中西部地区高新技术产业空间差异与影响因素研究
2021-09-11王斌
文章编号：1673-9973（2021）03-0101-07
摘 要：为了助力中西部地区高新技术产业高质量发展，需要构建城市高新技术产业发展水平综合测算指标体系，运用熵值法、聚类法、变异系数分析法和地理探测器来分析中西部15个城市高新技术产业发展现状、差异及制约因素。结果显示：15个城市的高新技术产业现状差异明显，可聚类为高、中、低三类，在空间格局上呈“山”形态势;总体而言中部城市要优于西部城市，但平均差异很小;研发资金和人力投入是制约中西部高新技术产业发展的共同关键因素。根据不同城市高新技术产业发展现状和关键制约因素，提出了促进发展的对策建议。
关键词：高新技术产业;空间差异;制约因素;中西部地区;核心城市
中图分类号：F276.44;F207 文献标识码：A DOI：10.13411/j.cnki.sxsx.2021.03.019
Spatial Differences and Influencing Factors of High-tech Industry in Central and Western China
WANG Bin
（School of Management， Lanzhou University， Lanzhou 730000， China）
Abstract：In this paper， to facilitate the high-quality development of high-tech industries in Central and Western China， a comprehensive index system was constructed for measuring the development level of urban high-tech industries; entropy method， clustering method， coefficient of variation analysis method， and geographic detector were used to analyze the development status， differences， and restrictive factors of high-tech industries in 15 cities in Central and Western China. The research results show significant differences in the status quo of high-tech industries in 15 cities， which can be clustered into three categories： high， medium， and low， showing a “mountain” trend in spatial pattern. Overall， the central cities are better than the western cities， but the average difference is small. Furthermore， “R&D capital” and “human investment” are the common key factors that restrict the development of high-tech industries in 15 cities of central and western China. Finally， based on the development status and key restrictive factors in each city， we have made three recommendations to promote the development of high-tech industries.
Key words：high-tech industry; spatial differences; influencing factors; central and western China; core cities
