基于主成分分析法的城市創新能力綜合評價*
——以湖南省郴州市為例

廖 妮，李月霞

(湖南師范大學資源與環境科學學院，湖南 長沙 410081)

基于主成分分析法的城市創新能力綜合評價*
——以湖南省郴州市為例

廖 妮，李月霞

(湖南師范大學資源與環境科學學院，湖南 長沙 410081)

在知識經濟高速發展的時期，綜合國力的提升有賴于城市的可持續發展，而創新則是城市區域價值空間可持續提升的動力，所以城市創新能力顯得尤為重要.通過參考已研究得出的城市創新能力評價指標體系，結合指標的構建原則，設計了一套指標體系，包括5個一級指標和16個二級指標.運用SPSS統計分析軟件及主成分分析方法，評價湖南省郴州市城市創新能力，并根據評價結果提出建議，以期為該地區自主創新能力提高提供決策依據.

城市創新能力;評價指標體系;主成分分析法;郴州市

隨著全球經濟的發展，世界格局也悄然發生著變化.現在普遍認為，重塑世界格局的兩大潮流是全球化和地方化.全球化已經成為推動當今世界政治、經濟和社會演變的最重要力量.而地方化又是與全球化相伴而生且相反相成的.一些學者認為當前主導地方化潮流的四個核心問題是“城市發展、文化多樣化、人居環境和分權化”.在全球化與地方化的大背景下，創新是城市區域價值空間可持續提升的動力.創新已成為可持續發展戰略實施的根本保障條件之一，成為金融、知識經濟、信息化以及人才發展戰略等其他功能性發展戰略實施的基礎.面對全球化和地方化的市場發展環境，城市可持續發展戰略選擇和實施的首要問題之一就是提高自身創新能力.目前，我國許多城市都將提高自身創新能力作為首要任務之一，北京、南京、深圳等城市率先提出構建創新型城市的戰略發展思路，并取得了一定的成果，為其他城市做出示范.本文通過選取25個評價指標進行主成分分析，對湖南省郴州市的創新能力進行綜合評價，并針對評價結果提出相關建議.

1 創新型城市的基本內涵

學術界對創新型城市有不同認知，但普遍為人所接受的定義是∶創新型城市是指主要依靠科技、知識、文化、體制、人力等創新要素驅動發展的城市，對其他區域具有高端輻射與引領作用.創新型城市的內涵一般體現在發展模式創新、思想觀念創新、機制體制創新、企業管理創新、對外開放創新和城市管理創新等方面.創新城市的構成要素包括創新資源、創新機制、創新機構以及創新環境.

2 創新型城市的研究綜述

國外關于創新型城市的理論研究始于20世紀90年代.近年來，西方國家和一些國際組織對于建設創新型城市的研究和討論很多.美國學者Saxenian對世界著名高科技產業中心美國硅谷與波士頓128公路地帶興衰的文化進行了比較，開啟了創新型城市文化研究的先河［1］.英國知名城市創新研究機構創始人Landry，在論及創意城市動力機制構成時強調了人的多樣性和開放的組織文化對于城市未來發展的決定性作用［2］.2005年，世界銀行曾發表一份《東亞創新型城市的研究報告》，提出了一系列成為創新型城市的先決條件［3］.在國內，許多學者也提出許多具有理論和實際意義的創新型城市評價體系.杜輝提出6個評價創新型城市的基本指標，分別是∶區域技術對外依存度、發明專利占全社會專利申請量的比重、技術進步對經濟增長的貢獻率、研發投入經費占GDP的比重、高新技術產業產值占工業總產值的比重以及企業研發投入占銷售收入的比重［4］.盧小珠等提出衡量城市創新能力的三個指標∶人才資源、物質基礎、創新成果［5］.代明等提出創新型城市文化特質的三大構成要件∶求新求變的城市文化取向、豐富時尚的市民文化生活、繁榮發達的新興文化產業［6］.

3 城市創新能力綜合評價模型的建立

3.1 城市創新能力綜合評價指標體系的確定

城市創新能力可分為顯性創新能力和潛在創新能力.顯性創新能力包括∶創新研究能力、創新產出能力和創新效益能力;潛在創新能力包括∶創新投入能力和創新環境.

通過參考眾多的已研究得出的城市創新能力評價指標體系，結合指標的構建原則，從創新研究能力、創新產出能力、創新效益能力、創新投入能力和創新環境這五個方面出發，本文設計的指標體系包括5個一級指標，16個二級指標(見表1).

