基于空間杜賓模型的市域科技創新能力的影響因素研究
——以河北省為例

李軍峰

（河北地質大學 經濟學院，河北 石家莊 050031）

一、研究背景

黨的十九大報告指出，“創新是引領發展的第一動力，是建設現代化經濟體系的戰略支撐?！苯陙?，隨著國家對科技創新的重視程度不斷提高，科技創新成果的數量不斷增加擴大，已經成為我國社會經濟發展的有力支撐。以河北省為例，從2013—2018年，全省專利權申請數量從2013年的11895件，增加到2018年的25348件，翻了一番還要多；全省專利授權數量從2013年的1698件，增加到2018年的4559件，也翻了一番還多。這說明，河北省的科技創新能力在不斷提升。然而，面對新時代人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的社會主要矛盾，目前科技創新水平還不足以擔負起解決社會主要矛盾的歷史重任。

已有的研究表明，應通過提升創新投入能力、創新基礎能力、創新產出能力、創新支持能力、勞動者素質等方面的能力來提升科技創新能力。然而，以往的研究忽視了科技創新能力在不同地理位置之間的空間相關性以及影響科技創新能力因素的空間溢出效應。為此，本文基于2015—2018年河北省11個地級市的面板數據和空間杜賓模型，從科研經費投入、科研機構規模和科研產出等三個維度對科技創新能力的影響，希望從空間視角進一步認識提升科技創新能力的機制。

圖1 2013—2018年河北省專利申請與授權情況

二、文獻綜述

由于科學技術是第一生產力的觀念已深入人心，所以長期以來提升科技創新能力一直是學術界討論的熱點話題。學術界普遍認為，提升科技創新能力是一項系統工程，其核心要素之間存在密切聯系，構成了一個有機的整體（劉志華等，2014）。同時，認為提升科技創新能力應從戰略層面出發，營造優良的科研創新環境①，發揮自身現有優勢和特長②，創新科技管理模式和管理機制③，加大科研投入力度，增加科研人員的數量、提高科研人員素質。這樣就能有效提升科技創新能力。現有文獻在研究方法上，主要采用因子分析法，比如趙軍潔等、黃敦平等；灰色關聯度法，比如姜文仙④、祝新等、劉立燕等⑤；還有DEA分析法、多元逐步回歸分析聯合分析法等。在數據屬性上，主要采用截面數據和面板數據為主。趙軍潔等采用問卷調查法獲取的截面數據；祝新等運用2013年全國內地29個省份（西藏、海南未包括）的截面數據；杜文忠等運用2010—2016年的統計年鑒相關時間序列數據；祝銘等運用2002—2014年31個省市、自治區的面板數據；姜文仙采用2001—2014年廣東省相關年鑒數據；劉立燕等采用湖南省14個城市2017—2018年相關年鑒數據等。

已有研究很好地分析和評價科技創新能力，為我國不同地區或領域科技改革提出了建設性的建議。但已有研究也存在一些進一步改進的地方：首先，研究所采用的多是時間序列數據、截面數據或面板數據等，即這些數據僅考慮了時間維度。而大量的理論研究成果表明，地理單元之間的經濟社會發展并不是孤立的，而是存在空間上的相關性，這種空間上的相關性對地區之間的社會經濟發展產生的影響，不能被忽視，否則將導致研究結果偏離現實。其次，在研究方法上，使用空間計量方法進行研究的文獻極少。因此，本文旨在嘗試選擇運用科研經費投入強度、科技創新支撐強度和科技產出效率等三個指標，綜合探究影響科技創新能力的機制。在數據方面，使用2015—2019年《河北省經濟年鑒》中河北省11個地市的統計數據整理得到的空間面板數據。在研究方法上，通過全局Moran’s I值檢測，使用空間杜賓模型區分了科研經費投入強度、科技創新支撐強度和科技產出效率等因素影響科技創新能力的直接效應和簡潔效應，并且充分討論了空間溢出效應。

三、模型設定

（一）空間自相關性——莫蘭指數（Moran’s I）

其中，n表示研究屬性變量空間的區域數；xi表示第i個區域內的屬性變量值（如疾病發病率），xj表示第j個區域內的屬性變量值，x表示所研究區域的屬性變量平均值；ωij表示空間權重矩陣。Moran’s I取值范圍在[-1,1]之間，若各地區間經濟行為為空間正相關，其數值應當較大；負相關則較?、?。

