廣東省中心城市科研機構的創新輻射效應

楊 雷，王亞林

（華南理工大學，廣東廣州 510640）

1 研究背景

科研機構是區域創新體系的重要組成部分，在加快要素驅動向創新驅動戰略轉變、全面實施創新驅動發展戰略中具有不可替代的重要作用。近年來，廣東省科研機構的發展環境不斷優化，省屬科研機構改革創新進程加快，新型研發機構不斷涌現。根據《廣東統計年鑒2019》和《2019 年廣東科技統計數據》的相關統計，2018 年廣東省共有縣級及以上政府部門屬科研機構310 家，有省級新型研發機構219 家。在科研機構的建設上，廣州市和深圳市表現得尤為突出，形成了以廣、深為發展中心，逐步向外設點的發展格局。根據已有研究，科研機構聚集的中心城市憑借區域創新要素在空間分布中產生的比較優勢，必然會通過技術溢出效應對周邊城市產生輻射影響［1-2］。

關于中心城市對周邊城市的輻射效應研究，已有很多成果，大部分聚焦在金融輻射能力和城市空間影響力，也有少量對科技資源輻射力的研究。對于輻射效應的研究，學者多使用威爾遜模型、斷裂點模型以及場強模型，如焦繼文等［3］在對中心城市的科技資源輻射力進行評價時，利用威爾遜模型測定了中心城市的輻射半徑和輻射域；魏偉等［4］將引力模型和場強模型相結合，對石羊河流域城鄉結構的輻射作用強度進行研究；曹薇等［5］結合威爾遜模型與場強模型對科技人才聚集地對周邊城市的輻射效應進行了實證分析；張虹冕等［6］結合斷裂點模型與威爾遜模型，分別對城市綜合影響力的輻射范圍進行測算與修正；劉璇等［7］通過威爾遜模型對我國四大直轄市的技術輻射力進行了研究；姚凱等［8］通過構建區域中心輻射力測度指標體系，通過區位商來評價各城市的輻射力大小。

梳理現有文獻發現，已有較多學者通過指標體系、相關模型對區域內中心城市的科技、經濟、綜合影響力等方面的輻射效應進行了研究，本研究借鑒前人的研究方法，以科研機構為研究對象，以廣東省為研究范圍，定量測算區域中科研機構創新能力的大小，對中心城市科研機構創新能力和輻射范圍及輻射效果進行實證分析，為推動科研機構空間布局合理化，促進地區科技創新協調發展提供參考。

2 廣東省科研機構創新能力測算

2.1 指標選取與體系構建

對科研機構創新能力進行測算，首先要構建科研機構創新能力評價指標體系。現有文獻對科研機構創新能力評價的研究較為豐富，但對科研機構創新能力構成要素與表征要素的認識分歧也比較大。由于科研機構具有多樣性，科研活動又具有復雜性，以及科研成果具有不易衡量性、不確定性，因此對科研機構的創新能力評價必須盡可能做到客觀而全面。總的來看，已有研究中對科研機構創新能力的評價主要從創新基礎、創新投入、創新活動、創新產出、成果轉化這5 個維度進行展開。本研究借鑒張衛國等［9］構建的科研機構創新能力評價指標體系，結合數據的可得性構建評價體系（見表1），來對廣東省科研機構的創新能力進行測算。評價體系中，人才投入主要用R&D 折合全時工作量來進行度量，而在R&D 活動中，按照崗位性質可分為研究人員、技術人員、其他輔助人員，其中研究人員對R&D 活動的貢獻最大，因此，將研究人員折合全時工作量作為一個單獨的指標列出。

表1 科研機構創新能力評價指標體系

根據已有研究，考慮到廣東省科研機構分布具有強中心性［10］，省內某些地區科研機構數量基數過大，直接采用總量數據計算會使某些地區的評價值過高，造成其他地區無法明顯區分的情況，因此，首先對指標數據進行平均值處理，然后再通過離差標準化對數據進行無量綱處理。處理公式如下：

2.2 廣東省各市科研機構創新能力測定

根據表1 的評價指標體系，對廣東省21 個地級市科研機構（以下簡稱“樣本”）創新能力進行測定。數據來源于廣東省科學技術廳發布的《廣東科技年鑒2018》，采用主成分分析法對指標體系中的重要信息進行提取并對提取的主成分進行賦權。首先進行相關性檢驗，再提取主成分因子，最后進行綜合評分。首先進行KMO 和Bartlett 檢驗，得出KMO 值為0.603，符合Kaiser 給出的大于0.5 的標準，Bartlett 檢驗的顯著性為0，說明所選指標比較適合采用主成分分析法。然后用SPSS 統計分析軟件進行主成分提取，方差貢獻分析結果如表2 所示，根據特征值大于1 的標準，提取成分1 和成分2 作為主成分因子，分別記作F1和F2，其方差貢獻率分別達77.704%和90.243%，可認為這兩個主成分包含了本研究中所有評價指標所反映的信息。

表2 樣本指標的主成分方差貢獻分析

根據因子的成分矩陣可以得到F1和F2的表達式分別如式（3）（4），再以F1和F2的方差貢獻率占兩個因子總方差貢獻率之比作為權重進行加權匯總，表達式如式（5），最后得出各城市科研機構創新能力得分，如表3 所示。

