基于锡尔系数的广东省城市创新能力差异研究

梁政骥，吕拉昌，b

(广州大学 a.地理科学学院;b.广州发展研究院，广州 510006)

0 引言

城市创新能力是指城市创新体系中各要素和行为主体有机组合的整体能力，是一个城市知识、技术发展的综合反映［1］。我国学者对城市创新能力的研究很多，研究范围有涉及单个城市或几个城市的，也有全国范围的;研究角度涉及研究评价方法和实证分析方法;研究方法包括指数综合法、层次分析法、灰色关联法、因子分析法等。

目前，国内对城市创新能力的评价指标以及评价方法有众多的研究。有关城市竞争力、区域现代化和可持续发展评价的研究均涉及创新指标，而且基本都采用多指标的综合评价的方法，主要有3种关于创新能力的评价指标体系:(1)从投入—产出的角度论述，如胡琴将区域创新能力评价指标分为科技进步技术基础、科技活动投入、科技活动产出、科技进步对经济社会发展的贡献4大类共26个指标［2］;(2)从系统功能的角度论述，如王国贞将区域创新能力评价指标分为知识生产能力、知识扩散能力、企业技术创新能力、创新环境、创新效益5大类别共31个指标［3］;(3)从系统的构成要素论述，如吕拉昌将城市创新能力评价指标分为知识创新能力、技术创新能力、政府行为能力、宏观社会环境4大类共32个指标［4］。当然，这3种分类并不是绝对的，部分指标都在3种分类之间有不同程度的交叉关系［5］。在国内众多的城市创新能力评价体系中，尽管各学者所选用的指标不同，但绝大多数均选用了专利授权数作为其评价体系中的指标之一［6-9］，说明专利授权数对衡量城市创新能力有极其重要的作用。从某种意义上说，专利是国家或地区创新资源的核心和最富经济价值的部分，是衡量一个国家或地区综合实力的重要标志［10］。关于城市创新能力差异的研究，张雨萌从专利授权方面研究我国3大经济核心区自主创新能力差异［11］。在国外，Jaffe等最早利用专利授权量来研究知识流动的轨迹［12］，从而测算城市创新能力的差异;随后Almeida和Frost也开始使用专利授权量来研究知识的流动［13-14］;Lee Branstetter则从微观的角度出发，以专利数和研发经费分析日本国家的创新能力［15］;此后，Poh-Kam Wong等以专利授权数和合作论文数研究新加坡国家创新系统［16］。

广东省是我国改革开放的前沿，改革开放以来经济快速增长，城市化进程加快，城市创新能力迅速提升，但地区发展不平衡。本研究基于锡尔系数测算分析，以专利授权数作为城市创新能力的显示指标，分析广东粤东、粤北、粤西和珠三角等地区的城市创新能力的差异。采用该方法的优点是，锡尔系数所用到的指标较少，对于研究地区间较少指标的差异时，能较直观地反映出其差异的水平。同时，通过对锡尔系数作适当的分解变形，对研究地区内部的差异同样适用。总的来说，锡尔系数不仅能对不同区域间的差异进行研究，同时还能够研究各区域内部的差异，对研究整个地区的差异较为深入。

1 数据来源与研究方法

数据来源于历年广东统计年鉴、广东省知识产权局统计数据(2000—2009年)。

将广东省21个城市划分成4个区域，分别是粤东地区、粤北地区、粤西地区及珠三角地区(图1)。粤东地区包括:汕头、汕尾、潮州、揭阳;粤西地区包括:湛江、茂名、云浮、阳江;粤北地区包括:韶关、清远、河源、梅州;珠三角地区包括:广州、佛山、肇庆、深圳、东莞、惠州、珠海、中山、江门。鉴于统计数据获取的途径及准确性，把肇庆市、惠州市整体划入珠三角区域。

图1 广东省区域划分Fig.1 Regional divisions of Guangdong Province

采用的方法是锡尔系数(Theil index)法，最早由锡尔等人于1967年提出，用来反映区域差异。锡尔系数包括2个分解指标(T和L)，两者的不同在于锡尔T以GDP比重加权，而锡尔L以人口数加权。因其可以分解为相互独立的组间差异和组内差异，广泛应用于城市、经济等方面。其中测算出的系数越大，代表差异程度越大。本研究通过计算锡尔T及锡尔L，对广东省2000—2009年反映各城市创新能力大小的专利授权数指标进行分解。

首先，以区域作为基本单元，把广东省分为粤东、粤西、粤北及珠三角4个区域，锡尔T及锡尔L的计算公式为:

