我国北方地区交通运输-绿色经济-科技创新协调发展实证分析

王 旭，郑璎培，徐文远

（东北林业大学 土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

0 引言

北方地区作为我国能源基地和绿色生态屏障，产业基础厚实，市场消费潜力巨大，已经基本形成现代化综合交通运输体系，交通运输业与绿色经济实现联动发展，但经济发展方式粗放和创新能力不足等问题制约着现阶段交通运输业和绿色经济的可持续发展。在我国深入实施创新驱动发展战略，提倡生态优先、绿色发展的新时代背景下，探究北方地区交通运输、绿色经济与科技创新的协调发展程度及其影响因素，对加快推进绿色发展以及经济社会向低碳转型有着重大意义。

在交通运输、经济发展与科技创新发展程度三者关系研究方面，多数学者侧重于两系统间的耦合协调关系研究。Gibson[1]探究葡萄牙的创新投资，认为在经济全球化背景下，只有将创新从实验室转移到市场上，才能实现区域经济的全球竞争力。华坚等[2]基于灰色关联分析法，测度科技创新与经济高质量发展的耦合协调程度。万程成[3]通过建立复合系统协同度模型，发现我国科技创新与实体经济复合系统协同度水平长期处于失调和低协同演变状态。周春应[4]利用主成分分析法和空间计量模型，分析得出科技金融对经济增长具有空间溢出效应。谢泗薪等[5]运用熵值赋权法和空间计量模型，测度京津冀地区经济高质量发展与科技创新的耦合情况，结果显示两者已逐渐演变为协调发展关系。

另一部分学者研究交通运输及其相关因素与经济增长的有关问题，方嘉雯[6]基于交通网络维数、相关系数法和格兰杰因果检验，发现交通设施建设对经济发展的影响显著。蔡婉华等[7]基于面板协整检验和面板向量自回归模型(Panel Vector Auto-regression，PVAR)实证，发现交通运输、经济增长与碳排放之间存在长期的均衡关系，且彼此呈现倒U型的互动效应。陈小红等[8]通过构建综合交通优势度多属性决策模型和ArcGIS网络分析技术，分析发现综合交通优势度与区域经济耦合程度较高，且呈正相关关系。于建峰等[9]在研究西北地区和华东地区的区域经济与交通运输体系发展状况时发现，交通运输体系对区域经济的适应度较好。董晓峰等[10]以内蒙古自治区公路网和区域经济为研究对象，分析得出公路网与区域经济存在较强的耦合关系。

学术界对交通运输、经济发展和科技创新的研究相当丰富，但仍然存在一些不足：对绿色经济关注仍然较少，考虑交通运输、绿色经济与科技创新3个系统耦合协调发展的整体研究更为少见。鉴于此，以我国北方地区为研究对象，在综合评价交通运输、绿色经济与科技创新耦合协调发展程度的基础上，测度其时空格局演化，并对其耦合协调程度的影响因素进行实证分析，旨在为我国北方地区实现经济高质量发展提供参考。

1 交通运输-绿色经济-科技创新协调发展评价指标体系建立与研究方法

1.1 指标体系构建

在遵循指标科学性与可获得性的原则下，通过参考相关学者的研究经验，充分考虑交通运输、绿色经济和科技创新3个系统的内涵与协调关系，选取24项指标，构建一套可量化的交通运输-绿色经济-科技创新协调发展评价指标体系。交通运输-绿色经济-科技创新协调发展评价指标体系如表1所示。

表1 交通运输-绿色经济-科技创新协调发展评价指标体系Tab.1 Evaluation index system of coordinated development among transportation, green economy, and scientific and technological innovation

1.2 数据来源及无量纲化处理

研究数据主要选自2012—2021年的《中国统计年鉴》。鉴于原始数据量纲未统一，对全体数据采用极差标准化进行转换，公式如下。

式中：mi和分别为指标i的初始值和标准化值，∈ [0，1]。

1.3 耦合度测度模型

耦合度是多系统间或系统内部各要素间彼此影响力度大小的表征，设x1，x2，...，xn为测度交通运输发展水平的指标，y1，y2，...，yn为测度绿色经济发展水平的指标，z1，z2，...，zn为测度科技创新能力水平的指标。为减少指标间相关影响与信息重叠，采用主分量分析法对24个指标进行降维处理，将其转化为较少的综合指标，线性表示原始变量，以此确定指标权重。

