基于主成分分析法的我國沿海省份海洋科技競爭力實證分析

徐士元 王潔琴

摘要

從投入、產出以及效率3個方面構建海洋科技競爭力評價指標體系，運用主成分分析法對沿海11個省市2009～2011年的海洋科技競爭力進行比較分析，根據分析結果從投入、產出及效率3個方面提出提高浙江省海洋科技競爭力的對策建議。

關鍵詞 浙江省;海洋;科技競爭力;主成分分析

中圖分類號 S-9;F204 ?文獻標識碼 A ?文章編號 0517-6611（2015）03-337-04

Research of Marine S&T Competitiveness of Coastal Provinces in China Based on Principal Component Analysis

XU Shiyuan， WANG Jieqin*

（College of Economics and Management， Zhejiang Ocean University， Zhoushan， Zhejiang 316000）

Abstract The evaluation index system of marine science and technology competitiveness was constructed from aspects of input， output and efficiency. Using principle component analysis method， marine science and technology competitiveness of 11 coastal provinces during 2009-2011 were compared and analyzed. According to analysis results， several countermeasures and suggestions for improving marine science and technology competitiveness of Zhejiang Province were put forward from input， output and efficiency.

Key words Marine; Science and technology competitiveness; Principal component analysis

作者簡介

徐士元（1971-），男，吉林四平人，博士，教授，碩士生導師，從事技術經濟及管理研究。*通訊作者，碩士研究生，研究方向：區域經濟及管理。

收稿日期 20141204

國外關于競爭力的研究主要是以國家競爭力的形式為主，而科技競爭力作為國家競爭力的重要組成部分，主要涉及到的是區域科技競爭力。國內學者對科技競爭力的研究較多，涉及產業、區域、企業、高校等各方面。雷勛平等基于熵權可拓原理，從投入、產出以及科技對經濟社會所做的貢獻3個方面來對中部6省2009年的科技競爭力進行評價^[1];王煉等從科技支撐、科技投入、科技產出以及科技創新4個要素來對企業科技競爭力進行評價^[2];李博從科技投入、科技產出、科技效益3個層面運用調查研究與比較分析來對大學科技競爭力進行評價^[3]。而關于海洋科技競爭力的文獻較少，黃瑞芬等運用層次分析法對

沿海省市海洋科技競爭力

比較與分析^[4];白福臣運用灰色關聯分析法對中國沿海地區海洋科技競爭力的綜合評價^[5];伍業鋒等運用加權平均法對沿海省市的海洋科技競爭力進行分析與排名，并對評價結果進行分析^[6]。筆者從投入、產出以及效率3個方面運用主成分分析法對沿海11個省市2009～2011年的海洋科技競爭力進行比較分析。

1 指標體系的構建、數據來源與研究方法

1.1 指標體系的構建

根據指標選取的科學性、整體性、可比性、可行性等原則，從海洋科技投入、海洋科技產出以及海洋科技效率3個方面來構建評價指標體系，具體見圖1。該

指標體系有3大類，19項指標，可以較全面地反映海洋科技

圖1 沿海地區海洋科技競爭力評價指標體系

競爭力的基本內涵。

1.2 數據來源

從《中國海洋統計年鑒》中獲取2009～2011年的相關數據。

1.3 研究方法

由于海洋科技競爭力的測評指標眾多，通常針對多指標的評價，比較常用的有灰色關聯分析法、因子分析法、主成分分析法、層次分析法等。基于海洋科技競爭力的指標眾多且指標間具有一定的相關性，變量之間的信息會有部分的重疊，因此該研究選用主成分分析法進行分析。

主成分分析法主要是能夠有效降低變量數，同時能保持原有的信息最少的丟失，并且廣泛應用的一種方法。其主要步驟是：首先對原始數據進行標準化;其次求標準化之后的相關系數矩陣;再次求得特征值特征向量并得出方差以及累計方差貢獻率;然后當累計方差貢獻率大于等于85%確定主成分的個數;再以之前計算得出的各主成分的方差貢獻率為權重來計算提取的m個主成分的得分;最后對提取的各個主成分進行加權求和，得到總評分，再進行排名。

