收稿时间：2015-12-10；修回时间：2016-02-22基金项目：国家自然科学基金项目（41371005、41001069）作者简介：孙铁山（1978—），男，内蒙古包头人，博士，副教授，博士生导师。主要研究方向为城市与区域经济学。E-mail:tieshansun@hot⁃ 。
中国三大城市群集聚空间结构演化与地区经济增长
孙铁山
（北京大学政府管理学院，中国北京
100871）
考研英语试题摘要：使用1995—2014年中国三大城市群核心城市数据，分析其经济集聚水平和空间结构特征演化，并探讨经济
集聚及其空间结构演化与地区经济增长的关系。研究发现，三大城市群经济增长过程中集聚水平的变化趋势验证了威廉姆森的倒U 假说。同时，三大城市群集聚空间结构的演化趋势也显示，集聚空间结构的变化与地区经济发展水平和经济集聚程度之间同样存在倒U 关系，即在经济发展初期，随着经济集聚水平提高，经济布局往往呈现出中心城市极化特征，但随着经济发展水平的提高，在经济活动趋于分散化的同时，经济集聚的空间结构也会向更加趋于多中心结构的方向演化。对经济集聚、空间结构演化和地
区经济增长的格兰杰因果关系检验结果显示，经济集聚的确推动了三大城市群的经济增长，对于京津冀和珠三角主要是围绕中心城市的经济极化在推动地区经济增长，而对于长三角则主要是多中心集聚在推动地区经济增长。关键词：经济空间集聚；集聚空间结构；地区经济增长；三大城市群中图分类号：F291文献标志码：A 文章编号：1000-8462（2016）05-0063-08DOI ：10.15957/jki.jjdl.2016.05.009
Evolution of Agglomeration and Its Spatial Structure with Economic Growth in
Three Major Metropolitan Regions of China
SUN Tie -shan
（School of Government ，Peking University ，Beijing 100871，China ）
Abstract:The Yangtze River delta region,the Pearl River delta region,and the Beijing-Tianjin-Hebei region are three
most well-developed and competitive metropolitan regions in China.The study on the long-term spatial development and economic growth of the three regions will help reveal the development process and trend of large metropolitan regions in China.This paper us the prefecture level city dat
a from 1995to 2014to analyze the evolution of economic agglomeration and its spatial structure in the three regions,and examine the relationship between economic agglomeration,changing spatial structure and regional economic growth.The results show that the agglomeration of economic activities in the three major metropolitan regions changed over time with economic growth,and the trends provide the evidence to support the inver U curve hypothesis of Williamson.Meanwhile,the evolvement of the spatial structure of agglomeration economies in the three regions also indicate there exists an inverd U curve relationship between the centrality of the spatial structure and the economic development and agglomeration levels,which means monocentricity will be enhanced with the increasing agglomeration of economic activities in the metropolitan region at the initial stage of development,while with the increa of economic development level,economic activities tend to be more disperd as well as the spatial structure of agglomeration economies tend to be more polycentric.The Granger causality test on economic agglomeration,its spatial structure and regional economic growth shows that economic agglomeration is the Granger cau of economic growth in three regions,however in the Pearl River delta region and the Beijing-Tianjin-Hebei region,the monocentric agglomeration is the Granger cau of economic growth,while in the Yangtze River delta region,the polycentric agglomeration is the Granger cau of economic growth.
