安徽省产业集聚对技术创新影响的空间效应分析

何茜茜 刘晨旭 乔银 邹小州

[摘 要] 运用2011-2018年安徽省16个地级市面板数据，利用邻接矩阵、空间地理距离权重矩阵以及反距离矩阵下的空间杜宾计量模型（SDM），检验产业集聚是否对区域技术创新存在空间溢出效应。实证研究结果表明：安徽省各城市的科技创新能力在空间上并非随机分布，而是呈现出明显的空间相关性;安徽省产业集聚水平的提高能够显著地提升区域科技创新能力;同时安徽省高集聚水平的中心城市由于“虹吸效应”使得周边小城市的技术创新水平难以得到有效提高。政府部门应出台相应的产业集聚政策，以集聚促创新，搭建创新成果交流平台，对于稳步推进安徽省产业转型升级具有重要意义，有助于将安徽省建设成为全国示范带头作用的科技大省。

[关键词] 产业集聚;技术创新;空间杜宾模型;虹吸效应

[中图分类号] F062.4;F299.27 [文献标识码] A [文章编号] 1009-6043（2020）11-0050-04

一、引言

党的十八大明确指出，科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。近年来，安徽省积极响应国家提升科技创新能力的要求，贯彻落实科学发展观，加速推进科技创新型省份发展，加快实施创新驱动发展战略，不断强化科技型企业创新主体地位和主导作用，全省各城市科技创新能力持续提升，全力打造创新型省份，推动现代化五大发展美好安徽建设。据《中国区域创新能力评价报告2019》，2018年安徽省研发经费投入强度创历史新高，居全国第8位;区域創新能力连续8年稳居全国第一方阵，中部地区前列。

技术创新不仅在经济发展和产业转型升级中的作用越来越突出，而且技术创新在地理位置上呈现出集聚态势;产业集聚作为产业空间分布和优化配置的一种表现，是提升产业竞争力和创新速度的有效途径，已逐渐成为当今区域竞争的新常态。安徽省各城市产业集群水平存在较大差异，科技创新能力也大不相同。城市之间科技创新能力的差异往往会引致创新知识和信息向外溢出，同时产业集聚水平的差异也影响本地区和邻近地区的科技创新能力，因此需合理研判城市产业集聚和科技创新产出的空间关联性，对于安徽省进一步加快结构调整和引导产业集群，提升区域科技创新能力，推动安徽省内各城市的经济转型升级具有重要的现实意义。

二、文献综述

产业集群是一种有效的创新网络组织形式，可以降低交易不确定性，节约交易成本。产业集聚推动技术创新的两种观点称为马歇尔外部经济（专业化集聚）和雅各布外部经济（多样化集聚）。马歇尔外部经济理论认为，在特定空间下同行业集聚能促使行业内企业间的知识溢出和技术扩散，产生技术创新追赶、模仿和学习等效应，为企业寻找技术创新项目和切入市场提供模仿轨迹，使得集聚效应成为企业构建技术创新网络的有效途径。雅各布外部经济理论则认为，集聚更利于不同产业的差异化企业之间的知识溢出和互补性技术扩散，从而促进企业创新。Fritsch和Slavtchev（2010）认为产业集聚与R&D效率之间呈现倒U型关系，即不同产业集聚水平对R&D效率的影响程度不同。Lundvall（2010）认为集聚企业有利于形成相互间的业务往来和信息交流，为企业创新提供更好平台。Oort（2012）认为多样化和专业化集聚水平均能够显著地促进制造业企业技术创新。张明倩和赵彦云（2008）通过研究中国不同的产业集聚结构对创新活动的影响，发现产业集聚水平在不同的技术密度和市场化水平下对技术创新能力的影响不同。彭向等（2011）实证研究发现，专业化和多样化集聚水平可以提升中国区域创新能力。沈能和赵增耀（2014）研究发现多样化和专业化集聚有助于企业科技创新能力的提升。杜威剑和李梦洁（2015）发现专业化和多样化集聚均能促进技术创新，但存在显著的行业和企业异质性影响。程中华和刘军（2015）实证研究发现，多样化集聚可以显著提升制造业创新水平。龚新蜀等（2017）发现制造业集聚有利于集聚区内企业通过价值链的专业分工与合作以及技术扩散等促进企业不断积累新知识，提升技术创新能力。杜爽等（2018）实证研究发现京津冀、长三角两大经济圈制造业集聚在一定程度上促进了区域创新能力的提升。以上研究大多没有考虑空间因素的影响，近年来，学者们逐渐开始关注地理距离对创新空间溢出效应的影响。程中华（2015）基于中国省级层面的静态与动态空间面板模型，实证发现制造业集聚可以显著提升区域科技创新能力。杜江等（2017）采用中国省级面板数据，通过构建面板门槛模型和空间杜宾模型，实证研究发现产业集聚对区域技术创新存在非线性的呈U型的影响，各地区技术创新存在空间相关性和空间溢出效应。

