京津冀創(chuàng)新能力空間格局演變分析

施永昌

馬歇爾理論認(rèn)為集聚能夠帶來知識的外溢，以小空間范圍內(nèi)面對面?zhèn)鞑ァ⒎琴Q(mào)易本地投入、熟練勞動力等方式提升一個地區(qū)的創(chuàng)新能力。京津冀協(xié)同發(fā)展是十八大以來中國三大區(qū)域戰(zhàn)略之一，但協(xié)同和一體化發(fā)展可能導(dǎo)致京津冀內(nèi)部創(chuàng)新的集聚程度下降，從而導(dǎo)致外部性減弱。本文以每萬人專利授權(quán)量作為衡量地區(qū)創(chuàng)新能力的指標(biāo)，在總結(jié)京津冀創(chuàng)新能力現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過空間基尼系數(shù)、赫芬達(dá)爾指數(shù)和泰爾指數(shù)測算了京津冀2010年-2017年創(chuàng)新能力的空間格局演變，發(fā)現(xiàn)京津冀區(qū)域內(nèi)創(chuàng)新能力的集聚程度在2011年后呈波動下降趨勢。最后本文在分析京津冀創(chuàng)地區(qū)新能力分散程度提高原因的基礎(chǔ)上，提出了促進(jìn)京津冀地區(qū)創(chuàng)新能力提升的政策建議。

京津冀一體化目的是加強(qiáng)環(huán)渤海及京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)協(xié)作。京津冀地域面積21.6萬平方公里，人口1.1億，包括北京市、天津市兩個直轄市和河北的石家莊、唐山、邢臺等11個地級市，是中國開放程度最高、經(jīng)濟(jì)活力最強(qiáng)的區(qū)域之一，在國家發(fā)展大局中具有重要戰(zhàn)略地位。同時，在促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展方面，賦予了京津冀地區(qū)非凡的意義。

隨著京津冀一體化的推進(jìn)，京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在不斷提升，地區(qū)生產(chǎn)總值由2014年的6.7萬億元提升到2017年的8萬億元，人均GDP由2014年的102869元上升到2017年的128994元①。與此同時應(yīng)注意到，京津冀地區(qū)在追求協(xié)調(diào)發(fā)展的同時，創(chuàng)新的集聚水平可能存在降低的風(fēng)險。目前應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)前沿中重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容之一便是集聚和創(chuàng)新的關(guān)系，其理論基礎(chǔ)之一便是馬歇爾理論。馬歇爾認(rèn)為集聚在一定條件下可以帶來強(qiáng)有力的外部性，從而促進(jìn)創(chuàng)新的產(chǎn)生和發(fā)展。這可以通過三種方式實現(xiàn)：一是知識的外溢，這包括知識溢出和知識傳播，兩者都是知識擴(kuò)散的方式。知識傳播是知識的復(fù)制，而知識溢出則是知識的再造。具體方式如小空間范圍內(nèi)面對面?zhèn)鞑サ?二是非貿(mào)易本地投入，即非貿(mào)易性質(zhì)的用于集聚地區(qū)的投入，如基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)等;三是熟練勞動力，同一工種或?qū)I(yè)的勞動者在運(yùn)用勞動資料、加工勞動對象的技術(shù)和經(jīng)驗方面有差別，生產(chǎn)同等數(shù)量和質(zhì)量的產(chǎn)品時所耗費(fèi)的個別勞動時間就各不相等，顯出了勞動熟練程度的不同。在集聚狀態(tài)下更易產(chǎn)生、吸引技術(shù)純熟的勞動力，有利于創(chuàng)新和生產(chǎn)力的發(fā)展。