（二）空間杜賓模型（SDM）

空間杜賓模型考慮了空間滯后的解釋變量和被解釋變量對被解釋變量的共同影響，是空間滯后模型和空間誤差模型的一般模型，能夠更好地估計不同空間單元產生的溢出效應和基于空間面板數據測算空間溢出效應。本文選用標準空間杜賓模型，其表達式為：

式中，y為因變量，表示科技創新能力；ρωy表示相鄰地市科技創新能力對本地市科技創新能力的影響，如果ρ＞1，表明地區間科技創新能力存在正向空間關聯效應，若ρ＜1，表明地區間科技創新能力存在負向空間關聯效應，若ρ=0，表明地市間科技創新能力不相關⑧。

（三）空間權重矩陣的確定

有三種方法：鄰近的空間權重矩陣、地理距離空間權重矩陣和經濟地理距離空間權重矩陣。本文選用的是鄰近的空間權重矩陣中的車相鄰（rook contiguity）空間權重矩陣的情況，這是一種根據“相鄰”定義的對稱矩陣。公式如（3）所示。該矩陣元素在地市單位相鄰時取值為1，不相鄰時則取值為0，對角線元素設置為0⑨。

四、變量選取與數據來源

（一）變量選取

1.平均萬人專利申請授權量。本文采用地市平均萬人專利申請授權量（TPG）作為科技創新能力的衡量指標。在《河北經濟年鑒》中，描述各市科技產出及成果情況的指標有：專利申請受理量和專利申請授權量。由于專利申請受理量僅反映某地區一定時期內可以研發出的科技成果，但還未得到社會的承認和保護，所以本文沒有采用專利申請受理量這一指標作為科技創新能力的衡量指標。而專利申請授權量這一指標不僅說明該地區在一定時間內科技產出的受社會承認并保護的專利成果數量，也更能夠直觀地反映出某地區一定時期內的科技創新能力。因此，這里用某地市一定時期內專利申請授權量與該地市人口總數的比例，即平均萬人專利申請授權量，作為衡量該地市科技創新能力的衡量指標。也就是說，該指標的值越高，則該地區科研創新能力越強。

2.科研經費投入強度。科技創新必須要有相應的經費投入。本文采用某地市一定時期內R&D經費內部支出與該地區的GDP的比例，本文稱之為科研經費投入強度（GRD），作為影響科技創新能力的一個解釋變量。該指標值越高，R&D經費內部支出就越充足，該地區的科研創新能力就越強。

一身正氣，為人民“進口工程”勇擔一份責。在食品藥品監管方面，他們常受到說情或威脅的壓力，金錢與物質的誘惑。在2016年6月的一次監管執法過程中，一位自稱有“黑社會”背景的經營戶由于利益受損，威脅所長劉毅，揚言“不管，給你好處；管，要你小命”。軍人出身的劉毅不為所動，不為所懼，打掉了違法者的囂張氣焰。2015年以來，僅劉毅就拒收紅包金額8000元。所里明確要求：執法人員絕不能隨便收受行政相對人的任何錢物，自覺樹立起兩袖清風、一身正氣的形象。2015年高筍塘所被評為萬州分局優秀集體，劉毅被重慶市局黨組推薦為“重慶市人民好公仆”上報市委、市政府。

3.科研創新支撐強度。科研活動是由具體的科研主體單位實施并完成的，也就是說科學研究和技術服務業的法人單位是從事科研活動的主體。本文采用某地市一定時期內科學研究和技術服務業的法人單位數與該地市規模以上工業企業數之比，本文稱之為科研創新支撐強度（NSRTS），作為影響該地市科技創新能力的一個解釋變量。

4.科研產出效益?？萍紕撔率菫槠髽I提高經營效益服務的，本文采用某地市一定時期內規模以上企業營業利潤與該地市GDP之比，本文稱之為科研產出效益（GPB），作為描述該地市科技創新能力的一個解釋變量。

