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空间计量模型的选择、估计及其应用

杨海文  
【摘要】:空间计量模型的研究得到越来越被广泛的重视。在现实世界中,观测值实际上存在独立和非独立两种可能,传统的计量理论是建立在独立观测值假定基础之上的,而地理区域空间之间及其经济现象之间的空间依赖性的存在打破了经典计量经济学模型关于样本相互独立的基本假设。这时要准确的提取这些数据的空间关系,恰当的描述和运用空间特性对空间交互作用进行研究尤为必要。事实上,空间单元上的某种经济现象或某一属性总是与相邻空间单元上的同现象或属性相关,我们必须通过空间计量模型来分析这种关系。将空间效应纳入计量经济模型分析框架,将会面临着三个重要问题。一是如何合理地将空间效应引入既有的计量经济模型,或者根据空间效应的特殊性构造特定的计量经济模型;二是如何在具体的分析中恰当地选择空间计量模型以及特定的空间计量经济模型如何估计;三是如何利用空间计量模型进行规范的实证分析。第一个问题涉及到空间权重矩阵的合理设定。第二个问题涉及到空间计量模型的选择方法与估计方法。第三个问题实际上是前两个问题的解决方法与实证分析的结合。基于上面三个问题,本文从空间计量最为重要的研究对象——空间权重矩阵出发,将经典计量方法和MCMC方法相结合,分析了空间计量模型的选择与带未知异方差的广义空间模型的有效估计方法,并给出了实证分析上的应用。本文的研究结论如下:(1)空间权重矩阵是连接理论分析上的空间计量经济模型与真实世界中空间效应的纽带。能否构建并选择恰当的空间权重矩阵直接关系到模型的最终估计结果和解释力。不同的空间权重矩阵反映的是研究对象背后不同的经济学原理与视角,同时也对应着研究者对于空间效应的不同认识。空间权重矩阵的错误选择将会严重地干扰空间计量的各种检验分析,从而对空间计量模型的进一步研究产生很大影响。(2)空间计量模型选择是空间计量分析的重要研究课题。Moran指数检验、LM检验、似然函数、三大信息准则、贝叶斯后验概率、马尔可夫链蒙特卡罗方法对空间计量模型选择有很大的差异。通过模拟分析表明:在扩充的空间计量模型簇中进行模型选择时,基于OLS残差的Moran指数与LM检验均存在较大的局限性,对数似然值最大原则缺少区分度,LM检验只针对SEM和SAR模型的区分有效,信息准则对大多数模型有效,但是也会出现误选。而当给出恰当的M-H算法时,充分利用了似然函数和先验信息的MCMC方法,具有更高的检验效度,特别是在较大的样本条件下得到了较准确的判断。并且它对不同阶空间邻接矩阵的空间计量模型的选择也非常有效。(3)空间异方差问题也是空间计量分析中的一个重要问题。空间单元大小以及其它的经济特征上的差异,常常会导致空间异方差问题。对于广义空间模型包含异方差时,估计方法相对复杂,本文给出了三种不同的估计方法。第一种方法是将异方差形式参数化,来克服自由度的不足,使用ML估计进行实现。而针对异方差形式未知时,分别采用了基于2SLS的迭代GMM估计和更加直接的MCMC抽样方法加以解决,特别是MCMC方法表现得更加优美。蒙特卡罗模拟表明,给定异方差形式条件下,ML估计通过异方差参数化的方法依然可以获得较好的估计效果。而异方差形式未知的情况下,另外两种方法随着样本数的增大时也可以与ML的估计结果趋于一致。(4)结合空间权重矩阵的分析、空间计量模型的选择、带未知异方差的广义空间计量模型的估计和方向性距离函数GML超效率模型,对资源环境约束下我国省际全要素能源效率问题进行研究。从实证的过程得出如下结论:在做全要素能源效率的测度时应该考虑资源与环境的约束,这样得出的结果才能更加符合我国的实际情况。进而,在做省际全要素能源效率的影响因素分析时,应当考虑空间效应的影响,忽略空间效应的影响将会得出有偏误的估计。特别是在考虑空间效应时,还需要根据研究的空间计量理论与方法选择恰当的空间权重矩阵和合适的空间计量模型,以及使用合理的模型估计方法。只有把这些过程合理地整合在一起,才能构成全要素能源效率分析的一个完整框架体系。从实证分析的结果得出如下结论:资源环境约束下我国省际全要素能源效率持续走低,趋势不容乐观;资源和环境约束的条件下过多地依赖煤炭资源将会大大降低我国的能源效率,煤炭消费所带来的负面影响确实不容忽视;“污染天堂假说”在我国是成立的;服务业的比重增加是有利于能源效率总体上的提高;外资企业相对国内来说会采用更加先进的能源技术,且对国内企业存在正向溢出效应,对我国的能源效率存在正面影响。本文的整个研究具有一定的理论价值和实践价值。首先,本文首次比较系统地研究了空间权重矩阵,且通过图形作了一定程度的可视化分析,完善了空间权重矩阵的体系化认识。在空间计量模型选择方法的分析中给出了很少被使用而又很有效的MCMC方法。在空间计量模型的估计中,又研究了一种较为常见的空间计量模型——广义空间计量模型,且在考虑带未知异方差条件下给出了它的MCMC有效估计方法。最后都对抽象的理论分析都进行了蒙特卡罗模拟,给出了方法的有效性对比。这些都对空间计量经济的实证分析提供了重要的参考。正是基于此,本文最后结合理论分析进行了实证研究,整个实证过程做到了规范严谨。


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