高速鐵路對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張的影響
——基于多期雙重差分法的驗(yàn)證

譚榮輝，張?zhí)扃?/p>

（天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部， 天津 300072）

1 引言

自中國第一條高速鐵路（京津城際）開通以來，高速鐵路（以下簡稱“高鐵”）在中國呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。2018年，中國鐵路投產(chǎn)新線4 683 km，其中高速鐵路4 100 km①數(shù)據(jù)來源于《中國鐵路總公司2018統(tǒng)計(jì)公報(bào)》。。到2020年，預(yù)計(jì)中國鐵路網(wǎng)規(guī)模達(dá)到15萬km，其中高速鐵路3萬km，覆蓋80%以上的大城市②數(shù)據(jù)來源于《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》。。與此同時(shí)，中國城市建設(shè)用地面積也呈現(xiàn)出加速擴(kuò)張趨勢(shì)，由2003年的28 971.9 km2增長到2017年的55 155.5 km2，年均增長率為4.8%，而中國城鎮(zhèn)人口比重在此階段的年均增速僅為1.29%③城市建設(shè)用地面積原始數(shù)據(jù)引自《中國城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》，增長速率為筆者計(jì)算所得。。城市建設(shè)用地面積擴(kuò)張速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過城鎮(zhèn)人口增長速度。從各年數(shù)據(jù)來看，2008年城市建設(shè)用地面積較2007年增長了7.67%，2012年城市建設(shè)用地面積較2011年增長了9.44%③。2008年恰為中國開始建設(shè)高鐵的年份，2012年、2013年中國高鐵建設(shè)開始進(jìn)入快速發(fā)展階段。因此，從實(shí)證出發(fā)回答高鐵建設(shè)是否影響中國城市用地?cái)U(kuò)張對(duì)未來的國土空間規(guī)劃具有十分重要的意義。

首先，關(guān)于高鐵對(duì)城市土地利用影響的研究主要集中在高鐵對(duì)土地利用效率、土地價(jià)值以及土地利用類型轉(zhuǎn)換3個(gè)方面[1-8]。這些研究基于單個(gè)高鐵站點(diǎn)或高鐵新城的土地利用情況以及城市擴(kuò)張過程中出現(xiàn)的土地利用效率低下以及人地關(guān)系等問題，分析了高鐵建設(shè)與其之間的關(guān)系，但都沒有明確回答高鐵建設(shè)是否促進(jìn)了城市用地?cái)U(kuò)張，或者潛意識(shí)采納了先驗(yàn)假設(shè)，即高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊土地利用轉(zhuǎn)換有直接影響。其次，城市用地面積的增長受到多種因素的影響，主要包括城鎮(zhèn)人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及交通等基礎(chǔ)設(shè)施的改善等[9]。其中，在研究交通基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)土地利用的影響方面，以往研究主要考察城市內(nèi)部交通（如公交、地鐵等）改變了城市內(nèi)部空間可達(dá)性，從而致使城市空間不斷擴(kuò)張以及土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變[10]，而缺乏對(duì)城市間交通網(wǎng)絡(luò)的研究。高鐵極大地改變了各城市的空間可達(dá)性，縮短了城市間的通勤時(shí)間，增大了人們?cè)谝恍r(shí)內(nèi)所能到達(dá)的距離[11]。理論上，高鐵建設(shè)會(huì)促進(jìn)城市用地面積增長，而其是否是當(dāng)前中國城市用地面積迅速增長的原因之一，以及如何影響城市用地?cái)U(kuò)張還需要進(jìn)行更深入的探討。

基于此，本文以中國223個(gè)地級(jí)市為例，采用多期雙重差分法考察高鐵建設(shè)與城市用地?cái)U(kuò)張的因果關(guān)系。本文的貢獻(xiàn)主要有兩個(gè)方面：一方面，本文的研究對(duì)象并不局限于某一條高鐵線路或是某一開通高鐵的城市，而是從全國223個(gè)地級(jí)市出發(fā)，考察高鐵建設(shè)對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張的總體影響；另一方面，本文區(qū)分了高鐵站開通（高鐵從無到有）、高鐵站點(diǎn)數(shù)量和高鐵線路數(shù)量對(duì)區(qū)域城市用地面積的影響。同時(shí)，基于各城市區(qū)位的異質(zhì)性，進(jìn)一步分析了高鐵對(duì)中國不同區(qū)域城市用地?cái)U(kuò)張的影響差異。另外，在研究方法的選擇上，由于各城市高鐵開通的年份不同，本文在計(jì)量模型的選擇上為多期雙重差分法，與基本的雙重差分模型相比，增強(qiáng)了模型的準(zhǔn)確性與嚴(yán)謹(jǐn)性。

2 理論分析與研究假設(shè)