通过对上述文献的梳理可以发现，产业集聚对技术创新影响的结论并不统一。基于已有文献研究基础上，本文考虑了空间溢出效应对区域科技创新能力的影响，通过构建固定效应空间杜宾模型，采用不同的空间权重矩阵，实证分析了安徽省内各地级市产业集聚对技术创新空间溢出效应，使模型更贴近客观事实。文章的创新点如下：第一，从研究方法看，大部分研究将区域看作独立的个体，而不同区域之间的空间联系则没有考虑;一些研究虽然考虑了空间因素，但是仅局限于被解释变量的空间相关性。本文在引入固定效应空间杜宾模型的同时，考虑了被解释变量和解释变量之间的空间依赖性。第二，从研究层面看，目前研究产业集聚对区域技术创新的空间效应的文献，主要以国家内省级层面或企业层面的经济主体为研究对象，但是创新空间溢出效应通常也会以城市为载体，城市作为创新主体的空间溢出效应往往更加明显，因此有必要利用城市层面的数据探讨创新空间溢出效应。第三，从矩阵选取来看，大多数文献直接将空间权重矩阵定义为0-1空间邻接矩阵，使得估计结果有效性及稳定性不足。综合考虑，本文还使用了地理距离矩阵和反距离矩阵等空间权重矩阵来对城市间相互作用进行加权，来检验在上述空间权重矩阵下研究结果是否具有稳健性。

三、数据来源与变量设计

（一）数据来源

本文充分考虑数据的易得性和可行性，在保证研究客观性和真实性的基础上，选取《安徽省统计年鉴》2011-2018年16个地级市的面板数据作为研究样本。

（二）变量设计

1.被解释变量

鉴于数据的可得性和准确性，被解释变量技术创新（INNOV）采用各个城市的专利申请受理量数据来衡量，并做了对数处理。

2.解释变量

区位熵（专门化率）使用区域的产业集聚程度来衡量，计算公式为：AGGLmn=（Emn/ΣmEmn）/（ΣnEmn/ΣmΣnEmn），其中Emn為m地区n产业的就业人数;AGGLmn表示以就业总人数表示的m地区n产业的区域熵。考虑数据的可得性，本文将产业分为农业、制造业和服务业三大产业。AGGLmn值越大，表示该城市在安徽省内相对专业化地从事制造业行业，制造业行业越是相对集中于该城市。

3.控制变量

本文对如下可能影响技术创新能力的因素进行控制：

（1）对外开放程度（OPEN）使用一城市的进出口贸易总额占该城市地区生产总值的比重衡量，其中进出口贸易总额采用当年的汇率中间价换算，这种相对指标可以消除货币因素带来的不稳定性，使得实证结果更加准确。（2）地区经济发展水平（GDP）采用各城市以2011年不变价格为基期表示的实际GDP的对数值衡量，使用GDP指数对各个城市进行平减处理来消除价格因素的影响。所有变量的描述性统计详见表1。

四、空间计量模型

（一）空间相关性检验

使用全局莫兰指数（MoransⅠ）来检验区域内各变量的空间相关性，其计算公式为：

n表示城市个数，xi和xj分别表示城市i和城市j的技术创新能力观测值，wij（i，j=1，2，…，n）为城市i和城市j之间的空间权重矩阵，其中，■，S2=■。全局莫兰指数的取值范围为[-1，1]，空间正相关时全局莫兰指数大于0且接近1，表示高高值城市相邻，低低值城市相邻;空间负相关时全局莫兰指数小于0且接近-1，表示高低值城市相邻;接近于0表示城市之间不存在空间相关性。

