經濟發展與技術空間分布關系的實證檢驗

2010-05-22 08:07:28黃建山

統計與決策 2010年9期

關鍵詞：方向

孫婷，黃建山

（1.西安交通大學經濟與金融學院，西安 710061；2.南京大學博士后流動站，南京 210093）

當今世界，經濟、技術以及人口分布的不均衡是一個突出且難以把握的現實問題。一般地，比較空間的不均衡分布都是基于地圖的，但這種基于地圖的分析很難直觀反映空間分布的動態變化，不利于多個屬性之間的比較分析，因此就需要建立一種更精確、更具可比性的空間描述方法，如空間轉移的方向、距離和相互作用等。本文試圖進一步拓展獨立于地圖的空間比較分析方法，將重心概念應用于空間地理分析和國際經濟技術領域，并以此來探索世界經濟、人口及技術的分布和轉移及其相互關系。

1 理論模型

1.1 重心的分布

重心（COG）的基本含義是空間或平面的一個點，物體每一個部分都受到重心的引力作用，在重心點上這種引力作用達到平衡。一個區域空間分布的不平衡是指屬性重心與該區域地理重心之間的距離及偏移角度，當兩個重心完美匹配時該區域將達到空間均衡。然而在多數情況下這兩個重心并不一致，屬性重心距地理重心越遠，該區域空間分布不均衡就越是嚴重。通過坐標我們能夠得出重心的空間地理特征，如果重心發生了變化，其坐標位置將相應地顯示出移動軌跡。

1.2 重心移動的方向

與已有文獻不同，本文中重心的變化角度是以其前一年的重心位置為參照計算而得的，這樣便于尋找重心的變動軌跡。當重心從k年的點移動k+1年的點時，便可得到如下可能性分布空間（如圖1所示）。

我們將正東方向定義為0°，且順時針方向為正向，由此可得：

第一象限的角度范圍是（0°,90°）（North-East）；

第二象限的角度范圍是（90°,180°）（North-West）；

第三象限的角度范圍是（-180°,-90°）（South-West）；

第四象限的角度范圍是（-90°,0°）（South-East）；

重心移動的角度范圍是（-180°,180°）。

1.3 重心移動的距離

d(k+1)-k=c·，常數c≈111.111，這是從平面距離轉化為實際空間距離的常數。重心k+1年的轉移距離在經度上為(l ongk+1-l ongk)，在緯度上為（l atk+1-l atk），轉移的實際距離分別為 c·(l ongk+1-l ongk)和 c·（l atk+1-l atk）。

當∣λ∣＜1 時，重心的移動方向范圍為(-45°,45°)，(135°,180°)或(-135°,-180°)，這表明其在經度方向上的移動距離大于其在緯度方向上的移動距離；

當∣λ∣＞1 時，重心的移動方向范圍為(45°,135°)或(-45°,-135°)，這表明其在經度方向上的移動距離小于其在緯度方向上的移動距離；

當∣λ∣=1時，重心的移動方向位于對角線上，即45或135°，這表明其在經度方向上的移動距離等于其在緯度方向上的移動距離；

當重心在經度和（或）緯度上的移動距離為0時，其方向則為 0°和(或)90°。

1.4 重心移動的速度

重心的移動速度是指其在研究期間的平均移動速度：

1.5 重心移動的原因

由計算公式可知，決定重心分布和移動的包括兩個因素：一個是地理位置坐標，包括經度和緯度兩個方向；另一個是屬性值，如GDP、FDI 及人口等。既然各地的地理坐標保持不變(在研究中假設各行政區中心城市的地理位置是固定的)，那么重心的變化就反映了其所代表的屬性的變化，因此重心移動的原因主要來自屬性值的不均衡性。

2 假設

文章將分別討論 GDP重心（GDPCOG）、FDI重心（FDICOG）、人口重心（PopulCOG）與技術重心之間的相互關系（如圖2所示），并提出相關假設。

2.1 技術重心與DGP重心

在技術產業中，重要的要素（包括科學知識、組織及技術等）不是由國家內部繼承而來，而是通過創新活動來創造和獲取，國外專利及技術的獲得對創新活動具有積極的影響作用。“科學技術是第一生產力”，其能夠轉化為實際的生產力進而提高生產效率，特別是在科技高度發達、經濟日趨集約化、知識資本密集化的今天，技術作為一項必不可少的生產要素，在經濟發展中扮演著越來越重要的角色。另外，盡管存在一些爭議，GDP仍然被作為反映經濟增長狀況的一個重要指標。綜上所述，技術重心與GDP重心在地理分布上具有顯著的正相關性，因此本文提出假設：

