基于双重差分模型的高铁建设对山东区域发展的影响估计

张黠黠，来逢波，许冰

1.山东交通学院 交通与物流工程学院，山东 济南 250357；2.山东交通学院，山东 济南 250357；3.山东交通学院 经济与管理学院，山东 济南 250357

0 引言

各地“十四五”规划中，现代化综合交通运输体系建设成为重要的发展目标，其中高速铁路(简称高铁)网络的建设对地区经济产生巨大的推动作用，推进高铁发展已上升至国家战略高度。高铁开通对沿线区域的影响表现在3个方面。

1)高铁建设对沿线区域经济的影响。张馨月等[1]指出高铁开通显著促进了区域经济一体化，且通达性成为高铁影响区域经济一体化的重要中介。沈爱凤[2]构建高铁经济影响模型，通过变量统计分析发现高铁开通在一定程度上能够促进区域经济发展。牛斐等[3]指出高铁开通对中、西部区域经济的影响是不同的。高波等[4]指出高铁开通能够持续促进我国区域经济的增长。

2)高铁开通对产业结构的影响。徐海东[5]认为高铁开通对城市的产业结构布局和升级有重要影响。邓慧慧等[6]认为在经济发展程度高、基础条件较好的城市，提高交通基础设施对产业结构的提升效果更为显著。黎绍凯等[7]研究发现，高铁建设可促进产业结构由低级向高级转变，我国中东部地区高铁开通的净增作用比西部地区更明显。万相昱等[8]进行稳健性分析及机制效应检验，结果发现高铁开通可促进市区产业结构升级。

3)高铁开通对就业结构的影响。张召华等[9]进行稳健性分析，认为高铁开通可有效提升劳动力的优化分配。马子红等[10]研究发现，高铁可优化城市服务业的就业水平，对大城市和特大城市服务业的就业结构影响最为明显。

探究高铁与区域间的关系时，研究人员大都采用双重差分模型且考虑因素较为单一，未综合考虑区域经济、产业结构、就业结构及城镇化率等因素。本文将不同区域高铁的开通时间引进模型，采用多期双重差分模型，综合考虑区域经济、产业结构、就业结构及城镇化率等因素，采用Stata软件对数据进行预处理和稳健性分析，探讨高铁开通对区域发展的影响。

1 双重差分模型

1.1 基础双重差分模型

双重差分模型，也称倍差法，基本原理是通过对政策实施前、后试验组与对照组间差异的比较构造反映政策效果的双重差分统计量。引入试验组虚拟变量Ti与处理期对照组虚拟变量Pt的交乘项后，双重差分模型[11]

yi,t=β0+γi+σt+θTi×Pt+β1xi,t+∝i,t，

(1)

式中：yi,t为政策实施对各考察因素i的影响状况，i=1,2,…,N，t为时间，t=1,2,…,M；β0为常数项；γi为样本固定效应，反映个体特征；σt为时间固定效应，反映时间特征；Ti×Pt为试验组虚拟变量Ti与政策实施对照组虚拟变量Pt的交互项；θ为Ti×Pt的系数，是政策实施的净效应；xi,t为随i和t变化的控制变量；β1为xi,t的系数；∝i,t为模型误差项。

从式(1)来看，采用双重差分模型需要2个条件：一是必须存在1个具有试点性质的政策冲击，可组建试验组和对照组；二是必须具有1个至少2 a(政策实施前、后各1 a)的面板数据集。

1.2 多期双重差分模型

多期双重差分又可称异时双重差分或多时点双重差分，对不同样本的时间影响因素存在差异性。因山东省各地级市开通高铁的时间不同，采用多期双重差分模型进行分析。

将式(1)中的Pt换为Pi,t，模型为[11]

yi,t=β0+γi+σt+θTi×Pi,t+β1xi,t+∝i,t。

(2)

交互项Ti×Pi,t与虚拟变量Di,t等价。因此，可设定模型[11]

yi,t=β0+γi+σt+θDi,t+β1xi,t+∝i,t。

(3)

