空间计量可计算一般均衡法

交通运输基础设施的空间效应：空间计量可计算一般均衡法陈振华，金斯利·E·海恩斯摘要这项研究介绍了一种新方法，名为空间计量可计算一般均衡法（SECGE），该方法将空间计量经济学与可计算一般均衡相结合，提高了分析交通运输基础设施影响的效率。考虑到空间依赖性，要用空间计量经济模型评估不变替代弹性（CES）生产函数的要素替代弹性。CGE模拟实验采用不同的替代弹性，展示了空间计量经济评估和传统的最小二乘法（OLS）评估之间的差异。虽然此次研究总体情况的差异非常小，但关于更加灵敏的分散区域模型的启示则越来越清晰。10.1简介交通运输基础设施在区域经济发展方面起着重要的作用，包括刺激经济发展和出口发展（海恩斯2006）。但事实证明，因为受到复杂的传导机制影响，测定这些效应非常困难。产生这一复杂性的原因有两个：首先，实现交通运输基础设施区域效应的机制如下，一方面通过运输价格的变化影响需求，另一方面通过运输成本的变化影响供给；其次，评估区域范围内的运输效应通常受到当地难以观测的变量的影响，从而引起空间自相关性。结果就是，如果不考虑这些相互作用，效应分析可能会有偏差。而本章节介绍的新方法，名为空间计量可计算一般均衡法（SECGE），将空间计量经济学与可计算一般均衡相结合，提高了分析交通运输基础设施影响的效率。我们将这个新方法用于交通运输基础设施之中。这项研究与之前的研究不同，体现在以下三个方面：第一，进行空间自相关性测试，可以在要素替代弹性中观测并确定美国的空间依赖性。考虑到空间的直接或间接影响，为了处理空间依赖性，将使用空间面板计量技术评估不同区域内不变替代弹性（CES）生产函数的要素替代弹性。第二，在不同情境下采用一般均衡框架进行运输效应分析。与局部均衡分析不同，一般均衡分析考虑到供需之间互相影响，要求研究人员全面理解交通运输基础设施效应。通过比较传统均衡模拟和新均衡模拟来验证这个方法，两种模拟的区别在于是否考虑到空间依赖性。对比使研究人员更能体会到交通运输基础设施的空间效应。第三，引导这项研究的焦点在于多式联运系统，包括公路、铁路、空运、公共交通、管道和水运。和单模态观不同，这种多模态观实际上是对交通运输基础设施系统投资影响的全面理解。它使我们比较不同基础设施模式之间的影响及其外溢，并理解交通运输投资的重要性。本文其余章节的安排如下。10.2节为相关文献的研究做了理论铺垫。10.3节论述了CGE结构。建模程序将在10.4节进行论述。10.5节介绍了数据。10.6节呈现了模拟结果，随后10.7节作出总结。Z.Chen(*)•K.E.HaynesSchoolofPublicPolicy,GeorgeMasonUniversity,Arlington,VA22201,USAe-mail:[e-mail];[e-mail].(eds.),RegionalScienceMatters,DOI10.1007/978-3-319-07305-7_10,163#SpringerInternationalPublishingSwitzerland201510.2文献综述根据不同的分析方法，关于交通运输基础设施经济效应的文献从以下三方面进行论述：传统的经济计量方法、空间视角和一般均衡方法。另外，还探讨了多模调查的必要性。10.2.1传统经济计量方法自阿绍尔（1989、1990、1994）提出加强公共基础设施建设、促进区域经济发展以来，许多研究遵循新古典主义的方法，使用总生产函数的不同形式（Gramlich1994、2001；Harmatuck1996;NadiriandMamuneas1996;Fernald1999;Bhatta和Drennan2003;Boarnet1997;Boarnet和Haughwout2000;Mattoon2002;Duffy-Deno和Eberts1991)研究公共基础设施。这些研究遭到了各种批判（Gramlich1994）。