基于模糊OPA方法的城市技術網絡融合水平研究

一、前言

在新質生產力背景下，城市間融合發展不僅是推動現代化產業體系的重要組成部分，也是實現經濟高質量發展的關鍵。隨著數字經濟的快速發展，創新將愈發成為推動城市新質生產力發展的關鍵力量，而城市之間的融合發展愈發緊密，形成了豐富的技術和產業合作關系。京津冀地區、長三角地區和粵港澳大灣區已經組成中國城市創新網絡的核心三角，成渝地區也逐漸成為中國中西部地區的創新技術集散中心，共同架構中國城市創新網絡的四邊形格局。目前，國內外對城市合作的研究日漸深入，但多數研究仍集中在個別城市或特定領域，缺乏對全國范圍內城市融合水平的測度分析。

劉靜玉等[基于區域經濟發展和城市群發展兩個視角分別從經濟全球化、區域經濟發展、區域分工與合作、城市群內部的產業集聚與擴散、城市群內部的企業擴張和內部的網絡化組織的促進作用等幾個方面就城市群經濟整合進行了理論上的闡述。馮興華等[選取中國19個城市群作為研究單元，基于專利轉移數據，揭示了中國城市群創新結構的演化過程并歸納其網絡組織模式。陳毓玲等[3]利用專利數據構建城際技術合作一轉讓雙層網絡，探討雙層網絡結構對城市創新能力影響的空間溢出效應。以上研究人員發現長三角地區雙層創新網絡內部聯系增強，通達性和效率提升，且內部向心趨勢降低。席強敏等[4對京津冀地區地級及以上城市之間科技合作網絡研究表明，技術鄰近性是促進城市間科技合作的主要驅動因子，經濟發展差距越小的城市之間相對容易產生技術合作?，F有研究對城市間融合與協同發展進行了廣泛的探討，但也存在著明顯的不足。當前的研究主要集中在單個城市或特定城市群內，對多個城市之間的技術合作與融合缺乏系統性分析。因此，本研究基于專利引用數據，通過構建城市技術融合網絡，結合技術合作強度、介數中心性和技術多樣性等指標，從多維度量化分析城市間的技術合作水平，并首次將模糊OPA方法引人城市技術融合評價，解決多指標權重分配的不確定性問題，希望能夠更為全面地評估各城市在技術融合網絡中的地位與貢獻。

二、數據來源和研究設計

（一）數據來源

本研究所選取的數據為2022年中國A股上市公司之間的專利引用數據，來源于國家知識產權局，經過相關處理后用于本研究分析。數據中包含每項專利的引用關系以及所屬企業的城市信息，構建城市共現矩陣，用于后續測算城市間的技術融合水平[]。

（二）研究設計

1.城市共現矩陣的構建

首先，基于專利的引用信息，計算專利所屬企業所在城市之間的共現頻次。城市A和城市B之間的共現頻次表示兩地企業通過專利技術的引用關系存在某種合作或聯系，頻次越高，表示兩地技術融合程度越高。

假設 和 分別表示城市i和城市j，則構建城市共現矩陣M，矩陣元素表示城市i和城市j之間的共現頻次。其計算公式為：

其中，E（p，i，j）為城市i和城市j之間通過專利p的共現程度，若專利 在這兩個城市的企業間引用，則 ，否則為 另外，因為本研究只研究城市間的技術融合水平，因此城市內部的專利引用關系暫時不作考慮，即 ，共現矩陣的對角線元素為

2.指標選取與定義

（1）城市融合度（City IntegrationDegree）

每個城市的融合度可以通過矩陣行或列的元素求和，表示該城市與其他城市的合作總頻次。

其中， 表示城市i的融合度， 是城市i與城市j之間的合作頻次。

（2）城市技術合作指數（TCI）

定義：衡量城市在整個技術合作網絡中的重要性，用于表示城市i的合作強度相對于全國最高強度的占比。

（3）介數中心性（ ）

定義：衡量城市i在其他城市間合作中的橋梁作用。

（4）城市技術合作多樣性

定義：衡量城市技術合作的多樣性，使用香農熵（ShannonEntropy）進行計算。計算公式為：

3.城市技術融合綜合評價指標本文首次將模糊OPA（OrdinalPriorityApproach）

方法引入城市技術融合評價，解決多指標權重分配的不確定性問題，希望能夠更為全面地評估各城市在技術融合網絡中的地位與貢獻。模糊OPA是一種多屬性決策方法，用于確定專家、屬性和替代方案的相對重要性（權重）。以下是具體的步驟和過程。

（1）確定指標體系

根據以上研究內容，選取相關融合指標：

技術融合度 、技術合作指數 、介數中心性 、技術合作多樣性 。

（2）排序和規范化

排序：對每個指標進行排序，將每個城市的指標值轉換為排名值。

規范化：將排序后的值進行規范化處理，使其落在[0，1]區間內，以便于后續的權重分配。

權重分配：本文采用熵權法進行權重分配，利用信息熵的概念，通過計算各指標的熵值來確定其權重，熵值越小，說明該指標提供的信息量越大，權重應越高。

（3）綜合得分計算 計算每個城市的綜合得分 ：

其中， 為第j個指標的權重， 是第 個指標的規范化值。

然后引入模糊邏輯，對各指標的隸屬度進行模糊化處理，再進行綜合得分的計算，以更好地反映指標間的不確定性和模糊性。

根據以上研究內容，基于模糊OPA方法，將技術融合的多項指標整合為一個綜合得分，能夠為城市間技術融合水平的量化評價提供更加科學和合理的依據。

三、網絡模型構建及實驗分析

計算機上利用Python軟件實現完整的實驗和分析，并采用Gephi軟件構建城市技術融合網絡。

（一）城市融合網絡模型

首先，基于處理后的城市間專利引用數據，利用Gephi軟件構建城市間技術融合網絡，由網絡的拓撲結構模型可以簡單看出，城市間進行技術合作時存在著關鍵節點，即主動且頻繁進行技術合作的城市，同時也存在很多邊緣點，即較少進行城市間的技術合作。另外，利用Gephi計算出網絡的拓撲結構特征參數，結果見表1。

