珠江三角洲引擎城市经济-创新耦合空间结构与效应分析

洪秋鑫 龙晓君 刘智业

（1.广东财经大学 地理与旅游学院，广东 广州 510320； 2.广东理工学院 电气与电子工程学院，广东 肇庆 526110）

改革开放以来，珠江三角洲城市间合作不断深化，经济实力、区域竞争力显著增强，有着快速发展的条件。

第一个基础条件是经济实力雄厚。珠三角经济发展水平全国领先，产业体系完备，集群优势明显，经济互补性强，珠三角九市已初步形成以战略性新兴产业为先导、先进制造业和现代服务业为主体的产业结构，2017年珠三角经济总量约10万亿元。第二个基础条件是创新要素集聚。珠三角创新驱动发展战略深入实施，广东全面创新改革试验稳步推进，国家自主创新示范区加快建设。珠三角科技研发、转化能力突出，拥有一批在全国乃至全球具有重要影响力的高校、科研院所、高新技术企业和国家大科学工程，创新要素吸引力强，具备建设国际科技创新中心的良好基础。

目前，珠三角在建设中面临着建设国际科技创新中心的巨大挑战。在深入实施创新驱动发展战略的同时，珠三角各城市需要在集聚科技创新资源、优化科技创新制度与环境的基础上深化合作、构建区域协同创新共同体，进一步建设全球科技创新高地与新兴产业重要策源地。面对建设珠三角的重大机遇［1］70-72，政府在促进创新要素的流动融通和国际化创新平台的建设方面作出了巨大努力。因此，研究城市间的科技辐射效应有利于珠三角科技创新能力的进一步提升。

提出建设珠三角以来，经济方面的研究主要集中在珠三角的国家创新体系模式、产业的集聚效应和分工链条等方面，科技方面的研究主要集中在定性描述珠三角的科技创新发展的机制、特征与瓶颈等方面。在城市间协同创新发展机制方面，创新环境、经济基础、创新投入与产出是城市创新能力核心要素［2］；而珠三角的科技创新发展特征主要为主导因素是创新驱动、集聚了大量平台与载体、有丰富的高校资源和企业资源［3］，瓶颈主要为现有体制机制的制约、与金融的融合发展、科教与发展的脱节以及企业待释放的潜力［3］。

在珠三角城市群的相互作用中，刘刚对金融集聚与高新技术产业进行了实证检验，发现高新技术产业产值和金融集聚等密切相关，且相关关系在空间产生交互效应［4］。其他学者也作了其他相关方面的研究，但对珠三角的城市间科技辐射效应仍无系统研究。

一、研究对象、数据与方法

（一）研究区域与数据来源

鉴于珠三角的发展前景和可获取的数据，本次研究的研究区域选取了珠江三角洲的广州市、深圳市、珠海市、佛山市、中山市、东莞市、惠州市、江门市和肇庆市。数据来源于2018年的珠三角各城市统计年鉴。

（二）研究方法

1.城市经济-创新辐射度的测定

首先，对构建的经济-创新辐射指标进行归一化处理，以消除不同指标存在量纲的影响；其次，采用KMO 检验和巴特利特球度检验对原有经济-创新辐射指标进行检验，以此来判断是否满足因子分析前提条件；通过KMO检验和巴特利特球度检验后，计算经济-创新辐射指标的简单相关系数矩阵并且求解其对应的特征值，可以计算出经济-创新辐射指标的主成分和其因子载荷矩阵A，再将经济-创新辐射因子载荷矩阵A右乘正交矩阵后得到一个新矩阵，使得经济-创新辐射公共因子具有命名解释性，再对珠三角的城市经济-创新辐射度进行回归分析，计算出城市经济-创新辐射度F。

2.城市经济-创新耦合度和耦合协调度的测定

为了保证珠三角的引擎城市经济-创新耦合度和耦合协调度综合表现的正常计算，使用熵值法对指标的原始数值进行处理：

式（1）（2）中Xij表示第i个研究区域第j个经济-创新辐射指标的原始统计数据示熵值法处理后的数据，min(X1j,X2j,X3j,…,Xnj)表示第j个指标中的最小值，max(X1j,X2j,X3j,…,Xnj)表示第j个指标中的最大值，U表示引擎城市的经济或创新耦合度得分。