一、引言
中國进入高质量发展阶段，创新已成为经济发展的第一动力，高新技术产业成为经济增长的主力军，全国上下都在大力实施创新引领战略，努力加快高新技术产业发展。高新技术产业是一类知识技术密集、研发资金密集、高附加值、高增长率、高更新速度的新兴产业。它建立在综合科学研究基础上，处于科技前沿，对发展生产力、促进社会文明和增强国家实力发挥着先导作用。我国最新认定的高新技术产业包括：电子与信息技术、生物工程和新医药技术、新材料及应用技术、先进制造技术、航空航天技术、现代农业技术、新能源与高效节能技术、环境保护新技术、海洋工程技术、核应用技术以及其他在传统产业改造中应用的新工艺、新技术。
我国一直非常重视高新技术产业，通过建立国家高新技术产业开发区，出台“火炬计划”等扶植政策，我国高新技术产业发展取得了巨大成就。然而，2017年科技部发布的《国家高新技术产业开发区“十三五”发展规划》指出：虽然“十二五”期间，国家技术产业发展成绩斐然，但与形势的发展变化相比，与新的责任和使命相比，还面临一系列重大挑战。挑战之一就是，高新技术产业区域布局有待优化，国家高新区在中西部地区分布相对较少，区内创新资源和要素流动还比较封闭，跨国界、跨地区、跨部门、跨领域的资源集聚整合能力和辐射联动共享机制尚未完全形成。可见在我国高新技术产业整体取得巨大成就的局面下，中西部地区高新技术产业的发展状况并不尽如人意，在引领和支撑区域工业化、城市化、现代化建设方面的作用还不够突出，全面带动地区发展的能力还有待强化[1]。需要掌握目前中西部高新技术产业发展状况和差异，探索造成现状的关键原因，再因地制宜地提出促进产业发展的对策。
二、文献回顾
国内外学者对高新技术产业的研究主要涉及产业特征、影响因素、发展状况和地理空间格局等领域。关于产业特征的研究，国外学者Levie和Muzyka的研究支持了高新技术产业政策应具有异质性的观点，提出政府应根据企业差异来制定相应的扶持政策[2];国内学者认为高新技术产业具有高成长性、高风险性、高驱动性、战略性、国际性、增值性和渗透性等特征[3]。关于影响因素的研究，主要涉及政府、企业、市场和金融等因素，Dilling-Hansen等发现企业股权结构对高技术产业R&D绩效存在重大影响[4];陈修德等以R&D人员和经费作为投入要素，专利作为中间产出，新产品销售额作为最终产出，对我国高新技术产业的17个行业研发效率及其影响因素进行了实证研究，发现中国高新技术产业的研发效率与效率前沿相比存在较大差距，市场结构和企业规模两个因素对研发效率影响显著[5];同样，陈程等从研发阶段（以R&D人员和经费作为投入，专利作为产出）和生产阶段（以专利作为投入，产值作为产出）对我国高新技术产业的17个行业进行了创新绩效研究，发现产权机制、企业规模以及企业支持都会影响企业创新[6]。关于产业发展状况与地理空间格局的研究，主要从发展水平、投入产出、创新效率以及竞争力等方面展开，梁晓艳等发现，1995-2004年，中国高新技术产业发展水平极不平衡，东部地区明显高于中西部[7];刘华军和赵浩则发现，在1995-2010年中国高技术产业空间非均衡特征显著，地区差距是造成产业空间差距的主要原因[8];陈四辉和王亚新对我国高新技术产业投入绩效进行了研究，发现我国高新技术产业投入绩效和要素的产出弹性省区差异明显[9];施海燕等从投入和产出两方面进行研究，发现高新技术产业存在显著的集聚效应，主要聚集于东部地区[10];刘伟和李星星发现我国高新技术产业技术创新效率较低，且各省市之间差异较大，呈现出“东高西低”格局[11]。刘昌年和张银银对我国各省高新技术产业竞争力的研究表明，高新技术产业区域竞争力水平差异较大，呈“东高西低”的梯次分布[3]。
现有文献中，一部分是在省际甚至国际层面进行研究的，另一部分则是在企业层面进行研究的，但鲜有在城市层面进行研究的。而高新技术产业是一种空间集聚效应明显的产业[7][10]，一个地区高新技术产业往往聚集于少数核心城市。中西部地区更是如此，绝大部分高新技术产业集聚于省会，因为这些核心城市作为各省的政治、经济、文化和科技中心，拥有各种丰富的有利于高新技术产业发展的资源。因此，为了更加准确地揭示中西部地区高新技术产业发展现状和差异，探索背后的原因，为该地区高新技术产业的发展战略和政策的制定提供科学依据，本文将在借鉴已有文献的基础上，以该地区核心城市为样本，采用熵值法、聚类分析、变异系数分析法和地理探测器进行研究。
