本书的研究范畴和研究对象分为三个层面。一是中心城市，我国共有657个城市，其中直辖市有4个，副省级城市有15个，地级市有270个。本书重点选择4个直辖市、15个副省级城市和1个重点城市进行系统性研究。2013年，上述20个城市地区生产总值累计达到17.5万亿元，占国内生产总值的30.3%（见表1-1），中心城市在应对新一轮科技革命和产业变革中发挥主导作用。二是高等院校，尤其是中心城市中的“985工程大学”和“211工程大学”，这些大学是应对新一轮科技革命和产业变革的关键创新主体，也是中心城市知识储备的关键载体 ，同时也是城市之间专利合作的主体。三是产业层面，结合第三次工业革命的技术特征，本书选择智能制造领域中的关键性技术——机器人技术为研究对象，开展有关中心城市在机器人技术领域的知识储备和专利合作网络研究。

对于中心城市，一直以来并没有一个非常明确的界定，一般认为中心城市是指在一定区域内和全国经济社会活动中处于重要地位、具有综合功能或多种主导功能、起着枢纽作用的大城市和特大城市。国家计委国土开发与地区经济研究所课题组（2002）提出，中心城市是相对于经济区和城镇体系而言的，对一般城市来说，是指在经济上有着重要地位、在政治和文化生活中起着关键作用的城市，具有较强的吸引能力、辐射能力和综合服务能力；从区域的角度来看，中心城市是经济区域中经济发达、功能完善，能够渗透和带动周边地区经济发展的行政社会组织和经济组织的统一体。《全国城镇体系规划（2006～2020年）》从不同层面划分了国家中心城市和国家区域中心城市。其中，国家中心城市包括北京、天津、上海、广州和重庆，区域中心城市包括沈阳、南京、武汉、深圳、成都和西安。上述两个层面中心城市的考察主要依据城市的综合经济能力、科技创新能力、国际竞争能力、辐射带动能力、交通通达能力、信息交流能力和可持续发展能力等七大指标。本书的中心城市研究对象如图1-3所示。