科技創新要素集聚能力空間格局演變分析

摘要：科技創新要素集聚能力影響著地區科技創新的發展。通過構建區域科技創新要素集聚能力指標體系，選取2011—2021年甘肅省14個市（州）科技創新要素指標，運用Dagum基尼系數，對科技創新資源集聚能力的空間格局演變特征進行分析。研究顯示：甘肅省科技創新要素集聚格局整體從“一核（蘭州）一副（天水）兩次（金昌、定西）”發展到“一核（蘭州）一副（天水）一帶（河西走廊）”，總體呈現出“中強西高東低南弱”的態勢，隴中、河西、隴東南三大地區間科技創新資源集聚能力差異是影響不均衡態勢的主要因素。

關鍵詞：科技創新要素；集聚能力；Dagum基尼系數；空間格局演變

中圖分類號：F204文獻標志碼：A

0引言

區域創新能力正在成為一個地區獲得經濟競爭優勢的決定性因素，也是區域內生增長發展力量的主要影響因素。當前，科技創新要素集聚能力是區域創新能力的體現，與創新產出、創新能力具有密切聯系[1]。中國區域創新活動已經出現了空間集聚現象，創新要素正在日益向北京、珠三角、長三角集聚，北京市、上海市、江蘇省、廣東省、浙江省等區域已成為創新要素高度集聚的地區[2]。科技創新要素集聚能力受經濟發展水平、政策支持、區位因素的影響，存在著空間分布不均衡問題[3]。尤其在欠發達地區，科技創新要素集聚能力的空間格局演變特征研究對優化區域創新資源配置、提升區域自主創新能力、縮小地區間差距具有重要的實踐意義。

作為西部地區欠發達省份，甘肅省各地區在科技資源配置、科研資金投入、科研人員、科研機構等科技創新要素方面存在著不平衡、不協調的問題，同時也影響著不同地區的經濟發展。基于科技創新要素集聚特點，構建區域科技創新要素集聚能力評價指標體系，測度甘肅省14個市（州）科技創新要素集聚能力[4]。在空間上將甘肅省劃分為隴中（包括蘭州市、白銀市、定西市、臨夏州）、河西（包括酒泉市、張掖市、金昌市、武威市、嘉峪關市）、隴東南（包括天水市、平涼市、慶陽市、隴南市、甘南州）三大地區，運用Dagum基尼系數研究甘肅省科技創新要素集聚能力空間非均衡態勢，以期為提高甘肅省科技創新競爭力、均衡區域間發展提供決策依據[5]。

1研究方法與數據來源

1.1構建科技創新要素集聚能力指標體系

1.1.1構建評價指標體系

科技創新要素是科技活動的物質基礎，從創新活動過程考慮主要包括科技投入要素、創新人才要素和技術要素。基于科學性、導向性、可比性、可行性原則，根據影響科技創新要素集聚能力的因素，建立了反映科技創新要素集聚能力的投入要素、人力要素、技術要素3個二級指標以及9個三級指標[6]，見表1。

1.1.2確定指標權重

熵值法是一種客觀賦權方法，它通過計算指標的信息熵，根據指標的相對變化程度對系統整體的影響來決定指標的權重，相對變化程度大的指標具有較大的權重[7]。熵值法可以有效避免在確定權重過程中的主觀因素，其確定步驟如下：

首先，為消除量綱不同對評價結果的影響，對數據進行標準化處理，公式如式（1）所示：

xij（′）=x xxx m（min）in；

xij（′）=x m（x）a（m）x（a）xxxmjin（1）

式中：xj為第j項指標值，xmax為第j項指標的最大值，xmin為第j項指標的最小值，xij（′）為標準化值。若所用指標的值越大越好，則選用前一個公式；若所用指標的值越小越好，則選用后一個公式。

計算第j項指標下第i年份指標值的比重yij，公式如式（2）所示：

yij=（0≤yij≤1）（2）

計算第j項指標的信息熵值e，公式如式（3）所示：

ej=-K 1yij ln yij（3）

式中：K為常數，K=。

計算第j項指標的信息效用值d，公式如式（4）所示：

dj=1-ej

計算評價指標權重，公式如式（5）所示：

wj=

計算樣本的評價值，公式如式（6）所示：

U=∑i（n）=1yijwj×100

式中：U為綜合評價值，n為指標個數，wj為第j個指標的權重。

1.2 Dagum基尼系數及分解方法

基尼系數是衡量地區差異的重要指標，有別于傳統的基尼系數和泰爾指數，Dagum基尼系數由地區內差距的貢獻Gw、地區間差距的貢獻Gnb和超變密度的貢獻Gt三部分構成，且滿足G=Gw+Gnb+Gt。通過提供組內和組間貢獻率的指標，幫助分析地區間和地區內的差異對總體差異的貢獻程度，能夠更深入了解空間非均衡來源[8]。Dagum對基尼系數的定義如公式（7）所示：

