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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