基于改進引力模型的江蘇省城市創新空間關聯及其影響因素

彭 英，余小莉

(1.南京郵電大學管理學院；2.南京郵電大學國際電聯經濟和政策問題研究中心，江蘇南京 210003）

我國提出要進一步提升創新發展能力，加快形成現代化產業體系，強化基礎設施規劃建設，要從協調推進全面建設社會主義現代化國家的大局出發，找準定位、發揮優勢，持續深化跨區域、跨流域合作，著力打造一批具有戰略意義的產業鏈和產業集群，推進區域創新聯動發展。在此基礎上，黨中央也多次強調，要發揮中心城市、城市群的帶動引領作用。黨的十九屆五中全會指出，當前我國經濟發展的空間結構正在轉變為中心城市和城市群成為承載發展要素的主要空間形式。在新形勢下，促進各類要素合理流動和高效集聚，即在同一區域范圍內，一些不同規模、不同職能的城市依靠交通、信息等網絡連結成相互依存且空間分布有序的城市空間網絡，以此來增強創新發展動力。在戰略的選擇上，要堅持創新驅動發展戰略，構建高質量發展的國土空間布局和支撐體系，在區域協調發展的同時加快建設創新型國家。為此，本研究采用社會網絡分析方法，利用城市空間經濟聯系強度值構建江蘇省城市空間經濟聯系網絡，通過實證分析探究江蘇省城市創新空間關聯及網絡結構特征，探究影響城市創新發展的相關因素，以期為城市網絡空間功能提升、區域經濟優化和一體化發展提供參考和政策建議。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

本研究選取了江蘇省的13 個地級以上市作為研究對象。江蘇省總人口為8 029.3 萬人，區域土地總面積為10.72 萬km2，地區生產總值（GDP）為94 323.54 億元。由于轄江臨海、經濟繁榮，江蘇省是我國最具經濟活力的重要戰略省份之一，城市功能特征比較穩定，城市之間交通網絡近年發展得比較完善。且由于地理、經濟等方面的原因，江蘇省呈現出蘇南、蘇中、蘇北不同的空間分布特征，導致城市之間創新發展會出現較大的差異，具有較強的代表性。本研究所構建指標體系數據來源于2013 年、2018年《江蘇省統計年鑒》及江蘇省各城市統計年鑒，以5 年為一個階段對比觀察江蘇省前后經濟變化。城市間距離相關數據來源于江蘇省交通圖，同時以高德地圖、百度地圖進行補充。

1.2 研究方法

1.2.1 熵權法

多數學者采用城市生產總值及人口構建引力模型計算城市關系強度，但是單純使用這兩個指標具有片面性。借鑒胡盈等［1］的方法，本研究采用綜合質量指標來衡量城市的綜合能力。熵權法是一種重要的客觀賦權法，可以避免在指標的選取中可能存在的主觀性。熵權法的客觀權重是靠指標變異性的大小來確定的，一般來說，若某個指標的信息熵越小，則指標的變異程度越大，提供的信息在綜合評價中能起到的作用也越大，其權重就越大。用熵權法構建綜合力競爭指數分為3 個步驟，包括數據標準化、確定各指標權重、綜合指數合成。由于每個指標數據的量綱不同，要消除數據的量綱影響，對其進行標準化處理，確定各指標權重后再計算得出每個城市的綜合質量指標。

1.2.2 引力模型

引力模型是以牛頓經典力學的萬有引力公式為基礎。Reilly［2］在1929 年借鑒牛頓的引力模型提出了“零售引力法則”，并借此來測度中心城市對周邊區域的吸引力，這為定量分析區域之間的聯系奠定了理論基礎。1946 年Zipf［3］在前人研究的基礎上對引力模型進行了進一步闡述，將引力模型引入到城市體系研究中，從而形成了城市體系空間聯系研究的理論基礎。Tinbergen［4］和Poyhonen［5］在前人的基礎上做了延伸，研究出了比較完整的引力模型，認為兩個經濟體之間的單項貿易流量與它們各自的經濟規模成正比，與它們之間的距離成反比，該模型經過諸多地理學家的研究和應用，已經成為研究地理空間相互作用的重要方法。國內學者李媛媛［6］、李偉［7］運用引力模型對我國不同城市創新空間關聯進行了初步分析；謝詩光［8］運用引力模型對浙江省縣際經濟聯系進行了分析；劉建華等［9］、楊蕙嘉等［10］在對引力模型進行一系列改進、修正的基礎上，對城市創新空間關聯作進一步研究。