G=-yci-ydj|""""""""""""""" （7）

將研究區域劃分為k個地區，其中y（-）表示甘肅省科技創新要素集聚能力平均水平，yic和表示c地區和d地區任意市（州）科技創新要素集聚能力，n表示總的市（州）數，nc、nd分別為c和d地區內的市

（州）個數，且滿足y1≤y1≤…≤yc≤…yk，其中yc表示c地區科技創新要素集聚能力。

研究中地區間貢獻Gnb表示隴中、河西、隴東南地區間科技創新要素集聚能力的差異，計算公式如式（8）所示；地區內差距貢獻Gw表示某一地區內部各市（州）科技創新要素集聚能力的差異，計算公式如式（9）所示；超變密度Gt表示隴中、河西、隴東南地區間科技創新要素集聚能力交叉影響的一種基尼系數余數，計算公式如式（10）所示。Gcc和Gcd分別表示c地區內基尼系數和c、d兩個地區間基尼系數，計算公式如式（11）和式（12）所示。

式中：pc=，sc=，c=1，2，…，k；Dcd表示c、d兩區域間相對科技創新要素集聚能力貢獻率的影響程度，如公式（13）所示；dcd為區域間科技創新要素集聚能力貢獻率的差值，如公式（14）所示；pcd為超變一矩陣，如公式（15）所示。

1.3數據來源

以甘肅省14個市（州）為研究對象，數據來源為《甘肅發展年鑒》《甘肅科技統計年鑒》《甘肅科技發展報告》，選取指標數據的時間跨度為2011—2021年。

2甘肅省科技創新要素集聚能力分析

2.1科技創新要素集聚能力水平分析

根據科技創新要素集聚能力指標體系，引用熵值法，計算得出2011—2021年甘肅省各市（州）科技創新要素集聚能力評價值，見表2。結果表明，甘肅省科技創新要素集聚能力“兩極”分化現象嚴重，省會蘭州市科技創新要素集聚能力最強，這與蘭州在經費投入、成果產出、高等院校、科研機構等指標上的絕對優勢有關。在2011—2021年非省會城市科技創新資源集聚能力變化中，一類是以酒泉、張掖、天水為代表的城市，具有一定高新技術產業基礎，科技創新要素資源集聚能力總體呈上升趨勢；另一類是以甘南、隴南為代表的城市，產業升級轉型緩慢，在科技創新要素資源集聚能力方面呈下降趨勢。

依據科技創新要素集聚能力評價值計算結果，選取2011年、2016年和2021年3個時間節點，運用Arc?GIS自然間斷點分級法，將甘肅省各市（州）科技創新要素集聚能力劃分為5個等級。可以看出，2011—2021年，甘肅省科技創新要素集聚能力空間結構由最初的“一核（蘭州）一副（天水）兩次（金昌、定西）”向“一核（蘭州）一副（天水）一帶（河西走廊）”的結構特征發展。2011年，出現了核心城市蘭州和副中心城市天水以及兩個次中心城市金昌、定西并存的局面。2016年，酒泉、嘉峪關、張掖聚集能力顯著提高。2021年，定西、金昌聚集能力下降，天水周邊呈塌陷狀態，“一核一副一帶”結構形成，如圖1—圖3所示。

從地區分布來看，如圖4所示，三大地區創新要素集聚能力差異明顯。隴中地區持續領跑，在蘭白科技創新改革試驗區和蘭州白銀國家自創區建設的引領帶動下，“大蘭州”圈聚集吸引了全省大部分科技創新要素，但整體變化幅度較小，呈波動下降趨勢，在2020年達到最低點，其中蘭州、定西兩市的聚集能力呈現負增長，臨夏州持續在低位徘徊。河西地區不斷優化產業結構，大力發展新能源、裝備制造等產業，Ramp;D經費支出、技術合同成交額、發明專利有效量等指標上升明顯，科技創新要素集聚能力開始凸顯，整體呈上升趨勢，其中酒泉市集聚能力年均增長率達10.57%，位列全省之首。隴東南地區包含甘肅省民族地區和革命老區，除天水市外，其他市州在財政科技投入、Ramp;D經費支出較低，科技經費投入有限，科技創新要素集聚能力普遍偏弱，甘南州年均增長率為-7.36%。