（二）空间权重矩阵

引入空间权重矩阵是空间计量分析的前提，因此本文分别采用0-1邻接矩阵、二元地理距离矩阵和反距离矩阵定义空间权重矩阵来表征地理空间的关联性。

1.0-1邻接矩阵

为了更加科学地研究技术创新的空间溢出效应，本文先构建0-1邻接权重矩阵来度量空间相关性，0-1邻接权重矩阵如下所示：

其中，i=1，2，……，n;j=1，2，……，n。当两个城市相邻时，表明二者存在着空间相关性，反之二者之间不相关。这种权重矩阵的设定简单易行，但是对每个相邻地区赋予相同的权值，描述能力有限且灵活性差，不能真实反映城市创新系统之间的相互联系与影响，因此本文还建立了二元地理距离矩阵和反距离矩阵，用以稳健性检验。

2.二元地理距离矩阵

二元地理距离矩阵的阈值距离通常是依据经验人为设定的，是以区域i为圆心，以阈值距离为半径画圆，本文设定阈值距离为160km。如果城市j落在圆内或圆上（与城市i的距离足够近），就认为城市之间存在空间依赖关系，权重值即1;反之，如果城市j落在圆外，则认为两城市距离较远，空间依赖关系可忽略不计，权重值即0。

3.反距离矩阵

反距离矩阵是根据地理学第一定律的思想“空间单元的相关性会随着地理距离的增加而降低”进行构建的。其中，城市i和城市j之间的地理距离用dij表示。

（三）空间计量模型的设定

通过MoransⅠ指数确定技术创新能力存在空间相关性后，再分别引入不同的空间权重矩阵建立空间计量模型，研究区域技术创新能力是否存在空间溢出效应，以及产业集聚在空间上是否能够促进区域技术创新。由于本文使用的面板数据不适用空间误差模型和空间滞后模型，因此本文参照Baltagi（2005）和杜江等（2017）的方法，使用空间杜宾模型（SDM）。再利用Hausman检验，确定选择固定效应空间杜宾模型：

在模型中，INNOVit为被解释变量区域技术创新能力，AGGLit为解释变量产业集聚水平;OPENit和GDPit为控制变量，分别表示对外开放程度和地区经济发展水平，i和t分别表示不同城市和年份;上述解释变量和控制变量使用Xkit代表;W为n×n阶的空间权重矩阵，ρ和θ为空间相关系数，λ为空间误差系数，εit和uit为正态分布的随机误差向量。当ρ≠0、θ≠0且λ=0时模型为空间杜宾模型（SDM）。

五、空间计量结果分析

（一）空间相关性检验

为了判断安徽省各地级市在空间上科技创新水平是否存在策略性互动的可能，文章使用安徽省2011-2018年16个地级市面板数据作为空间单元观测值，对核心被解释变量科技创新能力（INNOV）进行Morans I指数检验，结果参见表2。可以看到，各城市每年科技创新水平的Morans I指数统计值均大于期望值-0.067，表明各城市科技创新能力在空间上并非随机分布，而是存在着显著的相关性，与相似空间特征城市的科技创新能力密切相关，即说明安徽省各城市的技术创新能力存在正向空间相关性。

（二）空间杜宾模型的估计结果

1.随机效应与固定效应的选择

利用Hausman检验进行空间杜宾模型（SDM）的固定效应和随机效应形式的选择，分别给出两种形式下的模型估计结果（表3）。检验结果0.004在1%的显著性水平下拒绝建立空间随机效应模型的原假设，因此可以使用固定效应空间杜宾模型对安徽省各城市科技创新空间溢出效应进行测度及分解。

2.固定效应空间杜宾模型回归结果分析

本文采用安徽省2011-2018年16个地级市产业集聚和科技创新能力的面板数据，分别进行了普通面板模型（OLS）和固定效应空间杜宾模型（SDM）回归，为了避免空间权重矩阵主观设定的随意性，再使用二元地理距离矩阵和反距离矩阵检验估计结果的稳健性，回归结果见表4。根据表4列（1）至列（4）的回归结果可以得出以下结论。