Key words:economic agglomeration;spatial structure;regional economic growth;three major metropolitan regions of China
第36卷第5期经济地理Vol.36，No.52016年5月ECONOMIC GEOGRAPHY May ，2016
随着我国城镇化步伐加快，城市群成为我国经济发展的重要引擎以及城镇化的主要载体。长三角、珠三角和京津冀是我国发育最成熟和最具竞争力的三大城市群，对其空间发展和经济增长的长时间序列研究有助于揭示我国城市群的发育过程和发展规律，对于推动我国以城市群为主体形态的城镇化发展具有重要意义。
城市群是由多个核心城市及与其紧密联系的邻近城镇组成的高度一体化的城市区域，是最有效率和最具竞争力的空间经济组织形式［1］。城市群空间组织的效率性来自集聚经济。经济活动的空间集聚有助于降低生产成本和提高生产效率，经济空间集聚与地区经济增长的正相关性已在区域经济研究中被广泛证实［2］。但随着城市群不断发育，规模不断扩大，过度集聚会造成区域生态环境恶化、资源环境承载力下降、交通拥堵等问题，使城市群空间组织的效率降低。在集聚经济和不经济共同作用下，城市群经济集聚的空间结构开始演化。因此，在不同发展阶段，城市群空间组织的形态和结构也表现出不同特征［3］。
以往区域经济研究往往关注经济集聚对地区经济增长的贡献，但却较少注意经济集聚过程中空间结构
演化对地区经济增长的影响。经济集聚的空间结构可以视为集聚经济空间分布的结构性（或中心性）特征，如经济活动地理集中所导致的经济中心和次中心的出现，及由此形成的单中心、强中心或多中心空间结构［4］。1990年代以来，对北美大都市区的实证研究显示，都市区空间增长过程中往往伴随着集聚空间结构的变化，通过改变单中心聚焦的中心—外围结构，逐步转向分散化集聚的多中心空间结构，有助于持续获取集聚经济效益并避免集聚不经济，从而支撑都市区规模的持续扩张和地区经济增长［5-6］。因此，合理的空间结构将促进城市群经济增长和健康发展，而不合理的空间结构将可能导致区域资源配置效率降低、中心城市发展压力过大、区域生态环境恶化等，影响城市群的可持续发展［7］。
目前，对中国三大城市群空间发展的研究大多关注经济活动的集聚—扩散或核心城市的职能分工等［8-9］，尚缺少对三大城市群经济集聚及其空间结构演化的长时间、系统性研究。本研究使用
1995—2014年三大城市群核心城市数据，测度城市群经济集聚水平与空间结构特征，分析三大城市群经济空间演化，并探讨经济集聚及其空间结构演化
与地区经济增长的关系。
1研究区域与数据来源
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本文的研究区域是中国三大城市群，即长三角、珠三角和京津冀，是我国人口和经济活动最密集的城市区域和经济核心区。其面积仅占全国的
4%，但集中了全国18%的人口和35%的地区生产总值［10］。长三角城市群所辖区域包括上海、南京、无锡、常州、苏州、南通、镇江、扬州、泰州、杭州、宁波、嘉兴、湖州、绍兴、舟山15个城市。珠三角城市群所辖区域包括广州、深圳、珠海、佛山、江门、中山、东莞、惠州、肇庆9个城市。京津冀城市群所辖区域包括北京、天津、唐山、保定、廊坊、秦皇岛、沧州、张家口、承德、石家庄10个城市。
1995—2012年三大城市群核心城市数据来自《中国城市统计年鉴》，包括各城市地区生产总值和人口数据。需要说明的是，《中国城市统计年鉴》中的人口数据为户籍人口数，在2000年以后与城市常住人口情况存在较大差异。因此，为更准确反映各城市人均地区生产总值情况，本研究利用2000年和2010年人口普查资料以及2005年人口抽样调查资料对人口数据进行修正。2013—2014年三大城市群核心城市数据来自各城市的国民经济和社会发展统计公报。
2三大城市群经济集聚水平变化与地区经济增长
2.1集聚水平的变化
本文所说的经济集聚是指经济活动的空间集聚或地理集中，即经济活动地区分布的集中程度或不平衡程度。本文使用Florence提出的区位系数（Location Coeffcient，LC）加以测度［11］，具体如下：
