黄河流域经济高质量发展水平时空分异特征及形成机理

刘继声，董会忠

（山东理工大学 管理学院，山东 淄博 255000）

0 引言

黄河流域自然资源丰富，人口和GDP 在全国范围内占比较高，是我国重要的粮食与工业基地，在经济社会发展和生态安全方面具有重要地位。然而黄河流域经济发展与生态环境之间的矛盾日益加剧。如何协同推进黄河流域生态保护与经济高质量发展成为国家关注的重点。黄河流域如何以“建立健全绿色低碳循环发展的经济体系”为导向，与其他战略区域协同为重要支撑，推动经济高质量发展，成为构建区域协调发展新格局的关键[1]。

经济高质量发展的丰富内涵与战略意义使其受到各领域学者的广泛关注。从内涵角度来看，高质量发展是增长模式和发展观念的双重转变，强调以民生为导向[2]，以降低成本、提高效率为主旨，在保持经济中高速增长的同时，注重民生福祉[3]、资源配置效率[4]、生态文明建设的耦合协调，统筹区域发展实现同频共振，不断实现人民对美好生活的向往[5]。这对高质量发展内涵的剖析为其定量化表达提供了理论指导。部分学者探究了环境规制、绿色投资等因素与高质量发展之间的关系[6，7]。从测度方法角度来看，现有研究主要通过熵权法（EWM）[8]、组合权重法[9]、优劣解距离法（TOPSIS）[10]，对指标进行赋权，使定性问题定量化，根据政策内涵对高质量发展水平进行测度。

综上所述，现有研究主要集中于高质量发展的内涵解读与水平测度，并进行了大量卓有成效的研究，拓展了对黄河流域经济高质量发展研究的思路，但存在诸多“痛点”：一是仅对高质量发展水平的时序特征与空间格局分布进行分析，维度单一，忽略了不同区域间的空间相关性；二是对于不同区域间高质量发展水平影响因素可能存在空间溢出效应，但现有文献缺乏对此的深入研究。在此基础之上，本文采用主成分分析法对黄河流域9个省份经济高质量发展水平进行测度，并结合莫兰指数（Moran's I）与空间计量模型尝试回答以下问题：黄河流域经济高质量发展水平具有怎样的时序演变规律及空间分布特征？是否存在空间聚集性特征？黄河流域经济高质量发展水平是否存在空间溢出效应？若存在，溢出方向如何？黄河流域经济高质量发展时空分异特征形成机理是怎样的？通过回答上述问题，为推动区域协同发展，提升黄河流域经济高质量发展水平提供参考。

1 研究设计

1.1 研究方法

1.1.1 主成分分析法

主成分分析法（PCA）是一种通过降维将多个变量转化为一个或几个不相关的变量的客观赋权方法，适用于指标繁多的复杂评价体系。

假设有a个区域、b个年份共a*b个样本，取值为m，有个n指标，生成初始样本矩阵X如下：

对数据进行标准化处理，去除量纲，避免数据因数量级、单位之间的差异，导致结果出现偏差，公式如下：

数据标准化后得到标准样本矩阵，计算其对应的相关系数矩阵R及其特征值与正规化特征向量ej，并由此得到主成分Pi，如下：

根据累计百分比大于80%且特征值大于1的原则，确定前q个主成分P1，P2，…，Pq，并以此反映指标信息。

对前q个主成分加权求和，权重系数为对应主成分的初始特征值方差百分比，计算结果为研究对象的综合得分F，公式如下：

其中，Zij表示指标数据标准化的值，Xij表示指标数据实际值，Xˉj表示第j项指标数据平均值，Sj表示第j项指标数据标准差，li表示特征值对应的特征向量。

1.1.2 全局莫兰指数

全局莫兰指数（Global Moran's I）可以反映区域整体的空间聚集性特征。计算公式如下：

其中，n表示样本数，xi与xj表示样本i与样本j的观测值，xˉ表示样本均值，wij表示空间权重。

1.1.3 局部莫兰指数

局部莫兰指数（Local Moran's I）用来描述某一空间单元与周边区域的近似程度，反映具体空间单元的聚集情况。计算公式如下：

1.1.4 空间计量模型

空间计量模型不仅能够反映出指标对于某一属性的回归关系，还能够判断是否存在空间溢出效应及其溢出方向。具体模型形式如下：

①空间滞后模型（SAR）：

其中，yit表示被解释变量，xit表示k维解释变量的列向量，ρ表示空间自回归系数，wij表示空间权重，n表示样本个数，t表示时间维度，μi表示个体固定效应，β表示回归系数列向量，εit表示扰动项。

