基于DID模型的寶蘭高速鐵路對?甘肅省沿線縣域經(jīng)濟的影響研究

0 引言

高速鐵路的快速發(fā)展對于東部沿海地區(qū)及大城市的經(jīng)濟有著顯著的促進作用，但是對于沿途縣域，尤其是西部欠發(fā)達地區(qū)縣域經(jīng)濟的影響卻并沒有定論[1]。徐蘭高速鐵路寶蘭段(寶雞南—蘭州西，以下簡稱“寶蘭高速鐵路”)于2012年10月開工建設(shè)，2017年7月正式通車運營。通過研究寶蘭高速鐵路對甘肅省沿線縣域經(jīng)濟的影響，為政府制定交通基礎(chǔ)設(shè)施及區(qū)域發(fā)展規(guī)劃提供參考，便于西部地區(qū)依托高速鐵路建設(shè)，適時調(diào)整縣域產(chǎn)業(yè)政策，實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。

在對高速鐵路的研究中，夏晶晶[2]、李衡等[3]、任金濤[4]發(fā)現(xiàn)高速鐵路的建設(shè)對于區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展具有促進作用。張學(xué)良[5]、覃成林等[6]認為高速鐵路的外部性縮短時空距離，有利于在高速鐵路沿線形成經(jīng)濟帶，促進區(qū)域經(jīng)濟一體化發(fā)展。倪鵬飛等[7]、莫亞琳等[8]、劉志紅等[9]發(fā)現(xiàn)交通運輸網(wǎng)絡(luò)的改善促進了要素往中心城市的集聚，促進中心城市經(jīng)濟增長。但同時，李紅昌等[10]、王柏嬌[11]發(fā)現(xiàn)高速鐵路的建設(shè)并未促進沿線地區(qū)經(jīng)濟的增長。王柏嬌[11]從經(jīng)濟增長量、地方就業(yè)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層次3方面討論高速鐵路開通對于貴州區(qū)域經(jīng)濟的影響，發(fā)現(xiàn)高速鐵路的開通并沒有促進貴州省沿線縣域經(jīng)濟的增長。李紅昌等[12]認為高速鐵路不是經(jīng)濟增長的原因而是經(jīng)濟增長的結(jié)果。Zhang等[13]發(fā)現(xiàn)高速鐵路對城市發(fā)展的影響因素包括城市與高速鐵路連接的時空距離、經(jīng)濟發(fā)展水平及所連接城市的經(jīng)濟發(fā)展水平。

1 高速鐵路對縣域經(jīng)濟影響的作用分析

高速鐵路對于沿線縣域經(jīng)濟發(fā)展的直接作用包括投資乘數(shù)效應(yīng)和時間成本的降低。一方面，投資通過乘數(shù)效應(yīng)引起區(qū)域總需求的增加，帶動國民收入的增加；另一方面，高速鐵路開通后降低出行時間成本，提高了區(qū)域可達性。高速鐵路對縣域經(jīng)濟作用機理示意圖如圖1所示。

圖1 高速鐵路對縣域經(jīng)濟作用機理示意圖Fig.1 Influence mechanism of high speed railway on county economy

高速鐵路開通還給縣域經(jīng)濟發(fā)展帶來溢出效應(yīng)，分為正溢出效應(yīng)和負溢出效應(yīng)。正溢出效應(yīng)包括高速鐵路的開通使技術(shù)、資本、規(guī)模經(jīng)濟等可以從區(qū)域中心城市擴散到縣級城市，促進縣域經(jīng)濟結(jié)構(gòu)升級；同時也有利于形成產(chǎn)業(yè)集群，產(chǎn)生集聚效應(yīng)。由于要素流動是雙向的，高速鐵路對于區(qū)域發(fā)展還會產(chǎn)生負溢出效應(yīng)，也稱虹吸效應(yīng)。在寶蘭高速鐵路沿線，一些縣級城市的生產(chǎn)要素，避免不了被相對較發(fā)達的城市所吸引，如果城市的流出要素大于流入要素就會抑制城市經(jīng)濟的發(fā)展；此外，由于高速鐵路開通后可達性的提高，許多高科技產(chǎn)業(yè)會轉(zhuǎn)移到發(fā)展更好的城市，這會影響縣域經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的升級，縣域人才也會因交通情況的改善而流出，從而對縣域經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生不利影響。因此，高速鐵路對于縣域經(jīng)濟的影響，關(guān)鍵在于正溢出效應(yīng)和負溢出效應(yīng)哪個作用更強。