各種交通基礎設施是作為城市之間聯系的重要樞紐，同時也是城市網絡結構的重要載體。江蘇省地處平原地區，且城市間空間距離相對較近，省內各城市間距離基本均小于500 km，除去極個別的蘇州到徐州為523 km，其他城市之間大多集中在300 km 左右，所以航空流量較?。还愤\輸相對來說具有更強的靈活性，且江蘇省各城市之間都有公路，公路承擔了大部分運量，所以本研究中只考慮公路運輸，計算得到地級城市間的經濟距離 。

1.2.3 社會網絡分析法

社會網絡分析產生于20 世紀，它能將網絡之間的關系進行量化分析，為經濟聯系的空間結構研究提供了嶄新的視角與分析工具。Fritsch 等［11］較早將社會網絡分析與創新網絡空間相結合進行研究；李琳等［12］運用引力模型和社會網絡分析法研究了我國的區域網絡特征。

密度指的是一定范圍內各個點之間聯絡的緊密程度，固定網絡規模的點之間的連線越多，該網絡的密度就越大，網絡對其行動者的態度、行為等產生的影響就越大?？梢酝ㄟ^UCINET 軟件得出密度值。計算網絡密度需要先對數據矩陣進行二值化處理，使得數據值為0 或者1。網絡密度值的計算公式為：

式（1）中：D為網絡密度；n為城市節點數量；是由城市i與城市j的創新關聯強度值經過二值化處理后的0 或者1。

中心性是社會網絡研究的重點，某個城市在一定范圍的社會網絡中居于什么樣的中心地位，對于信息在整個網絡中傳播效果有重要意義。中心度與中心勢是描述中心性的兩種重要度量方法，其中，中心度指的是一個節點在網絡中處于核心地位的程度，中心勢則描述整個網絡的中心度。社會網絡的中心性分為點度中心性、中間中心性、接近中心性3 種，其中最常用來進行社會網絡分析的是點度中心度，計算公式如下：

2 實證分析

2.1 指標體系構建

運用社會網絡分析法對城市間的創新空間關聯進行分析，首先要選取城市的創新指標。城市創新能力是一個地區將知識轉化為新產品、工藝或者服務的能力［13］。以往學者常用人口和GDP 數據表示城市創新能力，比較片面。朱海就［14］在對區域創新能力評估指標進行研究時發現，需要考慮人員和金錢的投入、企業數目及產值，以及各種與創新相關的環境都與城市創新能力有關；顏莉［15］在對區域創新能力評估時選取創新投入、創新產出兩個方面指標；王承云等［16］則選取創新能力、創新環境兩個方面指標。參考前人的研究成果，綜合考慮多方面因素，遵循科學性與系統性原則，本研究選取創新投入、創新產出以及創新環境3 個方面13 項指標來構建江蘇省創新綜合質量指標體系，如表1 所示。

表1 江蘇省城市創新綜合質量評價指標

根據表1 指標收集數據，利用熵權法計算指標權重，得出2013 年和2018 年江蘇省城市創新綜合質量指數值如圖1 所示。從圖1 可見，江蘇省城市2018 年創新綜合質量與2013 年相比整體上都有所提高，排序都是南京、蘇州、無錫、常州、南通穩居前五。創新建立在各方面條件的積累上，創新環境或經濟水平等方面相對落后的城市很難在創新方面實現逆襲。

圖1 2013、2018 年江蘇省城市創新綜合質量指標

2.2 基于改進引力模型的城市創新空間關聯強度

將上述所得江蘇省城市創新空間關聯指標數據形成矩陣，利用UCINET 中的Netdraw 軟件依據矩陣數據繪制出2013 年、2018 年江蘇省創新空間關聯結構圖，如圖2 所示。圖2 中，兩個城市之間的連線表示兩個城市之間的創新聯系，線條的粗細表示兩個城市之間創新聯系強度的大小，即兩個城市之間的創新聯系越緊密則線條越粗，反之越細。由圖2（a）與圖2（b）相比較可知，2013 年與2018 年的總體網絡結構特征較為相似，總體上都呈現出各市之間創新聯系強度分布不均，蘇南、蘇中城市之間聯系較強，蘇北相對較弱。但從引力模型測算數據來看，各城市之間創新空間關聯強度都有所上升。其中，2013 年創新空間關聯強度最大的為南京與蘇州，較強的是蘇州與無錫、南通、常州，南京與無錫、常州、南通，無錫與常州；2018 年在2013 年的基礎上加強了南京與鎮江、揚州以及南通與無錫之間的關聯強度。由此可見，蘇中、蘇南的創新關聯有所提升；雖然宿遷與無錫建立新的創新關聯，但蘇北地區創新關聯網絡結構變化不大。而且從圖2 可以觀察到，南京、蘇州、無錫3 個城市形成江蘇省的中心城市，不僅自身創新綜合質量高，相互之間的創新空間關聯強度也高，帶動整個江蘇省的創新發展。

