雷懷英，靳辰璐

(天津工業(yè)大學管理學院，天津 300387)

一 引言

科技是第一生產(chǎn)力，經(jīng)濟發(fā)展離不開科技創(chuàng)新。近些年來，我國經(jīng)濟迅速發(fā)展，但區(qū)域發(fā)展卻不平衡，該不平衡問題更多的是由科技方面的差距引起的。區(qū)域科技創(chuàng)新是提升區(qū)域核心競爭力的重要因素，以往學者們?yōu)榻鉀Q我國區(qū)域發(fā)展的不平衡性，嘗試從各個方面來尋求區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的動力。近年來學術(shù)界偏向于從空間統(tǒng)計分析的角度，研究區(qū)域科技創(chuàng)新的問題。因此，本文從空間統(tǒng)計分析的角度，在區(qū)域科技研究中引入地理信息系統(tǒng)(GIS)，從考察區(qū)域科技創(chuàng)新的空間差異入手，分析區(qū)域科技創(chuàng)新空間結(jié)構(gòu)演變歷程和聚集格局及其效應，從而探索出依靠加快區(qū)域科技創(chuàng)新，實現(xiàn)該區(qū)域經(jīng)濟迅速發(fā)展的方法。GIS是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。其最關(guān)鍵的特性是將各種與空間有關(guān)的數(shù)據(jù)與地理位置鏈接在一起，從空間角度出發(fā)對分布在一定地理區(qū)域內(nèi)的各種規(guī)劃、決策和管理問題進行分析、處理和解決。

二 區(qū)域科技創(chuàng)新綜合水平的空間分布特點

區(qū)域科技創(chuàng)新能力已經(jīng)成為衡量本地區(qū)經(jīng)濟能否擁有長期優(yōu)勢的決定性因素之一，區(qū)域科技創(chuàng)新能力同時還是衡量區(qū)域經(jīng)濟參與者是否擁有核心競爭力的重要標志，此外，區(qū)域科技創(chuàng)新能力也是區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的根本動力，宋學峰、王啟仿、劉耀彬從科技投入、科技產(chǎn)出社會管理環(huán)境和可持續(xù)創(chuàng)新這幾個方面構(gòu)建了一套區(qū)域科技創(chuàng)新能力的評價指標體系;邵云飛、唐小我、王為民等對影響區(qū)域科技創(chuàng)新能力因素進行了分析，通過這些研究的啟示，我們構(gòu)建了區(qū)域科技創(chuàng)新能力評價指標體系。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)的可獲取性，從科技投入、科技產(chǎn)出以及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展三個維度，選擇10個指標對區(qū)域科技創(chuàng)新進行評價(見表1)。

為了保證評價結(jié)果的可信度，本文收集了2009－2011年三年間各區(qū)域的相關(guān)指標數(shù)據(jù)，將三年數(shù)據(jù)平均值作為最終的評價指標。數(shù)據(jù)來源于《中國科技統(tǒng)計年鑒》(2009年、2010年、2011年)數(shù)據(jù)整理，其中指標X5(國外論文數(shù))是2年平均，其他數(shù)據(jù)均為2009年至2011年三年每項指標數(shù)據(jù)的平均值。

根據(jù)下頁表1所選取的指標，利用主成分分析法對各區(qū)域進行綜合評價，得到各地區(qū)科創(chuàng)新能力的綜合分后，借助于ArcGIS9.2在中國地圖上對樣本地區(qū)的科技創(chuàng)新綜合水平進行等級劃分(如下頁圖1)。可以非常直觀地反映出我國的科技創(chuàng)新綜合水平的地域分布特點。本文采用的分級方案為Natural Breaks自然間斷點分級法，它是在分級數(shù)確定的情況下，通過聚類分析將差異性最大的數(shù)據(jù)分在不同級，相似性最大的數(shù)據(jù)分在同一級，這種方法比較好保持數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性。