式中：f(x)，g(y)，h(z)分别为交通运输、绿色经济、科技创新3个系统的综合发展程度指数；x'，y'，z'iii分别为3个系统指标特征的标准化值；ai，bi，ci分别为3个系统里不同指标的权重；C为耦合度。

为了精确地显示出3个系统相互作用中协调程度的高低，研究运用耦合协调度指标评价3个系统间的协调程度，公式如下。

式中：D为耦合协调度；T为交通运输-绿色经济-科技创新3个系统耦合协调发展程度的综合评价指数；α，β，γ为待定系数，且α + β + γ=1，随着我国进入生态文明的绿色经济时代，交通运输业在绿色经济发展中的作用日益显著，同时，科技创新对绿色经济发展的引领作用不断增强，而绿色经济的发展又是新时代区域进步的必要条件，因而交通运输、绿色经济与科技创新3个系统的重要程度相同，取α = β = γ=1/3。

研究参照廖重斌[11]对耦合协调度的分级标准进行评判，耦合协调度评价标准如表2所示。

表2 耦合协调度评价标准Tab.2 Standard for evaluating coupling coordination degree

1.4 空间自相关测度指数

为了分析研究单元总体的空间集聚程度与相互依赖作用，更好地展示北方地区全局耦合协调度的空间变动布局特征，选用全域莫兰指数(Global Moran’s I)作为表征指标，公式如下。

式中：I为全局Moran’s I指数；n为研究范围内北方省(区市)数；Di和Dj分别为省(区市)i和j的耦合协调度数值；为研究范围内全部省(区市)耦合协调度的平均数值；λij为省(区市)i，j的空间权重，λij= 1代表i与j接壤，λij= 0代表i与j不接壤。

1.5 计量经济模型

为了更全面、客观地研究交通运输-绿色经济-科技创新耦合协调发展水平的影响因素，在参考既有研究影响三者耦合协调度的因素后，结合从投入到产出过程的量化因素，选择区域经济发展水平、交通运输业发展水平、生态文明建设投入、科技创新投入4方面进行探究。耦合协调度影响因素指标如表3所示。

表3 耦合协调度影响因素指标Tab.3 Influencing factor indexes of coupling coordination degree

对因变量和自变量数据值进行自然对数标准化处理，从而去除纵向数据的非平稳性和异方差干扰，得到如下回归模型。

式中：CHDit为i省(区市)t年的耦合协调度；GDPit为i省(区市)t年的地区生产总值；TWPit为i省(区市)t年的交通运输、仓储和邮政业生产总值；ECPit为i省(区市)t年的生态建设与保护投资；IPCit为i省(区市)t年的工业污染治理完成投资；R&Dit为i省(区市)t年的企业R & D经费；FEEit为i省(区市)t年的财政教育支出；α为常数项；β1，β2，β3，β4，β5，β6为自变量的回归系数；δ为随机误差项。

2 实证分析

在采用主分量分析法设定指标权重，构建包含交通运输、绿色经济与科技创新3个系统耦合协调度模型的基础上，以我国北方13个省(区市)为研究单元，测算出各省(区市) 3个系统的综合发展程度指数f(x)，g(y)，h(z)，耦合度C及耦合协调度D。然后运用Moran’s I指数对其进行空间自相关性检验，最后基于固定效应回归模型估算不同影响因素对3个系统协调发展水平的影响程度。

2.1 交通运输-绿色经济-科技创新综合发展程度分析

根据区域交通运输-绿色经济-科技创新协调发展评价指标体系，结合公式 ⑵ 至公式 ⑷ 进行测算，得到我国北方地区13省(区市)2011—2020年交通运输-绿色经济-科技创新综合发展程度指数如表4所示。

