中国科技创新重心与经济重心的时空演变与对比分析

2016-10-14李恒杜德斌肖刚

软科学 2016年4期

李恒杜德斌肖刚

摘要：构建指标体系计算我国31个省区的科技创新能力，结合重心模型计算出1996～2012年我国科技创新重心和经济重心坐标。输出重心点空间变化图，阐述我国科技创新重心的动态变化规律，通过与经济重心的比较，揭示科技创新重心移动与经济重心的关系。研究结果表明：我国科技创新重心落在河南省南部，不断向几何中心的东南方向偏移；科技创新重心不断贴近经济重心，区域科技创新与经济发展的协调性增强；科技资源禀赋、配置效率和创新环境的差异演变是推动我国科技创新重心移动的主要因素。

关键词：科技创新重心；经济重心；时空演变；对比分析；动因

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2016.04.02

中图分类号：F204 文献标识码：A 文章编号：1001-8409（2016）04-0008-05

Abstract：Construct the index system to figure out the S&T innovation capability of chinese 31 provinces， then using the gravity center model to work out S&T innovation gravity center and economic gravity center in the period of 1996～2012. After exporting space variation pictures， this paper describes the dynamic variation rule of S&T innovation gravity center of China. Then， by the comparison with economic gravity center， the relationship between S&T innovation and economic development is pointed out. The results showes that： The S&T innovation gravity centers is situated in the southern area of Henan province， deviation from geometric center to the southeast and expanded increasingly. The S&T innovation gravity center is constantly close to the economic gravity center， explaining regional coordination of S&T innovation and economic development enhanced. Discusses the main motivation of China S&T innovation gravity center moves， S&T resource endowment， S&T resource allocation efficiency， and S&T innovation environment are the main factors.

Key words：S&T innovation gravity center； economic gravity center； Spatial and Temporal evolution； contrastive research； motivation

1引言

在区域经济社会空间里，存在一个能够维持其各个方向上某种属性力量保持平衡状态的点，这个点就是区域重心。区域重心在时间经纬度上的变化表示区域差异的动态演变过程，可以用来研究国家或区域发展的方向、区域差异的变化趋势。近年来，重心模型被許多学者运用到了经济重心[1～4]、产业重心[5，6]、人口重心[7～9]、污染重心[10～12]以及耕地重心[13，14]等动态演变规律研究当中。在以往研究的基础上，本文将重心模型引入到科技创新领域，提出“科技创新重心”这一概念，并将其定义为在区域科技创新活动过程中区域创新网络空间上的某一点，在该点东南西北各个方向上的科技创新能力对比保持相对均衡，该点就是该区域的科技创新重心。由于科技创新投入、产出等因素的变化，导致科技创新能力分布状态的变化，科技创新重心点也随之移动，把这些不断变化的科技创新重心点连结起来，便形成了某一时期科技创新重心的演变路径。

随着知识经济时代的到来，科技创新能力对实现国家和区域社会经济发展目标将起到关键性的作用，科技创新已经越来越成为推动一个地区社会经济发展的内生动力[15]。改革开放以来尤其是近十几年来，我国经济水平和科技实力都有了很大发展，但是区域发展不平衡问题日益突出。表现为在全国整体科技创新能力不断增强的同时，沿海发达省份发展相对迅速，西北西南等内陆省份发展相对缓慢，科技创新的区域发展不平衡问题逐渐凸显[16，17]；经济方面，东南沿海地区经济发展迅速，在全国经济格局中的地位不断上升，经济重心不断偏离我国几何中心向东南方向移动。经济因素是影响科技创新发展的重要因素，本文通过比较我国科技创新重心和经济重心的区位和移动轨迹来阐释两者之间的关系，进一步深入分析我国科技创新重心移动的原因和机理，为制定科学的区域科技发展战略，促进科技经济的协调发展提供借鉴。

2研究方法与数据说明

21重心分析方法

假设某一区域由n个小的平面空间单元构成，（xi，yi）则是第i个单元的地理中心坐标，Gi是该平面单元的科技创新能力指数值，那么该区域的科技创新能力重心坐标计算公式为：

X=∑ni=1Gixi/∑ni=1Gi

Y=∑ni=1Giyi/∑ni=1Gi（1）

地球表面上不同点之间的位置关系除了可以用地理坐标表示外，还可以通过距离某一参照点的方向和距离来表示。在分析重心移动方向时，第i年的重心坐标为（Xi ，Yi），第j年的重心坐标为（Xj，Yj），第j年相对于第i年重心移动方向为θ，计算公式为：

θi-j=nπ2+arctg（Yi-YjXi-Xj） n=0，1，2 （2）

其中θ表示重心移动的角度（-180°≤θ≤180），正东方向为0°，正西方为±180°，正南方为﹣90 °，正北方为90°。当θ在（0°，90°）范围内表示重心向东北方向移动，在（90°，180°）范围内重心向西北方向移动，在（-90°，0°）范围内表示重心向东南方向移动，在（-180°，-90°）范围内表示重心向西南方向移动。