表1 區(qū)域科技創(chuàng)新評價主要指標

圖1 區(qū)域科技創(chuàng)新綜合水平的地域分布圖

區(qū)域科技創(chuàng)新綜合水平得分低于1.1，高于0.15的地區(qū)為科技創(chuàng)新次高水平區(qū)域。這個區(qū)域包括廣東省、江蘇省、天津市，約占樣本總數(shù)的10%。這幾個省份都是位于東部沿海，其中，北京市的巨大科技輻射效應給天津市帶來強大優(yōu)勢，決定了天津市必然較高的科技創(chuàng)新水平;江蘇省近年以來企業(yè)自主創(chuàng)新投入力度不斷加大，創(chuàng)新產(chǎn)出優(yōu)勢凸顯;廣東省的科技創(chuàng)新水平在全國范圍內(nèi)也趨于較高水平。

區(qū)域科技創(chuàng)新綜合水平得分低于0.15，高于－0.1的地區(qū)為科技創(chuàng)新中上等水平區(qū)域。包括福建省、浙江省、山東省、遼寧省，約占樣本總數(shù)的13%。福建省、浙江省、山東省、遼寧省都位于東部沿海地區(qū)，這些省區(qū)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，并且其高等教育水平也比較高，屬于我國經(jīng)濟發(fā)展較靠前的地區(qū)。

區(qū)域科技創(chuàng)新綜合水平得分低于－0.1，高于－0.3的地區(qū)為科技創(chuàng)新中等水平區(qū)域。包括山西省、安徽省、黑龍江省、吉林省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、陜西省、湖南省、湖北省、四川省、重慶市、寧夏回族自治區(qū)，約占樣本總數(shù)的35%。

區(qū)域科技創(chuàng)新綜合水平得分低于－0.3的地區(qū)為科技創(chuàng)新低水平區(qū)域。包括河南省、河北省、青海省、甘肅省、廣西壯族自治區(qū)、江西省、云南省、貴州省、新疆維吾爾自治區(qū)、西藏自治區(qū)、海南省，約占樣本總數(shù)的35%。

可見我國地域科技創(chuàng)新水平呈現(xiàn)明顯的梯度特征，反映了我國不均衡的科技創(chuàng)新力量。區(qū)科技創(chuàng)新水平從西部地區(qū)到中部省域，再到東部沿海地區(qū)依次升高，從北往南也是如此。在少數(shù)地區(qū)科技創(chuàng)新力量分布集中，其中北京市、上海市和科技創(chuàng)新水平較高的環(huán)渤海、長三角和珠三角地區(qū)為科技創(chuàng)新高水平區(qū)域，而中部地區(qū)多為科技創(chuàng)新中等水平區(qū)域，我國的科技創(chuàng)新低水平區(qū)域則是西北的大部分地區(qū)。并且我國這種科技創(chuàng)新水平在不同地域高低不同是與其經(jīng)濟發(fā)展水平是相匹配的。

三 區(qū)域科技創(chuàng)新空間聚集效應分析

(一)區(qū)域科技創(chuàng)新空間自相關(guān)分析

空間自相關(guān)是指一些變量在同一個分布區(qū)內(nèi)的觀測數(shù)據(jù)之間潛在的相互依賴性，所描述的是同一變量在空間位置a與其鄰近位置aj上的相關(guān)性?？臻g自相關(guān)分為兩種，即全域自相關(guān)和局域自相關(guān)。對于任意一個空間變量X，其臨近值對于其自身相似或不相似的程度是空間自相關(guān)所要測度的，如果是正空間自相關(guān)，說明其臨近位置上的數(shù)值相互間比較接近，反之，則表明臨近位置上的數(shù)值相互間不接近。

一般常用空間自相關(guān)指數(shù)Moran’s I統(tǒng)計量來測度空間自相關(guān)，假設(shè)研究區(qū)域中有n個單元區(qū)域，以R＆D經(jīng)費為衡量指標，記第i個區(qū)域的R＆D經(jīng)費為yi，ˉy表示所有區(qū)域R＆D經(jīng)費的平均水平，則Moran’s I可定義為:

其中Wij為空間權(quán)重矩陣，是對空間接近性的定量化測度。該矩陣的計算方法有多種，因為對接近性的定義不同，而本文選用的是鄰近定義，單元面積共享邊界定義為鄰近，如果兩個單元共享邊界，則權(quán)重矩陣Wij=1，否則Wij=0，即:

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Moran’s I指數(shù)的取值范圍在－1到+1之間，Moran’s I的期望值為正數(shù)表示正相關(guān)，Moran’s I的期望值為負數(shù)則表示負相關(guān)，如果Moran’s I的值接近0，則表明空間過程不相關(guān)。空間集聚程度越高，Moran指數(shù)則越大。

根據(jù)Moran’s I指數(shù)的公式，選取我國科技創(chuàng)新R＆D經(jīng)費內(nèi)部支出指標進行計算(見表2)。

表2 2006－2011年我國科技創(chuàng)新R＆D經(jīng)費支出的空間自相關(guān)系數(shù)

表2是2006年至2011年我國科技活動經(jīng)費內(nèi)部支出的G值和Z值，從表中可以看出Moran I的顯著性檢驗值Z值均大于正態(tài)分布函數(shù)在0.01水平下的數(shù)值，即臨界值1.96，表明我國科技創(chuàng)新經(jīng)費內(nèi)部支出的空間自相關(guān)性為明顯的正相關(guān)，即全國各省科技創(chuàng)新R＆D經(jīng)費內(nèi)部支出處于非隨機的空間分布狀態(tài)，科技創(chuàng)新水平較高的區(qū)域傾向于聚集在一起，科技創(chuàng)新水平較低的地區(qū)也聚集在一起。

(二)區(qū)域科技創(chuàng)新的空間集聚模式演化

在實際情況中全局Moran’s I指數(shù)只能對研究區(qū)域整體進行空間相關(guān)性測度，而局部Moran’s I指數(shù)則可以度量一些存在空間異質(zhì)性的區(qū)域，即空間自相關(guān)性在一些區(qū)域上的程度較高，而在另一些區(qū)域上程度較低，甚至有可能在同一研究區(qū)域中同時出現(xiàn)正的自相關(guān)和負的自相關(guān)。設(shè)研究區(qū)域為i區(qū)域，以所選指標在i區(qū)域觀測值度量的局部Moran’s I指數(shù)定義為:

式中yi，yj分別是對于均值和標準差的標準化變量;即:yi=(xi－ˉx)/δ，δ為所選指標在i區(qū)域觀測值(xi)的標準差。

從計算公式可知，局部Moran’s I的計算分為兩部分，一部分是區(qū)域i的觀測值與全國觀測值均值的離差的標準化變量，另一部分是相鄰區(qū)域觀測值與全國觀測值加權(quán)平均后的均值離差的標準化變量。由于這兩個部分的不同取值，分為四種聚集類型，聚集類型不同所表示的一個地區(qū)和其鄰近地區(qū)之間存在的關(guān)系也不相同。四種聚集類型如下所示:

(1)H－H 型(High－High)。Ii＞0，表示該區(qū)域有較高水平，而且與其鄰近區(qū)域有較小的空間差異，即高水平區(qū)域被其他高水平區(qū)域所包圍;

(2)L－H型(Low－High)。Ii＜0，表示該區(qū)域有較低水平，而且與其鄰近區(qū)域有較大的空間差異，即低水平區(qū)域被其他高水平的區(qū)域所包圍;

(3)L－L型(Low －Low)。Ii＞0，表示該區(qū)域有較低水平，而且與其鄰近區(qū)域有較小的空間差異，即低水平區(qū)域被其他低水平區(qū)域所包圍;

(4)H－L型(High－Low)。Ii＜0，表示該區(qū)域有較高水平，而且與其鄰近區(qū)域有較大的空間差異，即高水平區(qū)域被其他低水平的區(qū)域所包圍。