（二）數據來源

本文實證分析使用2015—2018年間河北省11個地市的面板數據，數據來源于2016—2019年《河北經濟年鑒》相關數據。這里需要說明以下幾點：（1）關于時間段的選取。由于本文涉及的主要經濟指標，如R&D經費內部支出、科學研究和技術服務業的法人單位數，只是從2015年開始統計的，而2020年《河北經濟年鑒》因故未發布，所以本文數據期間只有2015—2018年的。（2）關于地區數據處理的說明。本文將辛集市的數據納入石家莊市的數據中，將定州市的數據納入保定市的數據中。

（三）實證方法說明

本文在河北省行政區劃相應數據和處理后的相應數據基礎上，利用GeoDa軟件計算變量全局Moran’s I值；然后利用GeoDa軟件和Matlab軟件計算鄰近的空間權重矩陣中的車相鄰（rook contiguity）的空間權重矩陣；最后利用Matlab軟件計算空間面板的杜賓模型估計結果。

五、實證分析

（一）科技創新能力的空間特征（空間自相關檢驗）

本文利用GeoDa軟件對河北省11個地市的科技創新能力進行空間自相關檢驗（見表1），可以發現，2015—2018年河北省各地市科技創新能力存在一定的空間相關性，適合采用空間計量模型進行分析。從平均每萬人專利申請授權量的全局Moran’s I值可以看出，河北省11個地市之間科技創新能力的空間自相關性，由2015年的-0.171逐漸升高到2018年的0.019，說明河北省11個地市科技創新能力之間存在由負相關向正相關轉變的趨勢。從2015—2018年科研經費投入強度、科技創新支撐強度和科技產出效率等三個變量的全局Moran’s I值來看，除了2017年科技產出效率的全局Moran’s I值、2018年科研經費投入強度和科技創新支撐強度的全局Moran’s I值外，其他數據均較顯著。以上結果表明，科研經費投入強度（GRD）、科技創新支撐強度（NSRTS）和科技產出效率（GPB）均呈現較強的空間自相關性。

表1 2015—2018年車相鄰權重下變量的全局Moran's I值

運用Matlab軟件，利用最大似然LM因子對空間滯后模型（SAR）和空間誤差模型（SEM）進行檢驗，檢驗結果如表2所示。

表2 LM對空間滯后模型（SAR）和空間誤差模型（SEM）的檢驗結果

根據檢驗結果，LM對SAR模型檢驗項目的P值相對于0.05%，只有一項顯著，所以SAR模型未通過顯著性檢驗；而LM對SEM模型檢驗項目的P值均小于0.05%，所以SEM模型通過檢驗。因此，本文選擇空間面板杜賓模型（SDM）做進一步分析。

（二）模型結果和分析

本文運用Matlab軟件，對空間面板杜賓模型（SDM）進行估計，其結果如表3所示。表3顯示了空間面板杜賓模型（SDM）分別在時空均不固定、空間固定、時間固定以及時空均固定情況下的估計結果。結果顯示，在四種情況下R2的值都是比較高的，尤其是在空間固定和時空均固定的情況下，R2值分別高達0.9802和0.9821，說明模型擬合得比較好；最大似然log-likelihood在各種情況下均比較小，也支持了R2的判定結果。

表3 間面板杜賓模型（SDM）估計結果

表3顯示，科研經費投入強度（GRD）無論在哪種情況下，其估計系數均為正值，說明科研經費投入強度越高，地市的科研創新能力越強。而科研投入強度（GRD）的空間滯后項W*GRD的估計系數值顯示，在時空無固定和時間固定的情況下估計系數為較大的正值，說明在空間方面上各地市科研經費投入強度（GRD）之間具有相互促進的作用。在空間固定和時空均固定的情況下，估計系數為絕對值較大的負值；說明時間發展趨勢上各地市科研經費投入強度（GRD）之間存在相互競爭的關系。

