本文数据主要来自2011—2019年《中国统计年鉴》和中国碳核算数据库（CEADs）。西藏自治区境内只有一条38公里的机场高速公路,且碳排放量数据难以获取。鉴于此,本文研究对象为我国国内（不含港澳台）除西藏自治区外的省（自治区、直辖市）。

高速公路系统和经济社会系统是多目标、多层次、多因素的,也是两个互为输入输出的复杂系统,因此高速公路网规模与经济社会适应性评价涉及内容较多。本文遵循目的性、科学性、系统性、导向性、可操作性原则,从投入产出角度,构建系统全面的评价指标体系,以反映高速公路网规模对经济社会高质量发展及对生态环境的影响。

根据高速公路网规模与经济社会适应性的定义及内涵,本文创新性地从效率视角测度高速公路网规模与经济社会适应性水平。投入指标选择高速公路网综合密度^[20]和公路客货周转量。其中,公路客货周转量是公路旅客周转量和公路货物周转量综合指标,该指标的计算方法是：将公路旅客周转量和公路货物周转量按一定比例换算成相同单位（万吨公里）后加总求得,将“10人公里”折算为“1吨公里”。产出指标从高速公路与经济发展、社会进步、资源环境和综合交通适应性等4个方面遴选^[16]。

在与经济发展适应性方面,考虑到人均GDP这一指标可利用各省GDP间接获得,不仅从宏观角度反映了经济总量,而且可反映经济发展质量,因此选取人均GDP^[6]作为产出指标之一,侧面刻画高速公路产生的直接经济效益。另外,投资、消费、出口作为拉动经济增长的“三驾马车”,能够反映一国（或地区）经济实力、市场规模和开放程度。因此,本文以支出法核算GDP中我国2010—2018年投资、消费和出口对GDP增长的贡献度（43%, 53%和21%）,将其作为权重,将固定资产投资额^[11,17]、社会消费品零售总额^[11,17]和外商投资企业投资总额按投资、消费、出口对GDP的贡献度进行加权,汇总得到投资、消费和出口综合指标（Invest, Consume and Output, ICO）,用以反映高速公路产生的间接经济效益。

在与社会进步适应性方面,与人口相关的一些社会指标通常被用来评价社会发达程度。自改革开放以来,我国城镇化水平显著提高,乡村振兴规划落地见效,2020年城镇化水平达到63.9%,反映了发展成果由人民共享这一理念。另外,物质生产是一个社会存在和发展的前提,而人口是物质生产的自然基础,合理密度的人口能够充实地区的劳动力资源,带动社会的进步。因此,本文将城镇化水平^[6,16]、人口密度^[31]作为反映社会进步的两个产出指标。

在与资源环境适应性方面,随着经济社会进入高质量发展阶段,交通运输系统需要遵循绿色、低碳发展理念。本文采用碳排放量^[32]这一非期望产出反映高速公路发展对环境的负向外部性影响。借鉴Seiford等^[33]对非期望产出的处理方法,将负向指标乘以-1再加上一个足够大的正数,使得处理后的指标值大于0,则处理后的指标可直接纳入模型。

在与综合交通适应性方面,陈亚等^[17]以公路客运量、公路货运量指标反映交通运输系统满足交通运输需求的能力及产出水平。考虑到公路客运量和公路货运量量纲不同,将“10人”折算为“1吨”,最终折合为同一单位（万吨）后加总,得到公路客货运量综合指标。借鉴刘奕等的研究成果^[16],即以民用汽车拥有量反映车辆对公路里程需求程度,本文将民用汽车拥有量、公路客货运量纳入产出指标体系。

本文所构建的投入产出指标体系如表1所示。

数据包络分析法（Data Envelopment Analysis, DEA）作为一种非参数评价方法,其基本思想为构建有效生产前沿面,度量各决策单元与生产前沿面的距离,从而得到各决策单元相对效率值。DEA涵盖很多扩展模型,其中最为常用的两种模型为：规模报酬不变（Constant Returns to Scale, CRS）条件下的模型,即CCR模型和规模报酬可变（Variable Returns to Scale, VRS）条件下的模型,即BCC模型。CCR模型允许收益随规模增加而无限增加,而BCC模型假设边际收益可变,即收益不会随着规模增加而无限增加,往往更符合实际。鉴于作为研究对象的30个省（自治区、直辖市）高速公路网规模差异较大,且产出指标并不随规模增大而无限增大,故采用BCC模型。

