沿海區域海洋科技創新能力與效率測度:時空差異、驅動因素及實現路徑

閔晨　平瑛

關鍵詞：沿海區域;科技創新效率;三階段DEA;熵權-TOPSIS法;區域差異

中圖分類號：F061.5;P74 文獻標志碼：A 文章編號：1005-9857（2023）04-0132-13

0 引言

目前，在資源短缺和環境約束條件下，過度依賴可再生資源消耗和粗放型生產方式的海洋經濟增長模式已不可持續，因此實施科技興海戰略成為必然選擇。在海洋強國戰略背景下，海洋科技在促進全球海洋經濟發展中的作用日益突出，是衡量當前國際海洋競爭力的關鍵所在[1]，海洋科技創新顯然已成為推動國家海洋經濟發展的新動能。我國在加強海洋科技投入方面取得顯著成就，但隨著我國海洋經濟發展進程的加快，海洋經濟在發展中暴露出許多問題，如傳統海洋產業生產技術落后導致海洋資源被過度開發，企業缺乏環保意識、環保設備不足導致近岸區域海洋污染嚴重，海洋科技創新效率不高導致缺乏轉化為經濟效益的動力[2]。在此背景下，衡量當前沿海區域海洋科技創新能力和效率，不僅有助于總結以往沿海區域海洋科技創新的經驗，而且為決策部門在今后實施科學合理的海洋科技投資戰略提供借鑒。此外，我國沿海區域在海洋科技投入、技術基礎和創新環境等方面存在差異，區域不平衡現象突出。因此，比較國內主要涉海區域的海洋科技創新發展水平的差異及其空間分布特征，并分析影響海洋科技發展不平衡的因素，對全面推進海洋強國戰略的實施具有現實指導意義。

近年來，學者們對海洋科技的研究主要集中在3個方面。

（1）海洋科技創新效率及其評價指標體系方面的研究。區域海洋科技創新效率的測算主要使用隨機前沿模型（SFA）和數據包絡模型（DEA）。趙昕等[3]通過構建DEA 模型進行定量測算和分析，評估我國海洋科技效率，研究結果表明雖然經濟發達地區近年來的海洋科技發展速度已經空前提高，但仍存在地區差異;戴彬等[4]利用隨機前沿模型（SFA）研究發現，沿海地區海洋科技全要素生產率的增長主要由技術驅動，區域海洋科技差距正在縮小;殷克東等[5]針對海洋科技綜合水平和海洋經濟可持續發展能力進行評價，結果表明海洋科技與海洋產業可持續發展之間具有密切關聯和相互作用。

（2）關于區域海洋科技創新影響因素的研究。趙昕等[6]研究發現，區域海洋經濟增長由該地區的開放程度、科研水平來推動，但產業結構、人才結構和金融發展尚未對海洋經濟產生顯著影響;李彬等[7]指出，制約我國沿海經濟區提升海洋領域科技創新能力的主要影響因素之一是海洋科技成果轉化率低;龍騰等[8]通過橫向比較當前我國海洋科技產出的影響因素，發現海洋科技人才的影響程度最大，其次是海洋經濟發展因素。

（3）關于提升海洋科技發展水平的對策研究。李宇航等[9]認為應建立海洋研究合作平臺，積極培養并引進海洋科技人才;姜寶等[10]發現通過提升管理水平和優化規模結構，能夠提升海洋科技效率;劉伶俐等[11]從加快實驗研究基地建設、促進“產學研”多方交流、提高企業自主創新能力角度，提出提高海洋科技創新效率的對策。