式中:T1代表以GDP比重加权的广东省各区域间专利授权数差异程度;L1代表以人口数加权的广东省各区域专利授权数差异程度;n代表区域个数;g代表全省GDP;gi代表i区域GDP;p代表全省人口数;pi代表i区域人口数;y代表全省专利授权数;yi代表i区域专利授权数。

其次，以城市作为基本单元，可以把粤东、粤西、粤北及珠三角4个地区的差异分解为其内部各城市之间的差异，则4个地区内部的差异指标可分解为:

式中:T2代表以GDP比重加权的广东省各区域内城市间专利授权数差异程度之和;L2代表以人口数加权的广东省各区域内城市间专利授权数差异程度之和;n代表区域个数;m代表各区域内城市个数;gij代表i区域j城市GDP;pij代表i区域j城市人口数;gi代表i区域GDP;pi代表i区域人口数;yij代表i区域j城市专利授权数;yi代表i区域专利授权数。

以GDP比重加权的全省专利授权数差异程度Ts=T1+T2，而以人口数加权的全省专利授权数差异程度Ls=L1+L2。假设经过测算后Ts＞Ls，则说明城市创新能力差异中GDP对其影响比人口数对其影响大，反之说明城市创新能力差异中人口数对其影响比GDP对其影响大。

2 城市创新能力差异测算与分解

利用Excel软件，把GDP、人口数、专利授权量等指标值代入式(1)～式(4)中，生成若干个锡尔系数值，测算得出2000—2009年广东省城市创新能力的差异特征(表1～表3，图2～图4)。

2.1 总体创新能力差异

2.1.1 锡尔T测算。从图2a和表1可以看出:(1)以GDP比重加权的广东省城市创新能力的总差异值Ts从2000年的0.088锐减到2004年的0.060，随后增加到2009年的0.078，总体上减少了11.4%，说明从2000年至2004年，以GDP比重加权的广东省创新能力总体差异呈减少的趋势，而从2004年到2009年则呈现增大的趋势;(2)在4大区域之间，以GDP比重加权的创新能力差异值T1总体上呈现出减少的趋势，从2000年0.033下降到2009年的0.028，减少了15.2%，其差异程度均小于以GDP比重加权的4大区域内部的差异值T2;(3)在4大区域内部，以GDP比重加权的差异T2总体上有所减少，从2000年的0.055减少到2004年的0.032，随后增加到2009年的0.05，共减少了9.1%，其趋势与总差异Ts的相差不大;(4)对比上述4大区域间差异T1及区域内部差异T2，区域内部差异明显比区域间差异大，说明以GDP比重加权的广东省创新能力总体差异主要来源于区域内部的差异。

2.1.2 锡尔L测算。从图2b和表1可看出:(1)以人口数加权的广东省城市创新能力的总差异值Ls总体上有所增加，从2000年的0.234增加到2009年的0.270，增加了15.4%，说明10年间，以人口数加权的广东省创新能力总体差异有所扩大;(2)在4大区域之间，以人口数加权的创新能力差异值L1总体上呈现增加的趋势，从2000年的0.143增加到2009年的0.181，增加了26.6%，说明在4大区域之间以人口数加权的创新能力差异有增大的趋势;(3)在4大区域内部，以人口数加权的创新能力差异值L2总体上趋于不变，其中于2004年和2005年出现微小波动，说明以人口数加权的区域内部的创新能力差异基本保持不变;(4)对比上述4大区域间的差异L1及区域内部的差异L2，区域间的差异明显比区域内部的差异大，说明以人口数加权的广东省创新能力总体差异主要来源于区域间的差异。

2.1.3 锡尔T及锡尔L对比。从图2c和表1可以看出，以人口数加权的广东省创新能力总体差异Ls明显大于以GDP比重加权的广东省创新能力总体差异Ts，同时以人口数加权的广东省创新能力总体差异有继续扩大的趋势，而以GDP比重加权的广东省创新能力总体差异则有减少的趋势，说明人口因素对创新能力的影响仍在增强，而GDP因素则有所减弱。

表1 广东省城市创新能力差异Tab.1 Differences of urban innovation capacity in Guangdong Province

图2 广东省城市创新能力差异及对比图Fig.2 Differences and comparison of urban innovation capacity in Guangdong Province