相较于基于截面数据的CCR或BCC模型,基于面板数据视窗分析模型可直观揭示评价单元相对效率的时间演变规律,也可完整刻画其全貌。美国统计学家G. Kloop于1985年提出了视窗分析（Window Analysis, WA）模型。它首先将不同时期的同一决策单元（Decision Making Unit, DMU）视为不同的决策单元,确定窗宽后,计算视窗内所有决策单元相对效率;继而将最早时期数据剔除,增加下一个时期数据,即视窗向后滑动一次,测算新视窗内决策单元相对效率;最后取某决策单元在相同年份效率值的平均值作为其在某年份的效率得分。

假设有 n 个决策单元,分别为 \mathrm{DM} {\mathrm{U}}_1 , \mathrm{DM} {\mathrm{U}}_2 ,…, \mathrm{DM} {\mathrm{U}}_n ,每个决策单元 \mathrm{DM} {\mathrm{U}}_j ( j = 1 , \mathrm{} 2 , \cdots , \mathrm{} n ) 对应相同的 m 维输入和 s 维输出,面板数据时期数为 t ( t = 1 , \mathrm{} 2 , \cdots , \mathrm{} T ) 。则第 j ( j = 1 , \mathrm{} 2 , \cdots , \mathrm{} n ) 个决策单元对应的 m 维投入向量和 s 维产出向量分别为： x_j^t = ( x_{1j}^t , \mathrm{} x_{2j}^t , \cdots , \mathrm{} x_{\mathit{mj}}^t {)}^T 和 y_j^t = ( y_{1j}^t , \mathrm{} y_{2j}^t , \cdots , \mathrm{} y_{\mathit{sj}}^t {)}^T 。假设窗宽为p ( 1 \le \mathrm{p} \le T ) ,则对于 T - p + 1 个视窗进行测算,第 k ( 1 \le k \le T - p + 1 ) 个视窗有 n \times p 个决策单元,对应视窗投入矩阵和产出矩阵分别可以表示为：

其中, X_k 和 Y_k 分别为 m \times \mathit{np} , s \times \mathit{np} 矩阵。

BCC视窗分析模型能准确刻画2010—2018年我国省际高速公路网规模与经济社会适应性水平,对各决策单元排序,进而从时间和空间两个维度深入剖析发展趋势及地域差异,为相对效率较低的省份寻找学习标杆,提升适应性水平。综上所述,采用输出导向的BCC视窗分析模型是合理的。第 k 个视窗中第 j 个DMU的相对效率可通过求解线性规划（式（1））的最优解得到maxη：

式（1）中： \eta 为 t 时刻第 j 个决策单元相对效率值; e 为 n 维单位行向量; \lambda = ( {\lambda }_1 , \mathrm{} {\lambda }_2 , \cdots , \mathrm{} {\lambda }_n {)}^T 为强度向量;窗宽取为3,则 X_k 和 Y_k 分别为 2 \times 90 , 7 \times 90 维矩阵。

对各视窗对应年份测算结果取平均值得到各地区年度效率值。为了防止极端权重出现,本文将公路客货运周转量与高速公路网综合密度权重比限制在0.5~2之间,人均GDP与高速公路网综合密度、民用汽车拥有量与碳排放量、ICO与城镇化水平权重比均限制为大于0.5,公路客货运量与人口密度、公路客货运量与人均GDP之间权重比大于1。

本文从效率角度,以高速公路网规模与经济社会适应性相对效率值反映二者适应性水平。效率值越大,说明高速公路网规模与经济社会适应程度越高。建立输出导向的BCC视窗分析模型,利用EMS1.3软件测算2010—2018年省际高速公路网规模相对效率值,结果如表2所示。

