期刊：PNAS

中文题目：美国城市的连贯性

英文题目：The Coherens of US cities

作者：Simone Daniotti, Matté Hartog, Frank Neffke

发表日期：2025年1月17日

摘要

多样化经济对于城市增长和发展至关重要，但多样化往往需要城市不断扩大能力基础，代价高昂。本研究引入“城市经济活动连贯性”（城市中随机抽样的生产单位之间的技术距离）指标，分析多样化经济与城市能力基础间的平衡关系。以美国城市体系近两百年（1850年至今）的发展历程为研究对象，收集超过6亿条历史人口普查数据、800万份专利记录以及近几十年来城市详细的职业和产业概况等表征1850年以来美国城市的经济活动。研究发现：尽管170年间美国经济地理格局发生了巨大变化，但城市系统的平均连贯性保持不变；在不同时间段、不同数据集、不同相关性标准下，连贯性随城市规模的增大而呈同比例下降，这表明经济多样化受到城市规模的普遍约束。

研究框架

多样性对于经济发展和城市繁荣具有重要意义。多样化经济在韧性表现、对创新的积极影响等方面已有诸多研究。但关于城市管理经济多样化的能力以及时间演变、城市的管理能力与城市规模的关系等研究却凤毛麟角。此外，城市经济长期演变研究面临城市经济活动以及经济分类体系在长时间周期内会发生巨大变化的挑战。

为解决上述问题，本研究构建了一种与城市规模无关，且不受经济分类体系变化影响的“连贯性”指标。即，在城市中随机抽取两个生产单位，研究其关联性或技术接近程度，以确定城市经济活动整合的“连贯性”。原理是：根据经济复杂性理论，企业通过调动不同的生产能力以生产产品。那么产品多样化就需要更广泛的城市生产能力，在生产单位数量有限的背景下，生产能力的关联性成为城市经济多样化的重要影响因素。就是说，城市内两个随机生产单元的关联性越低，城市的能力基础越广泛。

具体而来，本研究收集了19世纪到20世纪数以亿计的美国人口普查数据、1975年至2020年美国发明家的数百万份专利记录等多个大尺度微观数据集，整合成为跨时间、跨城市、跨类型的美国城市职业、产业、技术的生产单位数据，以研究1850年至今美国城市体系的演变。主要结论有两个：第一，美国城市体系中各城市的平均一致性保持稳定；第二，连贯性和城市规模之间存在普遍关系，即连贯性的弹性与城市规模之间的关系在不同时间和活动类型中保持不变，其数值约为-4%。

数据与方法

1、数据

本研究数据分为三种：一是美国1850年至1940年每十年一次的人口普查数据。其中包含了超6亿条个人记录，基于此可分析美国从550个到900个城市的演变过程中城市的职业构成和变化情况。二是2002至2022年美国劳工统计局关于350个大都市地区超过800种职业的就业数据。关于以上职业数据，研究中重点关注可能产生可贸易产出、以及地理.分布受相关能力可用性影响的职业，忽略服务于当地人需求的面包师、教师、护士等职业。三是美国专利商标局1980年至2020年间超过800万项专利数据，根据城市、技术属性将专利数据分配到650个职业领域和900个城市。

2、连贯性模型

本研究将经济连贯性定义为城市内随机两个生产单位（如工人、发明家或企业）在经济活动中的“相关性”。包含基于历史人口普查记录的职业技能相关性、基于劳工统计局数据的职业在同一城市、产业中的相关性、基于专利数据的两种技术在在同一专利中的相关性。

图1 连贯性测度

（a）接近性P。节点表示职业，边表示它们之间的关联性。

（b）密度D。密度矩阵反映各职业与城市经济的“契合度”，定义为与其他职业的期望关联性。

（c）连贯性。同一城市不同职业之间的平均关联性，计算为D*E。

研究结果

1、美国城市系统的结构转型

美国人口从1850年的约2300万增长至1940年的1.32亿，2022年进一步增至3.32亿。随着人口增长，美国经济结构发生剧烈转型：1850年，仅约15%的人口居住在城市，约60%的劳动人口从事农业；到1940年，56%的美国人口为城市居民，约25%的工人从事制造业；如今，80%的美国人居住在城市地区，服务业已成为主导产业，占所有就业岗位的70%。

