陸定坤，高雪蓮

（南開大學 a.南開大學-格拉斯哥聯(lián)合研究生院；b.經(jīng)濟學院，天津 300071）

基礎設施是城市大系統(tǒng)的骨骼和血脈，其高質量建設是城市經(jīng)濟社會健康發(fā)展的重要支撐.作為四大直轄市之一，天津市基礎設施是否實現(xiàn)了高質量建設，其對經(jīng)濟社會增長的效應如何？是否滿足城市經(jīng)濟社會發(fā)展要求和人民對美好生活的需要，還有哪些短板亟待補足？這是本文關注的主要議題.

早在20世紀四五十年代，學者們就已意識到基礎設施對于經(jīng)濟社會增長的重要性（Rosenstein-Rodan，1943[1]；R.Nurkse，1953[2]；Hirschman，1958[3]；Rostow Whitman，1959[4]）.大量實證研究發(fā)現(xiàn)，基礎設施投資有助于促進國家經(jīng)濟增長（Blanca Sanchez-Robles，1988[5]；陳盛東等，2007[6]；劉生龍和胡鞍鋼，2011[7]；Greg Ekpung Edame，2014[8]）以及促進產(chǎn)出增加、生產(chǎn)率提高（Easterly和 Rebelo，1993[9]；H.S.Esfahani和 M.T.Ram?rez，2003[10]；高翔，龍小寧，楊廣亮，2015[11]）和縮小貧富差距（張光南，宋冉，2013[12]；劉曉光，張勛，方文全，2015[13]）.魏后凱[14]和劉倫武[15]發(fā)現(xiàn)基礎設施的地區(qū)差異是影響區(qū)域發(fā)展不平衡的重要因素，吳玉鳴[16]的研究也表明，基礎設施水平較差是造成我國中西部地區(qū)經(jīng)濟水平較差的原因.Spiros Bougheas等[17]指出，長期看，基礎設施建設與經(jīng)濟增長之間存在倒“U”型關系.但當今絕大多數(shù)國家尤其是發(fā)展中國家處于關系曲線的上升階段，即便是美國，公共基礎設施投資對于國家、地區(qū)和產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)率都有積極影響（Aschauer，1989[18]，1990[19]；Munnell，1992[20]；Motrison，Schawartz，1996[21]）.

天津是否也有這樣的倒“U”型關系曲線？在天津進入高質量增長的關鍵期，是否需要繼續(xù)加大基礎設施投資力度，保障經(jīng)濟健康增長和發(fā)展，是本文著重關注的問題.李向春[22]使用組合評價分析方法，發(fā)現(xiàn)2000—2014年，天津基礎設施建設的社會效益不斷提高.齊岳和張穎[23]對比了天津與北京2005—2015年的宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)天津市基礎設施總體存量雖小于北京市，但仍受益于“一帶一路”戰(zhàn)略，整體增速明顯.

本文通過以下3個方面進行分析，力圖探究天津市基礎設施與經(jīng)濟增長的協(xié)調關系.首先，在測算基礎設施對城市經(jīng)濟貢獻的基礎上，構建VEC模型；其次，基于天津市各產(chǎn)業(yè)部門之間的投入產(chǎn)出關系，計算影響力系數(shù)與感應度系數(shù)；最后，運用熵值法測度天津市基礎設施和經(jīng)濟社會發(fā)展水平之間的耦合協(xié)調度.

1 基礎設施對城市經(jīng)濟的增長效應和協(xié)整關系

本部分首先運用科布-道格拉斯函數(shù)測算基礎設施投資對天津城市經(jīng)濟增長的貢獻.在此基礎上，運用VEC模型測算基礎設施對經(jīng)濟增長的短期和長期影響趨勢.

1.1 基礎設施對城市經(jīng)濟增長的貢獻

表1是采用各基礎設施部門的產(chǎn)出增加值占GDP增長的比重來表示基礎設施的直接經(jīng)濟增長貢獻率.2006—2016年，郵電、能源和交通等部門占GDP比重超過15%，其中郵電和能源分別占到了約7%和5%，交通部門所占比重較“十一五”期間下降較多.但這種直接比值法的指標較為簡單，不能準確地反映基礎設施對城市經(jīng)濟增長的貢獻.

表1 天津市各基礎設施部門對GDP的貢獻率 %

繼而建立生產(chǎn)函數(shù)討論基礎設施的經(jīng)濟貢獻率.

