高鐵開通對城市技術創新的影響
——基于廣東地區的實證分析

文/李驊晉（華南理工大學）

一、引言

隨著經濟增速逐漸放緩，我國正處于經濟轉型的重要關口，不僅需要調整產業結構，還需要提高地區技術創新力，使其成為新的經濟增長點。近年來，我國地區之間的交通基礎設施建設越來越完善，高速鐵路作為交通運輸的“大動脈”，有利于促進發達城市的資本、物資和人才等創新要素向落后地區擴散，有利于推動落后地區加速城市化建設、為落后地區引進人才、推動落后地區產業的技術創新，有利于產業結構優化，縮小區域間發展的差距。

截至2019年年底，我國鐵路運營里程達到13.9萬公里，其中高鐵運營里程達3.5萬公里，說明我國高鐵運營里程超過世界高鐵運營總里程數的三分之二，且除了運營里程之外，我國高速鐵路的建設密度、建設規模、客運體量，均為世界第一。此外，2019年世界知識產權組織（WIPO）發布《2019年全球創新指數報告》，中國在131個經濟體中排名14位，較上年上升了3位。而且從世界知識產權組織發布的2019年專利合作條約(PCT)世界專利申請數據中得知，中國通過PCT體系提交申請了58990件專利，并首次超越美國。

從20世紀開始，國內外學者就開始關注經濟增長問題，而技術創新正是構成經濟增長的一個重要因素，技術創新與經濟發展密切相關。技術創新理論起源于熊彼特[1]提出的創新學說，其認為技術創新大致歸納為包括新產品、新工藝、新開發、新市場和新組織及管理體制形式這五種類型；劉立[2]在創新系統述評中提到倫德維爾認為，國家創新系統與公共產業部門、私人部門、消費者、生產者以及國與國之間技術交流有關。國內學者柳卸林[3]認為，政府政策和科研主體（包括高校、科研機構和企業）是創新系統里面最重要的兩個影響因素。

在技術創新理論的基礎上，有學者也開始提出技術擴散外溢理論。舒爾茨[4]認為經濟發展離不開技術擴散和傳播。弗里曼[5]則認為技術擴散發生在技術創新之后，并且技術創新的擴散離不開市場經濟。羅杰斯[6]提出了傳染病模型，他認為技術創新擴散是在有限的時間范圍之內，通過某些方式在組織個體之間進行技術傳播的過程。Reinganum[7]認為，一項新技術的采用取決于引進該技術所產生的成本收益率，當越來越多潛在使用者進入，收益會不斷下降，最終得到關于技術創新擴散的時間曲線，最終均衡結果是技術引進方將隨著不同階段所產生的收益來決定是否采用新的技術。Metacalfe[8]認為，創新擴散過程的重點是如何將現代技術與新技術結合，并淘汰落后技術，總結來說是將原有技術的均衡轉換到創新技術的均衡的一種動態過程。

在研究技術創新擴散的基礎上，有學者也開始對影響技術創新的要素展開研究。魏守華等[9]運用我國省級面板數據進行實證研究發現，區域創新能力除了受創新基礎條件影響，對區外技術的吸收能力和產業集群環境等對其也有重要影響。陳繼勇等[10]在研究知識溢出、自主創新能力和外商直接投資三者的關系時發現，知識溢出的凈流入對區域創新能力的提高有積極作用。Kogut等[11]認為，人力資本的快速流動可以為隱形知識的傳播和吸收提供良好的環境，進而促進區域創新。白俊紅等[12]從區域間創新要素流動視角出發，通過構建空間關聯權重矩陣進行實證分析，結果發現，政府的科技資助、企業與高校及企業與科研機構的聯合有助于區域創新績效的提升。而且，R&D 人員和R&D 資本在區域間的流動會產生正向的空間溢出效應。