2.2 区域间创新能力差异

2.2.1 锡尔T测算。从图3a和表2可以看出，以GDP比重加权的区域之间创新能力差异(T1)有所减少，其中影响其差异减少的主要区域是珠三角地区，其系数值(Tz1)从2000年的0.048减少为2009年的0.045，减少了6.3%。其中，2005年出现最低值0.032，整体呈现一个“U”字型。粤东地区则与珠三角地区在变化过程中有所不同，其值(Te1)虽从2000年的0.007到减少到2009年的0.003，减少了57.1%，但2003年最高值为0.016，整体呈现一个倒“U”字型。粤西地区系数值从2000年到2009年差异程度略有增大，其值(Tw1)从 -0.015增大为 -0.013。粤北地区则变化不大，其值(Tn1)一直在-0.007与-0.008之间波动。其中，粤西、粤北地区出现负数，其原因是专利授权数占全省的比重小于其GDP占全省的比重，说明在创新能力增强的同时，其城市发展速度增长更为明显。因此，目前除了创新因素外，粤西、粤北地区城市的发展还有另外的动力推动，创新对两地区的作用并不是最主要的，但有一定的贡献。另外，与上述两地不同，珠三角地区创新能力差异的增长远大于城市发展的增长速度，创新对珠三角地区各城市的发展有较重要的作用，与其他各地区相比，珠三角地区创新能力差异十分显著，长此以往珠三角地区与其他地区的差异会越来越明显，最终将形成一个以珠三角为核心的城市创新高地，推动珠三角的发展。

2.2.2 锡尔L测算。从图3b和表2可以看出，以人口数比重加权的区域间创新能力差异(L1)有所增大，其中对其影响较大的主要是珠三角地区。以人口数加权的珠三角地区差异系数值(Lz1)从2000年的0.197逐年增大到2009年的0.210，增大了6.6%。而粤东地区(Le1)、粤西地区(Lw1)在-0.019至-0.026之间变动，影响力相对较小。粤北地区(Ln1)的影响则最弱，其值处于 -0.011至 -0.013之间，变化较小。总的来说，以人口数比重加权的区域间创新能力差异以珠三角地区的影响为主，说明创新对珠三角的人口集聚产生了一定的积极作用，而其他地区由于创新能力的不足导致人口的流失。

2.2.3 锡尔T及锡尔L对比。从图3c和表2可以看出，以GDP加权的4大地区间创新能力差异(T1)与以人口加权的4大地区间创新能力差异(L1)之间的差异较大。从2000年到2009年，以GDP加权的4大地区间创新能力差异值(T1)持续减少，说明了以GDP加权时，广东省各区域间的创新能力差异不断减弱。而以人口加权的4大地区间创新能力差异(L1)持续加大，说明了以人口数加权的广东省各区域间的创新能力差异不断增大，人口在全省各区域间的分配中流向创新能力强的珠三角地区，从而造成以人口加权时创新能力差异的增大。

2.3 区域内部创新能力差异

2.3.1 锡尔T测算。从图4a和表3可以看出，以GDP比重加权的区域内部创新能力差异系数值T2从2000年到2009年略为下降，其中2004年最小，为0.032。在4大区域内部以珠三角的差异最大，是全省区域内部总差异的最重要因素。总体来说，珠三角区域内部创新能力差异值Tz2增大了0.002，其中2004年与2007年出现最低值，均为0.026。粤东(Te2)、粤西(Tw2)、粤北(Tn2)3个地区内部差异值较低，粤北地区内部差异值接近0，说明粤北地区内部各城市的创新能力相差不大。

表2 广东省各区域间创新能力差异Tab.2 Differences of urban innovation capacity in regions of Guangdong Province

图3 广东省各区域间的创新能力差异及对比Fig.3 Differences and comparison of urban innovation capacity in regions of Guangdong Province

2.3.2 锡尔L测算。从图4b和表3可以看出，以人口数比重加权的区域内部创新能力差异值(L2)变化不大，其中2004年与2005年系数值出现微小波动，总体来说，珠三角地区内部的差异仍然对总体差异起着至关重要的作用。在珠三角内部各城市间，其差异值(Lz2)呈现出增大的趋势，从2000年到2009年共增加0.007，增大了11%。粤东地区内部的差异(Te2)则有下降的趋势，10年间共下降0.01，减少了10%。粤西的Lw2和粤北的Ln2则变化不大，其中粤北地区内部差异值接近0。

表3 广东省各区域内部创新能力差异Tab.3 Differences of urban innovation capacity at intra-regions of Guangdong Province

