城市是人才资源、科技资源、信息资源等创新要素的集聚地。创新往往发生在城市尤其是大城市之中,提升创新能力也是城市保持持续发展的动力和源泉。随着城镇化水平的提升、人口城乡和城城之间迁移和流动,中国城市的人口规模越来越大,城市的人口密度水平也在不断提高。新常态下,研究其城市规模、人口密度与创新产出之间的关系,对深入贯彻实施创新驱动发展战略,提升创新能力和创新效率具有重要意义。本文以城市规模、人口密度对区域创新产出的影响为研究对象,首先,梳理了国内外关于城市规模、人口密度与区域创新产出的相关理论和文献,从共享、匹配、市场需求等视角分析城市规模对区域创新产出的影响,从人口集聚、知识溢出、社会网络效应视角分析人口密度对区域创新产出的内在影响机理。然后,基于225个全国地级及以上城市2007-2016年的面板数据,检验城市规模、人口密度对区域创新产出的影响。同时,为了考查城市规模和人口密度之间是存在替代关系或者互补关系,我们在模型中加入了城市规模和人口密度的交叉项,用来考察城市规模和人口密度之间是否存在着替代关系或互补关系。并通过替换主要解释变量、将样本划分为四大区域、去掉4个直辖市等方式,来验证研究结果的稳健性。最后,考虑到尽管城市规模和人口密度的提高会推动城市创新能力的提升,但是这种提升作用可能依赖于城市规模和人口密度发展到一定程度才会产生显著影响,即城市规模和人口密度的创新能力提升效应可能存在“门槛效应”。因此,本研究分别以城市规模和人口密度为门槛变量,采用Bootstrap法重复抽取样本500次,检验解释变量的门槛效应。主要得到以下几点结论:第一,城市规模、人口密度对区域创新产出有显著影响。面板模型结果表明,城市规模、人口密度对创新产出均在1%的水平上存在显著的正向作用,研发投入、第三产业比重、基础设施等控制变量也对区域创新产出有显著影响,而国际直接投资对区域创新产出的影响不显著。以上结果具有较强的稳健性。第二,城市规模和人口密度之间存在正向互动关系。城市规模和人口密度的交乘项显著为正。表明城市规模和人口密度对创新产出的影响是相互依托的、贡献是相互作用的,两者呈现显著的正向互动关系,一个因素作用的发挥要以另一个因素为条件,缺一不可。第三,城市规模、人口密度对创新产出的影响均存在门槛效应。门槛面板模型实证结果表明,城市规模、人口密度对创新产出的影响均存在门槛效应。城市规模存在单门槛效应,当城市规模超过门槛值293.430万人时,城市规模扩张的创新促进效应明显增大,城市规模超过一定的门槛值,城市才能拥有完善的信息、通讯等基础设施,其拥有的创新资源集聚效应、人力资本积累效应、信息交流网络形成效应以及交易效率提高效应才能有效发挥出来,使城市成为创新和发明的集中地。人口密度存在双门槛效应,进一步的研究发现,对低密度城市、中密度城市而言,城市人口密度的提高,对城市创新能力产生显著的正向影响;但在高密度城市,提高人口密度并不会对创新产出产生显著的影响,说明我国的部分城市就业集聚密度过高,已出现显著的集聚不经济。根据实证分析结果提出相关对策建议:一是继续做大城市、特别是中小城市的规模;二是在提高城市规模的同时,积极提升城市的人口密度;三是要精明增长理论和紧凑城市理念融入到城市规划和发展理念中。四是通过城市群战略推进城市之间的错位发展。最后,指出本文研究的不足之处。