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本研究以区域发展理论、创新理论、周期理论和梯度理论作为对创新型都市圈进行研究的基础理论。创新型都市圈的形成是区域创新发展进程与成效在都市圈层面的集中体现，因此，在基础理论的追溯方面最为直接的理论源头即是区域发展理论和创新理论。对于创新型都市圈的研究在丰富二者理论体系与应用实践的同时，也是二者借由创新型都市圈这一特定对象进行关联的尝试。周期性理论和梯度理论则是嫁接区域发展理论和创新理论的依托理论。
创新型都市圈作为一种特定区域类型——都市圈的进阶版本，其理论的追溯必然要基于对区域发展理论脉络的把握。对于系统的区域发展理论，目前学界普遍认为起自第二次世界大战之后，因战后欧美国家致力于各自的国家重建，使得区域发展理论渐渐走上理论与实践并举的全面探索之路。然而，战后区域发展理论的发展离不开对于早期理想区位理论的追溯，并在之后工业化与城市化的助推下，考虑的要素与因素逐渐多元化，使得区域发展研究界逐渐有诸如经济学、社会学等诸多关联领域的理论介入。
就发展脉络的阶段性划分而言，研究认为20世纪30、40年代及以前为第一阶段。该阶段的区域发展理论带有明显的理想化色彩，借助抽象化理论推演，形成多样化的区位理论，其中尤以约翰·海因里希·冯·杜能（Johann Heinrich von Thünen）的“农业区位论”、阿尔弗雷德·韦伯（Alfred Weber）的“工业区位论”、瓦尔特·克里斯塔勒（Walter Christaller）的“中心地理论”以及弗兰克·A. 费特（Frank A. Fetter）的“贸易区边界区位论”等颇具影响。这些经典理论虽具有理想性，但无疑正是这些理想性的理论推演奠定了区域发展理论演绎的基石。究其原因，在于这些理论的形成和认可过程本身亦是启迪人们认识区域发展规律并促进区域发展的进程。
第二阶段是20世纪50～80年代，这一阶段的理论发展带有明显的“功利主义”色彩。如前文所述，该时段是战后欧美地区各国重建自身经济发展体系的关键时期，以全面工业化和城市化浪潮为助推，城市与区域的土地利用突飞猛进，故而，如何尽快高效地完成国家经济体系的重建，便成为区域发展研究者热衷讨论的问题。也是在这一时期，区域发展的历史性争论话题应运而生，即对均衡与非均衡发展之间的争论，随之产生了平衡增长理论、增长极理论、核心—外围理论等一系列讨论此话题的学派，各自的相关代表人物主要有罗格纳·纳克斯（Ragnar Nurkse）、弗朗索瓦·佩鲁（Francois Perroux）和冈南·缪尔达尔（Gunnar Myrdal）、约翰·弗里德曼（John Friedmann）等。同时，也是在这一时期，伴随区域发展的“效率观”的出现，区域发展研究领域产生了另一热门话题——发展阶段论，并为多位知名学者继承和发扬，杰出的代表有埃德加·M. 胡佛（Edgar M. Hoover）、约瑟夫·L. 费希尔（Joseph L. Fisher）、沃尔特·惠特曼·罗斯托（Walt Whitman Rostow）等。前面提到的弗里德曼的“核心—外围”理论则是兼顾了以上两个主要研究话题。此外，伴随对均衡与非均衡的问题争论，该阶段还有制度学派、新马克思主义增长学派等的学者相继介入区域发展的理论与实践研究。
上述两个阶段的区域发展理论演绎过程亦是基于不同空间组织方式探讨区域发展效率的过程，且根据“经济”效率的差异情况形成了普适性的区域梯度式格局。其中，广为人知的“城市竞租曲线”便是对这一梯度式格局进行反映的相关研究结论（图2–1）。基于功能“经济”属性的区域空间格局即是各类发展要素以“集聚”和“扩散”方式进行持续性流通的结果。
图2–1 城市竞租曲线及土地利用模式
资料来源：《城市经济学》（阿瑟·奥沙利文，2003）。
伴随区域发展所关注内容日益多元化和所涉及影响要素的日益多样性，空间所承载的功能趋于多元，由此也为区域发展理论在20世纪80年代之后的走向奠定了基础。全球化浪潮为区域发展理论带来了又一个新的发展阶段，并呈现出学科发展的大融合现象（王缉慈，1994；李小建，1999），此间，越来越多相关领域的学者介入区域发展理论与实践的探讨中。加之20世纪90年代是西方国家城市化结束和逆城市化现象发生的交汇期，以关注人本诉求、注重协调可持续发展理念等为研究着眼点的相关理论探讨相继展开，同传统关注区域“经济”效率的研究一道，尝试化解区域发展中的均衡与非均衡争论，并形成了诸多具有影响力的理论与观点。
