交通基础设施对中国区域经济增长的外溢效应研究——基于多维要素的空间面板杜宾模型分析

齐 芮

(黄冈师范学院 商学院，湖北 黄冈 438000)

交通基础设施作为基础设施建设的重要组成部分，与经济增长的关系得到众多经济学者的关注。学者们对交通基础设施是否对经济增长有积极促进作用持两种结论：较早期的研究多利用时间序列数据，得出交通基础设施发展是经济发展的重要条件[1-3]；随着面板数据的广泛应用，有学者质疑交通基础设施的高产出弹性，得出交通基础设施对经济增长没有显著作用的结论。中国作为发展中国家，地域广袤，不同地区的经济发展水平、市场规模等均呈显著差异，整体交通运输发展水平相对发达国家仍较为落后[4]，从多维角度出发，进行适宜中国国情的交通基础设施与经济增长的关系研究，能够为交通运输发展规划提供有效对策与建议，为不同省域制定合理高效的交通发展政策和空间战略提供一定的理论支持。

一、文献综述

随着新经济地理学的发展，空间经济学理论得到了快速发展。交通基础设施由于具有极强的空间网络特征，对周边地区经济发展产生正向或负向空间溢出效应得到越来越多学者的关注。Dmurger对中国交通基础设施帮助内陆地区得到沿海地区经济辐射促进经济发展得出正向结论[5]。Cohen and Paul指出某一城市基础设施的建设对近邻城市的经济具有正向溢出效应，因为在某种程度上近邻城市的基建会降低相应的运输成本及交易成本费用[6]。Feldman的研究指出交通设施空间布局影响区域经济未来发展走向[7]。指标和方法选择方面，Belloumi选择公路、铁路、交通能源等数据研究交通基础设施与GDP之间的显著联系[8]。胡鞍钢和刘生龙验证得出相邻省份的交通基础设施改善对本地的经济增长产生显著的正向影响，同时得出本地效应大大超过跨区域溢出效应的结论[9]。张志和周浩通过建立不同类型的空间权重矩阵，得出交通基础设施产生的空间溢出效应通过临近区域经济联系进而发生作用，并且基于产业间结构调整的空间溢出大于基于产业市场规模的空间溢出[10]。刘秉镰等选择全要素生产率作为被解释变量，解释变量选取各级公路指标运，证实中国的交通基础设施与全要素生产率增长之间具有正向溢出效应[11]。Boarnet利用国民生产总值分析交通基础设施对区域经济增长的空间溢出效应[12]。张学良运用中国省级面板数据三种权重矩阵，以交通变量设计交通网络，得出对交通基础设施对中国区域经济增长具有重要的影响作用[13]。胡艳和朱文霞得出铁路空间溢出效应大于公路空间溢出效应的结论[14]。林雄斌和杨家文运用交通运输投资、劳动力和经济总量的面板模型，评估交通投资对经济增长的时空效应，侧重于投资指标，未运用空间计量方法[15]。

综合现有文献，多数文献对交通基础设施促进区域经济发展都是基于基础设施指标或投资指标等单要素指标，缺乏更全面的要素解释，还需在模型设立中考虑空间效应。本文运用交通运输投资额、基础设施建设、货物周转量、交通运输人力资源投入四个变量，利用2003-2015年中国省级面板数据和空间计量经济学等方法，综合研究交通基础设施对区域经济发展的外溢性，以期得到符合中国空间区域发展的交通基础设施与区域经济增长联系的客观结论。

二、模型设定与变量统计特征分析

(一)变量选取 由于交通运输投资额在年鉴可得数据自2003年起，我们采用样本期为2003-2015年13年跨度，样本选取中国31个省市自治区(不含港澳台)的数据，来源于中国统计局网站、《中国统计年鉴》、《中国交通统计年鉴》、各省统计年鉴等。其中人均GDP、物质资本存量及进出口额、实际利用外资额以及交通运输投资额均采用GDP平减指数，以2003年价格为基期，调整为价格水平不变值。变量及具体意义如下：

