交通基礎設施、空間溢出與區域經濟增長
——基于空間Durbin模型的經驗分析

李慧玲，陳軍

（新疆師范大學商學院，新疆烏魯木齊830017）

●區域發展

交通基礎設施、空間溢出與區域經濟增長
——基于空間Durbin模型的經驗分析

李慧玲，陳軍

（新疆師范大學商學院，新疆烏魯木齊830017）

在考慮交通基礎設施空間相關性的基礎上，文章利用1995-2015年省級面板數據，在三種空間權重矩陣下分析交通基礎設施對經濟增長的空間溢出效應并進行分解，結果表明：若不考慮空間溢出效應，普通OLS回歸對交通基礎設施產出貢獻估計會有一定的偏差；通過Moran’s I檢驗，經濟增長和交通網絡密度均表現出顯著的空間相關性；交通基礎設施對本地和周圍區域經濟增長均表現出顯著的正向空間溢出效應；在三種不同的空間權重矩陣下回歸表明，時間距離空間權重較0-1空間權重矩陣、經濟空間權重矩陣對經濟增長的溢出效應要高一些，區域間時間距離的縮短加強了空間溢出效應；投資、對外貿易、產業結構和財政支出均對經濟增長具有顯著的正向溢出效應，其中投資、對外貿易和財政支出的拉動作用更為明顯，而勞動力對周圍地區的經濟增長為負向溢出效應。

交通基礎設施；空間溢出；空間相關性；經濟增長

一、引言

改革開放以來，我國經濟總體上保持了高速增長態勢，創造了令世界矚目的“中國奇跡”。交通基礎設施建設與交通運輸業的發展作為其中一項重要的建設領域，一直以來在經濟發展中發揮著其他基礎設施所無法比擬的重要作用。自新中國成立以來，我國政府便加大了對于各種交通運輸方式的建設投資力度，各項交通運輸建設不斷實現了歷史性突破，以鐵路、公路為骨干，水運、民用航空和管道組成的綜合運輸網基本形成。從新中國成立到2015年，鐵路營業里程由1949年的2.18萬公里增加到12.1萬公里，增長4.55倍。公路等級明顯提高，路況大為改善。公路里程由1949年的8.07萬公里增加到457.73萬公里（不含村道），增長55.7倍。特別是高速公路從無到有、迅速發展，2015年總長度已達到12.35萬公里，位居世界第二。內河航道通航里程由1949年的7.36萬公里增加到12.7萬公里①。目前，我國已建成橫貫東西、縱貫南北、內暢外通的綜合運輸網絡，綜合交通運輸體系基本形成，交通運輸業為整個國民經濟快速發展、社會和諧穩定奠定了堅實基礎，其對經濟發展的瓶頸制約得以緩解。

作為社會先行資本，交通基礎設施具有很強的外部性，長期以來也是政府調控經濟的重要手段。2008年為應對全球金融危機的影響，中央政府發放了四萬億資金以刺激國內經濟發展，而其中一半以上資金用于公路、鐵路、機場等交通基礎設施建設。如此大規模的交通建設投入和交通運輸網絡的快速發展對經濟增長的影響如何？這種影響是正向還是負向的呢？與此同時，交通網絡通過降低運輸成本、改變區域間可達性，加強了區域間的空間聯系和經濟往來，對鄰近區域的經濟發展產生影響。前期的研究很少關注區域間的空間依賴性②，通常假設各區域的變量相互獨立。根據Tobler（1970）提出的“地理學第一定律”，“所有事物都與其他事物相關聯，但較近的事物比較遠的事情更關聯”③。這就告訴我們，區域間經濟有著廣泛的聯系，經濟活動通過交通網絡為載體進行擴散，從而產生空間溢出效應，帶動相鄰地區的經濟發展。在這種背景下，從空間聯系的視角，利用省際面板數據對中國交通基礎設施與經濟增長的空間溢出效應進行分析，具有重要的理論意義和實踐應用價值。

二、文獻回顧

關于交通基礎設施對經濟增長的促進作用一直以來都受到經濟學者的重點關注，研究重點從傳統的將交通基礎設施看作促進經濟增長的現象和原因，進行相關性的實證分析，逐漸轉移到交通基礎設施對經濟增長的作用機理和外部性的數量關系研究上。