区域发展理论在以上三个阶段的发展特点与成就比较情况简要总结为图2–2。需要指出的是，整个区域发展理论在其演绎过程始终未曾脱离对区域空间的组织（宁越敏等，2011）这一核心对象的讨论，且空间的功能属性日趋多元。与此同时，区域发展实践领域随着时代变迁所涉及内容日益庞杂，且伴随区域发展理念内涵的综合化，区域发展理论与实践的契合程度越来越高。由此，便衍生了区域发展理论进化过程中的一条暗线，即区域发展理论的演绎依托具有功能属性的空间、有序引导各类要素在区域空间上的集聚与扩散活动以适应特定（时期）的研究视角（陆大道，1990）或发展导向，是一个不断展开以实践问题与现象为基础和以时代理念为指引的双向互动过程。
图2–2 区域发展理论的变迁
资料来源：根据文献资料整理绘制。
“创新”一词在区域发展中最为广泛的内涵认知是技术进步，并以此作为提高区域生产效率和促进经济增长的动力支撑。关联理论的成形源自美国哈佛大学教授约瑟夫·阿洛伊斯·熊彼特（Joseph Alois Schumpeter）于1912年完成的《经济发展概论》一书，该书作为创新理论的启示性著作也确立了熊彼特作为创新研究奠基人的学 术地位，此后至20世纪40年代左右，借助其《经济周期》和《资本主义、社会主义和民主主义》两部著作，熊彼特成功地将创新理论引入到经济学范畴，构建了以创新理论为基础的创新经济学理论体系。
之后，为进一步探讨和量化创新在区域经济发展中的角色及其绩效，经济学领域在不同时期又衍生形成了两个关联理论：第一个时期是20世纪50年代后期至整个60年代，该时期的研究产生了新古典增长理论；第二个时期是20世纪80年代后期至90年代初期，该时期的研究产生了内生增长理论（高鸿业，2006）。二者相比较，新古典增长理论说明了经济长期增长来源于技术进步，同时技术进步也是创新被人们所熟知的主要因素，这一结论从1957年罗伯特·默顿·索洛（Robert Merton Solow）《技术进步与总量增长函数》一书对于生产函数的构建中便可得到佐证，即在索洛模型中明确将创新以技术进步变量的形式纳入生产函数。但技术进步来自哪里，在新古典增长理论中只是个假设，继而，为了充分理解增长的过程，需要超越新古典增长理论，并建立解释技术进步的模型，这种使增长内生化的理论探索被称为内生增长理论。
需要指出的是，无论是新古典增长理论还是内生增长理论，二者都肯定且强调了创新对于区域发展带来的经济增长效益（图2–3），由此引发了区域经济社会发展助推因素的探讨。创新理论与区域发展理论的结合点在于创新理论是区域发展理论演变过程中的一个探讨区域经济社会发展的特定研究视角；同时，区域发展中的创新研究本身也是拓展创新理论研究视野，并将创新的集聚与扩散属性及其成效“空间化”的一种途径。不仅如此，创新理论在不断发展与演化的过程中，亦形成了诸多具有代表性的学派，其中就不乏有将创新理论与区域发展理论相结合的学派，如新古典学派、国家创新学派等（丁娟，2006）。伴随新学派的产生，创新理论所涉及的学科领域也在进一步拓展，如地理学中创新地理学的形成便是创新理论实现多学科渗透的一个表现。
图2–3 技术变化引起的投资、收入变动情况示意
资料来源：根据实际经济周期理论介绍资料改绘。
进一步地，从创新的技术进步内涵出发，作为技术进步的直接关联主体即是人才。在创新视角下的区域发展研究中，尤其是对区域以创新活动为经济社会活动代表的区域发展成效研究中，发现以创新人才为代表的人力资源必然是引领和带动各类区域发展要素的关键。再对应到都市圈这一特定区域类型上，都市圈空间范围内创新能力提升并由此实现经济社会发展的过程，是一个以创新人才为代表的人力资源引领和带动各类都市圈发展要素的集聚与扩散流动过程。
周期性存在于科学研究的诸多领域，周期理论也因涉及领域的不同而有经济周期、历史周期、生命周期、物理周期、化学周期等表达形式。就结合点而言，经济周期则是与前文提及的区域发展理论和创新理论结合最为紧密的研究内容。目前，关于经济周期类型的探讨已较为多样。与前文区域发展理论的阶段划分一致，经济周期理论在第二次世界大战之前的类型主要有纯货币理论、投资过度理论、消费不足理论、心理周期理论等（高鸿业，2006）；之后又相继出现了货币主义经济周期理论、乘数—加速数模型、政治周期理论、均衡增长理论、实际经济周期理论等（图2–4）。同时，在诸多经济周期类型中又有部分学者从创新视角出发进行探讨，如作为创新研究奠基人的熊彼特在用创新理论解释经济周期时指出，创新提高了生产效率，为创新者带来了盈利，引起其他企业仿效，形成创新浪潮。之后，爱德华·C.普雷斯科特（Edward C. Prescott）提出实际经济周期理论，认为经济周期主要是由于 总供给冲击造成的，某一部门的创新或技术的变动所带来的影响会在经济中传播，进而引起经济的波动。由此可见，从创新视角来看区域发展理论，区域发展中的经济周期现象实则是创新周期性的延伸，周期理论在架构区域发展理论和创新理论关系的过程中扮演着重要的桥梁作用。
