科技創(chuàng)新、人力資本與城市發(fā)展質(zhì)量的實證分析

肖 瀅，馬 靜

（1.中國地質(zhì)大學（武漢）經(jīng)濟管理學院；2.湖北省區(qū)域創(chuàng)新能力監(jiān)測與分析軟科學研究基地，武漢 430074；3.寧夏大學 經(jīng)濟管理學院，銀川 750001）

0 引言

長江中游城市群由武漢城市圈、環(huán)長株潭城市群、環(huán)鄱陽湖城市群三大都市圈組成，構成了具有高度緊密經(jīng)濟社會聯(lián)系的城市群，發(fā)展?jié)摿薮螅侵袊攸c建設的特大型城市群之一。探究科技創(chuàng)新、人力資本與城市發(fā)展質(zhì)量的作用關系，對長江中游城市群城市借助人力資本優(yōu)勢提高創(chuàng)新效率、推進城市轉(zhuǎn)型發(fā)展具有一定的理論與現(xiàn)實意義。

目前，國外對城市發(fā)展質(zhì)量的研究主要集中在城市可持續(xù)發(fā)展研究[1,2]和生態(tài)城市研究[3,4]，重點關注人們對高質(zhì)量城市生活的需求。國內(nèi)主要從供給的角度對城市發(fā)展質(zhì)量的內(nèi)涵進行理解[5]，體現(xiàn)在對城市發(fā)展水平與系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)調(diào)性的研究[6]。在相關研究方法上，主要有LMDI指數(shù)分解法、IPAT模型、STIRPAT模型以及考慮環(huán)境因素的投入產(chǎn)出模型[7,8]。盡管一些文獻與資料都支持了科技創(chuàng)新、人力資本與城市發(fā)展質(zhì)量間存在著交互作用的關系，但還未進行深入的探討與實證研究。

基于此，本文將通過城市發(fā)展子系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度衡量長江中游城市群城市發(fā)展質(zhì)量，并在此基礎上，通過GMM動態(tài)面板模型以及格蘭杰因果檢驗，分析科技創(chuàng)新、人力資本與長江中游城市群城市發(fā)展質(zhì)量的交互作用關系，為長江中游城市群城市發(fā)展質(zhì)量的有效提升，提供了理論依據(jù)與實現(xiàn)路徑。

1 研究方法

1.1 耦合協(xié)調(diào)度模型

首先對指標進行標準化處理，運用熵權系數(shù)法計算經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量指數(shù)f(U1t)、社會發(fā)展質(zhì)量指數(shù)f(U2t)、生態(tài)空間發(fā)展質(zhì)量指數(shù)f(U3t)。用耦合協(xié)調(diào)度模型計算城市發(fā)展協(xié)同中經(jīng)濟、社會、生態(tài)空間各子系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)度：

其中，Ct表示城市發(fā)展質(zhì)量系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的耦合度，Ct的取值范圍在0～1之間，若取值越大，子系統(tǒng)之間配合有序、相互作用越強，表示其耦合度越好。i，j=1，2，3；i≠j。Dt表示耦合協(xié)調(diào)度，Tt表示綜合評價指數(shù)。Dt值越大，代表了城市發(fā)展質(zhì)量系統(tǒng)的協(xié)調(diào)水平越高，城市發(fā)展質(zhì)量越好。另外，本文假定經(jīng)濟發(fā)展子系統(tǒng)、社會發(fā)展子系統(tǒng)、生態(tài)空間發(fā)展子系統(tǒng)對耦合協(xié)調(diào)度的貢獻同等重要，故取權重系數(shù)α=β=γ。

1.2 動態(tài)面板模型

由于城市發(fā)展質(zhì)量是一個動態(tài)演變過程，前一期城市發(fā)展水平將會影響到當期城市發(fā)展質(zhì)量，所以采用Blundell和Bond（1991）提出的系統(tǒng)GMM方法進行預測估計。構建動態(tài)面板模型（4），在解釋變量中將城市發(fā)展質(zhì)量滯后期、科技創(chuàng)新滯后期和人力資本作為工具變量，可以克服滯后一期被解釋變量與解釋變量引發(fā)的內(nèi)生性以及殘差的異方差問題，得到無偏一致的估計結果，提高估計的效率。

其中，i與t分別代表長江中游城市群內(nèi)第i個城市和t段時間；Dit為被解釋變量，即城市發(fā)展質(zhì)量；Pit城市科技創(chuàng)新（P）、Hit人力資本（H）是影響城市發(fā)展質(zhì)量的主要解釋變量；β1與β2分別是科技創(chuàng)新、人力資本對城市發(fā)展質(zhì)量的影響參數(shù)；Z為控制變量集；c為常數(shù)項；ui代表個體異質(zhì)性的截距項；εit為隨個體與時間而改變的擾動項；是城市發(fā)展質(zhì)量的滯后項；γ是城市發(fā)展質(zhì)量滯后項的待估參數(shù)。