已有研究為本研究提供基礎，本研究嘗試在3個方面進行改進或完善。①在研究方法上，評價海洋科技創新能力時，采用熵權-TOPSIS法能降低主觀賦權產生的誤差，運用三階段DEA 方法剔除環境因素和隨機誤差的影響后可測算更切實際的海洋科技創新效率。②在研究內容上，時間和空間演變分析有助于從區域化的角度闡明沿海區域海洋科技創新能力和效率的特點及演變規律，最后通過灰色關聯法對影響沿海各區域海洋科技發展水平的因素進行比較分析。③在影響因素的指標選取方面，增加“海洋產業結構高度化指數”和“沿海地區海洋觀測臺數量”指標，更綜合考量海洋產業結構和海洋基礎設施建設水平對沿海區域海洋科技創新發展水平的影響。

2 沿海地區海洋科技創新能力評價

2.1 海洋科技創新能力評價指標體系

從投入、產出和環境3個角度出發，構建評價指標體系，共設置3個一級指標和13個二級指標（表1）。原始數據均來源于《中國海洋統計年鑒》《中國統計年鑒》《中國科技統計年鑒》以及我國沿海11地區統計年鑒。

通過整理相關數據，計算得出沿海區域海洋產業結構高度化指數變化趨勢（圖1）。從整體來看，由2013年的47%上漲至2018年的58%，6年間增長約11%。2013—2018年海洋產業結構高度化指數為波動上升趨勢，說明我國現階段海洋產業的發展以第三產業為主導，這是由于我國新興產業、高技術產業和深遠海探測產業不斷發展，使得海洋科技創新能力和效率都得到提升。并且，海洋產業結構高度化指數區域整體差別明顯，珠三角區域的海洋產業結構高度化水平較高且呈現平穩上升趨勢，北部灣區域最低且與其他區域差距過大。

2.2 海洋科技創新能力權重

利用熵權-TOPSIS法計算得出評價沿海區域海洋科技創新能力的各項指標的權重（表2）。其中，一級指標權重由高到低依次為海洋科技創新產出、海洋科技創新環境、海洋科技創新投入，表明除直接影響海洋科技創新能力的海洋科技投入和產出指標外，海洋科技創新環境因素也起到重要作用。在二級指標的權重分配方面，海洋科技擁有發明專利數（Y₃）、海洋科技專利授權數（Y₂）、海洋科研機構課題數（Y₁）指標在各區域海洋科技支撐體系中的權重較高，表明其對海洋科技創新綜合得分的貢獻較大。

2.3 海洋科技創新能力評價結果分析

2.3.1 動態結果分析

基于表2的權重結果，計算得出海洋科技創新能力綜合得分（表3）。近年來，政府雖越來越重視海洋科技創新，不斷完善海洋科技基礎設施建設，并提供良好的政策環境，但海洋科技創新能力卻由2013年的0.391下降至2018年的0.334，期間呈現“下降-上升-下降”的波動下降趨勢。按照各一級指標的權重來看，海洋科技創新產出得分對海洋科技創新能力綜合得分的影響最大。然而，目前我國海洋領域有14個國家重點實驗室，數量仍然不足，其主要研究方向是海洋環境和海洋工程，還有許多領域尚未涉及。此外，國內適應海洋科技成果市場化的服務體系還不完善，“產學研用”一體化創新機制不完善，這都會導致沿海區域海洋科技創新的動力不足。

2.3.2 橫向結果分析

區域海洋科技創新能力綜合得分如表4所示。

五大海洋經濟區中海洋科技創新能力最強的是珠三角經濟區，得分為0.751分;其次是長三角經濟區，得分為0.432分;環渤海經濟區排名第三，得分為0.378分;海峽西岸經濟區排名第四，得分為0.297分;北部灣經濟區得分最低，僅0.121分。其中，長三角區域的優勢體現在較高的海洋科技成果轉化能力以及充足的涉海科研人員;海峽西岸區域以福建為代表，綜合得分情況呈現出“上升后下降”趨勢，因為福建海洋化工等第二產業的發展仍存在一定程度的資源浪費，需要技術創新和生產工藝改造才能實現高效運行[20];北部灣區域海洋科技創新綜合得分最低，這在很大程度上是由該區域海洋開發較晚、海洋經濟發展水平較低導致的。因此，海峽西岸區域和北部灣區域要發揮后發優勢，加強與其他區域的交流與合作，并學習發達區域的關鍵性核心技術，加快海洋科技創新的步伐。

