城市規模與城市效率研究進展

王濤 郝漢舟

摘要：從城市外部性理論和增長理論對城市最優規模的內在原理研究和城市規模與城市效率的實證研究方面梳理了城市規模與城市效率的研究進展。實證研究顯示，人口數量、土地面積、首位度和基尼系數等是從不同方面反映城市規模的有效指標;DEA法、能值法和生態足跡法是從經濟視域和生態視域測度城市效率的常用方法;城市效率和城市規模之間普遍存在“U形”關系和門檻關系。最后，總結了目前研究成果存在的不足，提出了未來研究的主導方向，以期為國家調整城市發展戰略提供理論參考。

關鍵詞：城市最優規模;城市效率;外部性理論;城市增長理論

中圖分類號：F293? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）16-0165-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.16.038? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： From the perspective of urban externality theory and growth theory on the inner principle of urban optimal scale and the empirical study of urban scale and urban efficiency， the research progress of urban scale and urban efficiency is reviewed. Empirical studies show that population size， land area， first position degree and Gini coefficient are effective indicators to reflect the size of the city from different aspects; DEA method， energy method and ecological footprint method are often used to measure urban efficiency from economic and ecological perspectives; there is a general "U-shaped" relationship and threshold relationship between urban efficiency and city size. Finally， the shortcomings of the current research results are summarized， and the leading direction of future research is proposed， in order to provide a theoretical reference for the country to adjust the urban development strategy.

Key words： urban optimal scale; urban efficiency; externality theory; urban growth theory

20世紀50年代，發達國家城市化快速推進，極大地推動了集聚經濟的發展，也導致城市規模的不斷擴張。由于城市規模的不合理蔓延，加上城市科學規劃的不到位等，帶來了交通、住房、醫療、教育、城市建設等一系列“城市病”問題。城市規模的不合理蔓延使得人口和經濟活動集聚所產生的規模效益不斷下降、大型城市的宜居度和城市居民的生活水平大幅度降低，城市居民開始逐漸向郊區乃至更遠的鄉村遷移，出現“逆城市化”和“城市空心化”的現象。這極大地沖擊了人們對于城市規模和城市效率的傳統認知，即城市規模越大，城市效率越高。在一定程度上引發了一部分學者對城市最優規模的理論思考。到20世紀70年代，學術界掀起了一股最優城市規模研究熱潮，隨著發展中國家城市化進程的不斷推進，最優城市規模研究受到持續關注。

目前新型城市化追求“精明增長”的發展理念，其主要內容是遏制城市無序蔓延和侵占農地，有效治理“城市病”等問題。尊重城市發展規律，創新城市治理方式，全面提高城市規劃建設管理水平，從而將城市發展控制在最優規模范圍之內，促進城市高效、集約、緊湊地發展。城市效率是判斷城市是否達到最優規模的標準，為了分析中國城市最優規模的變化，需要對城市效率的發展機制和影響因素進行分析，從而為提高城市效率提供科學對策[1]。當前經濟全球化對各經濟體產生深度影響的背景下，極具政策價值的最優城市規模研究顯得更為重要[2]，探究最優城市規模問題具有重要的理論價值和現實意義。一方面，可深化城市規模增長理論研究，推動城市規劃理論、城市可持續發展理論、城鎮化理論發展;另一方面，可為政府科學干預城市規模增長提供理論指導，促進城市規模的理性增長[3]。