根據表1數據，可以分析出技術合作網絡具有以下特征：

首先，網絡呈現顯著的小世界特性，表現為廣泛的合作連通性和緊湊的拓撲結構，保障了技術要素的高效擴散；其次，網絡兼具高集聚系數與低密度特征，反映出局部技術集群的緊密協作與全局連接的稀疏性并存，其中核心城市通過高強度連接形成結構洞，對跨區域的技術融合發揮著重要作用。

（二）指標間相關性分析

借助Python工具對處理后的數據進行指標間的相關性分析。

1.2 OPA得分 0.8 0.6 0.4 0.2 L 北京 深圳 上海 杭州 蘇州 廣州 成都 武漢 南京 長沙根據計算出的相關性指標進行分析可得，技術融合度（F）與技術合作指數（TCI）高度一致（0.99），因TCI經頻次標準化計算，但在分析技術合作頻次指標的基礎上，補充TCI指標能更直觀地可視化和分析城市的相對合作強度；TCI與介數中心性顯著正相關（0.93），表明具有網絡橋梁地位的城市技術合作更活躍，網絡結構對合作關系存在著較為顯著的影響；介數中心性與香農熵呈中等正相關（0.46），表明樞紐城市在維系網絡連通性的同時合作多樣性更高，支撐了香農熵作為多樣性指標的合理性。然而，技術融合度以及技術合作指數與香農熵相關性較弱（0.37），說明高強度合作未必伴隨多樣性提升，部分城市合作集中于特定城市群，形成深度但單一的合作模式。多指標關聯印證了“合作強度一網絡結構一多樣性”的異質性特征，可以較為全面地描述城市技術融合的特征和水平。

（三）描述性分析

根據計算得出的各指標數據，排名前10的城市如圖1所示。

根據圖1中的數據，分析得出以下結論：第一，技術融合度（F）和技術合作指數（TCI）顯示，城市間技術合作存在明顯集中性，少數城市（如北京、上海）占據主導地位，而多數城市得分較低，表明技術合作資源分布不均衡，部分城市存在著明顯的孤立現象。第二，通過對各城市的介數中心性分析發現，北京、上海等城市在技術融合網絡中發揮橋梁作用，它們在連接不同城市以及促進技術資源的流通中扮演關鍵角色，并且這些城市往往也是技術資源較為豐富的城市。第三，對得出的香農熵指標進行分析，發現常州、南通等城市技術合作多樣性高，合作伙伴廣泛，其技術合作網絡特征較為顯著。

（四）模糊OPA指標分析

在對前面四個指標分別進行分析后，基于模糊OPA方法將它們綜合成一個得分指標，這樣有利于更加全面地反映城市在技術融合網絡中的地位與貢獻。處理之后，排名前10的城市如圖2所示。

從最后OPA得分情況及圖2分析可得，得分較高的城市（如北京、深圳、上海等）在全國技術融合中表現突出，它們既有廣泛的技術合作關系，也在網絡結構中處于核心地位。得分較低的城市則在某些方面存在不足，如技術合作伙伴較少、影響力有限等。

（五）實驗結論

研究發現，技術合作網絡具有顯著的集中性和分層特征，高分城市大部分集中在經濟發達地區（如長三角、粵港澳大灣區），而得分較低的城市分布在內陸或欠發達區域。

另外，少數核心城市在技術合作中占據主導地位，發揮著重要的橋梁作用，而部分城市技術合作能力不足。未來應加強政策引導，促進技術合作網絡的均衡發展，推動區域協同創新，提升全國整體技術融合水平，為新質生產力的發展提供有力支撐。

四、結語

本研究基于專利引用數據構建城市技術融合網絡，揭示了城市間技術合作的現狀與特征，并且首次將模糊OPA方法引入城市技術融合評價，解決多指標權重分配的不確定性問題。結果表明，相比于單指標評價，模糊OPA方法可以更為全面地評估各城市在技術融合網絡中的地位與貢獻。

參考文獻

[1]劉靜玉，王發曾.我國城市群經濟整合的理論與實踐[J].城市發展研究，2005（04）：15-19+10.

[2]馮興華，高紫媛，徐美海，等.基于專利技術轉移的城市群創新網絡結構及其組織模式[J].經濟地理，2024，44（10）：66-75.

[3]陳毓玲，邢和祥，杜德斌.技術合作一轉讓雙層網絡結構演化及其對城市創新能力的影響[J].熱帶地理，2024，44（12）：2180-2191.

[4]席強敏，李國平，孫瑜康，等.京津冀科技合作網絡的演變特征及影響因素[J].地理學報，2022，77（06）：1359-1373.

[5]周密，王雷，郭佳宏.新質生產力背景下數實融合的測算與時空比較一基于專利共分類方法的研究[J]數量經濟技術經濟研究，2024，41（07）：5-27.

作者單位：首都經濟貿易大學

責任編輯：王穎振鄭凱津