SPIEKERMANN與WEGENER認(rèn)為高速鐵路增加的速度可以轉(zhuǎn)化為大量的空閑時(shí)間與活動(dòng)空間，這與哈維的“時(shí)空壓縮”理論類似，典型例子就是歐洲高鐵網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)導(dǎo)致了西歐的“時(shí)空收縮”[12-13]。上述現(xiàn)象可總結(jié)為高鐵通過縮短出行時(shí)間，提高了各城市的空間可達(dá)性，從而推動(dòng)區(qū)域和城市經(jīng)濟(jì)、人口與就業(yè)等方面的發(fā)展。而經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、城鎮(zhèn)人口數(shù)量改變等恰為城市用地?cái)U(kuò)張的主要驅(qū)動(dòng)因素。因此，本文提出：

假說一：高鐵建設(shè)（高鐵開通、高鐵站數(shù)量、高鐵線路數(shù)量）能夠促進(jìn)城市用地?cái)U(kuò)張。

第一，在空間上，由于高鐵提高了其沿線城市的可達(dá)性，各城市通過高鐵的連接形成了城市帶、城市群等，從而促進(jìn)了高鐵沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化[11，14]。高鐵建設(shè)有利于縮小區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異，促進(jìn)區(qū)域內(nèi)核心城市發(fā)展[15-17]。而經(jīng)濟(jì)的發(fā)展又增加了居民收入，提高消費(fèi)水平，拉動(dòng)了居民對(duì)住房娛樂等方面的需求，最終增加對(duì)建設(shè)用地的需求[18-19]。第二，高鐵建設(shè)促進(jìn)了區(qū)域間城市人口的流動(dòng)，針對(duì)高鐵開通與人口變動(dòng)之間的關(guān)系，現(xiàn)有研究表明，城市人口通常聚集在具有高速公路或高速鐵路等可達(dá)性較高的地區(qū)，高鐵建設(shè)促進(jìn)了該類城市人口的增加[20-21]，城市用地?cái)U(kuò)張程度恰好依賴于城鎮(zhèn)人口數(shù)量[19]。第三，高鐵對(duì)城市可達(dá)性的改善在促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化的同時(shí)也促進(jìn)了生產(chǎn)要素與服務(wù)的流動(dòng)，第二、三產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)要素和產(chǎn)品與第一產(chǎn)業(yè)相比具有更高的流動(dòng)性[11]。高鐵建設(shè)有利于提升城市服務(wù)業(yè)的比重，促進(jìn)中心城市以及周邊城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)[22]。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整會(huì)使生產(chǎn)要素（如土地）從農(nóng)業(yè)部門轉(zhuǎn)移到非農(nóng)業(yè)部門，影響土地利用結(jié)構(gòu)，促進(jìn)城市用地?cái)U(kuò)張[21]。因此，本文提出：

假說二：高鐵建設(shè)（高鐵開通、高鐵站數(shù)量、高鐵線路數(shù)量）對(duì)城市用地（城市建設(shè)用地、城市建成區(qū)）面積增長的影響依賴于高鐵所在城市的人口數(shù)量以及經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。

鐵路網(wǎng)絡(luò)密度在區(qū)域?qū)用嬖鲩L存在一定的差異，東部地區(qū)鐵路網(wǎng)絡(luò)密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于西北地區(qū)，且高鐵系統(tǒng)主要服務(wù)于人口密度較高的地區(qū)，因此中國東部地區(qū)高鐵的發(fā)展快于其他地區(qū)[16]，高鐵網(wǎng)絡(luò)設(shè)置存在區(qū)域布局不均衡的情況。中國東、中、西三大區(qū)域在人口分布、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面存在一定的差異，如東部部分省份已進(jìn)入后工業(yè)化階段，而西部部分地區(qū)還處于工業(yè)化前期[19]。高鐵建設(shè)對(duì)不同規(guī)模城市的城市人口影響差異明顯，其中對(duì)特大城市與人口在100萬～300萬之間的城市影響較為顯著[23]。而中國擁有較多人口數(shù)量的城市主要集中在東部地區(qū)，現(xiàn)有研究表明高鐵建設(shè)對(duì)東部與北部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有積極影響[16]。從各城市的產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，高鐵建設(shè)對(duì)制造業(yè)與服務(wù)業(yè)的影響大部分集中在東部城市，少部分為東北及部分中部城市，促進(jìn)了這些城市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，提升了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平[22]。綜上，高鐵建設(shè)對(duì)三大區(qū)域人口、經(jīng)濟(jì)與產(chǎn)業(yè)等方面的影響存在一定差異。因此，結(jié)合高鐵網(wǎng)絡(luò)布局的區(qū)域差異性以及高鐵對(duì)城市發(fā)展影響的區(qū)域差異性，本文提出：

假說三：高鐵建設(shè)對(duì)中國城市用地?cái)U(kuò)張的影響存在區(qū)域異質(zhì)性，其中對(duì)東部城市影響最顯著。

3 模型與數(shù)據(jù)