1? 城市最優規模的內在原理

1.1? 外部性理論與城市規模

按經濟主體實際活動影響所產生的經濟后果，可以將外部性劃分為負外部性和正外部性。城市尤其是規模較大的城市有明顯的集聚效應，能夠帶來較高的規模效益、較多的就業機會，產生正外部性，從而推動城市效率的提高。從城市規模擴張的角度來看，Brueckner[4]指出，在自由市場經濟前提下，城市蔓延往往是發生在生產率相對低的土地上，非城市用地向城市用地的轉變增加了土地的產出率，推動經濟的增長。趙可等[5]認為城市用地擴張不僅影響經濟增長的數量，還可以通過產業結構升級、城市化、生態環境變化和規模經濟等路徑影響區域經濟增長的質量。比如城市用地擴張，促進市場范圍擴大，有利于區域間與區域內開展分工合作，提升城市的規模經濟效益與集聚經濟水平。城市用地的快速擴張促進更多的人口、資本和產業在城市集聚，推動生產函數邊界不斷向外移動，從而提高城市總產出水平等。高健[6]認為，城市擴張可以促進地方化經濟和城市化經濟的集聚經濟效益迅速提高。地方化經濟是產業內規模經濟，主要表現為專業化分工帶來的生產效率的提高、勞動力市場共享帶來的企業招聘成本和勞動力搜尋成本的降低以及產業內的知識共享和溢出等。城市化經濟是產業間的規模經濟，主要表現為公共產品供給的經濟性以及產業間的協同和知識溢出等。隨著城市規模的擴大，城市聚集經濟效應不斷顯現，完善的城市基礎設施和通力協作的管理階層，使城市有著很高的運轉效率，帶來城市經濟快速地增長。Anas等[7]認為城市擴張有利于各產業尋求其集聚力量和擴散力量的平衡，達到最優集聚規模，從而提高經濟活動的整體效率。但這并非意味著城市規模可以無限膨脹。

近些年來，由于城市規模的不合理擴展，大城市出現規模不經濟、“大城市病”等問題，這就是其負外部性的體現。Brueckner[4]指出，在農用土地轉化為城市土地的過程中，土地的開放空間價值往往被低估。由于無形的開闊空間價值并不構成農用土地收入的組成部分，當農用土地轉化為城市土地時，開闊空間價值的損失不能表現為貨幣形式。于是，土地市場忽視了開闊空間價值，土地市場的失靈導致總體社會福利的損失。另外，Levine等[8]指出，隨著城市規模的不斷擴展，花費在交通運輸上的成本和時間也在不斷增加，當交通擁擠達到一定程度的時候，交通工具的增加將會產生諸如導致他人運行速度減慢等問題，影響城市居民的正常生產生活活動，甚至引起社會成本的增加等負外部性特征。

1.2? 城市增長理論與城市規模

城市增長理論主要考察城市規模的影響因素、增長路徑和空間格局。

首先，從城市規模增長的影響因素來看，Palivos等[9]構建考慮人力資本外部性的城市內生增長模型，探討了計劃經濟和分權經濟兩種環境下的經濟增長與城市規模的動態關系。通過模型分析發現，由于決策單元沒有充分認識到人力資本的正外部性，計劃經濟戰略下的最優規模一般高于分權經濟。所以，需要加強對城市人力資本的投資，從而提高分權經濟戰略下的最優規模。段瑞君[10]結合二元經濟理論、內生增長理論和新經濟地理學，基于分位數回歸方法，采用2011年中國284個地級及以上城市的截面數據進行了實證研究。研究發現，隨著城市規模的擴大，市場規模的影響逐漸降低，而公共財政支出、知識溢出和城鄉收入差距等因素對其的影響則逐漸增強。一般情況下，表現為城市規模隨著公共財政支出、知識溢出和城鄉收入差距的增大而逐漸擴大。蔣濤等[11]結合規模收益遞增和單中心圓形城市模型，考察了城市最優規模與通勤成本和總體收益之間的關系，結果發現，在一定條件下，城市人均收入與城市規模之間存在“倒U形”關系;否則，在城市總生產函數中規模收益遞增程度足夠強的情況下，最優城市規模取決于通勤成本。王俊等[12]基于新古典經濟學框架建立城市增長模型，探討擁擠效應、經濟增長與城市規模的關系發現，不同等級的城市有其不同的最優城市規模;而且從縱向來看，城市的最優規模是一個動態的過程，它會隨著時間的變化因外部條件的改變而改變。因此。在不同條件下，最優城市規模是存在且可變的，不存在統一的最優城市規模。由以上研究可以發現，城市的最優規模是動態變化的，要確定城市具體的最優規模水平需要因時因地，綜合考慮各種外部性條件對其的影響。

