交通基礎設施、互聯網與城市經濟發展潛力

昝 欣，歐國立

(1.上海交通大學 安泰經濟與管理學院，上海 200052；2.北京交通大學 經濟管理學院，北京 100089)

0 引言

隨著人口紅利優勢的不斷收縮，高污染、高能耗、低效率、低產能等問題，逐漸成為制約中國經濟穩定增長的絆腳石[1]，轉變發展方式、優化產業結構、提升經濟增長動力，深挖技術潛能以及市場潛力，便成為提升中國經濟穩定增長，實現經濟新舊動能轉換、發展方式轉換、增長動力轉換的關鍵[2]。中國經濟應在堅持質量第一、效率優先和產能提升的基礎上，向著韌性高、活力猛、潛力大和回旋余地廣的方向繼續發展。當前，中國的科技水平與世界發達國家的前沿技術差距正逐漸減小，部分國家對中國引進先進技術設備、購買和出口科技產品采取了更加嚴厲的貿易限制，迫使中國提升國內研發技術水平，滿足國內需求升級，贏得新一輪產業競爭優勢[3]。隨著產業革新速度的不斷加快，新產業、新投資、高產能的新型技術載體-互聯網脫穎而出。作為經濟增長“牽引力”車頭的交通產業，因互聯網新興活力的注入，從傳統內生式、封閉式的服務方式，顛覆性的轉向以個性化、多樣化、服務導向等為標志的全新交通運輸服務模式。互聯網下的交通服務以指尖出行、指尖供需匹配的方式，推動了客貨運市場的不斷擴張，滿足人們碎片化的運輸需求。交通基礎設施的潛力、充分利用率、全面覆蓋率得到顯著的增強。信息網絡助推下的交通運輸網絡，打破了軌道路線固定的瓶頸，破除地區壟斷、設施供應短缺、人才供應缺乏等障礙，專業化、智能化、便捷化的交通運輸系統，進一步挖掘了閑置運輸資源潛力，運輸需求得到及時滿足。交通基礎設施發展水平提升的同時，也進一步推動經濟跨區合作，經濟增長潛力被進一步挖掘[4]。交通基礎設施在優化資源配置、提升地區經濟效率、矯正要素扭曲投入等方面，受到了互聯網的助推作用。在互聯網快速發展的帶動下，交通基礎設施發展水平的提升，提升了要素流動速率，知識溢出和地區競爭力不斷增強，優化了區域經濟的空間結構，縮小了地區經濟差距，對中國經濟增長帶來了前所未有的機遇。

有學者從互聯網發展助推中國經濟增長的角度，結合中國經濟近年來的發展現狀，從經濟、社會、環境的角度，分析了大數據下中國經濟發展的主要制約，大數據推動中國經濟發展的重要作用[5]。郭凱明等[6]進一步細化分析，傳統基礎設施與新型基礎設施投資，對制造業升級和服務業發展的影響機理，通過理論分析和數值模擬的方式，對助推中國經濟長期高質量發展提出了政策建議。在互聯網與交通運輸的研究方面，有學者從時空經濟的視角，分析了互聯網共享出行的時空特征以及對交通領域帶來的影響，為解決傳統交通供給效率與離散化需求的不匹配提供了重要思路[7]。胡蓓蓓等[8]從城市交通共享出行的角度，運用出租車出行的實際軌跡數據，進一步分析了居民出行目的地的變化與公共交通共享能力間的關系，為數字平臺下城市交通可持續發展提出了合理建議。那么在互聯網帶給交通基礎設施轉型機遇的背景下，互聯網與交通基礎設施的結合，對中國經濟發展潛力有怎樣的影響？對處于不同增長階段城市經濟的影響有什么差異？這些問題的解答，對進一步認識互聯網與交通基礎設施的相互關系，助推增長動能轉變，挖掘經濟發展潛力，實現中國經濟結構持續優化，贏得國際發展優勢具有重要作用。

