快速交通流線建設背景下長三角城市群物質代謝動態模擬

張榮敏, 黃遠林

(1.南京農業大學 經濟管理學院， 南京 210095; 2.欽州學院 資源與環境學院， 廣西 欽州 535099)

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張榮敏1, 黃遠林2*

(1.南京農業大學 經濟管理學院， 南京 210095; 2.欽州學院 資源與環境學院， 廣西 欽州 535099)

以長江三角洲城市群為研究對象，選取區域經濟規模、發展速率、發展潛力3個維度共12組變量，以快速交通流線建成通車為虛擬變量，通過斷點回歸(Regression Discontinuity Method， RD)和雙重差分(Difference-in-Difference Strategy， DID)模型分析高速鐵路建成通車對城市群物質代謝的影響，在此基礎上探討區域產業空間演變特征.研究認為：(1)城鎮密集區快速交通流線建設有效解決了運輸成本與時間競爭的矛盾問題，改變了區域物質代謝特征，促進了部門間生產流量空間配置，快速增加了居民儲蓄總額；(2)從區域產業空間演變看，隨著快速交通流線建設，尤其是長三角一小時交通圈的建成和完善，區域產業集聚與空間分異進一步優化，其中上海市23個制造業部門向鄰近地區轉移和延伸潛力加快，空間延展性和連續性增強，與蘇州、無錫之間形成了良性的分工與聯動鄰里關系；(3)從城市物質代謝的空間相互作用看，南京、鎮江、揚州、常州四市同城化趨勢明顯，二、三產業逐漸由行業內競爭轉變為產業集聚與合理分工；總之，通過本研究發現，快速交通流線建設背景下，長三角城市群二三產業增長速率顯著加快，發展潛力增強，區域物質代謝和產業集聚不斷優化.

快速交通流線； 雙重差分模型； 運輸成本； 物質代謝空間演化； 長三角城市群

城市群內部產業同構性、空間異質性及其相互作用機理一直是學術界和政府關注的焦點.在區域經濟發展中，受經濟利益驅動，人類社會熱衷于構建城市體系，建立城市間快速通道，加強區域間的交流與聯系，不斷地改變著物質資源的配置方式，進而影響區域物質輸入/輸出規模、種類與配置，極大地改變了部門生產流量.作為社會經濟發展的必然產物，城市間交通流線不僅僅是人類改變自然的結果，而且是區域經濟發展中所必需的通道載體，是區域產業空間演變的外部引擎[1]，其發展速度、時空變化特征、流通密度、流通頻次等都反映了區域內節點之間的聯系強度，反應了人類活動在空間上的緊密程度[2].將社會經濟系統特別是城市復合生態系統的物質代謝分析和城市間快速交通流線結合起來，可從一定程度上明晰城市物質代謝和城市間快速通道之間內在的聯系.

新古典經濟學派認為城市群的發展是規模經濟和廣義外部性的表現，是收益遞增、運輸成本減少和需求增加相互作用的結果，與區域經濟發展及區域空間聯系度正相關[3-7].在這一背景下，國內外學者從空間計量經濟角度探討產業集聚發展趨勢以及測算產業集中度[8-11].然而這些研究多選取某一區域、某一時段來進行定量分析，強調空間異質性和產業同構性，關注不同產業部門物質流動的時空變化規律，但對于導致這些變化的原因關注不夠，忽視了區域內重大交通設施尤其是快速交通流線建設對產業空間布局及生產部門物質流的作用和影響.

作為我國最大的城市群和最具活力的經濟區，長三角核心區一直在我國經濟發展中處于領先地位，盡管區域經濟發展總體較好，但區域內部協調性不足，城市間物質代謝的聯動性較弱，人力、財力、物力等資源的空間配置不合理，不利于長三角地區經濟的整體發展以及資源高效利用，在一定程度上阻遏了成熟的城市網絡構建以及產業的高效集聚.為進一步探討城際快速交通流線建設對城市群物質代謝影響的微觀機理，預測新型快速交通流線下城市物質代謝的重新整合趨勢及城市物質流動空間動力，本研究通過構建雙重差分模型(Difference-in-Differences Model， DID Model)，探討高速交通流線下城市物質代謝重新整合趨勢，模擬快速交通流線變化與城市物質代謝時空動態的耦合關系，識別區域內城市物質代謝變化的原因和機制，預測和調控物質代謝途徑、去向及變化，定量評估滬寧城際高鐵建設對區域經濟的促進作用，探討長三角地區各市經濟發展的空間作用機理，促進區域整體發展、提高資源利用效率，為區域經濟一體化發展戰略的制定提供依據.