式（3）（4）中，C表示引擎城市的经济-创新耦合度，D表示引擎城市的经济-创新耦合协调度，α、β表示经济、创新重要程度的待定系数。

3.城市经济-创新辐射范围测算

依照威尔逊模型，参考王铮的文献，地区j对地区k的经济-创新资源吸引能力表示为［5］：

式（5）中，θ是城市经济-创新辐射阈值。当城市的经济-创新辐射规模衰减到阈值之下，可认为该城市的经济-创新辐射能力达到极限，对辐射范围外的地区没有经济-创新辐射作用。

对简化后的威尔逊模型公式两边取对数，可得经济-创新辐射半径的计算公式：

式（6）（7）中，tmax是珠三角具有经济-创新辐射效应城市的个数，D是珠三角域元尺度，T是珠三角的城市个数。

4.城市经济-创新辐射效应测算

在威尔逊模型的基础上得出城市的经济-创新辐射引力模型：

式（8）中，Tjk表示地区k对地区j的经济-创新辐射效应，Ok表示具有经济-创新辐射效应的地区k的经济-创新辐射能力，β表示衰减因子，Rjk表示两个地区之间的距离，K为归一化因子。

基于引力模型计算的潜能模型，有：

式（9）中，Tk表示地区j的经济-创新辐射潜能，Tjk表示地区k对地区j的经济-创新辐射效应。

5.城市经济-创新辐射效应变量回归分析

珠三角不同城市经济-创新辐射效应衡量变量对城市经济-创新辐射度具有不同效用。计算方法如下：

式（10）中，Fi是n×1维城市经济-创新辐射度向量；Xik是n×k维经济-创新辐射效应衡量变量矩阵，(Ii,Ji)是城市中心点坐标，εi是随机误差。

二、珠三角引擎城市的识别

（一）城市经济-创新辐射衡量指标体系的构建

在具体的指标体系构建中，选取国内生产总值（万元）、人均国内生产总值（元）、国内生产总值增长率和地区出口总额（万美元）衡量城市的经济情况，选取专利申请总量（件）、专利授权总量（件）、普通高等学校专任教师数（人）、普通高等学校在校学生数（人）、研发人员（人）和科技经费支出（万元）衡量城市的创新发展，详见表1。

表1 城市经济-创新辐射衡量指标体系

（二）城市经济-创新辐射度的测定

根据完整、客观合理处理数据和唯一结果分析的要求，对珠三角的城市经济-创新辐射指标使用因子分析法进行实证研究，进而探究城市的经济-创新辐射度。

对构建后的经济-创新辐射指标体系进行因子提取，在经济-创新辐射指标体系中一共选取3个公共因子，即创新因子、经济因子和基础因子。具体而言，研发人员、专利授权总量、专利申请总量和科技经费支出在第1个因子上有很高的载荷，可解释为创新因子，反映了一个城市在创新方面对经济-创新发展的推动程度；地区出口总额、人均国内生产总值和国内生产总值在第2个因子上有很高的载荷，可解释为经济因子，反映了经济对于城市的经济-创新辐射的动力作用，而普通高等学校在校学生数和普通高等学校专任教师数在第3个因子上有很高的载荷，即为基础因子，高等学校的师资力量和培养的人才对城市的经济发展和科技创新有重要的输出作用。

根据因子得分系数和因子得分函数计算出珠三角城市经济-创新辐射度综合得分表2：

表2 2017年珠三角城市经济-创新辐射综合得分

在表2中，广州、深圳的经济-创新辐射综合得分大于0，是能够带动珠三角经济和创新快速发展的引擎城市。其他城市由于各方面的限制，经济-创新活动的辐射能力还主要局限在该城市所在地区，或仍需要在引擎城市的经济-创新辐射与带领下进行进一步的经济-创新活动。

珠三角城市的经济-创新辐射呈现空间局域异质性。目前珠三角的经济-创新辐射引擎城市主要是深圳和广州，在发展中呈现以经济-创新辐射引擎城市为中心，向珠三角周边城市辐射的格局。

在珠三角中，深圳具有强大的经济-创新能力，广州享有深厚的经济和创新发展基础，使得珠三角的经济-创新辐射效应遥遥领先。在经济-创新辐射城市的发展中，也联合带动了周边城市的经济-创新能力发展，进而共同打造城市群更为良好的经济-创新发展生态。在珠三角的经济-创新发展建设中，深圳的快速发展依靠大量人才，大量人才的涌入带动了深莞惠地区的经济-创新发展；广州是珠三角的门户城市，在多年的发展中协同佛山打造一体化大都市。在接下来的发展中，需要广州和深圳在统筹利用经济、科创资源的基础上，以创新驱动，联合周边城市完善经济-创新合作的体制、机制和格局，构建面向国际的开放型区域经济-创新体系。