高速鐵路的開通還會帶來區(qū)域一體化效應(yīng)和同城化效應(yīng)[14]。高速鐵路縮短時空距離，城市間的人流、物流、信息流和商務(wù)流等逐漸突破行政區(qū)域界限，并且高速鐵路優(yōu)化了資源的配置空間，在區(qū)域范圍內(nèi)形成一個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)更合理的“城市”，并推動產(chǎn)業(yè)、就業(yè)、人口在空間結(jié)構(gòu)上的重整。

2 寶蘭高速鐵路開通對甘肅省沿線縣域可達性影響的實證研究

可達性是指一個城市到其他城市進行活動的方便程度。結(jié)合文獻[15]，選用最短時間距離、加權(quán)平均旅行時間、經(jīng)濟潛力模型來研究縣域可達性，通過有無比較分析的方法，探究寶蘭高速鐵路的開通對于沿線城市可達性的影響。

2.1 最短時間距離

城市之間的最短時間距離是指從該城市到其他城市的最短旅行時間。通過鐵路12306系統(tǒng)查詢，選擇最短時間值作為最短時間距離，查詢時間為2021年4月。沒有開通鐵路的城市，通過比較汽車直達時間和先通過汽車到達鄰近的鐵路車站加上列車運行時間之和(換乘時間取值0.5 h)，選擇兩值中較小者為兩城市的最短時間距離。寶蘭高速鐵路開通前沿線城市間的最短時間距離如表1所示。寶蘭高速鐵路開通后沿線城市間的最短時間距離如表2所示。由表1、表2可知，天水到寶雞最短時間距離由寶蘭高速鐵路開通前的1.53 h變?yōu)殚_通后的0.76 h，形成1小時經(jīng)濟圈，促進了關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)的發(fā)展和內(nèi)部產(chǎn)業(yè)聯(lián)系。各城市(縣級市)間的時間距離也顯著減少，這表明寶蘭高速鐵路開通后極大提高了沿線縣級城市的可達性，促進了區(qū)域一體化發(fā)展。

表1 寶蘭高速鐵路開通前沿線城市間的最短時間距離 hTab.1 Minimum-time-distance between cities along the Baoji-Lanzhou High Speed Railway before its opening

表2 寶蘭高速鐵路開通后沿線城市間的最短時間距離 hTab.2 Minimum-time-distance between cities along the Baoji-Lanzhou High Speed Railway after its opening

2.2 加權(quán)平均旅行時間與經(jīng)濟潛力模型

加權(quán)平均旅行時間是指某一區(qū)域到各經(jīng)濟中心的時間測度，指標(biāo)得分越低，則該區(qū)域的可達性越高，具體公式如下。

式中：Li為城市i的加權(quán)平均旅行時間，h；Tij為所選城市i到經(jīng)濟中心j所用的最短旅行時間，h；Mj為經(jīng)濟中心j的經(jīng)濟實力，表示城市j對周圍地區(qū)的吸引力。

式中：GDPj為經(jīng)濟中心j的GDP生產(chǎn)總值；POPj為經(jīng)濟中心常住人口數(shù)。

經(jīng)濟潛力模型源于引力模型，與城市的區(qū)位相關(guān)，其分值越高，說明該城市的可達性越高，具體公式如下。

式中：Pi為城市i的經(jīng)濟潛力，Dij為城市i到經(jīng)濟中心j需要消耗的時間，選取最短時間距離，即Dij=Tij，h；α為距離摩擦系數(shù)，一般取值為1。