从表2可以看出,高速公路网规模与经济社会适应性整体水平相对较高,区域差异明显。综合来看,2010—2018年30个省（自治区、直辖市）高速公路网规模与经济社会适应性平均效率值为0.785,处于相对较高水平。依据效率值计算结果,将决策单元划分为三个梯队：第一梯队为广东、山东、江苏、上海、北京、浙江、安徽、天津、四川和云南,考察期内效率平均值为0.895;第二梯队为河南、福建、江西、广西、重庆、湖南、海南、湖北、青海和辽宁,考察期内效率平均值为0.780;第三梯队为河北、甘肃、吉林、宁夏、黑龙江、贵州、新疆、陕西、内蒙古和山西,考察期内效率平均值为0.679。各省（自治区、直辖市）效率值标准差为0.099,三大梯队间高速公路网规模与经济社会适应性水平差异明显。考察期内效率均值最高的是广东省,其值高达0.965;均值最低的是山西省,其值为0.563;中位数是0.784,这说明效率值较低的地区其高速公路网规模与经济社会适应性水平还有较大的提升空间。具体来看,广东省每年效率值都在0.95以上,与有效前沿面非常接近。同时,广东省通过发展高速公路来提高自身对外投资水平和消费水平的举措,为其他各省（自治区、直辖市）提供了借鉴。此外,山东省和江苏省的效率值也较高,考察期内均值分别为0.940和0.939,上海市和北京市的效率值相同,为0.929。下面通过个案分析高速公路系统与经济社会系统双向促进的原因。广东省作为我国的经济大省,经济结构持续优化,2015年起第三产业对地区GDP贡献率高于第一产业和第二产业的总和,经济发展内生动力强,连续十几年经济总量领先其他省份。2020年,广东省高速公路里程突破10 000公里,总里程连续七年排名全国第一。此外,广东省公路客货运周转量和公路客货运量也位居全国第一。山东省不仅是我国人口大省,也是经济大省。2019年山东省的GDP总量为71 067亿元,仅次于江苏省和广东省。此外,近十年山东省社会消费品零售总额和固定资产投资额均位居前三,以消费和投资拉动省内经济增长。在高速公路规划方面,山东省按照《交通强国建设纲要》的要求,加快“九纵五横一环七射”的网络布局建设。江苏省经济总量常年居全国第二,人均GDP仅次于北京和上海。从2011年开始,江苏省高速公路网综合密度连续十年居全国第五,反映了高速公路与经济发展之间的高度适应性。在未来的高速公路规划方面,江苏省将全面建成“能力充分、覆盖广泛、便捷高效、开放互联”的高速公路网,促进交通、经济、社会的协同发展,有效支撑国家重大战略的顺利实施。浙江省作为经济强省,其效率值居第六位,消费市场线上线下加速融合,拥有全国最大的中小企业电子商务平台和网络零售平台,网络零售额居全国第二;新型城镇化稳步推进,城镇体系不断完善,城镇化水平从2015年的65.8%增长到2020年的71%;加强省域开放与合作,推进长江经济带绿色发展、生态优先;国际交往“引进来”与“走出去”双向互动格局形成,扩大利用外资规模,助力畅通双循环;“十三五”时期,交通投资等重点领域增速均在两位数以上,有效投资扩大。北京市和上海市平均效率值受到高速公路网综合密度的限制。作为首都,北京市近几年高速公路网综合密度位居第三,人均GDP从2011年开始连续十年居全国榜首。按照《京津冀协同发展交通一体化规划》的要求,北京市继续加快“一场、两网”建设,逐步推进区域交通格局由“单中心、放射状”向“多节点、网格状”转变,助力构建以首都为核心的京津冀城市群体系,以自身发展带动周围城市发展。上海市近九年的平均效率值和北京市相同。上海是我国最先发展高速公路的城市,考察期内高速公路网综合密度居全国首位,人均GDP略低于北京市,居全国第二。此外,上海作为国际性大都市,其城镇化水平居全国第一,城镇化建设成为拉动上海市经济社会发展的抓手。北京市和上海市作为直辖市,其经济社会发展水平领跑全国,但囿于区域内高速公路网综合密度较小,其效率值低于广东省、山东省和浙江省。陕西、内蒙古和山西的平均效率值分别为0.64、0.631和0.563,位于后三位。内蒙古自治区得益于其广阔的土地面积以及丰富的矿产资源,近年来经济发展迅猛,但经济发展的负面影响也不断显现,主要体现在环境方面。内蒙古碳排放量居高不下,仅次于山东省和山西省,这是导致其效率较低的重要原因。山西省人均GDP在全国各省份中排名较低,煤炭、冶金等能源产业是山西省经济发展的支柱性产业,而其他产业总和不足能源产业规模的1/4,导致其碳排放量连续五年居全国之首。从产业结构来看,第二产业在山西省的GDP中占较大比重,第一产业和第三产业较为落后。以广东省为对照,山西省的碳排放量和人均GDP指标均有较大的提升空间。在碳达峰、碳中和目标下,山西省应加大以资源综合利用为重点的传统产业绿色改造力度,促进绿色新型产业发展。从投入指标来看,山西省的地形特点在一定程度影响了交通基础设施建设,道路建造成本高。陕西省交通建设项目大多位于陕南秦巴山区、陕北黄土沟壑区,地形地质条件复杂,特殊结构桥梁、特殊地质长大隧道等复杂工程较多,这在一定程度上导致其高速公路发展受限,表现为效率偏低。

