高速鐵路發展與中國人口空間分布：基于城市面板數據的空間計量分析

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一、問題提出

人口是經濟社會發展的核心要素，人口分布是中國人口研究的重要議題。“胡煥庸線”最先揭示了中國人口東南、西北分割的空間分布格局，并且多年來“胡煥庸線”兩側人口比重變化幅度并不顯著。[1]但是改革開放尤其是新世紀以來，中國人口跨省市、跨區域流動的速度加快，人口重心出現向東南移動的跡象。[2]一方面，人口由經濟落后的內陸地區向沿海經濟發達地區流動，另一方面，人口由中小城市向大城市尤其是部分特大城市流動，而伴隨著城鎮化、土地制度改革以及戶籍制度改革，農村人口向城市流動的趨勢也不斷加強，人口的自然增長以及人口的空間遷移正在并且必將持續重塑中國人口空間分布格局。[3-5]根據2010年中國人口普查數據，中國流動人口已達2.61億人，其中跨省流動達到8587.63萬人。

中國人口分布格局形成是多重因素影響下的綜合結果。一方面，地區自然地理條件是人口空間格局形成的基礎，直接決定地區能夠容納的人口數量。[6,7]另一方面，經濟與社會發展因素是促進人口遷移流動的主要原因，對人口空間分布再塑的力量逐漸增強。特別是改革開放后經濟社會發展的地區不平衡成為激發人口流動的主要原因，經濟發展水平高、就業機會多以及預期收入高的地區成為人口流入的主要地區，而生態環境、公共服務與基礎設施等對人口遷移流動的影響也逐漸增強。[3,8-11]

理論上，地理距離造成人口流動與人口空間分布變動受阻，是人口空間分布格局形成的基礎。[12]但是，地理距離對人口流動的影響本質是時間距離的影響，時間距離和時間成本逐漸替代傳統的空間距離被廣泛應用于地理學研究。[13]交通是城市的紐帶，交通發展能夠促使人口流動突破地理障礙，減少城市間人口流動的時間成本，導致城市相對區位的變化，重塑人口分布格局。[3,14]尤其是高速鐵路建設使中國人口流動步入“快車軌”，高鐵建設大大縮短城市間的旅行時間，產生“時空收斂”效應，提高了城市的可達性水平，人口向特定城市、特定地區集中的趨勢增強，影響中國人口空間分布格局；同時，高鐵改變了原有城市間人流在不同交通方式之間的重新配置，重構區域經濟聯系模式。[15]但是，交通對人口分布的影響并不是作為影響人口分布的直接因素，而是作為人口分布變動的載體，通過改變地區間的相對距離，影響地區自然、經濟以及社會發展因素對人口分布變動作用機制的發揮，進而影響人口分布。

中國人口空間分布不斷呈現新的特征，特別是2008年后中國經濟社會進入調整變革期，高速鐵路開通對中國經濟社會發展產生重要影響。本文研究近年來中國人口空間分布變動問題，基于面板數據分析中國人口分布變動情況與動力機制，重點探索交通以及高速鐵路開通對人口分布變動的影響。本文研究對于解讀中國人口空間分布變化以及深層次原因、破解人口分布不合理引發的一系列社會問題、實施相關人口政策等，提供一定的理論參考；研究交通與高鐵影響下人口流動與分布問題，對于探索交通與高鐵發展背景下中國經濟空間重構具有理論借鑒意義。

圖1 中國人口分布形成的理論邏輯

二、研究方法與數據基礎

（一）研究方法

首先，文章利用統計數據獲取2001—2015年中國人口空間分布的變動情況。其次，利用Moran’s I指數衡量中國人口分布的空間集聚水平，體現人口分布的空間相關性。同時，文章采用空間自回歸模型（Spatial Autoregression，SAR）和空間誤差模型（Spatial Errors Model，SEM）進行空間計量分析，探索中國人口空間分布變動的動力機制。空間計量模型設定為以下形式：其中，第一個式子是空間自回歸模型公式，后兩式為空間誤差模型公式。popit表示各年份各城市的人口密度，衡量中國人口空間分布狀況；natit表示各城市各年份影響人口分布的自然條件指標，ecoit表示各城市各年份影響人口分布的經濟指標，socit表示各城市各年份影響人口分布的社會發展指標，wij是空間權重矩陣；ρ代表空間自回歸系數，度量空間滯后項對人口分布的影響；λ代表空間誤差系數，度量隨機擾動項中的空間相關性。