3.1 多期雙重差分模型

雙重差分法（Difference-In-Difference, DID）可有效消除個(gè)體在政策實(shí)施前后不隨時(shí)間變化的異質(zhì)性和隨時(shí)間變化的增量而剝離出政策實(shí)施沖擊對(duì)個(gè)體的凈效應(yīng)，因而在公共政策評(píng)估中得到了廣泛應(yīng)用[24]。類似于政策實(shí)施，高鐵的建設(shè)也可被視為一項(xiàng)自然實(shí)驗(yàn)。理論上，受到高鐵開通影響的城市土地利用轉(zhuǎn)換將與沒有受到影響的城市土地利用轉(zhuǎn)換在高鐵開通前后有顯著區(qū)別。然而，個(gè)體城市的土地利用轉(zhuǎn)換還會(huì)受到時(shí)間、宏觀經(jīng)濟(jì)和隨機(jī)干擾等因素的影響。單純比較高鐵建設(shè)前后城市間土地利用轉(zhuǎn)換的差異無法真實(shí)反映高鐵建設(shè)的真實(shí)效應(yīng)。因此，DID可檢驗(yàn)中國高鐵的開通對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張是否存在影響。選取2003—2016年內(nèi)開通高鐵的地級(jí)市作為實(shí)驗(yàn)組，在這段時(shí)間內(nèi)未開通高鐵的地級(jí)市作為控制組。DID模型基本形式為：

式（1）中：Yit為城市建設(shè)用地或建成區(qū)面積；Treatedi為分組變量，取值為1時(shí)代表實(shí)驗(yàn)組，為0時(shí)代表控制組；Periodt為時(shí)間變量，取值為1時(shí)為政策發(fā)生之后，為0時(shí)即政策發(fā)生之前；交互項(xiàng)Treatedi×Periodt表示實(shí)驗(yàn)組在高鐵開通后的效應(yīng)；α0為常數(shù)項(xiàng)；α1和α2分別為分組變量與時(shí)間變量的回歸系數(shù)；α3為高鐵開通對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張影響的凈效應(yīng)；εit為誤差項(xiàng)。但是，上述模型只適用于高鐵開通時(shí)間一致的情況，而各城市高鐵開通時(shí)間隨機(jī)分布在2003—2016年之間，若依據(jù)此方法將各地級(jí)市高鐵建設(shè)的時(shí)間點(diǎn)統(tǒng)一，則最終結(jié)果與實(shí)際情況不符。因此，本文使用多期雙重差分模型進(jìn)行估計(jì)。多期雙重差分基準(zhǔn)模型為：

式（2）中：虛擬變量Wstationit表示地級(jí)市i在第t年是否開通高鐵，若開通Wstationit則的取值為1，否則為0。由于無法確定各地級(jí)市統(tǒng)一建設(shè)高鐵的時(shí)間Periodt，因此，在多期雙重差分模型中，原模型中的分組變量與時(shí)間變量將不再存在，但新模型中應(yīng)控制地區(qū)固定效應(yīng)μi和時(shí)間固定效應(yīng)ft?！苙Controlsit為經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、交通三個(gè)層面的控制變量（表1），β0為常數(shù)項(xiàng)；γ為控制變量回歸系數(shù)。重點(diǎn)關(guān)注β1的回歸結(jié)果，若β1＞0說明高鐵開通能夠促進(jìn)城市用地?cái)U(kuò)張，反之則對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張起到抑制作用。

以式（2）為基礎(chǔ)，為檢驗(yàn)開通高鐵站與高鐵線路數(shù)量對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張的影響，本文將Wstationit分別替換Stationit、Routeit，其分別代表地級(jí)市i在第t年累計(jì)開通高鐵站或高鐵線路的數(shù)量。最終模型為：

3.2 IV估計(jì)

現(xiàn)有研究表明城市用地?cái)U(kuò)張不僅受到上文所涉及宏觀層面因素（經(jīng)濟(jì)、人口、交通）的影響，還受到微觀層面自然條件如地形、地質(zhì)、地貌以及土地區(qū)位等因素的影響[25]。由于本文受限于土地微觀層面數(shù)據(jù)的可獲取性，模型設(shè)定存在遺漏微觀層面不可觀測變量的問題，導(dǎo)致估計(jì)偏差。據(jù)此，本文進(jìn)一步使用IV估計(jì)，對(duì)高鐵建設(shè)對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張的影響進(jìn)行穩(wěn)健性檢驗(yàn)。

各城市地形地勢(shì)等自然條件因素為高鐵建設(shè)時(shí)應(yīng)考慮的重要因素之一，與是否開通高鐵存在高度的相關(guān)性。本文參照周玉龍等人的做法，選擇歷史鐵路線路，即各地級(jí)市1950年與1980年是否通鐵路、1980年之前建設(shè)火車站的數(shù)量以及2000年之前通過鐵路線路的數(shù)量分別作為高鐵站開通與否Wstationit、高鐵站數(shù)量Stationit和高鐵線路數(shù)量Routeit的工具變量，采用兩階段最小二乘法進(jìn)行回歸[8]。首先，高鐵路網(wǎng)的規(guī)劃應(yīng)考慮與歷史線路的聯(lián)通，因此二者之間相關(guān)性較高，滿足IV估計(jì)相關(guān)性條件。其次，歷史鐵路線路的建設(shè)與土地微觀層面遺漏變量不相關(guān)，只會(huì)獨(dú)立地影響城市用地?cái)U(kuò)張，滿足IV估計(jì)中工具變量與擾動(dòng)項(xiàng)不相關(guān)的條件。