在強(qiáng)調(diào)京津冀協(xié)同發(fā)展的背景下，警惕京津冀地區(qū)由于一體化而導(dǎo)致的創(chuàng)新能力的集聚程度下降成為必要。本文以每萬人專利授權(quán)量作為衡量京津冀地區(qū)創(chuàng)新能力的指標(biāo)，先是對京津冀創(chuàng)新能力現(xiàn)狀進(jìn)行了初步的總結(jié)，之后通過空間基尼系數(shù)、赫芬達(dá)爾指數(shù)和泰爾指數(shù)這三種度量空間異質(zhì)性的常見指標(biāo)對京津冀創(chuàng)新能力的空間格局演變進(jìn)行了測算。本文以三種指標(biāo)作為測算工具，保證了測算的精確程度以及結(jié)論的可靠性。最后，分析了京津冀地區(qū)創(chuàng)新能力空間格局演變的原因，并提出了提升京津冀地區(qū)創(chuàng)新能力的政策建議。

二、文獻(xiàn)綜述

（一）對京津冀的現(xiàn)有研究

當(dāng)前對京津冀地區(qū)的研究多集中于國內(nèi)，概括起來可分為三類：一是研究京津冀地區(qū)城市化發(fā)展和城市群建設(shè)，如李磊等（2015）從智慧化水平、公共服務(wù)水平、基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化水平、生態(tài)可持續(xù)發(fā)展水平四個維度，構(gòu)建了城市群城市發(fā)展質(zhì)量評價指標(biāo)體系，對京津冀城市群地級城市發(fā)展質(zhì)量以及京津冀、長三角城市群內(nèi)核心城市發(fā)展質(zhì)量做了對比評價。二是在京津冀一體化背景下研究京津冀地區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，如孫虎等（2015）認(rèn)為京津冀產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展存在區(qū)域發(fā)展價值取向單一、市場活力弱、河北承接轉(zhuǎn)移能力差等困境，并提出未來在諸多保障措施中，應(yīng)特別重視京津冀三地增量利益共享機(jī)制、環(huán)境保護(hù)和治理以及新興產(chǎn)業(yè)培育等。三是對京津冀一體化發(fā)展過程中某一特定城市的研究，如孟祥林（2020）提出按照“分層+分步”的發(fā)展方式，以涿州核心區(qū)域為中心向腹地逐漸擴(kuò)展，在腹地的核心區(qū)域內(nèi)形成“三層次”城市環(huán)，構(gòu)建“涿州—房山”“涿州—固安—廊坊”等城市鏈，使得涿州能夠更好地受到來自保定、廊坊、北京的城市輻射。

（二）對集聚和創(chuàng)新的現(xiàn)有研究

國內(nèi)對創(chuàng)新和集聚的研究主要集中于以下幾個方面：一是對集聚和創(chuàng)新關(guān)系的研究，如俞立平等（2019）將創(chuàng)新集聚、創(chuàng)新速度與創(chuàng)新成果置于同一框架下，基于面板聯(lián)立方程模型、面板平滑轉(zhuǎn)換模型、貝葉斯向量自回歸模型綜合研究它們之間的關(guān)系，認(rèn)為創(chuàng)新集聚具有創(chuàng)新質(zhì)量提升機(jī)制。鄭飛虎等（2010）在跨國公司對外直接投資理論基礎(chǔ)上，結(jié)合新經(jīng)濟(jì)地理學(xué)理論與戰(zhàn)略管理理論，就跨國公司海外R&D投資集聚與創(chuàng)新構(gòu)建了理論框架，揭示了海外R&D集聚與創(chuàng)新的關(guān)系;二是探究集聚、創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)系，如徐彬等（2019）以中國30個省級面板數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用固定效應(yīng)模型和兩步差分法對三者之間的關(guān)系進(jìn)行估計，發(fā)現(xiàn)人才集聚、創(chuàng)新驅(qū)動對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響存在滯后效應(yīng);三是研究集聚通過什么樣的機(jī)制促進(jìn)創(chuàng)新，張萃（2010）通過梳理相關(guān)的文獻(xiàn)，認(rèn)為產(chǎn)業(yè)集聚作用于區(qū)域創(chuàng)新本質(zhì)上通過知識溢出機(jī)制和集聚企業(yè)互動機(jī)制兩種微觀機(jī)制進(jìn)行。彭向等（2010）將產(chǎn)業(yè)集聚影響創(chuàng)新歸結(jié)于知識溢出和企業(yè)競爭兩個層面，知識溢出機(jī)制主要分為MAR外部性和Jacobs外部性，分別代表產(chǎn)業(yè)內(nèi)知識溢出和產(chǎn)業(yè)間知識溢出;企業(yè)競爭方面，則從產(chǎn)業(yè)互補(bǔ)性的角度進(jìn)行了表述。

