劉 翠劉 娜

當今世界已步入以創(chuàng)新為主要特征的知識經(jīng)濟時代。創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展主要依靠科技進步、勞動者素質(zhì)提高和管理創(chuàng)新等知識要素，而不是主要依靠土地、資源、勞動力等初級要素的投入和資本要素的規(guī)模擴張。以2008年全球金融危機為分水嶺，各國主要城市相繼通過產(chǎn)業(yè)化和科技創(chuàng)新來使經(jīng)濟走出低迷，陸續(xù)開始重視科技創(chuàng)新能力的提升。創(chuàng)新成為城市經(jīng)濟實力的核心要素和社會發(fā)展的驅(qū)動力量，并成為城市競爭的主要方向。從創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的視角對城市空間結(jié)構(gòu)進行績效評價，進而有針對性地優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)，有助于推動創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，增強城市的創(chuàng)新競爭力。

1 創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)

創(chuàng)新的概念最早由Schumpeter于1912年在經(jīng)濟學領(lǐng)域提出。他認為，創(chuàng)新就是建立一種新的生產(chǎn)函數(shù)，即實現(xiàn)生產(chǎn)要素從未有過的新組合。與工業(yè)社會以“科學的物化”為導向的技術(shù)創(chuàng)新不同，知識社會的創(chuàng)新是運用知識這一基本生產(chǎn)要素來創(chuàng)新知識。20世紀90年代初，F(xiàn)reeman和Camagni提出了創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)（Innovation Network）的概念。創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)是指創(chuàng)新主體在創(chuàng)新過程中通過正式或非正式關(guān)系進行分工協(xié)作所形成的組織形態(tài)。創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的基本要素包括節(jié)點與關(guān)系，節(jié)點與關(guān)系的組合狀態(tài)決定了創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征。與更早期的創(chuàng)新系統(tǒng)概念相比，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的概念將創(chuàng)新環(huán)境等外部因素內(nèi)化為創(chuàng)新主體的行為特征，著重突出創(chuàng)新主體的互動關(guān)系，聚焦于具體的創(chuàng)新過程。

空間是創(chuàng)新活動的物質(zhì)載體，創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)則直接表現(xiàn)為創(chuàng)新活動在空間上的分布。創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點也就是創(chuàng)新主體，同時也處于空間網(wǎng)絡(luò)之中。創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)研究可以在不同的空間尺度展開：以區(qū)域或城市為研究對象的宏觀尺度，以校區(qū)、園區(qū)、社區(qū)為研究對象的中觀尺度，以個體人為研究對象的微觀尺度。許多實證研究利用合作論文、發(fā)明專利等數(shù)據(jù)刻畫了創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的空間結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)：從整體來看，理想化的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化過程包括離散碎片化、單中心—輪軸結(jié)構(gòu)、多中心小世界網(wǎng)絡(luò)、中心—外圍結(jié)構(gòu)等四個階段（圖1）[1]；從局部來看，創(chuàng)新主體之間的直接聯(lián)系與間接聯(lián)系數(shù)量、結(jié)構(gòu)洞、關(guān)系互惠性、強關(guān)系與弱關(guān)系等均對創(chuàng)新績效產(chǎn)生影響。

圖1 理想化創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化過程的四個階段

隨著創(chuàng)新空間研究的不斷深入，許多學者開始關(guān)注創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)與空間網(wǎng)絡(luò)的相互作用機制。相關(guān)研究表明，空間網(wǎng)絡(luò)的鄰近效應（proximity effect）、集聚效應（agglomeration effect）、累積因果效應（cumulative causation effect）影響創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展[2]。這是因為，技能知識（know-how）與人力知識（know-who）等隱性知識（tacit knowledge）的獲取需要面對面的接觸以及在實踐過程中邊干邊學，因此依賴于空間維度的鄰近性；空間維度的鄰近性有助于培養(yǎng)信任、降低成本、促進合作，從而吸引更多的創(chuàng)新資源形成集聚；集聚加速了知識的共享、衍生與轉(zhuǎn)化，從而推動創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的知識存量與創(chuàng)新能力累積增長。