3.3 數(shù)據(jù)、變量與描述性統(tǒng)計(jì)

參照已有研究以及數(shù)據(jù)的可獲取性，本文主要采用城市建設(shè)用地面積（aocv）和城市建成區(qū)面積（aobd）作為被解釋變量對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張進(jìn)行衡量。二者原始數(shù)據(jù)均來源于《中國城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》與《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》，其中城市建設(shè)用地面積為整個(gè)城市所在行政區(qū)地級(jí)市的城市建設(shè)用地總面積，而城市建成區(qū)面積則為地級(jí)市中心城市城區(qū)面積。通過考察高鐵建設(shè)對(duì)二者的影響，可以分析高鐵建設(shè)對(duì)城市土地利用轉(zhuǎn)換的影響范圍是僅限于高鐵站點(diǎn)所在城市的周邊，還是會(huì)擴(kuò)大到高鐵所在的整個(gè)地級(jí)市區(qū)域。

現(xiàn)有研究已證實(shí)高鐵開通對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張具有顯著促進(jìn)作用[7]，然而為順應(yīng)中國大規(guī)模修建高鐵的趨勢(shì)，某一城市在已開通高鐵的基礎(chǔ)上會(huì)繼續(xù)增建高鐵站以及引入新的高鐵線路。一方面，高鐵通過改變區(qū)域城市的可達(dá)性來促進(jìn)城市發(fā)展，各城市高鐵線路的增加可進(jìn)一步提升城市可達(dá)性；另一方面，目前的高鐵站點(diǎn)已由單一站房服務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙δ芑旌系某鞘蟹?wù)項(xiàng)目[11]，高鐵站點(diǎn)建設(shè)影響著周邊土地的開發(fā)，隨著高鐵站數(shù)量的增長，高鐵建設(shè)對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張影響會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。同時(shí)，各城市高鐵建設(shè)在“高鐵是否開通”、“高鐵站數(shù)量”與“高鐵線路數(shù)量”具有差異?；谏鲜鲈颍哞F是否開通之外，本文進(jìn)一步引入高鐵線路數(shù)以及高鐵站數(shù)量來度量“高鐵建設(shè)”這一核心解釋變量。一是城市i在年份t是否有開通高鐵站的虛擬變量Wstationit，有則取值為1，無則為0；二是城市i在年份t運(yùn)營高鐵站的數(shù)量Stationit；三是城市i在年份t運(yùn)營高鐵線路的數(shù)量Routeit。根據(jù)國家鐵路局官方網(wǎng)站、12306網(wǎng)站和百度百科，筆者整理了各地級(jí)市高鐵站開通的時(shí)間、車站數(shù)量以及通過線路數(shù)量的數(shù)據(jù)。本文將關(guān)于城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的控制變量分為三類（表1），有關(guān)控制變量的數(shù)據(jù)來源于《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》以及2003—2016年各省份統(tǒng)計(jì)年鑒。

表1 主要變量描述性統(tǒng)計(jì)Tab.1 Descriptive statistics

4 實(shí)證結(jié)果

4.1 高鐵對(duì)城市擴(kuò)張的總體影響

采用城市建設(shè)用地面積與城市建成區(qū)面積的數(shù)據(jù)對(duì)式（2）進(jìn)行回歸，結(jié)果見表2。無論是“有無高鐵站”“高鐵站數(shù)量”，還是“高鐵線路數(shù)量”，高鐵變量的系數(shù)均顯著為正。加入控制變量后，高鐵對(duì)城市擴(kuò)張的影響有所增加，表明有效地控制了其他因素的干擾。一個(gè)城市建設(shè)高鐵站，區(qū)域城市建設(shè)用地面積平均增長4.2%，城市建成區(qū)面積平均增長6.1%，且高鐵的開通對(duì)城市建成區(qū)面積影響更加顯著。在一個(gè)城市已開通高鐵站的基礎(chǔ)上，每新增一個(gè)高鐵站或一條高鐵線路，區(qū)域城市建設(shè)用地面積將分別增長1.1%與2.5%，城市建成區(qū)面積將分別增長1.3%與3.4%，上述結(jié)果說明各城市高鐵站與高鐵線路數(shù)量對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張也存在正向影響，但與首次開通高鐵相比，二者對(duì)城市用地需求的沖擊相對(duì)較小。更進(jìn)一步分析，考察高鐵線路數(shù)量對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張的影響，當(dāng)控制高鐵站數(shù)量這一影響因素后發(fā)現(xiàn)，高鐵線路數(shù)量對(duì)城市建成區(qū)面積的影響顯著而不會(huì)影響城市建設(shè)用地面積，即在已有高鐵站的基礎(chǔ)上，每多通過一條高鐵線路，城市建成區(qū)面積將增長2.4%。