假設x和y分別為兩個協(xié)方差平穩(wěn)的變量，共包含T個時間面板取值點（T=[1，10]，T∈N*），同時包含 i個研究單元（i=[1，31]，i∈N*）。式（5）中，γ為各截面單元的截距項；?m為滯后期變量y的待估參數(shù)；β為滯后期x變量的待估參數(shù)；εit為殘差項。若檢驗結果顯示β值不全為0，則表示變量x和變量y之間的格蘭杰因果關系成立。

1.3 格蘭杰因果檢驗

本文運用面板格蘭杰因果檢驗的方法，考察長江中游城市群城市科技創(chuàng)新、人力資本與城市發(fā)展質(zhì)量的關系，驗證科技創(chuàng)新、人力資本與城市發(fā)展質(zhì)量相互之間是否有預測能力。構建格蘭杰因果檢驗模型：

2 指標的構建

結合城市發(fā)展質(zhì)量的內(nèi)涵，將城市發(fā)展中經(jīng)濟、社會與生態(tài)空間發(fā)展質(zhì)量的相互促進程度以及協(xié)調(diào)性作為衡量城市發(fā)展質(zhì)量指標。同時，遵循系統(tǒng)性、全面性、可量化性基本原則，構建了城市發(fā)展質(zhì)量系統(tǒng)中經(jīng)濟發(fā)展子系統(tǒng)f(U1t)、社會發(fā)展子系統(tǒng)f(U2t)和生態(tài)空間發(fā)展子系統(tǒng)f(U3t)評價指標體系（見表1）。

表1 城市發(fā)展質(zhì)量系統(tǒng)評價指標體系

3 指標選取和數(shù)據(jù)說明

3.1 指標選取

3.1.1 主要解釋變量

本文選取了兩個主要解釋變量：科技創(chuàng)新水平和人力資本水平。專利是衡量一個城市科技創(chuàng)新能力和綜合實力的重要指標之一，許多學者在研究技術創(chuàng)新時都使用專利申請與授權量作為主要指標[9]，本文選取專利申請量P作為衡量城市科技創(chuàng)新水平指標。另外，人力資本水平主要被平均受教育年份、入學率、教育經(jīng)費、受教育人數(shù)占總人口比重、平均受教育年限等因素影響，選擇每年在校人數(shù)當中的普通高等學校和中等學校在校人數(shù)比例來衡量人力資本水平[10]。

其中，Midi，t、Higi，t以及 Popi，t分別代表中學在校人數(shù)、普通高校在校人數(shù)以及年末城市人口總數(shù)。

3.1.2 控制變量

本文選取城市化率Urz、外商直接投資FDI和人口密度Identity作為控制變量，在城市發(fā)展的過程中，城市化率、外商直接投資及人口密度對城市發(fā)展質(zhì)量具有一定的影響。多數(shù)學者的研究表明城市化率影響城市空氣質(zhì)量的惡化[11]與房價的上漲[12]。外商直接投資對城市環(huán)境具有顯著的門檻效應，尤其是在中等收入階段，F(xiàn)DI會給城市帶來環(huán)境質(zhì)量的惡化，但是在高人力資本階段，F(xiàn)DI能夠顯著降低環(huán)境污染；而低人力資本水平的城市則相反[13]。而較高的人口密度不僅可以給城市帶來活力，而且可以降低人類對城市環(huán)境的影響。

3.2 數(shù)據(jù)說明

長江中游城市群城市是促進中部崛起的重要引擎，且包括了湖北、湖南等人力資本優(yōu)勢明顯的科教大省，發(fā)展?jié)摿薮蟆９蔬x取長江中游城市群城市為研究對象，包括武漢市、長沙市、南昌市、合肥市等共31個研究區(qū)域。本文研究時段為2006—2015年，數(shù)據(jù)主要來源于2007—2016年《中國城市統(tǒng)計年鑒》，部分缺失數(shù)據(jù)來源于各省市同期的統(tǒng)計年鑒及各市年度統(tǒng)計公報。