2 結果與分析

2.1 2009～2011年沿海省份洋澤科技競爭力主成分分析

2.1.1

2009年數據分析。首先，對2009年11個省市的19個指標進行Z標準化處理，消除數據量綱上的差異。以標準化之后的數據為指標值，對各指標求相關性矩陣。其次，求各指標的相關系數，得出相關系數矩陣和成份矩陣（表1）。再求得特征值、方差貢獻率、累計方差貢獻率。前3個指標的累計方差貢獻率大于85%，這3個主成份基本上保留了原始的指標信息。因此選取這3個主成分作為最后評價指標。

將各主成分寫成各指標的線形組合為：

F₁=0.975X₁+0.981X₂+0.960X₃+…+0.451X₁₈-0713X₁₉

F₂=-0.064X₁-0.044X₂+0.006X₃+…+0.634X₁₈-0339X₁₉

F₃=0.059X₁+0.078X₂+0.006X₃+…-0.572X₁₈-0102X₁₉

最后，根據各主成分關于指標的線形表達式代入標準化后的指標值，得出各主成分的值，并以每個主成分的方差貢獻率為權數，構造綜合得分函數為：

F=α₁×F₁+α₂×F₂+α₃×F₃

由此計算得出綜合得分值。2009年沿海省份海洋科技競爭力綜合得分及排名見表2。

表1 2009年數據分析主成分矩陣

變量主成分

123變量主成分

123

Zscore（X₁）0.975-0.0640.059Zscore（X₁₁）0.2670.4690.830

Zscore（X₂）0.981-0.0440.078Zscore（X₁₂）0.8760.406-0.168

Zscore（X₃）0.9600.0060.007Zscore（X₁₃）0.4190.246-0.437

Zscore（X₄）0.919-0.1240.090Zscore（X₁₄）0.4260.600-0.557

Zscore（X₅）0.8220.078-0.062Zscore（X₁₅）-0.0180.6500.729

Zscore（X₆）0.8610.3860.236Zscore（X₁₆）-0.2830.3070.870

Zscore（X₇）0.8590.3040.065Zscore（X₁₇）0.459-0.7670.105

Zscore（X₈）0.633-0.7160.147Zscore（X₁₈）0.4510.634-0.572

Zscore（X₉）0.727-0.6270.190Zscore（X₁₉）-0.713-0.339-0.102

Zscore（X₁₀）0.698-0.6460.116

表2 2009年沿海省份海洋科技競爭力綜合得分及排名

省份F₁

得分排名

F₂

得分排名

F₃

得分排名

總得分

得分排名

天津-0.1166-0.84380.0607-22.6946

河北-6.80090.61950.2026-321.8579

遼寧-0.0955-1.479101.4842-12.5225

上海7.5553-2.719111.6601344.5203

江蘇4.2434-1.18690.6895196.8454

浙江-2.09570.7434-0.5798-97.6007

福建-4.52082.1462-1.0469-195.9638

山東11.7591-0.33771.1333595.5801

廣東8.86022.15410.8214499.1592

廣西-9.663100.5116-1.43510-455.31210

海南-9.696110.8623-2.71711-507.00811

由表2可知，2009年各沿海省市的海洋科技競爭力由高到低依次是山東、廣東、上海、江蘇、遼寧、天津、浙江、福建、河北、廣西、海南。

2.1.2

2010年數據分析。用“2.1.1”同樣的方法對2010年得出相關系數矩陣和成分，矩陣見表3。前4個的累計方差貢獻率達到90%（大于85%），這4個主成分包含的信息基本上保留了原始的指標信息。因此，選取這4個主成分作為評價指標。

