人口集聚是一个明显的全球性趋势。若以人口密度不低于1000人/ km2、总人口不低于1万人的连片区域为标准，2015年欧洲、美国、中国和印度、日本分别占总人口(面积)的44.6%(1.6%)、43.6%(2.4%)、48.7%(2.9%)、47.0%(3.8%)和77.1%(12.4%)。由于土地相对稀缺，日本的情况很特殊，但人口过度集中似乎是世界各地普遍存在的现象。因此，从(经济)城市体系的角度来看待经济地理学是很自然的。
大量证据(例如Bettencourt et al. 2007)表明，城市的社会经济数量和人口规模之间存在很强的相关性(例如，工资、GDP、专利数量为正相关性，犯罪率为负相关性，交通拥堵程度为负相关性)。因此，了解和解释城市的形成地点和规模，以及哪些城市在增长或衰退，是特别有意义的。
众所周知，在一个相对自治的经济区域(通常是一个国家或一组相当一体化的毗连国家，如欧盟)中，城市规模的分布大致遵循(特定地区的)幂律(例如Decker et al. 2007)。图1显示了1980年、2000年和2010年日本城市的排名(人口)规模分布(其中排名表示人口规模方面的排名)在整个30年期间，城市规模分布的上尾保持了相当持久的幂律。
图1日本城市的等级规模分布
城市的人口规模在很大程度上反映了其产业结构。在最近的研究中，对于1980年至2010年持续出现的110个三位数制造业中的每一个行业，我都确定了每个行业具有显著集聚的城市，并将其指定为该行业的集聚城市(Mori 2017)我展示了一个行业的集聚城市的数量和平均人口规模呈现出尖锐而持久的对数线性关系，如图2所示，1980年、2000年和2010年。
图2日本制造业集聚城市数量及平均规模
从图中可以看出，各行业的集聚城市数量差异很大，分布在少数城市的产业分布在较大的城市。事实上，这些产业表现出强大的集聚空间协调——拥有更多本地化产业的城市也包含更多无处不在的产业。因此，大城市和小城市之间的产业构成存在等级关系。
为了更清楚地看到这种层次结构，图3重新绘制了2010年产业集聚城市的数量和平均规模(红色)，以及它们的上界和下界(虚线)如果红色图只能位于两条虚线之间，我们可以看到，集聚城市的实现平均规模几乎达到了它们的上限，这基本上意味着产业正在最大的城市聚集
图3城市群平均规模的上下界
更有趣的是，在这些人口和产业集聚模式所表现出的强大而持久的幂律规律背后，存在着相当大的人口和产业活动在城市之间的流动。一方面，在1980年存在的309个城市中，有114个被其他城市吸收或消失，而26个是新成立的，2010年只剩下221个。1980年和2010年的城市人口平均增长了24%，标准差高达47%(总人口增长了9%)。另一方面，城市之间也有大量的产业流动。虽然1980年一个城市的产业多样性(由聚集的产业数量定义)与2010年的产业多样性之间存在0.94的高相关性，6单个城市的产业构成平均变化超过30%
以日本为例，城市人口增长的巨大差异清楚地反映了公路和高速铁路网的发展(分别为图4和图5)，这两个网络始于20世纪60年代，到2010年几乎完成。图6绘制了1980年和2010年存在的城市的人口增长率(1980年至2010年)，其中增长/下降受到高速公路、高铁和机场发展强烈影响的城市分别用蓝色、红色和绿色表示。
图4日本高速公路网的发展
图5日本高速铁路网的发展
图61980 - 2010年城市人口增长情况
人们可以看到，大的偏差(积极和消极)往往与交通网络的发展有关。特别是那些直接位于主要终端和交叉路口的城市(如东京、福冈、冈山、札幌)大幅增长，而那些远离网络发展的城市(如釜石、气仙沼)则大幅下降。然而，一个普遍被忽视的事实是，如果某个城市位于其他主要城市，特别是位于主要交通节点的城市附近，那么该城市区域间交通的改善本身并不一定会导致该城市的人口增长。例如，位于福冈旁边的北九州，以及位于福冈和冈山之间的库尔(参见图5)，尽管与福冈和冈山处于相同的主要公路和高铁路线上，但人口却大幅下降。改善区域间交通的这种负面影响是由于附近主要城市的集聚阴影的存在。
