基于時間維度的區域協同創新實證研究

張衛東

（西安工程大學 人事處，陜西 西安710048）

0 引 言

國外學者對區域協同創新的研究主要采用實證研究的方法，如文獻［1］通過構建區域互動平臺、提升跨區域合作，將各區域創新系統聯動，整合成一個具有國家性的創新系統.隨著理論研究的不斷深入，研究方法也越來越復雜，Anselin Varga和Acs（1997）首次將空間經濟學分析工具引入經濟地理學的研究領域，利用空間計量分析工具研究區域協同創新；文獻［2］應用空間計量經濟學和面板數據模型，從空間和時間兩個維度研究區域的創新活動，分析了西班牙區域創新的空間模式，空間依賴性及其在區域創新中的重要性.國內，文獻［3］首次較為全面地提出了跨行政區創新系統的理論，歸納總結出跨行政區創新系統的特征、基本建設框架、建設障礙與問題，各地區創新系統的融合過程，以及建立跨行政區創新系統的主要措施；文獻［4］基于1998～2008年中國各地專利申請量的面板數據，擴展知識生產函數，根據面板單位根、面板協整及空間計量研究了中國區域知識溢出的空間距離問題；文獻［5］對我國1997～2009年期間31個省域創新的空間差異和演進特征進行廣泛測度和探索性空間數據分析（ESDA），分別用空間計量經濟學的Moran′s I和LISA分析各省創新的空間依賴性和各地創新的局部空間模式；文獻［6］利用中國各省區1995～2008年創新產出的面板數據，分別用Moran′s I和空間滯后模型，分析了中國區域技術創新的空間特性和主要影響因素.

可見，目前國內外對區域協同創新的研究面局限于長三角、珠三角、臺灣省等創新水平較高的地區，研究結論因區域創新的“根植性”、“路徑依賴”而不完全適用于欠發達地區.為此，文中以北部灣經濟區六市（南寧、北海、防城港、欽州、玉林、崇左）的地理數據和在2009～2013年的創新投入產出數據為基礎，用Moran′I和Moran散點圖來分析北部灣近年創新產出的空間布局，并利用時間維度的空間計量模型來評估北部灣各市創新活動的協同程度，并得出相應的對策.

1 創新產出的空間相關性

空間計量經濟學指出，幾乎所有的空間數據都具有空間依賴性或者空間自相關特征，也就是說一個地區單元的某種經濟地理現象與鄰近地區空間單元的同一現象是相關的［7］.用空間計量方法能很好地完成對區域協同創新的實證研究.

要研究區域協同創新，首先要分析區域創新的現有空間布局.文中運用ArcMAP、GeoDA軟件，通過Moran′s I和Moran散點圖分析2010～2013年六市創新產出的全局空間相關性、局部相關性及其變化.

1.1 空間相關性理論

空間計量經濟學引入空間權重矩陣的概念來定義空間對象的相互鄰接關系，在此基礎上計算Moran指數，度量空間的全局自相關性.

空間權重矩陣的形式為

式中，wij表示區域i與j的臨近關系，可以根據鄰接標準或距離標準來度量.在距離標準下：

式中，d0為某個標準距離值，一個地區與其自身的空間權重為0.全局Moran指數I的計算公式為

全局Moran′s I的取值范圍為［－1，1］，大于0表示觀測值水平相近的區域在空間上集聚，小于0表示相鄰區域的觀測值有差異，水平相近的區域在空間上分散分布.全局Moran′s I反映了經濟活動在空間上的平均差異程度.以（z，Wz）為坐標點的Moran散點圖，對Wz和z數據進行可視化的二維圖示，進一步表示經濟活動的局部空間自相關情況.Moran散點圖的4個象限，分別對應于區域單元與其鄰居之間4種類型的空間聯系形式.第一象限代表高觀測值的區域單元被同是高觀測值的區域所包圍（H－H）；第二角限低觀測值的區域單元被高觀測值的區域所包圍（L－H）；第三象限代表代表低觀測值的區域單元被同是低觀測值的區域所包圍（L－L）；第四象限代表高觀測值的區域單元被低觀測值的區域所包圍（H－L）.