2010—2018年我国部分省（自治区、直辖市）平均效率值变化趋势如图1所示。

从图1可以看出,除贵州和新疆的平均效率值波动较大外,其他各省（自治区、直辖市）均在小幅波动后趋于平稳,这说明我国各省（自治区、直辖市）高速公路网规模与经济社会适应性水平呈现出较为稳定的发展态势。具体来说,平均效率从2010年的0.752下降到2011年的0.737,然后上升至2014年的0.863,继2016年降至0.762后又上升到2018年的0.774。从投入产出数据可知,2010—2012年效率波动是因为这两年“高速公路网综合密度”这一投入指标上升较快,其中湖南省2012年的高速公路网综合密度比2010年增长了73.3%,而新疆维吾尔自治区这一指标的增长率达到了187.5%。这可能是由于“十二五”期间,交通运输部以国家高速公路网建设为龙头,加强省际连接线建设,到2015年基本建成了国家高速公路网,但产出增长仍需时间,这就使得短时间内高速公路网规模处于一定的超前发展状态。结合表2还可以看出,高速公路网规模的经济社会适应性省际差异逐步减弱,广东省实现稳定高位发展。从差异性来看,变异系数从2010年的0.139持续上升到2012年的0.180,继而逐步下降至2014年的0.107,2015—2018年稳步上升至0.15。这说明2010—2018年各省（自治区、直辖市）间效率值具有一定的差异。具体而言,考察期内新疆维吾尔自治区和贵州省平均效率值变异系数均大于0.1,效率波动幅度与其他各省（自治区、直辖市）相比较大,而广东省变异系数为0.028,是30个考察对象中最低的,说明该省的高速公路网规模与经济社会适应性水平保持在高位的同时实现了稳定发展。

依据《中国统计年鉴》对地区的划分,本文将考察的30个省（自治区、直辖市）分为东部、中部、西部和东北等4个区域。其中,东部10个,包括北京、天津、河北、上海、江苏、浙江、福建、山东、广东、海南;中部6个,包括山西、安徽、江西、河南、湖北、湖南;西部11个,包括四川、新疆、内蒙古、青海、云南、重庆、贵州、陕西、甘肃、广西、宁夏;东北3个,包括辽宁、吉林、黑龙江。为了深入剖析高速公路网规模与经济社会适应性水平的地区差异,测算了以上4个区域的相对效率值,结果见表3。

从表3可以看出,东部的效率遥遥领先,均值最高,中部和东北次之,西部最低。结合投入产出指标进一步分析可知,在投入方面,东部在高速公路网综合密度上的投入高于中部、西部和东北;在产出方面,东部的人均GDP、ICO、民用汽车拥有量远高于其他3个区域,即东部经济发展水平高是东部效率值高于西部、中部和东北的重要原因。而西部的平均效率值与中部及东北相差不大,这是由于近年来以“一带一路”为引领,加大了西部开发力度。在经济方面,推动西部地区对外开放由商品和要素流动型逐步向规则制度型转变,落实好外商投资准入前国民待遇加负面清单管理制度。在交通方面,支持新疆加快丝绸之路经济带核心区建设,形成西向交通枢纽和商贸物流、文化科教、医疗服务中心;支持重庆、四川、陕西发挥综合优势,打造内陆开放高地和开发开放枢纽。在投入方面,西部高速公路网综合密度明显低于中部和东部,说明西部高速公路网建设力度还需加大。