2.3.3 锡尔T及锡尔L对比。从图4c和表3可以看出，以GDP比重加权的区域内部创新能力差异值(T2)与以人口数比重加权的区域内部创新能力差异值(L2)之间的差异趋势基本一致，2000—2009年两者均略有减少。但L2比T2大，说明人口对创新能力的影响比GDP的要强烈。另外，在珠三角内部各城市间，无论以GDP加权还是以人口加权，其创新能力差异总体都较大。特别是以人口数加权(Lz2)的差异十分明显，说明了珠三角内部人口的不平衡对各城市自身的创新能力差异造成较大的影响。

图4 广东省各区域内部创新能力差异及对比Fig.4 Differences and comparison of urban innovation capacity at intra-regions of Guangdong Province

3 结论

(1)以GDP加权的全省创新能力差异有减少的趋势，无论是4大区域间还是各区域内，均出现了减少。即GDP的增长与城市创新能力的增长之间趋于平衡。可能的解释是:一方面，国家出台一系列优惠政策鼓励高新区、创意产业园、创新型城市等项目的建设，促进各城市创新的发展;另一方面，越来越多的城市重视创新城市的建设，以创新带动城市的发展。

(2)以人口数加权的创新能力差异则有增大的趋势，增大的来源主要是区域间的差异，说明全省的创新能力趋于集中，同时研究还发现创新能力有进一步集中的趋势。另外，从区域内部的研究中发现，10年来城市间的创新能力差异没有较大的变化，但差异主要来源于珠三角地区，说明珠三角内各城市间的创新能力发展较不平衡，与城市自身人口规模的发展速度不相一致。其中，由于珠三角内各城市的发展不平衡，人口的集聚等也有所不同。以深圳为例，2000—2009年户籍人口增加约190万，是其他城市的3～5倍，城市创新能力随着人口的迁移而迁移，造成创新能力的不平衡。

(3)城市的人口规模对城市创新能力的影响大于经济规模对城市创新能力的影响。研究发现，无论是区域之间还是区域内部，以人口加权的创新能力差异值均大于以GDP加权的值。即一个地区人口规模是城市创新能力的重要影响因素。一方面，人口流动性的加强导致创新能力差异变化的加快，特别是珠三角地区;另一方面，人才的流入与流出对该区域城市创新能力有一定的影响。

［1］周振华.论城市综合创新能力［J］.上海经济研究，2002(7):42-49.

［2］胡琴.湖北省区域科技创新能力综合评价和研究［J］.武汉理工大学学报，2003，25(2):94-95.

［3］王国贞.河北省区域技术创新能力评价研究［J］.河北科技大学学报，2005，26(9):254-255.

［4］吕拉昌，李勇.基于城市创新职能的中国创新城市空间体系［J］.地理学报，2010，65(2):177-190.

［5］罗守贵，甄峰.区域创新能力评价研究［J］.南京经济学院学报，2000(3):32-33.

［6］孟晓晨，李捷萍.中国区域知识创新能力与区域发展差异研究［J］.地理学与国土研究，2002，18(4):81-96.

［7］谢芸.城市创新能力与城市信息化水平测度研究［D］.上海:华东师范大学，2008.

［8］刘永久，王忠辉，吴风庆.城市创新能力综合评价实证分析——以山东省十七城市为例［J］.城市发展，2010(9):30-35.

［9］刘树林，庞东鑫.基于熵值法的城市创新能力评价［J］.现代商贸工业，2008(12):87-88.

［10］刘凤朝，潘雄锋.我国八大经济区专利结构分布及其变动模式研究［J］.中国软科学，2005(6):96-100.

［11］张雨萌.从专利授权看我国三大经济核心区自主创新能力差异［J］.中国科技投资，2010(10):67-68.

［12］Jaffe A B，Trajtenberg M，Henderson R.Geographic Localization of Knowledge Spillovers as Evidenced by Patent Citations［J］.Quarterly Journal of Economics，1993，108(3):577-598.

［13］Almeida P.Knowledge Sourcing by Foreign Multinationals:Patent Citation Analysis in the U.S.Semiconductor Industry［J］.Strategic Management Journal，1996，17(winter special issue):155-165.

［14］Frost T S.The Geographic Sources of Foreign Subsidiaries’ Innovations［J］.Strategic Management Journal，2001，22(2):101-123.

［15］Lee Branstetter.Is Japan’s Innovative Capacity in Decline?［M］.Chicago:University of Chicago Press，2003:1-43.

［16］Poh-Kam Wong，Yuen-Ping Ho.Knowledge Sources of Innovation in a Small Open Economy:the Case of Singapore［J］.Scientometrics，2007，70(2):223-249.