2021年空間計量經(jīng)濟學(xué)研究綜述

1、空間計量經(jīng)濟學(xué)研究綜述 關(guān)鍵詞：空間經(jīng)濟計量學(xué);空間權(quán)重;空間自回歸模型;空間誤差構(gòu)成模型 摘要：空間經(jīng)濟計量學(xué)是新興的一門邊緣學(xué)科，近年來，在應(yīng)用經(jīng)濟領(lǐng)域的運用呈現(xiàn)出 _的態(tài)勢，成為西方經(jīng)濟計量學(xué)理論中一個亮點。然而，目前國內(nèi)對于空間計量經(jīng)濟學(xué)的認識不夠，其相關(guān)研究更是少見。 系統(tǒng)介紹空間經(jīng)濟計量學(xué)理論方法與應(yīng)用，包括空間經(jīng)濟計量學(xué)的基本理論、模型設(shè)定、參數(shù)估計與模型檢驗，并對空間經(jīng)濟計量學(xué)的最新進展進行評述?？臻g經(jīng)濟計量學(xué)是新興的一門邊緣學(xué)科，近十幾年空間計量模型在國外社會科學(xué)很多領(lǐng)域，尤其在應(yīng)用經(jīng)濟領(lǐng)域的運用呈現(xiàn)出 _的態(tài)勢，成為經(jīng)濟計量學(xué)理論中一個亮點。從檢索文獻看，目前國內(nèi)關(guān)于該學(xué)科

2、的研究幾乎空白，國外有學(xué)者曾用空間計量模型研究過中國問題，如運用空間經(jīng)濟計量模型研究 _區(qū)域經(jīng)濟增長問題所做的研究; _FDI區(qū)域分布的影響因素的空間經(jīng)濟分析。 一、空間計量學(xué)經(jīng)濟的產(chǎn)生與發(fā)展空間經(jīng)濟計量學(xué)是經(jīng)濟計量學(xué)的一個子集，主要應(yīng)用于截面數(shù)據(jù)和平行面數(shù)據(jù)(panel data)回歸模型中復(fù)雜的空間相互作用與空間依存性結(jié)構(gòu)分析(Anselin)。 空間經(jīng)濟計量學(xué)發(fā)端于空間相互作用理論及其進展。盡管空間相互作用關(guān)系一直是人們研究中所 _的問題，但空間關(guān)系理論分析框架直到20世紀末才逐漸提出。例如，Paelinck(1979)論文中強調(diào)空間相互依存的重要性、空間關(guān)系的漸進性和位于其他空間適當(dāng)?shù)?/p>

3、因素的作用。Akerlof(1997)提出了相互作用粒子系統(tǒng)模型(interacting particle systems)、Durlauf(1997)闡述了隨機域(random field models)模型、A此(1996)提出均值域相互作用宏觀模型、Durlauf(1995)提出的相鄰溢出效應(yīng)模型和Fujita等(1999)提出的報酬遞增、路徑依賴和不完全競爭等新經(jīng)濟地理模型，等等。正是這些理論創(chuàng)新使空間相互作用研究的可能性成為現(xiàn)實。 空間經(jīng)濟計量學(xué)產(chǎn)生的另一股動力解決實際“問題”數(shù)據(jù)的驅(qū)動?？臻g經(jīng)濟計量學(xué)最初起源于在區(qū)域科學(xué)和分析地理學(xué)有廣泛應(yīng)用的空間統(tǒng)計學(xué)，人們在空間相互作用研究中，

4、遇到了各種實際“問題”數(shù)據(jù)。 例如，解釋變量的構(gòu)造經(jīng)常依據(jù)被解釋變量的范圍進行空間插值估計，導(dǎo)致空間預(yù)測呈現(xiàn)出系統(tǒng)空間變異的預(yù)測誤差，此類問題在研究環(huán)境和資源分配的經(jīng)濟效果時常常遇到。再如，在空間數(shù)據(jù)匯總時，往往會出現(xiàn)數(shù)據(jù)與經(jīng)濟變量不匹配的問題。這些空間數(shù)據(jù)的共同特征是普通回歸模型的誤差序列是空間相關(guān)的。這些“問題”數(shù)據(jù)所引起普通模型設(shè)定的偏倚，推動了空間經(jīng)濟計量模型的產(chǎn)生。 最近二、 _，隨著計算技術(shù)和計算機模擬技術(shù)的發(fā)展，和一大批專家學(xué)者如Anselin、Bmekner、Kele.、Haining 和Case等人的不懈努力，空間經(jīng)濟計量學(xué)取得了突飛猛進的發(fā)展。 二、空間經(jīng)濟計量學(xué)的基本理論