三、研究设计
研究以中西部地区15个核心城市（长沙、西安、貴阳、合肥、昆明、兰州、南昌、南宁、太原、武汉、成都、西宁、郑州、呼和浩特和乌鲁木齐）的高新技术产业作为研究对象。首先，根据文献构建城市高新技术产业发展水平综合测算指标体系，收集数据，并进行无量纲化处理;其次，运用熵值法计算城市高新技术产业发展指数，再根据发展指数采用K值聚类法对城市进行聚类;然后，运用变异系数法分析城市间高新技术产业发展差异;最后，应用地理探测器探索影响不同城市高新技术产业发展的关键因素。
（一）城市高新技术产业发展水平综合测算指标体系
遵照科学性、实用性、完备性和可操作性原则，总结借鉴类似指标体系[3][9][12][13]，结合中西部核心城市的禀赋特征，本文从产业投入、产业产出和发展潜力三个方面出发，构建该地区核心城市高新技术产业发展水平综合测算指标体系（表1），包含3项一级指标和9项二级指标。
高新技术产业作为知识和技术密集型产业，R&D活动至关重要，而科研经费、科研人员以及科研设施的投入是R&D活动实现的关键保障[11]。因此，可以将“产业投入”细分成：“R&D 经费支出（X1）”、“R&D 人员（X2）”和“产业固定资产投资额（X3）”3项二级指标。其中，X1和X2是判断高新技术产业发展状况的核心指标，反映了一个地区高新技术产业用于研发的资金和人力的投入量[14];X3表示一个地区高新技术产业在研发和生产中基础设施以及设备等的投入量。另外，“产业投入”指标还可以反映产业规模。
相较于其他产业，高新技术产业作为一种知识和技术密集型产业存在一定的特殊性，衡量其产出时，不仅要考虑经济产出，还要考虑高价值的知识产出。因此，“产业产出”包括：“产业总产值（X4）”、“专利申请量（X5）”和“技术登记合同成交额（X6）”3项二级指标。X4是衡量一个地区高新技术产业经济产出的最直接指标，还可以反映产业规模;发明专利作为主要的知识产出，专利申请量（X5）是国际上通用的衡量高新技术产业产出的另外一项重要指标;而X6则体现了一个地区知识产出转化成经济效益的能力，是一个地区高新技术产业经济和知识产出水平的一种综合体现。另外，根据产业生命周期理论，结合“产业投入”与“产业产出”情况，还可以对产业发展所处的阶段进行判断。
唯物辩证法认为事物的发展变化一般是由内因和外因共同决定，内因是事物发展的根本动力，外因是事物发展的先决条件，外因通过内因起作用。在高新技术产业的发展壮大过程中，政府主要负责创造外部条件（外因），充当掌舵者和服务者，提供政策指导、保障和服务以及有限的资金支持，但无法事必躬亲，充当主要的生产者[15];而企业作为生产主力，是产业发展壮大的内因来源，企业在谋求自身发展壮大的同时，会自然而然地带动产业的发展壮大。因此，高新技术企业数量是决定高新技术产业发展潜力的一个重要因素。高新技术产业作为一种高技术、知识密集型产业，企业拥有被法律承认和保护的核心技术，就是拥有了最稀有的生产要素，拥有越多的此类生产要素，发展壮大自己的潜力也就越大，相应产业发展的潜力就越大。因此，专利授权量也是决定高新技术产业发展潜力的一个重要因素。高新技术产业发展壮大最稀缺的资源是人才。虽然，当今社会人才自由流通，城市可以大量引进外来人才。但是，中西部的大部分城市，与北上广深甚至其他沿海二线城市相比，无论社会经济条件、自然环境还是薪酬待遇都没有优势，很难大量吸引外来人才，其人才的主要来源是本地高校毕业生。中西部城市政府已经意识到了这一点，纷纷出台人才政策，不仅要吸引外来人才，更要留住本地人才。因此，当地普通高校在校学生作为一种潜在人才资源，其数量也可以反映高新技术产业的发展潜力。因此，“发展潜力”包括：“高新企业数量（X7）”、“专利授权量（X8）”和“普通高校在校学生数（X9）”3项二级指标。
（二）数据来源