其次，從城市發展的增長路徑來看，中國長期以來堅持的發展政策就是“嚴格控制大城市規模，合理發展中小城市，積極發展小城鎮”。但趙曜[13]研究發現，中國目前的城市化水平仍然落后于本國的工業化進程，并且城市化主要表現為建制城鎮數量的迅速增加，而許多城市集聚規模過小，未能實現其集聚效應效益。席強敏[14]認為中國特大城市的規模效率偏低，相對于產出水平，要素總投入顯然過多;大型和中型城市的規模效率接近最優水平，但由于純技術效率水平偏低，投入要素的利用水平不高，限制了城市綜合效率的提高。因此，中國開始逐漸放松限制大城市發展的政策，轉而走向“大中小城市和小城鎮協調發展”的新的城市發展政策。同時根據鄭軍等[1]基于非參數與半參數的研究方法對中國城市效率與城市規模的研究，國家應該加強大城市和中小城市的基礎設施投入，完善基礎設施建設，優化城市的投資環境，吸引更多的投資和承接產業轉移，推動城市集聚，提高城市效率。部分超大城市存在規模偏大、要素總投入過多的情況，應適當限制城市規模，促進產業結構調整，加快產業向集聚不足的城市轉移，防止城市“攤大餅”式發展。

最后，科學合理的城市增長空間格局有利于城市效率的提高。目前，國家制定了中國城市發展空間格局優化的目標導向，到2030年，全國城市總數達到770個左右，常住人口城鎮化率達到65%～70%，戶籍人口城鎮化率達到55%～60%，城鎮化發展長期處在后期的成熟穩定發展階段，基本形成新金字塔型組織格局、軸群連區的空間格局、分工合理互補發展的職能格局、高效運行的城市行政設市格局。城市增長格局需要在最優規模的基礎上才能持續穩定地促進城市化健康發展。方創琳[15]提出，為了保障中國城市發展空間格局的優化，一是實施創新驅動發展戰略，建設創新型城市，形成創新網絡格局;二是實施國際化戰略，建設國際化大都市，形成國際化發展新格局;三是實施生態優先戰略，建設生態城市，形成城市發展安全生態格局;四是大力發展智慧產業，建設智慧城市，形成城市發展智慧網絡格局;五是有序發展低碳產業，建設低碳城市，形成低碳城市建設格局;六是實施文化傳承戰略，建設歷史文化名城，形成城市文化大發展大繁榮格局;七是推進行政區劃有序調整和設市試點，確保新設城市支撐國家城市空間發展的新格局;八是正確處理好城市發展空間格局優化的多元關系，形成公平均衡、包容發展的城市空間新格局。

2? 城市規模和城市效率實證

2.1? 城市規模度量

城市規模的度量指標有很多，最常用的有人口數量和土地面積、首位度、基尼系數等指標。從人口數量和土地面積的視角出發，研究得出，當人口規模變動與土地規模變動相等時，城市呈現人地協調的狀態;當人口規模變動大于土地規模變動時，表現為城市人口總量過度擴張，導致城市擁擠;當土地規模變動大于人口變動規模時，表現為城市土地規模過度擴張，導致城市蔓延。但是，由于人地關系的復雜性，僅依靠以上兩個指標度量城市規模，無法反映其動態變化性。因此，楊孟禹等[16]嘗試討論新城市規模指數的構建方法及其合理性，基于NOAA發布的全球夜間燈光數據對中國城市規模進行度量，用亮區的實際面積占識別區的實際面積比來表示某年某城市的相對規模，稱之為“城市規模指數”，計算了2013年14個主要城市的人口、土地和城市規模指數的年均變動率。對于人地協調型城市，如北京，城市規模指數變動率與人口、土地的變動率均接近，即城市規模指數衡量其規模變動與人口、土地指標衡量差別不大;對于蔓延型城市，如鄂爾多斯，以土地衡量的城市規模過大，以人口衡量的城市規模則過小，城市規模指數變動率正好處于二者之間，且更靠近人口規模變動率;對于擁擠型城市，如深圳，以土地衡量的城市規模過小，以人口衡量的城市規模則過大，城市規模指數變動率也處于二者之間，且更靠近土地規模變動率。所以，城市規模指數在一定程度上能對人口、土地指標衡量的城市規模進行折中，在研究城市規模變動時，能夠彌補原有方法的不足，充分反映城市人地關系的復雜性。