5、空間經(jīng)濟計量學(xué)是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)理論體系。在這個理論體系中，有幾個核心的理論范疇，如空間反應(yīng)函數(shù)、空間異質(zhì)性和空間依存性、空間權(quán)數(shù)和空間過濾程序等。 一)空間反應(yīng)函數(shù)所謂空間反應(yīng)函數(shù)是說明經(jīng)濟個體的決策變量，在多大程度上依賴于其他經(jīng)濟個體的決策變量(Bruec.，xx)?；谶@種理論，Ao_selin(1998)提出了空間滯后模型(spatial lag mode1)，也稱混合回歸或空間自回歸模型(spatial autoregres.，即SAR模型)： 上式Y(jié)是n1列決策變量的觀察值向量;W 是nn的空間權(quán)數(shù)矩陣，形成了n維(即n個經(jīng)濟個體)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);p是空間自回歸參數(shù)，其取值一般在一1

6、到之間，表明相鄰區(qū)域之間的影響程度;X是k個外生變量觀察值的nX k階矩陣;B是k1階回歸系數(shù)向量;是隨機誤差序列向量。 發(fā)展了戰(zhàn)略相互作用的兩個理論框架，由此產(chǎn)生了反應(yīng)函數(shù)均衡解。 第一，溢出模型(spillover modd)。在該模型中每個經(jīng)濟個體i選擇決策水平Y(jié)i，但其目標函數(shù)值受到其他人決策水平Y(jié)i(Yi，一i表示所有其他人)的影響。 例如，在一個相關(guān)的環(huán)境中，一個農(nóng)民決定某種作物耕種總 _時，必須考慮其他農(nóng)民的耕種情況。因此，每個經(jīng)濟個體的目標函數(shù)是： 是外生變量觀察值的行向量，求目標函數(shù)(2)式最大值解得反應(yīng)函數(shù)： 第二，資源流動(resour _ flow)模型。設(shè)可用于分配的

7、資源總量S既定，經(jīng)濟個體i的目標函數(shù)是：其中s是經(jīng)濟個人i可用的資源總量，一方面取決于每個人的特征，另一方面取決于其他人的決策水平。 二)空間異質(zhì)性(spatial heterogeneity)和空間依存性對于空間數(shù)據(jù)而言，有兩類空間效應(yīng)是相關(guān)的，即空間異質(zhì)性和空間依存性?？臻g異質(zhì)性是指某個特定區(qū)域特有的屬性變量。例如，某個特定地區(qū)的產(chǎn)量的高低主要受到該地區(qū)特有的地理條件的影響?？臻g依存性或空間自相關(guān)(spatial autocorrelation)最典型的屬性是兩維多方向的，即是在一個區(qū)域某個屬性的觀察值和在不同區(qū)域的相同屬性的觀察值是相關(guān)的，并且這種相關(guān)性能在不同的方向擴展。雖然，我們不能

8、從一個空間樣本信息中得到嚴格空間異質(zhì)性的含義，但通過空間自相關(guān)可以從相鄰觀察點部分地預(yù)測該觀察點。一個空間過程可以通過空間異質(zhì)性和空間依存性，用類似“內(nèi)生”和“外因”的分析范式進行分析。 三)空間權(quán)數(shù)空間權(quán)數(shù)是空間經(jīng)濟計量學(xué)一個至關(guān)重要的描述工具。權(quán)數(shù)確定的標準一般依據(jù)“距離”而定，最常用的是“空間距離”和“經(jīng)濟距離”。 第一，空間距離的權(quán)數(shù)設(shè)定。空間距離的權(quán)數(shù)設(shè)定方式主要有：相鄰距離、有限距離和負指數(shù)距離權(quán)數(shù)等。依據(jù)相鄰距離設(shè)定權(quán)數(shù)是一種最常用的空間權(quán)數(shù)。該空間權(quán)數(shù)矩陣是一個nn稀疏的01矩陣，對角線元素為0，相鄰元素為1。例如，圖1為虛構(gòu)的空間關(guān)系，則其權(quán)數(shù)矩陣為表1所示。 一定相鄰)之間