（三）引擎城市的耦合度和耦合协调度分析

为了研究珠三角引擎城市间经济建设和创新发展的关系，采用耦合度模型和耦合协调度模型进行了实证研究，得到表3：

表3 2017年珠三角引擎城市经济-创新耦合度和耦合协调度

当0.3＜C≤0.5时，说明城市的耦合度处于拮抗阶段。其中，深圳的耦合度最高，主要是由于深圳是一座科技创新型城市，其科技创新产业十分发达，在和经济的耦合上，深圳的经济资源很大程度上能够转化成科技创新所需的资源，而科技创造的产物可以经过一定的手段转化为经济产物。而2017年广州和深圳的耦合度数值十分接近0.5这一阈值，说明经过前期长时间的发展和积累，广州和深圳的经济、创新之间的协同发展在2017年之后将会进入磨合阶段，从而实现更好的协同发展。

当0.4＜D≤0.5时，城市的经济和创新可能会有濒临失调的可能，当0.5＜D≤0.6时，城市的经济和创新达到勉强协调的阶段。在2017年的发展中，广州和深圳的耦合协调度处于勉强协调的阶段，经济建设和科技创新的联动与配合能够较为合理地为地区的生产发展创造价值，在接下来的发展中，可以相应的产业升级与转型为落脚点，提高经济和创新的协调能力。

四、引擎城市经济-创新辐射空间格局分析

（一）引擎城市经济-创新的辐射范围

1.引擎城市经济-创新的辐射半径

在珠三角引擎城市的经济-创新辐射效应中，假设城市经济-创新辐射效应阈值为0.01；引擎城市的个数为3；经济-创新相互作用地区的域元尺度为5 137.27平方千米，使用引擎城市的经济-创新辐射综合得分作为引擎城市的经济-创新资源强度，可得珠三角引擎城市的经济-创新资源辐射半径，如表4：

表4 珠三角引擎城市的经济-创新辐射半径

2.引擎城市经济-创新的辐射域

根据经济-创新辐射节点城市的辐射域所显示，在珠三角的经济-创新能力建设中，深圳的经济-创新辐射区域主要集中于珠三角地区的东部和中部；广州位居广东省行政中心，对省内其他城市的经济-创新建设具备更大的战略意义；而深圳具有优越的地理位置，利用靠海的巨大优势，能够对外产生更大的经济-创新辐射效应。

在珠三角的建设中，广州和深圳是重要的经济-创新引擎，其经济-创新辐射范围形成了强有力的经济-创新发展圈，对珠三角甚至中国的经济-创新建设具有重要影响，可以进一步促进经济-创新资源流动融通，共建国内国际经济-创新平台，进而共同提升科技创新能力。

（二）引擎城市间的空间交互影响

1.引擎城市经济-创新的辐射效应分析

在引力模型中，选用城市经济-创新辐射效应衡量指标体系中的国民生产总值计算衰减因子：

根据引擎城市的经济-创新辐射综合得分，可计算出引擎城市的经济-创新辐射强度，如表5所示：

表5 引擎城市对珠三角各地区的经济-创新辐射强度

衰减因子是珠三角引擎城市经济-创新辐射效应衰减速度的表征，国民生产总值越多，衰减因子越小，城市对周围城市的经济-创新辐射效应递减速度就越慢，反之越快。

经济-创新辐射效应决定于城市的经济-创新辐射度综合评分、衰减因子和与其他城市的距离，其中，经济-创新辐射度的综合评分是最主要的决定因素。表5显示，深圳的经济-创新辐射综合得分最大，经济-创新辐射效应也最大。同时，城市的经济-创新辐射效应也在数量级上具有差异。

珠三角的空间交互效应根据引擎城市的辐射效应体现了明显的空间异质性。随着距离缩小，经济-创新辐射效应随之增大，增减的幅度取决于衰减因子，城市的位置对经济-创新发展具有显著的影响。

在珠三角地区的发展中，广州是珠三角的门户城市，深圳是重要的经济-创新基地，能够对珠三角内大部分地区产生高强度的良好辐射效应，在引擎城市的经济-创新辐射下，多个城市经济-创新协同发展，共同建设珠三角。

2.引擎城市经济-创新的辐射潜能分析

对珠三角城市群引擎城市的经济-创新辐射城市的辐射潜能进行计算，结果如表6所示：

表6 珠三角引擎城市的辐射潜能

根据引擎城市的经济-创新辐射潜力，在珠三角的建设中，广州和深圳的经济-创新辐射潜力巨大，其中深圳的发展潜力最大。在进一步的建设和发展中，引擎城市依靠地理优势和资源调配有侧重地进行发展，能对珠三角的经济-创新走廊建设有更大的贡献。