图2–4 经济周期理论的发展阶段划分
进一步地，结合区域发展理论和创新理论发展进程可见，创新的周期性发生与传递，实则是因为作为区域发展核心要素的创新人才能够在都市圈内进行集聚与扩散式流动，进而促使创新效应渗透进入各类要素的流动过程之中，在更广的区域范围内发生包括人力资源在内的各类区域发展要素的集聚与扩散现象。
对应到创新型都市圈这一特定区域类型，作为创新周期性发生与传递的前提，必然存在承载原始创新源的创新核心，继而，各类要素通过集聚与扩散式流动，使得创新活动的发生由在最初的创新核心拓展到城市乃至都市圈等空间层次。作为都市圈的创新核心，其集聚了最多的创新要素，尤其是创新人才这一核心要素，并通过与周边潜在创新源的互动，加快了创新载体的形成和都市圈层面创新空间的拓展。
创新要素的流通必然要借助一定的渠道支撑予以实现。由于都市圈是具有“城际”特点的空间，且有核心城市作为潜在创新核心和原始创新源所在地，伴随城市间通勤时效的提高，以城市为单元的创新要素流动情况极有可能发生变化，即在城市外部出现比城市内部条件更好、通勤时效更高的创新活动承载空间。当这一可能性成为现实，以城市为创新活动自组织单元的要素传递与流动，转化为以都市圈为自组织单元的要素传递与流动，并形成相应的承载创新人才及其创新活动的都市圈创新空间体系。
与周期理论在区域发展理论和创新理论之间所扮演的角色类似，梯度理论的关联研究目前在区域发展理论和创新理论两个领域中均有涉及，尤其是其中开展较早的针对“经济梯度”和“技术梯度”等话题的研究，将梯度理论的源起重点放在了区域发展理论和创新理论两个领域之中。
自20世纪80年代初梯度理论引入中国（林元旦，2004）。由于最初梯度理论的引入旨在解决我国区域发展的不平衡问题，所以对梯度理论的引介就带有着明显的应用研究色彩，其初衷在于发掘和引导国家或是区域发展中的潜力增长地区。早期的研究中有“从经济视角定义梯度的概念与意义，认为经济梯度是指宏观区域中不同经济地理空间的经济发展水平与潜力的程度，其高低反映了一个地区社会生产力的综合水平和在区域乃至国家经济体系中的地位”（郭正模，1989）的观点。
在围绕梯度理论开展的研究中，夏禹龙等（1983）学者以《梯度理论和区域经济》一文，较早论述梯度理论的应用价值与意义，文中提出按照技术梯度，应让一些有条件的地区首先掌握世界先进技术，成为“先进技术”地带，然后将技术逐步向“中间技术”地带、“传统技术”地带转移，并指出随着经济的发展，通过转移的加速，可逐步缩小地区差距。在对梯度理论源头的追溯研究中，林元旦（2004）曾提出区域经济梯度转移论是最具代表性的区域经济非均衡发展理论的观点，肯定了梯度理论与区域发展理论研究之间的渊源，同时，其还指出影响梯度转移的速度、频率和梯度值的最关键因素是创新能力。具有较高创新能力的高梯度地区通过不断向低梯度地区转移经济发展能力，成为引导经济全面增长的引擎。
在应用梯度理论进行空间发展评价和创新扩散研究方面，赵丽岗（2014）指出空间集聚与劳动生产率的关系研究以1992年为界，之前多强调用城市规模和就业规模来反映集聚水平，最早体现在70年代利奥·A. 斯维考斯卡斯（Leo A. Sveikauskas）等学者的研究中，之后以安东尼奥·西科恩（Antonio Ciccone）为代表，提出用经济密度来反映集聚水平，且陆续被国内相关研究者认可和证实，主要学者有范剑勇（2006）、刘修岩（2007、2009）、陈良文等（2009）等。韩丽等（2010）在针对广东城市创新空间体系的研究中，梳理了空间视角下创新扩散研究，指出最早以托尔斯滕·哈格斯特朗（Torsten Hagerstrand）提出的三阶段空间扩散观点为代表，即创新首先在一些主要城市采用，继而传播到第一批中心的四周和次要的中心，最后传播到次要中心的周围。之后这一观点被艾伦·R. 普雷德（Allan R. Pred）等学者进一步丰富为创新通过城市体系进行等级扩散，且大城市在此过程中占据循环优势。
整体而言，无论是“经济梯度”和“技术梯度”，抑或是因梯度理论而衍生的梯度转移理论、梯度推移理论、梯度传播理论、梯度扩散理论等说法，其实质均在于明确区域内部不同空间单元之间对于各类要素的集聚程度差异（李国平等，2002、2008），且就目前的研究进展而言，相关反映标准已逐步由规模标准转换为效率或是密度标准。对于都市圈这一区域类型，梯度理论的应用首先在于明确其内部市县，乃至街镇单元之间各类要素的集聚程度差异，其次是确定创新人才这一发展核心要素的流动及由其带来的创新活动的周期性集聚与扩散（赵明，2010）的潜在承载空间，进而为都市圈创新空间体系的构建奠定基础。