可以看到目前對京津冀地區(qū)的研究缺乏從創(chuàng)新能力和集聚角度的切入，而在集聚和創(chuàng)新角度的研究也缺少針對京津冀地區(qū)的研究。鑒于此，本文針對創(chuàng)新能力的空間分布變化，探究京津冀創(chuàng)新能力的集聚程度是否能隨一體化發(fā)展保持較高的水平，從而為區(qū)域經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)新的發(fā)展提供強(qiáng)有力的動力。

三、京津冀創(chuàng)新能力現(xiàn)狀及空間格局演變分析

（一）京津冀總體創(chuàng)新能力分析

隨著中國創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略以及京津冀城市群、雄安新區(qū)等一系列具體化到本區(qū)域的國家重大區(qū)域戰(zhàn)略的實施，京津冀的創(chuàng)新能力總體呈上升趨勢。2019年河北省印發(fā)《河北省縣域科技創(chuàng)新躍升計劃（2019-2025年）》，提出“六個一”的發(fā)展思路，結(jié)合縣域科技創(chuàng)新實際需求，省、市、縣三級協(xié)調(diào)聯(lián)動，精準(zhǔn)發(fā)力，推動區(qū)域科技創(chuàng)新能力快速躍升;北京市出臺《北京創(chuàng)新型總部經(jīng)濟(jì)優(yōu)化提升三年行動計劃（2018-2020年）》等文件，推動創(chuàng)新型總部經(jīng)濟(jì)減量集約、提質(zhì)增效發(fā)展;天津市頒布《天津市人民政府關(guān)于推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展打造“雙創(chuàng)”升級版若干措施的通知》等文件，致力于打造“雙創(chuàng)”升級版。截至目前，京津冀地區(qū)共有2個國家自主創(chuàng)新示范區(qū)，4個國家創(chuàng)新型城市;將分中心計算在內(nèi)，約23%的國家工程研究中心分布在京津冀地區(qū);國家重點(diǎn)實驗室約34%分布在京津冀;到2017年底京津冀地區(qū)共有384家科學(xué)研究與開發(fā)機(jī)構(gòu)，技術(shù)市場成交額達(dá)4740.33億元。此外，京津冀地區(qū)規(guī)模以上有R&D活動的企業(yè)數(shù)達(dá)3539家，騰訊、阿里巴巴、國家電網(wǎng)等世界500強(qiáng)有59家在京津冀地區(qū)布局，為全國之最。研發(fā)人員方面，京津冀地區(qū)2017年共有研究與實驗發(fā)展人員271642人;研究成果方面，2017年京津冀地區(qū)專利申請量達(dá)294628件，專利授權(quán)數(shù)2017年較2016年增長6.94%;教育方面，京津冀地區(qū)高等學(xué)校數(shù)量達(dá)270所，占全國10.26%②。

本文接著選取較有代表性的R&D經(jīng)費(fèi)支出、專利授權(quán)量和技術(shù)市場成交額三項指標(biāo)來具體評述京津冀創(chuàng)新能力。數(shù)據(jù)均來源于北京、天津和河北各年度的統(tǒng)計年鑒。