利用首位度來度量城市規模，可以反映首位城市相對于第二位城市的規模比值，城市首位度越大，說明首位城市的相對規模越大，其在城鎮體系中的地位就越重要。首位城市相對較大的規模，能夠發揮規模經濟效益和聚集經濟效益，吸引區域內資金和人才等資源向首位城市聚集，有利于信息的交流。各種資源向首位城市的聚集，進一步擴大了其規模，增強了其對周圍地區的輻射力，也為信息交流創造了更為有利的條件。首位城市相對于體系內其他較大規模的城鎮，具有更加便捷的交通和完善的基礎設施，能夠為人們提供更加舒適的生活，并能夠大大降低生產成本，具有很高的生產效率，從而加大了對周圍城鎮人才、資金等資源的吸引力。因此，城市首位度在一定程度上反映了首位城市對區域體系內資源的聚集程度[17]。但是城市首位度指數也具有一定的局限性，它主要比較的是高位序城市之間的規模，并不能反映整個區域城市規模的分布狀況。

基尼系數是繼首位度指數之后的另一個很重要的衡量區域城市規模分布的指標，它可以衡量區域城市規模的集中或分散程度。基尼系數G的取值范圍在0～1之間。當所有的城市人口規模都一樣大時，G=0，這時城市體系中城市人口的規模分布達到了最大的分散程度;當城市體系的總人口都集中于一個城市，而其他城市卻無人居住時，G=1。一般來講，基尼系數越接近1，城市規模分布越集中，基尼系數越小，則城市規模分布越分散。為了更好地體現城市規模分布區域差異性，朱順娟等[18]首先將26個區域按地區分為東部地區、中部地區、西部地區。計算每個區域的基尼系數，然后將基尼系數分為5個層次，即高分散（0～0.45）、分散（0.46～0.50）、均衡（0.51～0.55）、集聚（0.56～0.60）、高集聚（0.61～1）。通過計算2010年三大地區基尼系數平均值可以得出，西部地區城市人口規模分布集聚（0.57），東部地區城市人口規模分布均衡（0.54），中部地區城市人口規模分布分散（0.49），基本上反映出了3個地區城市規模分布的基尼系數差異。由此可以看出，基尼系數更加著重于區域城市規模之間的差距比較，是城市規模分布度量的有效指標。

2.2? 城市效率度量

王嗣均[19]從創造價值的角度，將城市效率界定為城市單位投入在單位時間內創造或增值的物質產品和精神產品的價值量。城市效率測度一般采用DEA法，另外還有很多方法都可以從不同的層面對城市效率進行測度，如能值法、生態足跡法等。

通過產出導向型DEA模型以及超效率BCC-DEA模型對城市效率進行度量的研究非常豐富。席強敏[14]以地區生產總值為城市的目標產出，以資本、勞動力和土地作為基本投入，將152個城市按規模大小分為特大城市、大型城市、中型城市和小型城市4組，采用產出導向的方法對不同城市規模的城市效率進行分析，得出城市綜合效率與城市規模在整體上呈現出正相關的關系;特大城市的純技術效率最高，說明整體上特大城市的要素投入利用率相對較高，但其規模效率偏低，常處于規模報酬遞減狀態，相對于產出水平，要素總投入顯然過多，投入產出比例失衡;雖然中等城市和大城市的規模效率接近最優水平，但其純技術利用率相對較低，導致其城市綜合效率不高;城市規模效率隨著城市規模的擴大整體上呈“倒U形”變化。張軍[20]從投入產出法的角度考慮，認為大多研究者更重視物質要素或社會經濟要素對城市效率的影響，忽視了自然生態環境對城市系統的貢獻，在一定程度上削弱了城市生態系統效率的應用價值。