解释变量：区域经济增长。取人均国民生产总值(agdp)；

核心被解释变量：为全面考虑到交通运输基础设施对经济增长的影响，需从资本积累、投资、人力资源投入，实际货物周转量几个方面考虑。各变量解释如下：

1.交通运输基础设施建设M：各省市公路运营里程与铁路运营里程之和；

2.交通运输投资额T：年度政府投资规划中交通运输投资数值；

3.货物周转量H：各省市实际年货物周转量；

4.交通运输人力投入L：铁路就业人数与公路就业人数之和；

其他相关变量：考虑对外开放程度(open)对经济的影响，采用进出口总额与实际利用外商直接投资FDI两个指标表示，按当年汇率换算人民币价格，调整为2003年不变价格，对两个指标份额按各50%计算。同时考虑科技水平(rd)、物质资本存量(K)对区域经济的影响。其中，科技水平用各地区年申请专利数表示。物质资本存量按照张军[16]的做法，以1952年为基期，9.6%作为折旧率算出2003年物质资本存量，2004年开始以2003年为基期计算。

lnagdpit=α0+β1lnMit+β2lnTit+β3lnHit

+β4lnLit+β5lnopenit

+β6lnKit+β7lnrdit+εit

(1)

式中α0为截距，εit为服从正态分布的随机误差项，上述方程为核心解释变量与非核心解释变量对经济增长研究的基本分析框架。需纳入空间因素作用，在方程(1)的基础上，进行空间计量相关分析。模型采用空间杜宾模型(SDM)，LeSage指出SDM能够解释包含同时内生和外生交互效应的空间模型[17]，其同时包含了解释变量与被解释变量的空间滞后项。通过Wald检验与LR检验后考查SDM是否可以退化为空间误差模型(SAR)和空间滞后模型(SEM)。然后运用偏微分发将总效应分成直接效应与间接效应。直接效应表示被解释变量对本地区相关变量带来的平均影响，间接效应表示被解释变量对其他地区相关变量带来的影响，即空间外溢性。

SDM模型表示为：

lnagdpit=α0+δWijlnagdp+βiXit

(2)

其中，下标i表示省份，t表示年份，Xj代表系列自变量。W为空间权重矩阵，表示不同地区相互关系结构的矩阵。Wijlnagdp代表区域经济增长水平的空间滞后项。WijXjt代表解释变量Xj的空间滞后项。

(三)地理特征空间权重矩阵 空间权重矩阵的建立能够体现出空间单元之间的依赖性与彼此关联程度，合理选用空间权重矩阵对交通基础设施的空间计量结论非常重要。本文选取以下三种权重矩阵分析交通基础设施全要素的空间效应及其影响因素。

(1)构建0-1矩阵，依据地理是否相邻设定，地理相邻省份赋予1，不相邻地区赋予0，该权重定义如下：

(2)构建地理距离权重矩阵，依据为地理学第一定律，由空间元素的空间距离决定空间效应的强弱，地理距离越近的省份空间效应越强。

式中dij为省份i与省份j之间的空间距离。

(3)构建经济距离矩阵，采用李婧等人的做法，根据相邻地区间经济发展水平的差异越小，经济上的相互联系强度就越大的特点[18]，结合二者之间的地理距离，矩阵定义如下：

式中Wd为省份间地理距离空间权重矩阵，用省份省会城市之间的中心距离构建，对角元素中分子为面板时间内各省份人均GDP均值，分母为所有省份人均GDP的均值。

(四)相关性检验 在对空间计量模型进行估计之前，还需要先判断空间相关性存在与否，这里采用Moran’I指数方法[19]判断解释变量的相关性，采用标准化处理后0-1矩阵检验。Moran’I指数计算公式如下：

表1 2003-2015年Lnagdp的Moran’I指数

以2010年为例绘制散点图及对应31省份(不含港澳台及南海诸岛)相关性地图：

图1 2010年Moran’I散点图

图2 2010年31省份集聚示意图

2003-2015年各个年份中的Moran’I值均通过了1%水平下的显著性检验，且各个Moran’I值均为正值，表明我国省级地区的人均GDP在空间上存在明显的正自相关关系，即存在空间集聚现象。通过绘制散点图和地图省区集聚示意图也可以看出各省集聚情况。表明运用空间计量方法观测交通综合变量及其他非核心解释变量对我国区域经济外溢性作用是正确的方法。