圖2 江蘇省城市創新空間聯系結構

2.3 江蘇省城市創新能力及空間網絡的演化特征

為了更好地體現江蘇省城市創新空間網絡的演化特征，將城市創新空間關聯矩陣進行二值化處理。根據多次嘗試，最終取閾值為0.01，即創新空間關聯矩陣中大于0.01 的值為1，小于0.01 的取值為0。

2.3.1 網絡密度

運用UCINET 軟件計算得到江蘇省城市創新空間關聯能力的網絡密度，對比所選取不同時間的城市創新空間關聯網絡密度來看，2013 年網絡密度為0.762 8，網絡整體連通性較好，2018 年網絡密度為0.820 5，相較于2013 年網絡密度有小幅度的提升，表明城市創新空間流動的渠道有所增加，網絡的整體流通性也有小幅度的增強。

2.3.2 點度中心度

運用UCINET 軟件對江蘇省城市綜合指標進行分析，計算得出各個城市的點度中心度，通過點度中心度分析各城市在江蘇省創新空間網絡中所處的地位及決策能力的大小。用點出度來表示江蘇省各城市創新發展的擴散能力，用點入度表示各城市創新發展的集聚能力,如表2 所示。

表2 江蘇省創新空間關聯點度中心度

表2 （續）

由表2 可以看出，2013 年有常州、無錫、蘇州、南京等8 個城市的點出度中心度高于均值，而2018年在2013 年的基礎上增加了泰州的點出度中心度高于均值，表明這些城市是江蘇省城市創新空間結構網絡的中心城市，與網絡中的其他城市具有較多直接的創新關聯，這些城市大多集中在蘇中、蘇南地區，蘇北相對較弱；同時這些城市的創新關聯具有不對稱性，處于中心位置的城市基本都滿足點出度大于點入度，而不處于中心位置的淮安、連云港、宿遷3 個城市的點入度大于點出度，基本處于被動接受狀態，被動接受其他城市的創新關聯，不能主動去尋求與其他城市的協同發展，但是可以發現處于邊緣位置的城市在近幾年的發展中也在逐步趨向于主動。

2.4 創新凝聚子群

凝聚子群是指彼此協同互動較強、關系密切的成員組成的子集合。通過凝聚子群研究的是一種社會結構，是一種在社會行動者之間實存或潛在的關系模式，這種關系模式可以分為二人關系、三人關系、子群層次關系3 種。本研究中的凝聚子群是指江蘇省內各城市在創新發展過程中所表現出來的更為緊密的創新空間結構群組，可以反映出城市創新空間關聯的緊密性。從圖3（a）和圖3（b）可見，2013年南京與蘇州創新聯系緊密，率先形成子群，符合中心城市的設定；次之是南通、常州、無錫、徐州與之形成新的子群；宿遷由于發展過慢，經濟條件各方面相對較差，最后與其他城市形成子群。2018年相比于2013 年，無錫得到了較快的發展，率先形成子群的城市包括南京、蘇州、無錫，三者成為“鐵三角”的中心城市；蘇北城市相比于蘇南城市，在經濟、文化各方面處于劣勢，在集群的組合中創新聯系的緊密度也相對靠后。

圖3 江蘇省城市創新凝聚子群結構

3 江蘇省城市創新空間關聯影響因素分析

創新空間網絡關聯是多種因素共同影響的結果，選擇社會網絡分析法中的QAP回歸分析法進行分析，就是因為傳統的統計方法不能計量分析兩個矩陣之間的相關關系。參考劉蘭劍等［17］、曾文霞等［18］、金浩等［19］的研究，利用QAP 回歸分析法對2018 年江蘇省城市創新空間關聯影響因素進行研究。從3個目標層13 個指標中選取專利授權量差異矩陣代表創新產出，科技支出差異矩陣代表創新投入，城鎮居民可支配收入差異矩陣代表創新環境中的經濟發展水平，進出口額差異矩陣代表創新環境中的資源流通能力，地理鄰近性用城市彼此之間的空間相鄰關系來表示，參照段七零等［20］的0～1 規劃模型設置空間相鄰關系即相鄰為1、不相鄰為0。在此基礎上，選取各自變量差異矩陣作為解釋變量，創新空間關聯矩陣作為被解釋變量來構建模型。

