基于空間面板模型的城市化與區(qū)域創(chuàng)新能力實證研究

程海森　劉立軍

摘要：運用空間面板技術(shù)，建立超越對數(shù)生產(chǎn)函數(shù)擴展模型，設(shè)置地理距離空間權(quán)重矩陣，對2005年～2013年中國大陸30個省級行政區(qū)域（西藏除外）的城市化水平與區(qū)域創(chuàng)新能力的空間關(guān)系進行考察。研究結(jié)果表明，城市化與區(qū)域創(chuàng)新能力存在顯著的正向空間效應(yīng)，城市化對區(qū)域創(chuàng)新能力有較大正向影響，通過城市化水平的提升，能夠有效地促進區(qū)域創(chuàng)新能力的提高。

關(guān)鍵詞：城市化；區(qū)域創(chuàng)新能力；空間面板模型

一、 引言

自從亞當·斯密提出經(jīng)濟增長問題以來，熊彼特、Solow（1957）、Arrow（1962）、Romer（1986）以及Aghion and Ho- witt（1992）等無不對創(chuàng)新青睞有加，認為創(chuàng)新是一個國家經(jīng)濟增長的動力與源泉，創(chuàng)新能力更是其經(jīng)濟持續(xù)性增長的關(guān)鍵。

近年來，城市化憑借人力資本積累、研發(fā)資金投入、專業(yè)企業(yè)聚集、基礎(chǔ)設(shè)施保障及信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建等方面的顯著優(yōu)勢，吸引著國內(nèi)外越來越多的學(xué)者分別從理論和實證兩方面對城市化與區(qū)域創(chuàng)新能力的關(guān)系展開深入地研究。Jacobs（1961）認為城市化對創(chuàng)新產(chǎn)生和知識積累具有幫助，從而間接促進經(jīng)濟增長。Peter Hall（1988）通過對比分析公元前5世紀的雅典、14世紀的佛羅倫薩、莎士比亞時期的倫敦、18世紀晚期和19世紀的維也納、1870年～1910年間的巴黎以及1920年代的柏林，發(fā)現(xiàn)有創(chuàng)新特質(zhì)的城市古已有之，它們當時都處于急劇的經(jīng)濟和社會變革之中，吸引著天才的移民和財富的創(chuàng)造者。王銘（2007）通過對古代的農(nóng)業(yè)城市、封建時代的集市城市、工業(yè)化時代的近代城市、工業(yè)化時代的現(xiàn)代城市和信息化時代的當代城市5個城市化發(fā)展階段的對比研究，發(fā)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展可以改變城市的功能，城市化為科學(xué)技術(shù)的進步提供了必要條件。Rose（1948）和Duncan（1964）根據(jù)美國專利統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)城市越大，人均申請專利數(shù)就越多。Higgs（1971）研究發(fā)現(xiàn)，1870年～1920年間，美國城市化水平與專利申請數(shù)之間具有密切聯(lián)系。王永鋒、高建華和張智先（2007）指出中原城市群9個省轄市的城市化水平和創(chuàng)新能力之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系，創(chuàng)新能力隨城市化質(zhì)量的提高逐漸增強，兩者的協(xié)調(diào)程度基本上和城市化水平的高低相一致。程開明（2010）對城市化與技術(shù)創(chuàng)新進行相關(guān)分析與因果檢驗，發(fā)現(xiàn)城市化與技術(shù)創(chuàng)新高度正相關(guān)，城市化構(gòu)成技術(shù)創(chuàng)新水平提高的格蘭杰原因，城市規(guī)模越大，創(chuàng)新能力越強。周笑非（2011）發(fā)現(xiàn)內(nèi)蒙古城市化與科技創(chuàng)新存在較大相關(guān)性，科技創(chuàng)新對來自城市化的沖擊反應(yīng)較大，而科技創(chuàng)新對城市化的沖擊影響較小，城市化有利于科技創(chuàng)新的產(chǎn)出。