廣東省作為中國經濟總量第一大省，是國家“一帶一路”發展戰略的重要戰略樞紐。廣東省內每年的技術創新成果在全國名列前茅，在國家創新推動發展過程中具有示范作用。然而，盡管廣東省整體技術創新水平較高，但是省內各地級市之間的創新水平卻有著較大的差距，一方面與省內地區之間的經濟發展水平有關，另一方面與地區之間的交通便利性有關。自“十二五”以來，廣東省把協調省內區域的發展放在了重要位置，同時為了促進地區之間平衡發展，省內更是加大基礎高速鐵路等基礎交通設施的建設，以加強省內各地區乃至與相鄰省份之間的聯系。目前廣東省內的高速鐵路建設工作仍在不斷推進中，高速鐵路也會在未來覆蓋省內越來越多的地級市及縣城。因此，探究廣東省內高鐵建設對地區科技創新水平發展是否有促進作用，以及探究其各地級市科技創新對高速鐵路建設的反應程度，有利于解決當下廣東省省內地區協調發展的問題。本文基于高鐵建設對城市技術創新影響的背景，選取廣東省內21個地級市的面板數據，采用雙重差分法（DID），以消除數據的內生性問題。并通過平行趨勢假設、安慰劑檢驗等檢驗結果的穩健性。與現有的文獻對比，本文的貢獻包括：第一，高鐵經濟學作為一門新興學科，國內外大部分文獻僅研究高速鐵路對地區經濟發展的影響，而對地區技術創新的研究則比較少。本文將高鐵開通這一外生事件作為影響城市技術創新的變量，豐富了城市技術創新影響因素的研究。第二，國內相關研究大部分從全國地級市角度研究，而本文針對廣東省高鐵開通與地區技術創新的關系，采用的是廣東省內21個地級市的數據來研究，這些都為探究廣東省高速鐵路發展以及與地區技術創新的關系提供了較好的理論依據。

二、影響機理分析

在已有的文獻研究中，高速鐵路一般通過產業結構和創新要素流動兩方面來推動地區技術創新。

（一）高速鐵路對產業結構的影響

產業結構的變化，有利于促進地區產業提升技術創新水平，淘汰落后產能，提高產業生產效率。陳默和胡緒華[13]認為，產業的協同和集聚對促進經濟的良性發展和推動經濟結構的深度調整具有極其重要的意義。李雪松和孫博文[14]在高速鐵路開通的背景下，以京廣高鐵的數據說明了高速鐵路開通普遍提高了站點城市制造業的集聚水平。Deng等[15]將引力模型引入差分模型中，利用2006年～2015年長江特大城市統計數據和列車運行數據，定量分析了高鐵由線向網演進對城市服務業集聚的影響。其研究結果發現，高速鐵路網絡有效促進了服務業在高速鐵路沿線城市的集聚，并且沿線城市服務業的就業密度也隨著高速鐵路空間效應的加強而增加。

（二）高速鐵路對創新要素流動的影響

Jiao 等[16]采用了三個無障礙指標，對高速鐵路網絡的發展對333個地級市和4個直轄市的高鐵和常規地面交通可達性進行了分析。它表明高鐵網絡將極大地改善無障礙交通，并帶來國家時間空間收斂。此外，林曉言和羅燊[17]認為高鐵通過提高地區之間的可達性，降低了知識交流成本，促進了知識溢出，使得知識傳播速度更快、效率更高，從而進一步提高企業生產率，帶動地區城市的經濟增長和創新出現。楊思瑩[18]運用雙重差分法研究全國285個地級市面板數據，發現高鐵開通可以提高城市之間的通達性，不僅提升了高鐵城市內部知識與技術的溢出，推動城市創新要素的聚集，還對地區的創新空間格局產生重大影響。卞元超等[19]通過研究發現高鐵開通會引發技術創新要素流動效應，有助于提升區域創新水平。陳婧等[20]發現高鐵開通有利于帶動地區之間技術人才流動、使得地區之間信息環境改善和緩解企業融資約束等，這對當地高科技行業及民營企業的技術創新影響尤其顯著。余泳澤等[21]認為城市間開通高鐵對地區的技術創新發展存在 2～3年時滯，可以促進區域合作貿易以及企業間學習，加速地區之間的經濟集聚，強化了技術創新外溢，這種影響在我國東部地區更顯著。