科研創新支撐強度（NSRTS）在時空均不固定和時間固定的情況下估計系數為正值，說明在空間上各地市的科研創新支撐強度與科研創新能力之間是正相關關系。在空間固定和時空均固定的情況下其估計系數為負值，說明在時間發展上可能由于科學研究和技術服務業的運作缺乏效率，導致不能對規模以上工業企業科研創新發揮應有的科技支撐作用，致使科研創新支撐強度在時間上不能夠促進相應地市的科研創新能力的提高。科研創新支撐強度（NSRTS）的空間滯后項W*NSRTS的估計系數值顯示，在空間固定和時空均固定的情況下估計系數為正，說明各地市的科學研究和技術服務業在時間發展趨勢上存在相互的促進作用；而在時空均不固定和時間固定的情況下估計系數為負，說明在空間上可能由于科技資源的有限性等原因導致各地市科學研究和技術服務業之間的競爭性明顯。

科技產出效率（GPB）無論在哪種情況下，估計系數均為負值，說明某地市科技產出效率與該地市的科研創新能力表現為負相關關系。這可能是由于河北省科技推廣應用存在阻礙，科技創新應用效率較低，造成科技創新應用創造的新增加值不高，不能夠激發科研創新主體的科技研發創新的積極性，致使科技產出效率與科研創新能力之間呈現負相關關系?？萍籍a出效率（GPB）的空間滯后項W*GPB的估計系數，在時空均不固定和時空均固定的情況下為負值，在空間固定和時間固定的情況下為正值。這說明各地市科技產出效率之間的協同關系不明朗，有待進一步討論。

六、主要結論及政策建議

（一）主要結論

研究表明：（1）河北省各地市科研創新能力之間存在一定的空間相關性，應該從車相鄰的視角研究并制定區域協同的提升科研創新能力的政策措施。（2）科研經費投入是影響各地市科研創新能力的重要因素。在時間沿革發展過程中，各地市的科研經費投入之間存在相互促進作用；而在一定的時間內，各地市的科研經費投入又存在相互競爭關系。（3）河北省各地市科學研究和技術服務業的發展在時間上表現為相互促進的趨勢，而在空間上又表現為相互競爭關系。（4）盡管河北省每年有規模較大的科技創新，但是科技成果轉化為現實的生產力可能還存在一定的障礙。

（二）政策建議

基于以上結論，本文的政策主要有：（1）進一步加強各地市之間的政府協調和科研創新合作，通過政府協調不斷增加科研經費投入，以促進各地市科技創新能力的提高。還要發揮各地市之間科研經費投入的協同帶動作用，提高河北省各地市科研創新能力的關聯效應，加強跨地市的科研創新合作。（2）進一步提高各地市科學研究和技術服務業的運作效率，更好地支撐各地市規模以上工業企業的科研水平的提高。要不斷拓寬各地市科學研究和技術服務業之間的合作渠道，進而有力地提高河北省科研創新能力的總體水平。（3）進一步加強科技成果轉化，為現實生產力鋪平道路，使科技創新成果成為各地市經濟發展的真正支撐力量，也為新一輪科技創新提供有力的技術支撐和經濟支持。

注釋：

①黃敦平,吳智洋.我國國家高新區科技創新能力綜合評價[J].遼寧工業大學學報,2020(10):17-22.

②祝新,王邵.基于灰色關聯分析模型的廣西科技創新能力評價研究[J].科技進步與對策,2016(11):109-115.

③趙軍潔,陳寶峰,盧兵友.TRIZ推動農業科技創新的影響因素實證研究[J].中國科技論壇,2014(5):155-160.

④姜文仙.廣東省區域科技創新能力評價研究[J].科技管理研究,2016(8):75-79,86.

⑤劉立燕,宋捷羽,楊波.基于DEA和灰色關聯度的湖南省區域科技創新能力研究[J].河南財政經濟學院學報,2021(1):39-46.

⑥Kitron U,Michael J,Swanson J,et al.Spatial analysis of the distribution of lacrosse encephalitis in Illinois,using a geographic information system and local and global spatial statistics[J].American Journal of Tropical Medicine& Hygiene,1997,57(4):569-475.

⑦王勁峰.空間分析[M].北京:科學出版社,2006.

⑧楊威,蔡禮彬.基于空間杜賓模型的旅游業發展與經濟增長關系研究——以沿海省份面板數據為例[J].生態經濟,2020(11):125-131.

⑨王周偉,崔百勝,張慶元.空間計量經濟學:現代模型與方法[M].北京:北京大學出版社,2018(12).