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早期研究城市空间形态的文献主要采用定性方法进行描述性分析。随着研究的深入，定性描述无法满足研究需求。一方面，定性描述虽然能对城市空间形态进行简单的比较，但其在体现数据的变化方面仍然不够精确；另一方面，随着计量方法被引入城市经济学中，定量地描述城市空间形态可以通过实证分析得到更多有意义的结论。20 世纪 60 年代，国外文献开始通过构建不同指标来对城市空间形态进行定量描述（ Boyce和Clark，1964；Frolov，1975；Lee和Sallee，1970）。Maceachren （1985）根据构建过程将这些指标分为四类：第一类侧重比较图形自身的周长和面积；第二类侧重比较图形与圆形；第三类侧重比较图形与基准形状；第四类考虑城市内部元素的分散性。虽然量化城市空间形态非常困难，但是好在城市经济学家并不十分关心城市的具体形态或者形状，而关注城市空间形态的重要特征，如紧凑度、蔓延程度等（ Maceachren，1985；Harari，2020）。从国内外文献来看，城市空间形态的紧凑性、复杂性、碎片性是学者们十分关注的形态特征。其中，城市空间的紧凑性与城市经济、居民生活联系密切。紧凑的城市空间形态有利于城市经济增长（黄永斌等，2015；秦蒙等，2019），在连续的、形态紧凑的城市，其交通更为便利（Bertaud，2004；Cervero，2001）。
城市规划学科的文献所提出的城市空间形态指标，为城市空间形态的度量提供了新的思路（Angel et al．，2010）。该研究将城市区域用多边形图像进行表示，基于多边形内部点的分布，构造出一系列距离指标来量化城市的空间形态。例如，将指标定义为城市内部任意两点之间的平均距离，该指标数值越大，城市的空间形态越紧凑。
与现有指标不同的是，城市空间形态指标利用大量的计算将二维城市多边形图像的空间形态紧凑性特征表达出来。例如，对于细长的、带有凹槽或凸起的城市多边形，城市空间形态指标数值越大，城市空间形态紧凑性越低。而对于相同面积的圆形城市，城市空间形态指标数值越小，城市空间形态紧凑性水平越高。城市空间形态指标反映了城市空间形态的紧凑性特征，目前已被应用到经济学研究当中。Harar.（2020）使用该指标研究了印度城市空间布局的经济影响，研究发现，紧凑的城市空间形态能带来更快的人口增长，而居住在紧凑城市中的居民面临更低的工资收入和更高的住房价格。
综上所述，笔者认为城市家庭将城市空间形态紧凑性视为一种便利性（amenity）并愿意为其付费。基于中国的研究发现了不同的结论。刘修岩等（2019）在关于劳动者工资决定的研究中，发现城市空间形态紧凑性主要通过提高全要素生产率来增加劳动者工资收入，但不能确定家庭是否将城市空间形态的紧凑性视为一种便利性。
提取城市空间区域是描述城市空间形态的基础。研究表明，灯光亮度的分布和经济活动分布具有很强的相关性（Donaldson和Storeygard，2016；Elvidge et al．，1997a）。利用夜间灯光数据提取城市区域的方法已经被普遍应用于地理学和经济学文献中（Elvidge et al．，1997b；Harari，2020；Henderson et al．，2003；Imhoff et al．，1997）。经验阈值法是目前实证研究中采用较多的提取城市区域的方法。研究者根据夜间灯光的强度特点并结合已有文献的处理经验，设定一个分割值来区分城市区域和非城市区域：即高于阈值的地区为城市区域，低于阈值的地区为农村区域。经验阈值法的优势是具有较强的可实现性和复制性，且不依赖于其他辅助统计数据；经验阈值法的不足是具有一定的主观性，不同研究者可能使用不同的阈值作为划分城市区域与非城市区域的依据。
Milesi等（2003）基于灯光亮度值 50 来提取美国东南部城市的空间范围。Imhoff等（1997）基于累计百分数灯光影像数据，发现 89％的阈值能提取出与 1990 年美国普查登记数据差异最小的美国城市范围。同样使用累计百分数灯光数据的Sutton等（2001）使用 40％、80％、90％来提取美国20 世纪 90 年代的人口信息。Harari （2020）将 2010 年的夜间灯光影像和谷歌地球（Google Earth，谷歌公司开发的虚拟地球软件）图像重叠，确认使用 35 作为灯光阈值来提取印度的城市区域误差最小。Yi等（2014）将40 作为阈值并提取了 1992—2010 年中国东北 34 个地级市的城市区域，并研究该地区的城镇化进程。刘修岩等（2019）同样将灯光阈值设定为 40，计算了 2010 年和 2012 年中国 97 个地级市的城市空间结构，并通过改变阈值大小检验该方法提取城市区域范围的稳健性。结果显示，使用不同阈值并不影响实证分析的结论。Henderson等（2003）通过最小化灯光影像和Landsat TM影像提取结果的差异，判断出使用DMSP / OLS辐射定标数据提取 1995 年前后北京和拉萨城市边界的最佳阈值为 30 和 19。
在地理学文献中，有关城市扩张监测、生态环境监测的研究也需要对城市区域进行提取。这一类研究通常关注个别城市的区域范围，对提取精度要求较高。有文献重点研究利用夜间灯光数据识别城市建成区的方法，包括突变检测法和较高分辨率空间影像比较法等（Henderson et al．，2003；Imhoff et al．，2012）。这两种方法的处理过程较为复杂，适用于小尺度范围的样本提取。经济学研究通常需要提取大量的城市样本，经验阈值法能够综合考虑提取结果的精确度和提取过程的可操作性，是最常用的方法。