表2 变量描述统计

三、实证分析

为便于比较，我们对模型(1)进行传统OLS固定效应估计，对模型(2)、(3)进行面板空间计量估计，进行wald检验与LR检验，判断SDM是否退化为SAR或SEM模型，拒绝原假设，SDM为最优。通过Hausman检验选择固定效应还是随机效应，结果为选择固定性效应。再通过LM检验值及Liklyhood值确定时间固定效应、空间固定效应还是时空双固定效应。最终通过可靠结果进行分析，得到结果为双固定效应模型的拟合度最为适合，固选择时空双固定效应模型结果进行分析。时空双固定效应wald检验与LR检验结果如表4，三种矩阵空间计量SDM模型结果如表5所示：

表3 时空双固定效应wald检验与LR检验结果

表4 2003-2015年交通基础设施综合变量及其他变量对经济增长的空间计量结果

从表5得出结论可知，SDM空间计量模型将滞后因子纳入回归分析中，解释变量的估计系数因而不能直接反应解释变量对被解释变量的影响。但仍然能从结果中得出一些交通基础设施对经济增长影响的信息，在三种矩阵下，基础设施建设、交通运输投资额、交通运输人力资源系数显著为正，表明了交通基础设施中，铁路公路营业里程、投资额与交通人力投入与经济增长有一定相关性，有利于经济发展。货物周转量结果不显著，可以解释为其不能与经济增长指标挂钩。对外开放度、资本存量与科研水平都显著反映了三者与经济增长之间的正向联系。

排除上述结论中不显著的变量货物周转额对空间总效应，对其他变量对经济增长的直接效应与区域间溢出效应进行分解，结果见表5。

表5 各类变量对经济增长的直接效应和空间间接效应

由表5可知，在三种不同权重矩阵下，交通基础设施营业里程对本地区的经济增长影响系数均为正，且通过显著性检验。间接效应在0-1矩阵与地理距离矩阵两种情况下不显著，在经济距离权重矩阵下为正且显著，说明在考虑经济因素后，交通设施建设对区域间有外溢作用。交通投资额在地理距离权重与经济距离权重下直接效应显著，在0-1邻接矩阵与地理距离矩阵两种情况下间接效应显著，考虑到交通投资额在省份经济距离情况下外溢不明显，但从另两种矩阵模式下也能够得出交通投资额依旧对区域间经济发展具有一定外溢效应。交通人力资源方面对区域间接效应不显著，可理解为交通人力资源对本地区经济增长具有较直接影响，对区域效益影响作用较小。另外，对外开放度与科研水平均在三种矩阵下都具有直接与间接效应，存在省份间的空间溢出性。资本存量间接效应不显著，直接效应显著，得出资本存量在省份之间外溢性影响较小的结论。

四、结语与启示

本文研究表明，考虑交通运输投资额、基础设施建设、货物周转量、交通运输人力资源多维要素反映交通基础设施综合变量对区域经济增长的影响，其中除货物周转量以外，交通运输投资额、基础设施建设与交通运输人力资本与区域经济增长具有显著相关性。交通运输投资额、基础设施建设对区域经济增长具有显著的间接效应，表明二者对区域间经济增长外溢性的存在。同时，对外开放度、资本存量、科研水平对区域经济增长具有显著正向影响，对外开放度与科研水平对区域间经济增长具有外溢性。

鉴于交通运输投资、基础设施建设对区域经济增长显著外溢性的存在，能够有效带动周边区域经济的共同发展，得知国家以交通基础设施作为推动区域经济增长的重要举措是明智可行的选择。交通基础设施投资、基础设施建设与交通人力投入能够加快本地经济促进的步伐，推动经济增长方式向效率驱动、多源并驾的模式发展。从带动区域间经济共同发展的角度观察，交通设施投资与基础设施建设应得到各省相关部门的重视。同时，由于交通基础设施建设具有周期长、投资额大、回收期长、利润回报率效果缓慢等特点，为缩小东西部经济差距，在建设交通基础设施方面更需要更深发掘交通基础设施带给西部经济发展的利润契机点，结合其他部份投入协调发展，建立合理的交通基础设施布局，以期推进中国全面经济发展。由于目前研究多集中于公路与铁路，缺少航空、水运、桥梁等相关基础设施研究，后续研究方向将继续关注基础设施建设的航空、水运、桥梁、隧道等对区域经济增长的影响。