以上結(jié)果均表明高鐵建設(shè)顯著地促進(jìn)了城市用地的擴(kuò)張，充分驗(yàn)證了假說一。首先，高鐵開通與各城市高鐵線路的增加能顯著提升區(qū)域間的可達(dá)性，縮短通行時(shí)間，使高鐵所在區(qū)域輻射能力更強(qiáng)，擴(kuò)大區(qū)域服務(wù)半徑，從而增加更多高端服務(wù)業(yè)市場需求，吸引更多高端服務(wù)業(yè)企業(yè)在高鐵所在區(qū)域聚集，進(jìn)而對(duì)商服用地的需求增加，最終導(dǎo)致城市不斷外擴(kuò)。其次，高鐵建設(shè)還能有效降低高端服務(wù)業(yè)的交易成本和溝通成本，以及降低制造業(yè)的運(yùn)輸成本，促使產(chǎn)業(yè)聚集，從而增加對(duì)城市建設(shè)用地的需求。最后，高鐵建設(shè)對(duì)城市建成區(qū)面積影響大于對(duì)城市建設(shè)用地的影響，進(jìn)一步說明高鐵建設(shè)對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張的短期影響較大?？刂谱兞炕貧w結(jié)果均符合預(yù)期，在經(jīng)濟(jì)因素中，城市人均生產(chǎn)總值對(duì)城市建成區(qū)面積的影響較對(duì)區(qū)域城市建設(shè)用地面積的影響顯著，固定資產(chǎn)投資對(duì)城市擴(kuò)張的影響在此處不顯著；在交通因素中，城市人均道路面積對(duì)城市建成區(qū)面積的影響較區(qū)域城市建設(shè)用地面積的影響顯著。產(chǎn)業(yè)和人口的回歸系數(shù)均為正且在1%的水平上顯著，表明第二、三產(chǎn)業(yè)的增長和非農(nóng)業(yè)人口的增加對(duì)城市用地面積的增長均有促進(jìn)作用。總之，控制變量中的經(jīng)濟(jì)、人口、交通和產(chǎn)業(yè)對(duì)城市建設(shè)用地和城市建成區(qū)的影響符合經(jīng)典的單中心城市空間理論。

4.2 高鐵建設(shè)對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張的影響依賴于經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)及人口水平

從多期雙重差分模型中高鐵建設(shè)對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張影響的檢驗(yàn)結(jié)果來看，不能拒絕高鐵建設(shè)顯著促進(jìn)城市用地?cái)U(kuò)張的研究假設(shè)。本文進(jìn)一步引入經(jīng)濟(jì)、人口及產(chǎn)業(yè)與高鐵變量的交互項(xiàng)，考察高鐵建設(shè)對(duì)在這三方面處于不同發(fā)展水平城市的影響差異性。具體的模型設(shè)計(jì)如下：

表2 高速鐵路對(duì)城市擴(kuò)張的總體影響Tab.2 The impact of high-speed railway on urban expansion

式（5）中：Ait為城市建設(shè)用地面積或建成區(qū)面積；B分別代表變量Wstationit、Stationit與Routeit；Yit分別為人均地區(qū)生產(chǎn)總值（agrp）、非農(nóng)業(yè)人口數(shù)（pop）的對(duì)數(shù)值以及第二、三產(chǎn)業(yè)的比重（sectorc）；aYit分別為Yit的均值。此時(shí)城市建設(shè)用地面積與城市建成區(qū)面積的對(duì)數(shù)值對(duì)高鐵建設(shè)的偏效應(yīng)β1+β2（Yit-aYit）取決于上述三個(gè)變量的大小。