表1 城市創新能力評價指標體系

3.2 城市創新能力綜合評價模型的選擇

本文運用主成分分析法(Principal Component Analysis)來評價湖南省郴州市城市創新能力狀況.主成分分析法最早于1901年由Karl和Pearson應用于非隨機變量，1933年Hotelling將其推廣到隨機變量.其基本思路是建立原始變量的相關線性組合，利用降維的思路，將這些原本相關的變量，組合成新的不相關的變量代替原始變量來分析問題和解決問題.主成分分析法計算步驟如下［7］∶(1)原指標數據的標準化變換;(2)求出指標樣本的相關系數矩陣;(3)計算相關系數矩陣的特征值和特征向量;(4)計算各特征值的貢獻率，并按累計貢獻準則提取主成分;(5)用主成分對評價問題做出綜合分析.

4 湖南省郴州市城市創新能力實證分析

本文結合上節設計的指標體系，根據2005－2009年的《湖南統計年鑒》，得出原始數據表格，通過主成分分析法，綜合評價郴州市城市創新能力.

4.1 湖南省郴州市城市創新能力評價過程

為了描述郴州市自主創新綜合發展的相對水平，本文運用同一方法選取湖南省13個地級市和一個自治州的相同指標進行了分析，指標來源于2009年《湖南統計年鑒》，具體選取了2008年這14個地區的相關數據作為樣本.運用主成分分析法，使用SPSS17.0統計分析軟件，將郴州市城市創新能力與湖南省其他13個地區進行比較.評價步驟如下∶

(1)獲取評價指標的原始數據.

(2)利用SPSS17.0統計分析軟件進行評價.首先對原始數據進行標準化處理.然后在初始因子分析時采用的是主成分分析法，通過降維來確定主成分因子的個數.可以設定主因子的特征值大于1，并且依據因子分析原則，所選定的主因子對方差解釋的累計百分數應到達到85%以上.碎石圖(見圖1)拐點為2，說明保留前兩個因子能概括大部分信息.

圖1 碎石圖

降維結果顯示這兩個特征值大于1的因子對方差的累計百分數為91.82%(見表2)，符合設定的條件，故提取前兩個成分為兩個主成分即F1、F2.

表2 方差貢獻分析

通過SPSS17.0統計分析軟件，得出方差極大正交旋轉后的主成分荷載矩陣(見表3)以及主成分得分系數矩陣(見表4).

表3 旋轉后主成分荷載矩陣

旋轉后主成分荷載矩陣中，每一個載荷量表示主成分與對應的變量的相關關系［7］.從表中可以看出，第一主成分F1在評價指標 X1、X3、X4、X6、X7、X8、X10、X11、X13、X14、X15、X16上有較大的荷載，即與企業科技人員、高校教學科研人員、高科技產業規模以上企業增加值、高新技術產品總產值、人均地區生產總值、城鎮居民人均可支配收入、R＆D經費、政府財政支出、社會固定資產投資額等相關性很強;第二主成分F2對X5、X9、X12有較大影響，即與高技術產業規模以上企業產值占地區比重、城鎮居民登記失業率、R＆D支出占GDP比重相關性很強.

表4 主成分得分系數矩陣

在主成分得分系數矩陣中，各數據為標準化的主成分用標準化后的原始變量線性表示的系數矩陣，由此得到各主成分的得分等于標準化后的原始變量乘以相應的系數［7］.

4.2 湖南省郴州市城市創新能力綜合排名

通過SPSS17.0軟件，算出各主成分的得分后，再運用Excel軟件根據計量模型.

可以得出這14個地區綜合能力得分，從而進行相應的排名(見表5).

表5 各地區創新能力得分及排名

為更形象地表現這14各地區城市創新能力綜合排名，通過Excel軟件創建綜合排名柱狀圖(見圖2).

圖2 湖南省城市創新能力綜合排名

4.3 湖南省郴州市城市創新能力評價結果分析

通過上節的評價結果，可以看到郴州市在湖南省14個地區城市創新能力綜合排名中排第八位，屬于中等偏后，與排名第一的長沙市差距較大.其中，第一主成分和第二主成分排名均排第七位.具體來看，在高新技術產業規模以上企業增加值、人均地區生產總值、城鎮居民人均可支配收入、政府財政支出這四個指標中，郴州排名第六;在高新技術產業規模以上企業產值占地區比重、城鎮居民登記失業率這兩個指標中，郴州排名第七;在大中型工業企業科技人員、高新技術產品總產值、大中型工業企業R＆D經費、社會固定資產投資額、城鎮居民人均消費性支出這五個指標中，郴州排名第八;在每萬人科技人員數、R＆D支出占GDP比重、企業辦科技機構個數這三個指標中，郴州排名第九;在大中型工業企業發明專利數、高等學校教學科研人員這兩個指標中，郴州排名第十三.以上具體指標排名說明，郴州市在創新效益能力和創新產出能力方面屬于全省中等水平;在創新投入能力和創新環境方面屬于全省中等偏后水平;而在創新能力研究方面則排名靠后.