第一，普通面板OLS回归结果显示，在考虑了对外开放程度和城市经济发展水平的情况下，产业集聚的系数在1%的显著性水平下为正，说明产业集聚水平对科技创新能力有明显的正向促进作用，在一定程度上表明安徽省城市产业集聚的提高能够显著地提升城市科技创新能力。

第二，使用0-1鄰接矩阵的空间杜宾模型回归结果显示，在1%的显著性水平下，产业集聚水平对技术创新能力的影响系数显著为正，同时空间自回归系数显著为正，说明空间杜宾模型在样本期间能够较好地拟合产业集聚对区域技术创新的影响，安徽省技术创新水平较高的城市会对周围城市的技术创新水平产生正向辐射作用。换句话说，安徽省各城市的科技创新能力存在显著的正相关性，即各城市技术创新能力的提升对其他相似空间特征城市的技术创新能力有显著的正向影响，同时地理距离越近影响越显著。基于二元地理距离矩阵和反距离矩阵的估计结果与0-1邻接矩阵的估计结果一致，一定程度上说明模型估计结果具有稳健性。

第三，WAGGL的系数并不是显著为正的，考虑到安徽省中心城市存在“虹吸效应”，因此在一定程度上说明拥有较高产业集聚水平的大城市难以对周边城市的技术创新水平产生显著的正向溢出效应。这和现实情况相符，具有优势地位的中心城市，如合肥、芜湖等城市，由于拥有更完善的基础设施、更健全的公共服务以及更多的个人就业和发展机会，因此对周边小城市的资源要素有更大的吸引力，小城市的资金、人才和产业会向这些省内的中心城市转移，使得小城市的发展面临挑战，技术创新水平难以获得有效的提高。

六、结论及政策建议

本文运用Morans I指数刻画安徽各城市技术创新水平的空间交互作用，在考虑空间集聚内生效应的基础上，构造了0-1邻接矩阵、二元地理距离矩阵和反距离矩阵，并运用空间杜宾固定效应模型分别检验各城市产业集聚水平对技术创新能力的空间影响，得到如下结论：第一，安徽省区域技术创新存在正向空间溢出效应。第二，安徽省各城市产业集聚水平的提升可以显著地推动该城市的科技创新能力。无论是采用普通面板回归，还是考虑了空间依赖性采用固定效应空间杜宾模型回归，都显著地支持产业集聚促进区域技术创新的理论。第三，高集聚水平的中心城市如合肥、芜湖等由于“虹吸效应”使得周边小城市的技术创新水平难以得到有效的提高。由此提出如下政策建议。

首先，安徽省政府应结合各地各部门实际，积极出台相应的产业集聚政策，采取有效的措施，搭建创新成果交流平台，以集聚促创新，发挥创新空间溢出效应。安徽省制造业整体是在不断发展壮大的，安徽应充分发挥区域经济政策的作用，因地制宜地采取不同的产业集聚模式，引导当地优势和特色产业集聚，使集聚支持技术创新;建立科技创新平台，增加研发投入，加大高校、政府和企业等不同类型的科研主体的合作，通过在地理邻近城市之间搭建创新成果交流平台，推动地区之间科技人员的流动，促进创新成果的传播和转化;同时，在促进产业集群过程中实施知识产权保护制度，激发企业技术自主创新的热情，防止技术模仿和溢出机制的负面作用。其次，安徽省政府除了制定优惠政策外，还应该对虹吸过度的城市实施必要的功能疏解，促使大城市对周边城市产生正向的溢出效应，辐射带动周边小城市的经济发展和技术创新;另外，小城市还应该将政府的各项优惠政策转变为自身的投资建设，依据地方实际情况和产业集聚需求改善当地的基础设施建设，同时完善公共服务体系，加强劳动力教育和培训，搭建当地的特色产业技术创新平台，实现本地的转型发展。最后，安徽省还应该加大对外开放程度，吸引更多的高技术产业外资，学习其他国家技术创新的经验，并转化为自身发展的内在动能。

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[责任编辑：史朴]