其中就指出这些研究没有考虑到空间不同位置各单元之间的相互作用，反而在他们的研究中假定存在空间独立性。10.2.2空间视点如果对空间依赖性进行区域分析，空间计量经济学理论指出估值结果将有显著变化（LeSageandPace2009）。这是因为区域的性能不仅受自身影响，也受其他区域性能的影响。芒内尔（1992）指出随着地域中心变得狭窄，预计公有资本的影响将会变小。她之所以相信，是因为小范围内不会引起基础设施投资漏损。尽管这一假设并不完全准确，鲍尔奈特（1998）认为空间维度对估算有影响，不能忽略。勒沙杰（1999）指出传统的计量经济学很大程度上忽视了样品数据的空间维度。数据如有地理信息，观察结果之间的空间依赖性可能会违背高斯-马尔科夫理论。不考虑这一问题的话，估算结果可能会有所偏差。由于空间经济计量技术的发展，Paelinck和Klaassen(1979),Cliff和Ord(1981),Anselin(1988),LeSage和Pace(2009),Elhorst(2012)以及其他人，实证空间分析的方法论得以发展。其主导功能之一就是允许测量空间溢出效应。这些效应包括在某地的投入或通过贸易和市场联系在邻近地方经济的区域影响变化(Boetal.2010)。交通运输基础设施可能会对区域经济增长有溢出效应，因其影响由基础设施产生，但并局限于某一特定区域(Moreno和Lo´pez-Bazo2007)。为了验证这一假设，我们采取了不同的空间模型(Holtz-Eakin和Schwartz1995;Kelejian和Robinson1997;Cohen和MorrisonPaul2003,2004)。回顾关于交通运输基础设施空间效应的现有文献，可以看出使用不同数据、方法、地域和时期，得出的结论并不一致。尽管空间经济计量技术的发展能够促使学者们调查基础设施的溢出效应，但大部分研究只是孤立地考虑到了空间依赖性的特定模式，如空间滞后或空间错误。如果没有充分的原因选择某一空间模型，因其对特定空间依赖性的忽视，这些空间研究结果可能会存在估算偏差。10.2.3一般均衡方法此外，上述提及的大部分影响分析是在局部均衡框架下进行的。在研究期间假定对基础设施的需求稳定，由供给方估算经济产出和基础设施之间的关系。事实上，影响评估的结果可能不完全，因为没有考虑需求变化的影响。比如，交通运输对旅客福利的影响属于功用层面，并不能在局部均衡分析下计算。因此，为得出对基础设施的综合评估，需要一般均衡框架。CGE模型能够结合供需情况进行分析。理论框架基于瓦拉斯-阿罗-德布鲁一般均衡理论，结合现代修改和扩展，考虑到了不完全市场（Bro¨cker2004）。因为CGE清楚地介绍了微观经济结构和宏观经济环境之间的联系，该模型还可以用于介绍不同行业和市场之间的相互关系。更重要的是，它也可以评估国家政策的变化对各种经济变量直接或间接的影响，如产出、就业、价格、收入和福利。CGE模型包括生产者、消费者、政府及外来经济体。CGE对于生产者和消费者的基础假定为生产者追求利润最大化，而消费者追求效用最大化，两者资源都有限制。生产过程可以用科布-道格拉斯形式或CES解释说明。政府则扮演着双重角色。一方面它是决策者，CGE引进相关政策的变量，作为影响经济的外来因素。另一方面它也是消费者，政府收入主要来源于税收和关税，花费用于各种公共支出，比如公共事务、政府间转移和补助津贴。至于国际贸易，国内市场和出口的分配过程通过不变弹性转化（CET）说明，而国内市场和进口的分配则由阿明顿函数说明(Bro¨cker2004)。CGE对交通运输基础设施投资效应的评估实际上是变化的。根据不同的研究需要，评估影响是不同的。由于大部分交通运输基础设施通过不断增长的可达性和降低的运输花费实现了经济效益，CGE对交通运输的分析通常构建在跨区域的结构中。Miyagi(2006)使用空间CGE（SCGE）评估关于可达性的经济影响。根据他的模型判断，由于专业的基础设施投资，经济效应是通过减少堵塞来测定的(Miyagi2006)。