②空间误差模型（SEM）：

其中，λ表示空间自回归系数。

③空间杜宾模型（SDM）：

其中，γ与θ均表示空间自回归系数。

1.2 指标选取与数据来源

在现有研究的基础上[11，12],将黄河流域经济高质量发展水平分为经济质效、民生保障、科技创新、绿色发展和开放包容5个维度，见表1。

表1 黄河流域经济高质量发展水平指标体系

本文研究对象为黄河流域9 个省份，样本年份为2010—2020 年。指标原始数据来源于历年《中国统计年鉴》《中国环境统计年鉴》、各省份统计年鉴和国家统计局网站，地图资源来源于标准地图服务系统，通过矢量化得到。对部分缺失数据通过线性回归进行插值处理。

2 黄河流域经济高质量发展水平时空分异特征

2.1 水平时序特征

首先对负向指标数据取倒数进行正向化处理，然后借助SPSS 25.0 软件得出黄河流域经济高质量发展综合得分。结果如下页表2所示。

表2 不同年份黄河流域9个省份经济高质量发展水平

2010—2020 年，黄河流域经济高质量发展水平总体呈持续上升趋势。其中2011—2012 年增长最为明显，增幅分别达42.32%和42.72%，2013—2020年增长明显放缓，增幅稳定在13%左右，2013年、2014年和2018年出现小幅波动，增幅分别为18.46%、9.04%和9.61%。尽管黄河流域经济高质量发展水平持续上升，但各省份的经济高质量发展却存在差异。山东和山西经济高质量发展水平增幅变化较小，呈平稳上升趋势。河南、陕西、内蒙古、宁夏和四川在2011 年和2012 年经济高质量发展水平增长较快，后明显放缓。甘肃和青海经济高质量发展水平则出现较大幅度的波动，最高增幅分别为2012 年和2011 年的225.48%和249.44%，在2013 年增幅出现“断崖式”下降之后，恢复平稳上升趋势，增幅稳定在10%～20%区间内。虽然甘肃与青海的经济高质量发展进步明显，但由于发展起步较晚，其经济高质量发展仍处于追赶阶段。山西与山东的经济高质量发展水平在2010 年均处于领先位置，但由于山西增长过缓，逐渐被河南、四川、陕西、内蒙古和宁夏5个省份超越。

2.2 空间格局分布特征

为便于比较黄河流域经济高质量发展水平在地理空间上的分布与演化特征，在ArcGIS 10.2软件支持下，采用相等间隔法对2010 年、2020 年黄河流域各省份的经济高质量发展水平综合得分进行分级，并进行可视化处理（见图1）。

图1 2010年、2020年黄河流域经济高质量发展水平空间分布格局

结果显示，在研究期内，山东在黄河流域9 个省份中经济高质量发展水平明显高于其他省份，并始终处于领先地位，相反，甘肃则一直处于低水平区域，落后于其他省份。2010 年，黄河流域东西部经济高质量发展水平差异明显，自西向东递增，呈阶梯性分布。相较于2010 年，2020 年青海、河南、四川、内蒙古经济高质量发展水平均上升一个等级，山西经济高质量发展明显后劲不足，退出高水平区域，陕西加入高水平区域，高水平区域由东向西偏移，并向南、北两个方向扩散，原本“东强西弱”的非均质性空间格局逐渐被取代，经济高质量发展层级结构趋于扁平化。这说明黄河流域各省份之间经济高质量发展水平的差距正在缩小，整体更加协调、均衡，可能存在空间相关性。

2.3 黄河流域经济高质量发展水平空间相关性特征

2.3.1 全局自相关分析

使用GeoDa 软件对2010—2020 年黄河流域经济高质量发展水平的全局莫兰指数进行计算，分析其空间聚集性。图2显示，黄河流域经济高质量发展水平的全局莫兰指数在研究期内始终大于0.3，且2012年、2013年在5%的水平上显著，其余年份均在10%的水平上显著。这说明黄河流域高质量发展水平的空间分布并非随机的，而是有较强的空间聚集性，存在空间溢出效应，证实了上文对空间相关性的猜想。

图2 黄河流域经济高质量发展水平全局莫兰指数变化情况

2.3.2 局部自相关分析

为进一步分析黄河流域各省份在局部空间的关联关系，使用GeoDa 软件计算局部莫兰指数并绘制散点图（见图3），其中第一象限至第四象限分别代表“高-高”集聚、“低-高”集聚、“低-低”集聚、“高-低”集聚。