（二）空間計量模型的空間權重矩陣

空間計量模型的空間權重矩陣采用王雨飛等（2016）提出的處理方式，設計三種空間權重矩陣。第一種：基于地理距離的空間權重矩陣。空間權重矩陣w中的元素滿足：當i=j時，wij=0；當i≠j時，wij=1/dij。其中，dij為城市之間的地理距離，地理距離的倒數反映城市間相關性與地理距離的衰減關系。地理距離是根據國家基礎地理信息系統1∶4000000地形數據庫獲得的經緯度數據計算得到的城市之間的直線距離。第二種與第三種：基于時間距離的空間權重矩陣，包括基于交通運營時間的時間距離（不含高鐵）、含有高鐵的交通時間距離。文章基于城市之間的交通運行時間引入“時間距離”概念并建立時間距離權重，用時間距離衡量城市之間相對距離，并通過不同空間矩陣下結果的差異比較交通以及高鐵對人口分布的影響。此時的dij不再表示城市i與城市j之間的地理距離，而是交通運行時間距離，指地級及以上城市兩兩之間交通銜接的最短時間距離（時間距離測算規則參考王雨飛、倪鵬飛于2016年發表的相關研究）。交通的時間距離以及含有高鐵的交通時間距離是利用2013年全國交通的運營時間數據。

（三）變量選擇

人口密度是最為常用的衡量中國人口分布的指標，本文以城市人口密度作為研究的被解釋變量。同時，基于中國人口分布變動的動力機制，從自然條件、經濟因素、社會發展因素選取12個指標作為人口分布變動的解釋變量。自然條件包括地形條件、區位條件以及自然資源條件，其中由于沒有地區資源儲量數據，采礦業從業人員數可以較為準確地反映城市自然資源稟賦狀況；經濟因素包括經濟規模、投資規模、產業結構與工資水平；社會發展因素包括城市環境、教育水平、醫療衛生條件、基礎設施以及城市文化。其中，經濟規模、投資規模以及工資水平均剔除價格因素；人口密度、區位條件、經濟規模、投資規模、工資水平、教育水平由于數值較大均采取取對數處理。

（四）數據來源

城市采礦業從業人員數、地區生產總值（GDP）、固定資產投資總額、非農產值占比、職工平均工資、地區生產總值增長率、二氧化硫排放量、行政區域土地面積、普通高等學校專任教師數、醫療機構床位數以及當年實際使用外資額來自《中國城市統計年鑒》；固定資產投資價格指數以及居民消費價格指數（CPI）來自《中國統計年鑒》；全市公路里程來自《中國區域經濟統計年鑒》，并且由于缺少2014、2015年的數據，利用插值法補充完整各城市2014與2015年的數據；城市平均地形坡度以及城市地理中心與最近的海港的直線距離，均利用arcgis獲取。由于部分城市數據缺失嚴重，將全國地級市樣本刪減至284個；對于個別城市的個別缺失數據、明顯的統計錯誤數據，采用插值法將數據補充完整。最終利用2001—2015年全國284個地級及以上城市的面板數據作為數據基礎，數據能夠滿足分析要求。

三、2001—2015年中國人口分布變動特征

文章利用284個地級及以上城市人口密度數據分析中國人口空間分布。2001—2015年中國人口分布整體格局未發生改變，人口密度較大的城市均主要集中在東中部地區。但是相較于2001年，2015年河南省、長三角、珠三角以及四川盆地等人口集聚趨勢更加明顯；并且2015年人口密度增加規模相對較大的城市主要集中在河南省以及東部沿海部分地區，而人口密度提高比例較高的城市則主要集中在河南、河北、江西、廣東以及西南部分地區。根據城市地區分布、城市等級分析中國人口分布變動。其中，東部地區城市數目為87個，中部地區80個，西部地區83個，東北地區34個；城市等級劃分并定義為“大城市”與“中小城市”，其中大城市包括直轄市、計劃單列市、省會城市以及部分重點城市，其余城市為中小城市，具體大城市44個，中小城市240個。