表3顯示了最終的檢驗(yàn)結(jié)果，高鐵開通變量交互項(xiàng)的系數(shù)在1%與5%的水平上顯著為正，在分別控制經(jīng)濟(jì)、人口和產(chǎn)業(yè)與高鐵變量的交互效應(yīng)后，高鐵開通對(duì)城市建成區(qū)面積存在顯著影響，而高鐵站數(shù)量對(duì)上述三個(gè)變量的依賴程度并不顯著，說明高鐵首次開通對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張的影響程度依賴于該城市經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)與人口的發(fā)展水平，即當(dāng)一城市人均生產(chǎn)總值大于17 008.74元/年，第二、三產(chǎn)業(yè)比重高于82.36%或非農(nóng)業(yè)人口數(shù)大于184.29萬人時(shí)，城市高鐵首次開通能夠顯著促進(jìn)城市建成區(qū)面積的增長。反之，當(dāng)這三方面的發(fā)展程度低于上述水平時(shí)，高鐵建設(shè)對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張會(huì)帶來負(fù)向影響，即隨著三個(gè)變量每下降一個(gè)單位，首次開通高鐵后城市建成區(qū)面積將分別下降5.8%、6.6%及0.7%。且當(dāng)人均生產(chǎn)總值大于27 092.16元/年，第二、三產(chǎn)業(yè)比重高于87.22%或城市非農(nóng)業(yè)人口數(shù)大于352.482萬人時(shí)，經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)與人口變量每增加一個(gè)單位，首次開通高鐵后城市建成區(qū)面積將分別增加8.5%、10.9%及4.1%。根據(jù)克魯格曼提出的新經(jīng)濟(jì)地理理論，運(yùn)輸成本對(duì)區(qū)域間要素流動(dòng)有著重要影響，高鐵建設(shè)降低了勞動(dòng)力等生產(chǎn)要素的流動(dòng)成本，在一定程度上重塑了經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的空間布局[26]。當(dāng)一城市經(jīng)濟(jì)、人口與產(chǎn)業(yè)發(fā)展較好時(shí)，首先高鐵建設(shè)會(huì)從欠發(fā)達(dá)地區(qū)吸引更多城市勞動(dòng)力等生產(chǎn)要素，在規(guī)模報(bào)酬的驅(qū)動(dòng)下生產(chǎn)要素進(jìn)一步集聚；同時(shí)，高鐵建設(shè)也加深了該類城市彼此間聯(lián)系，打破了區(qū)域間的分割，擴(kuò)大了城市邊界，最終加深了城市用地的擴(kuò)張，也更加限制了相對(duì)落后城市的發(fā)展。值得注意的是，在此處高鐵線路數(shù)量對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張的影響顯著依賴于產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平，當(dāng)一城市第二、三產(chǎn)業(yè)比重高于87.22%時(shí)，第二、三產(chǎn)業(yè)比重每上升一個(gè)百分點(diǎn)，城市建成區(qū)面積將在高鐵首次開通后增長2.70%，進(jìn)一步說明制造業(yè)及高端服務(wù)業(yè)的發(fā)展對(duì)區(qū)域城市可達(dá)性的依賴。隨著高鐵線路的增多，在要素“趨優(yōu)”的影響下，第二、三產(chǎn)業(yè)由于運(yùn)輸成本、交易成本以及溝通成本的降低會(huì)進(jìn)一步聚集，從而增加對(duì)相應(yīng)類型的土地需求，促進(jìn)城市建設(shè)用地面積增長。上述結(jié)果部分證實(shí)了證實(shí)了假說二。

4.3 高鐵對(duì)中國東中西部城市擴(kuò)張影響的異質(zhì)性

在式（2）的回歸中，加入城市所屬區(qū)域與高鐵變量的交互項(xiàng)，并且同時(shí)控制地區(qū)與時(shí)間固定效應(yīng)，進(jìn)行區(qū)域異質(zhì)性檢驗(yàn)。本文將全國分為東部、中部和西部地區(qū)，其中，earea、carea、warea三個(gè)虛擬變量分別代表各城市所在區(qū)位。表4顯示了最終回歸結(jié)果，從交叉項(xiàng)的系數(shù)來看，高鐵對(duì)三大區(qū)域城市用地面積的影響具有明顯的異質(zhì)性。首次開通高鐵可顯著促進(jìn)東部區(qū)域城市用地?cái)U(kuò)張，而對(duì)中西部地區(qū)的影響并不顯著。同時(shí)，高鐵站數(shù)量以及高鐵線路數(shù)量對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張的影響也不存在明顯的區(qū)域異質(zhì)性。

首先，路網(wǎng)密度的差異性導(dǎo)致了高鐵建設(shè)對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張影響的區(qū)域差異性，東部地區(qū)高鐵路網(wǎng)密度大，區(qū)域城市可達(dá)性高，高鐵建設(shè)對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張的影響顯著。第二，結(jié)合各城市經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)以及人口發(fā)展水平，開通高鐵后經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平小于17 008.74元/年的城市中有62.5%的城市處于東北與西部地區(qū)，第二、三產(chǎn)業(yè)比重小于82.36%以及非農(nóng)業(yè)人口數(shù)小于184.285萬人的城市中分別有64%與52%的城市處于中西部地區(qū)。由此可見，中西部地區(qū)由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，人口城鎮(zhèn)化進(jìn)程緩慢等原因，現(xiàn)階段其城市用地?cái)U(kuò)張的主要驅(qū)動(dòng)力為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市人口增加與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等傳統(tǒng)因素，而高鐵建設(shè)對(duì)其城市用地?cái)U(kuò)張的影響并不顯著。最后，從東部地區(qū)三大城市群中部分城市來看，京津冀、珠三角、長三角城市就業(yè)人口數(shù)量年均增長速率在高鐵開通后分別提高了1.11%、2.95%與0.70%，而中西部地區(qū)城市就業(yè)人口數(shù)量隨著高鐵建設(shè)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。由于高鐵建設(shè)帶來的時(shí)空壓縮效應(yīng)以及城市可達(dá)性的改變，東部地區(qū)對(duì)高素質(zhì)人口及創(chuàng)新型企業(yè)的吸引力進(jìn)一步增強(qiáng)，使得中西部地區(qū)資源要素更多的流向東部地區(qū)，最終導(dǎo)致城市用地需求在東部城市增加而在中西部城市減少，拉大了三大區(qū)域城市擴(kuò)張水平的差距，這一結(jié)果也進(jìn)一步印證了克魯格曼提出的新經(jīng)濟(jì)地理理論。因此本文的檢驗(yàn)結(jié)果說明，高鐵首次開通對(duì)城市建設(shè)用地面積擴(kuò)張的影響主要發(fā)生在中國東部片區(qū)，進(jìn)而部分驗(yàn)證了假說三。

