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Dec. 02 2022

北漂故事還會繼續嗎?先了解不同規模都市怎麼形成

  • 圖|iStock

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  • 中研院經濟研究所許文泰研究員 圖|研之有物

    中研院經濟研究所許文泰研究員 圖|研之有物

  • 都市大小與腹地範圍示意圖 圖|研之有物(資料來源|許文泰)

    都市大小與腹地範圍示意圖 圖|研之有物(資料來源|許文泰)

  • 2019 年臺灣前十大都會生活圈 註:人口密度大於 2000 人 ∕ 平方公里的連續地帶,且一塊連續地帶的總人口數多於 1 萬為劃分標準。 圖|研之有物(資料來源|羅宇志)

    2019 年臺灣前十大都會生活圈 註:人口密度大於 2000 人 ∕ 平方公里的連續地帶,且一塊連續地帶的總人口數多於 1 萬為劃分標準。 圖|研之有物(資料來源|羅宇志)

  • 許文泰研究員透過實際案例研究,驗證了都市規模分布符合共同冪次律現象。 圖|研之有物

    許文泰研究員透過實際案例研究,驗證了都市規模分布符合共同冪次律現象。 圖|研之有物

  • 以美國為例說明分割腹地的方式。每次都拿前三大都市來分割腹地,全美前三大都市為紐約、洛杉磯和邁阿密,可分割出 3 塊腹地。接著,在每塊腹地內再選出三大都市,如美國西岸可選出洛杉磯、鳳凰城和舊金山,而全國可分割出 9 塊腹地。依此規則分割下去,會再得到 27 塊腹地。同時,需驗證每次分割出的腹地內,都市規模分布是否符合相同的冪次律。 圖|研之有物(資料來源|許文泰)

    以美國為例說明分割腹地的方式。每次都拿前三大都市來分割腹地,全美前三大都市為紐約、洛杉磯和邁阿密,可分割出 3 塊腹地。接著,在每塊腹地內再選出三大都市,如美國西岸可選出洛杉磯、鳳凰城和舊金山,而全國可分割出 9 塊腹地。依此規則分割下去,會再得到 27 塊腹地。同時,需驗證每次分割出的腹地內,都市規模分布是否符合相同的冪次律。 圖|研之有物(資料來源|許文泰)

  • 身為港口城市的高雄,相當適合發展石化產業,有利降低運輸原油、出口石化製品的成本,但首要任務必須解決高汙染、高碳排、高耗能等問題。圖為南臺灣石化重鎮林園工業區。 圖|純天然(數位島嶼)

    身為港口城市的高雄,相當適合發展石化產業,有利降低運輸原油、出口石化製品的成本,但首要任務必須解決高汙染、高碳排、高耗能等問題。圖為南臺灣石化重鎮林園工業區。 圖|純天然(數位島嶼)

  • 大臺北地區的通勤需求龐大,都會區內如蜘蛛網的高架道路成了聯通各地、疏解車潮的要道,卻也導致都市景觀欠佳、噪音與空氣污染、影響路邊建築採光與通風等問題。圖為臺北橋機車通勤盛況。 圖|Wikimedia

    大臺北地區的通勤需求龐大,都會區內如蜘蛛網的高架道路成了聯通各地、疏解車潮的要道,卻也導致都市景觀欠佳、噪音與空氣污染、影響路邊建築採光與通風等問題。圖為臺北橋機車通勤盛況。 圖|Wikimedia

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採訪撰文|羅宇志
責任編輯|田偲妤
美術設計|蔡宛潔

 

大都市是怎麼形成的?

你是北漂追尋自我的林怡姍?受夠職場險惡的陳嘉玲?還是「X!臺北」摔爛吉他的阿嘉?你可能會問,為什麼明知臺北不好混,眾人還是搶進這修羅場?或許你更該問的是:臺北為何能發展成聚集各種資源的都市?中央研究院「研之有物」專訪院內經濟研究所許文泰研究員,從「中地理論」與「共同冪次律」出發,驗證不同規模都市的分布規律與形成原因。從跨國研究回望臺灣現況,一起從經濟學視角探討區域發展關鍵!

圖|iStock

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你是否想過,為什麼臺灣的兩大都會區:臺北、高雄,剛好位在臺灣的南北兩端,而臺中則落在兩者中間,規模再小一點的市鎮,如苗栗、彰化、嘉義等,又散落在三大都市之間?

同樣的現象也發生在其他國家,像是美國的紐約與洛杉磯、日本的東京與大阪等,都是分布東西兩端的大都市,中間又發展出中小規模的市鎮。

事實上,幾乎每個大都市都有自己的腹地,腹地裡分布著數個中型市鎮,而中型市鎮的腹地裡又分布著更小的社區,形成一種循環往復的神秘現象。

中研院經濟研究所許文泰研究員、日本京都大學森知也教授、美國賓夕法尼亞大學 Tony Smith 教授試圖解開上述謎團,他們證實了都市規模與分布位置存在一種規律。在介紹這項研究成果之前,讓我們先從關鍵的「中地理論」(central place theory)談起。

中研院經濟研究所許文泰研究員 圖|研之有物

中研院經濟研究所許文泰研究員 圖|研之有物

什麼是中地理論?