1.R&D經(jīng)費(fèi)支出。京津冀地區(qū)的R&D經(jīng)費(fèi)支出呈穩(wěn)定且顯著的上升態(tài)勢，年均增長率達(dá)10.97%。2017年中國R&D經(jīng)費(fèi)支出達(dá)到17606.1億元，京津冀地區(qū)可占到全國的14.23%。此外京津冀13個城市的R&D經(jīng)費(fèi)支出在一體化戰(zhàn)略提出后增速呈現(xiàn)出差異化。其中廊坊市年均增速最快，達(dá)到31.16%，邢臺市和滄州市位列之后，分別達(dá)到15.89%和14.88%。13個城市中只有張家口市和天津市年均增速為負(fù)，分別為-10.88%和0.32%。一體化戰(zhàn)略的推進(jìn)對各區(qū)域的影響表現(xiàn)出一定差異，廊坊市發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢正迎頭趕上，而承德市、唐山市等地雖有增長，但增速較緩;天津市尤其是張家口市在發(fā)展中仍需重視創(chuàng)新要素的投入。將一體化前后兩段的年均增速比較可以發(fā)現(xiàn)，一體化之前六年的年均增速為13.53%，之后為5.18%，可見一體化戰(zhàn)略對R&D經(jīng)費(fèi)的投入力度帶動不明顯。

2.專利授權(quán)量。從總體上看，京津冀地區(qū)2017年專利授權(quán)量達(dá)到184048件，年均增速達(dá)19.94%?？梢钥吹綄＠跈?quán)量2015年較之前有了大幅的提升，可以確定的是這與京津冀一體化戰(zhàn)略的出臺有著重大的關(guān)聯(lián)，但后三年的年均增速僅4.49%，可見京津冀一體化并未持續(xù)促進(jìn)專利授權(quán)量增速上漲，一體化戰(zhàn)略在此方面帶動能力有限。

3.技術(shù)市場成交額。自2008年以來京津冀技術(shù)市場交易額呈顯著上漲趨勢，在2017年達(dá)到5540.29億元。技術(shù)市場十年間年均增速為17.22%，在京津冀一體化戰(zhàn)略提出后年均增速為11.50%，一體化戰(zhàn)略對京津冀地區(qū)技術(shù)市場的擴(kuò)大作用不明顯。

（二）京津冀創(chuàng)新能力空間格局的演變

針對本文的研究對象——京津冀地區(qū)的創(chuàng)新能力，分析其空間格局的演變需要對其進(jìn)行量化。在之前的研究中學(xué)者們大多采用專利申請量作為衡量一個區(qū)域創(chuàng)新能力的指標(biāo)，這主要是從數(shù)據(jù)的可得性和代表性上考慮。但是值得注意的是專利申請量這一指標(biāo)在對創(chuàng)新能力的衡量上不夠精確，其中存在一定數(shù)量的專利并不能真正反映一個區(qū)域的創(chuàng)新能力?？梢钥吹介L期以來專利申請量約為專利授權(quán)量的兩倍，因此如果采用專利申請量作為衡量一個區(qū)域創(chuàng)新的指標(biāo)，可能會存在高估一個地區(qū)創(chuàng)新能力的問題。再考慮到每萬人專利授權(quán)量又比專利授權(quán)的絕對量更具代表性，所以本文采用每萬人專利授權(quán)量作為衡量京津冀地區(qū)創(chuàng)新能力的指標(biāo)，數(shù)據(jù)由河北省、北京市和天津市三地各年度的統(tǒng)計年鑒中的專利授權(quán)量和人口規(guī)模計算得到。由于以專利作為衡量指標(biāo)存在一定的滯后性，2017年的每萬人專利授權(quán)量反映的是2016年的創(chuàng)新能力，因此本文以2010-2017年的專利授權(quán)量來衡量京津冀2009年-2016年的創(chuàng)新能力，從而綜合考慮了數(shù)據(jù)的可得性和代表性，以及準(zhǔn)確性和滯后性。

為保證估計結(jié)果的準(zhǔn)確，本文采用區(qū)域基尼系數(shù)、赫芬達(dá)爾系數(shù)和泰爾系數(shù)三個指標(biāo)來綜合測算京津冀創(chuàng)新能力的空間格局演變情況。三個指標(biāo)都是空間計量經(jīng)濟(jì)學(xué)中測度空間異質(zhì)性的常見指標(biāo)③，以三個指標(biāo)來進(jìn)行綜合測算目的是保證得出的結(jié)論更加準(zhǔn)確。