LC=12∑I=1n||||||s i-1n
式中：n为城市群内的城市个数；s
i
为各城市地区生产总值占城市群的比重。LC的取值范围在0~（1-1/ n）之间，如果LC=0，则说明经济活动在地区间平均分布，LC的值越接近（1-1/n），则说明经济活动越集中分布在少数几个地区，即经济活动的地理集中度或空间集聚水平越高。
使用区位系数分析1995—2014年三大城市群经济空间集聚水平的变化，结果如图1。整体而言，京津冀集聚水平最高，其次是珠三角，最低的是长三角。1995年以来，长三角和珠三角经济空间集聚
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水平一直不断提高，这一集聚过程一直持续到2005年。2005年以后，珠三角集聚水平趋于稳定，而长三角集聚水平则开始下降。京津冀集聚水平在sdip
1995—1997年间略有下降后，一直持续快速提高。总体上，目前三大城市群中，除长三角经济空间集聚水平开始明显下降，珠三角和京津冀集聚水平都
未呈现明显下降的趋势。
图1三大城市群经济空间集聚水平的变动趋势Fig.1Changes in geographical concentration of economic activities in three metropolitan regions
2.2集聚水平变化与地区经济增长
威廉姆森假说认为，经济的空间集聚在经济发展初期能够显著促进效率的提升，但达到某一临界值后，经济集聚对增长的影响变小，集聚不经济或拥挤效应会进一步导致效率的损失，因此经济集聚和地区的经济发展水平之间会呈现一种倒U型的关系［12］。国内相关研究利用我国省域数据或地级市
数据考察中国区域经济增长和空间集聚间的关系，验证了威廉姆森假说的存在［12-13］。但这些研究对经济集聚的测度主要使用人口密度或区位熵等指标，并未能够真正反映地区内部经济活动的地理集中（或空间集聚）程度与地区增长的关系。
以区位系数测度的三大城市群经济空间集聚水平的变化趋势在一定程度上反映出威廉姆森提出的倒U假说。三大城市群中，发育程度最高的长三角，经济集聚水平随时间呈现先上升后下降的倒U型变化趋势。而发育程度次之的珠三角，经济集聚水平随时间则呈现先上升而后趋稳的变化趋势，可以看作处于倒U曲线前半段并接近临界值的阶段。对于发育程度最低的京津冀而言，其经济集聚水平随时间持续上升，因此仍处于倒U曲线前半段的爬升阶段。
以1995—2014年三大城市群经济空间集聚水平和人均地区生产总值绘制散点图并进行曲线拟合（图2），可以看到，经济空间集聚和地区经济发展水平之间存在倒U型关系，曲线拟合方程的R2为0.2006。这显示在经济发展初期，经济发展水平的提高伴随着经济空间集聚水平的上升，但当经济发展水平达到一定程度时，经济空间集聚水平则开始下降，集聚不经济驱使经济活动形成更加分散化的
布局形态。
图2三大城市群经济集聚和地区经济发展
提问的技巧水平间的倒U关系
Fig.2The Inver-U relationship between economic
agglomeration and economic development in three
metropolitan regions
3三大城市群集聚空间结构演化与地区经济增长
3.1集聚空间结构演化
尽管很多研究都注意到经济空间集聚和地区经济增长的倒U关系，但较少研究关注经济集聚过程中空间结构的演化及其对地区经济增长的影响。实际上，在区域经济发展过程中，经济集聚水平的变化是集聚经济和不经济相互作用的结果，而受到集聚经济和不经济两种力量的作用，不仅经济集聚水平会发生变化，经济集聚的空间形态或结构特征也会相应演化。Papageorgiou和Pines认为，集聚空间结
构最根本的决定因素在于集聚和扩散两种力量的平衡，而两种作用力的不同组合就会衍生不同的空间结构，或均衡或集中，或呈现单中心，或呈现多中心的形态特征［14］。而区域经济的理论研究表明，集聚空间结构的多中心化发展，是通过经济活动的分散化集聚，有效降低集聚不经济，并通过在更大空间尺度上的再集中，获取集聚经济和协同效应，从而实现区域经济规模的持续增长和竞争力的提升。因此，空间结构的演化也是支撑地区经济持续增长的重要条件。