图3 2010年、2020年黄河流域经济高质量发展水平局部莫兰指数散点图

由图3 可知，“高-高”集聚区主要集中于黄河中下游，包括山东、内蒙古等省份，该区域存在明显的区位优势，矿产及土地资源丰富、交通发达、气候条件良好，为全方位的经济高质量发展提供了良好的支撑。“低-低”集聚区主要集中于黄河中上游，即我国西北部地区，该区域地处偏远，人口稀疏，且受交通、气候及地势条件限制，经济欠发达，导致整体经济高质量发展水平较低。陕西与四川，分别由“高-低”集聚区和“低-低”集聚区跃迁至“高-高”集聚区，说明两者在提升自身经济高质量发展水平的同时，从一定程度上带动了其周边省份的高质量发展。山西与河南分别由“高-高”集聚区和“低-低”集聚区跃迁至“低-高”集聚区，两者与相邻省份空间相关性较弱，落后于相邻省份的高质量发展。综上，山西、陕西、河南及四川出现空间跃迁，占黄河流域全部省份的44.44%，说明黄河流域经济高质量发展水平空间格局不稳定，且协调发展需要进一步增强,否则可能产生马太效应，资源配置向高水平区域倾斜，造成黄河流域整体经济高质量发展水平的虚高。

3 黄河流域经济高质量发展水平时空分异特征形成机理分析

黄河流域经济高质量发展存在明显的空间相关性，OLS 或Tobit 等传统计量模型会忽略不同区域之间相互作用的影响，从而对研究结果产生偏差。鉴于此，本文采用空间计量模型对黄河流域经济高质量发展的形成机理进行分析。结合黄河流域经济高质量发展的特点，本文选取人力资本（HC）、产业结构（INS）、环境规制（ER）、外商投资（FDI）和科技成果转化（RAT）五个从不同角度、以不同方式影响黄河流域经济高质量发展水平的要素作为解释变量构建空间计量模型，阐述其对黄河流域经济高质量发展时空分异特征形成所发挥的作用。人力资本是科技创新的重要支撑，是经济发展的基石，但我国随着人口老龄化程度不断加深，人口红利逐渐消失，“人才红利”成为推动我国经济增长的新动力，故以每十万人在校大学生数表征人力资本；产业结构与能源消耗和污染排放等问题相关联，是深化供给侧结构性改革、加快新旧动能转换的关键所在，以第一、第二产业产值占GDP 的比重表征产业结构；黄河流域生态环境脆弱，能源、资源消耗与污染排放较高，适度的环境规制能够刺激企业进行技术创新，去除过剩产能，减少污染排放，提高资源和能源的使用效率，对于保护生态、治理污染具有重要作用，以工业污染治理完成投资占GDP 的比重表征环境规制；经济全球化已成为趋势，外商投资增加了资本构成的多样性，是构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局的重要组成部分，以外商投资企业数表征外商投资规模；科技创新是促进人类社会进步的重要动力，是保持绿色、可持续发展的基础，也是促进企业转型升级的主要动力和扭转贸易逆差的重要手段，科研成果往往以发明专利的形式呈现，故以发明专利授权率表征科研成果转化。

借助Stata 16.0 软件进行空间计量回归，模型选择为空间滞后模型（SAR）、空间误差模型（SEM）和空间杜宾模型（SDM）三种。Hausman 检验结果在1%的水平上显著，拒绝“随机效应有效”的原假设，考虑到研究样本的异质性特征，选择时间、空间双固定效应模型，采用0-1邻接权重矩阵。回归结果如表3所示，比较矫正R2与最大似然估计值（Log-L），依据Ansenlin 准则进行判断，选取空间杜宾（SDM）模型结果进行影响因素分析。

表3 空间计量回归结果

人力资本的回归系数为0.472，并通过了1%水平的显著性检验，说明人力资本促进了黄河流域经济高质量发展水平的提升。由人口红利向“人才红利”转变是实现经济高质量发展的必然要求，高素质人才的引入可以为企业带来活力，形成内部良性竞争，优化资源配置，推动企业转型升级和科技创新，从而提升经济高质量发展水平。空间滞后项回归系数为4.268，通过了1%水平的显著性检验，说明人力资本有明显的空间溢出效应，周边地区的人力资本能够促进本地区的经济高质量发展水平的提升。人才流动可以解释这一现象，良好的人才流动可以弥补资源配置不均衡的缺陷，作为纽带巩固区域间的协同发展，推动本地区经济高质量发展的同时，带动周边地区的经济高质量发展。

产业结构的回归系数为-0.085，通过了1%水平的显著性检验，说明产业结构抑制了黄河流域经济高质量发展水平的提升。产业结构是否合理决定了经济的活力、效益和长远发展，黄河流域是中国重要的粮食和能源基地，第一、第二产业占比较重，产能过剩、企业僵化问题突出，高能耗、高污染的产业模式占主导地位，这给新旧动能转换及企业转型升级带来了一定程度的阻力，从而对经济高质量发展水平的提升产生了负向影响。空间滞后项回归系数为1.304，通过了1%水平的显著性检验，说明周边地区产业结构能够促进本地区经济高质量发展水平的提升。原因可能是周边地区第三产业增长速度较快，其第一、第二产业规模有所缩小，与本地区的第一、第二产业形成互补，协同发展，实现了资源整合，减少了能源消耗与污染排放，有利于经济高质量发展水平的提升。