因此本研究的主要貢獻集中在：(1)延伸了互聯網與交通基礎設施的理論研究。目前關于互聯網與交通基礎設施的研究集中在：在線平臺的引入對碎片化出行需求的影響[8]，數字化時代下的新業態對交通運輸服務業發展的影響[9]，互聯網的發展作用與交通基礎設施建設，對工業企業產出效率的影響等方面[10]。但這些文獻都沒有將交通基礎設施作為研究重點，著重分析互聯網的引入對交通基礎設施提質增效的實際影響。本研究將從互聯網助推交通產業發展的視角，研究交通基礎設施與互聯網的相互關系。(2)發展了互聯網、交通基礎設施與城市經濟發展潛力的理論與實證研究[11-13]。許憲春等[5]、荊文君和孫寶文等文獻，在理論上論證了互聯網是推動中國經濟發展的新動力，將形成新的經濟社會發展方式。趙光輝[12]、劉向東等[13]、郭凱明等[6]提出在交通基礎發展水平提升，交通運輸行業與各行業聯系日益緊密，人才流動、信息環境在互聯網發展的輔助下，解決了供需空間與實體貿易不匹配矛盾，全新的交通基礎設施帶給公眾更便捷、更低價、更靈活的運輸服務。但鮮有研究關注互聯網對不同發展階段城市經濟發展潛力的差異影響，本研究將從這一視角，歸納并總結傳統交通基礎設施、現代互聯網發展狀況與城市經濟發展潛力的關系，并結合中國經濟發展的實際，有針對性的為中國經濟發展潛力的提升提出政策建議。(3)延伸了城市經濟發展潛力在交通基礎設施、互聯網以及其他變量影響下，發生經濟發展潛力躍遷的實證研究。曾藝等[14]、李胭胭和魯豐先等[15]，基于城市面板數據或特定省份的城市數據，研究了城市經濟發展潛力在時空上的變化情況，在生產性服務行業聚集、對外開放程度加大、生態環境變化等因素的影響下，城市經濟發展潛力的變化情況。但缺少基于城市經濟發展潛力的現狀，從動態的視角研究不同因素對城市經濟發展潛力躍遷的影響。本研究將從動態變遷的角度對此進行考察。

1 研究設計

1.1 變量測度與數據說明

1.1.1 被解釋變量

經濟發展潛力(cityperf)的評價指標具有多維度和主觀性特征，有學者從經濟增長的條件、過程和結果的角度，運用人力資本、創新能力、產業結構等指標，構建了經濟發展潛力的綜合測度指標[16]。也有學者從可持續發展的角度，進一步從穩定性、持續性、效率性等角度，對經濟發展潛力進行了詮釋[17]。本研究在借鑒米爾肯經濟研究院測度指標及權重設置的基礎上，構建本研究經濟發展潛力的測度指標，按照計算公式將研究范圍擴大2006—2018 年，對城市經濟發展潛力進行測算。

1.1.2 解釋變量

本研究主要從交通基礎設施、結構協調和增長動力3方面，分析城市經濟發展潛力的影響因素。(1)基礎設施建設，是城市經濟互助聯合的關系紐帶。本研究從生產要素流動的角度，分析交通基礎設施發展水平，該角度可以更好與互聯網發展水平指標相匹配，增加數據的關聯性。交通基礎設施以客流量和貨流量作為衡量依據；醫療設施：醫院數占總人口的比重；文化設施：圖書館藏書數/總人口。由于互聯網變量，即大數據、人工智能、物聯網等面板數據獲取的難度較大，且人工智能、物聯網等方向近年來才興起，為保證數據年份的一致性和連貫性，本研究選用高德地圖《中國“互聯網+交通”城市指數研究報告》中互聯網+交通指數，作為互聯網的代表變量；政府支持：非科教財政支出占財政支出總額的比重。(2)結構協調，是城市經濟發展潛力保持穩定增長的基礎。在經濟結構的考察方面，產業、市場和消費情況成為本研究的考察重點。因此選取第二產業占GDP比重和第三產業占GDP比重；市場規模：社會消費品零售總額占GDP的比重；城市規模：城市年末戶籍人口；工業企業發展狀況：工業企業數占總企業數的比重。(3)增長動力，是城市經濟發展潛力提升的重要動力。本研究從知識溢出的角度，選取創新水平：科技開發項目內部支出占工業總產值的比重；對外開放程度：(進出口總額×匯率)占GDP的比重；人力資本：

Ht=ht·Lt即人力資本存量×教育年限。

1.2 模型與方法

本研究運用隨機森林回歸模型，作為評價指標重要度排序的測度方法，剖析影響城市經濟發展潛力的主要因素，避免影響較小變量的加入，對整個模型造成的冗雜現象，更加精確的測度不同因素對城市經濟發展潛力變遷的影響，提升模型的整體解釋力度。