1 研究區域概況及數據來源

1.1 區域概況

長江三角洲城市群(Yangtze River Delta Megalopolis or Yangtze River Delta Urban Agglomerations)地處長江入海之前的沖積平原，行政區劃上包括范圍包括上海、江蘇、浙江、安徽，區域面積35.44萬km2，占國土面積的3.69%.2014年長三角地區總人口22 776.79萬，其中核心區16市地區生產總值10.60萬億元，年均增長速度為9.0%；規模以上工業總產值19萬億元，年均增長5.4%；固定資產投資5.35萬億元，增長13.4%；社會消費品零售總額3.95萬億元，增長11.3%；進出口總額1.29萬億美元，其中出口總額7422億美元，增長4.8%[12].是我國城鎮體系最完備、經濟增長最強勁、生產力最發達、發展最具活力的區域之一，也是國際公認的六大世界級城市群之一*泛長三角城市群包括安徽、上海、江蘇、浙江等4個省市共41個市(其中上海市為直轄市，南京、杭州、合肥等為副省級城市)，本研究范圍為2013年《長江三角洲發展規劃》中設定的包括上海、南京、蘇州、無錫、常州、鎮江、揚州、泰州、南通、杭州、寧波、湖州、嘉興、紹興、舟山和臺州16個城市的核心區..

1.2 數據來源

本研究數據主要來源于《長三角年鑒》及各省市統計年鑒.基于雙重差分模型對時間序列的要求，選擇高鐵通車前年份和通車后年份作為t和t-1時段，考慮到高鐵通車對經濟的影響效應具有滯后性，為減少凈效應評估的誤差，選擇通車后4 a作為修正后的t-1時段.根據數據可得性以及統計口徑的一致性，研究中選取經濟發展增量(增長率)、規模(人均值)、潛力(人力資本、技術投入與創新等)3個維度評估快速交通流線建設對區域經濟發展的微觀機理.所有變量均以2008年數據為基準值，2014年年末數據為t-1期數值，為減少通貨膨脹的影響，本研究中以2008年為基準，扣除通貨膨脹率，以實際值核算(表1).

2 研究方法及模型設定

2.1 雙重差分模型

雙重差分分析模型是一種專門用于分析政策效果的計量方法[12]，研究中將制度變遷和新政策視為一次外生于經濟系統的“自然實驗”， 研究政策實施前后對實施對象的影響，被西方學界廣泛應用于諸多領域；其理論框架以非隨機分配政策實施組和對照組的相對應的“自然實驗”為基礎[13]， “自然實驗”是雙重差分模型的根本，若研究對象即當前的政策實施不滿足自然實驗的基本條件，那么雙重差分模型就等同于兩個虛擬變量的簡單相乘，會導致研究結果的較大誤差.因此，雙重差分模型需滿足隨機分組、隨機事件、控制組不受實驗變項的任何影響、實驗組與控制組樣本的同質性以及實驗處理(政策實施)的唯一性等假設.為進一步保證雙重差分模型變量選擇的上述假設以及模擬結果的唯一性和科學性，當前學者做了較多探索[14-18].

2.2 雙重差分模型優勢及應用“陷阱”

雙重差分模型最大優勢表現在計量方法上操作簡單，回歸方法較為成熟，能夠有效避免政策作為解釋變量所存在的內生性問題.對于面板數據雙重差分模型不僅可以有效利用解釋變量的外生性，還可以控制不可觀測的個體異質性對被解釋變量的影響，得到對政策效果的無偏估計.

然而，如果實驗分組不滿足隨機性假設，那么可能導致對被解釋變量產生的影響是來自分組而非政策實施，解決分析數據的內生性、自然實驗分組、控制組的隨機選定以及控制樣本異質性是該模型在應用中需要重點注意的地方.