环境规制的回归系数为0.013，通过了10%水平的显著性检验，空间滞后项系数为0.099，未通过显著性检验，说明环境规制促进了经济高质量发展水平的提升，没有明显的空间溢出效应。环境规制通过施行责任制，将社会承担的环境污染成本转移至企业，倒逼企业进行技术创新与转型升级，从而达到节能减排的目的，实现绿色、可持续发展，促进了经济高质量发展水平的提升。

外商投资的回归系数与空间滞后项系数分别为-0.250与-2.149，均未通过显著性检验，说明外商投资对经济高质量发展水平的提升影响较小。其原因可能有两点：一方面，外商及外来资本的涌入挤占了部分本土企业的发展空间，使这部分本土企业在竞争中处于落后地位；另一方面，外商投资企业主要集中于第二产业，高能耗、高污染项目较多，增加了环境治理阻力。这与胡艳和张丽（2021）[13]的研究结论相似，他们认为FDI对产业结构升级存在负向影响，而环境规制可以调节两者的关系，减少这种负向影响。

科研成果转化的回归系数与空间滞后项系数分别为-0.116与-0.563，均通过了1%水平的显著性检验，说明科研成果转化抑制了经济高质量发展水平的提升。原因是科研投入与产出非线性关系，科研成果转化效率较低，对企业转型升级及污染治理的推动作用不显著，从而对黄河流域经济高质量发展水平的提升产生负向影响。

4 结论与建议

本文采用主成分分析法对2010—2020 年黄河流域9个省份经济高质量发展水平进行测度，在此基础上结合莫兰指数及空间计量模型，对黄河流域经济高质量发展水平时空分异特征及形成机理进行深入分析，得出如下结论：

（1）研究期内，黄河流域经济高质量发展水平上升趋势明显，由2010 年的0.702 上升至2020 年的3.520，其中2010—2012 年为快速增长阶段，平均增幅在超过40%，2013—2020年为平稳增长阶段，增幅虽有轻微波动，但基本稳定在13%左右；黄河流域9个省份经济高质量发展不同步，山东经济高质量发展水平明显高于其他省份，并始终处于领先地位，甘肃和青海经济高质量发展水平则较低，尽管有明显进步，但仍落后于其他省份。

（2）2010年，黄河流域经济高质量发展水平自东向西阶梯性递增，呈现“东强西弱”的空间格局。截至2020年，黄河流域经济高质量发展水平空间格局变化明显，高水平区域向西偏移，并向南、北两个方向扩散，中游地区经济高质量发展水平明显提升，各省份之间的差距逐渐缩小，形成了更加扁平化的层级结构；全局莫兰指数始终大于0.3，空间相关性显著，局部莫兰指数大于0，空间聚集性特征明显，受区位因素影响，“高-高”集聚区与“低-低”集聚区分别集中于中下游地区与中上游地区，发生跃迁的省份占比为44.44%，空间格局不稳定。

（3）人力资本与环境规制有利于黄河流域经济高质量发展水平的提升，前者对周边地区存在明显的正向溢出效应，后者的空间溢出效应不显著；产业结构与科研成果转化抑制了黄河流域经济高质量发展水平的提升，前者对周边地区存在正向溢出效应，后者对周边地区存在负向溢出效应；外商投资对黄河流域经济高质量发展水平提升的影响不显著。

本文提出如下建议：应充分认识黄河流域不同省份区位因素差异，因地制宜，制定差异化战略，积极发挥宏观调控作用，对于甘肃、青海等经济高质量发展水平较低的西部地区省份，要加大开发力度，利用要素禀赋，发展生态旅游业、特色农牧产品加工业等特色产业，建立低碳、环保为主导的产业模式，建立环境保护长效机制；对于经济高质量发展水平较高的山东和陕西则应统筹经济增长与环境保护，适当增强环境规制强度，调整产业结构，刺激企业进行技术创新和转型升级，去除过剩产能，加快新旧动能转化；对于宁夏、山西等经济高质量发展处于中等水平的省份，应加强协调区域发展，突破行政区域限制，充分发挥城市群的辐射作用，加强信息交互及城际、省际合作，进一步缩小黄河流域不同省份之间的差距。从驱动因素的角度来看，人才是推动经济高质量发展的动力源泉，应完善人才政策，健全社会保障体系，保证人才正常流动的同时避免人才流失；鼓励科研以应用前景或解决现有问题为导向，突破重大关键技术，科研经费投入做到“精准制导”，提高科研成果转化效率；积极参与“一带一路”建设的同时，适当提高外资引进门槛，优化引资结构，引资重心由劳动或资源密集型产业向资本或技术密集型产业转移，避免成为“污染天堂”。