项目团队:北京市城市规划设计研究院交通所交通模型小组
城市未来的发展规模可以预判吗?城市发展存在周期吗?城市发展存在极限吗?城市规模可以用微观经济学去解释吗?怀着对上述问题的好奇与预期,我们邀请了南美洲最好的高校——智利大学的复杂工程系统学院教授Francisco J. Martínez(Martínez在英国利兹大学获得博士学位),就他的最新研究成果与我们进行分享。
1、自然界的基础代谢率法则
其实人类出现前,自然界就已经存在了生存法则,1960年Hemmingson发现了自然界的基础代谢率,即生物的基础代谢率与其体型存在弱线性的关系,而非完全线性关系,即随着质量增加,其单位的代谢率降低了。
2、城市发展是否服从自然界的基础代谢率法则
城市是否有这样的规律呢?就是随着城市规模的增大,是否可以出现城市投入产出更优化的局面呢?如果是如此,那城市尤其是大城市的成长是否会成为共同的趋势呢?
上图为Kuhnert, Helbing & West, Physica在2003年发现总结的欧洲几个城市的加油站数量与城市人口的关系,一样也呈现出弱线性的关系。即城市基础设施的建设与城市人口的规模呈现弱相关。
而通过观测收入、犯罪率、专利数、GDP可见,城市的上述产出与城市规模呈现强线性关系。
综上,可见随着城市规模的扩大,我们的基础设施投入的单位效益也呈现着增高的趋势。就是说随着城市的规模增长,城市呈现出越来越优越的规模效益。
3、城市规模的加速发展是否存在周期性
按上述理论,城市应该随着规模效益的增长而一致呈现增长,但上述的增长是否是一成不变的,或是有周期性可循呢?
Martinez教授继续基于城市的微观经济学中的竞租理论等推导发现租金的增长(或者说房价的增长)是与城市规模(或者总人口)的增长呈强线性相关的关系。
而这样的增长是存在一定的周期性规律而非一致呈现强线性增长的。
4、初步研究结论之于北京
教授研究发现随着城市投入产出的非线性关系,城市规模呈强线性增长,而同时推导发现城市发展存在着周期性,在一个时间节点城市的发展将遇到瓶颈,城市需要改变发展方式,达到城市转型发展的节点。甚至城市在这样的时间节点随着新秩序的构建,在一定时期内会出现倒退甚至崩塌的状态,但随着新秩序的形成与稳定,城市将呈现新的增长,城市规模也将呈现超越上一周期的增长。同时,城市的更新周期将一次快过一次。
上述研究虽然是处在理论层面,但与目前北京的总体规划规划工作,城市空间调整工作等好像呈现出一定的相似性。如果上述理论成立,北京目前就应该处在两个发展周期的交汇节点。城市将在新的总体规划的调整下,实现城市的调整与更新,并在不久的将来,迎来新城市结构下的更快速的发展。
此外,若上述研究结论成立,北京的转型发展周期将随着产业革命等速度的加快,变得越来越短。
基于上述研究和判断,我院拟与Francisco J. Martínez建立长期合作关系,尝试将世界先进的城市规模预判及发展周期预估数学理论在北京做进一步的实证分析。
上述内容为作者根据Martinez教授讲稿消化整理完成,理解分析若有偏差,请见谅。有兴趣的学者,请进一步通过“Cities’power laws: the stochastic scaling factor” (Martínez, 2016, E&P B)了解相关研究。