吴嘉贤 刘修岩│空间经济视角下地铁建设与城市空间结构演化

本文刊发于《现代经济探讨》2023年第11期

作者简介：吴嘉贤，东南大学经济管理学院博士生刘修岩，东南大学经济管理学院教授、博士生导师

内容提要：随着中国城市化进程高速推进，以地铁为代表的城市公共交通体系的建立和完善在缓解大城市拥堵压力的同时，也在重塑城市的人口空间分布形态。从宏微观结合的视角分析了中国35个城市的地铁开通对城市人口空间分布的影响，研究发现地铁通过局部集聚效应影响了城市内部空间结构，但地铁网络扩张总体上对城市人口分散化影响不显著；地铁局部集聚效应主要辐射范围在站点周边3公里内，地铁开通能带来辐射范围内至少3.6%的人口增长；异质性分析结果表明地铁局部效应辐射范围具有空间异质性，其效应强度在不同区位对人口空间结构的影响存在差异。因此，对于未来地铁规划和进一步促进城市发展而言，要谨慎评估地铁扩张的成本收益，合理利用地铁网络塑造城市形态，优化城市空间结构。

关键词：地铁  城市空间结构  空间经济  一阶差分模型  空间双重差分

基金项目：国家社会科学基金重点项目“中国经济转型中城镇体系规模分布的形成机制与经济影响研究”(编号：18AJL011)。

一、引言

　　进入21世纪以来，中国经济的高速发展促使数以亿计的人口不断向城市迁徙，城镇化率从2000年的36.0%增加到2022年的65.22%，年均增长超过1个百分点。人口大规模向城市集中在影响城市社会经济形态和空间结构模式的同时，也带来了各种各样的“城市病”。为了促进城市可持续发展和提高人们生活质量，同时基于人多地少的特殊国情以及政府和市场共同作用的政策环境背景，中国正在构建全球最大规模的城市公共交通系统，以缓解诸如拥堵、环境污染等城市问题。地铁作为大城市公共交通系统的主要社会服务设施之一，对于疏解“大城市病”具有重要作用。

　　1971年，北京1号线的开通成为中国地铁建设的标志性事件，至今已经经历了半个世纪的发展历程。根据中国城市轨道交通协会《城市轨道交通2022年度统计和分析报告》，截至2022年底，中国大陆地区共有55座城市开通城市轨道交通，运营线路总长度达10287.45公里，其中地铁线路长度为8008.17公里，在实施的建设线路规划总长度达6675.57公里，中国将建成世界上最大的市内地铁网络。地铁属于大额基础设施投资，其建设运营可能会重塑区域和城市的空间结构，促进社会经济要素的流动，对于优化城市交通和提高经济效率具有重要意义。地铁的规划建设既要以当地交通需求和人口规模为基础，同时也受到城市空间整体规划布局的影响，是政府与市场对城市发展综合权衡的结果。

　　地铁虽然是政策讨论的常见话题，关于地铁对周边区域土地利用、经济发展、社会福利影响的研究也屡见不鲜，但仍需补充空间经济视角下地铁对城市人口空间分布影响的研究。随着地铁成为城市公共交通网络的主体架构之一，地铁在城市空间的分布必然会影响城市人口和社会经济活动的分散和集聚方式，从而影响城市的空间结构。基于此，本文将从宏微观结合的视角考察地铁对城市人口空间分布的影响。首先从宏观层面考察地铁系统对城市空间结构的影响，采用一阶差分模型和工具变量法考察地铁是否引起城市人口郊区化；随后，从微观层面进一步讨论地铁对周边人口空间布局的影响，基于微观人口格网数据，利用空间双重差分模型估计地铁开通对周边区域人口的局部集聚效应。研究结果表明，地铁系统一定程度重塑了城市空间结构，主要表现为局部集聚效应，地铁将城市人口集聚到站点附近，但并未引起城市人口的郊区化。空间异质性分析发现，微观研究结果与宏观层面结论保持一致，地铁开通的局部集聚效应强度整体上未随着站点到城市CBD距离的增加而增加。进一步分样本分析则发现地铁局部集聚效应具有空间异质性，且在核心城区地铁对人口空间布局没有显著影响，但在郊区则显著促进周边人口增长。本文的研究结果为讨论地铁成本收益提供了新思路，同时也为政府布局地铁网络提供经验参考。