表1 影響中國人口分布的指標的解釋與基本描述統計

一方面，城市人口密度變化在不同地區具有差異，東中部地區人口密度增加規模較大，西部與東北地區人口密度增加規模較小。2001—2015年人口密度大于每平方公里600人的城市主要集中在東部與中部地區，新增城市主要集中在東部地區。同時，2015年相對于2001年人口密度增加大于每平方公里50人的城市主要集中在東部與中部地區；人口密度增加小于每平方公里10人的城市主要集中在西部與東北地區，尤其東北地區人口密度增加普遍緩慢。而2015年相較于2001年人口密度增加幅度大于15%的城市較為均衡地分布在東、中、西部地區，但東北地區沒有任何城市的人口密度增幅在15%以上。整體來說，東部地區人口密度增加更加迅速，東北地區人口密度增加最為緩慢，中國人口呈現由東北與西部地區向東部與中部地區轉移的趨勢。

表2 各區域城市在不同條件下的城市數目統計

另一方面，不同等級城市人口密度變化也存在差異，大城市人口密度增加規模與幅度普遍高于中小城市。在前文同樣標準，2001與2015年人口密度較大的城市中，大城市與中小城市數目分別為21個、45個以及24個、56個，不同年份大城市數目相較于大城市整體樣本數目的比重均遠高于中小城市的比重。同時，2015年相較于2001年人口密度增加規模較大的城市以及人口密度增加幅度較高的城市中，大城市數目占大城市整體樣本的比例也高于中小城市的比重，人口密度增加較小的城市幾乎均為中小城市。整體來說，大城市人口密度增加規模與幅度高于中小城市，近年來中國人口有向大城市轉移的趨勢。

四、人口分布變動機制的實證檢驗

（一）空間相關分析與計量模型選擇

基于地理距離矩陣獲得的城市人口密度Moran’s I 指數均呈正值，并且均達到顯著水平，表明城市人口密度具有空間相關性，可以進行空間計量分析。同時，空間計量模型最終選用固定時間的空間誤差模型進行估計，原因如下：首先，通過對空間自回歸模型以及空間誤差模型分別進行固定時間、固定地點以及時間與地點均固定的固定效應分析，固定時間的空間誤差模型估計結果最理想；其次，自然條件是影響城市人口密度的重要因素，城市地形條件、區位條件等自然條件狀況基本是恒定不變的，用固定時間的固定效應模型更加合理。研究具體設計8個計量模型，其中模型1是關于面板數據的OLS估計，模型2到模型7分別是利用地理距離、不含高鐵的時間距離作為空間矩陣在2001—2015、2001—2008以及2009—2015年間的空間計量估計，模型8是以含有高鐵的時間距離作為空間矩陣在2009—2015年間的空間計量模型估計。

（二）中國人口分布變動的動力機制分析

1.整體各因素對中國人口分布的影響

比較模型1與其他模型估計結果，影響城市人口密度的大部分因素在考慮空間因素下的影響降低，說明空間計量分析是有必要的。基于模型2與模型3估計結果，2001—2015年整體各因素對中國人口分布的影響與理論設想并不完全一致。城市資源條件對人口密度的影響不顯著，可能由于生產方式的改變與技術進步，人類對自然資源的支配利用能力提高，資源對人口分布的約束降低。城市投資規模、產業結構及工資水平對人口密度的影響不顯著，或者有負向影響。數據表明，存在較大比重的中國高人口密度城市的經濟發展水平不具優勢，但農業人口稠密，成為我國重要的人口高密度地區。城市教育水平與城市開放度對人口密度的影響不顯著；而城市污染物排放與城市人口密度呈正相關關系，可能由于城市污染物排放隨著人口密度的提高而增大，人口密度低的城市生態環境往往更好。

表3 各等級城市在不同條件下的城市數目統計

表4 基于地理距離的中國城市人口密度的Moran’s I指數

比較模型4、5與模型6、7、8的估計結果，2008年前后中國人口分布部分因素的影響具有一定變化。2008年后，整體上自然條件、經濟因素以及環境因素對城市人口密度的影響降低，而教育、醫療衛生等公共服務水平對城市人口密度的影響顯著提高。自然條件對人口分布的制約伴隨著技術進步而不斷降低；同時，由于近年來大量資源型、投資拉動型城市遭遇發展困境，使得工資水平、投資等對人口密度的影響降低。但是伴隨著居民對公共服務等社會發展因素的重視，城市教育水平、醫療衛生服務水平等成為影響人口遷移與人口分布的突出因素。