表3 2010年數據分析主成分

變量主成分

1234變量

主成分

1234

Zscore（X₁）0.9560.167-0.0750.227Zscore（X₁₁）0.791-0.445-0.1670.268

Zscore（X₂）0.9580.185-0.1430.134Zscore（X₁₂）0.932-0.2400.1610.028

Zscore（X₃）0.9490.159-0.1010.239Zscore（X₁₃）0.570-0.2230.4730.556

Zscore（X₄）0.8290.066-0.183-0.388Zscore（X₁₄）0.566-0.6130.462-0.241

Zscore（X₅）0.9020.242-0.1780.177Zscore（X₁₅）0.794-0.391-0.101-0.395

Zscore（X₆）0.954-0.116-0.115-0.087Zscore（X₁₆）0.482-0.614-0.0250.112

Zscore（X₇）0.899-0.159-0.122-0.124Zscore（X₁₇）0.3650.7860.280-0.208

Zscore（X₈）0.5130.7930.240-0.188Zscore（X₁₈）0.617-0.6080.425-0.236

Zscore（X₉）0.6890.6680.0660.003Zscore（X₁₉）-0.6500.1220.3920.116

Zscore（X₁₀）0.5810.7760.1700.029

把各主成分寫成各指標的線形組合為：

F₁=0.956X₁+0.958X₂+0.949X₃+0.829X₄+…-0482X₁₆-0.365X₁₇-0.617X₁₈-0.65X₁₉

F₂=0.167X₁+0.185X₂+…-0.786X₁₇-0.608X₁₈-0392X₁₉

F₃=-0.075X₁-0.141X₂-0.101X₃+…-0.28X₁₇-0452X₁₈-0392X₁₉

F₄=0.227X₁+0.134X₂…+0.112X₁₆-0.208X₁₇-0236X₁₉+0116X₁₉

最后，根據各主成分關于指標的線形表達式代入標準化后的指標值，得出各主成分的值，并以每個主成分的方差貢獻率為權數，構造綜合得分函數為：

F=α₁×F₁+α₂×F₂+α₃×F₃+α₄×F₄

由此計算得出綜合得分值。2010年沿海省份海洋科技競爭力綜合得分及排名見表4。

43卷3期 ? ? ? ? ? ? ?徐士元等 基于主成分分析法的我國沿海省份海洋科技競爭力實證分析

表4 2010年沿海省份海洋科技競爭力綜合得分及排名

省份F₁

得分排名

F₂

得分排名

F₃

得分排名

F₄

得分排名

總得分

得分排名

天津-0.4736-0.4625-0.477101.0922-33.8306

河北-12.233110.3394-0.12360.3523-697.43811

遼寧0.12354.6762-0.2458-0.0877105.4915

上海10.22335.4071-0.37790.3194705.6462

江蘇5.4784-2.32610-0.19772.0501276.7704

浙江-3.9588-1.1288-0.1175-0.4718-256.0118

福建-1.5457-4.631111.2281-0.5069-184.1417

山東12.8591-1.1097-0.701110.2405715.4801

廣東12.0902-1.68890.1423-2.22311649.6343

廣西-11.18410-0.70360.0684-0.84510-664.96510

海南-11.37991.62330.80020.0816-616.6359

由表4可得出，2010年各沿海省市的海洋科技競爭力由高到低依次是山東、上海、廣東、江蘇、遼寧、天津、福建、浙江、海南、廣西、河北。

2.1.3

2011年數據分析。用“2.1.1”同樣的方法對2011年數據進行分析，得出主成分矩陣見表5。根據表5，可以選取4個主成分作為評價指標。

表5 2011年數據主成分矩陣

變量主成分

1234變量主成分

1234

Zscore（X₁）0.9810.0050.088-0.011Zscore（X₈）0.668-0.6540.1420.196

Zscore（X₂）0.9710.0700.1130.015Zscore（X₁₇）0.469-0.7450.0770.196

Zscore（X₃）0.9610.071-0.0060.116Zscore（X₁₆）-0.3560.4320.7490.277

Zscore（X₄）0.9590.0030.0480.071Zscore（X₁₈）0.3130.558-0.7120.171

Zscore（X₆）0.8940.3590.182-0.099Zscore（X₁₅）-0.0940.6460.6750.120

Zscore（X₇）0.8710.345-0.030-0.178Zscore（X₁₁）0.2620.6390.6670.232