上述學(xué)者們的研究都具有重要價值，但對于區(qū)域創(chuàng)新能力的考察往往沒有從國家創(chuàng)新能力系統(tǒng)的整體框架出發(fā)，忽略了作為其子系統(tǒng)的各個區(qū)域創(chuàng)新能力系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系，如技術(shù)擴散、要素轉(zhuǎn)移以及收益溢出等，這些因素未加考慮會引起建模失誤和估計結(jié)果有偏等問題。另一方面，截面數(shù)據(jù)和時序數(shù)據(jù)往往由于數(shù)據(jù)量限制無法有效解釋待研問題，而面板數(shù)據(jù)由截面數(shù)據(jù)和時序數(shù)據(jù)共同組成，包含信息豐富，增加樣本自由度，能減少數(shù)據(jù)限制，若拓展到空間面板，還能既考慮個體差異和時間因素，又能避免變量遺漏和進行系統(tǒng)研究。為此，本文利用空間面板模型相關(guān)理論，結(jié)合超越對數(shù)生產(chǎn)函數(shù)建立區(qū)域創(chuàng)新能力生產(chǎn)函數(shù)模型，來對城市化與區(qū)域創(chuàng)新能力的關(guān)系進行嘗試性研究。

二、 研究方法

Lit為R&D人員投入。本文采用R&D人員全時當量，即一年內(nèi)R&D全時人員及非全時人員按工作量折算為全時人員數(shù)的總量。R&D人員全時當量的數(shù)據(jù)可從2006年～2013年《中國科技統(tǒng)計年鑒》獲取。

Kit為R&D資本存量。參考吳延兵（2008）的做法，用永續(xù)盤存法核算R&D資本存量。計算過程中所涉及的數(shù)據(jù)均來自2006年～2013年《中國統(tǒng)計年鑒》。

URit為城市化水平。衡量城市化水平最直接的指標是城鎮(zhèn)人口比重，即用城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝诘谋戎貋碛嬎悖鞘谢癁閯?chuàng)新提供了眾多有利條件，可以預(yù)期城市化對創(chuàng)新產(chǎn)出具有正面影響。城鎮(zhèn)人口比重的數(shù)據(jù)來自2006年～2013年《中國統(tǒng)計年鑒》。

？棕為空間權(quán)重矩陣，本文所用地理距離權(quán)重矩陣中各空間單元距離根據(jù)各省會經(jīng)緯度坐標計算得到的。

2. 確定模型形式。表1顯示了2005年～2012年中國30個省級行政區(qū)域（西藏除外）專利申請授權(quán)數(shù)的MoranI指數(shù)變動情況。可以看出，專利申請授權(quán)數(shù)的MoranI指數(shù)均為正，且都通過1%顯著性檢驗。這表明專利申請授權(quán)數(shù)存在正向空間相關(guān)性，中國區(qū)域創(chuàng)新能力存在空間因素影響。

對使用地理距離權(quán)重矩陣的區(qū)域創(chuàng)新能力生產(chǎn)函數(shù)模型進行拉格朗日乘數(shù)形式LMLAG、LMERR檢驗及其穩(wěn)健形式R-LMLAG、R-LMERR檢驗，結(jié)果如表2所示。由于LMERR及R-LMERR分別較LMLAG及R-LMLAG在統(tǒng)計上更加顯著，所以應(yīng)采用空間誤差模型（SEM）。

采用Hausman檢驗對模型是固定效應(yīng)還是隨機效應(yīng)進行判斷，根據(jù)如表3結(jié)果，可以看出應(yīng)為固定效應(yīng)模型。這與事實相符，因為本文中的空間單元就是中國30個省級行政區(qū)域（西藏除外），并不存在隨機抽樣現(xiàn)象。

綜上所示，根據(jù)空間相關(guān)性、兩個拉格朗日乘數(shù)及其穩(wěn)健形式的檢驗以及Hausman檢驗，最終確定采用固定效應(yīng)空間誤差模型進行區(qū)域創(chuàng)新能力生產(chǎn)函數(shù)模型參數(shù)估計。