表3 高鐵對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張影響對(duì)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)與人口的依賴性Tab.3 The dependence of the impact of high-speed railway towards urban land expansion on economy, industry and population

（18）（17）-0.001（0.168）-0.000（-0.006）是是是是是是3068 3068 0.565 0.562 463.068 462.189（16）：lnaobd （15）變量釋（14）解被（13）（12）（11）（10）0.078***（9）（8）（7）（6）：lnaocv量變（5）釋解被（4）（3）（2）（1）0.046*量變Wstation×earea（5.324）（1.909）0.000 0.001 station×earea（0.024）（0.152）-0.000-0.002 route×earea（-0.036）（-0.118）0.013-0.017 Wstation×warea（0.572）（-0.546）0.001 0.001 station×warea（0.160）（0.078）0.001-0.004 route×warea（0.054）（-0.234）0.011-0.041 Wstation×carea（-0.598）（-1.605）-0.002 station×carea（-0.239）0.005 route×carea（0.326）是是是是是是是是是是是是是是是是量變制控是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是應(yīng)效定固區(qū)地3068 3068 3068 3068 3068 3068 3068 3068 3068 3068 3067 3067 3067 3067 3067 3067 0.558 0.564 0.562 0.558 0.563 0.562 0.562 0.417 0.417 0.417 0.417 0.417 0.417 0.417 0.417 0.417 r2_a 512.576 463.069 462.188 512.567 463.068 462.182 521.13 269.291 269.659 269.443 269.280 269.649 268.974 269.271 269.652 269.663

4.4 平行趨勢(shì)檢驗(yàn)

DID有效的前提條件是平行趨勢(shì)假設(shè)成立。為了驗(yàn)證平行趨勢(shì)假設(shè)，本文借助LI ZHIGANG等的做法[21]，若平行趨勢(shì)假設(shè)成立，則高鐵開通對(duì)城市擴(kuò)張的影響只會(huì)發(fā)生在各城市高鐵開通后，而在高鐵開通前，開通高鐵城市與未開通高鐵城市的城市用地面積變動(dòng)趨勢(shì)不存在顯著差異。

為檢驗(yàn)平行趨勢(shì)假設(shè)，本文在式（2）的基礎(chǔ)上設(shè)定如下模型：

式（6）中：Yearpit是一個(gè)虛擬變量，若城市i在2003—2016年之間開通了高鐵，第t年為i城市高鐵開通前或開通后的第p年，則Yearpit取值為1，否則為0。在此處，衡量高鐵開通前13年與開通后13年城市建設(shè)用地面積與建成區(qū)面積的變化，若β-13到β-1不顯著則說明平行趨勢(shì)假說成立。圖1與圖2顯示了βp系數(shù)的大小及其95%的置信區(qū)間，其中橫坐標(biāo)代表式（6）中βp的下角標(biāo)p。圖1與圖2分別表示城市建設(shè)用地面積與城市建成區(qū)面積在高鐵建設(shè)前后系數(shù)變化情況。由回歸結(jié)果顯示，無論是城市建設(shè)用地面積還是城市建成區(qū)面積，β-13～β-1的系數(shù)的變化未表現(xiàn)出一定的規(guī)律，同時(shí)β-13～β-1的系數(shù)不顯著異于0，由此表明平行趨勢(shì)假設(shè)成立。

圖1 城市建設(shè)用地面積平行趨勢(shì)Fig.1 Paralled trend of urban construction land area

圖2 城市建成區(qū)面積平行趨勢(shì)Fig.1 Paralled trend of urban built-up area

4.5 穩(wěn)健性檢驗(yàn)

（1）傾向得分匹配（PSM）后的雙重差分法。由于各城市高鐵開通的不完全隨機(jī)性，實(shí)驗(yàn)組（開通高鐵的城市）和控制組（未開通高鐵的城市）可比性較差。因此，采用PSM法進(jìn)行匹配得到新的可比控制組。本文使用最鄰近匹配方法，選取固定資產(chǎn)投資（fixeda）、城市就業(yè)人口數(shù)（labf）、各地級(jí)市人均城市道路面積（apr）三個(gè)匹配變量，分別控制了城市層面的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及交通因素，實(shí)驗(yàn)組樣本和控制組樣本數(shù)量的匹配比例為1∶1。表5顯示了匹配后的樣本均通過平衡性檢驗(yàn)，由此證明了匹配后樣本的有效性。在獲得匹配后的新樣本后，再次對(duì)式（2）—式（4）進(jìn)行回歸，表6中（1）—（3）列與（7）—（9）列為最終回歸結(jié)果。首次開通高鐵，增設(shè)一個(gè)高鐵站或一條高鐵線路，均能顯著促進(jìn)城市用地的擴(kuò)張，與上文回歸結(jié)果一致。因此，使用多期雙重差分回歸的結(jié)果是穩(wěn)健的。