3 沿海地區海洋科技創新效率

3.1 指標選取說明

在計算海洋科技創新效率指標時，參照已有研究成果[21-23]，選取3個投入指標和5個產出指標如表5所示。研究時間尺度為2013—2018年，測算沿海地區的海洋科技創新效率。

3.2 環境指標的選擇

以第一階段DEA 海洋科技創新效率計算結果中的各個松弛變量（M）為被解釋變量，取3個環境變量即經濟對外開放程度（Q₁）、海洋經濟發展水平（Q₂）和海洋高等教育水平（Q₃）作為解釋變量，具體變量和指標說明見表6。

3.3 海洋科技創新效率的實證分析

3.3.1 第一階段傳統DEA 效率測算結果與分析

在不考慮外部環境影響的情況下，傳統DEA 分析是利用Deap2.1軟件直接計算得出效率值，結果如表7所示。結果顯示，沿海區域綜合效率均值為0.805。子地區中河北和江蘇最優為1，表明這2個地區的海洋科技創新資源配置較為合理;廣東、上海、遼寧和山東的效率值大于效率均值，為效率較高地區;福建略低于效率均值;天津、廣西、海南和浙江排名居后。僅有55%的地區海洋科技創新效率大于0.8，這表明不同空間尺度上的海洋科技創新效率與最佳生產前沿之間存在一定的距離，使得海洋科技的發展呈現非經濟性。因此，在投入產出協調關系和資源合理配置方面，各地區都存在一定的改進空間。

3.3.2 第二階段SFA 模型回歸結果與分析

在自由度取3的情況下，模型LR 檢驗結果顯著，可以證明混合誤差項包含管理無效率，各個投入變量的γ都近1，證明管理無效率是投入產出冗余值的主要成分，必須考慮環境因素和隨機誤差（表8）。

3.3.3 第三階段DEA 效率調整結果與分析

第三階段是通過第二階段修正后，得出的更符合沿海區域實際情況的海洋科技創新效率值。表9為海洋科技創新效率調整前后的區域差異對比，這與第一階段的DEA 計算結果不同：綜合效率均值由0.805下降為0.801，純技術效率均值從0.887上升到0.907，規模效率均值從0.906下降到0.874，這表明沿海區域海洋科技資源配置和整合能力低，無法實現最佳科技產出。

在綜合效率方面，五大區域海洋科技創新綜合效率由高到低依次為珠三角、環渤海、長三角、海峽西岸、北部灣。其中，廣東和江蘇具有先天的地理優勢，涉海企業分布廣泛，人才和資金密度較高，產業集聚效應明顯，能夠憑借充足的科技資源、優良的科技創新氛圍等因素達到較高水平的技術效率;遼寧成立海洋產業技術創新研究院，山東成立青島海洋科技園等[24]，這些機構整合高校、科研院所和海洋企業的優勢發展資源，使得其綜合效率值較高;海峽西岸區域效率值不足0.800，北部灣區域效率值為0.574，與其他4個區域存在明顯差距，說明其海洋科技創新資源的利用效率和配置結構水平有待提高。

在純技術效率方面，五大區域海洋科技創新純技術效率由高到低依次為珠三角、北部灣、環渤海、長三角、海峽西岸。在現有技術條件下，僅有河北、江蘇、廣東和海南的效率已達其臨界點，但是大部分地區海洋科技創新的純技術效率未達到最優水平，說明在要素投資相對穩定的情況下，資源利用能力和科技創新水平有待提高。