尽管转型迅速，但近两个世纪以来美国城市的平均连贯性始终保持恒定。图2（e）中蓝色线代表1850-1940年人口普查数据的城市平均连贯性，橙色线代表2002-2022年BLS数据的结果，绿色线代表1980-2020年专利数据的结果。在所有数据集中，连贯性均无统计学显著变化；此外，从职业连贯性（蓝色线和橙色线）来看，1850年的城镇与如今的大都市区之间也无明显差异。这意味着，尽管城市经济发生了实质性转型，但它们在转型过程中维持了恒定的连贯性水平——即城市在脱离过去的经济活动时，其（不断变化的）活动之间的“紧凑度”保持不变。

图2 稳定连贯性下的美国城市结构转型

（a）（b）（c）美国人口增长示意图，（d）职业向量随时间的相关性变化，（e）连贯性指标

3、连贯性与城市规模

城市系统的平均连贯性保持恒定，这一结论不适用于单个城市。总的来说，多样性随城市规模增长而提升，而连贯性则随城市规模增长而下降。连贯性对数与城市劳动人口数量的对数回归结果显示，连贯性与城市规模呈负相关；不同数据集和时期，连贯性对城市规模的弹性在统计学上无显著差异，且均接近-4%。即城市规模翻倍时，连贯性大致下降4%。这一规律不仅适用于整个美国城市系统，也适用于美国西海岸相对隔绝的城市系统。

图3 连贯性与人口散点图

4、西海岸城市

1869年之前西海岸与美国其他地区处于隔绝状态，为研究城市系统如何从零起步并融入更大规模的现有城市系统提供了独特视角。

1850年西海岸城市仅拥有约40%的贸易类职业，到1900年增长至90%，即便在快速多样化时期，西海岸城市的平均连贯性仍保持显著恒定，且与美国东部城市的连贯性水平无显著差异。连贯性对城市规模的弹性在最初30-40年中存在波动，但随后迅速收敛至美国其他地区的水平。

讨论与启示

1、讨论

第一，关于连贯性与城市规模关系的函数形式及-4%弹性的理论解释。除了模仿-创新概率模型以外，可能存在其它解释，例如随着城市规模扩大导致分工深化以及产生新的专业化分工，而合理的解释因素不应受技术之类的短期会发生变化的因素影响。

第二，本研究主要基于城市中劳动者的平均近邻性指标，如果劳动者主动寻找合作伙伴，即使连贯性水平不高，实际上仍有大量临近职业的劳动者。下一步可通过关注关联性分位数进行调整。例如，计算每个工人与城市其他工人关联性的90分位数。平均连贯性低但90分位数连贯性高的城市，可能由多个联系紧密但彼此独立的活动集群组成。

第三，本研究在区域发展和增长政策领域具有重要意义。本研究显示城市能够维持的生产活动广度受到其规模的精确约束，而且，城市在转型过程中维持恒定连贯性的事实表明，存在限制多样化速度和路径的结构性约束。这意味着，区域发展和增长的多样化战略应将城市连贯性与其规模进行基准比对，提出能够维持城市内部连贯性的转型路径。

2、启示

本研究从宏观层面探讨了城市转型发展可能存在结构性约束，技术、劳动力等能力基础既是城市转型发展的优势所在，又为城市转型发展划定了“路径依赖”，不适合的转型发展道路可能花费巨大而收效甚微。

文献来源：https://arxiv.org/html/2501.10297v1

声明：以上中文翻译为译者个人对于文章的概略理解，论文传递的准确信息请参照英文原文。

撰稿：远萌

初审：任杰

审核：杜军

终审：鲁鹏