1.2 Moran′s I和 Moran散點圖應用

運用GeoDA軟件，通過南寧、北海、防城港、欽州、玉林和崇左在2010～2013年的專利授權量（PAT）［8－10］的Moran′s I分析各地創新產出的全局空間相關性，并繪制這4年Moran散點圖，Moran散點圖的4個象限分別對應于區域單元與其鄰居之間4種類型的空間聯系形式，結果如圖1所示.其中，2010年與2011年的Moran散點圖布局基本相同，2012年與2013年的布局也基本相同.

從圖1可知，Moran′s I對應的值 依 次 為 －0.295，－0.288，－0.279，－0.289，北部灣六市近4年的創新產出在空間上維持負相關狀態，負相關程度基本不變.

圖1 六市2010～2013年PAT的Moran′s I與Moran散點圖Fig.1 Moran′s Iscatter diagram of PAT during 2010～2013

南寧、玉林是北部灣經濟區內穩定的創新高產出城市，優勢明顯，但兩個城市不鄰近.南寧作為北部灣經濟區的經濟社會發展龍頭，集聚了全區的大部分科技資源，創新產出在全區遙遙領先，專利授權量占全區總量的54%以上.玉林市是北部灣經濟相對比較發達的地區，人力、科技資源豐富，有一定的經濟實力，有玉柴等大企業和一批外向型的民營企業作支撐，創新產出水平居全區的第二級別.

與南寧相鄰的崇左、防城港連續4年為北部灣專利授權量最少的兩個城市.崇左是后期成立的城市，起步晚，科技資源匱乏，專利授權量持續處于全區的最低級別.從2010～2013年，防城港的經濟還處于起步期，投資主要集中在基礎設施建設上，科技人才不足，專利授權量與崇左相近，但通過不斷的經濟社會發展，創新產出在2012年實現大幅度提升，由全區的第四級別上升到第三級別.

北海、欽州的專利授權量在六市中的排名穩居第3和第4，但目前尚未良好整合科技資源，高科技企業處于起步階段，創新能力與南寧、玉林差距很大，與低產出城市崇左、防城港相近，創新產出水平低于全區平均水平.北海雖與玉林相鄰，但因玉林的創新輻射力較低.原因除了南寧專利授權量的穩步提高外，更重要的是相鄰城市防城港的專利授權量在2012年大幅度增加.

總體來看，北部灣經濟區六市的創新產出呈全局的空間負相關，水平較高的南寧與玉林分散分布，二者的輻射力有待提高.

2 區域協同創新的空間計量模型

為了研究北部灣經濟區六市創新系統在空間上的依賴性，構建基于創新產出函數的空間計量經濟學模型，對近年北部灣六市的創新活動進行連續時間段內的空間計量分析，評估各因素在北部灣創新中的作用與影響，探討六市創新活動的協同程度.

2.1 知識生產函數與創新產出函數

知識生產函數（Knowledge Production Function，KPF）是目前國際上研究知識生產、技術創新、區域創新及其決定因素的重要理論.Griliches－Jaffe知識生產函數，表達式為

式中，Y為知識產出，R為投入變量（即研發資本投入或人力投入），Z代表反映其他額外影響的一系列經濟社會變量，ε為隨機擾動項.

以知識生產函數為模板，文中提出基本的創新產出函數：

式中，P為專利授權量，代表創新產出量；H為人力資本，常用區域內信息軟件業、科技服務業和教育3大行業的從業人員表示，代表創新的投入量；G等于政府一年的科技教育支出與財政總支出的比值，代表政府對創新的重視程度；L為公共圖書館數量，代表城市創新系統的基礎設施建設水平，反映區域環境對創新的支持力；政府重視度G和基礎設施L是創新的外部影響變量.實際上經費投入也是創新投入的重要組成，之所以單選人力資本H作為創新的投入變量，是因為二者具有較大的相關性.

2.2 空間計量經濟模型

創新產出不僅受到本地研發活動的影響，還會受到周邊地區的研發活動產生的溢出效應及政策的影響.傳統回歸分析方法（OLS）未考慮創新活動的技術擴散效應，這可以通過納入空間效應的空間計量模型—空間滯后模型（SLM）和空間誤差模型（SEM）來改進.

