京津冀基礎設施建設、城鎮層級體系與高技術產業集聚

郭彥卿，楊崢

（天津財經大學經濟學院 天津 300222）

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京津冀基礎設施建設、城鎮層級體系與高技術產業集聚

郭彥卿，楊崢

（天津財經大學經濟學院 天津 300222）

[摘要]本文首先基于新經濟地理框架在理論上分析了人口流動內在機制，以分形理論為基礎證實了流動資本在京津冀城鎮層級體系中的分配格局。本文發現，交通基礎設施對于驅動京津冀高技術產業空間集聚的作用并不明顯，亟需對京津冀城鎮體系的產業空間布局進行優化，加強三地間政府合作，使其交通區域一體化，在創新驅動的自組織演化過程中協同發展。

[關鍵詞]京津冀；交通基礎設施；城鎮體系；要素集聚；產業創新

楊崢（1981-），男，天津人，經濟學博士，研究方向：空間經濟與公共理論。

一、引言

新經濟地理理論一直強調運輸成本對產業區位和空間分布的重要影響（Fujita et al.,1999；Fujita、Thisse，2002；Baldwin et al., 2003），交通成本的內生程度決定著不同的區域經濟和福利空間結構（Behrens et al., 2009）。國內學界同樣也注意到交通基礎設施對區域經濟的溢出效應（張學良、孫海鳴，2008；劉生龍、胡鞍鋼，2010；張學良，2012），但是對其城鎮體系中的產業集聚定量分析并不多見。

城市的特殊優勢不僅在于區位這些天然資源，更在于開展相類似的經濟活動能否彼此接近，交流是否便利、成本是否低廉，這通常被稱為“集聚效應”。運輸成本的降低意味著拉近了空間距離，因而世界上許多城市中心都具有高效的運輸網絡系統。京津冀三地已經意識到必須打破原有的行政區劃地理障礙，通過新的機制來推動三地協同發展。為此，北京、天津、河北政府以平等、合作和一體化的原則成立了協調小組來專門負責區域交通一體化發展。

本文除第一部分引言外其余部分內容為：第二部分，基于新經濟地理理論揭示城鄉“二元”結構體制下人口流動的內生機理與深層次動因；第三部分，采用分形幾何學對京津冀城鎮層級體系的資本分配效率進行觀察，為政府優化城市空間形態提供了嶄新的思路；第四部分，較好地銜接了理論模型，從加快京津冀交通一體化的視角探討提升產業集聚創新競爭優勢的實施路徑；第五部分是全文總結結論與政策建議。

二、城鎮體系人口流動的理論模型

假設一個行政轄區中，農村和城市的代表性家庭人口規模分別為N1和N2。本文選擇以家庭而不是個人作為研究的微觀主體，是由于我國農村實行家庭聯產承包制，耕地分配是以家庭為單位。在城市，住房是居民家庭的重要資產，購房決策通常由家庭成員共同決定，而且購買住房的支出通常是家庭成員共同來負擔。

根據我國土地分類，將產業劃分成農業A、現代部門M、住房開發H。現代部門的生產活動集中于城市，在城市生活的居民（戶籍人口和外來人口）需要負擔住房開支，無論是一次性購買或是分期租賃。農民擁有宅基地，住房可以自行建造，當然也需要花費建造成本，將該項支出歸入到對城市產業產品的需求函數中。而建設房屋所需的主要材料也確實由現代部門生產，這符合實際情況，對研究結果不會產生實際影響。

（一）農村家庭

農業與現代部門相比具有明顯區別：首先，農產品是勞動和土地相結合的結果，是典型的土地密集型產品；其次，農業生產具有季節性的特點。農產品生產函數中的勞動供給并不是全部農業人口，而是必要勞動投入。假設農村家庭在特定時節播種和收獲的勞動供給為L1，剩余勞動供給為L2，那么可以得到：N1=L1+L2；第三，土地肥力在短期內是相對固定的，那么家庭耕地SA的勞動邊際產出為零，如此，農村便出現大量富余勞動力。