三、研究設計

（一）模型設定

本文將以廣東省內不同城市高鐵通車的時間作為一項外生政策，來反映城市之間創新便利度的提升，通過構建雙重差分模型(DID 方法)來探究高鐵通車對不同城市科技創新能力的影響，同時將這一研究設計成一項準自然實驗。由于高鐵建設是在中央政府和廣東省政府的戰略支持下建設的，因此城市的科技創新活動無法對線路的規劃施加影響。此外，相對于普通最小二乘回歸模型等傳統計量分析工具，雙重差分模型能夠有效避免由于遺漏變量等原因所產生的內生性問題。該模型表達式如下：

該式lninnoit表示城市i在第t年的創新能力，α為截距項，HSRit是城市i在第t年是否開通高鐵的虛擬變量（若開通，則值為1，否則值為0），β1是關鍵指標，表示高鐵開通這個解釋變量對城市創新的影響程度。Xjit是城市i在第t年的第j個控制變量，δj是對應的估計系數。ηt是時間固定效應，μi是個體固定效應，εit是隨機誤差。

（二）變量說明

本文研究對象是廣東省21個地級市2003年～2015年的面板數據，數據均來源于《中國城市和產業創新力報告2017》和歷年的廣東統計年鑒，高鐵開通時間數據均來源于12306官方平臺手動整理。

1.被解釋變量

根據以往的相關研究文獻，大部分學者一般都采用新產品銷售收入、專利申請量或者專業授權量來衡量技術創新水平，有的學者認為專利申請數量指標僅僅是中間產出，不能充分地反映技術創新活動為地區或企業所帶來的經濟收益；而另外一部分學者則持有相反意見，他們認為部分新產品的實質并沒有發生改變，新產品銷售收入還可能受商業活動等外部因素影響，使用新產品銷售收入會高估地區技術創新水平。

由于各地區創新水平和政策方面存在差異，因此本文參考和使用寇宗來、劉學悅[22]《中國城市和產業創新力報告2017》的城市創新指數。該指數主要由專利更新模型來估算，并通過不同產業的創新力度進而加權至城市創新指數，并很好地解決了不同年齡的專利異質性問題。該創新指數用inno表示。

2.解釋變量

結合雙重差分法的思想，本文用虛擬變量treat和高鐵城市hsr作為解釋變量。由于高鐵開通對地區創新的影響具有一定的滯后性，本文假設高鐵開通后一年才對城市產生影響。因此treat的含義是，假設i城市在第j年開通了高鐵，則在j+1年后的treat=1，其他年份的treat取0值。此外，由于雙重差分法是一項準自然實驗，因此需要把城市分為對照組（hsr=0）和處理組（hsr=1）。

3.控制變量

結合以往的相關研究，地區科技水平的發展還受政府對科技發展的支持、研發人力成本、外資投資、地方金融支持及教育支持等因素影響。結合數據獲取度，衡量上述因素的指標如下：

（1）政府對科技發展的支持，一般是政府通過財政撥款鼓勵企業及研究機構實現特定的科技創新，因此選取政府支出中的科技財政撥款來衡量政府對科技發展的支持，用gov表示。

（2）研發人力成本也是影響科技創新一個不可忽視的因素，本文選取科技研發人員（R&D）作為衡量研發人力成本的指標，用rdp表示。

（3）引進外資投資能為地區帶來先進的科學技術和管理經驗，從而通過技術外溢推動地區創新技術的發展，因此選取外商投資總額作為衡量指標，用fdi表示。

（4）大部分研究表明，金融支持體系有利于促進地區技術創新發展，以金融市場為例，金融支持主要包括了銀行存貸市場、股票市場以及保險行業市場。考慮到數據可得性，本文選取廣東省21個地級市在2003年～2015年年末存貸款金額、年末上市公司市值及年末保費收入數據進行主成分分析，并根據權重整合為一個金融市場支持指標，用finc表示。