根据上述高新技术产业发展水平综合测算指标体系，从相关省份《统计年鉴》《发展年鉴》《科技统计报告》，相关城市《国民经济和社会发展统计公报》《统计年鉴》《财政统计年鉴》《科技统计报告》和《中国火炬统计年鉴2》以及部分主流媒体的报道等，获取了该地区15个核心城市（长沙、西安、贵阳、合肥、昆明、兰州、南昌、南宁、太原、武汉、成都、西宁、郑州、呼和浩特和乌鲁木齐）2020年发布的统计数据①。由于数据不完整等原因，本研究剔除了重庆、银川和拉萨三个城市。
（三）研究方法
1. 熵值法
3. 地理探测器法
地理探测器由王劲峰等研发，最初应用于空间健康风险研究[18]，后被推广应用于生态、经济和社会等多个领域[19][20]，用于探索造成差异的影响因素及影响程度q，如式（6）所示。其中，q∈[0，1]表示影响城市高新技术产业发展的因子影响程度，值越大表明因子的影响程度越大，促进效益越明显，反之亦然;l表示探测因子的水平;N和δ2分别表示总样本量和高新技术产业发展指数的总方差，h表示各分类中的样本量。
四、结果与建议
（一）城市高新技术产业发展指数
城市高新技术产业发展指数可以反映一个城市高新技术产业综合发展状况。研究运用熵值法计算出15个城市的高新技术产业发展指数，并根据发展指数，采用自然断点法与K-均值聚类法相结合，将15个城市高新技术产业发展状况归类为较高水平、中等水平和較低水平三类，如表2所示。处于较高水平（DI：4.247～4.312）的城市最少，只有武汉和成都;处于中等水平（DI：2.619～3.626）的城市有西安、长沙、合肥和郑州4市;处于较低水平（DI：0.050～1.216）的城市最多，包括南昌、太原、昆明、贵阳、南宁、兰州、西宁、乌鲁木齐及呼和浩特9市。另外，从地区分布看，中部城市几乎都处于较高和中等水平，而绝大部分西部城市则处于较低水平。因此，总体而言，中部地区高新技术产业发展要好于西部，这与经济发展的大格局基本一致。
为了更加清晰地展示中西部城市高新技术产业空间格局，基于聚类结果以“等高线”地图形式描绘了中西部地区核心城市高新技术产业空间格局（图1）[21][22]。观察图1可知，15个城市高新技术产业发展状况在地理空间上呈“等高线地图”式的阶梯分布，较高水平城市形成“山顶”，围绕“山顶”中等水平和较低水平两类城市成两条不相交的“等高线”，形成“山腰”和“山脚”。总体而言，中西部地区高新技术产业发展现状呈现出中部凸起，四周较低的“山”形。
（二）城市高新技术产业发展差异
为了进一步分析中西部核心城市间高新技术产业发展差异，研究分别从全局、地域和类别三个层面利用变异系数分析法计算了城市高新技术产业发展指数的变异系数，如表3所示，变异系数分布于0.007～1.088之间。为了便于比较，将变异系数从小到大划分为：极小、较小、适中、较大和极大 5个等级。由表3可知：第一，全局层面，15个城市高新技术产业发展指数的变异值为0.809（DI均值：1.803），表明15个城市间高新技术产业发展状况相对差异极大;第二，地域层面，中部城市间的变异系数为0.461（DI均值：2.500），西部城市间的变异系数为1.088（DI均值：1.338），两地区间的变异系数为0.303。这表明中部城市间高新技术产业发展状况相对差异适中，而西部城市间差异却极大，另外中部城市要好于西部城市，但平均相对差异较小。第三，类别层面，较高、中等和较低水平三类城市的高新技术产业发展指数的变异系数依次为0.07（DI均值：4.280）、0.126（DI均值：3.073）和0.569（DI均值：0.668），类间变异系数为0.557。这表明15个城市中，高新技术产业发展处于较高和中等水平的两组城市的组内发展状况相对差异极小，较低水平城市间相对差异却较大，而三类城市组间平均相对差异也较大。综上可知，无论是地域层面，还是聚类层面，中西部核心城市高新技术产业发展状况正如“世上的幸福都是一样的，而不幸却各有各的不同”所说，较好的城市间差异很小，非常相似，而不好的城市间却境遇不同，各有各的难题。
（三）城市高新技术产业发展差异因素探测