在規模效率方面，五大區域海洋科技創新規模效率排名與綜合效率一致，即由高到低依次為珠三角、環渤海、長三角、海峽西岸、北部灣。規模效率有效地區為河北、江蘇、廣東，廣西和海南最低。第三階段除廣東以外，其他地區的效率值均沒有提高，表明第一階段對規模效率的估值過高，外部環境因素促進區域規模效率的提高。

4 沿海地區海洋科技效率時空差異分析

4.1 海洋科技創新效率時間格局變化

在研究期間，由于受海洋產業結構調整和轉型的影響，沿海區域整體海洋科技效率在時間上呈波動性下降。其中，規模效率與綜合效率的波動時間節點高度一致，純技術效率值高于規模效率值，表明技術水平已成為海洋科技效率發展的重要引擎。總體而言，技術應用和規模效應會對整體效率產生影響，但規模效應有更大的限制，隨著時間的推移，這種影響還會持續（圖2）。

4.2 海洋科技創新綜合效率空間格局變化

為更直觀地看出沿海區域海洋科技創新效率值的變化情況，對比分析海洋科技創新效率值的空間變化趨勢（表10）。

沿海區域整體呈現北部圍繞河北、中部圍繞江蘇、南部圍繞廣東的三極格局，區域間海洋科技創新效率存在差異。環渤海區域中的河北持續保持數值1的態勢，遼寧由之前的效率相對前沿地區在2017年和2018年變為DEA 無效地區且下降幅度較大，天津和山東也存在小幅度下降，這表明環渤海區域的海洋技術發展不穩定，亟須尋找解決對策;長三角區域中的江蘇保持數值1的態勢，浙江的效率值有所上升，上海的效率值出現一定程度下降;海峽西岸區域中福建的效率值呈現波動下降趨勢;珠三角區域中廣東的效率值一直處于效率前沿水平;北部灣區域中廣西的效率值下降后上升，海南的效率值波動性較大，表明北部灣區域雖資源豐富，但需要調整和完善產業結構，發展高新技術產業和海洋新興產業，同時要充分利用區域優勢，向珠三角區域學習。

5 沿海地區海洋科技創新效率影響因素分析

5.1 指標構建

在已有研究中，常玉苗[25]在分析多種影響我國海洋領域經濟發展的客觀因素時，將其大致分為海洋資源、產業、科技和宏觀政策共4個主要維度，從中選取4個主要指標分別為港口數量、海洋產業規模和結構、海洋科技人員、海洋科研機構課題數;楊繼超等[26]認為我國海洋科技創新能力水平由多種客觀因素直接影響，其中包括海洋經濟發展能力水平、對外開放能力水平、市場化競爭水平、海洋科研人員數量比重、金融服務發展能力水平、產業人才集聚能力水平、基礎配套設施項目建設水平。

基于上述研究成果，本研究在影響因素的解釋變量方面，從海洋科研創新水平、海洋科技人才支撐、地方政府支持和海洋產業結構4個角度來設定（表11）。

海洋科研機構研發能力是衡量海洋科研創新水平指標的因素;海洋科技高層次人才儲備率和海洋高等教育水平是衡量海洋科技人才支撐指標的因素，其中海洋科技高層次人才儲備率一般是指海洋高級職稱人員在從事海洋科技研究活動人員中所占比重;地方政府支持力度和海洋基礎設施建設水平是衡量地方政府支持指標的因素，其中海洋基礎設施建設水平用海洋觀測臺數量來衡量[27];地區海洋生產總值占地區GDP的比重能夠反映海洋經濟發展水平，海洋產業結構高度化指數標志海洋產業結構的發展階段和方向。

5.2 Tobit回歸分析結果

將沿海區域海洋科技創新發展水平用上述計算所得海洋科技創新綜合能力得分值與效率值權重各取0.5加總后的值表示，并作為被解釋變量，借助Stata15.0軟件，將海洋科技創新發展水平與各個解釋變量進行運算，結果如表12所示。海洋產業結構高度化指數對其影響最大，海洋基礎設施建設水平的影響最小。