广州位处珠三角腹地，是广东省的行政中心，是珠三角重要的商贸中心和综合交通枢纽，具有丰富的经济、创新和教育资源。根据广州的经济-创新辐射潜力，广州在建设发展国家中心城市和综合性门户城市的同时，培育提升其创新、教育与文化的中心功能，提升其在经济-创新辐射的范围和强度，加强经济和创新方面的引领作用。

深圳是全国的经济特区之一，拥有丰富的研发人员和资源，同时掌握着大量的专利技术，在进一步的发展之中，可以根据其经济-创新辐射潜能，着重提升自己的经济-创新能力，迅速提升自我的创新创意影响力，打造国家创新型城市，提升在国内的经济、创新引领作用和国际的创新创意影响力。

五、引擎城市经济-创新的辐射效应变量地理加权回归分析

（一）引擎城市经济-创新的辐射效应回归指标选取与建模

采用国民生产总值、专利授权总量、研发人员和科技经费支出来反映引擎城市的经济-创新辐射度，构建地理加权回归模型如下：

式（12）中，Hi是第i个城市的经济-创新辐射度，GNPi、TPLi、RDPi、ESTi分别为国民生产总值、专利授权总量、研发人员和科技经费支出在第i个城市经过标准化后的数据，α为经济-创新辐射的常数项，εi为误差项，β、γ、δ、μ为对应指标的系数。

（二）引擎城市经济-创新的辐射变量回归分析

采用ArcGIS对珠三角经济-创新辐射效应进行地理加权回归，结果如表7和表8所示。

在珠三角的经济-创新辐射影响变量对经济-创新辐射度的地理加权回归中，国民生产总值是经济发展的直观体现，授权专利是科技创新的重要指标。国民生产总值和专利对经济-创新辐射度存在明显的正相关关系，即国民生产总值越大，专利授权数目越多，经济-创新辐射效应越显著。而研发人员和科技经费支出主要体现了城市的经济和创新环境，其中主要人力资源是研发人员，主要资金资源是科技经费支出。经济-创新环境与经济-创新产出、经济-创新辐射有着明显的正相关关系，研发人员越多，科技经费支出越多，则经济-创新辐射效应越明显。在珠三角中，深圳的创新能力十分强大，体现出优渥的经济支持和创新环境，辐射能力最强。

表7 引擎城市地理加权回归辅助信息表

表8 引擎城市地理加权回归全要素

六、结论与讨论

综合考虑了珠三角的城市经济-创新辐射衡量指标体系，使用因子分析法研究发现深圳和广州的经济-创新辐射度综合得分较高，具有较好的经济-创新辐射效应，珠三角经济-创新呈现空间局域异质性，呈现以引擎城市为中心向周边城市辐射的格局。

采用耦合度模型和耦合协调度模型进行实证研究发现深圳的耦合度最高，广州和深圳的耦合协调度处于勉强协调的阶段。在接下来的发展中，可以相应的产业升级与转型为落脚点，提高经济和创新的协调能力。

使用威尔逊模型对引擎城市的辐射范围进行测算，广州和深圳形成了强有力的经济-创新发展圈，对珠三角甚至中国的经济-创新建设具有重要影响。使用引力模型对引擎城市的辐射效应进行测算，可知珠三角的空间交互效应体现了明显的空间异质性，地理位置对被辐射城市的经济-创新发展具有明显影响。在引力模型的基础上测算了引擎城市的辐射潜力，指出引擎城市在进一步的建设和发展中应依靠地理优势和资源调配有侧重地进行发展，将对珠三角的经济-创新能力提升有更大的贡献。

在珠三角的经济-创新辐射影响变量对经济-创新辐射度的地理加权回归中，国民生产总值是经济发展的直观体现，授权专利是科技创新的重要指标。国民生产总值和专利对经济-创新辐射度存在明显的正相关关系，而研发人员和科技经费支出主要体现了城市的经济和创新环境，其中主要人力资源是研发人员，主要资金资源是科技经费支出。

通过测算珠三角城市经济-创新辐射空间格局与效应，能够对进一步的建设提供参考。在政策实施之后，考虑不同区域间的发展情况会出现明显的差异，进一步研究有助于为珠三角的进一步建设提供参考和推动快速发展科技创新能力。