通過 ArcGIS9.2 軟件對 2000、2005、2008、2011年的局部Moran’s I指數(shù)LMIi和Z檢驗值分別進行計算，并利用以上類型劃分規(guī)則進行劃分，制作可視化地圖(見圖2)。

圖2 我國區(qū)域科技創(chuàng)新局部自相關(guān)類型分布圖

從圖2可以直觀地看出，2000年以來我國區(qū)域科技創(chuàng)新的聚集格局變化不大，基本具有以下特點:(1)H－H型區(qū)域的變化趨勢不太明顯。在數(shù)量方面，H－H型區(qū)域2008年和2011年比2000年和2005年數(shù)量多增加一個天津地區(qū)。在范圍方面，H－H型的區(qū)域分布在東部沿海地區(qū)，上海為中心區(qū)域城市，具有一定的擴散效應，以江蘇和上海為中心，形成天津——山東——江蘇——上?！憬陌l(fā)展紐帶。(2)H－L型區(qū)域數(shù)量較少，只有五六個區(qū)域，該類型區(qū)域其本身經(jīng)濟發(fā)展較快，而周圍區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展較慢，最為典型的區(qū)域是四川，這些地區(qū)的科技創(chuàng)新對全國的科技創(chuàng)新起著重要帶動作用。加上政府的政策扶持，對這些地帶進行有效規(guī)劃，其科技創(chuàng)新可以帶動其周圍地區(qū)科技創(chuàng)新的提升，從而起到示范和帶動作用。(3)L－H型2011年相比前三年有所增加，該區(qū)域其科技創(chuàng)新較慢，而周圍區(qū)域科技創(chuàng)新較快，主要位于H－L型和H－H型區(qū)域板塊的中間地帶，具有被帶動的潛力。(4)L－L型區(qū)域基本分布于西部和北部的廣大連片地域，以及中部的貴州、重慶等地。可見這些科技創(chuàng)新的低洼地帶一直沒有找到新的科技創(chuàng)新點。

四 區(qū)域科技創(chuàng)新的空間擴散效應

早在1953年黑格斯特蘭德(Hgerstrand)已經(jīng)對創(chuàng)新空間擴散規(guī)律和內(nèi)在機制進行了詳盡的探索，研究提出兩個重要結(jié)論:“等級效應”和“鄰近效應”。前者是指在一個體系中，創(chuàng)新總是按照等級來擴散，創(chuàng)新逐步由高梯度地區(qū)向低梯度地區(qū)擴散，后者是指創(chuàng)新從創(chuàng)新源逐漸向周圍地區(qū)擴散。區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中的點軸擴散理論中的“軸”是一個高梯級的線狀地帶，即由若干個高梯級地區(qū)相互連成的一個區(qū)域。在這個區(qū)域上，交通往來便利，信息交流暢通，從經(jīng)濟距離來考慮，這個軸線就縮為一個“點”，成為一個更大的增長極，增長極是科技創(chuàng)新空間擴散的源泉。目前我國已經(jīng)形成以天津——山東——江蘇——上?！憬目萍紕?chuàng)新發(fā)展紐帶，構(gòu)成了區(qū)域經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展的增長極和原動力。

通過中國區(qū)域科技創(chuàng)新局部自相關(guān)類型分布圖只能看出擴散數(shù)量和范圍，不能夠清晰地看出四年之間高聚集地擴散效應存在的差別，所以利用Arc－GIS9.2軟件對2006年、2008年、2010年、2011年的區(qū)域科技創(chuàng)新分布圖做渲染，如下頁圖3所示。

