高铁建设对区域创新空间结构的影响——基于长江经济带的实证分析

王春杨， 吴小文

(重庆交通大学 经济与管理学院，重庆 400074)

一、引言

高铁正在重塑中国的区域和城市发展格局。统计数据表明，截至2016年底，中国高铁营运里程已经超过2万公里，“四纵四横”的高铁网络基本贯通，中国已成为全世界高铁运营里程最长的国家。高铁的建设和通车极大地改变了区域和城市的通达性、区位条件和创新环境。2016年6月国家《中长期铁路网规划》明确提出建设“八横八纵”为主干，城际铁路为补充的高速铁路网；预计到2020年，中国高铁营运里程将达到3万公里，覆盖80%以上的大城市，并连接全国主要城市群。随着全国高铁建设网络时代的到来，可以预期未来高铁对于我国区域空间格局的影响将更加显著和深远。

近年来，评价高铁对我国区域和城市发展的影响成为学术界关注的热点问题。研究表明高铁作为交通出行方式最具效率的现代化运输工具，形成的交通网络对空间经济格局产生着重大影响。中国高铁交通网络打破城市原有单一化发展模式，促进区域分工与合作，带动城市群跨越式发展，推进城市区域一体化格局不断形成与发展[1]。高铁建设在地理和经济空间上发挥纽带作用，互通性越强的地带受高铁影响更为显著。高铁建设与发展影响沿线城市及城市群的区域可达性[2]、空间发展演变[3]、产业结构及经济发展[4-5]等，这些都源于高铁开通对时空距离的显著影响，高铁通车后时空压缩效果显著，城市可达性大幅提升[6]。

相比一般的经济活动，对于强烈依赖于面对面交流的区域创新活动而言，高铁带来的空间溢出效应可能更为显著。可达性的降低打破区域交流时空差，技术、人才等要素流动性增强。众所周知，区域R&D人员、研发经费投入、人力资本等因素对区域创新能力具有显著的促进作用[7-8]，高铁的开通则会进一步强化这些创新要素的空间依赖性，从而影响一个地区的创新能力及产出。高铁通过强化区域一体化的联动效应[9]、增强内向和外向集中度[10]、影响辐射和集聚效应[11-12]以及区域间扩散与收敛效应[13]等影响区域创新的空间结构演变。企业的创新活动一般具有很强的集聚意愿[14]，高铁建设则缩小了区域间地理区位的差异化，高铁带来的“时间临近”使得企业间增加了频繁接触与交流的机会，有利于掌握先进技术及市场信息，降低获取创新资源的成本与不确定性[15]。同时，高铁建设能够显著促进区域间技术、人才、信息等创新要素的流动和转移，加强东中西区域联动发展。我国东部地区具有先进的产业结构和较高的区域创新效率[16]，通过高铁的空间溢出效应能够带动中西部地区的创新增长，从而有利于跨区域的创新体系的形成和完善。

长江经济带以长江为依托呈狭长分布，区域内涵盖沪汉蓉、京广、京沪、沪宁和沪昆五大高铁以及多条客运专线，是我国综合立体交通走廊建设基地，同时是创新区域协调发展机制的实施主体、东中西互动合作的协调发展带。长江经济带作为区域创新发展规划区和高铁建设的中心地带，其地理位置的独特和创新发展战略规划的优势使得探究高铁与区域创新空间的演进更具现实意义。鉴于此，本文以长江经济带为例，基于长江经济带110个地级及以上城市2000—2014年面板数据，运用DID(双重差分)方法，实证检验高铁建设和开通对区域创新空间结构的影响。

二、长江经济带高铁与城市创新现状描述

长江经济带以长江为依托，地跨江苏、湖北、浙江、安徽、江西、湖南、云南、贵州、四川九省以及上海、重庆两个直辖市共11个省市，包括地级市(长沙、南京、武汉、遵义、苏州、成都、杭州、贵阳、合肥、昆明、南昌、宜昌、温州、嘉兴、张家界等108个)和直辖市(上海、重庆)共110个城市。高铁时代来临，空间经济地理冲击力愈发强烈，高铁网络建设步伐加快，长江经济带综合交通走廊逐步成型，贯穿全国的高铁线路横穿长江经济带，高铁中转城市逐渐增加，区域间交通网络日渐发达。