在分析科技创新重心移动的距离时，第i年的重心坐标为（Xi ，Yi），第j年的重心坐标为（Xj，Yj），第j年相对于第i年重心移动距离为D，计算公式为：

D=R×（Yi-Yj）2+（Xi-Xj）2（3）

R为距离系数，取值111111，是把地理坐标转化为平面距离的系数；R×（Xi- Xj）和R×（Yi- Yj）分别表示科技创新重心在经度（东西）和纬度（南北）方向上的移动距离。

22数据说明

在参考相关研究的基础上构建区域科技创新能力综合评价指标体系，从科技创新投入和科技创新产出两个方面来表征区域科技创新能力[18～20]。在科技创新投入方面选择了科技研发人员数、研发人员全时当量、专业技术人员数、科技活动经费、研发经费占GDP的比重、政府科技拨款额等指标。在科技创新产出方面主要选取了专利申请受理数、专利申请授权数、国际科技论文数、高技术产业增加值、技术市场交易额等指标。在地理坐标的选取上，采用各省省会城市的地理坐标作为该省的科技创新重心点，因为我国的省级行政区是按照自然及人文条件的不同进行的最大尺度的区域划分，省会城市通常是省级行政单元的政治、经济和文化中心，具备高校和科研院所密集的先天优势，在科技创新领域也引领全省并形成以省会城市为核心的区域创新网络。需要说明的是，由于重庆市1997年成立，所以重庆1996年的数据部分从四川省剥离得到，部分由1997年数据合理倒推得到。

3中国科技创新重心区位和移动轨迹

31科技创新重心区位

从《中国统计年鉴》《中国科技统计年鉴》以及各省市统计年鉴中搜集1996～2012年各个省级行政单元的指标数据，运用突变级数法确定指标权重并算出中国31个省区的科技创新能力指数，然后利用重心模型计算出1996～2012年中国科技创新重心点坐标及其移动方向和移动距离（见表1），输出中国科技创新重心变化分布图（见图1）。

从表1可以看出1996～2012年中国科技创新重心位于东经113223°～115017°和北纬33612°～32586°之间，从图1看我国科技創新重心主要分布在河南省中南部地区。利用重心计算方法，取各省的面积和省会城市的经纬度，计算出中国的几何中心（35694°N，105218°E）。以几何中心为参照，可以看到我国科技创新重心呈西北-东南向的弧形分布，重心点全部分布在几何中心的东南方向；我国科技创新重心不断偏离几何中心，1996年重心点位于河南平顶山市，偏离几何中心91812千米，2012年重心点位于河南省最南部的信阳市，偏离几何中心的距离达到1141千米。从具体年份来看，除了2002年和2010年相较于上一个年份科技创新重心向东北方向小幅度移动外，其他时间段均往东南方向移动。

科技创新重心是区域创新网络中科技创新能力的均衡点，几何中心则是区域空间的中心点。科技创新重心与几何中心的偏离程度能够反映出科技创新能力空间分布的均衡性，若两者重合则说明该区域科技创新能力分布绝对平衡，反之则说明科技创新能力发展存在空间不平衡性。我国科技创新重心偏离于几何中心的东南方向，且随着时间推移偏离距离不断扩大，说明研究时期内我国科技创新能力的区域发展不平衡性加剧。

32科技创新重心移动轨迹

从中国科技创新重心的移动轨迹（见图2）来看：1996～2012年我国科技创新重心呈现快速向东南方向移动的趋势，其中1998～2002年和2006～2010年两个时间段有较为明显波动，在这两个时间段里科技创新重心先向南移动再向东北方向移动。研究期内我国科技创新重心移动较为剧烈，一共移动了26973千米，表明研究期内我国科技创新能力空间格局发生了剧烈的变化。从经纬度来看，科技创新重心经度上的偏离明显大于纬度上的偏离，也可以在一定程度上说明我国科技创新能力的东西差异远大于南北差异，东西方向上科技发展水平的不均衡是拉大我国科技创新重心空间偏离的主因，这与我国东、中、西部地区经济发展水平梯度差异存在一定的相关性。

4科技创新重心与经济重心的比较分析

上文提到我国科技创新重心东西方向上的空间偏移与我国东、中、西部地区经济发展水平梯度差异存在一定的相关性，在此通过科技创新重心与经济重心的比较分析加以验证。根据各省区的GDP数据，采用各省省会城市地理坐标作为各省经济重心，用重心方法计算出1996～2012年我国经济重心点区位，鉴于篇幅不再具体列出，仅在图2中绘制出经济重心移动轨迹。