（2）IV估計(jì)。表6中（4）—（6）列以及（10）—（12）列顯示了IV估計(jì)結(jié)果。由表6可知，因第一階段的F值均大于10，所以拒絕了弱工具變量的假設(shè)。由于本文選擇了兩個(gè)的工具變量需進(jìn)行過度識(shí)別檢驗(yàn)，城市建設(shè)用地面積在10%的水平上拒絕了原假設(shè)，城市建成區(qū)面積在5%的水平上拒絕了原假設(shè)，表明工具變量滿足外生性條件。從回歸結(jié)果來看，高鐵的開通仍能有效地促進(jìn)城市建設(shè)用地面積的擴(kuò)張，與上文回歸結(jié)果相同，因此工具變量回歸結(jié)果再一次證實(shí)了上文回歸結(jié)果的穩(wěn)健性。

表5 匹配后的平衡性檢驗(yàn)Tab.5 Banlanced test after PSM

表6 PSM、工具變量回歸Tab.6 PSM、IV regression

5 結(jié)論與啟示

5.1 主要結(jié)論

本文采用中國223個(gè)地級(jí)市的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過多期雙重差分模型檢驗(yàn)了各地級(jí)市高鐵站開通、高鐵站數(shù)量和高鐵線路數(shù)量對(duì)區(qū)域城市用地?cái)U(kuò)張的影響，并采用PSM與工具變量法驗(yàn)證了實(shí)證結(jié)果的穩(wěn)健性。通過研究得出如下結(jié)論：（1）高鐵從無到有、多建設(shè)一個(gè)高鐵站與多開通一條高鐵線路都會(huì)顯著促進(jìn)城市用地的擴(kuò)張；（2）高鐵首次開通對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張的影響依賴于城市經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)與人口發(fā)展水平，城市發(fā)展越好，高鐵首次開通對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張的正向影響越大；（3）高鐵對(duì)中國城市用地?cái)U(kuò)張的影響存在區(qū)域異質(zhì)性，東部地區(qū)的高鐵首次開通會(huì)顯著促進(jìn)城市用地的擴(kuò)張，而中西部城市高鐵建設(shè)對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張的影響并不顯著。

5.2 政策啟示

第一，高鐵建設(shè)與高鐵站點(diǎn)布局應(yīng)成為各城市用地空間布局的重點(diǎn)考慮因素。本文證實(shí)了高鐵建設(shè)對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張具有顯著的促進(jìn)作用，鑒于當(dāng)前中國高鐵發(fā)展迅猛這一事實(shí)，未來國土空間規(guī)劃中的用地空間布局研究應(yīng)當(dāng)將高鐵這一大型公共交通設(shè)施視為對(duì)用地潛力與需求有影響的重要因素之一，據(jù)此合理進(jìn)行用地空間布局；同理，在對(duì)高鐵站點(diǎn)選址時(shí)也要考慮未來會(huì)對(duì)周邊土地利用轉(zhuǎn)換造成的沖擊。雖然高鐵選址通常受到地方政府間博弈、施工技術(shù)和公共安全的影響，但高鐵站點(diǎn)應(yīng)盡量避免規(guī)劃于優(yōu)質(zhì)農(nóng)田、水域和林地等連片生態(tài)用地周邊，否則高鐵站點(diǎn)可能對(duì)未來周邊生態(tài)環(huán)境帶來不可逆的負(fù)面影響。

第二，在考慮自身經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)等發(fā)展水平的前提下各城市要充分利用好高鐵建設(shè)所帶來的優(yōu)勢(shì)及其影響的區(qū)域異質(zhì)性。使一個(gè)區(qū)域擁有高鐵站點(diǎn)比使一個(gè)已有高鐵站點(diǎn)的城市增設(shè)站點(diǎn)更能釋放區(qū)域間的用地與經(jīng)濟(jì)活力。從此角度而言，高鐵站點(diǎn)規(guī)劃也可作為一種統(tǒng)籌平衡區(qū)域內(nèi)部發(fā)展的政策工具。但需要注意的是，高鐵首次開通對(duì)土地利用的影響具有顯著的東、中、西區(qū)域間異質(zhì)性，且這種影響依賴于城市本身的經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)與人口規(guī)模。因此，對(duì)中、西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)而言，在一定時(shí)期內(nèi)建設(shè)高鐵站點(diǎn)是否能吸引更多高端服務(wù)業(yè)與制造業(yè)聚集，并通過“規(guī)模效應(yīng)”、“流量效應(yīng)”和“互動(dòng)效應(yīng)”激活當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展活力，還需要從全國層面來看是否提高了宏觀資源配置效率為準(zhǔn)來評(píng)估。

本文受數(shù)據(jù)所限，還存在以下不足：首先，本文僅量化了高鐵對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張數(shù)量的影響，而未涉及其對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張空間分布的影響。其次，中國高鐵建設(shè)年限相對(duì)較短，本文僅考察了短期內(nèi)高鐵的建設(shè)對(duì)城市用地?cái)U(kuò)張影響，長期影響需要進(jìn)一步研究。再次，本文只將全國分為東中西三個(gè)區(qū)域分析高鐵對(duì)城市用地的擴(kuò)張影響的異質(zhì)性，而這種異質(zhì)性在不同地域內(nèi)部的差異還需進(jìn)行深入研究。