Aschauer（1989）開創性的實證分析了基礎設施對經濟增長具有的積極促進作用，引發了Holtz-Ea?kin（1994）、Barro（1995）等單獨估計基礎設施對經濟增長的影響。隨后大量研究都集中于在宏觀層面測度基礎設施的產出彈性，一般使用生成函數法進行計量分析，使用數據類型不同得出的結論也有很大的差別。早期Munnell（1990）、Hulten&Schwab（1991）、Wylie（1995）等人使用時間序列數據得出產出彈性比較大；而Munnell（1990）、Eisner（1991）、Nourzad&Vrieze（1995）等人使用面板數據估計的產出彈性要小得多，Holtz-Eakin（1994）、Evans&Karras（1994）甚至得出基礎設施對經濟增長作用不顯著的結論。

已有的文獻發現并解釋了交通基礎設施的正向和負向溢出效應。Munnell（1990）用正向溢出效應來解釋美國公共資本產生彈性較大的原因，而Holtz-Eakin&Schwartz（1995）則認為沒有發現臨近區域對經濟增長存在著或正或負溢出的溢出效應。Boarnet（1998）通過定義不同經濟意義的空間權重矩陣，發現公路在互相競爭要素的各區域之間存在明顯的負溢出作用，本地公路的提升暉影響鄰近區域的產出增加。而Cohen&Paul（2004）則發現某一地區交通等基礎設施的發展能降低相鄰地區的運輸成本，產生正的空間溢出效應。Delgado&Alvarez（2007）利用隨即前沿方法分析了在西班牙地區高速公路對經濟產出的積極作用，而對其他區域卻是負向影響；Ji?wattanakulpaisarn et al.（2010）研究交通對就業的影響、Ozbay et al.（2007）公路投資對經濟發展的影響都得出相似的結論。Sloboda&Yao（2008）通過測算美國公共交通支出，獲得微不足道的直接影響和一些負向溢出效應的證據。

國內學者也開始關注對交通基礎設施對經濟的影響。錢家俊（1981）、王辰（1995）、李國強（1998）、高峰（2005）等基于我國交通運輸也發展現狀探討了我國交通基礎設施對經濟增長的促進作用。劉勇（2010）、劉秉鐮和劉玉海（2011）、葉昌友（2013）、覃成林（2014）、方大春（2014）等利用中國省級面板數據具體分析了公路、鐵路、高速鐵路等不同交通方式對經濟增長的溢出作用，及其對經濟發展格局的影響。胡鞍鋼和劉生龍（2009）、張學良（2012）基于中國省級面板數據的計量分析，認為交通運輸具有顯著正向溢出效應，并估算了交通基礎設施對區域經濟增長的貢獻率；胡煜和李紅昌（2015）分析交通樞紐城市的空間溢出效應也得出相同的結論。張志和周浩（2012）通過加入不同經濟意義空間權重矩陣的基礎上分析，發現交通基礎設施的空間溢出效應更多地通過經濟聯系發生作用，其溢出效應對第二產業高于第三產業、基于產業結構的高于基于市場規模的。劉生龍和胡鞍鋼（2010）、胡煜和李紅昌（2015）、胡艷（2015）還基于東中西部地區實證分析了交通基礎設施在區域差距中的作用，東部和中部地區有顯著的正向空間溢出效應，西部大開發促進了西部地區的經濟發展向中東部地區的趨同。

綜上所述，關于交通基礎設施對經濟增長的總體影響研究較多，但關于交通基礎設施空間溢出效應的深入研究不足，主要有：一是忽視了空間因素的影響。Anselin（1988）指出忽視空間相關性的OLS回歸結果會存在一定的偏誤，導致會高估或低估其貢獻率［1］。交通基礎設施具有空間網絡特征，對其的研究不能忽略空間相關性的影響。二是在研究中對交通基礎設施的衡量較為簡單，大都是用交通基礎設施的絕對量來考察其溢出效應。本研究中采用交通網絡密度來衡量交通基礎設施，使用交通網絡密度比交通基礎設施的絕對量指標更能全面反映區域交通基礎設施發展的均衡程度，也能在一定程度上避免交通與經濟發展間的內生性問題，能更準確的估計交通對經濟增長的溢出效應。

