品a ,需要进口。

贸易中间投入和资本货物区分了流动资本和固定资本,二者之和形成不变资本,出口加工区内的雇工形成可变资本,属于流动资本的另一部分,二者结合,可进行以出口为目的的商品生产。

3)相对于产品b ,产品a 单位产出消耗的人力较多而资本的消耗则较少;4)两种产品都是在海关免税后生产的;5)两种生产资源要素都得到了充分利用;6)在创建出口加工区时,人力资源在出口加工区与国内之间是可流动的,但资本不可以。

因此有:
P j =∑n
i =1αi j P i +αK j R j +αL j W
(7)
式中P j 为出口的最终产品价格;P i 为中间投入的价
格;αi j 为中间投入的种类;αK j 为资本货物的数量;αL j 为劳动力的数量;R j 为资本货物的回报率;W 为工
资率。

有了模型定义后,继而要考察生产每单位j 产品获得的增加值,因为只有增加值对厂商才有意义,可用V j 来表示。

V j =p j -∑n
i =1αi j P i
(8)或者
V j =αK j R j +αL j W
(9)
模型假设,资本引进国(出口加工区)的劳动力
价格相对低廉,而资本货物相对高昂,资本输出国(国外投资厂商)的情况正好与之相反,这使出口加工区的建立成为可能(图2)。

图2的意义:V j 是R j
的函数,在V j =αK j R j +αL j W 式中,
αK j 是曲线V j 的变化率,αL j 是αK j R j 曲线在V j 上的截距。

αL j W 代表
劳动力成本,C 点比B 点低,表示资本引进国的劳动
力价格相对低廉。

两条曲线上的每个点向V j 轴上垂直映射,反映在该点上的增加值。

当V j 在B 点以下,与资本输出国的生产曲线永不相交,表示没有利润率,只能在资本引进国生产,才能有利润,这是建立出口加工区的必要条件;
当V j 在C 点以下,则无论在哪国生产都不会有利润率,要想获利,需找到比C 点工资水平还低的地区才有可能,因此出口加工
区是经常转移的;当V j 在A 点时,表示在资本输出国与资本引进国生产得到的利润是相等的;当V j 超过A 点,则在资本输出国生产比在资本引进国生产
能获得更多的利润,没有必要搞出口加工区。

图2　劳动力的价格变化
Fig.2　The ch anges of the prices of the labor force
因此,只有商品的国际市场增加值率在B 点和
C 点之间时,出口加工区的建立才是可能的。

如果V j 的附加值高,即隐含着的技术含量高,则厂商可以不计劳动力成本,在发达国家生产。

出口加工区建立的条件并不宽松,其根本原因在于建立出口加工区的东道国的劳动力价格必须低廉。

因为我国现有劳动力过剩且价格低廉,这符合我国建立开发区的实际情况。

但随着出口加工区的工资水平逐渐上升,投资者的利润率就会降低,当利润率趋于零时,国外投资就要转移到劳动力价格更低的地方去,这种动向同样在开发区显现出来。

这就是出口加工区
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生命周期理论的第一个着眼点。

如果出口加工区内
劳动力价格上升不可避免,最终投资要转移。

要想长久地维持出口加工区的想法不切实际,也不符合其自身的发展规律,即出口加工区的生命周期,将以劳动力价格的升高而终结。

从模型的函数关系来看,其分析的对象和解决问题的归宿在于资本的回报率,即利润率。

建立出口加工区的双向选择能否实现,最终取决于资本输出国能否获得最大的利润,即出口加工区的设立和最终转移与利润的取得与否直接成为因果关系。

因此,建立出口加工区的东道国是完全被动的,缺少选择的余地,资本供求关系永远是卖方市场,外资引进永远是困难的,出口加工区发展到了一定点时,外资的进入将趋于零[11]。

4　结论与讨论
城市生命周期的这三种形式,对于我国现阶段城市建设和管理有着重要的意义。

下面给出三点讨论。

(1)我国长江三角洲大都市带是目前世界上六个著名的大都市带之一,充分研究该地区大都市的生命周期对发展该地区的经济、实现东部带动西部大发展是必需的。

对于区域内各城市的分工和合作,优势互补,有着重要的意义。

特别是我国是否出现了郊区化,是否进入了郊区化阶段,许多学者对此意见不一。

周一星等认为我国大城市,如北京、上海等出现了郊区化现象,并做了实证研究[12]。

一些学者认为郊区化是与城市扩散发展阶段联系在一起的,而我国城市尚处于集聚发展阶段,没有出现中心区衰退现象,故我国并没有出现郊区化[13]。

相当多的学者认为我国城市虽然处在集聚发展阶段,但城市郊区化现象也是客观存在的[14]。

上述分歧存在的原因在于对大都市生命周期缺乏深入的研究。

(2)中小城市在发展工业时由于在交通、技术、人才上的困乏,加入世界贸易组织后,市场的开放,国外的剧烈冲击,中小城市面临的竞争是巨大的,在了解这些城市的优势和劣势后,在技术上有所突破,就可能给这些城市带来大的发展。

与前文提及的美国中西部城市类似,20世纪80年代以来,我国最重
要的东北工业基地也步入衰退之中,此种状况被称为“东北现象”,受到广泛关注。

(3)对城市开发区生命周期的深入研究,有助于解决我国城市开发区过多过滥、开发效益下降、土地闲置等一系列问题。

而且现在突出的问题是各开发区在吸引外资时存在着恶性竞争,导致开发区地价的一降再降,基础设施投入后,血本无归。

这些现象的形成是我国的一些管理人员不清楚开发区的真正立足之本。

对于它的运行机制也是很茫然。

为解决上述问题,建议政府基于城市开发区的生命周期理论,对于不同发展阶段和发展状况的开发区进行调控,采取科学评估、审批权限、严格审批制度、开发监测和再评估等程序和措施来引导开发区,使城市开发区能够起到真正带动城市和区域经济发展的作用。

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The Life Cycle of Cities and Its Theoretic Model
WU Bing 1,WAN G Zheng 1,2
(1.U rban &Environmental Inf orm ation Science Open L aboratory ,East China Norm al U niversity ,S hanghai 200062;
2.Institute of Policy and M anagement ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100080,China )
Abstract :Centralization ,sub -urbanization ,counter -urbanization and re -urbanization are the mainphase in the cycle of metropo 2lis.The life cycle of urban development zones is subjected to the new international division of labor.The analyses of the life cycle of cities in this paper provide some conclusions that will be useful for our cities develo pment and management in the next decade.K ey w ords :the life cycle of cities ;metropolis ;urban development zones ;technological changes
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