东北地区经济发展减缓,人口流失严重,高速公路经济效益和社会效益有待进一步提高。新中国成立之初,东北是我国重工业基地和粮食生产基地,但近年来经济转型升级步伐还不够快,经济发展明显低于全国平均水平,其人均GDP增速大幅减缓,2012—2015年几乎均以50%的速度递减。同时,黑龙江省的失业率在全国排名靠前,侧面反映了东北地区经济转型面临较大的压力。在工业方面,2012—2016年,除吉林省的工业企业利润总量基本保持稳定之外,其余两省规模以上工业企业利润均有所下降。随着经济增长方式转型的不断深化,东北地区产业交替所导致的市场结构调整是经济增长较缓的一个主要原因。研究时限内东北地区人口增长率始终处于较低水平,2014年转为负值,但是人口出生率始终高于死亡率,说明东北地区存在较为严重的人口流出现象,长期来看对经济增长不利。

从离散程度来看,西部变异系数为0.094,东部次之,东北最低,中部最高,说明中部各省（自治区、直辖市）高速公路网规模与经济社会适应性的效率差异较大。

为促进我国高速公路网规模与经济社会的协调发展,提出以下政策建议。

（1）因地制宜发展高速公路

作为我国第一个高速公路里程过万的省份,广东省近些年的ICO值均位于全国前列,其通过扩大城市内部消费和投资需求来实现经济进一步发展的方式,对我国其他省份的高速公路建设具有一定的借鉴意义。各省（自治区、直辖市）可以根据自身地理位置、经济条件以及未来发展预期,在高速公路网规模方面适度超前发展,带动内部与外部的经济交流。经济发展水平及工业化水平较低的城市,运输能力和需求也普遍较低。如果高速公路不能带来预期效益,势必会造成资源浪费和经济损失。因此,高速公路建设不能盲目追求速度和规模,而应根据地区经济发展状况合理规划。

（2）协调推进地区间高速公路建设

城市之间通过高速公路实现区域协同发展,建立以点带面、立足自身、辐射周边的高速公路运输体系。沿线区域应借助高速公路行车速度快、通行能力大的优势来进行农业物资的调入与转出,对农业生产结构进行优化。同时以高速公路为媒介,缩短产销地之间的运输时间,降低商品运输成本,改善商品的贸易环境与条件,建立与高速运输和产业密集分布相适应的产业结构体系,促进区域经济增长方式的转变,提高产业经济竞争力,推动经济的持续健康发展以及城乡一体化建设。在高速公路网规划中,要考虑各省（自治区、直辖市）之间的规模适应性和布局合理性,通过构建经济发展高水平城市与周边城市的高速公路网体系,来促进地区之间优势互补和沿线地区产业经济发展,实现高速公路网规模与经济社会科学、持续的协同发展。

（3）深入贯彻绿色发展理念,建设资源节约、环境友好型高速公路

广东省部分城市的高速公路建设注重生态环保和品质提升,将绿色理念与高速公路建设相融合,充分利用周边环境所提供的风能、光能、水能等绿色资源,为高速公路的运营提供了更多低碳、环保的清洁能源,给司乘人员提供了良好的驾乘环境,提升了安全感和舒适感,可为其他省份的绿色公路建设提供一些参考和借鉴。应统筹规划高速公路与资源利用、环境保护及运行功效之间的关系,达到资源消耗最小化、废气排放最低化和运营效率最大化,全面提升高速公路网的建设水平。此外,应树立生态高速公路建设理念,借鉴国内外已建成的示范性生态高速公路的经验,关注区域生态系统,注重与周围景观风貌、地域文化的协调,实现通行效率高且景观优美。