三、空間統計分析

（一）空間相關性檢驗

在確定是否使用空間計量方法時，首先考察是否存在空間依賴性?？臻g自相關（spatial autocorrela?tion）是指一些變量在同一個分布區內的觀測數據之間潛在的相互依賴性，可以理解為地理位置相近的區域具有相似的變量取值。如果高值與高值聚集在一起、低值與低值聚集在一起，則為“正空間相關”；反之，如果高值與低值相鄰，則為“負空間相關”；如果高值與低值完全隨機分布，則不存在空間自相關。本研究采用常用的Moran’s I（Moran，1950）測度區域間的空間依賴性。

ij矩陣的（i，j）元素。

莫蘭指數I也被稱為“全局莫蘭指數I”（Global Moran’s I），檢驗的是整個空間序列的空間集聚情況。莫蘭指數I的取值一般介于－1～1之間，大于0表示正自相關，小于0表示負自相關，接近于0則不存在空間自相關；其絕對值越大表明空間相關程度越高。

（二）空間權重矩陣

度量區域之間的空間“距離”是進行空間計量分析的前提，為使分析結果更為穩健，參照Bavaud總結的空間權重矩陣構建方法［2］，本文定義四種類型的空間權重矩陣。

（1）0～1空間權重矩陣W1，是依據地理空間上是否相鄰來設定，相鄰的地區定義為1，不相鄰則定義為0，該權重矩陣為：

（2）經濟空間權重矩陣W2（林光平，2005），使用地區間人均GDP的差額作為測度地區間“經濟距離”的指標，即W2＝WE。

（3）時間距離空間權重矩陣W3，用兩個地區之間乘直達火車到達的最短時間之倒數作為空間權重。交通運輸的快速發展縮短了出行時間、擴大了出行范圍，帶來了區域同城化效應，尤其在高速鐵路發展背景下區域間的時間距離對區域間要素流動影響不可忽視，故選取時間距離作為空間權重。

其中，tij指兩個省的省會城市乘坐直達列車到達的最短時間。

（三）模型設定

考慮到空間相關性的影響，本文采用空間杜賓模型（Spatial Durbin Model，簡記SDM）［3］，其一般形式為：

其中，α為常數項，tn為N×1階的單位向量，W為空間權重矩陣，X為數據矩陣，λ、β和σ為相應系數向量，Wy和WX分別表示因變量和自變量的空間滯后的影響。空間杜賓模型不再是簡單的考察自變量對因變量的影響，而突出反映其空間效應。

式（1）可以改寫為：

由式（2）中可以得出：

(I-λW)-1=I+λW+λ2W2+λ3W3+…。假設X中的解釋變量xn=(x1nx2n…xnn)'，

則有：

四、變量數據與空間相關性檢驗

（一）數據來源及變量說明

本文選擇中國省域數據進行研究，全部樣本為中國大陸地區31個省、市和自治區，時間跨度為1985-2015年，指標數據來源于歷年《中國統計年鑒》、《中國交通年鑒》及各省市統計年鑒。對涉及價格指數的指標數據均調整為以1985年為基期的不變價格。

（1）交通基礎設施（Transport）。采用地面交通網絡密度來衡量交通基礎設施情況。地面交通網絡密度是指區域內單位國土面積上所有的交通運輸線路，主要包括公路、鐵路、內河航道、管道運輸和軌道交通等所構成的交通線路。本文選取公路里程、鐵路營業里程和內河航道里程來衡量地面交通網絡密度④，計算方法為：公路里程、鐵路營業里程和內河航道里程之和除以所在省份的國土面積，即表示單位國土面積所擁有的交通線路［5］。

（2）經濟增長（PerGDP）。借鑒國內外學者的通常做法，本文選取31個省份的人均GDP來衡量經濟增長。

（3）控制變量（X）。固定資產投資（Invest）以各地區人均固定資產投資額來表示；對外開放度（Open）用各地區進出口貿易總量來衡量；勞動力人數（Labor）以各地區年末從業人員來表示；產業結構（Instr）以各地區非農產業產值占比來表示；財政支出（Fiscal）用各地區的地方財政人均支出來衡量。為減少量綱影響和增強平穩性，后文在模型中對數據均作取對數處理，即表示各解釋變量對交通基礎設施的產出彈性。

b“.級音+主調”兩節型過腔。如”昆南”陽平聲字“門”的唱調（《南西廂·佳期》【臨鏡序】“倚定門兒待”，686），該單字唱調的過腔是。其中，即第一節級音性過腔，即第二節主調性過腔，由此構成的即“級音+主調”兩節型過腔。