根据表4结果可以得出，从交通运输综合发展程度分析，华北地区和东北地区呈现下降趋势，西北地区则表现为先下降再上升的态势，在2016年之前，东北地区交通运输综合发展程度高于华北地区和西北地区，2018年华北地区均值开始超过东北地区，2020年超出东北地区0.073，比西北地区约高出0.108；从绿色经济综合发展程度分析，华北地区和东北地区的综合发展程度均呈现出波动降低趋势，且东北地区下降幅度大于华北地区，综合发展程度均值约下降0.121，而西北地区的综合发展程度呈“V”型变动，并始终落后于华北、东北地区；从科技创新综合发展程度分析，3个区域分别呈现出不同程度的下降趋势，然而华北地区综合发展程度还是明显优于东北、西北地区，年平均值高出东北地区约0.124、高出西北地区约0.345，西北地区综合发展程度相对较低、变动相对稳定。

表4 我国北方地区13省(区市)2011—2020年交通运输-绿色经济-科技创新综合发展程度指数Tab.4 Comprehensive development degree indexes of transportation, green economy, and scientific and technological innovation in 13 provinces(autonomous regions or municipalities) in northern China from 2011 to 2020

综合比较3个区域的交通运输、绿色经济与科技创新综合发展程度，发现华北地区和东北地区科技创新综合值基本领先于交通运输综合值和绿色经济综合值，西北地区则是交通运输综合值、绿色经济综合值高于科技创新综合值，表明华北地区属于科技创新主导交通运输增长滞后型，东北地区属于科技创新主导绿色经济增长滞后型，而西北地区属于交通运输主导科技创新增长滞后型。

2.2 交通运输-绿色经济-科技创新耦合协调度分析

在表4综合发展程度分析的基础上，运用公式 ⑸ 至公式 ⑺，得出北方地区13省(区市)交通运输-绿色经济-科技创新3个系统的耦合度及耦合协调度。交通运输-绿色经济-科技创新耦合度及耦合协调度如表5所示。

表5 交通运输-绿色经济-科技创新耦合度及耦合协调度Tab.5 Coupling degree and coupling coordination degree among transportation, green economy,and scientific and technological innovation

从协调程度来看，北方地区各省(区市)交通运输-绿色经济-科技创新耦合协调度值多集中在[0.4，0.8]之间。其中，长期处于初级协调发展阶段的华北地区协调发展程度最高，东北地区次之，西北地区最低；从发展趋势来看，华北地区和东北地区的耦合协调度总体出现下降态势，且东北地区下降速度快于华北地区，由初级协调阶段逐渐下降到勉强协调阶段，而西北地区耦合协调度虽在下降后短暂上升，但又转为下降趋势，仍然处于濒临失调状态。

2.3 交通运输-绿色经济-科技创新耦合协调度的空间自相关性检验

为了检验北方地区各省(区市)交通运输-绿色经济-科技创新的耦合协调度是否具有空间集聚或者延展的特性，运用Moran’s I指数对3个系统耦合协调度的空间自相关程度进行度量。交通运输-绿色经济-科技创新耦合协调度的Moran’s I指数如表6所示。

表6 交通运输-绿色经济-科技创新耦合协调度的Moran’s I指数Tab.6 Moran’s I index of coupling coordination degree among transportation,green economy, and scientific and technological innovation

由表6数据可知，Moran’s I指数皆为正向且呈波动下降态势，均通过5%的显著性水平检验，因而北方地区各省(区市)交通运输-绿色经济-科技创新的耦合协调度，在空间上连续存在显著的正相关特性和空间集聚特征。从时间维度分析，2011—2020年间Moran’s I指数在初期出现较大幅度下滑，表明各省(区市) 3个系统的耦合协调度空间分布相关性变弱，在中期Moran’s I指数产生较大幅度升高，表明耦合协调度差异开始减小。虽然Moran’s I指数总体呈降低趋向，但依然存在明显的空间集聚效应。

2.4 交通运输-绿色经济-科技创新耦合协调度的影响因素分析

为避免产生伪回归现象，对平行数据进行单位根检验 (Augmented Dickey-Fuller test，ADF)以验证其平稳性，结果显示ADF统计量低于临界值，原假设被否决，表明各对数序列是稳定的，遵照Hausman检验结果采用固定效应模型，并根据公式 ⑼ 构建的回归模型对耦合协调度的影响因素进行分析，固定效应模型估计结果如表7所示。