H1：技術重心（TechnCOG）的空間分布、移動方向和速度與DGP重心（GDPCOG）的分布和移動情況正相關。

2.2 技術重心與FDI重心

技術能夠轉化為實際的生產力進而提高生產效率，而專利和許可則是技術發展的硬件資源 (Nikolaus Thumm,2005[13])。FDI作為經濟發展的一項重要投入元素，為公司提供了改變現有資源和技能所需的有形及無形資源，其流入經常伴隨著技術轉移、專利應用以及許可生產發生。經常可以看到，一些跨國公司通過FDI將更多的技術轉移到發展中國家。美國一項對52個國家的調查表明，外商直接投資凈流入與本國制造業出口績效之間呈顯著的正向關聯。新加坡FDI的上升與不斷增長的技術出口之間也具有密切的同步關系(電子元件及其組件等)。此外，相對于其他產業來說，高度知識密集型技術產業一般對區域地理的嵌入程度較低，其在網絡及關系方面將更加傾向于國際化。因此本文提出假設：

H2：技術重心（TechnCOG）的空間分布、移動方向和速度與FDI重心（FDICOG）的分布和移動情況正相關。

2.3 技術重心與人口重心

人口分布變化的原因主要來自以下兩個方面：一是自然增長率，二是人口遷移，自然增長率的差異導致人口重心向增長率高的國家和區域移動。世界人口的大約80%集中在四個區域：西歐中歐；美國(東部)和加拿大(東南部)；中亞和東南亞(特別是中國、日本、馬來西亞、印度尼西亞和菲律賓等)；印度次大陸(印度、巴基斯坦、斯里蘭卡、孟加拉國)。影響人口分布的社會因素包括經濟發展水平、技術應用、文化特征和政策環境等，人口常常向生活水平更高、環境更加舒適、經濟更具活力的地區遷移。值得注意的是，技術在一定程度上能夠取代勞動力，但通常技術應用更多的地方其人員工資和收入也往往更高，專利和許可的收入和支付費用將通過工資途徑與人口因素密切相關。因此本文提出假設：

H3：技術重心（TechnCOG）的空間分布、移動方向和速度與人口重心（PopulCOG）的分布和移動情況正相關。

近年來，城市軌道交通憑借其方便快捷、運量大、安全、準點等優勢而得到廣泛的發展。但城市軌道交通車輛運行過程中產生的噪聲和振動，會嚴重影響旅客乘坐舒適性和沿途居民的生活質量。相比于剛性車輪，彈性車輪在減振降噪和降低輪軌動作用力等方面具備明顯優勢，所以許多發達國家已經開始在城軌車輛上使用彈性車輪。隨著人們越發重視城市軌道交通的安全性，對城軌車輛使用彈性輪后在碰撞事故中的安全性進行研究是非常必要的。

3 實證檢驗及結果

3.1 數據選擇及來源

本文選取GDP、外商直接投資凈吸收、年末總人口、高科技產品出口收入以及專利、商標使用費收入作為研究指標，其中高科技產品主要包括信息技術、生物技術、新材料技術以及非傳統技術產品。考慮到數據的可獲得性和有效性，文章選取44個國家或地區的年度數據為樣本（其對世界經濟總值的貢獻份額高達90%之多），研究期間是從1990～2003年。以上所有經濟數據來源于國家發改委、中國國家統計局，且均經過標準化處理。

另外，我們假設每個國家的地理坐標是固定的，即每個國家所在的地理位置被固定于其首都城市所在點，該數據（包括經度和緯度）通過GoogleEarth軟件獲取。

3.2 實證檢驗及結果

首先，分別研究各重心的空間分布、偏離角度、移動距離和速度等特征；其次，將各重心的分布情況（包括經度方向和緯度方向）及移動特征進行對比，分析GDP、FDI、人口與技術重心之間的相關性；最后得出對文章假設的檢驗結果。

