長江中游城市群科技創新與經濟發展耦合協調度分析

趙文雅 唐承麗

摘要：科技創新是經濟發展的動力源泉。城市群作為科技創新資源高度集聚的空間載體，是支撐我國經濟發展的增長極，對城市群科技創新與經濟的協調發展進行研究可為城市群創新高質量發展提供參考。以長江中游城市群為研究區域，基于耦合協調度模型，分析2008—2018年長江中游城市群28個地級市科技創新與經濟發展耦合協調度的時空演變規律。結果表明：（1）長江中游城市群科技創新與經濟發展兩系統發展不同步，科技創新滯后于經濟發展，但科技創新增長勢頭強勁；（2）科技創新與經濟發展的耦合協調發展水平不斷提升，兩系統協同效應初顯；（3）科技創新與經濟發展耦合協調度存在明顯的空間分異特征，形成以武漢、長沙、南昌為核心的“多中心”空間分布格局；（4）未來著力實施創新驅動發展戰略，促進科技創新與經濟發展深度融合；進一步提升并發揮區域協同效應，推動長江中游城市群一體化高質量發展邁向新境界。

關鍵詞：科技創新；經濟發展；耦合協調；長江中游城市群

中圖分類號：F124文獻標識碼： ADOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2021.02.003

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0引言

當前，我國正處在經濟發展質量變革、效率變革、動力變革的關鍵時期，創新在我國現代化建設全局中居于核心地位。科技創新資源高度聚集的城市群正日益成為支撐我國經濟增長的重要平臺及創新高質量發展的主體形態[1-2]。作為我國重點建設的國家級城市群，長江中游城市群不僅支撐著長江經濟帶的發展，也是帶動中部地區創新增長的重要引擎，在我國經濟結構轉型發展中具有舉足輕重的戰略地位[3-4]。2015年國務院批復的《長江中游城市群發展規劃》提出，要著力實施創新驅動發展戰略，將長江中游城市群培育成中國經濟新增長極，但目前長江中游城市群科技成果轉化率和科技進步貢獻率還較低，科技創新與經濟發展之間存在失衡現象，創新驅動尚未達到應有水平。因此，探究長江中游城市群科技創新與經濟發展的耦合協調關系有利于形成以科技創新推動經濟發展、以經濟發展促進科技創新的良好局面，助推城市群經濟高質量發展。

1912年，熊彼特首次將“創新”概念引入經濟學，并運用技術創新理論來解釋資本主義社會的非均衡和經濟周期[5]，自此以后，國內外學者對科技創新與經濟發展開始了深入研究，主要集中在三個方面。首先，在科技創新對經濟發展影響的研究方面，Perroux[6]認為創新是經濟長期穩定增長的源泉，王仁祥等[7]研究發現科技創新與金融創新的協調發展可以促進經濟效率的提升，熊升銀等[8]、宋周鶯等[9]、Fagiolol等[10]則分別從技術進步、創新能力、金融創新的視角分析了兩者之間的關聯情況，進一步說明了科技創新對經濟發展具有顯著的正向作用，此外尚勇敏等[11]還研究了科技創新推動經濟發展模式轉型的作用機理。其次，關于經濟發展對科技創新的影響，一些學者認為城市經濟發展水平是影響科研投入、創新產出和科技創新能力的主要因素[12-14]，并利用空間計量模型分析了經濟發展水平和科技創新能力的相關性[15-16]。第三，在科技創新與經濟發展互動關系的研究方面，劉和東等[17]、趙傳松等[18]對中國內地30個省域科技創新和經濟的耦合協調度進行了測度，李二玲等[19]分析了創新能力與經濟發展水平在不同空間尺度上的耦合協調的時空演變以及差異規律，姚建建等[20]、彭迪云等[21]、蔣天穎等[22]分析了長江經濟帶、長江三角洲科技創新與經濟發展之間的協同關系。

分析已有研究，學者們從不同尺度和視角對科技創新與經濟發展的相互作用關系做了諸多有價值的研究。從研究方法來看，多采用計量經濟學的方法，較少運用空間統計工具對兩者空間特征及區域差異進行研究；從研究尺度來看，大多以全國、流域、省域和東部發達地區為主，而對于城市群地區和中部地區的研究相對較少。鑒于此，本文運用耦合協調度模型、空間自相關分析和核密度估計方法，分析長江中游城市群28個地級市科技創新與經濟發展的耦合演變特征，為城市群協調發展、高質量發展提供依據。