Di,t为核心解释变量，如果θ是正数，表明政策实施有助于考察因素的发展。

2 模型构建

当前，我国的高铁发展战略可划分为国家发展战略与地方发展战略。在地方发展战略中，高铁建设可加强地区内部联系及地区间城际效应。石婧[12]认为高铁经济水平越高则区域经济发展机遇越多，发展速度越快，反之则会阻碍经济。在国家发展战略中，高铁建设可推动沿线城市的经济发展，加强省际间的连接，最终实现国家经济水平的整体提升。洪晨晨[13]认为高铁开通对周边各大城市的经济发展质量有明显的积极作用。本文以山东省2011—2020年高铁开通对区域发展的影响为切入点，分析山东省经济建设发展与高铁建设的关系。

2.1 指标选取

高铁建设对区域的可达性、区域内经济、产业结构、就业结构、城镇化率、生态环境等诸多因素均有较大影响。选取山东省16个地级市的生产总值(gross domestic product，GDP)、产业结构变动率、就业比例、城镇化率等4项指标反映高铁建设及开通对沿线各地级市区域经济发展的影响。区域经济同时受形势政策及其他因素影响，因此还需考虑政府财政支出、实际使用外资、城市道路面积、年末总人口等因素[14-16]。

采用Stata软件分析，可得到各变量的均值、标准差、最大值及最小值，如表1所示。

表1 双重差分模型各变量分析结果

由表1可知：在2011—2020年地级市GDP、产业结构变动率和实际使用外资的变化较大，城镇化率、就业比例的变动相对较小。

2.2 模型设定及分析

采用2011—2020年山东省16个地级市的年度面板数据，将山东省开通高铁的地级市设为试验组，截至2020年底未开通高铁的日照市、菏泽市、东营市、聊城市、临沂市等地级市设为对照组。2008年开通高铁的地级市有济南市、青岛市、淄博市、潍坊市；2011年开通高铁的有德州市、泰安市、枣庄市、济宁市；2014年开通高铁的有威海市；2015年开通高铁的有烟台市；滨州市于2018年开通运营高铁，考虑其高铁通车时间较短，将其归为对照组。各地级市开通高铁的时间不同，采用式(3)的多期双重差分模型，构建高铁建设对山东区域经济发展影响的多期双重差分模型为：

Yi,t=β0+γi+σt+θDi,t+β1xi,t+∝i,t，

(4)

式中：i=1,2,3,4，分别为山东省地级市GDP、产业结构、就业比例、城镇化率；t为考察时间，t=1，2，…，10；xi,t为控制变量，主要包括政府财政政策支出、实际使用外资、年末实有城市道路面积、年末总人口等；Di,t根据山东省16个地级市是否在2011—2020年开通高铁确定，以山东省地级市开通高铁的年份为基础，开通后每年Di,t=1，开通前年份的Di,t=0(试验组)，没有开通高铁的地级市Di,t=0(对照组)。

如果θ是正数，表明高铁的开通有助于山东省区域经济的发展。

在自然试验的情况下，试验组和对照组在高铁开通前、后的经济差异可能对政策评价产生一定影响，评估结果可能出现偏差。采用Glaeser[17]的方法，引入影响该城市经济发展的其他变量，主要包括政府财政支出、实际使用外资、年末实有城市道路面积、年末总人口等[18-20]，如表1所示。

由表1可知：在2011—2020年，各地级市的政府财政支出、实际使用外资、年末实有城市道路面积、年末总人口等变化较小。

2.3 识别假设检验

多期双重差分模型需要识别假设，应用多期双重差分模型的前提条件是满足平行趋势的假设。平行趋势假设是双重差分评估产生无偏差结果的重要前提[21-23]。假定高铁开通前各城市的经济发展与其所运营的高铁间无明显关系，检验山东省16个地级市在受到高铁开通影响的年份及该年份前的经济发展情况。在高铁开通前的1、2、3、4 a中设置Di,t，假设结果为试验组和对照组各地级市GDP的变化趋势差异不大，即符合平行趋势的假设。

多期双重差分研究通常包含政策影响前、后2个时期，需检验政策影响前、后2个时期的效果。研究多期双重差分模型是否满足共同趋势的假设，需检验政策影响前的情况。该模型的结构为[11]：

(5)

式中：μ-n与μ+n分别为Di,t-n、Di,t+n的系数，表示政策影响前的n期、处理后的n期产生的影响；θ1为Di,t的系数，政策当期产生的净效应，当时间t为政策当期时，Di,t=1，反之Di,t=0。一般推荐m=3，q=5。