　　本文可能的贡献在于：第一，首次从宏微观结合的视角分析中国城市地铁对城市空间结构的影响。本文所构建的宏微观分析框架，既考虑了地铁对城市整体空间的塑造作用，又具体识别了地铁开通的局部微观效应。第二，提供了地铁对城市空间结构影响的相关证据。本文研究结果表明地铁网络扩张并未引起城市整体的郊区化，但地铁通过局部集聚效应重塑城市人口空间布局。本研究补充了现阶段中国地铁对城市空间结构影响的经验证据，具体体现在数据上整理了城市化发展期中国城市样本长达20年分析期的数据，完善了公共交通对发展中国家城市空间结构影响的研究；方法上采用计量模型定量识别了地铁开通运营对城市总体人口空间分布的具体效应。第三，利用LandScan人口空间数据集构建微观层面地铁周边人口空间布局样本，并采用空间双重差分模型实证分析地铁开通周边人口集聚效应的具体边界范围与影响程度，在此基础上还考察了地铁站点开通效应的空间异质性，为地铁相关规划实践和城市空间结构的相关研究提供了证据支持。

　　本文的具体内容安排如下：第二部分为文献综述；第三部分展示中国地铁发展特征；第四部分从宏观层面分析地铁对城市空间结构的郊区化效应；第五部分从微观层面分析地铁的局部集聚效应；最后是结论与政策建议。

二、文献综述

　　1.文献回顾

　　本文从两个方面梳理与地铁和城市空间结构研究相关的文献。其中一支文献是考察地铁的经济效应；另一支文献讨论交通基础设施对城市内部空间结构的影响。

　　（1）地铁建设的经济效应。Gonzalez-Navarro和Turner（2018）指出由于地铁的相对稀缺性（相对于公路铁路），地铁在政策讨论中影响广泛，但实际的文献关注度较低。不过，近年来众多学者开始关注地铁的影响，并取得了一些有价值的研究成果。基于土地利用理论，地铁能够显著提高可达性，降低交通成本，进而影响其周边的土地利用与价值（Du和Mulley，2007；谭章智等，2017；范子英等，2018）。同时，也有部分研究关于地铁开发建设对整体城市宏观变量的影响，如城市污染、空气质量、交通运力等（Lee等，2013；Gendron-Carrier，2018；冯国强和李菁，2019）。综上可见，地铁作为城市公共交通的重要方式，对城市微观和宏观的空间形态都会产生一定影响，但其效应受城市发展、空间范围、线网密度等因素的影响，不能一概而论。

　　（2）交通基础设施对城市空间结构的影响。已有研究认为城市空间结构均衡状态形成受到自然、经济和政治等方面的影响，包括地形地貌、收入、产业结构、交通基础设施、政府财政压力和城市规划等（Sun等，2021；刘修岩等，2016；秦蒙等，2016；曹清峰和王家庭，2019；刘修岩等，2022）。针对交通基础设施对城市空间结构影响的研究主要集中在铁路和公路领域。学者们利用西班牙、日本、中国等国数据也证实了公路增加会影响城市内部的空间结构（Garcia-López等，2015；Hsu和Zhang，2014）。这些文献提供了讨论交通基础设施影响城市空间结构行之有效的研究范式。

