基于復雜網絡技術的河南省產業結構變遷研究

商 勇 劉曉瑩

（河南財經政法大學 統計與大數據學院，河南 鄭州450008）

一、研究背景和意義

產業結構是各產業在經濟活動過程中形成的經濟技術聯系以及比例關系。改革開放以來，河南省經濟社會發展取得了顯著成效，產業結構不斷優化，建立了較為完善的現代化產業體系，從而推動經濟社會快速發展。新冠肺炎疫情發生以來，國內外環境發生了巨大變化，河南2020年上半年經濟增速首次出現負增長。當前河南省經濟已逐步恢復正常，展現出良好態勢，但進一步優化產業結構，加快傳統產業轉型升級，推動經濟高質量發展，仍是今后河南發展的重中之重。

在國外研究中，魁奈的《經濟表》是進行結構分析的奠基之作，但學者普遍認為產業結構的研究始于20世紀三四十年代。英國著名經濟學家費希爾在1935年首先提出了三次產業理論，克拉克在此基礎上提出克拉克定理；庫茲涅茨對產業結構演進做了更進一步的探究，促進了產業結構理論的形成。

在國內研究中，產業結構問題始終是學者關注的熱點，相關文獻浩如煙海，不再一一贅述，只對復雜網絡技術在產業經濟學中的應用進行說明。復雜網絡技術起源于物理和社會學的相關研究，主要是針對“關系”數據的建模分析，近年來開始在經濟學研究中得到應用①社會學研究中經常稱之為社會網絡技術，和復雜網絡相比，二者研究對象雖有不同，但很多基本概念和方法一致，區別在于復雜網絡技術大多面對大樣本數據，而社會網絡則更多關注小樣本。。汪云林等（2008）利用SNA，根據投入產出表中直接消耗系數表，分析了各產業在產業間網絡關聯的中心性。李守偉等（2009）結合復雜網絡的特性給出了產業網絡所具有的復雜性，包括復雜要素、復雜關聯以及復雜動力學演變。邢李志等（2012）將產業結構研究與復雜網絡理論相結合，以汽車和石油產業為例對產業集群發展進行實證分析。孟彥菊等（2017）基于2002、2007、2012年云南省42個部門的投入產出表測度產業關聯效應，探究云南省產業發展的特點和趨勢。楊捷（2019）基于復雜網絡理論并借鑒社會網絡分析技術，探討了河南省伏牛山區公路交通結構特征及其演化規律。

綜上所述，可見復雜網絡技術已經成為經濟學研究中的新方法，尤其是可視化技術很好促進了對相關問題的直觀認識和解讀，應用前景廣闊，但是正如其他方法一樣，復雜網絡技術本身也處于不斷發展中，需要在實踐中進一步完善。本文擬結合統計學、產業經濟學等相關理論，利用投入產出表探究河南產業結構變化規律，并結合復雜網絡技術多維度探索產業網絡的拓撲結構和網絡特征。

二、河南省產業結構變遷與現狀

改革開放40多年來，河南綜合實力顯著提升，經濟發展不斷邁上新臺階。據統計，1978年全省生產總值僅為162.92億元。2019年達到54259.20億元，比上年增長7.0%，年均增速超過10%。2020年由于新冠疫情的爆發，河南省乃至全國經濟發展受到嚴重影響，但繼續向高質量發展邁進的決心和方向不會改變。

改革開放以來河南省三大產業的變遷經歷了從“二一三”“二三一”到“三二一”的演變。2019年，分產業看，全省第一產業增加值4635.40億元，同比增長2.3%；第二產業增加值23605.79億元，同比增長7.5%；第三產業增加值26018.01億元，同比增長7.4%。全省經濟結構不斷優化，一方面，推進傳統產業智能化、綠色化、技術化改造，促進社會經濟可持續發展；另一方面，加快培育新興產業，重點培育智能裝備、智能傳感器等新興產業，產業結構進一步向高級化演進。

河南經濟雖取得了快速發展，但在產業結構轉型過程中存在投資積極性不高、農業現代化緩慢、勞動生產率相對較低、服務業發展滯后、自主創新能力弱等問題，一定程度上制約了經濟發展質量的提高。特別是低端產能過剩和高端產能不足問題日益突出，成為制約河南省未來經濟和產業發展的重要因素。