这些事实具有重要的政策含义。尽管区域政策对单个城市的规模和社会经济结构有一定的影响空间——正如上文所示，交通发展政策似乎有明显的影响——但也存在系统层面的“音乐椅”约束，即可以增长的城市数量和间隔服从于那些严格的幂律规律。特别是，交通通达性的统一改善(如全国高速公路的发展)并不会对单个城市和地区的增长产生单调的影响，因为可供城市/地区增长的“椅子”数量有限。
在现有的关于经济集聚的实证和政策文献中，这些经济集聚的分布约束大多被忽视(例如，参见Redding和Turner 2015年的一项调查)，单个城市/地区的增长通常与其地方特征(例如区域间交通通道)有关。这可能是经济集聚最迫切需要在理论和实证分析中明确考虑的方面之一(参见Akamatsu et al. 2017，关于这一方向的理论和实证框架的广泛讨论)。
编者注:本专栏所基于的主要研究最初是作为讨论文件日本经济贸易工业研究所(RIETI)的研究员。
参考文献
Akamatsu, T, T Mori, M Osawa和Y Takayama(2017)，“集聚和分散的空间尺度:理论基础和实证意义”，讨论论文第80689号，慕尼黑个人RePEc档案。
Bettencourt, L M A, J Lobo, D Helbing, C Kühnert和G B West(2007)，“城市的增长、创新、规模和生活节奏”，美国国家科学院院刊，104(17)， 7301-7306。
Decker, E H, A J Kerkhoff, and M E Moses(2007)，“全球城市规模分布模式及其基本驱动因素”，《公共科学图书馆•综合》2 (9)， e934。
Kanemoto, Y，和K Tokuoka(2001)，“日本都市圈标准的建议(日语)”，应用区域科学杂志， 7,1 -15。
Mori, T(2017)，“1980年至2010年日本城市规模和产业结构的演变:不断的搅动和持续的规律性，”亚洲发展评论,即将到来。
Mori, T, and T E Smith(2014)，“一种用于检测产业聚集的概率建模方法”，经济地理杂志，14(3)， 547-588。
Redding, S J，和M A Turner(2015)，“运输成本与经济活动的空间组织”，载于G Duranton, J V Henderson和W C Strange(编者)，区域和城市经济学手册第5卷，爱思唯尔:1339 - 1398。
尾注
该计算基于橡树岭国家实验室为欧洲、美国、中国和印度开发的LandScan数据，在30″×30″网格水平上估计的环境人口数量。日本的相应数据基于2015年日本人口普查。
[2]这里的城市定义是基于Kanemoto和Tokuoka(2001)的城市就业区。
利用Mori和Smith(2014)开发的统计聚类技术来识别产业集聚。
对于每n个城市群城市(沿横轴)，上(下)界由最大(最小)n个城市的平均规模给出。
Hsu(2012)通过运输成本的存在和收益增长的巨大多样性所产生的内生集聚机制，首次正式解释了城市产业构成的层次结构以及城市规模分布的幂律。
[6]这里将城市边界固定为2010年的城市边界，以比较1980 - 2010年各城市的产业构成。
1980年至2010年某城市产业构成的比较基于贾卡尔指数(Jaccar index)，该指数定义为该城市1980年和2010年聚集的一系列产业的交集与总和的比例。110个制造业行业的平均指数为0.52。对于给定的产业多样性水平，贾卡尔指数为0.5意味着该城市三分之一的产业被取代。