9、的歐氏距離， 表示最大空間相關(guān)距離，對于第i個區(qū)域若： dr ，則wj：1;否則。同樣w的對角線元素Wi：0，對于有限距離的權(quán)數(shù)矩陣也需要進行行標準化，方法與相鄰距離的處理相同。Ansdin(1988)提出了負指數(shù)距離權(quán)數(shù)，具體設(shè)定為 =e ，d 表示兩個區(qū)域(不一定相鄰)之間的歐氏距離，B預(yù)先設(shè)定的參數(shù)。其他的還有 ff空間權(quán)數(shù)等。 第二，經(jīng)濟距離的權(quán)數(shù)設(shè)定。設(shè)定的經(jīng)濟距離權(quán)數(shù)必須滿足有意義、有限性和非負性。另外，還有零距離問題，例如在研究收入差距時，兩個區(qū)域的經(jīng)濟距離是：其中zi，zj是兩個區(qū)域的居民收入。當(dāng)相等時， i=0，逆距離權(quán)數(shù)設(shè)定為。曾提出過另一種經(jīng)濟距離權(quán)數(shù)設(shè)定方法，總體上講各

10、種設(shè)定經(jīng)濟距離方法的研究到目前尚不成熟。 四)空間過濾程序指出空間過濾類似于時間序列的一階差分，是一種空間差分。不過，與時間序列的一階差分不同的是，對于行標準化矩陣一階差分將導(dǎo)致奇異化(singular)，因此一階差分是行不通的。從廣義上講，一階空間差分形式是： WY：(X或(Iw)Y=(Iw)XB+因為行標準化矩陣w 的行元素的和等于1，所以w)是奇異(singular)的。若在差分時加入了空間自回歸參數(shù)，即是： pro)Y=(I一稱為空間濾子(spatial filter)，(9)式兩邊乘以得： pv)一式等同于空間自回歸誤差序列(spatial autore模型。與時間序列模型不同，空間

11、過濾模型(10)不能通過輔助回歸進行估計，只能和其他模型參數(shù)結(jié)合起來才能進行估計。 三、空間經(jīng)濟計量學(xué)的模型設(shè)定、估計及檢驗一)空間經(jīng)濟計量學(xué)的模型設(shè)定空間經(jīng)濟計量學(xué)的模型總體上可以分為空間滯后模型或空間自回歸模型(SAR)和空間誤差構(gòu)成，即SEA)模型兩類?？臻g自回歸模型(SAR)前述(1)式已說明?？臻g誤差構(gòu)成基本模型為：上式中e是111列區(qū)域內(nèi)的隨機擾動項;假定.1J和是服從 _同分布(i.i.且互不相關(guān); 是空間自相關(guān)系數(shù)， 的取值在一1、之間，表明一個區(qū)域變量變化對相鄰區(qū)域的影響(溢出)程度;其他字母如(1)式假設(shè)。可見，(11)和(12)兩式構(gòu)成的SEA模型就是在線形模型的誤差結(jié)構(gòu)中融入了一個區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間溢出成分。 二)空間經(jīng)濟計量學(xué)的模型估計空間依存性的估計比時間序列要復(fù)雜的多?？臻g自回歸模型由于自變量的內(nèi)生性，OLS估計是有偏的和不一致(inoonsistmt)的。因此，上世紀60年代到80年代，經(jīng)濟計量學(xué)對空間經(jīng)濟計量學(xué)研究的焦點是模型估計，Besag(1974)、Ord(1975)和分別討論不同空間自回