科技创新、人力资本与城市发展质量的实证分析

肖 滢，马 静

（1.中国地质大学（武汉）经济管理学院；2.湖北省区域创新能力监测与分析软科学研究基地，武汉 430074；3.宁夏大学 经济管理学院，银川 750001）

0 引言

长江中游城市群由武汉城市圈、环长株潭城市群、环鄱阳湖城市群三大都市圈组成，构成了具有高度紧密经济社会联系的城市群，发展潜力巨大，是中国重点建设的特大型城市群之一。探究科技创新、人力资本与城市发展质量的作用关系，对长江中游城市群城市借助人力资本优势提高创新效率、推进城市转型发展具有一定的理论与现实意义。

目前，国外对城市发展质量的研究主要集中在城市可持续发展研究[1,2]和生态城市研究[3,4]，重点关注人们对高质量城市生活的需求。国内主要从供给的角度对城市发展质量的内涵进行理解[5]，体现在对城市发展水平与系统内部协调性的研究[6]。在相关研究方法上，主要有LMDI指数分解法、IPAT模型、STIRPAT模型以及考虑环境因素的投入产出模型[7,8]。尽管一些文献与资料都支持了科技创新、人力资本与城市发展质量间存在着交互作用的关系，但还未进行深入的探讨与实证研究。

基于此，本文将通过城市发展子系统的耦合协调度衡量长江中游城市群城市发展质量，并在此基础上，通过GMM动态面板模型以及格兰杰因果检验，分析科技创新、人力资本与长江中游城市群城市发展质量的交互作用关系，为长江中游城市群城市发展质量的有效提升，提供了理论依据与实现路径。

1 研究方法

1.1 耦合协调度模型

首先对指标进行标准化处理，运用熵权系数法计算经济发展质量指数f(U1t)、社会发展质量指数f(U2t)、生态空间发展质量指数f(U3t)。用耦合协调度模型计算城市发展协同中经济、社会、生态空间各子系统之间的耦合协调度：

其中，Ct表示城市发展质量系统中各子系统的耦合度，Ct的取值范围在0～1之间，若取值越大，子系统之间配合有序、相互作用越强，表示其耦合度越好。i，j=1，2，3；i≠j。Dt表示耦合协调度，Tt表示综合评价指数。Dt值越大，代表了城市发展质量系统的协调水平越高，城市发展质量越好。另外，本文假定经济发展子系统、社会发展子系统、生态空间发展子系统对耦合协调度的贡献同等重要，故取权重系数α=β=γ。

1.2 动态面板模型

由于城市发展质量是一个动态演变过程，前一期城市发展水平将会影响到当期城市发展质量，所以采用Blundell和Bond（1991）提出的系统GMM方法进行预测估计。构建动态面板模型（4），在解释变量中将城市发展质量滞后期、科技创新滞后期和人力资本作为工具变量，可以克服滞后一期被解释变量与解释变量引发的内生性以及残差的异方差问题，得到无偏一致的估计结果，提高估计的效率。

其中，i与t分别代表长江中游城市群内第i个城市和t段时间；Dit为被解释变量，即城市发展质量；Pit城市科技创新（P）、Hit人力资本（H）是影响城市发展质量的主要解释变量；β1与β2分别是科技创新、人力资本对城市发展质量的影响参数；Z为控制变量集；c为常数项；ui代表个体异质性的截距项；εit为随个体与时间而改变的扰动项；是城市发展质量的滞后项；γ是城市发展质量滞后项的待估参数。

假设x和y分别为两个协方差平稳的变量，共包含T个时间面板取值点（T=[1，10]，T∈N*），同时包含 i个研究单元（i=[1，31]，i∈N*）。式（5）中，γ为各截面单元的截距项；∂m为滞后期变量y的待估参数；β为滞后期x变量的待估参数；εit为残差项。若检验结果显示β值不全为0，则表示变量x和变量y之间的格兰杰因果关系成立。

1.3 格兰杰因果检验

本文运用面板格兰杰因果检验的方法，考察长江中游城市群城市科技创新、人力资本与城市发展质量的关系，验证科技创新、人力资本与城市发展质量相互之间是否有预测能力。构建格兰杰因果检验模型：

2 指标的构建

结合城市发展质量的内涵，将城市发展中经济、社会与生态空间发展质量的相互促进程度以及协调性作为衡量城市发展质量指标。同时，遵循系统性、全面性、可量化性基本原则，构建了城市发展质量系统中经济发展子系统f(U1t)、社会发展子系统f(U2t)和生态空间发展子系统f(U3t)评价指标体系（见表1）。