地理學中有個「中地理論」正是在描述都市規模與分布位置的關聯,關聯的源頭來自市場的供給與需求。

現代社會充斥琳琅滿目的商品與服務,但生產與銷售各項商品所需的租金、設備、研發、管理等固定成本卻不同,越高的固定成本就需要越大的市場來支撐。

某些商品甚至需要好幾座都市的市場來支撐,例如桃園國際機場的航空公司,乘載了臺灣大部分的旅客。

支撐各類商品背後固定成本所需的市場,就是大都市涵蓋的腹地範圍。通常還會有數個中型市鎮分布在大都市的腹地內,提供日常商品給周遭居民。而中型市鎮的腹地內也會有許多小社區,方便左鄰右舍隨時滿足日用需求。

這種都市包含腹地,腹地內又有市鎮的循環分布狀態,可視為一種空間上的「碎形結構」(fractal structures)。

"綜上所述,一地能發展成大都市的原因之一是,該地具備多樣且獨有的商品與服務,能夠供應其龐大的腹地市場。"

都市大小與腹地範圍示意圖 圖|研之有物(資料來源|許文泰)

都市大小與腹地範圍示意圖 圖|研之有物(資料來源|許文泰)

然而,原始的中地理論並不嚴謹,許文泰 2012 年發表在經濟學期刊(The Economic Journal)的研究成果是將中地理論以更加嚴謹的方式去闡釋,並推導出都市規模分配的重要現象:共同冪次律(common power law)。

2020 年許文泰等三位學者於美國國家科學院院刊(PNAS)發表的研究成果,更進一步從實際資料出發,看看現實世界是不是像理論一樣,存在共同冪次律。

都市規模在空間中的分布規律

在說明「共同冪次律」之前,我們先來認識「冪次律」(power law)。

冪次律指的是,都市人口與都市規模排名的關係會接近以下數學公式:

ln(該都市人口)=  ln(最大都市人口)- a ln(該都市規模排名)

該公式的意思是,每當都市的排名乘以相同倍數時(例如第一名到第二名,第二名到第四名),人口都會減少一樣的比例。係數 a 代表都市人口受都市排名影響的強度,如果兩個區域內的都市規模分布符合相同的冪次律,就會有同樣的係數 a

聽起來挺繞口的,就讓我們以臺灣當例子來看看。下列圖表為 2019 年臺灣前十大都會生活圈,以人口密度大於 2000 人 ∕ 平方公里的連續地帶,且一塊連續地帶的總人口數多於 1 萬為劃分標準。

從中可發現,第一名的北北基桃人口數約是第二名高雄的 3 倍多,而高雄則是第四名臺南的近 3 倍,以此類推。當都市排名每乘以 2 時,都市人口大約會縮小至原先的 1/3。

2019 年臺灣前十大都會生活圈 註:人口密度大於 2000 人 ∕ 平方公里的連續地帶,且一塊連續地帶的總人口數多於 1 萬為劃分標準。 圖|研之有物(資料來源|羅宇志)

2019 年臺灣前十大都會生活圈 註:人口密度大於 2000 人 ∕ 平方公里的連續地帶,且一塊連續地帶的總人口數多於 1 萬為劃分標準。 圖|研之有物(資料來源|羅宇志)

共同冪次律就是上述冪次律現象,再加上前面提到的碎形結構,導致不同腹地內的都市規模分配都能發現相同的冪次律。

那麼為什麼需特地去驗證此現象呢?因為有些經濟學家並不這麼想。

位置很重要!都市的成長不只靠運氣

在經濟學中,對於都市規模分布的主流解釋是「隨機成長理論」。簡單來說,該理論認為每座都市的成長就像在擲筊,擲到聖筊就成長、擲到無筊就衰退、擲到笑筊就持平,因此大都市就像擲筊比賽的常勝軍,一直維持成長態勢。

然而,該理論最大的問題是,沒有考慮到都市規模分布與規模經濟、交通距離、市場範圍的關係。按照隨機成長理論來看,很近的距離出現多個大都市,或是一大片地區只有小村落,似乎都是合理的現象,但現實通常不是如此。

「如何去反駁隨機成長理論,反而是這份研究最有挑戰性的地方!」許文泰躍躍欲試地說。

許文泰研究員透過實際案例研究,驗證了都市規模分布符合共同冪次律現象。 圖|研之有物

許文泰研究員透過實際案例研究,驗證了都市規模分布符合共同冪次律現象。 圖|研之有物

如何驗證共同冪次律?

究竟要如何具體驗證都市規模分布是否符合共同冪次律現象呢?