農村代表性家庭的最優化問題：

0＜a1，a2，a3＜1，a1+a2+a3=1，是人均農產品消費量，m1是農民對現代部門商品的人均需求量，hr是在距離城市中心r處的住房需求面積。

農民既是農產品的生產者也是消費者，具有優先消費權。但效用函數擬凹性要求農民必須用一定量的農產品與城市商品進行交換。預算約束等式左側是農民家庭的總收入，等式右側是總支出。農民家庭的農產品消費量為N1a ，可向城市銷售的農產品為：A?L1a＞0。PA是農產品價格。當L1N1=1時，也就是農民家庭成員全部務農，PA(A?L1a)是每個農村家庭出售剩余農產品的收入。L2=0時，hr=a3=0，這時不僅不能獲得城市的競爭性稅前工資收入w （τw是與城市居民負擔相同的收入稅率），同時購買的城市商品FOB價格pM還需負擔運輸成本。τM是商品稅率，廠商能夠以簡單的加成比率完全轉嫁給消費者。γ(＞1)是單位運輸成本，是農村SA到城市商品生產地SM的距離。

構建Lagrange函數，經過推導得到瓦爾拉斯需求函數：

代入效用函數即可得到間接效用函數：

（二）城市家庭

與農村家庭效用函數類似，城市家庭效用也來自于農產品消費量、現代部門商品需求量和特定區位的住房面積。0＜a1，a2，a3＜10，分別代表三種商品的需求彈性。為了突出交通基礎設施擁擠性特點，在城市居民效用函數中，以人均交通基礎設施的形式引入。

家庭住房決策行為是在家庭可支配收入Yd約束條件下，消費住房面積h和其他復合商品以最大化效用U2。商品價格指數為PM，Rr是住房在區域r點的地租。城市家庭商品消費和住房消費都能產生正的邊際效應，但住房消費與商品消費之間的邊際替代率MRS是負的：

（三）人口流動

間接效用函數結果表明，收入和商品價格二者決定了農民能夠消費的商品數量，效用水平與收入呈正比，與商品價格呈反比。在農民的效用函數和預算約束中，除了各種商品的消費之外，其效用水平還與農民的勞動時間L1、L2權衡分配有關。這里并沒有進一步分析0＜L2/ N1＜1之間的復雜狀態，處于這一狀態時表明農村家庭分別在農村和城市兩地分居，實際上也會使效用函數發生扭曲。在價格、稅率、運費不變的情況下，通過數值模擬可以清晰地展示出農民在農村與城市之間分配不同的勞動時間具有不同的效用水平。

圖1　農村人口流動效用水平數值模擬結果

城市現代部門商品價格一般高于農產品價格，PA＜PM。本文選取國家統計局數據，換算成每個家庭的農林牧漁產值（萬元/戶）、農村家庭經營農業用地面積（畝/戶）以及戶均鄉村從業人員（人/戶）進行回歸，得到生產函數中的土地投入比重在60%以上，也進一步驗證了農產品的土地密集型屬性。不同的是，在農產品生產函數中沒有加入拖拉機等形式的資本和化肥間接投入，由于比重較小對結果影響不大。

如果將農產品支出份額α1的大小視為家庭的富裕程度，也就是恩格爾系數，不同類型的家庭效用水平也存在差異。從圖1模擬結果來看，較為貧困的農村家庭（a1=0.65）效用水平最高，增速甚至會超過富裕農村家庭（a1=0.15）。而中等收入家庭（a1=0.35，a1=0.5）效用幾乎相同，且福利水平最低。Sah和Stiglitz（1984）證明了普列奧布拉任斯基定理（Preobrazhensky，1965）的可信度，表明政府通過降低農產品與城市現代部門商品的相對價格，使農民的貿易條件處于不利地位時，可以增加積累，但價格剪刀差的擴大亦會損害城市居民的福利水平。

農村人口向城市流動的原因源于追求效用最大化。當L2/ N1=1時，也意味著農民舉家到城市生活，而并非所有的雇主會為整個家庭提供住房，如此一來便增加了住房消費支出，此時農村家庭在無法獲得農村閑置土地增值收入的情況下，在城市生活無一例外地出現福利水平折彎下降。與此同時，農民進城減少了農產品收入，耕地隨之拋荒，也未發揮出資產價值。這也是推進“以人為本”的新型城市化進程中，如何實現公共服務均等化與統一城鄉建設用地市場要重點解決的問題。