3 实证结果及分析

3.1 影响效应分析

采用Stata软件处理地级市GDP、政府财政支出、实际使用外资、年末实有城市道路面积、年末总人口等数据，研究高铁开通对山东省区域经济的作用效果，结果如表2所示。由表2可知：高铁的开通与布局促进山东省区域经济稳步提升。从控制变量的估计结果可知，年末总人口、政府财政支出、年末实有城市道路面积和实际使用外资对山东省区域经济的发展有一定贡献，证明引入的各变量合理。

表2 高铁开通和各控制变量对山东省地级市GDP 、产业结构变动率、就业比例及城镇化率的影响净效应

从高铁开通对山东省地级市GDP的影响来看，未加入控制变量的高铁开通的影响净效应为0.262；综合考虑4项影响因素后，净效应为1.216，且两者均在1%的水平下显著为正，模型的拟合优度增大。高铁开通后可加快山东省人才、资金及技术等流动，提升城市间的相互交流及通行效率，稳步提升各地级市的GDP，为山东省区域经济的增长奠定了基础。

从高铁开通对山东省各地级市产业结构变动率的影响来看，如果未考虑控制变量，净效应为-0.607；综合考虑4项影响因素后，净效应为0.007，净效应由负变正。山东省第三产业占比相对增多，第二产业占比相对减少，表明高铁开通有效提升山东省沿线区域产业结构的优化升级。

从高铁开通对山东省各地级市就业比例的影响来看，如果未考虑控制变量，净效应为0.120，在水平5%下显著，综合考虑4项影响因素后，净效应减小为0.060，且不显著。高铁开通后，山东省各地级市就业比例有所提升，表明高铁开通对山东省沿线区域就业结构变动有促进作用，但效果不明显。其他控制变量(政府财政支出、实际使用外资)的净效应均通过了1%的显著性检验，且净效应均为正，表明政府财政支出、实际使用外资显著促进了山东省就业升级。

从高铁开通对山东省各地级市城镇化率的影响来看，如果未考虑控制变量，净效应为0.038，在1%的水平下显著，综合考虑4项影响因素后，净效应减小为0.024，仍在1%的水平下显著。高铁未开通前，山东省城镇化率水平不高，高铁开通促使人口向大城市集中，城镇化水平提高，但增长速度有所减缓。

3.2 稳健性检验

采用双重差分模型需满足平行趋势假设，高铁开通前试验组和对照组的经济水平具有可比性是保证双重差分估计没有偏差的重要前提。本文主要研究高铁开通对区域经济的影响，并对高铁开通对山东省区域经济水平的影响进行稳健性检验，暂不讨论高铁开通对产业结构等方面的影响。采用Stata软件，将各地级市高铁开通时间(政策时点)提前4、3、2、1 a，可得高铁开通对经济的边际效应曲线，如图1所示。

图1 高铁开通对经济的边际效应曲线

由图1可知：高铁开通对经济的边际效应曲线随时间的变化由左下方上移到右上方。高铁开通前，边际效应曲线95%置信区间的在0轴以下，但在高铁开通当年及开通后，经济边际效应曲线的95%置信区间均在0轴以上，表明高铁的开通对山东省区域经济增长产生了积极影响,说明高铁开通前试验组和对照组的经济增长与平行趋势假设保持一致。

4 结语

采用Stata软件对山东省16个地级市2011—2020年的年度面板数据进行处理，建立多期双重差分模型分析地级市GDP、产业结构变动率、就业比例和城镇化率数据，分析高铁开通对山东省高铁沿线区域的影响，并通过稳健性分析证明结论的合理性。

高铁开通后可提高人才、资金及技术等流动，提升城市间的相互交流及通行效率，稳步提升山东省各地级市的GDP，为山东省区域经济增长奠定基础；高铁开通后山东省各地级市第三产业的占比增多，第二产业占比减少，促进了山东省沿线区域产业结构的优化升级；高铁开通后山东省各地级市就业比例有所提升，政府财政支出、实际使用外资显著促进了山东省各地级市就业升级；高铁开通后提升了山东省各地级市城镇化水平，对山东省城镇化率有明显促进作用，但增速放缓。

因此，为更好地促进山东省各地级市的协调发展，逐步走向共同富裕，需完善山东省的战略协调、市场整合、区域合作互助和区域间利益补偿制度。需促进新形式的城镇化，坚持以人为本，统筹规划、建设和管理，科学确定城市规模、人口密度和空间布局，促进城乡一体化发展。