从经济重心的移动轨迹来看，研究期内我国经济重心的移动幅度很小，总体较为稳定。但是我国经济重心的变化也呈现了一些新的趋势，1996～2002年，经济重心波动中缓慢向东向南移动，2002年以后，经济重心则调转方向，呈现向西北移动的趋势。说明中西部地区在全国经济格局中的地位在提高，与东部地区的经济发展差距开始缩小，这得益于一系列国家中西部开发战略的实施。从经济重心与科技创新重心的关系来看，我国的科技创新能力重心在向东南方向移动的过程中，其移动方向和空间距离上都有不断贴近我国经济重心的趋势。1996年我国科技创新能力重心距离我国经济重心的直线距离是234千米，2012年两者的距离仅为3232千米，16年间缩减了200多千米，这也一定程度上说明经济因素是推动科技创新发展的重要因素，科技创新与经济发展在空间上不断契合，比如我国东部经济强省同时也是科技创新大省。

从经度上看（见图3a），科技创新重心不断由低经度向高经度方向移动，表明我国东西部科技创新能力的差距在拉大。经济重心在经度上总体较为平稳，移动幅度不大，其中，1996～2002年经济重心向高经度方向移动，2002年以后经济重心移动方向发生逆转，开始向低经度方向移动，说明近年来中西部地区省市的经济地位在不断增强。与经济重心相比，科技创新重心偏西，到了2012年科技创新重心基本追赶上经济重心，说明我国科技创新能力的东西差距要小于经济差距，科技创新空间格局和经济发展格局趋于平衡。

从纬度上来看（见图3b），科技创新重心呈现比较显著的向低纬度方向移动的走势，其中2000～2002年和2008～2010年两个时间段短暂地向高纬度方向移动。而经济重心移动则分为两个阶段，1996～2002年向低纬度移动，2002年以后向高纬度移动。从移动速度来看，经济重心移动较慢，科技创新重心移动较快，说明我国经济的南北格局相对稳定，而科技创新能力的南北格局快速变化。从位置来看，2008年科技创新重心在纬度上低于经济重心，说明比较北方而言，南方在科技创新能力方面的优势地位逐步超越其在经济上的地位，南方在经济地位略有下降的同时却迎来了科技创新地位的不断提升。

5科技创新重心演变的动因分析

科技创新重心的演变是我国区域科技创新格局变动的直观显现，导致这一现象的主要原因是各区域科技创新基础和效率的不同。其中基础条件的不同主要是指各区域创新资源禀赋的差异，效率差异主要是指各区域科技资源配置效率的高低不同。本文试图从宏观层面探讨驱动我国科技创新重心演变的动因，解释我国在实现经济增长由要素驱动向创新驱动转变的大背景下，如何缩小区域科技创新能力差距，實现科技创新和经济的区域协同发展。

51科技资源禀赋的不同

由于各地区科技发展基础和科技创新发展速度的差异，导致我国科技创新能力的区域差异尤其是东西差距凸显，拉动了科技创新能力重心向东南移动。其中发展基础的不同主要是因为各地的科技资源禀赋条件不同。科技资源是指科技创新活动所需的各种资源投入，包括科技人力、财力、物力和科技信息等资源要素，其中科技人力和科技财力是科技生产的基本要素和科技生产得以进行的先决条件。以研发人员为例，1996年我国东、中、西部地区分别有研究与开发人员3194万人、1316万人和1626万人，占全国研究与开发人员比例分别为521%、214%和265%，到了2012年，东、中、西部地区研究与开发人员数为8642万人、3213万人和2185万人，比例为6155%、2289%和1556%。以科技经费筹集总额为例，1996年我国东、中、西部地区科技经费筹集总额分别为3077亿元、86亿元和10214亿元，占比分别为6206%、1734%和206%，2012年分别为72918亿元、17666亿元和12403亿元，占比分别为708%、1715%和1205%。综上所述，研究期内东部地区的科技资源禀赋条件明显好于中西部地区，而且随着时间的推移这种优势地位更加凸显。

52科技资源配置效率的差异

根据以往的研究，我国区域科技资源配置效率大致与我国东、中、西部的地带性特征相吻合，即东部地区省份的科技资源配置效率相对较高，中部地区省份的科技资源配置效率相对一般，西部地区的科技资源配置效率相对较低。我国东部省区高新技术产业发展迅速，技术交易市场发达，科技成果转化快，科技发展体制机制成熟健全，科技创新的主要特点是高投入、高产出和高效率。发达的经济和充足的资金为科技资源高投入提供支撑，良好的生活条件、科研设施等环境吸引了大批高素质科技人才集聚，一流的高等教育、数量众多的科研机构、畅通的产学研互动合作平台等条件，促进了科技成果的高产出和科技资源配置的高效率。我国的中、西部地区经济基础相对比较薄弱，科技发展的基础条件、投入规模与总体创新环境相较东部地区而言都较弱。近年来中、西部地区的科技资源配置效率虽有所提升，但却面临着人才流失、经费紧张、科技成果转化率低等不利因素的影响，科技创新投入和产出都很有限，科技资源配置效率长期偏低。科技资源配置效率的高低直接影响同等科技资源投入情况下科技成果产出的多少，进而影响区域科技创新能力的高低和我国科技创新能力格局的变化。