(一)长江经济带高铁线路与沿线城市

查询统计各市高铁的动工及开通情况，得到长江经济带目前已开通高铁线路及沿线途经城市统计表(表略)。统计数据显示，途经长江经济带的高铁有26条，其中沪汉蓉、京广、京沪、沪宁和沪昆五大高铁途经多个城市，连接不同中心城市及城市群。自2008年调整的《中长期铁路网规划》实行以来，各市加强客运专线、城际铁路以及区域内高铁的建设，高铁网络以更迅速的步伐贯穿整个长江经济带甚至全国。高铁联网以长江经济带为中心向外辐射，连接中心城市和发展相对缓慢的二、三线城市，增强区域要素流动性，区域交通经济的集聚效应和辐射效应将更加明显。

(二)长江经济带创新产出的空间特征

利用国家知识产权局(SIPO)的中国专利检索系统，获得长江经济带2000—2014年共计15年的发明专利数据，用以度量各城市的创新产出情况。统计结果显示，长江经济带在2000—2014年间城市发明专利数总体呈上升趋势(特别是2008年之后)，80%以上城市专利发明数快速增长，技术发展水平得到明显提高，但创新产出分布存在显著的地理空间差异。长江经济带内的中西部城市创新发展较为缓慢，特别是云贵川省份，但处于上升状态；亳州、池州、宣城、六安、黄山、抚州、咸宁、张家界、娄底、怀化等规模和等级较小城市创新增长相对缓慢。而经济较发达且高铁路网较完善的城市，如上海、杭州、合肥、武汉、长沙等城市的发明专利数发展迅速。各城市专利数逐年递增，表明各省份创新产出不断提高和增强，且区域创新要素在区域之间的流动性和溢出效应也逐渐增强，主要反映在区域创新产出空间上的依赖特征十分显著，特别是长三角地区，专利产出连片分布的特征十分明显，与该地区交通网络的发展程度密切相关。整体上，从发明专利的规模角度看，上海、浙江、江苏三省市城市专利发明数最多，中部地区次之，西南地区专利发明数相对较少。一方面，东部经济较发达区域的科技资源配置、高新技术人员比例等区域创新条件优于发展相对较缓区域，并且这些地区的高铁网络较为发达，促进了创新的区域联动发展；另一方面，随着交通网络的发展以及区域创新要素的流动，长江经济带中西部各中心城市及周边的创新能力提高较快，推动区域创新空间不断演进。

三、实证分析

(一)计量模型设定

本文旨在分析高铁建成与否和高铁建成前后对区域创新产出的影响差异，DID模型将“前后差异”和“有无差异”有效结合，一定程度上控制了除干预因素外的某些其他因素的影响，同时在模型中加入其他可能影响结果的协变量，进一步控制干预组和对照组中存在的某些疑似影响因素，来补充自然试验在样本分配上不能完全随机的缺陷，得到对于干预效果的真实评估[17]。基于此，本文将引用虚拟变量构建DID模型，模型设定为

SPTit=α+βT+γD+δ(T×D)+τXit+εit，

式中：SPT为长江经济带各城市的创新产出，用城市的发明专利数量来衡量；T为时间虚拟变量，其系数β反映高铁开通先后对区域创新的影响，T在高铁开通运行前取值为0，在高铁开通运行后取值为1；D为组间虚拟变量，其系数γ反映有无高铁对区域创新的影响，若城市有高铁通过D取值为1，若没有高铁通过D取值为0；T×D为交互项，反映有无高铁与高铁开通前后的共同作用对区域创新的影响，其系数δ度量高铁运行在高铁城市组和非高铁城市组之间的净效应差异；X表示一组其他控制变量，ε表示随机扰动项，包含一些其他影响区域创新的因素。

参考已有研究，本文控制变量的选择包括城市的年末人口数(pop)、人均国民生产总值(pgdp)、当年实际使用外资金额(ins)、职工平均工资(pinc)和城市开通高铁的数量(s)。具体含义为：年末总人口数反映区域人口规模，也反映地区对外的市场吸引力；人均国民生产总值反映区域经济发展水平；实际使用外资金额反映地区对外商的吸引力；职工平均工资反映地区收入水平；通高铁条数反映区域高铁的通达性及对外联通性。被解释变量SPT以及控制变量数值皆通过取对数处理。