Arrow and Kurz（1970）[24]最早提出將公共資本存量納入國民收入生產(chǎn)函數(shù)，公式如下

Barro（1990）[25]將公共投資流量納入總量生產(chǎn)函數(shù)，其所建立的生產(chǎn)函數(shù)形式為

借鑒這兩大經(jīng)典公式，本文建立科布-道格拉斯函數(shù)構建生產(chǎn)函數(shù)如下

式中：Y（t）表示以1985年為基期計算的天津實際GDP；K（t）表示以1985年為基期的第t年的非基礎設施投資資本的資本存量；L（t）為第t年的天津市就業(yè)人口數(shù)；G（t）為以1985年為基期計算的第t年的基礎設施資本存量；α，β，γ分別為非基礎設施投資資本、勞動力及基礎設施公共資本的產(chǎn)出彈性.

為進行線性回歸，取對數(shù)之后的公式為

各參數(shù)估計所需要的基礎數(shù)據(jù)均來自天津市統(tǒng)計年鑒，基礎設施建設投資額，GDP和全社會固定資產(chǎn)投資額均使用歷年CPI指數(shù)平減轉化為以1985年為基期的價格.

利用Stata14.0軟件進行運算，得到回歸結果為

擬合優(yōu)度R2為0.996.

非基礎設施投資資本的產(chǎn)出彈性為0.437，基礎設施投資的產(chǎn)出彈性為0.535.

1.2 變量協(xié)整關系檢驗

DF 檢驗得到 lnYt，lnKt，lnLt，lnGt的 P 值分別為：0.998 8，0.959 3，0.999 1，1.000 0，說明 lnYt，lnKt，lnLt，lnGt都為非平穩(wěn)序列.一階差分得到 ΔlnYt，ΔlnKt，ΔlnLt，ΔlnGt，其 DF 檢驗的 P 值分別為：0.0701，0.0071，0.1757，0.3454，為較平穩(wěn)序列.利用 VAR 模型對ΔlnYt，ΔlnKt，ΔlnGt進行滯后階數(shù)檢驗，發(fā)現(xiàn)3個變量之間存在一階滯后關系，且三者之間只存在1個協(xié)整關系.使用Johansen方法進一步進行DFGLS穩(wěn)健性檢驗，確定只存在1個協(xié)整關系.

使用LR檢驗方法尋找哪一組變量之間存在協(xié)整關系，發(fā)現(xiàn)只有ΔlnYt和ΔlnGt之間存在協(xié)整關系，并通過Wald檢驗進行穩(wěn)健性檢驗（見表2）.

表2LR檢驗和Wald檢驗

通過 VAR檢驗的FPE，AIC，QIC和BIC 4個標準，均顯著確定ΔlnYt與ΔlnGt存在一階滯后關系.

利用一階滯后關系對ΔlnYt與ΔlnGt進行VEC模型檢驗，構建VEC模型驗證ΔlnYt與ΔlnGt之間的協(xié)整關系.ΔlnYt與ΔlnGt的估計誤差修正模型為

式中：D.dlnYt代表GDP增長率的差分；θ為調整速度；（c0+dlnYt-1+beta·dlnGt）為協(xié)整方程，表示長期均衡關系；（D.dlnYt-j+D.dlnGt-j）為短期均衡關系；p為滯后階數(shù).

模型估計結果為

協(xié)整方程為

由于基礎設施可以在很長的時間跨度上發(fā)揮作用，特別是基礎設施投入使用的前幾年可以增加其他經(jīng)濟部門的便利性，減少其他經(jīng)濟部門的成本，正外部性明顯.公式（7）中dlnGt系數(shù)為正，表示長期內天津的基礎設施建設對經(jīng)濟增長有著顯著的正向促進作用.-0.382 2的調整速度顯示了基礎設施投入和經(jīng)濟增長還有一定的相互牽制.GDP增長速度過快時，若基礎設施投入增速跟不上GDP增速則經(jīng)濟增長將會受到影響，而基礎設施投入水平的不足正是近年來天津市經(jīng)濟增速放緩的原因之一.

圖1為此協(xié)整方程圖以及此協(xié)整方程的白噪聲檢驗和正交沖擊反應圖像.