3. 模型估計結(jié)果。使用matlab R2013b軟件，以地理距離權(quán)重矩陣作為空間權(quán)重矩陣，對區(qū)域創(chuàng)新能力生產(chǎn)函數(shù)模型進行估計。

其結(jié)果如表4所示，可以發(fā)現(xiàn)：

（1）從空間相關(guān)系數(shù)？啄來看，空間相關(guān)系數(shù)通過了顯著性檢驗且均為正；從R-squared、Sigma2和Log-likelihood統(tǒng)計量來看，模型均具有較高擬合優(yōu)度。這些結(jié)果說明城市化與區(qū)域創(chuàng)新能力存在正向空間效應(yīng)，考慮空間影響因素并采用超越對數(shù)生產(chǎn)函數(shù)所建立的區(qū)域創(chuàng)新能力生產(chǎn)函數(shù)模型能夠較為準確真實地反映城市化與區(qū)域創(chuàng)新能力的關(guān)系。

（2）從各個模型解釋變量系數(shù)的估計結(jié)果來看，空間固定效應(yīng)的各項解釋變量系數(shù)基本都通過了顯著性檢驗，明顯優(yōu)于其他三種固定效應(yīng)模型，因此，本文后續(xù)分析中僅針對空間固定效應(yīng)模型進行討論。事實上，空間固定效應(yīng)模型考慮了各個空間單元之間由于初始城市化水平不同而形成的區(qū)域創(chuàng)新能力的差異，相較時間固定效應(yīng)模型考慮各個空間單元之間由于時間變動而產(chǎn)生的差異更符合研究的初衷與實際情況，因此我們應(yīng)該認為不同空間單元由于城市化水平不同確實存在區(qū)域創(chuàng)新能力的差異。

（3）空間固定效應(yīng)模型的城市化水平系數(shù)為2.687 911，通過置信度為1%的顯著性檢驗，說明城市化對區(qū)域創(chuàng)新能力有正向影響，且影響系數(shù)大于1，通過城市化水平的提升，能夠有效地促進區(qū)域創(chuàng)新能力的提高。

四、 簡要結(jié)論

本文運用2005年～2012年中國大陸30個省級行政區(qū)域（西藏除外）空間面板數(shù)據(jù)，建立區(qū)域創(chuàng)新能力生產(chǎn)函數(shù)模型，對城市化與區(qū)域創(chuàng)新能力的空間關(guān)系進行考察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

城市化與區(qū)域創(chuàng)新能力存在顯著的正向空間效應(yīng)，本文在考慮空間影響因素情況下，建立的區(qū)域創(chuàng)新能力生產(chǎn)函數(shù)模型能夠較為準確真實地反映城市化與區(qū)域創(chuàng)新能力的關(guān)系；在考慮空間影響因素情況下，城市化對區(qū)域創(chuàng)新能力有較大（系數(shù)為2.687 911）正向影響，通過城市化水平的提升，能夠有效地促進區(qū)域創(chuàng)新能力的提高。

本文的研究結(jié)論對于城市化與區(qū)域創(chuàng)新能力建設(shè)發(fā)展有一定的借鑒意義，但由于數(shù)據(jù)限制，本文只考察了地理距離一種空間影響因素，而空間鄰接特征、經(jīng)濟基礎(chǔ)、人力資本、制度變遷和信息傳播等空間因素的影響并沒有考察。另外，也沒有給出城市化對區(qū)域創(chuàng)新能力影響的空間路徑與機制，這將在后續(xù)研究中逐漸進行。

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基金項目：國家社科基金重大項目“經(jīng)濟社會公共數(shù)據(jù)的空間統(tǒng)計樣本數(shù)據(jù)開發(fā)及應(yīng)用研究”（項目號：11&ZD157），項目負責人：趙彥云。

作者簡介：程海森，中國人民大學(xué)統(tǒng)計學(xué)院博士生；劉立軍，石家莊經(jīng)濟學(xué)院經(jīng)貿(mào)學(xué)院講師。

收稿日期：2014-06-21。