表5 不同空間矩陣與時間跨度下計量模型的估計結果

2.交通以及高速鐵路發展對人口分布的影響

基于城市間交通的時間距離與基于地理距離的模型估計結果差異能夠反映交通對城市人口分布的影響。交通影響下的自然條件、經濟因素的影響普遍降低，而城市基礎設施的影響顯著提高。自然條件影響降低說明交通改善便于實現人口地區間轉移，人口分布對地形、區位條件的依賴降低。經濟因素的影響普遍降低，但是2008年后經濟規模的影響提高而工資水平的負向影響降低，說明交通影響下的經濟因素對城市人口密度的影響近年來顯著提高。城市基礎設施的影響有較大提高，說明城市間交通發展與城市基礎設施更容易形成聯動機制，促進人口集聚。

中國的人口集聚現象是否與高速鐵路發展有關？高速鐵路發展是否強化了交通影響下的中國人口分布格局？理論上，高速鐵路發展促使城市間人口流動的時間縮短，人口流動的速度與規模提高，交通對人口集聚的影響在高鐵發展條件下將得到強化。納入高鐵時間距離的模型估計結果表明，高鐵時間距離模型估計結果與不含高鐵的時間距離模型估計結果存在一定差異，但是高鐵并沒有強化交通影響下人口分布結果。分析可能由如下原因造成：

首先，高速鐵路建設的規模比較有限，對人口分布再塑的影響不足。中國高鐵線路建設有限，大部分城市與高鐵城市之間存在過多的“斷頭路”，未開通高鐵城市人口流動的規模與力度大打折扣。其次，高速鐵路建設具有顯著的地帶特征。高速鐵路主要集中于少數大城市中間地帶，城市之間基于高鐵的地帶性和“廊道效應”強化聯系。[13]再次，高速鐵路在促進人口集聚的同時也可能引起人口擴散。人口流動是雙向的，高鐵開通使地區中心城市與周邊城市的聯系增強，容易造成中心城市人口向周邊腹地擴散。[16]當然，高速鐵路對中國人口集聚與分散的影響需要后續研究，特別是探索交通設施與高速鐵路建設對中國人口流動與勞動力流動的影響機制。

（三）結果的穩定性檢驗

通過替換部分指標對模型進行重新估計，以檢驗結果的穩定性。首先利用城市人口規模代替城市人口密度對模型進行重新估計，由于多年份城市常住人口數據不完整，由GDP除以人均GDP獲得的值進行代替；其次選取部分指標代替原有的影響因素指標對模型進行重新估計，用工業占比與服務業占比兩個指標代替非農產值占比，用單位GDP的二氧化硫排放量代替地均二氧化硫排放，用基礎教育代替高等教育，基礎教育為小學教育的教師學生比。所有數據均來自《中國城市統計年鑒》。基于地理距離對模型進行估計，結果表明原有模型與人口規模模型估計結果的大部分指標差異不大，原有模型與部分影響因素指標被替換后的模型估計結果差異很小，原有模型估計結果的穩定性可以接受。

五、結論

新世紀以來，中國人口流動的規模與速度明顯加快，中國人口分布呈現新的特征；特別是2008年后，伴隨著中國經濟社會的調整變革以及高速鐵路的開通，人口作為最重要的經濟社會發展要素，其流動與分布的動力機制也不斷調整。

探索2001—2015年間中國人口分布變動，能夠獲得以下結論：第一，2001—2015年間中國人口分布格局具有一定調整，不同區域、不同等級城市人口密度增加規模與幅度并不相同。東中部地區人口密度增加規模較大，西部與東北地區人口密度增加規模較小，大城市人口密度增加規模與幅度普遍高于中小城市。第二，2001—2015年間各因素對人口分布的影響與理論并不一致。自然資源條件、產業結構、教育水平與城市開放度對城市人口密度的影響不顯著，城市投資規模及工資水平對城市人口密度有負向影響，而城市污染與城市人口密度呈正相關關系。第三，2008年后中國人口分布的影響機制具有一定變化。自然條件、經濟因素以及環境因素對城市人口密度的影響降低，而教育、醫療衛生等公共服務水平對城市人口密度的影響顯著提高，社會發展因素逐漸成為促進人口流動的重要原因。第四，交通發展條件下的自然因素、經濟因素對人口分布的影響普遍降低，而城市基礎設施的影響顯著提高；但是，高速鐵路發展對人口分布的作用并沒有強化一般交通條件下各因素對城市人口密度的影響。