1數據來源與研究方法

1.1研究區域

長江中游城市群是由武漢城市圈、環長株潭城市群、環鄱陽湖城市群組成的超大型城市群。2018年長江中游城市群的地區生產總值達到8.32萬億元，比2017年增長7.42%，專利申請量達到23萬件，占全國的14.94%，高等院校數量占全國的11.30%。本文以《長江中游城市群發展規劃》確定的范圍為基礎，基于數據可得性和完整性，剔除仙桃、天門、潛江，同時將江西省撫州市和吉安市整體納入研究范圍，最終確定28個地級市作為研究對象（圖1）。

1.2數據來源

本文數據主要來源于2009—2019年《中國區域經濟統計年鑒》《中國城市統計年鑒》《湖北統計年鑒》《湖南統計年鑒》《江西統計年鑒》、各地市的統計年鑒和統計公報。其中，個別年份專利申請量、發明專利授權量通過Soo PAT專利檢索網站查詢獲得[19]，SCI收錄論文數通過Web of Science數據庫提供的高級檢索方式獲得[23]。個別缺失數據采用線性擬合法補齊。

1.3指標體系構建及權重確定

在劉和東等[17]、蔡冰冰等[24]學者研究的基礎上，遵循科學性和代表性原則選取相應的指標。具體如下，科技創新主要從三個方面來衡量：創新投入、創新產出和創新環境。科技創新投入主要體現在人員投入和資金投入上；科技創新產出主要表現為科研成果產出、專利產出和技術創新產出；科技創新環境主要由文化環境、信息流通環境、技術創新環境、通信環境、交通環境等要素表征。經濟發展主要從三個方面來衡量：經濟規模、經濟結構和經濟效益。經濟規模主要由生產規模、投資規模和進出口貿易規模等要素表征；經濟結構主要表現為產業結構和就業結構；經濟效益主要體現在居民生活水平、金融活躍程度等要素上。為了使指標之間具有可比性，采用極差法對原始數據進行標準化處理，并使用熵值法確定各指標權重（表1）。

1.4研究方法

1.4.1綜合指標評價法

2結果分析

2.1科技創新與經濟發展綜合評價

采用綜合指標評價方法，計算了2008—2018年長江中游城市群28個城市科技創新指數和經濟發展指數。選取2008年、2013年、2018年3個時間節點來評價長江中游城市群科技創新、經濟發展的綜合水平。

2008—2018年長江中游城市群的科技創新水平穩步提升，科技創新平均指數從0.049提高到0.123，年均增長9.64%（表3）。子城市群視角下，武漢城市圈的科技創新指數高于環長株潭城市群和環鄱陽湖城市群，且武漢城市圈科技創新指數的增長幅度最大，由0.060增長至0.147，其次是環長株潭城市群，環鄱陽湖城市群的增長幅度最小，由0.032增長至0.086。城市視角下，一方面，各城市科技創新指數呈現增長趨勢，發展態勢良好。其中，武漢、長沙、南昌、九江、宜春、宜昌、株洲和衡陽8個城市科技創新上升態勢明顯，增長幅度均超過0.050，而景德鎮、鷹潭、新余、鄂州、咸寧和婁底的科技創新指數上升緩慢，增長幅度均低于0.030；另一方面，科技創新水平呈現明顯的省會城市集聚效應。2008—2018年科技創新指數最高的前三位一直是武漢、長沙、南昌，分別為湖北、湖南、江西的省會城市。究其原因，是省會城市擁有豐富的人才、知識、資本等創新資源，眾多的科研機構和高等院校，良好的創新環境和雄厚的高新技術產業基礎。由于科技資源相對匱乏，高新技術產業發展滯后，鷹潭、鄂州、萍鄉、新余、景德鎮等城市科技創新活躍程度相對低迷，成為長江中游城市群科技創新水平較低的地區。

2008—2018年長江中游城市群的經濟發展水平逐年提高，經濟發展平均指數從0.117增長到0.208，年均增長5.92%（表4）。子城市群視角下經濟發展指數上升幅度依次是：環長株潭城市群、武漢城市圈、環鄱陽湖城市群。隨著環長株潭城市群經濟發展水平的不斷提高，其經濟發展指數在2018年超過武漢城市圈居長江中游城市群第一位。城市視角下，各城市之間經濟發展水平相差懸殊，且差距呈擴大趨勢。2008年經濟發展指數最高的武漢與最低的咸寧之間的差距為0.571，2018年經濟發展指數最高的武漢與最低的咸寧之間的差距為0.727。

