區域創新發展能力評價與空間差異測度

戴金輝，林典偉

（1.山東工商學院 統計學院，山東 煙臺 264005；2.中國聯合網絡通信有限公司煙臺市分公司 財務部，山東 煙臺 264001）

0 引言

區域是一個多維度的復合系統，由多個子系統以非線性的方式聯系起來。創新是區域綜合發展的新引擎，是區域實現可持續發展的動力源泉，是推動社會進步的有效途徑。在信息技術高速發展的互聯網時代，創新是每個地區在發展過程中必備的能力。區域創新發展能力是區域經濟在發展過程中獲取競爭優勢的重要影響因素，區域創新發展能力是指一個地區將知識、技術、信息等要素運用到新產品、新工藝、新服務中的能力[1—4]。區域創新發展是區域經濟發展與社會發展實現優化的動態過程，區域創新發展能力是導致區域發展出現差異的重要影響因素，區域創新發展能力不協調是區域間實現協調發展的絆腳石。

1 區域創新發展能力評價指標體系構建與測度

區域創新發展能力是多個子系統綜合作用的結果，但不是各個子系統作用的簡單求和，而是各個子系統作用非線性組合后形成的綜合效應。

1.1 區域創新發展能力評價指標體系構建

區域創新發展能力包含多個方面的內容，為了科學客觀地評價區域創新發展能力，同時也考慮到數據的可獲取性，在已有文獻基礎之上[5—8]，本文從區域創新發展規模、區域創新發展條件、區域創新發展活力、區域創新發展環境四個子系統篩選出20 個可觀測指標（如表1 所示）構建區域創新發展能力評價指標體系，這不僅可以豐富區域創新發展能力評價理論體系，而且可以為科學地評價區域創新發展能力提供參考。

表1 區域創新發展能力評價指標體系

1.2 面板數據熵值法計算過程

假定共有t個年份、i個地區、j個評價指標的面板數據，其結構如表2所示。

表2 面板數據熵值法計算數據結構表

xabc（a=1，2，…，t;b=1，2，…，i;c=1，2，…，j）表示第a年第b個地區第c個評價指標的觀測值。

（1）統計指標標準化處理

其中，max(xabc)表示第c個評價指標在t個年份i個地區共t*i個觀測數據中的最大值；min(xabc)表示第c個統計評價指標在t個年份i個地區共t*i個觀測數據中的最小值；zabc表示第a年第b個地區第c個評價指標經過標準化處理后的值。

（2）歸一化處理

（3）計算第c個評價指標的熵值

（4）計算第c個評價指標的權重

（5）進一步計算第a年第b個地區的創新發展能力

1.3 區域創新發展能力評價結果及分析

依據表1 中列出的四個子系統、20 個評價指標，基于我國31 個省份（不含港澳臺）2014—2019 年的面板數據，通過面板數據熵權法計算步驟（1）至步驟（5）計算各評價指標權重，結果如表1最后一列所示。通過面板數據熵權法計算步驟（6）計算2014—2019 年31 個省份創新發展能力（計算結果如表3所示）。創新發展能力數值越大，表示該地區創新發展能力越強；創新發展能力數值越小，表示該地區創新發展能力越弱。計算所需數據均來源于歷年《中國統計年鑒》。