（1）海洋科研機構研發能力對應的系數估計值為0.006，且P 值為0.002，在1%水平下顯著，表明海洋科研機構研發能力越強，海洋科技創新發展水平越高。

（2）海洋科技高層次人才儲備率對應的系數估計值為0.007，且P 值為0.097，在10%水平下顯著，表明海洋高級職稱人才的科研價值能在工作中迅速有效地發揮出來，能推動海洋科技創新發展水平的提高。

（3）海洋高等教育水平對應的系數估計值為0.020，且P 值為0.000，在1%的水平下顯著，表明高等教育發展可以培養更多海洋科技發展所需的人才。因此，為我國海洋產業發展提供智力支持和人才保障，需要大力實施海洋高等教育發展戰略[28]。

（4）政府支持力度對應的系數估計值為-0.025，且P 值為0.228，在10%的水平下不顯著，表明政府在科技領域的撥款或財政支出對海洋科技研究的投入不足或者投資結構不合理，形成投入冗余。例如，政府資金投入的不平衡導致的擠出效應使得除海洋科研院校之外的其他海洋科技創新主體未能發揮出最優效率。

（5）海洋基礎設施建設水平對應的系數估計值為0.002，且P 值為0.001，在1%的水平下顯著，表明相對完善的海洋科技基礎設施，能夠為海洋科技的發展提供更好的支撐作用。

（6）海洋經濟發展水平對應的系數估計值為-0.005，且P 值為0.068，在10%水平下顯著，說明海洋經濟發展水平與海洋科技創新發展水平呈負相關，這是由海洋科技創新具有高投入、高風險、研發周期長的特點導致的[22]。

（7）海洋產業結構高度化指數對應的系數估計值為0.091，且P 值為0.002，在1%水平下顯著，第三產業與第一、二產業相比，具有投資少、效益高、生產效率高等特點，因此海洋產業結構升級可以促進海洋科技健康有序發展。

5.3 五大經濟區域綜合灰色關聯度

為方便進行區域橫向比較分析，以沿海區域海洋科技創新發展水平為母序列、上述7個影響因素指標為子序列，計算出關聯度值（表13）。

（1）海洋科研機構研發能力與海洋科技創新發展水平的關聯度為0.555，在7個子序列中關聯度排名最低，長三角和環渤海區域的關聯度相對較強，表明該指標在這2個區域中對海洋科技創新水平發揮的作用較大。

（2）海洋科技高層次人才儲備率和海洋高等教育水平指標，在除珠三角以外的其他區域均與海洋科技創新發展水平表現出較強或極強相關性，表明高質量的海洋科技人才對海洋科技創新發展水平的提高起到主要推動作用。因此，環渤海、長三角、海峽西岸和北部灣區域在今后海洋科技投入中，要加快培養和引進優秀的海洋科技人才，同時積極為科研機構人員職稱評審和就業創造有利條件，拓寬提高海洋科技創新效率的途徑。

（3）地方政府支持力度指標與海洋科技創新發展水平關聯度較高的區域有北部灣、珠三角和海峽西岸，這3個區域的政府在今后要加大海洋科技經費投入。海洋基礎設施建設水平指標與海洋科技創新發展水平關聯度較高的區域有長三角、珠三角和北部灣，因此這3個區域要加大海洋基礎設施建設，為提高海洋科技創新發展水平提供良好的外部環境。

（4）海洋經濟發展水平與海洋科技創新發展水平的關聯度為0.580，其中海峽西岸、珠三角和北部灣區域的關聯度低于平均值，表明這3個區域的海洋經濟總產值推動海洋科技創新發展水平較其他區域低。海洋產業結構高度化指數與海洋科技創新發展水平的關聯度為0.726，環渤海、長三角和海峽西岸區域高于平均值，表明這3個區域的海洋產業結構水平越高，海洋科技創新發展水平越高。