2.2耦合協調度的時間維度變化特征

計算2008—2018年長江中游城市群的耦合協調度，并繪制成曲線（圖2）。在研究期間，長江中游城市群耦合協調發展狀況得到較大改善，但區域差異顯著。長江中游城市群整體的耦合協調平均值由2008年的0.246增長為2018年的0.364。子城市群視角下，一方面，環長株潭城市群的耦合協調度一直居長江中游城市群首位，武漢城市圈居第二位，末位為環鄱陽湖城市群。另一方面，三大子城市群耦合協調度均有不同程度的提高。2008—2018年，環長株潭城市群的耦合協調度增長幅度最為顯著，從0.273增長到0.395，環鄱陽湖城市群、武漢城市圈提升相對緩慢。城市視角下，各城市耦合協調度均有明顯提高，雖然研究期間各城市略有波動，但總體上實現了向更高耦合協調的良性轉變。2008年協調類型以嚴重失調和瀕臨失調為主，多數城市科技創新能力薄弱，嚴重滯后于經濟的發展。到2018年，雖仍有近90%的城市處于瀕臨失調和勉強協調狀態，但已無嚴重失調的城市，協調總體情況趨向良好。其中，武漢、長沙、南昌的耦合協調水平相對較高，其他城市耦合協調水平遠落后于這三個省會城市。由此可見，研究期間，長江中游城市群科技創新與經濟發展相互促進并不斷協調發展，已得到了一定程度的優化，但區域一體化以及協同發展仍任重道遠。

2.3耦合協調度的空間維度變化特征

本文選取2008年、2013年和2018年，在GeoDa平臺中計算出科技創新與經濟發展耦合協調度的Morans I值，如表5所示，Morans I<0，說明耦合協調度的分布存在空間差異性，Morans I未通過5%的顯著性檢驗，表明空間差異性不顯著，但研究期間城市群整體呈“多中心”的空間分布格局。且Morans I值沒有顯示出明顯的下降趨勢，這表明隨著時間的推移，城市群的空間差異性并未減小。

為進一步分析長江中游城市群科技創新與經濟發展耦合協調度的空間差異特征，對2008、2013和2018年的耦合協調度進行空間可視化表達（圖3）。整體上，耦合協調度趨勢向好，呈現以武漢、長沙、南昌為核心的“多中心”空間分布格局。子城市群視角下，武漢、宜昌、襄陽、荊州等城市在武漢城市圈內耦合協調等級較高，與湖北省“一主（武漢）兩副（宜昌、襄陽）”的區域發展格局基本一致；長沙、株洲、湘潭、岳陽、衡陽等城市在環長株潭城市群內耦合協調等級較高，與湖南省“一核（長株潭核心區）兩副（岳陽、衡陽）”的區域發展格局基本一致；南昌、九江、上饒、宜春等城市在環鄱陽湖城市群內耦合協調等級較高，與江西省的“昌九走廊”的區域發展格局基本一致。城市視角下，2008年城市群的科技創新與經濟耦合協調發展以武漢、長沙、南昌為核心，嚴重失調和瀕臨失調的城市塊狀分布在城市群邊緣。2013年仍然以武漢、長沙、南昌為核心，但省會城市周邊嚴重失調的城市大部分升級為瀕臨失調，瀕臨失調的城市個數增加并趨于連續分布。2018年瀕臨失調的城市大部分躍升為勉強協調，瀕臨失調城市點狀零星分布。

2.4耦合協調度的動態演化分析

為了更直觀的看清長江中游城市群科技創新與經濟發展耦合協調度的空間分布，分析2008年、2013年和2018年耦合協調度的動態演化特征，具體見圖4。

（1）從形狀上來看，研究期間核密度曲線呈非嚴格的單峰形狀，高值區域出現微小的“凸起”，表明長江中游城市群科技創新與經濟發展耦合協調度出現微弱的多級分化。2008—2018年波峰變化平緩并不斷向右移，出現耦合協調狀態由低級向中級再向高級演變的趨勢，中高值聚集地區逐漸增多，但區域間差距仍然存在。

（2）從位置上看，研究期間核密度曲線呈整體向右移的趨勢，說明長江中游城市群科技創新與經濟發展耦合協調度在不斷提高。其中，2008—2013年右移幅度小于2013—2018年，說明長江中游城市群科技創新與經濟發展的耦合協調度先穩定發展后快速增長。

（3）從峰度上看，研究期間核密度曲線逐漸向寬峰形發展，波峰垂直高度下降，水平寬度增加，說明協調指數不斷上升，區域差異變大。微小的“凸起”一直存在，說明區域間耦合協調度的“多中心”現象一直存在。右拖尾明顯變長，相比較左鋒尾部，2008—2018年右峰尾部向右移動幅度更大，說明高耦合協調水平的城市耦合協調度的進步速度要快于中低水平城市。