2.2.1 空間滯后模型（SLM）SLM主要探討某變量在一地區是否有擴散現象，模型表達式為

式中，X為因變量；X為n×k的外生解釋變量矩陣；W 為上文所提到的n階空間權重矩陣；XY為空間滯后因變量；ρ為空間回歸系數，反映樣本的空間依賴性，即相鄰區域的觀測值WY對本地觀測值Y的影響程度；α反映了自變量X對因變量Y的影響；ε為隨機誤差.

2.2.2 空間誤差模型（SEM）SEM主要度量鄰近地區關于因變量的誤差沖擊對本地觀測值的影響程度，模型表達式為

式中，λ為空間誤差系數，反映了樣本觀測值的空間依賴性，即相鄰地區的誤差擾動Wε對本地的誤差沖擊影響；ε和μ為隨機誤差.

在空間計量模型中，為避免結果的有偏或者不一致，SLM和SEM均采用極大似然法（ML）進行估計參數.

Moran′s I近似服從與樣本數據相對應的正態分布，常用Moran′s I檢驗判斷空間自相關性的顯著性.在SLM和SEM的選擇上，Anselin等（2004）提出了通過拉格朗日乘數檢驗法.檢驗值有LM（lag）、LM（error）、R－LM（lag）和 R－LM（error）.若在空間依賴性檢驗中LM（lag）較LM（error）更顯著，且 R－LM（lag）顯著而R－LM（error）不顯著，則可判定適合的模型為SLM，反之即為SEM.除了擬合優度R2外，還有對數似然值（LogL）、赤池信息準則（AIC）和施瓦茨準則（SC）可用于比較OLS估計的經典線性回歸模型和SLM、SEM的擬合效果.LogL越大，AIC和SC越小，擬合效果就越好.

2.3 模型改進

空間計量模型運用截面數據建立單個時間點的空間分析，面板數據模型則納入時間序列數據，能對不同時刻的截面個體進行連續觀測.眾多學者將二者有機結合，構建出綜合考慮變量時空二維特征的空間面板模型，完成對某一連續時間段內區域協同創新的面分析.

若將一地在若干個時間點上的4個觀測值看作若干個樣本的觀測值，將六市一個時間段內的創新活動面板數據輸入GeoDA軟件，該軟件依據六市經緯度坐標自動生成空間權重矩陣W，不同年份的兩個地理相鄰的城市間的權重仍可能為1.本文對W矩陣進行手動修改，剔除不同年份間區際的空間權重.此方法有兩大優點：第一，將樣本容量由6擴大到24，使計量模型的回歸估計可行；第二，以空間計量模型為主體，同樣將時間維度納入空間計量模型，其一大特點是能完成以空間效應為重點的面分析，且簡便易行.

3 數據選擇與驗證

3.1 數據選擇

假定創新從投入到產出有一年的時滯，以H，G，L為解釋變量，以P為被解釋變量，收集北部灣六市在2009～2012年的創新投入數據和2010～2013年的創新產出數據，將4年的截面數據直接融合成一個容量為24的觀測樣本.具體數據包括南寧、北海、防城港、欽州、玉林、崇左在2009～2012年的信息軟件業、科技服務業和教育從業人員數（H），政府財政總支出、科技支出、教育支出（G），公共圖書館數量（L），以及2010～2013年各年專利授權量（P）.數據來源于《廣西2010年統計年鑒》、《廣西2011年統計年鑒》、《廣西2012年統計年鑒》、《廣西2013年統計年鑒》和廣西知識產權門戶網站.六市的地理信息來自谷歌地圖網.

3.2 實證估計及結果分析

對北部灣六市四年的創新產出函數先后進行OLS估計、SLM估計和SEM估計.傳統創新產出函數（OLS）為lnP＝C＋β1ln H＋β2lnG＋β3lnL＋ε.則空間滯后創新產出函數（SLM）為

空間誤差創新產出函數（SEM）為

估計結果如表1所示.

Moran′s I統計值在5%水平下顯著，表明北部灣六市的創新產出在空間分布上具有明顯的負相關，水平較高的南寧與玉林分散分布，二者的輻射力有待提高，以推動創新活動、技術進步的空間集聚.