表1 城市发展质量系统评价指标体系

3 指标选取和数据说明

3.1 指标选取

3.1.1 主要解释变量

本文选取了两个主要解释变量：科技创新水平和人力资本水平。专利是衡量一个城市科技创新能力和综合实力的重要指标之一，许多学者在研究技术创新时都使用专利申请与授权量作为主要指标[9]，本文选取专利申请量P作为衡量城市科技创新水平指标。另外，人力资本水平主要被平均受教育年份、入学率、教育经费、受教育人数占总人口比重、平均受教育年限等因素影响，选择每年在校人数当中的普通高等学校和中等学校在校人数比例来衡量人力资本水平[10]。

其中，Midi，t、Higi，t以及 Popi，t分别代表中学在校人数、普通高校在校人数以及年末城市人口总数。

3.1.2 控制变量

本文选取城市化率Urz、外商直接投资FDI和人口密度Identity作为控制变量，在城市发展的过程中，城市化率、外商直接投资及人口密度对城市发展质量具有一定的影响。多数学者的研究表明城市化率影响城市空气质量的恶化[11]与房价的上涨[12]。外商直接投资对城市环境具有显著的门槛效应，尤其是在中等收入阶段，FDI会给城市带来环境质量的恶化，但是在高人力资本阶段，FDI能够显著降低环境污染；而低人力资本水平的城市则相反[13]。而较高的人口密度不仅可以给城市带来活力，而且可以降低人类对城市环境的影响。

3.2 数据说明

长江中游城市群城市是促进中部崛起的重要引擎，且包括了湖北、湖南等人力资本优势明显的科教大省，发展潜力巨大。故选取长江中游城市群城市为研究对象，包括武汉市、长沙市、南昌市、合肥市等共31个研究区域。本文研究时段为2006—2015年，数据主要来源于2007—2016年《中国城市统计年鉴》，部分缺失数据来源于各省市同期的统计年鉴及各市年度统计公报。

4 实证结果与分析

4.1 城市发展质量Dit测度

通过明确各城市质量发展过程中存在的问题，才能在“五大发展理念”的发展导向下实现长江中游城市群城市发展质量的提高。计算2006—2015年长江中游城市群城市系统耦合协调度并进行比较分析，长江中游城市群城市发展质量整体发展处于中度协调发展水平，城市发展质量指数从2006年的0.3821下降至2015年的0.3621（见下页图1），还存在较大的提升空间。其中生态空间发展质量指数滞后于经济与社会发展质量指数，经济质量子系统与生态空间质量子系统的耦合协调度也明显低于其他两系统的耦合协调度。结果表明：追求经济增长速度提高的粗放型城市发展方式，使得长江中游城市群各城市生态环境恶化，是制约城市发展质量的主要影响因素；而其导致的城市发展质量下降是城市发展质量滞后于城市化进程的主要原因。

图1 长江中游城市群城市发展质量经济、社会、生态空间质量子系统耦合协调度

图2 城市发展质量与科技创新、人力资本散点图

从图2可以看出，长江中游城市群城市发展质量与科技创新、人力资本度都存在较为明显的正向相关关系。其中，科技人才聚集度对城市发展正向相关系数较大，表明在城市质量提高的进程中，应始终坚持以科学技术为导向，加速科技成果向生产力转化的进程，实现产学研相结合的发展体系。同时，人力资本对各城市的发展质量提高也具有正向效应，这一结果与始终坚持以人为本的发展理念相一致，只有充分发挥人力资本对于资本的创造和积累能力，才能更好地促进生产的发展，从而提高城市发展质量。这一结果进一步明确了提高城市科技创新、人力资本对提高城市发展质量的促进作用。科技创新可以解决城市化进程中出现的城市问题，而人力资本在提高城市持续经济增长的同时，其溢出效应与创新扩散可以促进区域的协调发展，并在考虑环境影响的经济增长过程中，人力资本所带来的经济效益会抵消人口、科技与物质资本对环境的影响，从而使环境影响最小化以提高城市的发展质量，推进以人为本的新型城镇化建设。科技创新、人力资本对城市发展质量的提高具有显著的正向影响。