三、京津冀城鎮體系的帕累托效率

（一）城鎮體系分布冪率

表面看來，由多個不同等級、各司其職、相互依存的城市體系很長一段時間內會處于基本穩定的空間結構狀態（Batty，2015），但我們應該反思，創新和技術變革各種反向力量疊加帶來的沖擊，現有的異質性城市功能形態是否還能得以維持？土地利用和交通系統的配置能否與人口行為、活動區位以及一體化這些發展環境的改變而同步？

空間行為本來就不是一個平穩（smooth）的動態系統，而是表現出不連續、混亂的（discontinuous and chaotic）形式。分形幾何學（fractal geometry）正是為揭示這種不規則現象背后隱藏著的規律性秩序而逐步發展起來的。分形幾何由Mandelbrot在上世紀50年代開始歷經30多年潛心研究一手開創的（Batty、Longley，1984）。城市分形方法并不脫離主流，而是通過不同學科理解自組織的城市有機體。城鎮體系存在分形形式，這與經濟地理的區位理論思想不謀而合，有助于理解中心城市與城市密度的關系。本文將城鎮體系效率的研究視角集中在其所展示出的空間形態特性。

其中r 是城市層級的順序（r=1,2,3,...），Nr代表處于第r 個層級上的城市數量，Pr是城市Nr的平均人口規模，D為自相似層級的分析維數（fractal dimension）。

為了體現城鎮體系的非線性特征，參照郭彥卿和楊崢（2015）的做法將估計方程變為：

（二）京津冀城鎮體系空間效率事實觀察

如果一個城市體系可以足夠容納多個城市，城市的人口規模分布通常遵循齊普夫定律。齊普夫定律（Zipf's law，1949）是城市人口規模分布冪率的位序-規模（rank-size rule）經驗公式，只是并不能完全解釋層級、規模和標度指數之間的比例關系。帕累托定律（Pareto's law）在數學上可與齊普夫定律互相轉化，但本質含義不同。因而，城鎮層級分布效率不應僅停留在人口規模（梁琦等，2013）。受戶籍制度限制、技能匹配甚至生活習慣等因素影響，資本流動相對于人口遷移所面臨的行政邊界阻礙更低。本文沿用傳統人口規模的分形方法，以固定資產投資額來計算京津冀城鎮體系的分形維數。

在考察京津冀城鎮層級體系時不能將研究視角著眼于省市一級的宏觀層次，為了避免實證結果可能造成的偏誤，獲得更加穩健、精確的現實證據，我們分別給出2008年與2013年將北京、天津擴展至區縣級以及河北省地級市全域口徑的檢驗結果見表1。

表1　京津冀城鎮體系流動資本位序-規模分形維數

注：***p＜0.001，**p＜0.01，*p＜0.05；全域=北京17個區+天津16個區+河北省11個地級市共44個樣本。

由于部分行政區劃發生了變化，比如北京的新東城區、新西城區和天津濱海新區，但這并不影響在整個城鎮體系中的位序。為消除小樣本情形下OLS線性估計的偏誤，參照梁琦等人（2013）的處理方法對模型改進為ln(r-0.5)做進一步估計。

從時間上比較，無論是傳統分形維數模型或是修正有偏模型，線性模型與非線性模型得到的2013年與2008年結論卻截然相反。非線性模型的R2較線性模型有了顯著改善，只是d→0的假設條件并未成立。盡管采用了ln(r-0.5)的方法，但掣肘于過小的樣本量，京津冀城鎮層級體系的非線性分布特征依然沒有顯現。與郭彥卿和楊崢（2015）研究得到的京津冀人口與GDP（存量）分形維數相比，雖然京津冀城鎮體系目前依然呈現出扁平化結構，但是我們要肯定各界為推動三地合作付出的諸多努力，協同發展程度有所改善，這從流動資本（固定資產投資額流量）分維系數可窺一斑。