Zscore（X₁₂）0.8450.441-0.2360.058Zscore（X₁₄）0.3040.506-0.657-0.033

Zscore（X₅）0.826-0.048-0.022-0.446Zscore（X₁₃）0.2760.331-0.4140.664

Zscore（X₉）0.775-0.4330.1960.166Zscore（X₁₉）-0.577-0.134-0.2820.599

Zscore（X₁₀）0.690-0.6180.1330.286

把各主成分寫成各指標的線形組合為：

F₁=0.981X₁+0.971X₂+0.961X₃+…-0.304X₁₄-0577X₁₉

F₂=0.005X₁+0.07X₂+0.071X₃+…-0.331X₁₈-0134X₁₉

F₃=0.088X₁+0.113X₂-0.006X₃+…0.414X₁₈-0282X₁₉

F₄=-0.011X₁+0.015X₂+0.116X₃+…0.664X₁₈-0599X₁₉

最后，根據各主成分關于指標的線形表達式代入標準化后的指標值，得出各主成分的值，并以每個主成分的方差貢獻率為權數，構造綜合得分函數為：

F=α₁×F₁+α₂×F₂+α₃×F₃+α₄×F₄

由此計算得出綜合得分值（表6）。

由表6可以得出，沿海省市的海洋科技競爭力由高到低依次是上海、山東、廣東、江蘇、遼寧、浙江、福建、和河北、海南、廣西。

根據3年的各沿海省市的海洋科技競爭力水平，得出平均綜合得分，結果見表7。

從表7可以得出，2009～2011年沿海11個省市的海洋科技競爭力的綜合排序依次是山東、廣東、上海、江蘇、遼寧、天津、浙江、福建、河北、海南、廣西。

表6 2011年各沿海省份海洋科技競爭力綜合得分及排名

省份F₁

得分排名

F₂

得分排名

F₃

得分排名

F₄

得分排名

總得分

得分排名

天津-0.2576-0.347-0.8568-0.9799-39.2206

河北-7.42890.981-1.954100.0415-371.3209

遼寧0.38650.7430.4205-1.5301028.0145

上海11.3441-2.06111.7313-0.2087536.3521

江蘇2.95240.6540.50543.2051187.8854

浙江-2.5887-0.358-0.8317-0.8138-151.2857

福建-4.3598-0.6890.13560.4133-220.2628

山東11.28020.5851.7162-0.1216585.1982

廣東8.28530.9322.74310.3234465.0443

廣西-10.08211-0.8810-1.0409-1.70811-536.42411

海南-9.532100.426-2.569111.3782-483.98310

表7 2009～2011年各沿海省份海洋科技競爭力平均綜合得分

省份2009～2011年平均綜合得分排名

天津-31.9156

河北-463.5389

遼寧40.3285

上海528.8393

江蘇220.5004

浙江-168.2997

福建-200.1228

山東632.0861

廣東537.9462

廣西-552.23411

海南-535.87510

2.2 海洋科技競爭力的影響因素分析

將分析結果進行比較，找出制約沿海省份海洋科技競爭力發展的因素，為其進一步提升海洋科技競爭力水平做好充分的準備。由表2可以看出，2009年的第一主成分F₁主要由X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₇決定，其體現的是海洋科技投入的水平，其方差貢獻率最大，表明對海洋科技競爭力的影響最大。第二主成分F₂主要由X₁₁、X₁₂、X₁₃、X₁₄、X₁₅、X₁₈決定，體現的是產出和產出效率，表明這方面還需進一步加強。第三主成分F₃主要由X₆、X₈、X₉、X₁₀、X₁₆、X₁₉決定，其方差貢獻最小，對海洋科技競爭力影響較小。以上3個主成分可以很好地解釋2009年的海洋科技競爭力水平。

由表4得出，2010年第一主成分F₁主要由X₁、X₂、X₃、X₅、X₆決定，反映的是海洋科技投入的水平、并且這個主成分的方差貢獻率最大，說明其是海洋科技競爭力的主要方面。第二主成分F₂主要由X₈、X₉、X₁₀、X₁₇決定，它反映的是海洋科技產出的水平，其方差貢獻率第二，說明對海洋科技競爭力的影響較大。第三主成分F₃主要由X₁₃、X₁₄、X₁₈、X₁₉決定，說明海洋科技的效率問題，其方差貢獻率小于前2個成分，說明其對海洋科技競爭力的影響較弱。第四主成分F₄主要由X₁、X₃、X₁₁、X₁₂決定，在4個主成分中方差貢獻率最小，表示其對海洋科技競爭力的影響較小。4個主成分可以解釋2010年海洋科技競爭力水平。

由表6得出，2011年第一主成分F₁主要由X₁、X₂、X₃、X₄、X₆決定，反映的是海洋科技投入的水平，并且這個主成分的方差貢獻率最大，說明其是海洋科技競爭力的主要方面。