如圖1所示，使用IRF沖擊反應函數(shù)進行脈沖響應分析依然證實天津基礎設施投資對經(jīng)濟的長期促進作用.來自基礎設施投資增長dlnGt上的一單位正向沖擊會使得經(jīng)濟增長dlnYt上升約0.125，且沖擊長期有效（本模型持續(xù)了20期）并在第四期后收斂.可見，dlnGt對dlnYt有一個顯著的、平穩(wěn)的長期影響.

綜上：短期內，基礎設施對于天津城市經(jīng)濟增長存在擾動；長期來看，基礎設施對于經(jīng)濟增長具有平穩(wěn)的、顯著的促進作用.

圖1 ΔlnYt與ΔlnGt預測的協(xié)整方程、白噪聲檢驗及正交沖擊圖

2 基礎設施的影響力系數(shù)與感應度系數(shù)

影響力系數(shù)主要用于產(chǎn)業(yè)間的后向關聯(lián)分析，感應度系數(shù)主要用于產(chǎn)業(yè)間的前向關聯(lián)分析.本文采用劉起運[26]的影響力系數(shù)與感應度系數(shù)計算方法，根據(jù)天津市2002年、2007年和2012年投入產(chǎn)出表以及2005年和2010年投入產(chǎn)出增補表計算天津市基礎設施建設的影響力系數(shù)與感應度系數(shù).

圖2為基礎設施各部門影響力系數(shù)與感應度系數(shù)折線圖.由圖2可以看出，交通部門的影響力系數(shù)保持在1左右，說明交通部門對其他部門的拉動作用與社會平均水平相一致.但交通部門的感應度系數(shù)較高，2007年達到了4的水平.較高的感應度系數(shù)水平說明其他部門經(jīng)濟活動的增加對于交通基礎設施的需求在乘數(shù)效應的作用下將會變得很高.這也意味著，若交通部門的發(fā)展相對滯后，將會大幅度制約經(jīng)濟社會的發(fā)展.能源部門與交通部門影響力系數(shù)大體相同，其感應度系數(shù)維持在2左右，說明能源部門基礎設施的落后仍可能對經(jīng)濟發(fā)展造成阻礙，未來仍應積極開展能源類基礎設施建設.2007年之前，水務設施的影響力系數(shù)與感應度系數(shù)都維持在1左右，與社會平均水平相當.但2012年，兩系數(shù)均有大幅度地上升，感應度系數(shù)更是變?yōu)?007年的3倍.這說明，天津市水務基礎設施建設需要進一步加強，否則會制約上游與下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，進而影響天津城市經(jīng)濟的增長.郵電軟件部門的影響力系數(shù)基本維持在1以上，感應力系數(shù)在0.5左右波動.郵政部門更多地是影響上游企業(yè)，而電信業(yè)則更多地是受到其他經(jīng)濟部門增長時的需求影響.這與天津市的城市化、現(xiàn)代化的快速發(fā)展相吻合.

圖2 基礎設施部門影響力系數(shù)與感應度系數(shù)

3 基礎設施與城市經(jīng)濟社會的協(xié)調發(fā)展水平

本文采取較成熟的耦合協(xié)調度指標測量評價天津市基礎設施建設與經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調關系.采用申農（Shannon，1948[27]）的信息熵方法，使用熵值法給予每個指標以綜合評價指數(shù).各個評價系統(tǒng)及代表性的評價指標見表3.本文根據(jù)所選指標計算出天津市2005—2015年間的基礎設施和經(jīng)濟社會發(fā)展指數(shù)（見圖 3）.

從圖3中看出，天津市的基礎設施投資相對落后于經(jīng)濟社會發(fā)展，基礎設施的綜合指數(shù)維持在1.5左右，而經(jīng)濟社會指數(shù)從2005年開始穩(wěn)步上漲，從綜合指數(shù)為1.0.增長至2015年的2.0.2008年開始天津的經(jīng)濟社會發(fā)展增長迅猛，導致基礎設施指標落后，與經(jīng)濟社會發(fā)展的差距逐步加大.

圖4為天津市各基礎設施部門綜合發(fā)展指數(shù).從2005年至2015年間，各類基礎設施發(fā)展水平都有所提高，但各部門發(fā)展水平存在很大差異.其中環(huán)保設施和交通設施增長最為明顯，能源設施發(fā)展水平增長較小，水務設施最近幾年發(fā)展水平呈下降趨勢.