6 結論和建議

6.1 研究結論

本研究采用熵權-TOPSIS法和三階段DEA 模型，分別測算沿海區域海洋科技創新能力及效率，并進行時空差異分析，最后運用Tobit模型和灰色關聯法分析形成區域差異的影響因素。

（1）與珠三角和長三角區域相比，北部灣區域在海洋科技投入、產出和環境方面的海洋科技創新能力較低。

（2）沿海區域2013—2018年的海洋科技創新效率平均值為0.801，并存在時空差異，海洋科技創新發展潛力巨大。

（3）在影響因素指標中，海洋科研機構研發能力、海洋科技高層次人才儲備率、海洋高等教育水平、海洋基礎設施建設水平和海洋產業結構高度化指數產生顯著的正向影響并與預期影響方向相符合;海洋經濟發展水平和地方政府支持力度與預期影響方向相反。

（4）根據灰色關聯度實證結果，不同區域的海洋科技投入對海洋科技創新發展水平的貢獻程度存在差異。環渤海、長三角區域在今后的海洋科技投入中要多培養和引進優秀的海洋科技人才，同時注重推動海洋產業結構往高度化方向發展;海峽西岸區域要加大海洋科技人員投入力度，提高海洋人才素質教育水平;珠三角區域要完善政府海洋科技投入的資金結構以及加大海洋基礎設施建設;北部灣區域在注重培養海洋科技高素質人才的同時，要加大政府對海洋高新技術產業的支持，完善海洋基礎設施建設。

6.2 推動沿海區域海洋科技發展的路徑

6.2.1 壯大海洋領域戰略性新興產業，促進我國海洋產業轉型升級

加快海洋生物醫藥業、海洋服務業等現代海洋產業的審批，培育壯大海洋領域新興產業，以新產業、新業態推動科技進步，促進海洋產業內生性增長。建設并完善海洋戰略性新興產業發展高地和戰略平臺，為我國海洋產業轉型升級提供有力支撐。優先支持海洋環保科技產業的發展，加強廢棄物處理設備、海水循環利用、海洋生態修復等方面的科技攻關，減少海洋生態損失，從而改善海洋科技創新的生態環境。

6.2.2 調整海洋科技投入結構，促進海洋科技創新成果轉化

拓寬海洋科研資金的投資渠道，完善海洋科技創新的投資機制，充分發揮財政科技資金的引導和支撐作用。擴大現有海洋科研經費支持領域，鼓勵跨學科融合進行海洋科學研究。鼓勵涉海企業應用開發新技術產品，借助互聯網、云計算、5G等數字技術加快“產學研”成果轉化，并加大成果獎勵力度。

6.2.3 加快海洋科研人才隊伍建設，保證科技創新發展源動力

人才是科技活動的主體和實施者，要激發海洋科技創新活力，就必須加快海洋科研人才隊伍建設。一方面，提高海洋人力資本質量，鼓勵和支持跨地區人才交流，建立多層次海洋創新人才培養機制，為海洋科研人才提供完善的服務體系;另一方面，拓寬引進國外海洋重點領域人才的渠道，且在引進人才時更應注重質量而不是數量。

6.2.4 改善海洋科技創新基礎環境，構建科技創新協同聯動機制

科技創新環境的作用不容忽視。一方面，各級政府通過制定完善的競爭政策和營造良好的競爭環境，為海洋科技創新提供動力和基礎;另一方面，加強海洋基礎設施建設，如政府向相對欠發達地區提供相應的技術援助和財政支持，擴大海洋觀測站的覆蓋范圍。沿海區域海洋科技創新效率存在區域差異，良好的空間結構可以促進科技資源的合理配置，因此各級政府可以通過建立跨區域的科技創新機制和平臺，實現優勢互補，縮小區域間海洋技術水平和資源的差距，推動海洋科技創新發展水平高地發揮積極溢出效應。