表3 2014—2019年我國區域創新發展能力指數

在表3中展示了2014—2019年我國31個省份創新發展能力，結果表明：從我國31個省份的創新發展能力總體均值來看，2014—2019 年我國各地區創新發展能力的總體均值為0.4405，我國各地區創新發展能力均值由2014年的0.3488 上升到2019 年的0.5455，變化顯著。從我國東、中、西部地區創新發展能力均值來看，2014—2019年，我國東、中、西部地區之間創新發展能力都表現出持續上升的趨勢，但是地區間也表現出明顯差異，東部地區創新發展能力均值由2014 年的0.4907 提升到2019 年的0.7339，中部地區創新發展能力均值由2014 年的0.3083提升到2019 年的0.4865，西部地區創新發展能力均值由2014 年的0.2458 提升到2019 年的0.4121，地區創新發展能力均值東部地區最高、中部地區居中、西部地區最低，從東部地區到西部地區，階梯型跳躍明顯。從我國東、中、西部地區創新發展能力年均增長率來看，2014—2019 年，我國各地區創新發展能力年均增長率為9.7011%，東部地區創新發展能力年均增長率為8.4711%，中部地區創新發展能力年均增長率為9.5310%，西部地區創新發展能力年均增長率為10.9419%，東部地區和中部地區創新發展能力年均增長率低于我國各地區創新發展能力平均增長率，只有西部地區創新發展能力年均增長率超過我國各地區創新發展能力年均增長率，創新發展能力年均增長率西部地區最高、中部地區居中、東部地區最低，與創新發展能力均值的地區變動方向相反，這也為中西部地區創新發展能力追趕東部地區創新發展能力創造了條件。省級創新發展能力也呈現地區差異，2019年我國31個省份的創新發展能力總體均值為0.5455，在我國31個省份中僅有11個省份的省級創新發展能力超過全國平均發展水平，除了西部地區的重慶和四川、中部地區的山西外，剩余的8個省份都屬于東部地區，也表現出東部地區創新發展能力高于中西部地區創新發展能力。省級創新發展能力極差呈現擴大趨勢。2014年省級創新發展能力最高的省份廣東（0.6618）與最低的省份西藏（0.1281）的極差為0.5337，廣東的創新發展能力是西藏創新發展能力的5.1663倍；2019年省級創新發展能力最高的上海（0.9010）與最低的新疆（0.1927）的極差擴大到0.7083，上海的創新發展能力是西藏創新發展能力的4.6757倍，省級創新發展能力之間的極差呈現擴大趨勢，而倍數呈現縮小趨勢。

2 區域創新發展能力差異分析

表3 的分析結果表明，2014—2019 年我國31 個省份創新發展能力發展不均衡，東部地區高于中西部地區，表現出明顯的區域差異性。單因素方差分析的本質也是假設檢驗，可以同時對多個總體均值水平是否存在顯著差異進行檢驗，應用單因素方差分析對區域創新發展能力差異進行分析時，將地區作為影響創新發展能力的因素，并將創新發展能力的變動分解為區域內差異和區域間差異兩個部分進行研究。假定區域間差異共有k個水平，區域內差異共有n-k個水平，單因素方差分析過程[9]不再敘述，只對結果進行分析。單因素方差分析結果如表4所示。

表4 單因素方差分析

應用單因素方差分析對2014—2019年我國東、中、西部地區之間的創新發展能力差異進行分析，結果如表5所示。

表5 2014—2019年我國東、中、西部地區間創新發展能力方差分析

表5 的結果表明，2014—2019 年，每個年份我國東、中、西部三個地區間創新發展能力差異顯著性水平都小于1%，表明東、中、西部三個地區間創新發展能力差異在1%的顯著性水平上是顯著的，也就是創新發展能力存在地區差異性。

應用單因素方差分析對2014—2019年我國東、中、西部三個地區內部的創新發展能力差異分別進行分析，結果如表6所示。

表6 2014—2019年我國東、中、西部地區內創新發展能力方差分析

表6 的結果表明，2014—2019 年，每個年份東部地區內部11個省份和西部地區內部12個省份創新發展能力差異的顯著性水平都小于1%，東部地區內部11 個省份和西部地區內部12 個省份創新發展能力差異在1%的顯著性水平上是顯著的，也就是在顯著性水平為1%的條件下，創新發展能力在東部地區內部11 個省份之間和西部地區內部12 個省份之間存在差異性；中部地區內部8 個省份創新發展能力差異的顯著性水平雖然大于1%，但是小于5%，表明中部地區內部8 個省份創新發展能力差異在5%的顯著性水平上是顯著的，也就是在顯著性水平為5%的條件下中部地區內部8 個省份之間創新發展能力存在差異性。

單因素方差分析不僅能測度出創新發展能力在東、中、西部地區之間存在差異，而且還能測度出在東、中、西部地區內部的省份之間也存在差異，但是具體差異是多少則無法度量。泰爾指數是測度某個統計指標區域差異最常用的測度方法，泰爾指數將區域總差異主要來源分為區域內差異和區域間差異兩個部分，以此為基礎還可以進一步計算每一部分對總差異的貢獻率[10]。

3 區域創新發展能力差異測度

泰爾指數最早是應用信息熵來測度收入在地區間的分配不平等問題，如今在區域差異測度中得到廣泛應用。泰爾指數將不同區域創新發展能力總差異分解為區域內差異和區域間差異，直接反映出區域內差異和區域間差異對區域創新發展能力總差異的影響，還能反映出這兩個部分變動的大小。泰爾指數[11]的算術表達式為：

其中：T是泰爾指數，表示我國31個省份創新發展能力總差異；yij表示第i個區域內第j個省份的創新發展能力，i=1，2，…，n表示共有n個區域，j=1，2，…，m表示第i個區域內共有m個省份；表示我國31 個省份創新發展能力平均水平。