根據湖南省14個地區總體發展水平(見圖3)，郴州與常德、岳陽以及衡陽均屬于中等發達地區這一梯隊.在這一梯隊中，常德城市能力綜合排名第六，岳陽排名第四，衡陽排名第五，顯然郴州城市創新能力相對是較弱的.

圖3 湖南省城市發展水平

造成郴州城市創新能力相對較弱的原因，筆者認為主要有以下幾點∶

(1)知名高校和高水平的研究機構較少，在基礎研究方面沒有優勢，并且現有的科教資源、人力資源與企業創新聯系不強，創新資源市場化程度低，資源優勢沒有充分的發揮出來.

(2)在城市發展過程中，偏重城市的硬實力建設，對城市軟實力建設關注較少.

(3)創新環境建設相對滯后.

5 湖南省郴州市創新能力的提升措施

湖南省郴州市位于湖南省東南部，東鄰廣東，西近廣西，有湖南“南大門”之稱.該市資源豐富，素有“中國有色金屬之鄉”的稱號.依靠其先天優勢和良好的地理位置，郴州市建成了冶金、電力、煤炭、化工、建材、機械、食品、煙草、紡織以及造紙等十大行業.2008年底，郴州市委、市政府提出把郴州建設成為“湖南最開放城市”、“湘粵贛省際區域中心城市”的“兩城”建設的戰略目標.

通過查閱《郴州市2010年國民經濟和社會發展統計公報》，我們可以知道，2010年郴州市高技術工業增加值為12.9億元，比2009年增長了113.4%;全市高新技術企業增加值78.4億元，增長了14.7%;全市取得各類科技成果150項，其中省部級以上科技成果5項;全年專利申請915件，增長22%，其中，發明專利申請195件，增長60%，專利授權457件，增長46%，等等.這些數據說明，郴州市近幾年來對科技發展的重視程度和投入力度有所加大，科技創新成果有所增加，但從整體上看，城市創新能力還需進一步加強.依據上節對該城市創新能力存在問題的原因分析，借鑒其他先行發展城市創新能力的城市的經驗，立足該市的實際情況，提出以下幾點提升措施.

5.1 加大政府對教育、科技、研發方面的投入，吸引并培養有創意人才

建設創新型城市，具有創新精神的專業技術人才必不可少.這就要求在積極引進外來高技術人員的同時，更要引導高等學校在教育中強化創新教育，優化學科專業布局，優化人才培養結構.在科研投入方面，地方政府應結合自身優勢領域，通過財政撥款的方式，增加企業R＆D經費投入.

5.2 增強文化創新力，在建設城市硬實力的同時重視城市軟實力的提升

城市創新的一個重要方面就是文化創新，它屬于城市的內在創新能力.這要求著力打造創新城市的文化特質，注重文化產業的突破.一個創新型城市需要龐大的文化消費市場作為依托，所以打造一個有利于創新型人才成長的人文環境尤為重要，更為重要的是創建一種現代生活方式，豐富市民的文化生活.跨界發展很容易產生創新火花，這就要求當地政府加強體制變革，形成上下游產業鏈重組或聯盟化發展，以提高產業融合效率，以開創精神提升文化創新力.

5.3 改善創新環境，完善城市創新體系，為城市創新能力的發展營造良好的氛圍

創新能力強的城市一般都擁有良好的創新環境，良好的創新環境是維系和促進創新的保障.郴州市在改善創新環境時，應加大對基礎市政設施建設的投入，加強交通、信息通信等基礎設施建設，以支撐高新企業發展.武廣高鐵的開通，有效地拉近了郴州與廣州、長沙、武漢之間的聯系，郴州應抓住這一機遇，加強對外開放，加強與周邊區域在各方面的合作，尤其是高新技術方面的研究與合作，促進產業跨區域發展.

［1］Saxenian，A.Regional Advantage Culture and Competition in Silicon Valley and Route 128［M］.Cambridge:Harvard University Press，1994.

［2］Landry C.The Creative City:A Toolkit for Urban Innovators［M］.London:Earthscan Publications Ltd，2000.

［3］世界銀行.東亞創新型城市的研究報告［R］.2005.

［4］杜輝.創新型城市的內涵與特征［J］.大連干部學刊，2006，(2):10－12.

［5］盧小珠，盧寧寧，鄒繼業，等.創新型城市評價指標體系及標準研究［J］.經濟與社會發展，2007，(10):51 －60.

［6］代明，周飛媚.創新型城市文化特質的經濟學分析［J］.城市問題，2009，(12):56 －61.

［7］肖小英，劉展.基于主成分分析的中國區域創新能力比較研究［J］.江西理工大學學報，2010，(31):61 －66.

(責任編校:晴川)

F299.21

A

1008－4681(2011)05－0084－04

2011－06－15

廖妮(1986－)，女，湖南郴州人，湖南師范大學資源與環境科學學院碩士生.研究方向∶區域與城市規劃.