　　近年来，一些学者研究了地铁对城市内部空间结构影响，但是总体而言相关文献较少。主要包括Ahlfeldt和Wendland（2011）基于土地利用理论，用柏林1890年到1936年历史档案数据发现柏林的通勤铁路系统促使其空间结构分散化。Gonzalez-Navarro和Turner（2018）研究了过去几十年632个全球大城市的地铁网络对城市人口以及空间结构的影响，发现地铁一定程度上导致了城市的郊区化。Zhang等（2019）以北京和杭州为例发现在不同城市空间结构下，地铁系统的溢出效应不同。这些研究都是基于整个城市的宏观研究，深入分析地铁对城市内部微观的研究相对更少，Jin和Kim（2018）采用联立方程模型研究了首尔大都市区2000年到2010年地铁扩张对城市空间结构的影响，发现地铁扩张不仅促进了城市增长，还与人口和就业交互产生了再分配效应。已有相关文献的研究结果均表明地铁的扩张会影响城市空间结构，但具体的效应因城市特征、时间阶段而异，尚未形成较为完善的研究体系。

　　2.文献述评

　　总的来说，已有文献讨论基础设施对中国的城市空间结构影响时，更为侧重考虑公路和铁路对城市人口分布的效应。少量研究关注到了地铁在城市内部的效应，但多为单一城市样本或单条地铁线路样本，分析期周期较短，约为8~10年，数据时间限制导致研究不能更为深入。基于以上文献综述，本文发现地铁对城市空间结构相关研究仍有完善的空间。除此之外，受制于政策规定，只有较大规模的城市才会修建地铁，较少的样本量和内生性问题也不容忽视，这些扰动因素必然给相关实证研究带来巨大阻力。

三、中国地铁发展现状

　　中国地铁系统发展始于1971年开通的北京地铁1号线。根据中国城市轨道交通协会《城市轨道交通2022年度统计和分析报告》，目前国内的城市轨道交通有9种制式在运营，包括：地铁、轻轨、跨座式单轨、市域快轨、有轨电车、磁浮交通、自导向轨道系统、电子导向胶轮系统和导轨式胶轮系统。本文所定义的“地铁”本质是指城市轨道交通，但由于各地对轨道交通系统的定义和名称不尽相同，无法统一，因此存在各级官方统计数据差异较大的情况。本文所定义的地铁是指与汽车交通和行人完全隔离的城市轨道交通，因此并不包括各种城市有轨电车，因为它们存在与汽车和行人的交互行为（Gonzalez-Navarro和Turner，2018）。

　　中国地铁建设尚处于“中心填充式”状态。近30年中国地铁一直处于高速建设期，特别是近10年，地铁系统规模扩张了约6倍，且未来10年，中国地铁网络规模还将扩大1倍。鉴于很多地铁城市真正开始建设地铁的时间并不长，目前国内大部分城市的地铁仍然集中分布于核心城区。截至2020年底开通的3505个地铁站中，有2103个站点分布在城市中心商务区10公里范围内，在城市远郊地区的站点（距中心CBD距离大于20公里）仅有467个。

　　中国地铁开通未提供城市人口规模增长动力。尽管中国地铁系统规模和城市人口规模存在一个较为明显的正向相关关系，500万以上人口的城市几乎都开通了地铁，200万以下的地级市大多没有开通地铁。随着人口规模的增加，地铁城市的比重也在提高，但本文并未发现中国地铁城市在地铁建成开通后出现明显的人口规模增长现象。当本文控制了经济发展程度、历史人口、历史人口密度等可能影响人口规模的城市层面经济变量，以及省份和年份固定效应后，城市人口规模在地铁开通前后没有明显差异。地铁开通前2~3年有人口波动迹象，地铁开通后人口规模增长与之前的增长几乎一致，呈平缓趋势，数值接近于0。一般认为地铁建设周期为3年，期间由于建筑工人的进入，会产生一定的人口波动（Gonzalez-Navarro和Turner，2018），数据显示正是符合这一经验判断。进一步控制了上述相关可能影响人口规模增长的变量、人口滞后项和固定效应后，可以发现地铁开通前已经看不到显著的人口增长波动。对比地铁开通前后，同样无法发现人口规模增长的显著变化。现有研究中，Gonzalez-Navarro和Turner（2018）基于全球大城市样本实证结果也显示地铁扩张对城市人口增长的影响非常微弱，与本文研究结论一致。