寶蘭高速鐵路對可達性的影響還可以用加權(quán)平均旅行時間和經(jīng)濟潛力模型表示。寶蘭高速鐵路開通前后沿線城市加權(quán)平均旅行時間的變化如表3所示。寶蘭高速鐵路開通前后沿線城市經(jīng)濟潛力的變化如表4所示。從表3、表4中可以看出，寶蘭高速鐵路的開通，使得沿線各城市的加權(quán)平均旅行時間平均減少69.68%；使沿線各城市的經(jīng)濟潛力平均擴大了2.96倍，顯著地提高了各沿線城市的可達性，促進了西北地區(qū)資源和要素的流動，帶動了甘肅省沿線縣域經(jīng)濟的發(fā)展。

表3 寶蘭高速鐵路開通前后沿線城市加權(quán)平均旅行時間的變化Tab.3 Changes in weighted mean travel time of cities along the Baoji-Lanzhou High Speed Railway before and after its opening

表4 寶蘭高速鐵路開通前后沿線城市經(jīng)濟潛力的變化Tab.4 Changes in economic potential of cities along the Baoji-Lanzhou High Speed Railway before and after its opening

3 寶蘭高速鐵路開通對甘肅省沿線縣域經(jīng)濟發(fā)展影響的實證研究

雙重差分模型(Difference-in-Difference，DID)通常在計量經(jīng)濟學(xué)中用來評價公共政策或項目的實施效果，通過對研究對象在政策實施前后的發(fā)展差異進行有效控制，從而將政策影響的效果真正分離出來。使用DID模型應(yīng)該滿足2個前提，一是必須使用至少2年的面板數(shù)據(jù)。二是在政策實施之前，處理組和控制組應(yīng)當(dāng)具有相同的發(fā)展趨勢，即滿足平行性假設(shè)。

寶蘭高速鐵路的開通，可以看作是對區(qū)域?qū)嵤┑囊豁椥抡?，將寶蘭高速鐵路沿線縣級城市秦州區(qū)、麥積區(qū)、秦安縣、通渭縣、安定區(qū)、榆中縣作為處理組，將鄰近縣區(qū)級城市清水縣、甘谷縣、武山縣、隴西縣、渭源縣、會寧縣作為控制組，建立計量模型如下。地區(qū)生產(chǎn)總值、三大產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、財政支出和固定資產(chǎn)投資相關(guān)數(shù)據(jù)來源于2014—2020年《甘肅發(fā)展年鑒》。

式中：Yit為被解釋變量GDP增長率，表示縣域經(jīng)濟在高速鐵路開通前后的發(fā)展水平；t為第t年；du為地區(qū)虛擬變量，表示地區(qū)效應(yīng)，寶蘭高速鐵路沿線城市取值為1，其他城市取值為0；dt為時間虛擬變量，表示時間效應(yīng)，寶蘭高速鐵路開通前，即2017年之前取值為0，開通后，即2018年及以后，取值為1；du · dt為交叉項，表示高速鐵路效應(yīng)，是核心變量；Xit為控制變量，選取固定資產(chǎn)投資和地方財政支出作為控制變量；εit為隨機擾動項。

首先對縣城GDP進行平行趨勢檢驗。處理組和控制組的GDP增長趨勢平行性檢驗如圖2所示。寶蘭高速鐵路開通前，即2017年之前，兩組的GDP增長趨勢符合平行趨勢假設(shè)，可以使用DID模型。2017年之后，處理組的平均GDP增速明顯高于控制組，由此可以得出寶蘭高速鐵路的開通，對于沿線縣域經(jīng)濟具有促進作用。