圖3 中國區(qū)域科技創(chuàng)新分級渲染圖

圖3是我國科技經(jīng)費內(nèi)部支出分布的分級渲染圖，灰色區(qū)域的大小表示該項指標在該區(qū)域的影響范圍的大小。從圖中可以明顯地看出影響范圍最大的區(qū)域始終是上海、北京、廣東和江蘇，在2011年以江蘇、上海為中心向四周擴散，東海岸幾乎連成一片，由東向西影響范圍有所縮小。在西南和西北地區(qū)主要分布的是影響范圍較小的區(qū)域，中部的貴州和湖南等省域也屬于影響范圍較小的區(qū)域。隨著時間的推移，每個年份的情況也有所變化。可以從圖中清楚地看到，與2000年對比，沿海地區(qū)的情況在2011年發(fā)生了很大變化，但中西部地區(qū)變化不大，導致中西部地區(qū)與東部地區(qū)的差距仍然較大。

五 結(jié)論

本文將空間地理信息與統(tǒng)計分析相結(jié)合用于研究區(qū)域科技創(chuàng)新，對我國科技創(chuàng)新空間分布特點進行了分析，并且對其空間聚集效應和擴散效應進行了實證研究。主要觀點和結(jié)論有:

(1)我國地域科技創(chuàng)新水平呈現(xiàn)明顯的梯度特征，區(qū)科技創(chuàng)新水平從西部地區(qū)到中部省域，再到東部沿海地區(qū)依次升高，從北往南也是如此。

(2)全國各省科技創(chuàng)新R＆D經(jīng)費內(nèi)部支出的空間分布是非隨機狀態(tài)，Moran’s I指數(shù)表明科技創(chuàng)新水平存在顯著的空間自相關(guān)性，較高的科技創(chuàng)新水平區(qū)域傾向于聚集在一起，較低的科技創(chuàng)新水平地區(qū)也聚集在一起，科技創(chuàng)新水平相同的區(qū)域在地域上有顯著的聚集特征。

(3)從擴散數(shù)量和范圍看2000年以來科技創(chuàng)新的聚集格局的變化不明顯，擴散的范圍和數(shù)量變化不大，但從擴散的效應來看科技發(fā)達地區(qū)的擴散與帶動作用卻明顯增強。

科技創(chuàng)新是區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的核心競爭力，科技創(chuàng)新的擴散與帶動作用是區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的原動力，由于科技創(chuàng)新呈現(xiàn)梯度發(fā)展的空間特點，政府相關(guān)部門應該首先從擴散的數(shù)量和范圍上著手，一邊引導相鄰區(qū)域之間加大科技合作的力度和范圍，另一方面對低科技創(chuàng)新的區(qū)域進行政策上傾斜和扶持。

［1］王賢文.基于GIS的區(qū)域科技發(fā)展空間結(jié)構(gòu)與合作網(wǎng)絡(luò)分析［D］.大連理工大學，2009.

［2］段建鋒，雷懷英.基于GIS的縣域經(jīng)濟空間結(jié)構(gòu)及其聚集效應研究——以山西為例［J］.寧夏社會科學，2011(6):55－61.

［3］丁 剛，胡聯(lián)升，嚴維青.我國省域人口安全水平的現(xiàn)狀評價與空間相關(guān)性分析——基于GCPA模型和Moran’s I統(tǒng)計量［J］.電子科技大學學報:社會科學版，2011(2):23－26.

［4］汪振明.我國區(qū)域科技創(chuàng)新能力評價研究［D］.西北農(nóng)林科技大學，2010.

［5］張麗華，林善浪，汪達欽.我國技術(shù)創(chuàng)新活動的集聚效應分析［J］.數(shù)量經(jīng)濟技術(shù)經(jīng)濟研究，2011(1):3－18.

［6］張仁開，楊耀武.我國科技進步與經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)性評價研究［J］.世界科技研究與發(fā)展，2007(1):100－106.

［7］趙立民.梯度推移與區(qū)域經(jīng)濟和諧發(fā)展［N］.光明日報，2006－07－31(9).

［8］魏 峰，江永紅.安徽省中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率的評價及影響因素分析［J］.中國科技論壇，2012(8):100－106.

［9］歐變玲，龍志和，林光平.空間經(jīng)濟計量滯后模型Moran檢驗的漸近分布［J］.管理科學學報，2011(12):79－86.