從要素分類來看，如圖5所示，2011—2017年，甘肅省技術要素的集聚能力相對人力要素和資本要素較高，人力要素的集聚能力呈小幅上升趨勢，上升幅度變化不明顯，對投入要素的集聚能力相對較低，表明甘肅省在科技人才培育和科技投入方面發展較慢。2018年開始，人力要素的集聚能力急速下降，從2018年的64.05下降至2021年的45.5，達到評價期內最低值，這主要因為自2017年以來，全國近20個城市掀起了“人才爭奪戰”，加速人才流動；投入要素的集聚能力大幅提升，從2018年的56.05提升到2021年的94.54，達到評價期內最高值，這主要因為甘肅省Ramp;D經費支出從2018年的2.19億元增加至2021年的2.44億元，地方財政科技支出從2018年的25.74億元增加至2021年的34.95億元。

可以看出，自中國作出深入實施創新驅動發展戰略的重大決策部署以來，甘肅省作為西部內陸欠發達地區，正處在傳統產業的轉型期和升級期、新興產業的成長期和聚集期，投資拉動與創新驅動兩種力量并存，區域科技創新差異明顯，總體呈現出“中強西高東低南弱”的態勢。

2.2科技創新要素集聚能力區域差異分析

運用Dagum基尼系數及分解方法，計算2011—2021年甘肅省科技創新要素集聚能力的基尼系數，見表3，并按照隴中地區、河西地區、隴東南地區進行區域分解，對地區內差距、地區間差距進行測算[9]。

2.2.1總體差距及演變趨勢

2011—2021年，甘肅省科技創新要素集聚能力的總體基尼系數演變態勢呈現波動下降趨勢，表明甘肅省科技創新要素集聚能力的區域差異在這10年間整體上有所減少。主要變化可分為3個階段，第一階段為2011—2015年，總體基尼系數為逐年下降趨勢，由2011年的0.596下降至2015年的0.546，這一時期甘肅省全面跨入創新型甘肅建設，制定了《甘肅省市（州）科技進步和創新工作考核辦法（試行）》，將市州科技進步和創新工作納入考核內容，推進市州科技進步與創新，甘肅省科技創新要素集聚能力總體差距縮小。第二階段為2016—2018年，總體基尼系數表現為上升趨勢，由2016年的0.574小幅上升至2018年的0.587。第三階段為2019—2021年，總體基尼系數呈下降趨勢，由2019年的0.561下降至2021年的0.542達到研究期內最小值，這一時期進入“十三五”發展階段，甘肅省以蘭白科技創新改革試驗區和蘭州白銀國家自創區建設為核心，布局酒嘉新能源、金武新材料、天水電子信息、隴東能源化工產業集群，打造區域創新示范引領高地，科技創新開始向區域協同發展轉變，總體差距開始縮小。

2.2.2地區內差距及其演變態勢

2011—2021年，隴中、河西和隴東南地區內差距從大到小依次為：隴中地區＞隴東南地區＞河西地區。隴中地區內差距最大，且呈波動下降趨勢，其中2012—2014年、2015—2016年、2017—2018年、2020—2021年表現為下降趨勢，2012年達到研究期內最高值0.627。相較于隴中地區，隴東南地區基尼系數表現為先降后升，從2011年的0.455下降至2015年0.306，在2019年達到研究期內最高值0.536。河西地區基尼系數也表現為先降后升，由2011年的0.187波動下降至2017年的0.067，由2018年的0.107上升至2021年的0.193。結果表明，隴中地區內科技創新資源集聚能力差距較大，蘭州市和白銀市由于蘭白科技創新改革試驗區以及蘭州白銀國家自主創新示范區建設，科技創新資源集聚能力發展較快，但對定西市和臨夏州的協同輻射能力有限，差距逐步增大。隴東南地區內科技創新資源集聚能力正在逐步拉大，相對落后市州的科技創新資源集聚能力并未得到有效提升。河西地區五市科技創新資源集聚能力差距明顯縮小。

2.2.3地區間差距及其演變態勢

2011—2018年，隴中-河西、隴中-隴東南三大地區的地區間差距整體較大，其中隴中-隴東南地區間差距始終居于最高位，說明隴中地區與隴東南地區的差距是構成整體不均衡的主要原因。隴中-河西地區間在2011—2016年逐年下降，2017—2021年波動上升，但總體呈下降趨勢，表明隴中地區與河西地區的差距正在逐步縮小。河西-隴東南地區間呈先升后降趨勢，2016年達研究期內最高值0.605，兩地間差距始終處于最低位，表明河西地區與隴東南地區差距較小。