对城市群空间发展的相关研究表明，城市群的空间发展具有阶段性演化特征。总体上，城市群经济集聚的空间结构随着区域经济发展必然经历由单中心集聚向多中心集聚的演化过程，且城市群内的城市间联系日益紧密、分工日益成熟，使得城市
第5期孙铁山：中国三大城市群集聚空间结构演化与地区经济增长65
群的结构和功能趋于不断发展和完善［15-16］。为进一步考察中国三大城市群集聚空间结构的变化，首先观察三个城市群中心—外围结构的演化趋势。将上海、广州、北京确定为长三角、珠三角和京津冀的中心城市，用这三个城市的地区生产总值占城市群的比重反映三个城市群经济活动在中心城市的集中程度。结合区位系数和中心城市经济集中度，可以分析三个城市群中心城市和外围地区的中心—外围结构的变化。当区位系数较高且中心城市集中度较高时，城市群经济集聚呈现中心城市极化的空间结构，而当区位系数较高、中心城市集中度较低时，则城市群经济集聚可能呈现多中心集聚的空间结构，即外围出现与中心城市相抗衡的经济中心。
图3显示了1995—2014年三大城市群中心城市经济集中度的变化。结合图1和图3可见，对于京津冀而言，随着经济集聚水平的提高，城市群中心—外围的集聚空间结构也发生了明显变化。
2002年以前，京津冀经济集聚水平的提高主要由中心城市（北京）主导，北京在城市群内的经济份额大幅上升，城市群中心城市极化的空间结构得到强化。而2002年以后，北京在城市群内的经济份额趋于稳定，并在2008年之后开始大幅下降，但这并没有降低城市群的整体经济集聚水平。因此，2002年以后京津冀经济集聚水平的持续提高主要是因为外围城市的经济集中度快速增加。对于珠三角而言，中心城市（广州）的经济集中度总体相对稳定，但1995—2005年间珠三角经济集聚水平持续提高，说明外围城市经济集中度不断增加。对于长三角而言，中心城市（上海）的经济集中度在1995—2000年间略有上升，此后则持续大幅下降，说明长三角中心城市极化的空间结构一直在持续弱化。但从城市群整体集聚水平来看，1995—2005年间长三角经济集聚水平一直持续提高，说明外围城市经
jamelia济集中度有所增加。
图3三大城市群中心城市经济集中度的变动趋势
Fig.3Changes in monocentricity of economic
agglomeration in three metropolitan regions
总体上，三大城市群中心城市经济集中度都有不同程度的降低，而外围城市经济集中度的提高则暗示城市群内除中心城市以外形成了新的经济集聚中心，从而促使集聚空间结构向更加趋向于多中心结构的方向演化。为进一步考察三大城市群集聚空间结构的变化，绘制1995—2014年三大城市群各核心城市地区生产总值占城市群比重随到中心城市距离分布的散点图，并进行局部回归（loess）拟合（图4）。
由图4可见，虽然三个城市群中心城市占整个城市群的经济份额都有所下降，但中心城市在整个城市群经济中的比重仍超过20%，是所有城市中最
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卷kamikaze
图4三大城市群各城市GDP占城市群的比重随到中心城市距离的分布及变动趋势
Fig.4Distributions of GDP shares of cities in three metropolitan regions with distance to the central city and their changes
高的。随着中心城市占城市群经济份额的下降，外围城市中出现了经济快速增长的新的集聚中心。就京津冀而言，1995—2002年，京津冀经济集聚主要表现为向中心城市北京一极集中的极化趋势，北京的经济份额从1995年的31.9%上升到2002年的
38.2%，上升了6.3个百分点。2002—2007年，北京的经济份额趋于稳定，经济活动主要向天津及其周边的唐山和沧州集中。而2007年以后，北京的经济份额大幅下降，京津冀经济集聚主要表现为向天津一极集中的极化趋势，天津的经济份额从2007年的19.8%上升到2014年的26.1%，上升了6.3个百分点。