其中，Tib表示第i個區域內m個省份的創新發展能力差異，表示第i個區域共m個省份的創新發展能力平均水平。

泰爾指數將總差異（T）按照差異來源分解成區域內差異（Tb）和區域間差異（Tw）兩個部分，計算公式為：

依據泰爾指數及結構分解公式計算2014—2019年我國創新發展能力總差異、區域間差異和區域內差異，以及我國東、中、西部三個地區創新發展能力的差異，其結果如表7所示。

表7 2014—2019年我國區域創新發展能力差異泰爾指數及其分解

表7 的結果表明，從總差異來看，我國區域創新發展能力差異顯著，有明顯的波動下降趨勢。2014—2019 年我國區域創新發展能力總差異從0.2527 降低至0.2225。結構分解結果表明，我國區域創新發展能力的總差異中，區域間差異起到主要作用，區域內差異相對區域間差異而言，起到的作用要小很多。2014—2019 年我國區域創新發展能力區域間差異大于區域內差異，區域內差異、區域間差異波動幅度不大。東、中、西部三個地區之間的創新發展能力差異比較顯著，東部地區創新發展能力差異較大，中部地區與西部地區差異不大。

依據表7 的數據進一步計算2014—2019 年我國區域創新發展能力差異貢獻率，差異貢獻率越大，說明在總差異的變動中所起的作用越大，其結果如表8所示。

表8 2014—2019年我國區域創新發展能力差異貢獻率（單位：%）

表8 的結果表明，從總體來看，我國區域創新發展能力區域間差異對總差異貢獻率較大，其值達到75%以上，同時呈現波動下降的趨勢；區域內差異對總差異貢獻率呈現波動上升的趨勢。2014—2019 年區域間差異對總差異的貢獻率由87.46%下降到75.85%，區域內差異對總差異的貢獻率由12.54%上升到24.15%。東、中、西部三個地區創新發展能力差異貢獻率表明，東部地區創新發展能力差異貢獻率最大，超過50%并且呈現持續上升的趨勢；中部地區創新發展能力差異貢獻率居中，呈現波動下降的趨勢；西部地區創新發展能力差異貢獻率最小，呈現波動下降的趨勢。

4 空間關聯特征分析

空間關聯分析方法有很多，包括聚類分析、因子分析、相關分析、空間自相關分析、對應分析等，本文采用空間自相關分析方法進行分析。

4.1 全局莫蘭指數

全局空間自相關性應用全局莫蘭指數來表示，其表達式為：

其中：zi=yi-，zi是第i個省份創新發展能力yi與我國31個省份創新發展能力平均值xˉ的離差；ωij是空間權重，當第i個省份與第j個省份相鄰時記為1，不相鄰時記為0；n表示空間單位總數；，S0是所有空間權重求和的結果。

如果是標準化以后的數據，那么全局莫蘭指數取值范圍為[-1，1]，全局莫蘭指數絕對值的數值越大，創新發展能力在空間地理位置上的集聚效應越強；全局莫蘭指數絕對值的數值越小，創新發展能力在空間地理位置上的集聚效應越弱；當莫蘭指數取值為0 時，創新發展能力在空間地理位置上不存在集聚效應，呈現隨機性。

應用統計中的z-檢驗可以對全局莫蘭指數的顯著性進行檢驗，全局莫蘭指數檢驗統計量zI表示為：

按照公式（10）計算2014—2019年創新發展能力全局莫蘭指數，利用公式（11）至公式（13）對2014—2019 年創新發展能力全局莫蘭指數進行檢驗，結果如表9所示。

表9 2014—2019年中國創新發展能力的全局莫蘭指數分析

表9 的結果表明，2014—2019 年中國31 個省份創新發展能力存在空間集聚效應，2014—2019 年創新發展能力全局莫蘭指數均值全部大于0.4，在1%的顯著性水平上，中國創新發展能力具有空間正相關關系，創新發展能力較高的省份在空間地理位置上與創新發展能力較高的省份相鄰，創新發展能力較低的省份在空間地理位置上與創新發展能力較低的省份相鄰。2014—2019 年創新發展能力全局莫蘭指數呈現波動下降的趨勢，創新發展能力在空間地理位置上的正相關性在逐漸減弱。