1.2.1 隨機森林回歸模型

1.2.2 隱馬爾可夫模型

假設不同城市經濟發展潛力呈現不同的聯合概率分布，通過動態規劃算法逐步求解概率最大的城市經濟發展潛力的狀態路徑情況，以此作為城市經濟發展潛力的情況預測。本研究采用期望最大化算法(EM)進行參數估計，運用Bootstrap估計參數的標準差，計算p值即顯著性水平。

2 城市經濟發展潛力動態變遷的影響因素分析

2.1 城市經濟發展潛力的可視化

借助R語言，將2006—2018年的中國城市經濟發展潛力按照數據分布，將其劃分為4種類型：低潛力(207 732～1 947 877]，中低潛力(1 947 877～3 972 504]，中高潛力(3 972 504～5 083 123]，高潛力(5 083 123～25 204 223]。總體上看：(1)我國城市經濟發展潛力在2006年處于較為均衡的分布形態，且處于高潛力的城市數占總樣本比例約70%。2018年城市高潛力地區縮小到了不足10%。(2)中國城市經濟發展潛力在空間分布格局上存在明顯的差異性，2006年的多集中在省會城市和直轄市，2010—2014年呈現出由內陸地區專項長三角城市群、珠三角城市群等沿海地區，到了2018年則集中于北京、上海等城市。

2.2 隨機森林模型結果與分析

本研究利用R語言引入隨機森林模型選取控制變量。由于隨機森林模型對多元共線性不敏感，不需要變量間具有線性關系，可以有效地模擬變量間的交互情況，處理相關變量。從圖1(a)顯示的隨機森林模型的結果可以看到，隨著隨機森林規模的增加，預測誤差呈現迅速下降的趨勢，當隨機森林規模約為360左右時，預測誤差達到范圍內最小，隨后預測誤差再次升高，呈波動狀態。因此隨機森林的最優規模為360。圖1(b)為預測試樣本率與隨機森林模型準確率的關系圖，當預測試樣本率約為0.4時，隨機森林準確率達到最佳90.46%左右。

圖1 誤差、預測采樣率和隨機森林訓練準確率趨勢曲線Fig.1 Curves of error, predictive sampling rate and random forest training accuracy trend

隨機森林模型中，常采用平均精度下降(MDA)、平均基尼系數下降(MDG)、節點不純度平均減少值(IncNode Purity)和平均精度減少值(IncMSE)，對影響因素的重要性程度進行評價，避免因作用較小變量的加入，造成模型冗雜現象的出現。本研究按照節點不純度平均減少值的排序規則，即對各決策樹節點的影響程度，值越大，該變量越重要原則，剔除掉了與多數變量差距較大的醫療保障狀況，對剩余13個變量的平均基尼系數下降和精度平均減少值情況，進行了新一輪的測量。具體結果如圖2所示。

圖2 MDG平均基尼系數下降及INCMSE精確度平均減少值Fig.2 Average Gini coefficient of MDG decrease and average INCMSE accuracy reduction

由于所選因子均為正向指標，因此數值越大，說明該因素對城市經濟增長高質量發展的貢獻程度越大。圖2(a)～(b)為平均基尼系數下降值和精度平均減少值，可以看到貨流量在平均精度減少值(IncMS)的排名靠前，客流量在MDG和IncMSE中的變化情況不明顯，占據中等或較偏下位置。互聯網發展水平變量占據中等或較偏上位置。城市規模、工業企業發展狀況、市場規模等也處于中等或偏上位置，對城市經濟增長高質量發展貢獻作用可能很明顯。在提取相對重要變量的基礎上，本研究運用馬爾可夫模型，進一步分析交通基礎設施、互聯網及其他變量對城市經濟發展潛力動態變遷的影響。

2.3 城市經濟發展潛力動態變遷的隱馬爾可夫模型

2.3.1 各因素的直接影響效應分析

在受到交通基礎設施、互聯網水平、產業發展等變量的影響后，城市經濟發展潛力現期狀態可能會發生變遷。選擇AIC(赤遲信息量準則)和BIC(貝葉斯信息準則)作為狀態數的選擇標準，首選標準為具有最小標準值的模型。我們估計了離散狀態下，城市經濟發展潛力的AIC和BIC值情況，看到當城市經濟發展潛力為4時，模型同時具有最小的AIC和BIC值。因此本研究確定我國城市經濟發展潛力在觀測時間范圍內，經過了低狀態(Ⅰ)、中低狀態(Ⅱ)、中高狀態(Ⅲ)和高狀態(Ⅳ)4個階段。