表7 固定效应模型估计结果Tab.7 Estimated results of fixed-effect model

表7中变量交通运输、仓储和邮政业生产总值的估计系数为-0.058，且在10%水平下显著，表明交通运输、仓储和邮政业生产总值对耦合协调度有负向作用；交通运输、仓储和邮政业生产总值在很大程度上体现出交通运输行业的发展程度，交通运输业运行过程中，其运输、搬运、库存等环节会对生态环境造成影响，因而会降低耦合协调度。变量企业R&D经费的估计系数为0.072，且在10%水平下显著，表明企业R&D经费对耦合协调度有正向作用；企业R&D经费增长会导致企业技术创新能力得到加强，从而有助于企业实现绿色制造，带动经济发展，从而提高耦合协调度。变量地方财政教育支出的估计系数为0.031，且在5%水平下显著，表明地方财政教育支出对耦合协调度有正向作用；财政教育支出是教育事业发展的保障，是科技进步的前提，在经济增长过程中直接影响人才培养方案的实施，进而提高劳动者素质和自主创新能力，使得耦合协调度增长。

3 结论与启示

3.1 结论

以2011—2020年东北地区、华北地区、西北地区为研究区域，通过耦合协调度模型对交通运输-绿色经济-科技创新的协调发展程度进行测度，运用Moran’s I指数对3个系统耦合协调度的空间自相关水平进行度量，并从区域经济发展水平、交通运输业发展水平、生态文明建设投入和科技创新投入层面探究3个系统协调发展的影响因素。得出结论如下。

（1）北方地区各省(区市)的耦合协调程度处于动态演变过程中，多集中在[0.4，0.8]之间，区域分布上呈现出华北地区＞东北地区＞西北地区的特征，且西北地区的耦合度与耦合协调度均处于相对较低水平。截至2020年，仅华北地区达到初级协调发展状态，具有向中级协调发展的潜力，东北地区处于勉强协调发展状态，而西北地区隶属于濒临失调状态。

（2）2011—2020年间，北方地区各省(区市)的Moran’s I 指数由0.395波动下降到0.293，表明其3个系统的耦合协调度在空间布局上相关性虽有减弱，但依旧体现出显著的正相关特性和空间集聚效应，能显著促进相邻省(区市)3个系统耦合协调度的发展。

（3）交通运输-绿色经济-科技创新协调发展程度的影响因素分析结果显示，交通运输、仓储和邮政业生产总值对3个系统耦合协调程度呈负向作用，企业R&D经费投入和地方财政教育支出对3个系统耦合协调程度呈正向作用。

3.2 启示

（1）深化科技创新人才培养体制改革，建立基础研究经费投入保障机制。应遵循绿色经济理念，引导加强基础研究经费占比，避免盲目追求GDP增长，坚持引进高水平人才，依托高校、科研机构等企事业单位组成产学研创新体系，顺应国际化发展趋势，为科技创新人才搭建成长平台，集聚区域科技创新资源构建区域协作网络，提高劳动者素质和区域自主创新能力，从根本上促进区域经济发展。

（2）加快推进交通运输行业转型升级，促进区域经济一体化高质量发展。对交通运输领域进行技术形式和标准革新，改善盲目规模扩张与要素投入的现状，降低能源消耗，围绕基础设施、运输工具、运输效率、成本控制等方面进行强化，提升交通运输综合绩效水平。充分发挥中心城市和交通枢纽的辐射作用，促进区域间优势互补与资源共享，加快培育交通衍生经济产业集群，以期实现交通运输对经济发展的驱动作用。

（3）规划北方地区自贸区发展新路径，推动绿色低碳经济区域协调互动。统筹综合交通运输发展，构建节能低碳的综合交通运输体系，打破省域隔阂、协调区域利益冲突的发展方向，因地制宜改造提升传统优势产业，构建区域经济发展协调机制，实现绿色、数字化转型，提升资源配置效率，依托自贸区平台建设好市场化、国际化、现代化、法制化开放通道，助推北方地区经济平衡发展。