能值法可以全面分析城市生態系統并建立能值清單，能值分析不但分析系統內部各部分之間的能值流，而且分析系統內外的能值交流，可以將自然生態系統與人類經濟系統統一起來，并且能夠將不同單位、不同類型的能量轉化后進行加減。張軍[20]將城市生態系統能值流歸為5個部分。可更新資源能值投入主要由太陽能、風能、雨水化學能、雨水勢能、地球轉動能、水利發電能、農業生產等構成;不可更新資源能值投入指當地礦產、石油、天然氣等資源以及表土損失的能值;輸入能值是城市生態系統購買的資源、商品和服務等能值;廢棄物能值是排放污染物所產生的能值，對城市生態系統產生負效應，為廢水、廢渣和廢氣能值之和;輸出能值主要為系統的產出方面，即對外輸出的商品和服務。對北京城市生態系統的發展動態進行效率評價，結果顯示，1998—2008年北京市生態系統綜合效率呈逐年上升趨勢，但總體水平不高。城市規模效率較低且走勢上與城市綜合效率的走勢一致，說明城市規模效率決定了北京城市生態效率。可見，能值分析方法可以將多個投入-產出按類型進行加和，既能滿足樣本數和指標數的比例，又不至于丟失數據信息，使分析結果能夠真實地反映實際情況。

生態足跡法可以簡潔清晰地反映城市自然資源的綜合利用情況，在全球、區域等不同層面建立可持續發展的比例尺度，并將評估結論轉化為城市土地利用的空間分配，建立生態約束與規劃方案的良好銜接，為城市效率測度提供良好的生態指標。生態足跡的計算必須基于一定的假設——人類消耗的資源能源以及產生的廢棄物數量可以被估計并且折算成相應的生物生產性面積，而環境提供的生態承載力也可以用生物生產性土地面積表示，二者基于一定標準可以相互比較。產量因子是比較城市各類型土地生產力與全球平均生產力所得。劉暢[21]以2010年上海市為例，以糧食產量、原木產量、水產品產量、耕地產量分別表示耕地、林地、水域、建筑用地的產量因子，對上海市2010年生態足跡模型進行計算，結果顯示，上海市人均生態足跡為4.28 hm2/人，生態承載力為0.26 hm2/人，生態赤字高達4.02 hm2/人。總之，由于研究側重點不同，學者們的研究結果不盡相同，城市扮演著經濟和商業中心的角色，追求效率是城市的首要目標，城市效率的高低直接影響著國家對于城市發展戰略的決策和調整，也是衡量城市是否達到最優規模的重要指標。

2.3? U形關系、門檻關系

為了更好地研究城市效率與城市規模之間的計量關系，席強敏[14]引入了一些其他影響城市效率的因素作為自變量，采用基于超效率DEA模型、由EMS軟件計算出的超效率評價值作為計量模型的因變量來提高估計模型的精確度。通過模型計算發現，目前中國城市的綜合效率與城市規模呈正相關關系，城市規模效率隨城市規模的擴大大體呈“倒U形”變化。鄭軍等[1]用DEA方法估計了城市效率及其分解后的純技術效率和規模效率，并用各個效率指標分別對城市規模進行非參數估計，研究發現，城市效率和城市規模總體上呈正相關關系，當城市規模達到717萬人時，城市效率達到最高。這和城市經濟學理論預期一致，反映了大城市具有更高的凈規模經濟，同時也說明中國中小城市集聚不足。為了進一步分析城市效率的影響因素，將城市效率分解為純技術效率和規模效率，純技術效率和城市規模呈現微弱的“U形”曲線關系，規模效率和城市規模呈現“倒U形”關系。Hardle等[22]提出的設定檢驗P值為0.35，不能拒絕半參數估計結果可以用二項式參數回歸替代，說明其對城市規模的模型函數形式設定是正確的，城市效率變化和城市規模之間“U形”曲線關系的結果是穩健的。

通過以上實證分析可知，城市效率和純技術效率都與城市規模呈現“U形”曲線關系，即城市規模存在一個臨界點（即最優規模）使得城市效率在其附近變化很大。根據鄭軍等[1]的研究，不同時期由于各種因素的影響，中國城市效率分布一直在發生變化，2000—2010年中國城市最優規模均值從350萬人增加至717萬人，增長了104.86%，而同期中國城市規模增長平均只有50.47%。說明城市效率與城市規模之間存在一種門檻關系，當城市規模增長達到到最優規模標準時，才能充分發揮城市的規模經濟作用，促使城市效率顯著提升。所以，目前中國的城市化應該在擴大城市規模的同時，改善城市基礎設施，促進產業轉移，推動城市集聚，提高城市效率，特別是一些中小城市，應該加強相關政策導向，吸引人口的流入。