为了厘清上文提到的城市高新技术产业发展面临的“难题”，运用地理探测器对“难题”进行了探索。首先，根据X1～X9因子无量纲化处理后的结果及对应分布范围，运用自然断点法将各因素进行分级处理。然后，运用地理探测器分别探测影响因子在所有城市、较高、中等和较低水平城市中的影响值q，结果如表4及图2所示。地理探测器认为q值越大表示因子影响越大，反之影响越小。具体到本研究中，q值越大表明因子对城市高新技术产业发展的贡献越大，即该因素促进了当地高新技术产业的发展，反之表明因子制约了当地高新技术产业的发展。因此，结合表4和图2可知：
第一，在所有城市层面，探测因子的q值差异较小（范围：0.7055～0.8185，剔除了不显著的q值，下同），但相对而言产业投入（X1：0.7157，X2：0.7055，X3不显著）总体较小，产业产出（X4：0.8185，X5：0.7673，X6不显著）总体较大，发展潜力（X7：0.7136，X8：0.7575，X9：0.7968）总体适中。表明就15个城市整体而言，一方面，产业投入、产业产出和发展潜力包含的因素都影响了高新技术产业的发展;另一方面，与另外两个因素相比，产业投入是制约15个城市高新技术产业发展的共同关键因素，映射出人力和财力投入的不足制约了15个城市高新技术产业的发展。
第二，武汉和成都是15个城市中高新技术产业发展最好的城市，2018年两市高新技术产业产值都突破了万亿大关。从探测因子的q值（范围：0.7755～0.9002）来看明显大于其他城市。这说明两市在产业投入、产业产出和发展潜力三方面都相对突出，这与现实很切合。武汉作为华中老工业基地的中心，工业基础扎实，目前武汉拥有国家级高新技术产业化基地29个，高新技术企业1656家，各类国家级科技创新平台84个，居15个城市之首①。信息技术、生命健康、智能制造、互聯网+以及新能源汽车等新兴产业，已呈集群式发展态势，成为拉动经济增长的主要动力。而成都是西南地区唯一一个副省级市，近些年高新技术产业发展非常迅速，2018年高新技术企业突破3000家，计算机、电子通信（5G）、医药制造业和黑色金属冶炼等行业已成为成都经济发展的主要动力[13]。目前，两市高新技术产业发展已取得了优异成绩，打下了坚实基础，后期提升空间巨大。但也要注意到，相对产业产出和发展潜力而言，产业投入（X1：0.8657，X2：0.7755，X3：0.7755）仍可能是两市高新技术产业发展的制约因素，尤其是人员和基础设施投入。
第三，西安、长沙、合肥和郑州作为15个城市中高新技术产业发展处于中等水平的城市，探测因子的q值范围为0.6414～0.8492，而且分布相对混乱（如图2），这表明探测因子对这些城市高新技术产业的影响比较复杂且差异较大。产业投入（X1：0.6633，X2不显著，X3：0.6414）及高新技术企业数量（X7：0.6445）是关键制约因素;另外，虽然产业产出（X4：0.7285，X5：0.7135，X6不显著）表现较好，但与较高水平城市相比，贡献明显疲软。最后，发展潜力（X7：0.6445，X8：0.7113，X9：0.8492）相对较大。综上所述，中等水平城市的高新技术产业目前面临着科研资金和固定投入不足，同时科研产出也不尽理想，但发展潜力相对较大，这与现实情况相当契合。上述4个城市高新技术产业已基本度过形成阶段，进入成长阶段初期。这一时期，一方面，需要大量的研发投入，但是企业和政府可投入资金有限，导致研发投入相对不足;另一方面，由于技术整合不利和科技成果转化率低等原因造成产出不够理想。目前4个城市高新技术产业发展进入了一个相对困难的阶段，面临着诸多问题与挑战，但也是产业发展的关键时期，可以说挑战与机遇并存。
第三，昆明、南昌、太原、贵阳、南宁、兰州、乌鲁木齐、呼和浩特和西宁9个城市高新技术产业发展处于15个城市中的较低水平。与上面两类城市相比，所有探测因素的q值（范围：0.3101～0.7445）都相对较小，这表明产业投入、产业产出和发展潜力都制约了这些城市高新技术产业的发展。其中高新技术企业数量（X7：0.3101）制约最明显，这完全切合了这些地区高新技术企业偏少，产业发展不佳的局面。这些城市几乎都处在地理位置偏远，自然条件较差，经济欠发达，技术水平较低的地区[23]，当地没有充分的资金来发展高新技术产业;加之市场规模狭小，人才匮乏等现实条件，也难以吸引域外高新技术企业进入，最终导致当地高新技术产业“起步较晚，发展缓慢，水平较低”，还处于形成阶段，产业发展任重而道远。