数据来源方面，模型中使用的长江经济带各城市2000—2014年末人口数、人均国民生产总值、当年实际使用外资金额、职工平均工资等数据均来源于《中国城市统计年鉴(2001—2015)》，由EPS数据库整理而得。模型中使用的长江经济带各城市2000—2014年发明专利数据通过国家知识产权局的中国专利检索系统统计而得，模型中虚拟变量所涉及的各城市高铁开通情况由收集的高铁情况整理而得。根据建立的DID模型，运用stata16.0软件进行双重差分模型计量分析，所得模型相关变量统计描述见表1。

表1 统计描述

(二)计量结果分析

运用stata16.0软件，依次引入变量对专利数据进行回归分析，计量检验结果见表2。结果表明，首先，高铁开通运行与是否有高铁通过的交叉项对城市创新水平有显著正向影响，且在1%的水平上具有显著性；并且在六个模型中均达到了1%水平上的显著性，说明了计量结果的稳健性。此结果说明高铁的建设和开通显著提升了一个地区的创新能力，创新向高铁城市集中的地理空间特征十分显著。我们可以认为高铁的开通极大地提高了城市的通达性水平，从而打开了城市对外联系和开放的大门，有高铁经过的城市成为了区域交通枢纽，区位条件得到显著提升。高铁建设把边缘城市拉近城市中心，减少了交通运输体系较完善区域与落后区域间在交通方面的差异，为区域间的交流联系和协同创新提供了基础设施契机，并加强了各区域间资源、技术、人才等创新要素的流动性，促进了区域创新发达地区溢出效应的发挥。总体上，回归结果表明高铁对促进区域创新向高铁开通城市集聚的显著作用，使得区域创新在长江经济带呈现非均衡的发展态势。

其次，各城市开通高铁的数量对城市创新水平有较大影响，系数在1%的水平上均显著为正。说明高铁的通达性越高，区域创新能力的提升越快。在长江经济带东部地区经济较发达城市，高铁开通数量明显多于西南地区发展较缓城市，这些地区的创新能力也越高。高铁建设通过提高区域通达性，减少了到全国各地的出行成本，使得区域创新要素的流动与转换频繁，进而促进创新能力的提升。未来随着高铁时代的来临，处于枢纽地位的城市在高铁网络效应的作用下，资源配置能力和创新能力将具有更大的提升空间。

最后，其他控制变量对地区创新增长具有显著的正效应。年末总人口数、人均国民生产总值、当年实际使用外资额、职工平均工资对区域创新水平有显著影响，依次加入辅助变量系数均显著为正，但不影响高铁对区域创新影响的显著性。从计量检验结果可以看出，区域创新能力大小受高铁影响较大，但也受控制变量的影响。在计量结果中，人均国民生产总值作为控制变量对区域创新影响大于其他控制变量，人均国民生产总值为区域创新提供发展条件和经济基础；年末总人口数反映区域对外吸引力的强弱；当年实际使用外资额反映外商投资的变化，外商投资增加可以为企业带来新的技术和发明创造；职工平均工资越高说明地区经济越发达，高新技术人才覆盖面越广，智力资源会更加丰富。从回归结果看，控制变量也会在一定程度上影响地区创新产出。

表2 长江经济带城市创新能力(被解释变量：lnspt)

注：***表示p<0.01，**表示p<0.05，*表示p<0.1。

四、结论及启示

(一)结论

长江经济带高铁建设对区域创新有正向的促进作用，带动高铁沿线城市的创新增长。高铁网络的建成将缩短城市间的时空距离，打开城市对外开放的大门，加强区域联动性，增强区域创新要素流动性和区域创新发展区位条件，以此提升区域创新能力。此外，高铁开通对中西部城市创新产出的溢出效应明显，高铁开通拉近东中西部边缘地区与中心城市的距离，促进区域合作与分工，高铁的联动性有利于形成东中西创新联动格局。