3結論與討論

基于2008—2018年長江中游城市群科技創新與經濟發展面板數據，借助耦合協調度模型，從“城市群-子城市群-城市”多重視角對耦合協調發展水平進行分析，主要結論包括：

（1）長江中游城市群科技創新與經濟發展兩系統發展不同步，科技創新滯后于經濟發展，但科技創新在促進經濟發展中的作用逐漸增強。在今后的發展中，仍需堅持創新驅動發展戰略，以產業為載體，促進科技創新能力與經濟效益雙提升。子城市群視角下，武漢城市圈的科技創新水平最高，且增長速度較快，未來應堅持把更多創新成果應用于促進經濟發展，提升產業基礎高級化、產業鏈現代化水平；環長株潭城市群的經濟發展水平最高，但科技創新水平落后于武漢城市圈，亟須優化科技創新資源配置，提升科技創新能力；環鄱陽湖城市群的科技創新水平和經濟發展水平相對落后，應強化南昌創新“頭雁”地位，同時注重提高科技創新在經濟發展中的支撐作用。城市視角下，28個城市之間的科技創新水平和經濟發展水平相差懸殊，呈明顯的省會城市集聚效應，且空間差異呈逐漸擴大趨勢。因此，長江中游城市群一體化發展需要最大限度地提升并發揮區域協同效應，以子城市群為主體，對內提高中心城市的輻射帶動作用，對外促進子城市群間的協調與合作，推動城市群整體科技創新與經濟發展質量的提升，從而形成良好的協同發展態勢。

（2）長江中游城市群科技創新與經濟發展的耦合協調度呈上升趨勢，協調等級從瀕臨失調（0.231）提升為勉強協調（0.369），但其協調發展還有很大的提升空間。城市群要保持穩定的科技創新投入，優化科技創新環境，培育高新技術企業，實現科技經濟“雙輪驅動”。子城市群視角下，環長株潭城市群耦合協調度高于武漢城市圈和環鄱陽湖城市群。三大子城市群應加強跨區域合作，充分發揮武漢東湖、長株潭和鄱陽湖三大國家自主創新示范區的示范作用，以區域內國家創新型城市和國家級、省級高新技術產業開發區為重點，加強創新驅動，實施產業轉型升級，打造區域科技創新高地和產業發展高地。城市視角下，各城市的耦合協調度由嚴重失調和瀕臨失調轉換為瀕臨失調和勉強協調，其中，武漢、長沙、南昌在城市群中耦合協調度較高，處于核心地位，其他城市則處于邊緣地位。未來應著力提升武漢、長沙、南昌作為長江中游城市群中心城市的輻射帶動作用，培育城市群副中心城市，構建多點式網絡狀發展形式，以散發式為主促進周邊城市發展，進而帶動長江中游城市群的一體化發展。

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Coupling Coordination Degree Analysis Between Scientific and Technological Innovation and Economic Development of the Middle Reaches Yangtze River Urban Agglomeration

ZHAO Wenya，TANG Chengli（College of Resources and Environmental Sciences， Hunan Normal University， Changsha 410081，China）

Abstract： Scientific and technological innovation is the source of power for economic development.Urban agglomeration， as the spatial carrier of highly concentrated scientific and technological innovation resources， is the growth pole supporting Chinas economic development. Research on the coordinated development of scientific and technological innovation and economy in urban agglomeration can provide reference for the innovative and high-quality development of urban agglomeration.Based on the model of coupling coordination degree， the temporal and spatial evolution law of coupling coordination degree of scientific and technological innovation and economicdevelopment of 28 prefecture-level cities in the middle reaches of the Yangtze River from 2008 to 2018 was analyzed. The results show that： （1） The development of scien？ tific and technological innovation and economic development in the urban agglomeration in the middle reaches of the Yang？ tze River is not synchronized， scientific and technological innovation lags behind economic development， but the growth momentum of scientific and technological innovation is strong； （2） The level of coupling and coordinated development of sci？ entific and technological innovation and economic development has been continuously raised， The synergy effect of the two systems is beginning to appear； （3） The degree of coupling and coordination between scientific and technological innovation and economic development has obvious spatial differentiation characteristics， forming a "multi-center" spatial distribution pattern with Wuhan， Changsha， and Nanchang as the core； （4） Focusing on implementing the innovation-driven develop？ ment strategy in the future and promote the deep integration of scientific and technological innovation and economic devel？ opment； further enhance and give play to the regional synergy， and promote the integrated high-quality development of the middle reaches of the Yangtze River to a new level.

Keywords： scientific and technological innovation；economic development；coupling and coordination；urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River