四、京津冀產業集聚創新

城鎮化的集聚現象賦予了都市全新的競爭活力，不僅與區域經濟增長相伴而生，更是產業分工、資源配置效率提高的過程。勞動力按照技能差異集聚于不同生產率和生活成本的城市（Venalbes，2011）。人力資本市場與當地的空間地理分布緊密相連，本部分將通過分析京津冀高技術產業的地理格局，為尋找地區間的差異的根源找到答案，這有助于理解集聚經濟的形成與各要素之間的內在聯系。

（一）模型設定與數據說明

除了傳統的OLS方法，本文還列示了靜態面板、動態GMM模型的估計結果。為測定京津冀交通基礎設施對高技術產業集聚的影響程度，設定計量模型為：

變量包括：

1.核心被解釋變量：高技術產業區位熵

一個地區的產業創新、空間集聚程度與初始稟賦或歷史原因存在著緊密聯系，那么僅以絕對市場份額（主營業務收入）不能反映出交通基礎設施這種地方性公共服務的實際效果。因而，借鑒區位熵的思路來說明高技術產業的地方化經濟。三地高技術產業集中度對比結果如圖2所示高技術產業集聚經濟計算公式：

圖2　京津冀高技術產業集中度對比

2.交通基礎設施

交通基礎設施將城鎮體系中的各個城市的經濟活動緊密聯系起來，人口和資本會依據便利性與可達性進行區位決策。為此，本文采用公路里程存量數據，將京津冀三地視為一個整體來考察交通基礎設施對產業地理的區位集聚作用。

3.消費多樣性

偏好凸性表明人們傾向于同時消費多種不同的商品，商品多樣性優于單一性從而保證效用凹性。CES形式的多樣性商品價格指數：

地區i 的多樣性商品由本地產品和其他地區j的產品構成，貿易自由度可代表該地區交通基礎設施的實際使用效果。用衣著、家庭設備用品及服務、醫療保健、教育文化娛樂服務、雜項商品服務消費合計占家庭人均消費支出比重衡量。

4.房價

Tiebout（1954）的財政分權理論告訴我們，如果要素可以在行政轄區之間無障礙地流動，即可自由地選擇那些能夠實現個人效用最大化的地區流動，地方公共服務配置也能改善帕累托效率。但是流動要素會隱瞞真實的公共服務偏好，以避免“搭便車者”對個人利益的影響。產業在地理上的集聚現象對于地租的影響毋庸置疑。由于流動要素對于地方公共服務的滿意度并不能直接觀測，為此，本文選用交通基礎設施存量與房價的相關性系數，將“用腳投票”機制貨幣化，作為地方公共服務滿意度的替代性指標。

表2　京津冀交通基礎設施“用腳投票”系數

從表2京津冀三地交通基礎設施的“用腳投票”結果來看，盡管普遍認為北京市的擁堵程度遠遠高于天津市與河北省，但是回歸系數也高于其他兩省市，從這個角度來看，流動要素依然對北京的集聚優勢趨之若鶩。河北省公路里程長度是北京市和天津市總長度的若干倍，但回歸系數可能暗示著效率的低下致使產業長期落后。而天津市回歸結果介于北京與河北省之間，這與目前京津冀都市圈中天津的角色十分類似。

5.工具變量（instrument）

為避免解釋變量遺漏引起的回歸偏誤問題，在GMM模型中加入工具變量予以控制。我們還考察了高技術產業的主營業務收入以及高技術產業區位熵的滯后項以考察動態因素。

2005-2013年交通基礎設施以公路里程（公里）替代；房價數據（元/平方米）為新建住房成交數據，與消費數據均來自國家統計局；地方財政收入總計來源于《中國財政年鑒》；土地出讓收入來源于《中國國土資源年鑒》。

（二）實證結果

普通面板回歸方面，我們將高技術產業主營業務收入和高技術產業區位熵分別加入到OLS模型中，以反映交通基礎設施狀況的公路里程存量作為主要解釋變量，同時還加入了衡量交通基礎設施滿意度的房價水平，以及間接測度地區貿易自由度的消費多樣性。回歸結果給出了一致性的結論，如表3所示交通基礎設施存量對提升當地高技術產業的集聚作用不明顯。