（5）高等教育情況反映了地區對未來科研人員培養的能力，考慮到數據可得性，本文取高校在校人數占城市總人口的比值作為教育指標，用se表示。

綜合考慮，為了避免因數值相差過大導致結果出現異方差性，因此在整個分析模型中把非比值的控制變量數據加1進行對數化處理，對數化處理后的變量加上ln前綴。

四、實證結果與分析

（一）平行趨勢檢驗

雙重差分模型其中一個重要的假定條件是在不考慮高鐵開通這一外生事件沖擊下，對照組和實驗組的發展趨勢應當是平行的。而廣東省內大部分高鐵開通的集中年份主要在2011年至2014年之間，而開通時間越晚的城市由于樣本量較少，較難判斷發展趨勢。因此本文主要以2011年為重要時點，在此之前開通高鐵的城市設為實驗組，未開通高鐵的城市設為對照組。圖1表示兩組城市創新能力平均值的變化趨勢。

圖1 2003-2015年開通和未開通高鐵城市創新能力指數平均值趨勢

由圖1可以發現，自2011年后開通高鐵城市和未開通高鐵城市的創新能力指數平均值的差距開始增大，且兩組城市都呈現上升趨勢，因此該研究可以使用雙重差分模型。

（二）基準結果分析

本文探究對比了是否加入高鐵開通這一解釋變量的回歸結果，并對兩個模型進行了回歸。模型1為未加入高鐵開通這一解釋變量情況下，城市創新指數與控制變量之間的模型。模型2為加入了高鐵開通這一變量后的模型，回歸結果如表1。

表1 基準回歸結果

通過結果可以看出，在未加入高鐵開通變量的模型1中，除了外商投資lnfdi對城市創新指數沒有明顯的影響，其他控制變量對城市創新指數inno均有正相關性影響。城市創新指數與政府支持呈正相關關系且通過了顯著性檢驗，說明當地政府通過出臺政策傾斜扶持、財政撥款等方式促進城市創新水平提高，且影響是顯著的。研發人力成本能顯著提升城市創新指數，研發人員通過不斷迭代和研究產出新的技術成果、發明新的專利。市場金融支持對城市創新能力的正向作用是高度顯著的，即城市的金融支持的規模每提高1%，城市的技術創新水平會提高0.517%。這是因為金融市場能夠促進資金的再分配，許多創新型企業也能通過金融市場更容易融資，研發資金也會得到更好的保障，從而促進了企業創新活動的積極性，推動地區的創新水平發展。此外，城市的高等教育情況對城市科技創新的影響是正向高度顯著的，高校資源豐富的城市能培養學生進行科研創新，對城市的技術創新發展有促進作用。

模型2是加入了高鐵開通變量的模型，結果顯示，模型的擬合優度R2為0.8041，相對模型1的擬合優度更高。在控制了政府干預、外商投資等一系列變量后，高鐵開通的影響系數為0.689，且在1%的水平上顯著。這充分表明了高鐵開通對于地區城市的創新具有顯著的正向促進作用，而且外商投資在加入了高鐵開通的變量后也在10%的水平下通過了顯著性檢驗，并對城市科技創新指數具有正向促進作用。盡管基準結果證明了高鐵開通對于廣東省城市的技術創新能力有顯著性影響，但仍然需要對該影響進行進一步穩健性檢驗。