53科技创新环境的优劣

在科技创新环境因素当中，经济因素是其中最深层、最重要的因素。改革开放以来，伴随着经济的快速发展，东部地区成长起来大批科技型企业并形成了良好的企业创新互动环境，极大提升了东部地区的科技创新能力。以高技术企业为例，2012年我国东、中、西部地区高技术企业数量为17965家、4360家和2311家，占比分别为7292%、177%和938%；高技术企业营业收入占比分别为7877%、1248%和875%，高技术企业的蓬勃发展，创新集群日益壮大，促进了东部地区创新环境的提升和改善。优越的工作生活环境和较高的收入水平也吸引大批的科技创新型人才从中西部地区以及国外不断向我国东部地区迁移流动，为东部地区提供了充足的科技人才资源。另外，东部地区财政收入充足，政府普遍重视科技创新在驱动地方经济发展中的重要作用，财政支出重点向高等教育、科技创新型企业和研究机构倾斜。经济发达的东部地区交通发达，市场经济活跃，政府部门服务意识强、办事效率较高，这些因素都在某些程度上促进东部地区形成较好的科技创新环境。

6结论与讨论

（1）我国科技创新重心分布在河南省南部地区，呈西北—东南向的弧形分布于我国几何中心的东南部，科技创新重心呈现明显的向东南方向移动的趋势并不断拉大与几何中心的偏离距离。我国科技创新重心和经济重心具有较强的相关性，科技创新重心不断东移并逐渐贴近经济重心，说明在我国东西部经济总量格局趋于稳定的情况下，科技创新能力的发展速度差距逐渐显现，科技与经济发展向更加协调的方向发展。

（2）研究期内我国各个省区的科技创新能力都有所提升，但由于科技基础和创新效率的不同，科技创新能力空间格局不断变化。本文探讨了科技创新重心移动的影响因素，认为科技资源禀赋、科技资源配置效率和科技创新环境的差异演变是主要原因。通过吸引科技人才向中西部流动、加大中西部地区科研经费投入、改善中西部地区科技创新环境来提升中西部地区科技创新能力是实现我国区域科技与社会经济协调均衡发展的关键。

（3）科技创新能力区域差异受到多种因素的制约和影响，已有的研究中，学者们采用了不同的方法进行探讨，本文把重心模型引入到科技创新的区域差异研究中，揭示了我国科技创新重心空间分布和演变趋势。通过与经济重心的比较，试图揭示科技创新能力变化与经济发展的关系，并对影响我国科技创新重心移动的因素进行了探讨。重心分析的运用为我国区域科技创新能力空间格局演变分析提供了一种视角和方法，具有一定的意义。

参考文献：

[1]周民良.经济重心、区域差距与协调发展[J].中国社会科学，2000（2）：42-53，206.

[2]冯宗宪，黄建山.1978～2003年中国经济重心与产业重心的动态轨迹及其对比研究[J].经济地理，2006， 26（2）： 249-254.

[3]王彬，王宜强. 改革开放以来福建省经济重心格局演变及其空间差异[J].地理研究，2011，30（10）：1882-1890.

[4]徐国良，黄贤金，李丽，吴常艳. 1991～2011年南海周边国家及地区经济重心及经济发展重心演变分析[J]. 资源科学，2014，36（4）：682-690.

[5]孙希华. 山东省产业重心转移与可持续发展研究[J]. 地球信息科学，2001（1）：27-31.

[6]尹为，胡啸兵，李育林. 中国高技术产业重心与经济重心变动轨迹比较[J]. 经济地理，2012，32（1）：90-95.

[7]李仪俊.我国的人口重心及其移动轨迹[J]. 人口研究，1983，7（1）：28-32，27.

[8]徐建华，岳文泽.近20年来中国人口重心与经济重心的演变及其对比分析[J].地理科学，2001，21（5）：385-389.

[9]廉晓梅. 我国人口重心、就业重心与經济重心空间演变轨迹分析[J]. 人口学刊，2007（3）：23-28.

[10]丁焕峰，李佩仪. 中国区域污染重心与经济重心的演变对比分析[J]. 经济地理，2009，29（10）：1629-1633.

[11]黄建山，冯宗宪.陕西省社会经济重心与环境污染重心的演变路径及其对比分析[J].人文地理，2006，21（4）：117-122.