空間基尼系數(shù)由克魯格曼在1991年時提出，是衡量產(chǎn)業(yè)空間集聚程度指標(biāo)的一種。空間基尼系數(shù)的取值范圍為0到1，越接近1表示一個區(qū)域集聚程度越高;反之越接近0表示集聚程度越低?？臻g基尼系數(shù)的公式為：

其中Gini表示空間基尼系數(shù)，Sij為j地區(qū)城市i地區(qū)創(chuàng)新能力占j地區(qū)比值，而Xj為j地區(qū)創(chuàng)新能力占全國的比重。

赫芬達(dá)爾指數(shù)可應(yīng)用于測量一個區(qū)域創(chuàng)新能力的離散程度，當(dāng)創(chuàng)新能力完全集聚時，該指數(shù)等于1，當(dāng)創(chuàng)新能力完全分散時，該指數(shù)等于1/n，故這一指標(biāo)在1/n-1之間變動，數(shù)值越大，表明創(chuàng)新能力集聚程度越高。赫芬達(dá)爾指數(shù)的公式可表示為：

其中H表示赫芬達(dá)爾指數(shù)，Xi表示區(qū)域內(nèi)各城市的創(chuàng)新能力，X表示區(qū)域整體的創(chuàng)新能力。

泰爾指數(shù)也是可用于衡量地區(qū)間創(chuàng)新能力差異的指標(biāo)，泰爾指數(shù)大于等于0，且數(shù)值與與區(qū)域創(chuàng)新能力差距成正比。其計算公式為：

其中N為區(qū)域內(nèi)城市數(shù)量，Xi為本區(qū)域i城市創(chuàng)新能力，X為本區(qū)域所有城市創(chuàng)新能力的平均值。

三類指標(biāo)2010-2017年的具體變化趨勢如圖1所示：

圖1? 2010-2017年京津冀創(chuàng)新能力三類指標(biāo)

從圖中可以看出空間基尼系數(shù)、赫芬達(dá)爾指數(shù)、泰爾指數(shù)三者變化趨勢和波動情況基本一致，都隨時間的增長呈波動下降的態(tài)勢，表明京津冀13個城市創(chuàng)新的集聚程度逐漸降低，區(qū)域創(chuàng)新能力漸趨均等化。同時可以看到以2014年為分界點(diǎn)，前后水平差距較大。在京津冀內(nèi)部，北京和天津仍處于創(chuàng)新能力的領(lǐng)頭羊地位，2017年每萬人專利授權(quán)量分別達(dá)到49件和27件，為接近排在第三位的秦皇島市的5倍和3倍，2010年時北京每萬人專利授權(quán)量約為秦皇島的8倍，天津約為4倍，可以看到京津地區(qū)的影響力在減弱，各區(qū)域差距在縮小。從三個指標(biāo)上來看，2017年空間基尼系數(shù)、赫芬達(dá)爾指數(shù)和泰爾指數(shù)分別為0.22、0.21和0.14，空間基尼系數(shù)和赫芬達(dá)爾指數(shù)均達(dá)到歷史最低，而泰爾指數(shù)僅高于2015年。因此可以看出京津冀地區(qū)創(chuàng)新集聚度達(dá)到歷史最低水平，區(qū)域創(chuàng)新能力集聚水平可能面臨持續(xù)下降的危險。

四、京津冀創(chuàng)新能力空間格局變化的原因及提升集聚程度的政策建議

（一）京津冀創(chuàng)新能力空間集聚程度下降的原因

1.區(qū)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)城市的加速發(fā)展。2017年京津冀區(qū)內(nèi)13個城市有10個城市的創(chuàng)新水平超過全國平均值，區(qū)域內(nèi)諸多原本創(chuàng)新能力弱的節(jié)點(diǎn)城市紛紛加速發(fā)展是京津冀地區(qū)創(chuàng)新能力集聚程度下降的重要原因。在此消彼長的情況下，京津冀地區(qū)內(nèi)創(chuàng)新能力的集聚程度呈逐年下降的態(tài)勢，長期保持這種態(tài)勢突破一個臨界值后可能會導(dǎo)致區(qū)內(nèi)外部性明顯減弱，不利于創(chuàng)新水平的進(jìn)一步提升。