（二）空間相關性檢驗

對31個省市1995-2015年的PerGDP和交通網絡密度進行空間相關性檢驗，通過Stata13.0軟件計算得到，詳見表1所列。

表1 人均GDP和交通網絡密度的莫蘭指數

表1結果表明，三種空間權重矩陣下莫蘭指數均顯著且p值幾乎都在0附近，表明空間正自相關特為明顯。總體來看，三種權重矩陣下的莫蘭指數呈逐漸增大，經濟活動空間集聚特征明顯，采用空間計量分析是十分必要的。PerGDP和交通網絡密度的莫蘭指數在0～1空間權重矩陣和經濟空間權重矩陣下比較接近，但在時間距離空間權重矩陣下莫蘭指數相對較小。這表明經濟活動在地域相鄰和地理位置相近的區域依賴性高于時間距離的空間自相關，表現為高值與高值、低值與低值的聚集。

五、實證結果分析

（一）普通計量回歸檢驗

本文研究交通基礎設施對經濟增長的影響，結合Antweiler&Taylor（2001）一般均衡模型的設定思路，普通回歸方程為：

式（5）中被解釋變量PerGDP為人均GDP，Transport表示交通網絡密度，X代表影響經濟增長的其他控制變量，μi表示各省份之間不可觀測的個體異質性，εit為隨機擾動項，i和t分別表示第i個省份第t年的數據。普通OLS回歸結果見表2所列。

表2 普通計量回歸結果

交通網絡密度對PerGDP的回歸結果均顯著為正，控制變量的影響基本都顯著。LM檢驗拒絕“不存在個體隨機效應”的原假設，認為在“混合回歸”與“隨機效應”之間，應該選擇“隨機效應”；對固定效應和隨機效應模型進行Hausman檢驗，由于P值為0.000，強烈拒絕原假設“H0:ui與xit,zi不相關”，認為應該采用固定效應模型，而非隨機效應模型。綜合來看，還需進一步分析。

（二）空間杜賓模型實證檢驗

將空間計量回歸的模型設定為：

基于式（6）的設定，運用Stata13.0對其進行三種空間權重矩陣下的估計，結果詳見表3。回歸結果表明，被解釋變量PerGDP的空間滯后項系數ρ均顯著，大約在0.6～0.8之間。另，空間滯后模型（SLM）和空間誤差模型（SDM）的檢驗結果均在5%以下的顯著性水平上拒絕原假設，采用空間杜賓模式較為符合，不能將空間杜賓模型簡化為SLM和SDM⑤。

表3的空間杜賓回歸結果顯示，在三種空間權重矩陣下整體的R2值表明模型擬合效果非常好。從解釋變量及其空間滯后項的回歸系數看，交通網絡密度的系數均在10%的顯著性水平下為正數，表明交通基礎設施建設存在顯著的空間依賴性，本地區的交通建設對其他地區具有正向的促進作用，交通建設在中國存在區域聚集特征。與表2中的OLS回歸結果相比較，OLS回歸表明交通網絡密度的產出貢獻為0.035，而在0～1空間權重矩陣和經濟空間權重矩陣下所估計出來的產出貢獻值要偏小，在經濟距離空間權重矩陣下所估計出來的產出貢獻值要偏大。這表明若不考慮空間溢出效應，對交通基礎設施產出彈性的估計會有一定的偏差。另外，不同權重矩陣下的估計結果表明，表明以區域間時間距離使得交通網絡的溢出效應更為凸顯，時間距離的縮短將各個區域的經濟活動的聯系更為緊密，區域同城化就是依賴交通網絡的快速發展形成的。