運用UCINET 軟件將創新空間聯系關聯矩陣與這些指標矩陣進行QAP 回歸分析，得到QAP 回歸分析結果（見表3）：可決系數為0.257 且在1%的顯著性水平下顯著，說明本研究選取的解釋變量對創新空間聯系關聯矩陣結構有較強的解釋能力，解釋了城市創新空間關聯的25.7%?；貧w系數大于0，表示指標自變量差異較小，城市間的創新要素流動性較強、創新空間關聯程度較高，促進了城市創新空間網絡的擴展，反之則表示指標自變量差異較大、城市間創新要素流動性較差，抑制了城市創新空間網絡的擴展。

表3 2018 年江蘇省城市創新空間網絡關聯分析

從表3 回歸分析結果來看，地理鄰近性的回歸系數為正，表明地理距離對城市創新空間關聯起到正向作用，鄰近城市間的創新空間關聯較強；科技支出水平和專利申請量的回歸系數均為正，說明創新投入和創新產出對城市創新聯系空間關聯起到正向作用；專利授權量越多，科技支出水平越高，創新要素的流動能力越強；進出口額的回歸系數也為正，進出口額反映城市的資源流通能力，證明其對城市創新空間管理也起到積極正向作用，城市的資源流通能力越強，其創新聯系能力也越強，能與其他城市實現資源共享；城鎮居民可支配收入的回歸系數為負，則反映城市之間經濟發展水平以及城市環境水平相差太大，很難實現創新資源流動與共享。

4 結論及政策建議

本研究基于改進的引力模型，利用13 項指標數據構建江蘇省城市創新空間關聯矩陣，利用UCINET軟件對數據進行計算分析，分別求得2013 年與2018年網絡密度和點度中心度等指標對其進行社會網絡分析。主要得到以下結論：

（1）從整體的城市創新網絡結構來看，江蘇省整體網絡結構良好，城市間能形成較為緊密的關聯。作為國內最具有戰略活力的省份之一，江蘇省的創新發展并沒有止步不前，網絡密度在較高的基礎上仍然有所增加，網絡之間的流通性也有所增加，在整個網絡結構中扮演主動者的角色的是處于創新網絡中心位置的城市，其利用自身優勢和資源帶動其他城市創新。

（2）從基于引力模型繪制的城市創新網絡結構圖可以看出，從2013 年到2018 年，南京、無錫以及蘇州一直處于強關聯狀態，形成“鐵三角”發展模式，三者之間應該充分發揮創新主體間的統籌、協調作用，促進技術、知識和信息等創新資源在城市之間的流動，積極引導城市進行自主創新。

（3）位于江蘇省創新空間結構中非中心位置的城市，由于創新環境相對較差、交通不夠完善，使得這些城市只能被動地接受其他城市的創新關聯，自我創新的能量不足，所以這些城市應加強經濟文化等方面建設，改善創新環境。

基于上述結論，為了促進區域城市創新網絡協調發展，推動江蘇省的城市創新空間網絡布局，對江蘇省創新發展提出以下政策建議：

（1）從城市創新關聯影響因素分析可知創新投入、創新產出以及創新環境對城市創新關聯起正向作用，處于創新網絡非中心位置的城市，國家應對其實行創新幫扶政策上的傾斜，比如稅收方面的稅費降低以及各種補貼政策的優惠，吸引企業進駐；且牽線創新中心城市與創新發展較慢城市間的合作，中心城市可以在發展緩慢地區設立創新平臺，充分利用其創新資源，形成優勢互補。

（2）由于城市創新環境涉及交通、通信等各方面，部分城市之間沒有高鐵直達等交通條件，導致創新發展較快城市與發展緩慢城市之間交流對接困難，必須要盡快完善基礎設施，提高創新緊密度，通過各種渠道縮小區域間的創新能力差距；同時加快交通通信的進一步合作，打造新一代智能交通才能更快推動區域經濟一體化。

（3）城市的創新發展離不開人才的聚集，發展緩慢的城市缺少專業人才、科研人才、技術人才等一系列人才發展問題亟待解決，但此類城市對高端人才的吸引力較小，因此為了全省的人才均衡發展，人才引進政策必須對此類城市傾斜；另外，居于創新領先地位的城市必須要有為全省輸送“血液”的大局精神，要舍得把自己培養的優秀人才送出去。此外，地方也要加速提升經濟發展水平，經濟基礎決定上層建筑，只有提升自己的經濟硬實力才能更好地留住人才。