但是，高铁的开通带来了区域创新的非均衡发展，高铁建设使得区域创新向有高铁的城市集中，从而拉大了有无高铁城市之间的差距，产生创新地理空间差异。创新产出空间依赖性显著，有高铁通过的城市要素流动频繁，科技人才、技术等资源配置优于无高铁通过的城市，高铁加强了区域间的联通性，促进区域对外交流和联系，使得有高铁通过的城市获取创新资源的能力大幅度提升，区域创新能力显著增强。中西部地区高铁开通数量远远低于东部发达地区，联通性较弱，获取要素资源以及资源配置的能力相对较弱，创新发展较为缓慢。伴随高铁网络的建成，有无高铁对区域创新的影响将更加显著，创新将沿着高铁线路的开通呈集聚式发展，形成区域间创新能力的差异化发展，进而影响区域创新空间的演进。

(二)政策启示

基于高铁带来的区域创新发展的差异化，国家应制定中西部地区及非高铁城市交通网络发展计划，不断完善中西部地区高铁交通网络的建设与发展，加强非高铁城市的交通基础设施建设，打开中西部地区及非高铁城市对外开放的大门，获取更多区域创新发展要素，以充分获得临近创新中心的知识溢出效应，从而形成区域创新协调发展的格局。中西部地区及非高铁城市要从自身战略性、区位性、经济性出发，加强对外交流和联系，加快区域创新能力的提升，增强科技人才等创新要素和资源的可得性，加快融入高铁联动发展行列，从而促进区域创新格局一体化和东中西部地区创新联动格局的形成。

[1] 李红昌,LINDA T,胡顺香.中国高速铁路对沿线城市经济集聚与均等化的影响[J].数量经济技术经济研究,2016(11):127-143.

[2] GUTIÉRREZ J.Location,economic potential and daily accessibility:an analysis of the accessibility impact of the high-speed line Madrid-Barcelona-French border [J].Journal of transpotrant geography,2001,9(4):229-242.

[3] PRESTON J,WALL G.The ex-ante and ex-post economic and social impacts of the introduction of high-speed trains in south east England[J].Planning practice and research,2008,23(3):403-422.

[4] 黄爱莲.高速铁路对区域旅游发展的影响研究:以武广高铁为例[J].华东经济管理,2011(10):47-49.

[5] AHLFELDT G M,FEDDERSEN A.From periphery to core:economic adjustments to high speed rail[J].Lse research online documents on economics,2010,38:1-76.

[6] 姜博,王媛,初楠臣,等.高速铁路影响下的城市可达性测度及其空间格局模拟分析:以哈大高铁为例[J].经济地理,2014(11):58-69.

[7] 张鹏，张立琨.区域创新产出差异性的解释:基于广东省21个地级市面板数据的实证分析[J].技术经济,2013(4):27-32.

[8] 赵喜仓,徐朋辉.R&D知识溢出对江苏城市创新绩效的空间计量经济分析[J].科技进步与对策,2011(20):29-32.

[9] 王丽,曹有挥,姚士谋.高速铁路对城市空间影响研究述评[J].长江流域资源与环境,2012(9):1073-1079.

[10] 刘辉,孟丹,薛晋,等.基于交通可达性的京津冀城市网络集中性及空间结构研究[J].经济地理,2013(8):37-45.

[11] 伍业春.武广高速铁路对沿线城市体系发展的影响研究[D].成都:西南交通大学,2009:144-148.

[12] 胡静,程露萍,周密.高铁对湖北省旅游产业集聚水平的影响[J].重庆交通大学学报(社会科学版),2015(5):22-26.

[13] 林晓言,陈小君,白云峰,等.京津城际高速铁路对区域经济影响定量分析[J].铁道经济研究,2010(5):5-11.

[14] 韩剑.知识溢出的空间有限性与企业R&D集聚:中国企业R&D的空间计量研究[J].研究发展管理,2009(3):22-27.

[15] 牛玲飞.城市环境对国家高新区技术创新能力影响分析[J].科技和产业,2008(7):9-13.

[16] 魏守华.区域创新能力的空间分布与变化趋势[J].科研管理,2011(4):152-160.

[17] 叶芳,王燕.双重差分模型介绍及其应用[J].中国卫生统计,2013(1):131-134.