4 實證結果與分析

4.1 城市發(fā)展質(zhì)量Dit測度

通過明確各城市質(zhì)量發(fā)展過程中存在的問題，才能在“五大發(fā)展理念”的發(fā)展導向下實現(xiàn)長江中游城市群城市發(fā)展質(zhì)量的提高。計算2006—2015年長江中游城市群城市系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度并進行比較分析，長江中游城市群城市發(fā)展質(zhì)量整體發(fā)展處于中度協(xié)調(diào)發(fā)展水平，城市發(fā)展質(zhì)量指數(shù)從2006年的0.3821下降至2015年的0.3621（見下頁圖1），還存在較大的提升空間。其中生態(tài)空間發(fā)展質(zhì)量指數(shù)滯后于經(jīng)濟與社會發(fā)展質(zhì)量指數(shù)，經(jīng)濟質(zhì)量子系統(tǒng)與生態(tài)空間質(zhì)量子系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度也明顯低于其他兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度。結果表明：追求經(jīng)濟增長速度提高的粗放型城市發(fā)展方式，使得長江中游城市群各城市生態(tài)環(huán)境惡化，是制約城市發(fā)展質(zhì)量的主要影響因素；而其導致的城市發(fā)展質(zhì)量下降是城市發(fā)展質(zhì)量滯后于城市化進程的主要原因。

圖1 長江中游城市群城市發(fā)展質(zhì)量經(jīng)濟、社會、生態(tài)空間質(zhì)量子系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度

圖2 城市發(fā)展質(zhì)量與科技創(chuàng)新、人力資本散點圖

從圖2可以看出，長江中游城市群城市發(fā)展質(zhì)量與科技創(chuàng)新、人力資本度都存在較為明顯的正向相關關系。其中，科技人才聚集度對城市發(fā)展正向相關系數(shù)較大，表明在城市質(zhì)量提高的進程中，應始終堅持以科學技術為導向，加速科技成果向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化的進程，實現(xiàn)產(chǎn)學研相結合的發(fā)展體系。同時，人力資本對各城市的發(fā)展質(zhì)量提高也具有正向效應，這一結果與始終堅持以人為本的發(fā)展理念相一致，只有充分發(fā)揮人力資本對于資本的創(chuàng)造和積累能力，才能更好地促進生產(chǎn)的發(fā)展，從而提高城市發(fā)展質(zhì)量。這一結果進一步明確了提高城市科技創(chuàng)新、人力資本對提高城市發(fā)展質(zhì)量的促進作用。科技創(chuàng)新可以解決城市化進程中出現(xiàn)的城市問題，而人力資本在提高城市持續(xù)經(jīng)濟增長的同時，其溢出效應與創(chuàng)新擴散可以促進區(qū)域的協(xié)調(diào)發(fā)展，并在考慮環(huán)境影響的經(jīng)濟增長過程中，人力資本所帶來的經(jīng)濟效益會抵消人口、科技與物質(zhì)資本對環(huán)境的影響，從而使環(huán)境影響最小化以提高城市的發(fā)展質(zhì)量，推進以人為本的新型城鎮(zhèn)化建設。科技創(chuàng)新、人力資本對城市發(fā)展質(zhì)量的提高具有顯著的正向影響。

4.2 動態(tài)面板檢驗結果分析

首先采用Arellano和Bond（1991）提供的檢驗特質(zhì)殘差項序列相關的方法，發(fā)現(xiàn)AR（2）檢驗沒有通過顯著性檢驗，殘差二階以上序列不相關，保證了內(nèi)生變量與工具變量不相關，可以使用系統(tǒng)GMM方法對模型進行動態(tài)回歸。經(jīng)過Sargan檢驗，各模型的P值都在5%的顯著性水平上，即所選擇的工具變量是有效的，保證了模型的穩(wěn)定性。Wald統(tǒng)計量也通過了1%的顯著性檢驗，保證了動態(tài)面板模型的整體顯著性。運用城市發(fā)展質(zhì)量、科技創(chuàng)新的滯后項與人力資本作為工具變量，采用系統(tǒng)GMM方法對科技創(chuàng)新、人力資本與城市發(fā)展質(zhì)量的模型進行估計，得到動態(tài)面板模型估計結果（見表2），計算結果均由Stata14完成。

表2 動態(tài)面板估計結果

動態(tài)面板估計結果表明，前一期城市發(fā)展水平對當期的城市發(fā)展質(zhì)量具有明顯的正向作用，所以要充分認識到城市發(fā)展的動態(tài)演變規(guī)律，對城市建設從模式和途徑上進行創(chuàng)新，促進城市的可持續(xù)發(fā)展才能有效提升城市發(fā)展質(zhì)量。主要解釋變量中，當期的科技創(chuàng)新對城市發(fā)展質(zhì)量產(chǎn)生抑制作用，但是前一期卻對城市發(fā)展質(zhì)量具有顯著的促進作用，驗證了科技創(chuàng)新是解決城市問題、提高城市發(fā)展質(zhì)量的重要手段。由于目前長江中游城市群城市科技創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化率較低，并具有一定的滯后性，科技創(chuàng)新對城市發(fā)展質(zhì)量的作用仍需要時間和促進科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化的手段來加強。人力資本對城市發(fā)展質(zhì)量具有顯著的促進作用，人力資本與科技創(chuàng)新之間存在一定的內(nèi)生作用，人力資本可以間接的提高創(chuàng)新效率，從而提高城市發(fā)展質(zhì)量。需要注意的是，由于科技創(chuàng)新對城市發(fā)展質(zhì)量具有一定的滯后性，所以過度地投入人力資本會一定程度上造成創(chuàng)新資源的浪費，反而抑制城市發(fā)展。控制變量中，城市化率與外商直接投資的增長對城市發(fā)展質(zhì)量產(chǎn)生顯著的抑制作用，而人口密度可以提高長江中游城市群城市發(fā)展質(zhì)量。