4.2 局部莫蘭指數

局部莫蘭指數的表達式為：

其中：Ii為局部莫蘭指數；ωij是空間權重，ωij=1 表示第i個省份與第j個省份相鄰，ωij=0 表示第i個省份與第j個省份不相鄰；n表示空間單位總數。莫蘭散點圖的坐標平面表示四個象限：第一象限為高-高型（H-H型），表示觀測省份與其相鄰省份創新發展能力同時較高，呈現顯著的正向相關性；第二象限為低-高型（L-H 型），表示觀測省份創新發展能力低，相鄰省份創新發展能力高，呈現顯著的負向相關性；第三象限為低-低型（L-L型），表示觀測省份與其相鄰省份創新發展能力同時較低，呈現顯著的正向相關性；第四象限為高-低型（H-L型），表示觀測省份創新發展能力高，相鄰省份創新發展能力低，呈現顯著的負向相關性。2014 年和2019 年我國創新發展能力局部莫蘭指數散點圖如圖1所示（應用Geo-Da 軟件計算的全局莫蘭指數與局域莫蘭指數結果相同，莫蘭散點圖相同）。

圖1 我國創新發展能力局域散點分布圖

應用GeoDa 軟件計算得到的2014 年、2019 年我國區域創新發展能力的全局莫蘭指數為0.4241和0.4070，全局莫蘭指數大于0但是數值在逐漸減小，說明我國區域創新發展能力雖然表現出空間正相關性，但是相關性在逐漸減弱，區域間的差異有所降低。從圖1 可以直觀地看出：我國區域創新發展能力表現出空間集聚效應，散點分布在第一象限高-高集聚區和第三象限低-低集聚區的省份偏多，區域創新發展能力較高的省份與區域創新發展能力較高的省份相鄰，區域創新發展能力較低的省份與區域創新發展能力較低的省份相鄰，并且區域創新發展能力較低的省份在數量上明顯要多于區域創新發展能力較高的省份，位于第三象限的省份陷入弱者恒弱的惡性循環中；第二象限為低-高集聚區，本區域創新發展能力低但相鄰區域創新發展能力高，位于該區域的省份不多；第四象限為高-低集聚區，本區域創新發展能力高但相鄰區域創新發展能力低，位于該區域的省份最少，說明區域創新發展能力高的省份對周邊區域創新發展能力低的省份輻射帶動作用較弱。

5 結論與建議

本文從區域經濟發展視角來研究我國創新發展能力的空間特征，研究結果表明：我國創新發展能力實現穩定增長，但中西部地區與東部地區仍存在顯著差距，并且區域間差異是創新發展能力總差異產生的根本原因，但2014—2019 年區域間差異呈現逐年下降的趨勢，所以應加快中西部地區創新發展速度，逐步縮小區域間創新發展差距，促進區域間創新能力協調發展。由于各省份之間仍然存在行政壁壘，區域創新發展能力需要的技術、資本、人才等多種要素不能在區域之間實現良好流動，成為影響區域之間協調發展的重要原因。據此，本文提出如下建議：

（1）積極發展高技術產業，擴大創新發展規模。高技術產業是增強區域創新發展能力的重要力量，應推動高技術產業發展，積極構建區域競爭優勢。新產品開發與銷售是共生的，只有把新產品銷售與開發緊密地結合起來，區域經濟才能在發展過程中獲得較高的經濟效益。受到新冠肺炎疫情的影響，國際經濟形勢有很大的不確定性，區域經濟只有實現創新發展，才能提升應對各種風險的能力。

（2）促進教育與科技共同發展，保障創新發展條件。區域內科技與教育相互促進，協調發展，教育發展是科技發展的前提，創新是科技發展的動力，科研設備是科研人員開展科研試驗必須具備的硬件設施，科研人員的知識水平與專業水平是區域創新發展的重要條件，科研人員的創造能力直接影響區域創新發展水平。

（3）加大R&D 經費投入，建立R&D 人員激勵機制，提高區域創新活力。政府應當加大R&D 經費投入，特別是加大科技基礎設施建設投入，鼓勵和支持區域創新活動，同時還要避免將經費投入發達國家、發達地區已經成熟的技術或者即將淘汰的技術上。制定合理的R&D人員激勵機制，提高R&D人員創新效率，提升R&D人員綜合素質，提高區域創新活力。

（4）加大對知識產權的保護力度，為創新發展創造公平的競爭環境。如果說創新是引領發展的第一動力，那么保護知識產權就是保護創新。知識產權保護通過建立健全知識產權保護的各項規章制度、規范工作流程，搭建維權平臺，提高知識產權侵權案件的維權效率、減少損失，能夠實現知識產權審查快、維權快，營造良好的市場競爭環境與發展環境，是必要之舉，也是區域實現高質量發展的必然選擇。