SLM和SEM的擬合優度檢驗值R2（86.7%，87.4%）明 顯 高 于 OLS 模 型（83.8%），LogL 大于 OLS，AIC、SC 小 于OLS，各個系數的顯著度高于OLS，因此空間計量模型的擬合效果比OLS好.在空間計量模型的具體選擇上，LM（error）較 LM（lag）更顯著，但 R－LM（lag）、R－LM（error）均極不顯著，無法明確判定SLM和SEM模型哪個能更好地評估六市創新的協同.

3個模型的估計結果的共性有：ln H的系數最顯著，是3個解釋變量中唯一的正彈性變量，且彈性的絕對值最大，表明區域內創新人力資源增加1%，可帶來超過2%創新產出增長，人力資本對近年北部灣經濟區的創新產出貢獻顯著；G有顯著的負彈性，經濟發展處于起步階段、創新產出低的城市如崇左，財政能力有限，用于基礎科技教育的財政支出占總財政支出較大比重，創新高產出城市如南寧，教育研發由于地方政府的早期扶持已逐步步入正軌，因此政府將財政重心轉向新興產業等領域；公共圖書館數量（lnL）的系數相對不顯著（僅通過5%水平的顯著性檢驗）且為負，北部灣經濟區的創新活動目前比較封閉于科研機構、高校和企業內部，很少利用公共圖書館等資源，創新活動與公共基礎設施無太大關聯，北部灣的創新產出水平并未隨著基礎設施建設的完善而提高.

綜上所述，空間回歸系數ρ和空間誤差系數λ都通過5%的顯著性檢驗，且二者都為正，表明北部灣區域協同創新機制已初步形成，這與上文得出的負值Moran′s I并不矛盾.Moran′s I是對不同城市創新產出的現有空間相關性的靜態分析，空間回歸系數ρ和空間誤差系數λ則代表不同區域創新活動、產出變化等動態現象的空間相關性.以專利授權量為衡量指標，現有創新能力相近的區域在北部灣經濟區分散分布，但區域創新生產活動存在顯著的正向空間相關效應，一個地區的創新產出在一定程度上依賴于相鄰地區的創新投入和產出，此即區域間的協同創新.空間回歸系數ρ的估計值為0.348，意味著在其他條件不變的前提下，相鄰地區的專利授權量每增加1%，將帶來本地專利授權量約0.35%的增加.

表1 創新產出函數估計結果Table 1 Estimation results of innovation output function

從LogL看，SEM的擬合效果優于SLM，且λ較ρ更顯著，因此用SEM分析北部灣的創新因素更加客觀.SEM估計的H 彈性系數（2.047）小于OLS估計的H 彈性系數（2.088），表明若忽略區域間創新活動的協同效應，會高估人力資本投入在北部灣創新活動中的作用.

4 結 論

（1）鑒于人力資本對北部灣創新產出的重要性及經濟區內人才、知識分布不平衡的現狀，應共同打造北部灣城市群通學圈，促進多邊學術交流，整合和發展區內教育和文化資源；加大就業信息的公開透明度，利用計算機技術與通訊技術建立地區工作崗位數據庫，搭建北部灣信息共享平臺；通過科學的北部灣規劃，消除行政壁壘和地方保護主義，簡化人才引進手續，建立北部灣人才共享機制.

（2）增強南寧和玉林的創新的輻射帶動能力.南寧加快發展南寧國家級高新技術開發區，進一步完善以生物工程與制藥、機電一體化、電子信息為主導的產業體系，通過會展業提高科技龍頭的綜合服務和文化功能以及要素集聚能力，以城際快速交通為紐帶帶動其他城市的科研創新.玉林將其工業與南寧的現代服務業和新興產業有機整合，建設具有地區特色的、共享共用的科技創新基礎條件平臺，發展成為北部灣經濟區的技術研發和擴散基地.

（3）增強北海、欽州、防城港、崇左的技術吸收與應用能力.政府和企業出臺鼓勵性政策與措施，鼓勵外地人才和研發資金向本地流動，用高新技術重點改造港口物流、臨海工業等優勢產業.

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