（三）安慰劑檢驗

運用雙重差分模型驗證高鐵開通變量對城市科技創新的影響時，結合陳剛[23]的結論，需考慮高鐵城市與非高鐵城市的創新指數變化趨勢不存在系統性差異。因此本文設計安慰劑檢驗，構建虛擬的時間變量按照基準模型進行估計，并將各城市高鐵開通時間提前5年。其檢驗結果如表2。

表2 安慰劑效應檢驗結果

結果發現，除了研發人員成本和城市的金融支持在10%的水平上顯著，其他控制變量均不顯著。而高鐵時間提前5年后，高鐵開通這一解釋變量的回歸系數在統計學意義上并不顯著，這表明在城市真實開通高鐵的時間外，其他時間高鐵開通不太能對城市的創新指數產生顯著影響，這也說明了除去高鐵開通這一事件，高鐵城市與非高鐵城市的創新指數變化趨勢不存在系統性差異。因此可以說明廣東省開通高鐵可以對城市技術創新能力有顯著性影響這一結果是具有穩健性的。

五、結論與啟示

近年來，盡管我國在科學技術創新領域中取得了不少成就，但與發達國家之間仍存在一定的差距。另一方面，自2008年我國第一條高速鐵路——京津城際鐵路建成以來，國家在十多年間不斷建設高速鐵路，現在國內大部分城市都已經通達高鐵，這不僅改變了人們的出行習慣，更是對我國經濟建設和科技發展產生了重要影響。目前國內也有越來越多的學者開始關注高鐵建設與經濟發展的關系，也有部分學者關注高鐵建設對技術創新的影響，但大部分都是基于全國31個省的城市面板數據，但單獨針對廣東省這一個省來展開的實證研究卻非常少。廣東省作為國內經濟總量最大的省，其整體創新能力在全國也是處于前列的，能對其他省或地區研究相關問題具有借鑒作用。本文基于2003年至2015年廣東省內21個地級市的城市面板數據，運用多期雙重差分模型，研究高速鐵路的建設開通對廣東省內城市的創新指數的影響。并且該創新指數結合了城市企業的專業數據，并通過專利更新模型計算所得。模型結果也通過平行趨勢檢驗和安慰劑檢驗，因此本文的研究結果是具備穩健性的。本文的研究結果主要包括以下幾點：第一，高鐵開通能顯著提高沿線城市的技術創新水平，其相關系數為0.689。從基準模型結果來看，高鐵開通線路越多的城市，對城市的科技產出影響越大。第二，城市的創新能力還與當地政府支持、外商投資、研究人力成本、金融支持和高校教育情況這些創新要素呈正向顯著相關性，高鐵的出現則更加有利于促進這些創新要素的流動，從而推動城市的科技創新活動的開展。第三，高鐵城市和未開通高鐵城市的創新水平差距會逐漸加大，這是因為高鐵的開通給這兩種城市帶來了非均衡的影響。

本文的研究結果對于廣東省建設布局高速鐵路網絡和研究城市科技創新發展具有一定的啟示，并且提出一些政策建議，希望能夠解決廣東省內城市科技發展不平衡的現狀，具體建議如下：第一，可以在人口規模相對較小的地區建設高鐵站，讓廣東省的高鐵網絡輻射到更多的城市和地區，從而加強區域之間創新要素的流動，推動中小城市進行技術創新。第二，在已經開通的高鐵城市中，可以不斷完善市場化制度，形成多元化的資本市場來支持城市企業開展科技創新活動，同時完善技術產出的保護制度。出臺人才激勵政策，鼓勵創新主體積極參與科技創新活動。第三，利用高鐵網絡運輸的便捷性，加強城市之間的聯系。并引導高鐵沿線的城市實現產業轉移，優化城市之間的產業結構資源配置，形成特色產業鏈，有利于知識的傳播，從而縮小廣東省內城市間發展的差距。第四，部分高鐵線路沿線可能存在某些非核心城市站點車次較少的問題，可以適當提升高鐵沿線非核心城市的服務強度，有利于均衡城市之間的科技創新發展。