2 創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)的績效評價

創(chuàng)新—空間的相關(guān)性表明，通過有針對性地調(diào)整空間布局可以對創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化?？臻g績效（Spatial Performance）為定量描述創(chuàng)新—空間的相關(guān)性提供了一個有效參照。它指的是通過對空間進行配置而獲得的收益，反映了空間組織的質(zhì)量及效率。依據(jù)空間資源配置的目標不同，可分為空間的經(jīng)濟績效、生態(tài)績效、社會績效、交通績效等。目前空間績效研究比較常見的是對城市空間結(jié)構(gòu)的綜合績效評價，主要從城市空間的空間載體、組成要素、運行機制等三個方面出發(fā)，以社會、經(jīng)濟、環(huán)境、空間、制度等五個維度構(gòu)建評價體系[3]。在建筑設(shè)計層面，針對建成環(huán)境如何支持和滿足使用者需求的后評估（Post Occupancy Evaluation）可作為空間績效研究的重要基礎(chǔ)。該方法自20世紀80年代引入我國之后，已經(jīng)形成了一些突出的方法與案例，主要集中在環(huán)境行為學領(lǐng)域的相關(guān)研究中[4]。

空間的創(chuàng)新績效指的是空間資源配置對創(chuàng)新功能的影響。很多學者從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的視角出發(fā)分析了產(chǎn)業(yè)集群的創(chuàng)新能力，并認為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為影響集群創(chuàng)新績效的重要因素[5]。與孤立研究某個創(chuàng)新空間不同，這種基于網(wǎng)絡(luò)能力的創(chuàng)新績效研究具有客觀性、過程性、可度量性和非完全個體性。目前，空間的創(chuàng)新績效研究已經(jīng)逐漸從集群整體層次的規(guī)模經(jīng)濟、范圍經(jīng)濟等角度向集群內(nèi)部成員間的微觀作用機制過渡。比如，對日本和加拿大的集群研究發(fā)現(xiàn)，在提升創(chuàng)新能力方面，集群內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)連接比區(qū)域間聯(lián)系和國際間交易更占優(yōu)勢，這也證明了空間維度的鄰近性對創(chuàng)新績效的重要性[6-7]。

針對研究側(cè)重點不同，空間創(chuàng)新績效評價的指標選取也有差異。另外，由于創(chuàng)新過程的演化總體上是從簡單的線性過程向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，創(chuàng)新影響要素也從單一要素向多要素發(fā)展，因此在實際應用過程中一般根據(jù)創(chuàng)新空間的網(wǎng)絡(luò)特征而混合采用各種指標。比如，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究通常采用網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、密度、結(jié)構(gòu)洞等指標；關(guān)于網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的研究一般采用連接強度、交互頻率、連接久度等指標；關(guān)于網(wǎng)絡(luò)位置的研究則多采用中心度指標[8]。

3 創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)的績效評價方法

3.1 指標體系

如前文所述，空間網(wǎng)絡(luò)的鄰近效應、集聚效應、累積因果效應影響創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展。這三個效應分別對應創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)的鄰近性、集聚性、持續(xù)性等三個維度。其中，鄰近性指的是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的聯(lián)系能力；集聚性指的是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的稠密程度；持續(xù)性指的是網(wǎng)絡(luò)隨時間變化保持相對穩(wěn)定的能力。除此之外，某些節(jié)點在其他節(jié)點之間的聯(lián)系中扮演著不可或缺的橋梁作用，這些節(jié)點對于建立創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，因此以中介性定義網(wǎng)絡(luò)節(jié)點影響其他節(jié)點聯(lián)系的能力，并將其也作為一個主要的分析維度。

不論是以創(chuàng)新主體及其創(chuàng)新合作關(guān)系所構(gòu)成的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，還是以建筑單體及其路徑連接所構(gòu)成的空間網(wǎng)絡(luò)，都具備網(wǎng)絡(luò)的基本特征。創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)分析就是將個體抽象為“點”，把關(guān)系抽象為聯(lián)系點的“線”，利用圖論等數(shù)學工具對復雜系統(tǒng)進行認知。創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)分析主要包括個體和群體兩個層面。個體網(wǎng)絡(luò)分析主要通過節(jié)點之間的聯(lián)系來衡量節(jié)點的中心度，包括度數(shù)中心度、接近中心度、中間中心度等指標。群體網(wǎng)絡(luò)分析側(cè)重網(wǎng)絡(luò)的群體結(jié)構(gòu)特征，包括K核、派系、切點等指標。各指標的含義及計算公式如表1所示。