2.3 本研究的模型設定與變量選取

2.3.1 模型設定 基于長三角地區社會經濟發展基礎及城鎮結構同質性，本研究將滬寧城際高鐵沿線城市(南京、鎮江、常州、無錫、蘇州、上海等6市)歸為處理組(Treatment group)，其他長三角區城市(揚州、杭州、合肥等24市)歸為控制組(Control group)，根據滬寧高速鐵路通車時間再細分為：

表1 主要變量的統計描述

注：數據來源：《長三角統計年鑒》2009年及其他年份數據，2008年數據為基礎數據，按當年價格核算，其余年份數據全部根據基準年份按照當年的價格指數扣除通貨膨脹率獲得.

2010年通車前處理組(Pass=1，Period=0)和控制組(Pass=0，Period=0)、通車后的處理組(Pass=1，Period=1)和控制組(Pass=0，Period=1).引入時間變量后，高速鐵路建設與通車對沿線城市經濟的影響為E(Pass=1|Period=1)-E(Pass=1|Period=0)；對其他城市的影響為E(Pass=0|Period=1)-E(Pass=0|Period=0)，因此高鐵通車對沿線城市經濟影響的凈效應為：

{E(Pass=1|Period=1)-

E(Pass=1|Period=0)}-

{E(Pass=0|Period=1)-

E(Pass=0|Period=0)}.

(1)

這一凈效應不僅衡量出高速鐵路通車前后的效果，同時也衡量了控制組和對照組之間的差異.基于長江三角洲城市群經濟互補性及異質性，本文設定雙重差分模型為：

Yi，t=a0+a1Passi，t+a2Periodi，t+a3Passi，tPeriodi，t+Bi+ui，t.

(2)

式中，Yi，t分別表示長三角城市群各個城市規模、速度和潛力被解釋變量，代表區域物質代謝的廣度和深度；Passi，t為滬寧城際高速鐵路通車的虛擬變量，若為沿線城市，其等于1，否則為0；Periodi，t為時間虛擬變量，若在2010年滬寧城際高鐵通車后，即為1，否則為0；交互項Passi，tPeriodi，t的系數α3是雙重差分統計量，其系數反映了高鐵的通車對沿線各市經濟的凈影響；Bi為影響城市i經濟發展卻不隨時間而變化的所有無法觀測的因素；ui，t為隨機擾動項.

2.3.2 變量選取 基于長三角城市群各市變量的同質性以及物質代謝相關數據收集難易程度，為保證回歸結果的穩健性，剔除其他促進經濟增長因素的影響來獲得高速鐵路建設與通車對區域物質代謝尤其是經濟增長的凈效應，為控制高速鐵路沿線城市和對照組城市在高速鐵路建設與通車過程中物質輸入、輸出而產生的內生性問題，在模型2中加入以下控制變量：1)人均城鄉居民儲蓄存款年末余額(URSi，t)，反映城鄉居民的生活狀況，代表一個時期城市居民家庭物質存量；2)人均郵電業務收入(RPTSi，t)，反映信息發展水平，也是一定時期內個體物質由流量變為存量的歷程；3)人均政府教育經費支出(EDUi，t)，反映政府對教育的投資情況，對個體而言，是一個物質轉化為存量的過程；4)人均政府科技支出(SCi，t)，反映政府對科學技術的投資情況；5)外商投資比重(FIi，t)，反映外國資本對我國經濟的影響情況；6)工業固體廢物綜合利用率(ISWi，t)，反映工業企業除污能力情況；7)萬元GDP工業用電量(IECi，t)，為第i個城市第t期的工業用電量除以每萬元GDP值，反映工業企業電力資源利用效率情況；8)萬元GDP水耗(WCi，t)，為第i個城市第t期的工業耗水量除以每萬元GDP值，反映工業企業水資源利用效率情況；9)城鎮化水平(URBi，t)，反映我國經濟發展空間狀況.對上述變量進行物質流量與存量細分，從而形成基于區域物質代謝的雙重差分模型：

Yi，t=a0+a1Passi，t+a2Periodi，t+a3Passi，tPeriodi，t+a4URSi，t+a5RPTSi，t+a6EDUi，t+a7SCi，t+a8FIi，t+a9ISWi，t+a10IECi，t+a11WCi，t+a12URBi，t+Bi+ui，t.