表3 空間杜賓模型（SDM)估計結果

（三）空間杜賓模型效應分解

霍夫曼檢驗結果表明，三種空間權重矩陣下在5%的顯著性水平上均拒絕原假設，因此采用固定效應分析更為恰當［6］。因回歸系數不能完全衡量解釋變量對被解釋變量的影響，按照（4）式的偏微分方法對空間溢出效應進行分解結果（見表4）。

表4 杜賓模型效應分解

表4的效應分解結果顯示，在三種空間權重矩陣下，交通網絡密度的直接效應和間接效應均顯著為正，表明交通基礎設施建設不僅能帶動本地區經濟增長，而且對周邊地區具有顯著的正向溢出效應。值得注意的是，交通網絡密度的間接效應明顯高于其直接效應，表明交通網絡所具有的通達性、網絡性將各個區域的經濟活動連接成一個整體，與地理學第一定律的內涵一致，其擴散效應使得區域發展帶動和影響其相鄰區域的發展，交通基礎設施對外地經濟增長表現出正的空間溢出效應。三種空間權重矩陣下，交通網絡密度水平每增加1%，直接帶動區域經濟增長分別為：0.94%、0.57%和1.05%，時間距離空間權重較0～1空間權重矩陣、經濟空間權重矩陣對經濟增長的拉動效應要高一些。交通網絡的快速發展、出行時間的縮短加強了相鄰省市間、中心城市與邊緣地區、增長極與輻射地區之間的聯系，加快了區域一體化和城鄉一體化進程。特別是在我國高鐵背景下，區域間時間距離的縮短更是加強了區域間溢出效應，全國264個節點城市明顯地由相對分散演化成絕對集中的分布特征，加強了區域間的這種空間相關性，在城市群、都市圈內的相關性更為凸顯［7］。因此，交通基礎設施建設使一個區域的增長帶動了鄰近省域的經濟增長，其對本地和周圍區域經濟增長均表現出顯著的正向空間溢出效應。

從控制變量的效應分解可以看出，固定資產投資對經濟增長的直接效應為顯著正相關，間接效應總體不顯著；三種空間權重矩陣下，固定資產投資促進經濟增長的直接效應是最大的，約為7%-8%。換言之，當前投資依然是拉動我國經濟增長的重要動力，這與范九利（2004）、郭慶旺（2005）、陳斌開（2010）等人的觀點一致，即認為資本要素存在較為明顯的規模報酬遞增現象，且具有更高的產出彈性，同時與經濟發展存在顯著的正效應［8］。以各地區進出口貿易總量來表征的對外開放度對經濟增長的直接效應和間接效應均顯著為正，說明進出口貿易作為一架“馬車”對促進經濟增長、提高區域總體發展水平具有重要拉動作用。三種空間權重矩陣下，進出口貿易量每增加1%，帶動本地區經濟增長約為1.5%，帶動周邊地區經濟增長約為2.1%，表現為顯著的正向溢出效應。勞動力人數對經濟增長的間接效應在10%的水平下顯著為負，其對周圍地區的經濟增長為負的溢出效應，說明跨地區交通基礎設施的快速發展增加了發達地區對不發達地區勞動力資源的“虹吸”效應。當前我國勞動力流動總體呈現為由落后的中西部地區的農業部門流向東部沿海地區的非農部門的單向流動特征（蔡昉，2003；K.Roberts，2005；劉傳江，2005；勞昕，2015）。區域經濟的快速發展和交通網絡密度的增加加快了勞動力流動，由于經濟發展差異和集聚效應的作用，致使外部地區的生產要素流向中心地區，外部地區的經濟發展受到影響，即呈現出負向溢出效應［9］。以各地區非農產業產值比重來衡量的產業結構對經濟增長的直接效應、間接效應和總效應在10%的水平下均顯著為正，表明產業結構變動、優化升級對促進經濟增長、提高本地區和周邊地區經濟發展均具有重要的拉動作用。經濟發展的過程也是產業結構演進的過程，產業結構是決定經濟增長的一個重要因素，投入的生產要素產出效益很大程度上取決于產業結構關聯狀態及結構間的合理配置［10］；同時，技術創新只是在某些部門率先出現，再通過結構關聯效應帶動其他部門生產效率的提高，帶動本地區經濟增長和對周邊區域產生影響［11］。財政支出對本地區經濟增長具有明顯的拉動作用，財政支出每提高1%，帶動區域內經濟增長約為8%。但其對區域外地區具有負向的溢出效應，這與仝冉冉（2014）、周莉（2014）等人的“政府財政的社會性支出對周圍省份GDP形成負的抑制作用”研究結論一致，但顯著性水平不高，這種抑制作用并不突顯。