圖2 處理組和控制組的GDP增長趨勢平行性檢驗Fig.2 Parallel test of GDP growth trend

構(gòu)建雙重差分模型并進行回歸。寶蘭高速鐵路沿線縣域地區(qū)生產(chǎn)總值回歸結(jié)果如表5所示。其中模型 ⑴ 和 ⑵ 分別是沒有添加控制變量和添加控制變量后的回歸結(jié)果。其中模型 ⑴ 中高速鐵路效應(yīng)的系數(shù)為0.101，且在1%水平上顯著，表明寶蘭高速鐵路經(jīng)過的縣區(qū)級城市GDP的增長速度相比于沒有開通高速鐵路的縣區(qū)級城市高10.1%；地區(qū)效應(yīng)的回歸系數(shù)為0.002 99，并不顯著，表明處理組和控制組的GDP增長速度在高速鐵路開通前并沒有顯著的差異；時間效應(yīng)的回歸系數(shù)為-0.063 2，并且在1%水平上顯著，表明時間變量對于GDP增速的影響為負值，這與我國實際GDP增長速度放緩的趨勢是一致的。加入控制變量后，模型 ⑵ 的高速鐵路效應(yīng)回歸系數(shù)仍然顯著。結(jié)果表明寶蘭高速鐵路的開通加快了甘肅省沿線縣域GDP的增長。這是因為高速鐵路的開通使得技術(shù)、資本等從經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)沿高速鐵路向周圍縣域輻射擴散，從而帶動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。模型 ⑶ 和 ⑷ 分別是將秦安縣、通渭縣、榆中縣作為處理組和將麥積區(qū)、秦城區(qū)、安定區(qū)作為處理組建立的雙重差分模型。從回歸結(jié)果看，縣級城市高速鐵路效應(yīng)的系數(shù)為0.176且在1%水平上顯著，這個結(jié)果大于將所有沿線城市作為處理組時的系數(shù)，而區(qū)級城市的回歸系數(shù)不顯著，這說明寶蘭高速鐵路的開通對于沿線縣級城市經(jīng)濟的影響遠大于對于區(qū)級城市的影響。

表5 寶蘭高速鐵路沿線縣域地區(qū)生產(chǎn)總值回歸結(jié)果Tab.5 Regression results of regional GDP

西北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平并不高，中心城市對生產(chǎn)要素吸引力不強，高速鐵路的開通對于中心城市而言，擴散效應(yīng)高于虹吸效應(yīng)，難以形成較大的增長極，因此寶蘭高速鐵路開通帶動了沿線縣域經(jīng)濟的發(fā)展。

4 寶蘭高速鐵路開通對甘肅省沿線縣域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響的實證研究

構(gòu)建雙重差分模型探究寶蘭高速鐵路對沿線縣域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響，選取產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級指數(shù)作為衡量地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的指標(biāo)，如公式 ⑸ 所示。

式中：Y為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級指數(shù)；qa為第a產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值占GDP的比重，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平越高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級指數(shù)數(shù)值越大，反之越小。

首先進行平行趨勢檢驗。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級趨勢平行性檢驗如圖3所示。處理組和控制組在2018年之前的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級指數(shù)符合平行趨勢，因此可以構(gòu)建雙重差分模型。

圖3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級趨勢平行性檢驗Fig.3 Parallel test of industrial structure upgrading trend

構(gòu)建雙重差分模型并進行回歸。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級回歸結(jié)果如表6所示。其中，模型 ⑸ 是以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級指數(shù)為因變量，對高速鐵路效應(yīng)、時間效應(yīng)、地區(qū)效應(yīng)進行回歸，結(jié)果顯示，高速鐵路效應(yīng)的系數(shù)只有0.023 7，且不顯著，表明寶蘭高速鐵路的開通沒有顯著促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級。這是因為寶蘭高速鐵路沿線城市經(jīng)濟發(fā)展速度較慢，雖然高速鐵路能夠促進人才、技術(shù)的流動，但是沿線地區(qū)的經(jīng)濟體量過小，對吸收要素的整合能力明顯不足，難以促進產(chǎn)業(yè)升級，并且高速鐵路開通對于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的影響具有滯后性。

表6 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級回歸結(jié)果Tab.6 Regression results of industrial structure upgrading