2.2.4地區內和地區間差距貢獻率

從基尼系數的貢獻率來看，隴中、河西、隴中南地區間科技創新資源集聚能力差異是構成甘肅省科技創新資源集聚能力差距的主要原因。其次是三大地區內部各市（州）科技創新資源集聚能力差異。超變密度的貢獻率影響較小，表示三大地區間科技創新資源集聚能力的交叉影響對甘肅省科技創新資源集聚能力的總體差距的貢獻率，在研究期內呈“M”型變化趨勢。

3研究結論與政策建議

3.1研究結論

在構建區域科技創新要素集聚能力指標體系的基礎上，運用熵值法和Dagum基尼系數方法，實證研究了2011—2021年甘肅省科技創新資源集聚能力的空間差異，主要研究結論如下：

（1）依據科技創新要素定義，構建包含科技投入要素、創新人才要素和技術要素的科技創新要素集聚能力評價指標體系，初步揭示甘肅省各市（州）科技創新要素集聚能力。整體來看，甘肅省內各市（州）科技創新要素集聚能力在區域空間上極不均衡，蘭州市科技創新要素集聚能力最強，與其他市（州）之間差異明顯，整體呈現“一核一副一帶”的科技創新要素集聚格局。地區科技創新要素集聚能力從高到低為：隴中地區、河西地區、隴東南地區。對創新要素分類的集聚能力從高到低為：技術要素、人力要素、資本要素。

（2）Dagum基尼系數及其分解結果表明，在研究期內，甘肅省科技創新要素集聚能力的總體基尼系數呈現波動下降趨勢，區域差異正在縮小。隴中、河西和隴東南地區內差距表現為：隴中地區＞隴東南地區＞河西地區。隴中、河西和隴東南地區間差距表現為：隴中-隴東南＞隴中-河西＞河西-隴東南。地區間科技創新資源集聚能力差異是構成甘肅省科技創新資源集聚能力差距的主要來源，破解區域間科技創新資源集聚能力的非均衡問題是提高甘肅省整體科技創新資源集聚能力的關鍵。

3.2政策建議

科技創新要素集聚能力影響著科技活動的投入與產出，良好的科技創新要素配置對提高科技資源使用效率、推進創新發展、提升區域科技創新競爭力具有重要意義。

（1）完善區域科技創新體系。搶抓國家重大區域發展戰略機遇，深度融入西部大開發形成新格局、黃河流域生態保護和高質量發展、“一帶一路”建設，健全區域重大戰略統籌機制，形成層次分明、具有甘肅特色的區域創新體系，對外吸納創新資源、對內均衡科技合作，提高跨區域協同和輻射帶動，實現區域發展驅動力的根本轉變[10]。

（2）建設省域重要創新城市。支持酒泉、天水建設省域重要創新城市，提升對河西地區、隴東南地區其他城市的輻射帶動能力，協調全省創新發展格局，引導高等院校、科研機構、科技人才、科技型企業均衡分布，逐步減少區域間創新要素集聚能力發展差距。

（3）提升縣域科技創新能力。對縣域科技投入給予傾斜，選擇一批政府重視、積極參與、科技創新基礎條件比較好和創新驅動發展成效比較顯著、具有典型性和示范性的縣（市）和鄉鎮，建設創新型縣（市）和創新型鄉鎮，引導優質科技資源和服務向縣域集聚。

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Analysis of the Spatial Pattern Evolution of Agglomeration Capability ofScience and Technological Innovation Factors：A Case Study in Gansu Province

ZHANG Yajie，CHENG Xiaoling

（Institute of Science and Technology Information of Gansu/Key Laboratory of Science and TechnologyEvaluation and Monitoring of Gansu，Lanzhou Gansu 730000，China）

Abstract：The ability to concentrate elements of technological innovation influences the development of region?al technological innovation.This study constructs an indicator system for regional technological innovation element concentration capability and selects technological innovation element indicators from 14 cities（prefectures）in Gan?su Province from 2011 to 2021.Using the Dagum Gini coefficient，it analyzes the spatial pattern evolution character?istics of the ability to concentrate technological innovation resources.The study shows that：In terms of element con?centration capability，the overall pattern of technological innovation element concentration in Gansu Province has evolved from\"one core（Lanzhou），one sub-center（Tianshui），and two secondary centers（Jinchang，Dingxi）\"to\"one core（Lanzhou），one sub-center（Tianshui），and one corridor（Hexi Corridor）\".In general，there is a trend of\"strong in the middle，high in the west，low in the east，and weak in the south\"，and the difference in the agglomeration ca?pacity of scientific and technological innovation resources among the three major regions of Longzhong，Hexi and Longzhongnan is the main factor affecting the unbalanced situation.

Keywords：technological innovation factors;agglomeration ability;dagum Gini coefficient;spatial pattern evo?lution