2.京津冀一體化戰(zhàn)略的推行。京津冀一體化戰(zhàn)略的推行是京津冀地區(qū)創(chuàng)新能力集聚度下降的關(guān)鍵原因。京津冀一體化致力于建立便捷高效的交通聯(lián)系，支持中關(guān)村科技創(chuàng)新資源有序轉(zhuǎn)移、共享聚集，推動部分優(yōu)質(zhì)公共服務(wù)資源合作，在強(qiáng)調(diào)一體化和協(xié)調(diào)的過程中自然而然地減弱了集聚的程度。在一體化戰(zhàn)略推行后，盡管專利總量還在不斷攀升但京津冀地區(qū)隨著創(chuàng)新能力集聚度的下降，年均增速僅4.49%，比按十年時間計算的年均增速低了15.45%。因此迫切要協(xié)調(diào)一體化和集聚的關(guān)系。

3.京津冀發(fā)展的階段性原因。京津冀發(fā)展過程中伴隨著城市化和城市群建設(shè)的推進(jìn)，城市群建設(shè)的階段性特征是導(dǎo)致集聚程度變化的深層次原因。城市群發(fā)展可以分為初期、中期和成熟期三個階段。目前區(qū)域內(nèi)各城市間缺乏必要的分工與合作機(jī)制，導(dǎo)致創(chuàng)新戰(zhàn)略的發(fā)展具有一定的無序性。區(qū)域內(nèi)中心城市和節(jié)點(diǎn)城市的互動程度有待提高，并且需要尋找能夠推動京津冀地區(qū)突破到下一階段的路徑。

（二）京津冀提高創(chuàng)新能力集聚程度的政策建議

1.采取差異化的創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略。京津冀發(fā)展過程中提出建設(shè)一核雙城三軸四區(qū)多節(jié)點(diǎn)的發(fā)展格局，因此可將京津冀劃分為三個層次：第一層次為北京、天津;第二層次為石家莊、唐山、保定、邯鄲;第三層次為張家口、承德、廊坊、秦皇島、滄州、邢臺、衡水、定州、辛集、安陽等。第一層次中著重推進(jìn)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略;第二層次推行創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略的同時兼顧資本和勞動力的投入;第三層次注重對第一層次和第三層次產(chǎn)業(yè)的承接，并尋找自身比較優(yōu)勢，發(fā)展一般制造業(yè)和農(nóng)業(yè)。

2.建立完善的區(qū)域協(xié)調(diào)機(jī)制。提高區(qū)域創(chuàng)新集聚程度，需要各地區(qū)明確定位，建立完善的區(qū)域協(xié)調(diào)機(jī)制。具體可從以下三個方面入手：一是突出京津冀合理化發(fā)展的目標(biāo)和定位;二是建立高層協(xié)調(diào)機(jī)制;三是正確處理政府與市場的關(guān)系。

3.加快京津冀向第三階段邁進(jìn)。立足于京津冀尚處于區(qū)域加速發(fā)展階段的實際，可從以下三個方面加快向第三階段——成熟階段邁進(jìn)：一是破除行政藩籬，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)發(fā)展思維模式;二是推動設(shè)施互聯(lián)互通。需盡快出臺明確的文件，保障區(qū)內(nèi)各地方人才、資本等要素的自由流動，使創(chuàng)新要素向最適合其發(fā)展的地域聚集;三是加大對創(chuàng)新人才的重視。

注釋：

①北京、天津、河北三地2017年和2018統(tǒng)計年鑒

②河北省統(tǒng)計局.河北統(tǒng)計年鑒2018[J].北京：中國統(tǒng)計出版社，2019年;北京統(tǒng)計局.北京統(tǒng)計年鑒2018[J].北京：中國統(tǒng)計出版社，2019年;天津統(tǒng)計局.統(tǒng)計統(tǒng)計年鑒2018[J].北京：中國統(tǒng)計出版社，2019年。

③劉睿.粵港澳大灣區(qū)創(chuàng)新能力的空間集聚及溢出效應(yīng)[D].安徽財經(jīng)大學(xué)，2019。