由表3 可知，廣州市和深圳市的科研機構創新能力突出，明顯領先其他城市。即認為廣州市、深圳市為廣東省科研機構聚集的中心城市，具有較強的創新輻射功能。因此本研究將廣州市和深圳市作為廣東省科研機構創新能力輻射源來探究其對其他城市的輻射效應。

表3 2017 年廣東省各市科研機構創新能力得分

表3 （續）

各市各類科研機構分布數量如圖1 所示。結合圖1 與表3 來看，廣州市是省內科研機構數量最多的城市，但卻不是科研機構創新能力最強的城市。究其原因，一方面是廣州市的傳統科研機構（縣級及以上政府部門屬科研機構）過多，創新實力較弱；另一方面，與深圳市相比，廣州市的高新技術企業數量較少，創新驅動力不足。

圖1 2017 年廣東省各市各類科研機構分布數量

3 中心城市科研機構創新能力輻射效應實證分析

3.1 威爾遜模型

借用威爾遜模型來進行區域中心城市科研機構創新能力輻射力的評價。Wilson［11］認為，兩個區域間經常會發生資源流動，從而產生空間相互作用。已有研究認為，區域間的相互作用與區域距離、區域規模、資源同質性有關［12］。威爾遜模型表示為：

式（6）中：Tij為區域i從區域j吸引到的資源總量；Oi為區域i的資源強度；Dj為區域j的資源總量；rij為兩區域間的距離；β為衰減因子，決定了區域影響力衰減速度的快慢；K作為歸一化因子，在大多數討論中令K=1。

由式（6）可知，影響一個城市接受其他城市輻射力的主要因素是距離和衰減因子。王錚等［13］于2002 年在研究中對威爾遜模型進行簡化，此后學者也多用該簡化的模型進行評價。因此，本研究也采用簡化版的威爾遜模型，表達式如式（7）所示：

對式（7）取對數便可得到輻射半徑的表達式，根據給定θ值計算出Dj、β，便可得出輻射半徑r。

在式（8）（9）中：θ為給定閾值，當某區域聚集指數衰減到該閾值以下時，就可以認為核心區域對該區域沒有產生輻射效應；Dj為區域j的資源總量，D為相互作用域的域元；T為區域內傳遞因子總數；tmax為區域內具有擴散功能的最多因子數。

3.2 場強模型

根據威爾遜模型可測度科研機構創新能力的輻射半徑，但通常情況下，源輻射城市對周邊城市的輻射并不是等幅的輻射，在其輻射范圍內的城市接收到的輻射效果往往是不盡相同的，因此，在研究源輻射城市的輻射效果時，還需考慮周邊城市對輻射的接受能力。借鑒王海杰等［14］對城市空間關聯性的研究方法，本研究引入研究空間相互作用時常用的場強模型E和引力模型F，全面考察廣東省中心城市科研機構創新能力對周邊輻射效果。輻射源對受力城市的輻射強度的表達式見式（10），受力城市接受輻射程度表達式見式（11）：

式（10）（11）中：Eij為輻射源i在受力點j處產生的輻射場強，代表產生輻射強度；Fij為輻射源i對受力點j產生的輻射力，代表產生輻射能力效果；為輻射源城市i的城市質量；為受力點城市j的城市質量；Dij為輻射源城市i到受力點城市j的最短時間距離。

3.3 源輻射城市輻射半徑與輻射效果計算

3.3.1 輻射半徑測度

根據上述對廣東省21 個地級市科研機構創新能力的評價結果，確定了廣州市、深圳市作為源輻射城市，利用威爾遜模型測度廣州市和深圳市科研機構創新能力的輻射半徑。根據式（8），要確定β、Dj和θ的值。其中，D用各市建成區面積表示（單位為km2），T用城市數目表示（即T=21），tmax用源輻射城市數目表示（即tmax=2），代入式（9）即得β值；θ的取值一般選用創新能力評價值中最小的數量級來確定，本研究中取θ=0.01；用上述已測得各市科研機構創新能力得分表示Dj。則得到深圳市和廣州市科研機構創新能力的輻射半徑R（單位為km），如表4 所示。

表4 2017 年廣東省中心城市科研機構創新能力輻射半徑計算

根據輻射半徑按照比例尺確定輻射范圍，并制作示意圖，如圖2 所示。可以看出，主要受廣州市科研機構創新能力輻射影響的城市有佛山、肇慶、清遠、韶關、河源、惠州、東莞、中山、珠海、江門、云浮；主要受深圳市科研機構創新能力輻射影響的城市有珠海、中山、東莞、惠州。

圖2 2017 年廣州、深圳市科研機構創新能力輻射范圍

3.3.2 輻射效應測度

通過對輻射半徑的測度，可以得到廣州市和深圳市科研機構創新能力輻射影響力的范圍，然后根據式（10）（11）計算輻射源城市對受輻射城市的輻射強度和受輻射城市接受輻射的程度。Pi用縣以上部門屬科研機構在職科技活動人員表示，Di用縣以上部門屬科研機構科技經費支出表示，Dij用兩地之間鐵路交通的最短時間表示，則廣州和深圳市科研機構創新能力對其他非中心城市的輻射效應，分別如表5、表6 所示。