創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)的指標體系可從鄰近性、集聚性、中介性、持續(xù)性等四個維度、個體和群體兩個層面進行構(gòu)建。其中，以度數(shù)中心度（個體）和K核（群體）衡量網(wǎng)絡(luò)的鄰近性，以接近中心度（個體）和派系（群體）衡量網(wǎng)絡(luò)的集聚性，以中間中心度（個體）和切點（群體）衡量網(wǎng)絡(luò)的中介性，以這三個維度的六個指標在時間軸的變化來衡量網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)性。

3.2 評價模型

創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)的績效評價研究已經(jīng)從社會計量學、數(shù)學、統(tǒng)計學、概率論等領(lǐng)域發(fā)展了許多定量分析方法，如數(shù)據(jù)包絡(luò)分析評價方法、層次分析法、模糊綜合評價法、灰色系統(tǒng)評價、粗糙集理論等[9]。這些評價方法都非常綜合，也比較精確，但是它們過于依賴全面、復雜、抽象的數(shù)據(jù)，難以融入以圖示語言為主的空間分析，也因此使得關(guān)于創(chuàng)新—空間相關(guān)性的研究受制于兩種分析模式的差異而難以把握兩者互動的細微特征。

近年來開發(fā)的諸多網(wǎng)絡(luò)模型，在對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點關(guān)系進行量化分析的基礎(chǔ)上，將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征以可視化圖形的方式呈現(xiàn)，幫助用戶快速直觀地讀取。目前，可用于創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)研究的可視化模型主要有兩大類。第一類是社會網(wǎng)絡(luò)（Social Network）模型，可研究具有空間屬性的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。運用該方法進行創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)研究有兩個前提：一是創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點需要具備固定且唯一的空間信息，因為只有這樣的節(jié)點才具備空間意義；二是節(jié)點之間的關(guān)系必須確定且唯一，因為該關(guān)系在創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建中僅存在“0”和“1”兩種可能。目前各領(lǐng)域的社會網(wǎng)絡(luò)分析工具已有50多種，大部分具有可視化功能。其中UCINET影響最為廣泛，已應用在不同尺度的社會網(wǎng)絡(luò)研究中（圖2）[10-11]。

圖2 利用UCINET繪制的社會網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)示例

第二類是空間網(wǎng)絡(luò)（Spatial Network）模型，可直接重現(xiàn)現(xiàn)實空間的網(wǎng)絡(luò)特性。與社會網(wǎng)絡(luò)模型相比，空間網(wǎng)絡(luò)模型的節(jié)點具有位置屬性、連邊具有長度屬性、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的拓撲中心性與空間中心性并存。2011年，城市形態(tài)實驗室（City Form Lab）基于ArcGIS平臺發(fā)布了Urban Network Analysis（UNA）插件，開辟了空間網(wǎng)絡(luò)分析的新方向[12]。UNA基于社會網(wǎng)絡(luò)分析方法構(gòu)建模型，以影響范圍（reach）、引力（gravity）、中間度（betweenness）、接近度（closeness）、直線度（straightness）等五種中心度參數(shù)表達空間網(wǎng)絡(luò)特性（圖3）。UNA對于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)指標的定義和計算方式與UCINET基本相同，因此在分析空間特征及其創(chuàng)新動力機制時參數(shù)通用度較高，為研究基于空間的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)關(guān)系提供了便利。

圖3 利用UNA繪制的空間網(wǎng)絡(luò)影響范圍示例（搜索半徑600m）

3.3 操作步驟

進行創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)分析時，首先需要對創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)的“點”和“線”分別進行定義，使得表達創(chuàng)新活動關(guān)系的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)與表達空間結(jié)構(gòu)關(guān)系的空間網(wǎng)絡(luò)不僅具有相關(guān)性，而且具有節(jié)點對應性；不僅能夠被量化表示，還可以采用相同或相近的評價指標進行比較。

然后，運用UCINET和UNA這兩類網(wǎng)絡(luò)分析工具，分別對創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)與空間網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)指標進行量化計算（圖4～5）。創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的創(chuàng)新合作關(guān)系通常根據(jù)創(chuàng)新主體之間合作的專利、論文等成果形式進行定義。若創(chuàng)新主體之間存在創(chuàng)新合作關(guān)系，則認為“點”之間存在連接的“線”，記為“1”；若不存在合作關(guān)系，則認為“點”之間不存在連接的“線”，記為“0”。確定“點”的個數(shù)和“線”的取值之后，建立創(chuàng)新合作關(guān)系的二值矩陣數(shù)據(jù)。通過UCINET軟件平臺，導入矩陣數(shù)據(jù)，分別計算創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的各項指標，并選擇不同形式分別輸出數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