4.2 动态面板检验结果分析

首先采用Arellano和Bond（1991）提供的检验特质残差项序列相关的方法，发现AR（2）检验没有通过显著性检验，残差二阶以上序列不相关，保证了内生变量与工具变量不相关，可以使用系统GMM方法对模型进行动态回归。经过Sargan检验，各模型的P值都在5%的显著性水平上，即所选择的工具变量是有效的，保证了模型的稳定性。Wald统计量也通过了1%的显著性检验，保证了动态面板模型的整体显著性。运用城市发展质量、科技创新的滞后项与人力资本作为工具变量，采用系统GMM方法对科技创新、人力资本与城市发展质量的模型进行估计，得到动态面板模型估计结果（见表2），计算结果均由Stata14完成。

表2 动态面板估计结果

动态面板估计结果表明，前一期城市发展水平对当期的城市发展质量具有明显的正向作用，所以要充分认识到城市发展的动态演变规律，对城市建设从模式和途径上进行创新，促进城市的可持续发展才能有效提升城市发展质量。主要解释变量中，当期的科技创新对城市发展质量产生抑制作用，但是前一期却对城市发展质量具有显著的促进作用，验证了科技创新是解决城市问题、提高城市发展质量的重要手段。由于目前长江中游城市群城市科技创新成果的转化率较低，并具有一定的滞后性，科技创新对城市发展质量的作用仍需要时间和促进科技创新成果转化的手段来加强。人力资本对城市发展质量具有显著的促进作用，人力资本与科技创新之间存在一定的内生作用，人力资本可以间接的提高创新效率，从而提高城市发展质量。需要注意的是，由于科技创新对城市发展质量具有一定的滞后性，所以过度地投入人力资本会一定程度上造成创新资源的浪费，反而抑制城市发展。控制变量中，城市化率与外商直接投资的增长对城市发展质量产生显著的抑制作用，而人口密度可以提高长江中游城市群城市发展质量。

4.3 格兰杰因果检验结果分析

在进行面板数据的格兰杰因果关系测试时，首先要进行协整检验。Ga与Gt检验在允许面板异质性的条件下是否存在协整关系？Pa与Pt检验在考虑面板通知的条件下是否存在协整关系？对于短面板的数据来说，有三个统计量显著就可以判断两个变量之间具有协整关系。检验结果显示，科技创新、人力资本与城市发展质量之间存在长期协整关系（见表3），所以可以进行格兰杰因果关系检验。

表3 协整检验结果

运用Eviews8.0中的常规系数对长江中游城市群城市的科技创新、人力资本与城市发展质量进行格兰杰因果关系检验（见表4）。结果表明，科技创新与城市发展质量之间存在双向的格兰杰因果关系。科技创新是第一生产力，是解决城市问题的重要手段，以科技创新来驱动城市发展的建设与变革是未来城市发展的主要模式与趋势。依靠科技转变目前城市发展过程中存在高投入、低产出和以牺牲环境带来经济发展的发展方式，才能实现经济系统、社会系统和生态空间系统协调发展，真正提高城市发展质量。同时，人力资本与城市发展质量之间存在单向的格兰杰因果关系，虽然人力资本不是提升城市发展质量的主要原因，但良好的城市发展质量可以吸引大量的创新人才集聚。借助人力资本在时间和空间上显著的流动性和外溢效应，通过知识溢出提高城市创新能力，从而实现城市发展质量的提高。

表4 面板数据格兰杰因果关系检验结果

5 结论

本文以新增长理论为理论基础，以长江中游城市群城市为研究对象，对科技创新、人力资本与城市发展质量之间的相互作用关系进行了探讨与实证分析。结果表明：长江中游城市群城市发展质量整体处于中度协调发展等级，城市发展质量指数从2006年的0.3821下降至2015年的0.3621，城市发展质量还存在较大的提升空间。城市经济子系统与生态空间子系统的耦合协调度，明显低于其他两系统的耦合协调度，反映了经济发展与生态保护不协调的矛盾是制约城市发展质量的主要影响因素；科技创新、人力资本对城市发展质量均有显著的正向作用，科技创新与长江中游城市群城市发展质量之间存在长期的格兰杰双向因果关系，而人力资本对城市发展质量具有长期的单向作用。由于科技创新对解决城市问题存在较长的滞后期与风险性，而长江中游城市群城市科技转化率水平较低，所以科技创新对城市发展的真正作用与潜力没有发挥，需要合理的人力资本投入来提高创新效率，解决城市问题，提高城市发展质量；此外，城市化率、FDI对长江中游城市群城市发展质量的提升具有抑制作用，长江中游城市群在城市化进程中仍存在“摊大饼”的建设模式，而FDI的过度引入与依赖，不仅制约了城市的自主创新能力，同时也影响了城市环境，严重制约了城市的可持续发展。