另外，郭力[23]基于Au-Henderson模型，利用2004-2015年地級市面板數據實證分析了生態視閾下中國城市的規模效率特征與最優規模。結果顯示，城市規模效率的“倒U形”曲線規律在經濟與生態層面均成立，且城市規模的生態最優值為750萬人。也就是說，在生態視閾下城市規模對于城市污染治理效率存在一個生態最優值（門檻關系），城市污染治理成效只有在人口高度集聚時才會顯著提升，這也和豆建民等[24]的實證分析結論一致。豆建民等[24]運用空間杜賓模型研究了經濟集聚和污染排放強度間的關系。結果發現，經濟集聚與單位產出的污染排放呈現“倒U形”曲線關系，當經濟集聚超過一定的臨界點后，提高城市經濟集聚有利于降低單位產出的污染排放強度。這是因為集聚度高的城市擁有相對完整的產業鏈，產業內部和產業之間的組合更加科學合理，不僅可以節約資源和降低對生態環境的破壞，也可以互相合作共同利用基礎設施來治理環境污染，實現治污成本分攤和治污集中監管等。所以，國家在推進新型城市化的過程中應該大力發展緊湊型城市和城市群，實現城市交通、產業、就業、居住和污染治理等領域的一體化，從整體上改善環境質量。而且趙曜[13]通過構建生產性服務業—制造業關聯的城市集聚效應模型，分析城市規模和產業結構對中國城市經濟效益的協同影響機制，估計與產業結構相適應的最優城市規模以及在城市規模約束下產業結構轉變的邊際效益。使用地級及以上城市面板數據的計量估計顯示，生產性服務業—制造業結構對生產率的影響取決于城市規模，城市需要達到一定的門檻規模方能從上下游產業關聯中獲得效益。隨著城市規模的增長，地級城市經濟效益發生先增長后下降的“倒U形”變化，而城市規模增長的邊際收益則隨產業結構向服務業轉變而增加。中國大部分地級市的實際規模仍小于最優規模，因此在經濟發達的大城市向服務型經濟轉型的同時，中小規模的地級市應該加強自身制造業的發展和人口集聚。

3? 研究不足及未來展望

從目前的研究來看，城市規模與城市效率的研究還存在以下不足：①關于城市最優規模的問題，大多數研究只從局部均衡分析的角度單純地考慮集聚經濟或集聚不經濟。在處理城市外部成本時并沒有將企業成本這一部分考慮其中，這將在很大程度上影響最終結果的準確性[25]。②當前學界對中國城市規模效率的實證研究普遍以經濟層面標準為導向，忽視了城鎮化的本質內核是城市內部經濟—社會—自然復合生態系統的協調發展過程，容易形成對城市規模閾值的誤判[23]。③用DEA模型測度城市效率時，投入產出指標的選取重視物質要素或社會經濟要素對城市效率的影響，忽視了自然生態環境對城市系統的貢獻，在一定程度上削弱了研究結論的應用價值等[20]。④目前關于不同城市規模的城市效率的影響因素研究還不完善，并沒有構建完整的指標體系，還需要進一步實證，通過復雜的理論體系進行更加深入系統的研究。⑤大部分關于城市效率變化與城市規模的研究仍然處于先驗性理論階段，缺乏對最優城市規模的影響因素、決定機制和演化過程的深入研究，缺乏對通過城市規模變化促進城市效率提升的系統、可行的解決方案的探索。

基于以上所存在的不足，未來要在以下方面加強科學研究：①利用多學科理論和方法整合研究視角，加強資源環境約束和國民福利視角下的最優城市規模研究。城市規模發展越來越受到資源環境因素的制約，將資源環境變量納入相關理論模型，可深入考察資源環境約束對最優城市規模的影響機理。同時還要拓深研究內容，加強最優城市規模決定機理研究和最優城市規模的動態演化、外部效應和管控路徑等方面研究[3]。②加強城市效率評價的動態分析。不同時期影響城市效率變化的主導因素不同，并且靜態分析只能反映城市當前的發展效率。從時間序列對城市效率進行動態分析，更有利于對城市發展狀態的評價，探索城市效率變化的影響因素[26]。③綜合均衡地考慮集聚經濟和集聚不經濟，分析生態與經濟層面的最優城市規模。

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