表3　京津冀高技術產業集聚OLS模型估計結果

在6個GMM估計結果中無論是靜態還是動態模型的J-statistic＜0.05，表明模型總體效果并不好。進一步分析發現，與普通面板模型類似，GMM模型中的交通基礎設施系數均為通過顯著性檢驗，而且消費多樣性對高新技術產業集中度的作用也并不明確，系數波動較大如表4所示。

表4　京津冀高技術產業集聚GMM模型估計結果

如果將京津冀視為一個整體區域來看待，通過上述計量分析結果，我們并沒有找到交通基礎設施能夠促進產業集聚創新的直接證據。造成這一結果的主要原因我們認為有兩個：首先，交通基礎設施作為重要的財政支出除了能夠直接拉動地方經濟，還能通過乘數效用帶動其他行業發展。但如果忽略交通基礎設施具有的網絡屬性特征，沒有充分發揮其區域經濟連接器的作用，讓微觀經濟形成具有內生優勢的自組織經濟體，那么這樣的經濟發展質量顯然是短視而不可持續的；其次，地方性公共服務具有典型的空間溢出效應，交通基礎設施固有的區位屬性當然也不例外。但本文所使用的普通面板或者GMM面板模型則未能將這一溢出效應表現出來，原因在于僅考慮三地間的空間鄰接因素并不完整，希望今后能從技術上解決該問題。

五、結論與政策建議

世界上許多發達國家的歷史經驗表明，首都經濟圈（比如倫敦、首爾、東京）最終都走向了創新驅動的發展之路，而目前京津冀研發等高附加值服務業至少落后這些首都經濟圈20年以上（劉瑞、伍琴，2015）。區域一體化是交易成本不斷消減、彼此融合的過程。從京津冀高技術產業集聚經濟的演變來看，雖然北京在京津冀地區中的產業集中度一枝獨秀，但近年來開始顯現出下降趨勢，也未能將近鄰河北省帶動起來，因而整個京津冀地區的高技術產業集聚優勢已經落后于長三角和珠三角。這亟需京津冀三地政府加強統籌合作，盡快實現交通一體化，進而提升產業競爭優勢。

空間集聚活動越來越依賴當地產業的組織形式，高技術產業的知識關聯效應則是維持地區持續增長的主要動力源泉。地方政府在遵循市場配置要素客觀規律的基礎上，為創新要素空間集聚提供有效的公共服務，創造出與城市功能定位相適應的產業經濟環境，這有助于加快京津冀協同發展步伐，縮短區域之間的差距。與珠三角、長三角相比，京津冀地區有其固有的特殊性。但只要認識到“以人為本”的區域一體化這一復雜問題背后隱藏的空間秩序，京津冀都市圈必將成為世界級的高技術產業城市集群。

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Transportation Infrastructure Construction, Urban Hierarchy System and the High-Tech Industry Agglomeration in Beijing-Tianjin-Hebei

GUO Yan-qing YANG Zheng
(School of Economics, Tianjin University of Finance and Economics, Tianjin, 300222)

Abstract:This paper analyze internal mechanism of population mobility under the new economic geography theoretically framework, and based on fractal theory to examine the flow of capital distribution pattern in urban hierarchy system of Beijing-Tianjin-Hebei. We find that the transportation infrastructure have little effect on high-tech industry in spatial agglomeration, there is an urgent need for optimizing industrial layout and strengthening cooperation among three governments, to achieve regional collaborative development rely on the transport integration in evolution of selforganizing innovation.

Key Words:Beijing-Tianjin-Hebei; Transportation Infrastructure; Urban System; Factor Agglomeration; industry innovation

[作者簡介]郭彥卿（1980-），女，河北藁城人，經濟學博士，研究方向：財政理論與政策；

[基金項目]本文系中國經濟改革研究基金會項目《新型城鎮化與地方政府“土地財政”轉型研究》、國家社會科學基金青年項目（14CJY063、14CJY085）、國家自然科學基金青年項目（71402115）、天津市社科規劃項目（TJYY15-016）的階段性研究成果。

[收稿日期]2016-1-25

[中圖分類號]U-9

[文獻標識碼]A

[文章編號]2095-7572(2016)02-0025-10

﹝責任編輯：王蓓﹞