4.3 格蘭杰因果檢驗結果分析

在進行面板數(shù)據(jù)的格蘭杰因果關系測試時，首先要進行協(xié)整檢驗。Ga與Gt檢驗在允許面板異質(zhì)性的條件下是否存在協(xié)整關系？Pa與Pt檢驗在考慮面板通知的條件下是否存在協(xié)整關系？對于短面板的數(shù)據(jù)來說，有三個統(tǒng)計量顯著就可以判斷兩個變量之間具有協(xié)整關系。檢驗結果顯示，科技創(chuàng)新、人力資本與城市發(fā)展質(zhì)量之間存在長期協(xié)整關系（見表3），所以可以進行格蘭杰因果關系檢驗。

表3 協(xié)整檢驗結果

運用Eviews8.0中的常規(guī)系數(shù)對長江中游城市群城市的科技創(chuàng)新、人力資本與城市發(fā)展質(zhì)量進行格蘭杰因果關系檢驗（見表4）。結果表明，科技創(chuàng)新與城市發(fā)展質(zhì)量之間存在雙向的格蘭杰因果關系。科技創(chuàng)新是第一生產(chǎn)力，是解決城市問題的重要手段，以科技創(chuàng)新來驅(qū)動城市發(fā)展的建設與變革是未來城市發(fā)展的主要模式與趨勢。依靠科技轉(zhuǎn)變目前城市發(fā)展過程中存在高投入、低產(chǎn)出和以犧牲環(huán)境帶來經(jīng)濟發(fā)展的發(fā)展方式，才能實現(xiàn)經(jīng)濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)和生態(tài)空間系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展，真正提高城市發(fā)展質(zhì)量。同時，人力資本與城市發(fā)展質(zhì)量之間存在單向的格蘭杰因果關系，雖然人力資本不是提升城市發(fā)展質(zhì)量的主要原因，但良好的城市發(fā)展質(zhì)量可以吸引大量的創(chuàng)新人才集聚。借助人力資本在時間和空間上顯著的流動性和外溢效應，通過知識溢出提高城市創(chuàng)新能力，從而實現(xiàn)城市發(fā)展質(zhì)量的提高。

表4 面板數(shù)據(jù)格蘭杰因果關系檢驗結果

5 結論

本文以新增長理論為理論基礎，以長江中游城市群城市為研究對象，對科技創(chuàng)新、人力資本與城市發(fā)展質(zhì)量之間的相互作用關系進行了探討與實證分析。結果表明：長江中游城市群城市發(fā)展質(zhì)量整體處于中度協(xié)調(diào)發(fā)展等級，城市發(fā)展質(zhì)量指數(shù)從2006年的0.3821下降至2015年的0.3621，城市發(fā)展質(zhì)量還存在較大的提升空間。城市經(jīng)濟子系統(tǒng)與生態(tài)空間子系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度，明顯低于其他兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度，反映了經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護不協(xié)調(diào)的矛盾是制約城市發(fā)展質(zhì)量的主要影響因素；科技創(chuàng)新、人力資本對城市發(fā)展質(zhì)量均有顯著的正向作用，科技創(chuàng)新與長江中游城市群城市發(fā)展質(zhì)量之間存在長期的格蘭杰雙向因果關系，而人力資本對城市發(fā)展質(zhì)量具有長期的單向作用。由于科技創(chuàng)新對解決城市問題存在較長的滯后期與風險性，而長江中游城市群城市科技轉(zhuǎn)化率水平較低，所以科技創(chuàng)新對城市發(fā)展的真正作用與潛力沒有發(fā)揮，需要合理的人力資本投入來提高創(chuàng)新效率，解決城市問題，提高城市發(fā)展質(zhì)量；此外，城市化率、FDI對長江中游城市群城市發(fā)展質(zhì)量的提升具有抑制作用，長江中游城市群在城市化進程中仍存在“攤大餅”的建設模式，而FDI的過度引入與依賴，不僅制約了城市的自主創(chuàng)新能力，同時也影響了城市環(huán)境，嚴重制約了城市的可持續(xù)發(fā)展。