在估計城市經濟發展潛力最佳狀態的基礎上，我們估計了城市經濟發展潛力的平均轉換概率。如表1所示。總的來說，城市經濟發展潛力處于低狀態和中低狀態時，相比中高狀態和高狀態，最有可能呈現出路徑依賴的特征，保持自身的狀態不變。

表1 城市經濟發展潛力的平均轉換概率(單位：%)Tab.1 Average conversion probability of urban economic development potential(unit:%)

表2為各影響因素對城市經濟發展潛力狀態轉移概率影響的隱馬爾可夫回歸結果，根據AI和BIC準則，存在的4個狀態，我們將4個狀態分別作為參照組進行回歸檢驗。回歸結果顯示：

(1)城市經濟發展潛力低狀態作為參照組時，表2的1～3列為城市經濟發展潛力不同狀態下的轉移情況。交通基礎設施建設，將促進經濟發展潛力低水平的城市勞動力外流，剝奪勞動力的資源價值，尤其是年輕勞動力的本土流失，不利于當地非農產業的發展，將抑制本地經濟增長，加重與經濟水平較高地區的極化差距。

表2 城市經濟發展潛力狀態轉移的影響因素的隱馬爾可夫估計結果Tab.2 Hidden markov estimation result of influencing factors of state transition of urban economic development potential

(2)城市經濟發展潛力中低狀態作為參照組時，從表2的4～6列可以看出，當城市經濟發展潛力處于中低狀態時，相比低狀態，交通基礎設施輸送能力增加，資本要素、勞動要素的配置效率提升，要素回報率高于低狀態城市，隨著客流量的增多，人口規模和城市發展狀況被重新梳理，將帶動城市消費和生產活動需求，促使城市向中高狀態和高狀態轉移；貨流量的增加也對城市經濟發展潛力下行起到了抑制作用。隨著交通基礎設施的不斷發展，人們可以更好的共享基礎設施帶來的福利，市場需求的進一步滿足推動了城市經濟的發展。

(3)城市經濟發展潛力中高狀態作為參照組時，從表2的7～9列可以看出，市場規模和工業企業發展狀況將促使城市經濟發展潛力維持在中高狀態不變。說明隨著工業企業的發展，城市經濟的發展情況趨于穩定，市場需求和供給達到相對均衡態，對整體經濟的推動作用趨于平緩。

(4)城市經濟發展潛力高狀態為參照組時，從表2的10～12列可以看出，當城市經濟處于高狀態時，城市對周邊城市的虹吸和反哺作用效應趨于平衡，交通運輸情況、工業企業的發展狀況、對外開放情況、互聯網發展水平均趨于穩定，人力、信息、科技、交通等優勢促使城市經濟維持在高水平穩態持續發展。

2.3.2 互聯網發展水平調節效應分析

“互聯網+交通”借助現代移動互聯技術，將傳統交通基礎設施與現代智能信息網絡相結合，形成“線上資源分配，線下高效運行”的新型交通運輸形式，為公眾提供了更加人性化、智能化、高效化的交通運輸服務，改善了交通運輸效率，提高了資源利用率，激活經濟發展潛力，促進城市經濟發展潛力的釋放。因此我們進一步研究互聯網發展水平在交通基礎設施與城市經濟發展潛力間的調節效應。回歸結果顯示：

(1)城市經濟發展潛力低狀態作為參照組時，從表3的1～3列可以看到，當城市經濟處于低狀態時，改善第二、第三產業占GDP的比重，政府支持、創新水平、工業企業發展、對外開放程度、人力資本情況，將促進低水平城市的經濟轉型，促進城市規模擴張，創新水平和對外開放程度，還可能將城市經濟發展潛力向高水平推動，印證了表2的相關推論，符合中國經濟的發展現狀。

(2)城市經濟發展潛力中低狀態作為參照組時，從表3的4～6列可以看到，當城市經濟處于中低狀態時，相比低狀態城市，優化產業、提高政府支持、加強對外開放等，尤其工業企業發展狀況和對外開放程度的增加，短期內不會使城市經濟發生質的躍遷。交通基礎設施建設將從根本上增強區域經濟融合，增強中心城市對周邊城市的輻射帶動作用。

表3 互聯網發展水平調節作用下的城市經濟發展潛力影響因素的隱馬爾可夫估計結果Tab.3 Hidden markov estimation result of influencing factors of urban economic development potential under adjustment of Internet development level