六、結論及啟示

研究結果表明：①若不考慮空間溢出效應，普通OLS回歸對交通基礎設施產出彈性的估計會有一定的偏差。②通過Moran’s I檢驗，在不同的空間相鄰模式下檢驗，31個省市的經濟增長和交通網絡密度均表現出顯著的空間聚集，即不同區域的經濟增長不僅與自身交通網絡密度等因素密切相關，同時還受到周圍區域的影響，區域間存在顯著的空間依賴性。③交通基礎設施對本地和周圍區域經濟增長均表現出顯著的正向空間溢出效應，交通建設加強了區域間的空間相互影響。④在三種不同的空間權重矩陣下回歸表明，時間距離空間權重較0～1空間權重矩陣、經濟空間權重矩陣對經濟增長的溢出效應要高一些，區域間時間距離的縮短加強了區域間溢出效應。⑤投資、對外貿易、產業結構和財政支出均對經濟增長具有顯著的正向溢出效應，其中投資、對外貿易和財政支出的拉動作用更為明顯，勞動力對周圍地區的經濟增長為負向溢出效應，說明跨地區交通基礎設施的快速發展增加了發達地區對不發達地區勞動力資源的“虹吸”效應。

注釋：

①數據來源于《中國統計年鑒》（2016）。

②空間依賴性（又稱空間相關性），由于要素在空間上的流動、技術溢出等引起空間個體間的相互影響、相互作用。空間依賴性是空間外部性的外在表現，空間溢出則是實現外部性的內在動因。

③美國地理學家W.R.Tobler在1970年提出來的:Everything is related to everything else,but near things are more related than distantthings，后來人們也稱之為Tobler第一定律（TFL）。

④公路、鐵路、水路和航空是我國最主要的運輸方式，2015年鐵路、公路及水路貨運量共占我國總體貨運量的95%以上。因航空運輸總體占比較小，又不屬于地面交通運輸方式，故本文不做考慮。

⑤SDM簡化為SEM的原假設為H0:δ2+ρβ2=0，SDM簡化為SLM的原假設為H0:δ2=0。

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Transportation Infrastructure,Spatial Spillover and Regional Economic Growth—An Empirical Analysis Based on the Spatial Durbin Model

LI Hui-ling,CHEN Jun
（College of Business,Xinjiang Normal University,Urumqi 830017,China）

On the basis of considering the spatial correlation of transportation infrastructure,this paper,using the provincial panel data from 1995 to 2015,analyzes the spatial spillover effect of transportation infrastructure on economic growth and makes the decomposition under three kinds of spatial weight matrices.The results show that:If the spatial spillover effect is not considered,the contribution of the ordinary OLS regression to the transportation infrastructure output is expected to have a certain deviation;Through the Moran's I test,the economic growth and the transportation network density present a significant spatial correlation;The transportation infrastructure has a sig?nificant positive spatial spillover effect on the economic growth both in and around the region;The regression under three different spatial weight matrices shows that the spillover effect of time distance spatial weight on economic growth is higher than 0 to 1 spatial weight ma?trix and economic spatial weight matrix.The shortening of time distance between regions strengthens the spatial spillover effect;Invest?ment,foreign trade,industrial structure and fiscal expenditure have significant positive spillover effects on the economic growth.Among them,the pulling effects of investment,foreign trade and fiscal expenditure are more apparent,whereas the labor force has a negative spill?over effect on the economic growth in the surrounding regions.

transportation infrastructure;spatial spillover;spatial correlation;economic growth

F061.5；F294

A

1007-5097（2017）08-0053-07

［責任編輯：張青］

10.3969/j.issn.1007-5097.2017.08.008

2017-06-02

國家自然科學基金應急項目（71541034）

李慧玲（1981-），女，新疆哈巴河人，講師，經濟學博士，研究方向：區域經濟理論；陳軍（1973-），男，新疆昌吉人，副教授，管理學博士，研究方向：空間經濟學。