許文泰在發表於 PNAS 的研究中 ,選了 6 個地理面積夠大、人口夠多的國家作為研究對象,包含 4 個已開發國家(美國、日本、德國、法國)以及 2 個開發中國家(中國、印度)。以國家當中的高人口密度連續地帶來定義都市,並以這些都市之間的開車距離來決定腹地範圍。

首先,將整個國家分割成少數幾個大都市的腹地,並驗證每塊腹地內的都市規模分布是否符合冪次律。透過重複分割與驗證,確認更小腹地內的市鎮符合相同的冪次律,直到不能再分割出腹地為止。

以美國為例說明分割腹地的方式。每次都拿前三大都市來分割腹地,全美前三大都市為紐約、洛杉磯和邁阿密,可分割出 3 塊腹地。接著,在每塊腹地內再選出三大都市,如美國西岸可選出洛杉磯、鳳凰城和舊金山,而全國可分割出 9 塊腹地。依此規則分割下去,會再得到 27 塊腹地。同時,需驗證每次分割出的腹地內,都市規模分布是否符合相同的冪次律。 圖|研之有物(資料來源|許文泰)

以美國為例說明分割腹地的方式。每次都拿前三大都市來分割腹地,全美前三大都市為紐約、洛杉磯和邁阿密,可分割出 3 塊腹地。接著,在每塊腹地內再選出三大都市,如美國西岸可選出洛杉磯、鳳凰城和舊金山,而全國可分割出 9 塊腹地。依此規則分割下去,會再得到 27 塊腹地。同時,需驗證每次分割出的腹地內,都市規模分布是否符合相同的冪次律。 圖|研之有物(資料來源|許文泰)

研究證實,不論哪個國家、或者每次取幾座大都市來分割腹地,都發現了共同冪次律現象。

"換而言之,城市的規模大小與分布位置具有規律性,背後的形成原因較符合「中地理論」指涉的規模經濟、交通距離、市場範圍等多元因素。"

我們需要什麼樣的區域發展政策

許文泰從跨國研究回望臺灣現況,帶我們釐清都市規模分布的本質,也從經濟學角度對區域發展提出看法:

「我們常聽到『平衡區域發展』的口號,但是小市鎮不太容易因為投入建設,就變得與大都市旗鼓相當,大都市之所以是大都市有其根本理由!」

從中地理論來看,北中南各出現一個大都會區並不令人意外。關鍵在於,臺北、臺中、高雄的都市腹地涵蓋了北、中、南大批民眾的生活圈,能讓人們在適當的交通距離間,滿足其商品消費的需求,進而支撐了生產者的營運成本。

就經濟學觀點來看,在小規模市鎮投入建設,或許能方便居民通勤、創造人流並活絡地方經濟,但也應評估該建設是否為民眾所需,考量能否有足夠人流來支撐大型建設的長久經營。

"區域發展的關鍵在於,不是在所有地方都有一樣的建設,而是因應各地優勢,打造因地制宜的產業政策,讓生活在各地的人都有良好的生活品質。"

生活在大臺北地區、曾在高雄當兵的許文泰,也分享對兩大都會區的觀察。臺北、高雄雖然聚集了豐富的資源、提供許多工作機會,但生活品質不一定比其他縣市好。

大都市面臨的房價與物價高漲、交通壅塞、環境汙染、人際疏離等問題樣樣不少,如同被施了難以掙脫的緊箍咒,更突顯了兼顧生活品質對大都市的重要性。

身為港口城市的高雄,相當適合發展石化產業,有利降低運輸原油、出口石化製品的成本,但首要任務必須解決高汙染、高碳排、高耗能等問題。圖為南臺灣石化重鎮林園工業區。 圖|純天然(數位島嶼)

身為港口城市的高雄,相當適合發展石化產業,有利降低運輸原油、出口石化製品的成本,但首要任務必須解決高汙染、高碳排、高耗能等問題。圖為南臺灣石化重鎮林園工業區。 圖|純天然(數位島嶼)

大臺北地區的通勤需求龐大,都會區內如蜘蛛網的高架道路成了聯通各地、疏解車潮的要道,卻也導致都市景觀欠佳、噪音與空氣污染、影響路邊建築採光與通風等問題。圖為臺北橋機車通勤盛況。 圖|Wikimedia

大臺北地區的通勤需求龐大,都會區內如蜘蛛網的高架道路成了聯通各地、疏解車潮的要道,卻也導致都市景觀欠佳、噪音與空氣污染、影響路邊建築採光與通風等問題。圖為臺北橋機車通勤盛況。 圖|Wikimedia

現在的你或許正在北漂中,擠在沙丁魚罐頭般的捷運、公車內讀這篇文章。可以確定的是,北漂的故事還會繼續上演,但經濟學為你揭露了劇本背後的運作邏輯,指出改善現況的可行方向。

本文轉載自《研之有物》,一個串聯您與中央研究院的科普橋梁。

FEB. 2023

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