【量化历史研究】从高层建筑一观城市空间历史

正如年轮记载着古树所历的环境，高层建筑留存着城市空间的历史记忆。伴随着近几个世纪人类定居于城市的大趋势，城市的快速发展让经济主体的生产、消费和空间互动方式发生了根本性的变化，城市的空间分布也越发的复杂。像有关工资、租金、人口和就业密度等衡量经济活动的微观地理信息较难全面获取，要分析城市空间历史就变得困难。

近年来，学者们将目光投于较能长久留存的高楼大厦，希望以此来追溯城市空间结构变化的历史。Ahlfeldt与Barr教授通过一篇简短的文章详细介绍了如何利用建筑高度作为历史“大数据”来分析城市在时空上的变迁，并提供了建筑高度与土地价值相关联的典型证据。

目前，建筑高度尚未被广泛运用于城市空间历史分析中。与夜间灯光或社交媒体数据相比，建筑高度数据的优势在于它在历史时期也可获取，这使得研究空间经济在微观地理尺度上的长期演化成为可能。在19世纪下半叶，电梯和钢制柱梁的发明和应用让建筑突破了传统的五层高度；到90年代，电动电梯和钢制骨架结构进一步消除了住往高处的障碍。从那时起，建造摩天大楼的关键技术创新已然到位，人们对建筑高度的决策开始由成本与收益的平衡决定，而非工程问题了。

理论上，开发商面对的平均建造成本是随高度递增的（更复杂的结构工程），而平均收益也是递增的（更多功能设施和信号价值）。如果筑高的边际成本超过收益，大楼就存在经济高度（利润最大化）的有限解以及从租金到楼高的一对一映射，而地价（竞争性市场中）就相当于单位土地建筑利润的资本化现值。当然，由于高度竞争、楼层面积规定、国家活力等等因素，现实中的建筑高度也可能偏离经济高度。

首先，作者展示了纽约和芝加哥这两座全美垂直度最高的城市的高度分布。他们利用Emporis公司的建筑数据，找出1915、1965、2015年每500m X 500m方格范围内的最高建筑，按照其离市中心的距离排列（如图1）。近百年来，纽约市中心(downtown)和中城区(midtown)始终是经济活动的集中地，这里的建筑高度始终突出、且在不断攀升。芝加哥则更算是单一中心的城市（亦有几个副中心），建筑高度较落后于纽约，1965年芝加哥市的最高建筑才与1915年纽约市的匹敌。

图1 纽约与芝加哥市的城市高度分布

相比之下，被认为是现今世界最垂直的城市香港，其城市建筑在20世纪后半叶的发展令人瞩目（如图2）。1965年，香港的人口约有300万，规模与伦敦地区相似，但大楼高度不比伦敦，更远低于纽约和芝加哥。到2015年，香港的规模近于大伦敦地区，最高建筑与纽约和芝加哥比肩，且城市建筑普遍超过100米。

图2 伦敦与香港市的城市高度分布

随后，作者总结了芝加哥和纽约从1870年到2010年140年间城市空间结构的变化。以每十年建成的建筑高度和十年之初的土地价值为衡量标准，他们将到CBD的距离与楼高、地价之对数进行回归分析。以芝加哥为例，地价梯度（地价的距离弹性）直至1940年保持平稳，这与公共交通和汽车的可用性增加带来交通成本降低趋势相一致，而后转变的趋势与以知识性服务的聚集也相一致。芝加哥的楼高梯度从1930年后从平缓到陡峭的变化，则与其建筑高度限制的放宽相一致。在整个20世纪下半叶，楼高和地价梯度的变化趋势都大致相似。

接着，作者将1920年芝加哥和纽约的土地价值与建筑高度在地图上进行了3D的可视化处理（如图3）。在那时，地价与楼高间的相关性已经很惊人了。诚如模型所描述，对纽约市中心和中城区空间的需求直接体现在高楼——高地价上。不过，在芝加哥一些基本价值较高的“新兴”地段（近市中心的林荫大道或是近密歇根湖岸），也存在低地价的高楼。最后，作者系统地分析了楼高与土地价值之间的关系。根据芝加哥和纽约在20世纪初和世纪末的地价与高度排名（field rank）之间的相关性，他们发现在有高层的区域，域内最高建筑的排名可以有力地预测土地价值。

图3 1920年纽约与芝加哥的建筑高度与土地价格（从深棕到绿色地价递减）

城市空间经年变迁，反映着其间经济活动的繁荣与萧条。作者深入探讨了建筑的高度数据适用于城市经济学研究的可能性，并验证了楼高、地价与中心距离的相关关系。其结论认为高层建筑有作为衡量城市里经济活动集中位置和强度指标的潜力。作者也指出，在应用该指标时应当注意制度背景的变化，因为一些高楼的建造并非由于对空间的需求。文章还讨论了未来可以用于城市空间历史研究的数据来源，除了Emporis这样的商业数据库，一些城市管理部门和非营利机构也出版了相关的建筑数据。随着日后更加全面的城市历史地图的完善，关于城市空间历史的研究也将往超越传统案例研究的方向发展。