通过使用多地CGE模型，Haddad和Hewings(2005)评估了巴西公路运输政策的变化所带来的经济效益。通过引入非恒定收益和非冰山运输成本，他们的模型发现了巴西关于空间经济交通运输投资的不均衡影响。CGEurope是另一个SCGE模型，由Bro¨cker(1998)发明。该模型主要用于分析福利效应的分布，与区域间可达性的变化相连接。平戈是静态CGE模型，用于预报区域之间的货物运输(Ivanova2004)。该模型包括19个地区，10个经济体。莫纳什模型广泛用于多地动态CGE模型(Dixon和Rimmer2000)。它考虑到行业和区域分散的不同选择。该模型里运输行业是边缘行业，花费主要用于采购货物和商品。不同于多地CGE模型，国际粮食政策研究所（IFPRI）是一个独立的CGE模型，它将运输花费作为交易成本的一种(Lo¨fgrenetal.2002)。该模型考虑通过交易花费的变化评估效应。运输费用是交易的一部分。有些运输费用在交通行业没有表现出来，比如CGEurope。其他模型如平戈、莫纳什和IFPRI，运输费用明确地表现在最终产品和服务的价格中。这些CGE模型都没有考虑到空间依赖性的问题，不管他们是不是在区域范围内进行分析。10.2.4单向模式与多向模式基础设施影响研究的另一个共同特征是大部分都从单向视角对交通运输进行调查。通常都集中在公有资产和交通运输基础设施上(Duffy-Deno和Eberts1991;Berndt和Hansson1992;Kelejian和Robinson1997)，而其他的又集中在特定模式如高速公路、空运或港口(Holtz-Eakin和Schwartz1995;Cohen和MorrisonPaul2003,2004;Cohen2007;Ozbay等2007)。很少有研究从比较角度和多向角度出发进行调查(Adersson等.1990;Blum1982;Cantos等2005)。应注意的是多向评估是在局部均衡框架引导下进行的，而不是一般均衡视角。10.3理论动机文献综述指出尽管CGE分析为评估运输效应提供了综合性方法，还考虑到了经济的供需状况，但空间方面只考虑到了多地模式的框架和评估地区间的现金流。没有讨论或调查诸如外来参数的可靠性、替代弹性中的空间依赖性之类的问题。结果就是在区域要素替代的过程中，这些CGE模型可能会因为缺少空间依赖性而导致评估有所偏差。按照新经济地理学的观点，区域经济在两种力量下互相影响：向心力和离心力（Krugman1991）。当向心力超过离心力时，出现区域聚集，反之则是区域外溢。Krugman也指出了替代弹性与经济规模有着紧密联系，这间接地决定了区域聚集或分散。一般均衡条件下，替代弹性较高意味着经济规模较小，对区域分散不利。反之，替代弹性较低则意味着经济规模较大，则可能引起区域分散。要素替代的弹性因其聚集和外溢的效应影响着区域内部与区域之间。如图10.1所示，区域内部和区域之间都会发生聚集和外溢。在运输花费层面上来说，要素价格如租金和工资率的变化可能导致区域A、B、C内部或它们之间发生要素替代。结果就是，除非区域之间的要素替代弹性为零，否则要素替代的弹性总值与区域内两种力量的推动值不同。因为大多数一般均衡分析的替代弹性都是外来提供，许多CGE模型可以从相关弹性评估的文献中检索该值(Balistreri等2003；Chirinko等2004)。然而，对它们来源的调查表明可以通过经济计量评估法获得替代弹性，同时也需要大量的时间序列数据或固定样本数据来实现稳健评估。但是，评估替代弹性过程中的空间依赖性还没有解决，虽然用于评估的数据是从空间角度出发，但也意味着存在问题。安瑟兰和格里菲斯（1988）提出空间依赖性影响经济计量学，因为忽视这一问题可能会导致严重的错误评估。大部分CGE分析只依靠源于非空间经济计量评估的替代弹性，换句话说，只考虑地区内的替代弹性。但是，新经济地理学理论