相比于京津冀，珠三角中心城市经济集中度较低且总体稳定。1995—2004年间，珠三角经济活动主要是向东莞和深圳集中，10年间深圳在珠三角的经济份额上升了8个百分点，东莞在珠三角的经济份额上升了4.8个百分点。2004年时，东莞、深圳和中心城市广州三个城市的经济总量占整个城市群的67.6%，组成珠三角的经济核心区，整个城市群的经济极化特征十分突出。2000年以后，经济活动也开始向佛山、中山扩散，2000—2010年佛山在珠三角的经济份额上升了3.6个百分点，而中山在珠三角的经济份额也上升了1.2个百分点，经济核心区的范围有所扩大。2004年以后，深圳占珠三角的经济份额开始明显下降，到2010年下降了3个百分点。但2010年以后，深圳的经济份额又开始上升，同时经济活动开始进一步向外围的肇庆、惠州扩散，这些城市占城市群的经济份额有所增加，但增幅都在1个百分点以下。总体上，2004年以后，珠三角经济极化的趋势得到遏制，经济活动呈现微弱的向
外围地区扩散的趋势，但围绕广州中心化集聚的空间结构并未明显改变。
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三大城市群中，长三角中心城市经济集中度最低，除了中心城市上海，长三角一直存在苏州—无锡、南京、杭州和宁波四个经济集聚中心。1995—2000年，长三角经济活动主要向上海集中，经济集聚呈现中心城市极化的趋势，6年间上海的经济份额上升了1.9个百分点。2000年以后，上海的经济份额开始大幅下降，从2000年的29.6%下降到2014年的23%。与此同时，经济活动主要向苏州和南京集中，2000—2014年间苏州的经济份额上升了3.2个百分点，南京的经济份额上升了2个百分点，以上海—苏州—无锡为主中心，南京、杭州、宁波作为三个次中心的多中心空间结构得到强化。1995
年时，一个主中心、三个次中心在整个城市群经济中的比重为68.9%，到2014年时上升至69.3%。
2005年以后，长三角经济空间集聚水平不断下降，主要是经济活动向北部的南通、常州、扬州、泰州、镇江扩散，导致长三角经济地区分布更加均衡。从loess拟合曲线来看，长三角经济地区分布形式与珠三角、京津冀明显不同，经济活动不仅向紧邻中心城市的周边地区扩散，在距中心城市200km以外的地区，仍存在不断崛起的集聚中心（loess曲线翘尾上扬），更加表现出多中心的空间结构特征。
总体而言，三大城市群中，京津冀经济集聚的中心极化特征最为明显，经济集聚呈现出北京、天津中心化集聚的空间结构。虽然中心城市北京在城市群中的经济份额开始下降，但天津在城市群中的经济份额快速上升，因此整个城市群仍由北京—天津两个中心主导，经济地区分布的不均衡性没有发生根
本的改变。珠三角与京津冀类似，中心城市广州在城市群中的经济份额总体稳定，但外围集聚中心的发展主要在临近广州的周边地区，经济活动的扩散呈现出圈层式扩散的特征，从而在整个城市群形成了不断扩大的经济核心区，整个城市群核心—边缘的集聚空间结构没有发生根本的改变。而长三角则呈现出了一个主中心和三个次中心的多中心空间结构特征，经济活动除了向上海周边地区（主要是苏州）扩散，外围仍存在其他集聚中心，且以南京为核心的经济集聚不断强化，促使经济地区分布变得更加均衡。
3.2集聚空间结构演化与地区经济增长
与经济空间集聚和地区经济增长之间的倒U 关系类似，集聚空间结构的演化与地区经济发展之间也存在着倒U型关系。城市群发展初期，集聚经济往往通过城市群内中心城市的极化效应获得，而随着中心城市集聚程度不断提高，过度集中的人口和产业会带来拥堵效应，造成地价高涨、环境恶化、交通拥堵等“大城市病”，而且中心城市本身的财政、公共服务和社会保障压力也不断加大，造成城市运行和管理上的困难。同时，中心城市经济集聚的极化效应，还会吸引周边地区的人口和产业进一步向中心城市集中，这不仅挤压了外围城市的发展，也导致中心城市向周边地区进行低密度的蔓延，造成资源配置的低效率。总体上，集聚经济的正负外部性造成一个两难，表现为随着中心城市集聚程度的提高，集聚经济带来的效率提高和相应地内部运输成本上升、环境恶化、生活品质下降等造