　　现有文献表明由于交通基础设施发展有效提高了城市各区域的可达性，因而人口分布可能受交通设施的影响而呈现出独特的集聚或分散特征。本文在接下来的分析中将进一步考察中国地铁在缓解公共交通压力的基础上是否对城市形态结构产生了影响。

四、宏观视角下的地铁开通与城市郊区化

　　（略）

五、微观视角下的地铁局部集聚效应

　　（略）

六、结论与政策建议

　　本文首先基于文献梳理看到了地铁对城市空间结构可能的塑造作用，随后基于中国地铁发展特征从宏微观层面分别构建一阶差分模型和空间双重差分模型进行实证研究。研究结果表明，地铁开通虽然对城市人口空间郊区化的总体影响不显著，但影响了城市内部人口的空间分布形态，人口会在地铁站点周边3公里内的区域集聚，且地铁的人口集聚效应存在距离衰减。异质性分析结果发现，地铁站点对周边人口集聚效应存在空间异质性，核心城区地铁开通对周边人口的影响并不显著，城郊地区则显著表现为集聚效应。

　　随着城市规模的扩张和城内联系的加强，公共交通可达性深刻影响着城市内部人口的空间分布形态。本文采用中国地铁数据再次验证公共交通对城市形态的塑造作用，对于未来地铁规划和进一步促进城市发展具有较强的政策指导意义。上述研究可以得到如下政策建议：

　　第一，谨慎评估地铁扩张的成本收益。地铁作为缓解城市公共交通压力的典型方式已经在很多城市落地实践，部分线路呈现由核心城区向外扩散的趋势，但本文的结果表明处于扩张期的城市发展阶段，地铁对人口分散化的影响并不显著。因此将地铁向郊区扩张作为促进中心人口外流的主要手段仍然需要更深层次的考虑。但同时，离城市主中心较远的区域修建地铁能促使周边地区人口增长提高，这一点也给一些郊区地铁的修建提供了证据支持。此外，即使在处于城市高速建设期的中国，地铁扩张仍然不是分流中心高密度人口的核心动力。因此，在地铁社会福利特征的“蒙面”之下忽视其背后的高昂建设运营成本不符合经济社会发展规律，地铁的修建决策应是经济与社会、短期与长期发展的权衡。

　　第二，地铁的修建应更多考虑区域实际的流动性需求，合理布局站点。本文实证结果表明位于城市不同区域地铁开通对人口集聚的影响存在异质性，因此地铁的修建需要更多考虑城市内部各区域的实际流动性需求，在此基础上合理规划地铁网络。根据已有实践经验，除了北京上海等超大城市外，大部分城市的地铁系统仍处于亏损运营阶段。一个主要原因是地铁修建初期未充分研究地铁对客流的吸引能力，存在过度超前规划现象。2018年国务院提高地铁城市申建标准，在规定了人口规模和经济预算规模的基础上，还规定了建设初期的客运强度与客流规模，这一定程度上遏制了非理性的大规模地铁修建行为。因此在地铁规划建设期应该合理考虑地铁开通后对人口集聚的最优规模，从而确定地铁修建的范围以及空间分布。

　　第三，合理利用地铁网络塑造城市形态，优化城市空间结构。本文结论证实了地铁系统对城市内部空间结构的塑造作用。作为城市内部公共交通体系的骨架，地铁不仅是城市内部公共交通网络布局的关键一环，其线路和站点选址更是影响着周边区域的人口集聚形态。在具体的城市建设和规划过程中，应合理利用地铁网络对人口分布的影响，优化城市空间形态，为进一步解决各类城市问题奠定基础。

　　[责任编辑：侯祥鹏]

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