模型 ⑹ 和 ⑺ 分別是以第三產(chǎn)業(yè)占比和第二產(chǎn)業(yè)占比為因變量，對高速鐵路效應(yīng)、時間效應(yīng)和地區(qū)效應(yīng)進行回歸，結(jié)果顯示，高速鐵路效應(yīng)系數(shù)分別為-0.004 62和0.032 9。由此可見在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級方面，寶蘭高速鐵路的開通對于第二產(chǎn)業(yè)的影響大于第三產(chǎn)業(yè)。分析其原因為沿線縣域的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較落后，縣域經(jīng)濟對于傳統(tǒng)行業(yè)的依賴性強，尚未到達第三產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的階段。

模型(8)和(9)分別是以寶蘭高速鐵路沿線縣級城市秦安縣、通渭縣、榆中縣為控制組和區(qū)級城市麥積區(qū)、秦州區(qū)、安定區(qū)為處理組進行的模型構(gòu)建。結(jié)果顯示，高速鐵路效應(yīng)對于縣級城市的平均影響系數(shù)遠大于對于區(qū)級城市的平均影響系數(shù)，這表明寶蘭高速鐵路的開通對于縣級城市的影響大于對于區(qū)級城市的影響。這是由于秦州區(qū)等都屬于市區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展較好，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較為合理，相對于縣級城市已達到一個相對穩(wěn)定的階段，而沿線縣級城市經(jīng)濟發(fā)展緩慢，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)落后，發(fā)展空間更大，更易受影響。

5 穩(wěn)健性檢驗

通過反事實檢驗法對結(jié)論進行穩(wěn)健性檢驗。假設(shè)寶蘭高速鐵路是在2015年或2016年開通，對高速鐵路效應(yīng)進行回歸，如果結(jié)果不顯著，這說明沿線城市在2018—2019年GDP的快速增加是由寶蘭高速鐵路開通引起的，如果顯著，則說明經(jīng)濟的快速增長是由于其他因素引起的，并非是寶蘭高速鐵路開通引起的。穩(wěn)健性檢驗回歸結(jié)果如表7所示。結(jié)果表明，無論是假設(shè)2015年還是2016年開通高速鐵路，高速鐵路效應(yīng)的系數(shù)始終不顯著，即通過了穩(wěn)健性檢驗。這表明寶蘭高速鐵路開通促進了甘肅省沿線城市縣域經(jīng)濟發(fā)展這一結(jié)論是可靠的。

表7 穩(wěn)健性檢驗回歸結(jié)果Tab.7 Regression results of robustness test

6 研究結(jié)論

通過選取2013—2020年間甘肅省寶蘭高速鐵路沿線的6個縣區(qū)級城市的面板數(shù)據(jù)，從縣域可達性、經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級3個方面，探究寶蘭高速鐵路對于甘肅省沿線縣域經(jīng)濟的影響。得到的結(jié)論有：第一，通過有無高速鐵路前后對比分析，發(fā)現(xiàn)寶蘭高速鐵路開通前后沿線城市加權(quán)平均旅行時間均縮短，平均下降了69.68%，經(jīng)濟潛力則顯著提升，開通后沿線城市的經(jīng)濟潛力平均為開通前的2.96倍，據(jù)此得出寶蘭高速鐵路的開通極大地提升了甘肅省沿線城市的可達性；第二，通過構(gòu)建DID雙重差分模型，以地區(qū)GDP增速為被解釋變量進行回歸，寶蘭高速鐵路開通使沿線縣域經(jīng)濟增長速率增加了10%，并且對于縣級城市的影響大于對于區(qū)級城市的影響；第三，通過構(gòu)建DID雙重差分模型，以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級指數(shù)為被解釋變量進行回歸，發(fā)現(xiàn)寶蘭高速鐵路并未給沿線縣域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來顯著影響，但對于第二產(chǎn)業(yè)的影響大于第三產(chǎn)業(yè)，對于縣級城市的影響大于區(qū)級城市。