（四）中西部地区高新技术产业高质量发展建议
第一，较高水平城市可聚焦重点领域，突出优势产业。
成都和武汉两市高新技术产业发展是中西部核心城市中最好的，已进入成长阶段中后期，开始向成熟阶段迈进，产业投入是主要牵制因素。因此，为了缓解产业投入不足，应暂缓追求均匀用力、全面发展，可引导资源流向重点领域，集中力量发展壮大优势产业，使优势产业更大、更强，打造一批具有全球影响力的战略性新兴产业集群。
第二，中等水平城市可促进成果转化，盘活现有存量，引进培育增量。
中等水平城市高新技术产业已基本度过形成阶段，进入成长阶段，高新技术产业已有了一定基础和存量，目前面临投入不足，产出较低，尤其是高新技术企业偏少的困难。首先，政府可从政策、资金和服务等方面予以支持，增加产出，促进转化，盘活现有存量，如建设生产力促进中心，金融保险、投资和担保机构;搭建科技服务、技术交易服务平台;组织产业技术创新联盟等支持措施。其次，可根据自身特点，瞄准国内外知名企业，引进一批高质量的拥有核心技术的高新技术产业和企业。最后，可加大企业孵化与培育力度，形成一批掌握核心技术、拥有自主知识产权和竞争力强的本土企业群体。例如，西安就在民用航空航天、生物医药和新材料等领域培育出了一批优质本土企业[24]。
第三，较低水平城市应明确发展思路，选择适合产业，引进改造并重。
较低水平城市高新技术产业还处于形成阶段，首要任务应是结合自身特点，明确发展思路，编制高新技术产业发展规划，制定发展时间表和路线图。在此基础上，首先，可结合自身优势选择适合的产业，切忌盲目跟风。例如贵阳结合自身情况，审时度势果断选择了发展大数据产业，不仅大数据产业取得了重大成果，同时也开始带动其他产业快速发展。个别城市看到贵阳取得了巨大成功，就罔顾自身情况开始谋划搞大数据产业，这种盲目的跟风行为是不可取的。然后，应该抓住“一带一路”倡议等国家战略机遇，敞开怀抱大力引进适合本地的高新技术产业、企业和人才。最后，可对传统优势产业进行改造升级，提高生产工艺，增加产品科技含量，延伸产业链，如兰州和太原这类传统的资源输出城市，就可在改造、升级和延伸资源生产加工的产业链上下功夫，开发和输出高附加值的资源产品。
五、结语
为了助力高质量发展，本文对中西部15个核心城市高新技术产业的空间差异与影响因素进行了研究。首先在总结借鉴前人研究成果的基础上，结合中西部地区的禀赋特征，从产业投入、产业产出和发展潜力三方面出发，构建了城市高新技术产业发展水平综合测算指标体系;其次，运用熵值法计算了这些城市高新技术产业发展指数，以度量发展现状;采用K值聚类法，将15个城市划分为较高、中等和较低水平三类;再运用变异系数法从全局、地域和聚类三个层面分析了城市间高新技术产业发展差异;最后，运用地理探測器分析了导致城市间高新技术产业发展差异的制约因素。
研究得出以下结论：第一，整体而言15个城市高新技术产业发展状况差异极大，中部城市要明显好于西部，在空间格局上呈现“山”形态势;第二，从地域层面来看，中部城市间高新技术产业发展现状的差异较大，而西部城市间差异更大;第三，较高和中等城市间的差异较小，但较低城市间差异较大，三类城市间平均差异较大;第四，整体层面，所有探测因素对城市高新技术产业发展影响相对均衡，相对而言资金和人员投入是制约这些城市高新技术产业发展的共同关键因素;第五，制约高水平城市高新技术产业发展的关键因素是产业投入，制约中等水平城市的因素是资金和基础设施投入以及高新技术企业数量，几乎所有探测因素都制约了较低水平城市高新技术产业的发展，其中高新技术企业数量最明显。最后，基于研究发现，提出了促进中西部地区高新技术产业发展的三条对策建议，以期可以助力中西部地区经济高质量发展。
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[责任编辑、校对：叶慧娟]
①由于个别数据无法从公开的官方渠道获取，因此采用了主流媒体的报道数据，通过数据标准化处理，对研究结果的影响可以忽略。
①2019年发布数据。
收稿日期：2021-07-02
基金项目：国家自然科学基金项目“空间受限大型复杂项目的安全与进度集成管理研究”（71472079）
作者简介：王斌（1989-），男，甘肃武山人，博士，主要从事大数据管理与创新研究。