三、河南產業關聯網絡拓撲結構與變遷

產業關聯網絡是由0、1元素形成的矩陣，0表示兩個產業間不存在關聯關系，1則表示兩個產業間存在關聯關系。結合河南省2002年、2007年、2012年、2017年的42個部門的投入產出表，得到消耗系數矩陣，并利用威弗-托馬斯指數計算鄰接矩陣，最終構建產業關聯網絡。

根據計算結果，構造河南42個部門近年來的產業關聯網絡圖（圖1）。對比四個年份河南省產業關聯網絡圖，可以得出：批發和零售產業、化學工業、住宿和餐飲等產業一直是河南產業關聯網絡中的核心產業，這些關鍵產業與其他產業之間的關聯程度較高，對其他產業的輻射作用更強，這與河南的地理位置有關，鄭州作為交通樞紐，其對周邊產業經濟的拉動作用及對資源的掌控能力均有較高提升。隨著時代的進步，一些產業的資源調配能力逐漸增強，比如電力、熱力的生產和供應業、租賃和商務服務業、造紙印刷及文教體育用品三個產業在四個年份中的排名逐漸上升，表明這幾個產業的大力發展對其他產業的促進作用不斷增強；此外，石油和天然氣開采業、煤炭采選業兩個產業部門的節點有一定程度的減小，反映了河南在對產業發展的管理程度與效果上有一定關聯，這也與綠色經濟發展方式的客觀要求相符合。

圖1 2002年、2007年、2012年、2017年河南產業網絡圖

產業的節點度是指該產業與其他產業連邊的總數，表示該產業與多少產業之間存在資源往來，產業的節點度越大，說明該產業越重要。河南2002年、2007年、2012年、2017年產業關聯網絡中出入度值排名前十的產業及度值如表1所示。

表1 2002年、2007年、2012年、2017年河南各年出入度值排名前十的產業及度值

由表1可以看出，四個年份中排名前十的產業大致相同，如批發和零售貿易業、交通運輸及倉儲業、化學工業、電力熱力的生產和供應業、住宿和餐飲業等均有較高的出入度值。說明這些產業與其他產業的關聯程度較強，在整個產業關聯網絡中居于相對重要的位置。而一些產業的地位有所提升，如批發和零售產業的出度值在2002年、2012年和2017年均居于首位，而在2007年時被交通運輸及倉儲業代替。在四個年度的出入度值排名前十的產業中，租賃和服務商務、金融業在2017年時出現在前五名，說明這兩個產業的地位明顯提升，對其他產業的輻射作用明顯增強。另外，金屬冶煉和壓延加工業自2002—2017年，其排名逐漸上升，表明其他產業對該產業資源的需求有所增多，該產業的資源控制能力逐漸增強。

中心性主要用來度量社會網絡的中心化程度，一般包括度數中心性和接近中心性。基于河南省42個部門的投入產出表，我們得到四個年份的度數中心度、接近中心度值①考慮到不同年份中部門的劃分依據不同，因此篩選出四個年份中均有的37個部門來分析。。首先將每個年度的37個部門的中間中心度和接近中心度，按數值大小進行排名。為了更直觀地對四個年度產業部門的變化進行比較，本文使用中間中心度值與接近中心度值的變化圖加以示意。

由圖2可知，2002年、2007年、2012年和2017年河南度數中心度值排名前五的產業中，批發和零售產業、化學產品、非金屬礦物制品均在前三個年份中排名前五，即其在河南的產業鏈中一直居關鍵地位。租賃和商務服務業、居民服務、修理和其他服務業、教育業、交通運輸制造業等部門的排名提升明顯，表明該產業正逐漸成為全省的核心產業。

圖2 2002年、2007年、2012年、2017年河南省節點度排名變化

接近中心度（圖3）前五名中，批發和零售業在四年的接近中心度值都達到了0.64以上，其中在三個年度中居于首位，表明批發和零售業對其他產業有很強的促進作用，具有基礎產業的屬性。同時需要注意的是，在2017年河南排名前五的產業中出現了前三年度并未出現的租賃和商務服務業，表明該產業發展迅速，快速成為全省的關鍵產業，擁有了較強的資源配置能力。通過比較發現，接近中心度值與度數中心度值存在正向相關性，即度數中心度值越大的產業，其接近中心度值一般也較高。

