结构转型、土地利用与城市扩张：基于法国180年历史数据的空间均衡分析

《The Review of Economic Studies》：Structural Change, Land Use and Urban Expansion

本刊推荐：为揭示结构转型过程中城市增长的内在机制，研究者构建了一个包含内生土地利用的多部门空间均衡模型。该研究通过法国180年的历史数据校准发现，农业生产力提升通过降低城市边缘农地价值（机会成本）和释放住房需求，驱动城市面积增速远超人口增速，导致城市密度持续下降。这一机制为理解长期城镇化过程中的城市蔓延（urban sprawl）和土地价值重构提供了新视角。

　　

自工业革命以来，人口从农村向城市的大规模迁移与劳动力从农业部门向制造业和服务业部门的重新配置——即结构转型现象——相伴而生。在这一宏大叙事下，城市如何成长？是依靠既定区域内的集约化增长（密度提升），还是通过扩大城市面积来容纳更多劳动者（外延扩张）？法国长达180年的数据显示，城市面积的增长速度远超人口增长，导致平均城市密度出现持续性下降。这一看似反直觉的现象背后，隐藏着结构转型与土地利用之间深刻的互动关系。

传统观点常将城市蔓延归因于通勤技术的改进，例如汽车和公共交通的发展使得居民可以居住在离工作地点更远的地方。然而，本文的研究者提出了一个新颖的机制：结构转型本身，特别是农业部门的生产率增长，是驱动城市形态演变和土地价值重估的关键力量。当农业生产力低下时，食品昂贵，农地价值高企，家庭将大部分收入用于满足基本食物需求，无力负担宽敞的住房，导致城市面积狭小、人口高度密集。随着农业生产力提高，劳动力从农业中释放出来，农地得以转化为城市用地，农地价值相对收入下降。同时，家庭摆脱了强烈的生存性消费约束，对住房的需求上升。这两个渠道共同作用，使得城市能够以更快的速度在面积上扩张，即使人口增加，平均密度也能持续下降。

为了回答“结构转型如何影响城市增长”这一核心问题，研究人员Nicolas Coeurdacier、Florian Oswald和Marc Teignier在《The Review of Economic Studies》上发表了他们的研究成果。他们开发了一个多区域空间一般均衡模型，将内生土地利用决策嵌入到经典的结构转型理论框架中。模型包含三个生产部门：农村部门（农业）、城市部门（非农产业）和住房部门。土地作为一种固定要素，在农业用地和城市住房用地之间进行竞争性配置。模型的关键创新在于，它将标准的单中心城市模型（monocentric city model）与多部门经济增长模型相结合，使得城市边缘（urban fringe）的土地租金必须等于其农业用途的边际产出，从而内生了城市扩张的机会成本。

研究者利用法国自1840年以来的历史数据对模型进行了定量评估。他们收集了关于农业就业份额、农业土地利用、城市面积、人口密度和土地价值的长时段数据。通过历史地图和卫星影像（如Global Human Settlement Layer, GHSL）精确测量了100个主要城市从1870年至今的面积变化。同时，他们从法国农业部获取了地方层面的农地交易价格数据（“Petite Région Agricole”, PRA），并利用了Piketty和Zucman（2014）以及Knoll等人（2017）关于法国土地和住房财富的历史序列。

在技术方法上，本研究的关键在于构建和校准一个动态空间均衡模型。主要方法包括：

1. 1.1.
   模型构建：建立包含农业、城市和住房三部门的多区域空间一般均衡模型，引入非位似偏好（non-homothetic preferences）以驱动结构转型，并内生化土地利用（农业vs.住房）。
2. 2.2.
   通勤成本微观基础：基于通勤模式选择模型，参数化通勤成本函数，使其依赖于城市工资和通勤距离（τ(?_k) = a·(w_u,k)^ξ_w·(?_k)^ξ_?），并利用法国个体通勤数据校准弹性ξ_w和ξ_?。
3. 3.3.
   历史数据校准：利用法国1840-2015年的历史数据（包括部门就业、土地用途、城市面积与人口、土地价值等）校准模型参数，特别是部门生产率（θ_r,t, θ_u,t）的时序路径和区域异质性。
4. 4.4.
   定量模拟与验证：通过模型模拟生成城市面积、密度、土地价值等变量的时序和截面预测，并与历史数据进行对比，评估模型的解释力。同时利用工具变量法（IV）等计量经济学方法验证模型核心机制（如农地价格对城市密度的影响）。