第5期孙铁山：中国三大城市群集聚空间结构演化与地区经济增长67
成的效率损失之间的平衡。为了避免集聚不经济，并持续获得集聚经济效益，城市群集聚空间结构会相应演化，即在中心城市以外形成新的集聚中心。城市群空间结构的多中心化，通过中心城市职能向外疏解，有效降低聚集不经济，并通过在更大空间尺度，即区域层面上多个中心的再集中获取整合效应，实现城市群的可持续发展和效率提升。城市经济的理论研究也表明，中心城市极化的集聚空间结构可以在特定的交易费用下维持，而交易费用超过一定水平，集聚空间结构将被驱散，新的和比较小的集聚中心将出现［17-18］。因此，随着地区经济发展，集聚空间结构的中心极化水平会随着经济发展水平和经济集聚程度的提高呈现倒U型的变化趋势。
将1995—2014年三大城市群中心城市经济集中度分别和城市群的人均地区生产总值、经济集聚水平（区位系数）绘制散点图并进行曲线拟合（图5、图6）后发现，城市群中心城市极化水平与地区经济发展水平和经济集聚程度之间的确存在倒U关系。即在经济发展初期，随着经济集聚程度的提高，经济布局往往呈现出中心城市极化的空间结构特征。但随着经济发展水平的提高，在经济活动趋于分散化的同时，经济集聚的空间结构也会向更加趋向于多中心结构的方向发展，城市群的中心城市极化水平开始下降，在中心城市以外形成新的集聚中心，
促使城市群空间结构向多中心集聚转变。
图5三大城市群中心城市经济集中度
和地区经济发展水平间的倒U关系
health the worldFig.5The inver-U relationship between monocentricity of economic agglomeration and economic development in
three metropolitan regions
4经济集聚、空间结构演化和地区经济增长的格兰杰因果关系检验
经济集聚及其空间结构演化和地区经济增长是相互影响的内生化过程，经济活动的空间集聚及其结构演化会促进地区经济增长，
而地区经济增长
图6三大城市群中心城市经济集中度和
地区经济集聚水平间的倒U关系
Fig.6The inver-U relationship between monocentricity of economic agglomeration and agglomeration of economic activities in three metropolitan regions
也会进一步强化经济活动的空间集聚，推动集聚空间结构的演化。为此，我们采用格兰杰因果关系检验的方法考察两者之间的关系。格兰杰因果关系检验是从统计意义上检验两组或多组时间序列之间的相互影响。在考察序列y在多大程度上由其滞后值解释时，加入序列x的滞后值若能有效改善对y的解释程度或预测能力，则称序列x为序列y的格兰杰原因。因此，我们建立用于检验经济集聚、空间结构演化和地区经济增长之间格兰杰因果关系的向量自回归模型。
已有研究大多只关注经济集聚水平和地区经济增长之间的关系，往往忽视了经济集聚过程中空间结构变动对地区经济增长的影响。因此，本文同时将经济集聚水平、集聚空间结构（中心极化或多中心集聚水平）以及地区经济增长设定为内生变量，建立如下三元向量自回归模型：
ì
í
î
ï
ï
ï
ï
ï用身份证号查四六级准考证号
ï
Δy t=α0+∑i=1kα1iΔy t-i+∑i=1kα2iΔA t-i+∑i=1kα3iΔS t-i+ε1t ΔA t=β0+∑i=1kβ1iΔy t-i+∑i=1kβ2iΔA t-i+∑i=1kβ3iΔS t-i+ε2t ΔS t=γ0+∑i=1kγ1iΔy t-i+∑i=1kγ2iΔA t-i+∑i=1kγ3iΔS t-i+ε3t 式中：y t为城市群的人均地区生产总值；A t为城市群的经济空间集聚水平（以区位系数LC来测度）；S t为城市群的集聚空间结构，包括中心极化水平或多中心集聚水平；α、β、γ为方程的估计系数；k为滞后阶数；ε1t、ε2
t和ε3t都为白噪声。格兰杰因果关系检验要求时间序列必须是平稳的，实证研究中一般要对变量进行差分从而获得平稳序列。对模型
68经济地理第36卷
港大面试题