圖3 2002年、2007年、2012年和2017年河南省接近中心度排名

整體看，河南四個年度的產業關聯網絡密度不大，子群間關聯程度較弱，且各子群間的關聯程度差異較大。全省的產業關聯網絡有較大的聚類系數和較小的平均路徑長度，即具有小世界特征，尤其是2017年小世界特征更加顯著。河南地處中原，一些核心產業，如批發與零售業、交通運輸倉儲業、住宿和餐飲業等與交通流動或居民日常生活息息相關的產業，也得到了較快發展。同時，由于深入貫徹綠色發展理念，污染較大的產業如石油和天然氣開采業、煤炭采選業等逐漸成為邊緣產業。凝聚子群分析結果表明各產業發展不均衡，且產業關聯網絡子群密度整體較低，2017年產業間的關聯比之前趨于復雜和穩定。

當產業網絡具有小世界特征①小世界理論也稱六度空間理論，是哈佛Stanley Milgram教授在1967年提出的，指的是世界上所有互不相識的人只需要很少中間人就能建立起聯系。對于產業關聯理論，當滿足小世界理論時，則表示該產業網絡有較高的聚集性，且大部分節點間的距離較短，可以利用該理論衡量是否可以進行網絡分析。時，則表示該產業網絡有較高的聚集性，且大部分節點間的距離較短。產業關聯網絡越符合小世界特征時，則聚類系數會越大，網絡直徑和平均路徑長度越小。本文對四個年份的產業關聯網絡進行小世界理論分析，結果如表2所示。

表2 2002年、2007年、2012年、2017年河南省產業關聯網絡的小世界性

由表2可知，河南省2002年、2007年、2012年和2017年產業關聯網絡的網絡直徑分別為 6、7、7、7，均滿足任一產業傳遞資源到另一產業經過的中間產業最多為6個。從聚類系數看知，2002年產業關聯網絡的聚類比例為29.6%，2007年為22.8%，2012年為21%，2017年為23.8%，比例較大；且四個年份的平均最短路徑長度分別為 2.494、2.824、2.969、2.573，相對較小。河南產業關聯網絡符合小世界特征。

四、結論及建議

本文通過對河南省2002年、2007年、2012年及2017年的42個部門投入產出數據的閾值化處理，構建鄰接矩陣，分析度數中心度、接近中心度值等，分析近年來河南省產業結構的變遷情況，得到以下結論：

1.河南省經濟規模不斷擴大，綜合實力顯著提高。本文計算產業結構復雜網絡的指標后得出，隨著工業結構不斷調整和服務業的快速發展，第三產業的驅動作用不斷增強，成為推動全省經濟高質量發展的主導力量。

2.河南省產業關聯不斷加深，產業間的聯系更為密切，產業變遷路徑逐漸清晰。本文從四個年份河南省產業關聯網絡圖中得出，鄭州作為交通樞紐，對周邊產業的拉動作用、對資源的掌控能力有較高提升，批發和零售產業、化學工業、住宿和餐飲等產業的輻射作用較強。從產業節點度出入度值可看出，批發和零售貿易業、交通運輸及倉儲業等在整個產業關聯網絡中居于重要地位。從接近中心度排名中看出，批發和零售業多次身居首位，對其他產業有很強的推動作用。同時，隨著深入貫徹綠色發展理念，污染較大的產業如石油和天然氣開采業、煤炭采選業等將逐漸邊緣化。

3.河南省的產業關聯網絡具有小世界特征。河南省產業關聯網絡聚類系數大，網絡直徑和平均路徑長度小。從研究中可看出2002年、2007年、2012年、2017年河南省產業關聯網絡的網絡直徑分別為6、7、7、7，均滿足任一產業傳遞資源到另一產業最多為6個中間產業的情況。

由此提出相應建議：

1.堅持以市場為導向深化改革，持續推進河南省經濟高質量發展。河南要加快發展現代產業體系，推動經濟體系優化升級，積極響應“十四五”規劃號召，從產業結構高級化方向入手。不僅要夯實第一產業基礎，發揮農業優勢，更要注重工業與服務業的質量，加快河南經濟增長。

2.堅持產業政策與河南實際相結合的理念，經濟增長的周期性波動是市場經濟運行超越社會制度的基本規律。高新技術改造傳統產業，是促進河南省產業結構升級的關鍵環節。河南應適當調整產業結構，加快產業結構優化升級，走高技術、少污染的新型工業化道路。

3.堅持提高供給效率，發揮比較優勢，加強主導產業，促進融合發展。河南省“十四五”規劃中明確提出，堅持深化供給側結構性改革。其中，服務業的供給側結構性改革要集中在加強現代物流業、金融保險業、信息服務業、文化旅游業、健康養老業等主導產業。河南省要積極培育新興產業，改造提升傳統產業，多管齊下推動產業轉型發展。