表3 基礎設施與經(jīng)濟社會綜合評價指標體系

圖3 天津市經(jīng)濟社會與基礎設施綜合發(fā)展指數(shù)

圖4 天津市各基礎設施部門綜合發(fā)展指數(shù)

表4為協(xié)調度等級劃分標準，表5為天津市各基礎設施與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調度.由表5可以看出，在2011年以前，天津的基礎設施部門以及各部門子系統(tǒng)與經(jīng)濟社會發(fā)展之間極度不協(xié)調，協(xié)調度基本維持在0.13至0.20之間.2011年至2016年底，基礎設施建設與經(jīng)濟社會發(fā)展的協(xié)調度有所好轉，但仍處于嚴重失調狀態(tài).造成這種不協(xié)調的原因一方面是由于經(jīng)濟快速發(fā)展吸引了大量外來人口，加大了對基礎設施的需求，人均可利用基礎設施大大降低.天津人均供電能力與人均供水能力近十年間都沒有顯著增加，遠遠落后于北京上海等城市.人均公共資源的不足，必然導致市民生活水平下降，甚至是社會發(fā)展的不協(xié)調，最終阻礙經(jīng)濟社會的正常健康發(fā)展.另一方面，天津基礎設施老舊嚴重，更新?lián)Q代速度跟不上經(jīng)濟社會信息化、現(xiàn)代化發(fā)展的需求.基礎設施與社會發(fā)展的協(xié)調程度不單反映在基礎設施的量上，更應是質的提升和飛躍.天津基礎設施建設應在提供人民基本生活資料的基礎上，致力于滿足人民的美好生活需要，向高質量、高標準和高水平的城市建設邁進.與北京相比，2005年至今，北京市各個基礎設施部門與經(jīng)濟社會發(fā)展的協(xié)調度由輕度或中度失調逐漸變?yōu)橹卸葏f(xié)調，其中交通、能源、郵電設施與經(jīng)濟社會發(fā)展已經(jīng)達到高度協(xié)調，高水平城市建設的經(jīng)濟效應明顯（史雅娟，2016[28]）.上海市基礎設施建設的經(jīng)濟效益在四大直轄市中最高，與天津相比其協(xié)調度也更好（趙琳慧，2016[29]）.

表4 協(xié)調度等級劃分標準

4 結論及政策建議

由上述計量分析，可以得出如下結論.

（1）基礎設施投資對天津市經(jīng)濟增長有顯著貢獻.1985—2016年，基礎設施投入每增長0.535個百分點，GDP就增長1個百分點.運用VEC方程測算二者的協(xié)整關系發(fā)現(xiàn)，基礎設施投資對于GDP的貢獻不僅反映在投資的短期，長期貢獻也同樣存在.天津并不存在基礎設施投資過度，遠未出現(xiàn)倒“U”關系曲線的下降趨勢，還處在貢獻良性增長的上升階段.

（2）基礎設施投資對天津市上、下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動明顯.基礎設施的影響力系數(shù)和感應度系數(shù)較高，與上、下游產(chǎn)業(yè)關聯(lián)明顯，交通設施、能源設施與水務設施的帶動作用最強.而郵電通訊和軟件基礎設施的感應度系數(shù)較低，無法滿足信息化的現(xiàn)代化要求，需要加快發(fā)展.

（3）基礎設施投資遠遠落后于經(jīng)濟社會發(fā)展需要.兩者之間的耦合協(xié)調度嚴重不協(xié)調，交通、水務、環(huán)境、能源和郵電通訊及軟件設施等各個部門的協(xié)調度普遍很低，還處在低水平發(fā)展階段，需要全方位高水平建設發(fā)展，給居民創(chuàng)造更舒適的生活環(huán)境和高效的工作環(huán)境，促進經(jīng)濟社會進步.

（4）基礎設施高水平高質量建設是政策實施的著眼點.投資完善軌道交通網(wǎng)絡系統(tǒng)，升級現(xiàn)有道路體系，打通斷頭路，緩解交通擁擠，降低居民出行和擁堵成本；水務設施應重點解決管網(wǎng)老化嚴重，漏損率高的問題；能源部門應注重新型能源設施的開發(fā)利用，落實綠色發(fā)展理念，提高綠色能源使用率；電信軟件部門盡快投資開發(fā)云計算、云平臺、云系統(tǒng)集成、云應用開發(fā)、云服務等高科技產(chǎn)業(yè)鏈，培育經(jīng)濟發(fā)展的新動力.