第二主成分F₂主要由X₇、X₁₁、X₁₂、X₁₄、X₁₅、X₁₈決定，它反映的產出水平及產出效率，且其方差貢獻率第二，表示對海洋科技競爭力的影響較強。第三主成分F₃主要由X₆、X₈、X₉、X₁₀、X₁₆決定，說明其表現的主要是海洋科技的產出水平，方差貢獻率較小，體現了海洋科技的產出較低，說明是海洋科技競爭力的重要方面。第四主成分F₄主要由X₁₃、X₁₉決定，其方差貢獻率最小，蘊含著其海洋科技成果產業化程度較弱，需進一步加強。以上4個主成分可以較好地解釋2011年海洋科技競爭力水平。

綜合2009～2011年實證分析結果可以得出，山東、廣東、上海的平均綜合得分都是正值，3年以來的平均綜合排名位居前三，屬于海洋科技競爭力較強的地區，其主要原因是海洋科技投入能力和產出能力較強;江蘇、遼寧、天津、浙江是屬于海洋科技競爭力水平相對較弱的地區，而浙江是在這幾個地區中海洋科技競爭力水平最弱的，從2009年的-97.600到2010年的-256.011，再到2011年的-151.285，綜合得分極不穩定。這是因為其海洋科技專業技術人員數、專業技術人員中高級職稱人數、海洋科技從業人員數、海洋科研經費總額、發表科技論文數、擁有發明專利總數、出版海洋科技著作數、海洋科技成果應用數、成果應用占課題數的比例等幾個方面比同層次的其他幾個省份的要低，因此在幾個方面都需要加強;福建、河北、海南、廣西是屬于海洋科技競爭力水平絕對劣勢的地區，這些地區在海洋科技競爭力的塑造方面需要奮起直追。

3 提高浙江省海洋科技競爭力的對策建議

3.1 加大海洋科技的投入

該研究實證分析結果表明，海洋科技競爭力在很大程度上是由海洋科技投入決定的，加大浙江海洋科技的投入已勢在必行。主要從以下幾個方面來加強：①擴大海洋從業規模，牢固樹立“以人為本”的理念，加大對從事海洋產業前景利好的宣傳力度，鼓勵更多的人加入到海洋產業的隊伍中來。②提升海洋專業人員的技術水平，增加專業人員中科學家和工程師的比例，引進國際高端技術人才，鼓勵他們進行技術創新。③增加科研經費的投入。雖

然2009～2010年浙江省的R&D投入以8%的比例增長，但是與山東省的R&D投入相比，還是有一定的差距的，在今后的3年，浙江省的R&D投入必須達到12%。④建立更多的海洋科研機構，設立專門的海洋實訓基地，培養專業型的海洋科技人才。

3.2 促進海洋科技產出

浙江省與其他同層次省市的海洋科技產出相比是處于弱勢的，因此必須促進浙江海洋科技產出，提升海洋科技競爭力，而科技產出主要體現在發表科技論文數、擁有海洋發明專利數、出版海洋科技著作數、海洋科技成果應用上。主要從以下幾方面著手：①加大人力資本投入力度，圍繞重大科研課題和項目， 整合高層次人才資源，培養鍛煉隊伍， 形成創新團隊，高校和科研機構應培養綜合素質強的人才，提升高校和科研機構的科研能力。②營造良好的海洋科技產業發展環境，鼓勵和支持企業、高校以及科研機構進行技術創新，實現技術進步，促進更多的產出。③制定專利、技術的標準和政策，同時形成相應的激勵政策，鼓勵更多的人參與到海洋科技研發中來，激發R&D工作人員的積極性和主動性。

3.3 提高產出效率

從以上實證分析結果表明，成果應用占課題數的比例較低，這主要體現在海洋科技成果轉化能力上。因此目前的工作重心是促進海洋科技成果轉化以及其產業化程度。可以從以下幾個角度來提高產出效率：①設立專門的機構，負責接收高校或是科研機構所研究的成果，為高校、企業、政府提供交流和合作的平臺，更快地促進海洋科技成果轉化及產業化。②強化對知識產權的保護意識和素質，充分認識到專利等無形資產的價值，在項目完成以后，根據成果的評審與鑒定，對于那些有價值的成果應積極地進行轉化，促進其產業化，形成技術創新的良性循環。③政府應大膽引入市場機制，建立科學合理的科技獎勵制度，鼓勵和支持研發人員進入企業，搭建好產、研之間的橋梁。

參考文獻

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