續表3

(3)城市經濟發展潛力中高狀態作為參照組時，從表3的7～9列可以看到，客流量和貨流量將正向促進城市經濟發展潛力保持中高狀態不變或向高狀態轉移(1%的顯著性水平)。說明增加交通基礎設施建設，資本、勞動力及技術的引入，將進一步挖掘經濟潛力，加速產業聚集，完善市場資源的優化配置。在互聯網技術的協助下，交通基礎設施的正向推動作用加強，提升城市經濟發展潛力向高狀態轉移的可能性，抑制經濟下行不利狀況發生。

(4)城市經濟發展潛力高狀態作為參照組時，從表3的10～12列可以看出，客流量和互聯網發展水平，對城市經濟發展潛力穩定在高狀態，具有顯著的正向影響(1%的顯著性水平)。在互聯網發展水平的調節作用下，交通基礎設施對城市經濟發展潛力維穩在高態的作用力增強。

3 結論與建議

中國經濟由高速增長轉向高質量發展階段，傳統交通基礎設施與互聯網信息技術的融合，促進中國經濟發展潛力邁向新階段。本研究發現：(1)交通基礎設施對低狀態城市的經濟發展潛力起到了抑制作用。互聯網技術的注入，將促進城市經濟發展潛力的正向轉變；當城市經濟發展潛力處于中低狀態時，交通基礎設施對城市經濟的反向抑制作用減弱。在互聯網技術的協助下，將促進城市經濟發展潛力發生質的躍遷；當城市經濟發展潛力處于中高狀態時，交通基礎設施對城市經濟發展潛力的正面影響加強，隨著交通運輸與互聯網技術的不斷融合，交通基礎設施促進城市經濟發展向高質量轉變。當城市經濟發展潛力處于高狀態階段時，交通基礎設施對該水平城市經濟狀態的維穩效果明顯，互聯網發展水平也成為其中的重要輔助。(2)從第二、三產業占GDP比重、政府支持、對外開放程度等因素，對不同發展階段城市經濟的助推效應存在異質性。當城市經濟發展潛力處于低狀態時，大力發展工業產業，盲目增加資金投入，可能并不會對城市經濟發展潛力的提升產生積極作用；當城市經濟發展潛力處于中低狀況時，加強對外開放程度，提升工業企業發展狀況，增強政府支持力度等，將促進城市經濟發展潛力向中高狀態，甚至向高狀態躍遷；當城市經濟發展潛力處于中高狀態時，城市經濟發展潛力的穩定性較弱，繼續增強政府支持力度，改善工業企業發展狀況，對經濟發展潛力的改善仍具有一定作用，但應注意人口過度膨脹對社會生產帶來的負面作用；當城市經濟發展潛力處于高狀態時，成熟的產品市場，相對穩定的貿易往來和知識溢出等，都將保護城市經濟維持在高穩態的優勢，保障經濟的高水平發展。

本研究為城市如何加強交通基礎設施建設，在互聯網發展水平的協助下提升中國經濟發展潛力，提供了以下政策啟示：

(1)交通基礎設施在拉動投資消費，增強要素流動，加強產業集聚等方面具有明顯的促進作用。城市經濟發展需要在持續加強和完善交通基礎設施的同時，增強現代互聯網基礎設施建設，傳統交通基礎設施應與現代互聯網技術進行深度融合，積極研發和運用智能交通技術，把握現代信息技術的發展趨勢，適應市場需求。

(2)加強交通基礎設施網絡優化，以及運輸組織調度的信息采集，形成動態感知和全面覆蓋的交通運輸監控體系，提高交通運輸的通行質量，保障城市運輸活動的有序開展。

(3)對不同增長狀態的城市采取差異化推進措施，避免盲目投入造成的資源浪費。對經濟發展潛力低和中低狀態的城市而言，充分發揮交通基礎設施的外部性優勢，對增加客貨運輸量，挖掘本城市的市場優勢起到了積極作用。從要素流動的角度，需增強低狀態和中低狀態城市對中心城市知識溢出的吸收能力，給予技術人才安家落戶的配套福利。對增長質量處于中高狀態的城市，應在避免城市規模急劇膨脹帶來社會生產、居民通勤、安全保障等問題出現的同時，繼續發揮產業優勢、政府支持、人力資源等方面的優勢，提升城市經濟發展潛力。