(3)

進一步探討城際快速交通流線對區域物質代謝時間效應的強弱，加入t3～t6時間虛擬變量及其與Pass的交互項，若上述模型中t3=t4=t5=t6=0、t2=1，則該研究時段為滬寧高速鐵路通車前的2009年，此時高速鐵路通車帶來的物質代謝速率尚沒有表現出來，可以看成是物質代謝基礎年份；同理，若t3為1，其他為0，則表明該年份是2010年，城市間物質代謝隨著高速鐵路通車而發生改變，以此類推，可以看出不同年份物質代謝的廣度和深度，因此基于上述模型，綜合考慮不同城市物質代謝的規模、速度和潛力3大因素，模型為：

Yi，t=a0+a1Passi，t+a2t3+a3t4+a4t5+a5t6+a6t3Passi，t3+a7t4Passi，t4+a8t5Passi，t5+a9t6Passi，t6+a10URSi，t+a11RPTSi，t+a12EDUi，t+a13SCi，t+a14FIi，t+a15ISWi，t+a16IECi，t+a17WCi，t+a18URBi，t+Bi+ui，t.

(4)

3 模型估計與實證分析

3.1 Hausman檢驗

本研究所用數據為面板數據，為確定研究中使用固定效應(FE)還是隨機效應(RE)，首先對研究模型進行Hausman檢驗.檢驗發現，區域物質代謝規模變量方面，當被解釋變量分別為人均地區生產總值以及三產業人均值時，P值分別為0.062 0、0.917 6、0.171 8和0.664 0，說明模型存在內生性問題，因此在未來研究中選擇隨機效應來消除內生性影響；從物質代謝增長速度看，當被解釋變量為人均地區生產總值增長率、三大產業人均值增長率，P值分別為0.000 0、0.000 1、0.000 0和0.000 0，表明各變量之間不存在內生性，因此選擇固定效應；物質代謝發展潛力看，當被解釋變量分別為固定資產投資產出率、人均高新技術產值、全社會勞動生產率和每萬人專利授權量時，P值分別為0.038 0、0.008 9、0.062 0和0.002 1，故分別選擇固定效應、固定效應、隨機效應和固定效應；其中，當被解釋變量為全社會勞動生產率時，模型(4)存在內生性問題，此時選擇隨機效應.

3.2 估計結果與分析

本研究選取數據為短面板數據，從物質代謝規模、速度和潛力3個方面所做穩健性回歸估計結果如下.

3.2.1 物質代謝規模隨著高速鐵路建成而快速增加，但近年來增長速率趨緩 高鐵通車后第1～4年，代表區域物質代謝規模的人均地區生產總值分別增加1 199.245、4 378.801、7519.261和6 789.474元，從一個角度說明高速鐵路建成與通車有效促進了區域物質代謝規模，但增長速度從第4年開始有下降趨勢，符合邊際效應遞減規律.從不同產業物質代謝看，高速鐵路建成通車后，第一產業內部物質代謝減緩，產值減少，二三產業有了快速發展，尤其是第二產業，由于物質代謝規模加大，產業集聚明顯，生產效率提高；另一方面，高速鐵路建成通車有效促進了區域間人口流動，加快了第三產業的發展，且影響強度顯著高于對第二產業的影響(表2).

表2 物質代謝增長規模多期雙重差分回歸估計結果

注：括號內為z統計量的絕對值；*、**和***分別表示在10%、5%和1%的水平下顯著.

3.2.2 物質代謝增長速度趨緩， 區域物質結構優化顯著 與經濟增長規模不同，長三角快速交通流線建成通車后人均生產總值增長率減緩，以通車四年計，分別減少了0.623%、2.036%、11.25%和19.607%(表3)；從產業內部差異看，第一產業減緩幅度最大，第二產業增長明顯，這說明隨著區域快速交通流線建設，第二產業物質流動與配置更為有效，產業集聚明顯，優化了區域資源配置效率.

表3 物質代謝增長速度多期雙重差分回歸估計結果

注：括號內為t統計量的絕對值；*、**和***分別表示在10%、5%和1%的水平下顯著.