研究结果

城市扩张与密度下降的量化匹配

模型成功地复制了法国城市面积和人口增长的长期趋势。

数据显示，自1870年以来，法国主要城市的面积扩大了约30倍，而人口仅增长了约4倍。模型的定量模拟结果显示，尽管未能完全匹配早期的面积扩张速度，但它解释了绝大部分的城市面积增长和随之而来的平均城市密度下降。模型预测密度下降了约6倍，与数据中观察到的8倍下降相近。这表明，结构转型和内生土地利用的机制是解释城市蔓延的有力工具。

结构转型与通勤成本的双重驱动

研究发现，城市密度的下降是两种机制共同作用的结果。一是结构转型渠道：农业生产力（θ_r,t）提升降低了农产品的相对价格和农地价值（相对于收入），减少了城市扩张的机会成本，同时释放了家庭的住房需求，促使城市向外低密度扩张。二是通勤成本渠道：城市生产力（θ_u,t）增长使得居民通勤速度提升（由于ξ_w < 1），通勤成本占收入比重下降，居民愿意为更大的住房而居住在更远的郊区。反事实实验表明，若农业生产力停滞（无结构转型），城市密度不会显著下降甚至可能上升；若通勤成本对收入弹性为1（无通勤速度提升），密度下降幅度仅为基准情景的30%。两者结合才能解释观测到的大部分密度下降。

城市内部密度结构演变

模型进一步揭示了城市内部密度梯度的变化。

不仅城市边缘的密度下降，城市中心的密度也因居民向郊区迁移而下降。然而，巴黎的历史数据显示，中心密度的下降幅度小于平均密度的下降。模型的预测与此一致：结构转型主要通过在城市边缘增加低密度居住区来拉低平均密度，而通勤成本下降则主要驱动居民从中心向郊区重新分布。这表明两种机制对城市内部空间结构的影响存在差异。

土地价值的重新分配

模型成功地再现了土地价值的历史演变。

随着结构转型的推进，农地价值占国民收入的份额从19世纪初的高位持续下降，而城市土地价值则显著上升。尽管城市人口和住房需求增长，但由于城市在边际上的快速扩张（extensive margin），在一定程度上抑制了城市土地租金和住房价格的早期上涨。模型预测住房价格指数呈现“曲棍球杆”形状（hockey-stick shape）——在较长时期内相对平稳，而后加速上涨——这与Knoll等人（2017）记录的法国数据定性相似，但模型仅能解释战后房价上涨幅度的一半左右，暗示近期房价飙升可能还受到低利率、土地用途管制等其他因素影响。

截面证据支持核心机制

利用当代截面数据，研究发现，被更昂贵（通常也更肥沃）农地所包围的城市，其人口密度显著更高。工具变量回归（以小麦产量作为农地价格的工具变量）表明，当地农地价格对城市密度的弹性在0.35左右，与模型预测的弹性（约0.38）非常接近。这为“城市边缘的土地机会成本影响城市密度”这一核心机制提供了强有力的实证支持。

结论与意义

本研究通过构建一个融合结构转型和城市经济学的空间均衡框架，并对法国长期历史数据进行严谨的定量分析，得出了几个重要结论。首先，农业生产力增长驱动的结构转型是解释长期城市蔓延和密度下降的一个基本但被忽视的力量。其次，通勤技术的改进虽然是重要的助推因素，但其效应在与结构转型相互作用时才得以充分显现。第三，模型揭示了土地价值在经济发展过程中从农业向城市用途的重新分配，并对住房价格的长期演变提供了新的见解。

这项研究的意义在于，它为理解经济发展、土地利用和城市形态之间的内在联系提供了一个统一的分析框架。它将宏观经济学中的结构转型理论与空间经济学的城市模型相结合，不仅能够复刻宏大的历史趋势，还能生成与微观截面数据一致的预测。这不仅加深了我们对城镇化进程的理解，也为思考当代城市面临的挑战（如住房 affordability、土地资源约束、可持续发展）提供了历史视角和理论工具。未来的研究可以在此基础上，进一步引入企业区位选择、更复杂的城市内部结构以及土地政策等因素，以更全面地刻画城市增长的动态过程。