表5 2017 年廣州市科研機構創新能力對其他非中心城市的輻射效應

表5 （續）

表6 2017 年深圳市科研機構創新能力對其他非中心城市的輻射效應

表6 （續）

分析表5 和表6 可知，以廣州市為輻射中心，對佛山市的輻射強度最強、對河源市的輻射強度最弱，而在所有受輻射城市中，東莞市對輻射效果的接受能力最強、清遠市最弱；以深圳市為輻射中心，對惠州市的輻射強度最強、對珠海市的輻射強度最弱，而在所有受輻射城市中，東莞市對輻射效果的接受能力最強、中山市最弱。由此可見，受力城市受源輻射城市的輻射影響，不僅取決于源輻射城市的輻射強度，也取決于受力城市的接收能力，當受力城市有足夠對等的資源與源輻射城市相匹配時，受力城市才能獲得更好的輻射效果。

4 結論與建議

4.1 研究結論

本研究首先建立評價指標體系對2017 年廣東省21 個地級市科研機構的創新能力進行測度，確定了科研機構聚集并且科研機構創新能力較強的中心城市為廣州市和深圳市，再通過威爾遜模型測度中心城市科研機構創新能力的輻射半徑，確定輻射范圍所涉及的城市，進而利用場強模型和引力模型來評價非中心城市受輻射的效果。得到以下結論：

第一，科研機構的創新能力與其所在城市經濟發展水平相一致。利用主成分分析法對廣東省21 個地級市科研機構的創新能力進行測定發現，廣州和深圳市科研機構創新能力相近，且遠超其他城市；總體來看，珠三角地區科研機構的創新能力比粵東西北地區科研機構創新能力強，這也與各市經濟發展水平相符合。即經濟發展水平較高的城市，其科研機構的創新能力較強；經濟發展水平較低的城市，其科研機構創新能力較弱。

第二，測度發現，廣州市科研機構的創新能力雖然比深圳市科研機構低一些，但其輻射范圍卻比深圳市科研機構的輻射范圍廣，受廣州市科研機構創新能力輻射的城市有11 個，受深圳市科研機構創新能力輻射的城市有4 個，其中東莞、惠州、珠海和中山市既受廣州市輻射影響，又受深圳市輻射影響。

第三，非中心城市接收中心城市輻射效果存在較大的差異。通過場強模型和引力模型分析發現，中心城市科研機構創新能力對周邊城市的輻射強度隨距離增大而衰減，但受中心城市輻射強度大的城市接受輻射的能力不一定強，即受力城市中能夠獲得較好輻射效果的，不僅與其與中心城市的距離有關，也與其科研機構創新能力大小有關。本研究引入場強模型和引力模型對科研機構創新能力輻射效果進行分析，也進一步解釋了為什么有的城市距離中心城市近、受中心城市輻射影響大，但其科研機構卻并沒有擁有較高的創新能力，如清遠市之于廣州市，受到了中心城市較大的輻射影響，但由于清遠市科研機構創新能力薄弱，因此并沒有獲得較好的輻射效果。

4.2 政策建議

經濟持續健康的發展離不開科技進步，科研機構作為一種相對優質的科技資源，對于促進區域科技資源優化配置、提升區域科技創新能力具有重要的引導作用。基于上述實證結果，提出以下政策建議：

（1）加強粵東西北地區科研機構建設，促進科研機構的空間分布趨于合理。由研究結果可知，廣東省科研機構的空間分布不均衡，中心城市與周邊城市科研機構創新能力差距巨大，影響了中心城市與周邊城市的科技資源交流互通，這在一定程度上制約了廣東省區域創新能力提高。對于粵東西北科研機構的建設，應以現有科研機構為支點，利用現有的學科基礎和科研力量，考慮優勢區域代表性，不斷完善區域布局，形成優勢互補、高質量發展的區域布局體系。

（2）加快推進傳統科研機構轉型升級，大力培育新型研發機構。針對廣東省科研機構空間分布存在的問題，除了優化全省科研機構空間布局結構外，也應集中力量建設中心城市的科研機構，提升中心城市科研機構對全省的引領作用。一方面，推進傳統科研機構管理體制改革，確定傳統科研機構服務定位，提升傳統科研機構的創新能力；另一方面，加快培育新型研發機構，支持行業龍頭企業、產業聯盟、本地院校和傳統科研機構聯合建設新型研發機構［15］，同時加強國際合作以及引進國際科研機構。

（3）結合各地產業統籌優化，重點支持相關科研機構發展。非中心城市對中心城市輻射的接受效果與非中心自身的科技實力有較大的關系，因此，為加強中心城市與周邊城市科技資源交流，可以通過中心城市現有的科研機構在周邊城市設立分支機構，以吸引符合各地產業發展的國家或國際科研機構前來布局；促進科研機構與各地產業配套發展，對支持和服務當地產業發展的科研機構以啟動資金、減免租金等方式進行重點支持。