3.2.3物質代謝發展潛力明顯 通過模型分析發現，長三角地區滬寧高速鐵路建成通車后，區域內固定資產投資產出率、高新技術產值比重、全社會勞動生產率和每萬人年度專利授權量等有了顯著增長，說明快速交通流線建設有效提高了沿線城市投入產生率，加快了科研發展水平，促進了區域經濟發展競爭力(表4).此外，隨著快速交通流線建設，區域內人均城鄉居民儲蓄存款年末余額、人均政府科技支出、人均政府教育支出、城鎮化水平等都有了顯著增加，而工業發展中萬元GDP水耗有了顯著減少，區域內投資分配趨于合理.

表4 物質代謝增長潛力多期雙重差分回歸估計結果

注：若為固定效應，括號內為t統計量絕對值，否則為z統計量絕對值；*、**和***分別表示在10%、5%和1%的水平下顯著.

4 主要結論與建議

本研究以長三角經濟區2008年至2013年統計數據為研究對象，基于雙重差分模型定量評估滬寧城際高速鐵路建成通車對區域物質代謝規模、速度和潛力的影響，研究表明：從物質代謝增長速率看，滬寧城際高速鐵路建設有效促進了沿線城市物質代謝頻次和速率，區域人均生產總值、第二產業及第三產業人均值都有了快速增加，但增長速率遞減；與二三產業物質代謝相比，高速鐵路建設在一定程度上減弱了第一產業發展，尤其是第一產業中生產資料流通速率降低，第一產業發展趨緩.

從物質代謝潛力看，高速鐵路通車快速促進了研究區的物質交換，區域內郵電業務、政府教育經費支出、萬元GDP水耗、外商投資比重、城鄉居民儲蓄存款、政府科技經費支出等對物質代謝增長規模、速度和潛力等產生了有效的正向影響.

從上述實證分析可以看出，在我國當前經濟形勢下，經濟密集區快速交通流線建設能有效提升區域物質代謝速率、規模和潛力，有利于人流、物流、資金流和信息流的交換頻次和利用效率，對促進區域經濟可持續化發展具有重要意義.此外，快速交通流線建設也是我國通過投資拉動經濟發展的主要手段，但快速交通流線建設對物質代謝速率的影響邊際效應遞減，即隨著快速交通流線建成通車年份的增加，這種外在的影響力度將不斷縮減，區域物質代謝速率將逐步趨緩，由量的變化過度為質的提升，這也是我國經濟密集區產業結構優化的理論支撐.

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Dynamic simulation of Yangtze River Delta cities material metabolism:based on the construction of high-speed rail way

ZHANG Rongmin1, HUANG Yuanlin2

(1.College of Economics and Management, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095;2. College of Resource and Environment, University of Qinzhou, Qinzhou, Guangxi 535099)

The construction of rapid traffic streamline provides an important basis and prerequisite for economic development in China， especially for the spatial configuration of resources， which effectively promotes the regional economic development and strengthens the spatial connection of regional economy. This paper took the Yangtze River Delta Economic Zone as an example and constructed difference-in-differences model for quantitative analysis of the microscopic mechanism of its economic growth. The outcomes show that: (1) Shanghai-Nanjing high-speed railway makes contribution to the economic growth year by year， which conforms to the law of diminishing marginal effect; (2) Through construction of high-speed railway， evolution and adjustment of industrial structure are promoted effectively， along with development of secondary and tertiary industries， which facilitated the establishment of post industrialization and changed the regional metabolic characteristics of substances. Besides， spatial allocation of inter-sectoral production flow are optimized， making a rapid increase in the total amount of household savings; (3) construction of high-speed traffic streamline， especially one-hour economic circle， is the precondition of structural optimization and functional promotion of the Yangtze River Delta metropolis circle. In a word， high-speed-railway enhanced regional metabolism and accelerated continuous optimization of industrial agglomeration， suggesting that further improvement on regional internal traffic’s accessibility and timeliness by the government would be necessary for rapid and efficient development of cities in the Yangtze River Area．

rapid traffic streamline; difference-in-differences model; economic growth; Shanghai-Nanjing high-speed railway; Yangtze River Delta Economic Zone

2015-03-01.

廣西壯族自治區教育廳重點項目(2D2014138);教育部人文社會科學研究基金項目(13YJC630081).

1000-1190(2015)06-0945-07

U652.1+2

A

*通訊聯系人. E-mail: 1732305940@qq.com.