圖4 UCINET操作界面

圖5 UNA操作界面

與社會網(wǎng)絡(luò)模型相比，空間網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點具有位置信息、連邊具有長度信息。UNA將空間網(wǎng)絡(luò)的“點”定義為建筑平面的形心點，將“線”定義為道路中心線，抽象過的建筑“點”經(jīng)垂直距離連接至最近的“線”（圖6）。由于空間網(wǎng)絡(luò)中的點通過線可以全部相連，因此在計算點的中心度時，加入了搜索半徑這一參數(shù)，即只將位于搜索半徑內(nèi)的點納入計算范圍。確定搜索半徑和權(quán)重屬性之后，將創(chuàng)新空間的總平面通過ArcGIS軟件生成建筑形文件和網(wǎng)絡(luò)文件，然后在UNA插件中選擇相應的文件或參數(shù)進行輸入，生成空間網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)指標。

圖6 街區(qū)平面圖（左）及其在UNA的轉(zhuǎn)譯（右）

最后，進一步借助于ArcGIS平臺，實現(xiàn)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)模型與空間網(wǎng)絡(luò)模型之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，對UCINET和UNA輸出的不同表現(xiàn)形式的指標進行統(tǒng)一，并對UNA缺失的指標進行補充。將UCINET輸出的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的個體指標數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為UNA的色彩分級平面圖，將UNA缺失的空間網(wǎng)絡(luò)的群體指標生成為UCINET的拓撲結(jié)構(gòu)圖（圖7～8）。通過比較兩類網(wǎng)絡(luò)的指標圖形，可對兩者的相關(guān)性進行直觀判斷。

圖7 從UCINET到UNA的指標轉(zhuǎn)換（以“度數(shù)中心度”為例）

圖8 從UNA到UCINET的指標補充（以“派系”為例）

關(guān)于指標的比較分析主要通過兩種方式進行。第一種方式是直接對比，也就是直接通過色彩分級平面圖對比創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)和空間網(wǎng)絡(luò)的個體指標、通過拓撲結(jié)構(gòu)圖對比群體指標。指標越接近，說明空間結(jié)構(gòu)績效越高。第二種方式是通過比值進行分析，僅針對個體指標。個體指標包含了每個節(jié)點的中心度數(shù)值，將空間網(wǎng)絡(luò)與創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的個體指標取比值后再賦予UNA模型相對應的“點”，可生成關(guān)于空間網(wǎng)絡(luò)中心度績效的色彩分級平面圖（圖9）。該圖比值越接近1，說明空間網(wǎng)絡(luò)與創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)越匹配，績效越高。

圖9 UNA與UCINET的指標比值輸出（以“度數(shù)中心度”為例）

結(jié)語

以創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)為切入點解析城市空間結(jié)構(gòu)，為城市空間研究提供了一個新的視角。由于創(chuàng)新空間是隨著知識經(jīng)濟崛起而出現(xiàn)的一種新類型，目前針對城市創(chuàng)新職能的空間研究相對較少。在較少的既有研究中，主要關(guān)注社會、經(jīng)濟、制度等創(chuàng)新環(huán)境要素對城市空間的影響，而對創(chuàng)新活動本身與城市空間的相關(guān)性研究不足。本文從創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的視角出發(fā)，將創(chuàng)新環(huán)境等外部因素內(nèi)化為創(chuàng)新主體的行為特征，聚焦于創(chuàng)新主體之間的互動關(guān)系；并且進一步從空間的工具性與能動性出發(fā)，探討城市空間布局如何影響創(chuàng)新主體的互動關(guān)系，即空間布局對創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的推動作用而非被動再現(xiàn)。本文構(gòu)建的針對城市創(chuàng)新空間網(wǎng)絡(luò)分析的量化可視模型，是對空間分析方法的進一步推進，尤其為探討空間特征及其背后的社會作用機制提供了定量化與可視化的分析工具。

資料來源：

圖1：參考文獻[1]；

圖2：參考文獻[11]；

圖3，6：參考文獻[12]；

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