3.2.1 各重心的分布及移動特征

（1）Hi-techCOG

Hi-techCOG 主要分布在北緯 36.5°和 40.5°及東經 20°和36°區域(如圖3所示)，表現出空間不平衡性及波動趨勢。在緯度方向上其正在向地理重心靠近，但在經度方向上卻有明顯的偏離擴大趨勢。偏離角度9年為負，表明其正向低緯度方向即向南移動，其中有8年分布在(-90°,0°)的區間范圍，說明其主要向南偏東方向移動。∣λ∣＜1，表明其在經度方向上的移動距離要大于在緯度方向上的移動距離，平均速度為每年338.121公里。

（2）PayR&LCOG

（3）RecR&LCOG

RecR&LCOG位于西北方向，但其移動軌跡卻有明顯的南偏東傾向(如圖5所示)。它主要分布在西經45°和18°W及北緯41.2°和42.7°的矩形區域。相比地理重心其具有明顯的不均衡分布特征，但這種不均衡性正在逐漸減弱。其偏離角度為銳角且其中有9年是逆時針方向，這表明RecR&LCOG主要向東南方向移動，平均速度為每年305.217公里。

（4）GDPCOG

GDPCOG的移動軌跡看起來像一個沿順時針方向旋轉的環形(如圖6所示)，其分布于地理重心的西北方向，即東經3°和18°及北緯36°和38°區域，表現出輕度不均衡特征。其偏離角度具有交叉性傾向，1990～1995年向東南方向移動，隨后向西南和西北方向移動，平均速度為每年258.433km公里。在14年中有12年∣λ∣＜1，表明其在經度方向上的移動距離要大于在緯度方向上的移動距離。總體來看，GDPCOG在移動方向上沒有明顯的趨勢。

（5）FDICOG

FDICOG的移動軌跡也是一個順時針方向的環形線 (如圖7所示)，其分布于地理重心的西北方向，即西經10°和東經18°及北緯36°和北緯43°區域，相對較不平衡。其于1990～1995年向東南方向移動，1995年向西移動，1999年則向東移動，平均速度為每年612.436公里。絕大部分年份里∣λ∣＜1，說明其在經度方向上的移動距離比在緯度方向上的要大一些。總體來看，FDICOG的移動方向沒有明顯的規律可循。

（6）PopulCOG

PopulCOG分布于地理重心的東北方向(如圖8所示)，即63.7°和 64.3°及北緯 29.8°和 30.7°一帶，在水平方向上極度不平衡。其所有偏離角度均為負的銳角，移動速度為平均每年9.489公里。除1991年之外的絕對值均大于1，說明其在經度方向上的移動距離要小于緯度方向上的移動距離。總體來看，PopulCOG具有明顯的東南方向偏移趨勢。

3.2.2 對各重心的對比分析

（1）整體空間分布

如圖9所示，所有的屬性重心均與地理重心相距較遠。其中，Hi-techCOG,PayR&LCOG,FDICOG及GDPCOG均位于地理重心的正北方向，而RecR&LCOG則位于西北方向，PopulCOG位于東北方向。GDPCOG位于Hi-techCOG的西部，PayR&LCOG的西南部，以及距RecR&LCOG較遠的東南處。此外，FDICOG、PopulCOG也與TechnCOG的分布不一致，不均衡現象較為明顯。

（2）經度方向分布

在經度方向上 (如表 1、圖 10所示)，PayR&LCOG與GDPCOG，RecR&LCOG與PopulCOG之間的正相關性較為顯著，因此假設1和2均得到支持；但PayR&LCOG與Popul-COG、RecR&LCOG與GDPCOG之間則呈微弱的負相關性，這點與原先假設相反。此外，FDICOG與TechnCOG正相關，假設3也得到支持。

（3）緯度方向分布

在緯度方向上(如表 2、圖 11 所示)，GDPCOG、PopulCOG分別與TechnCOG之間存在中度正相關關系，假設1和3得到支持；此外，FDICOG與TechnCOG之間也呈較弱正相關性，因此假設2也得到一定程度上的支持。

（4）移動距離和速度

在移動距離方面 (如表3所示)，GDPCOG、PopulCOG與TechnCOG之間并不存在顯著的正向關聯，在這一點上假設1和2并沒有得到有效支持；但FDICOG與TechnCOG之間呈正相關關系，假設3得到支持。其中，FDICOG的移動速度最大（約為其它重心速度的2倍）而PopulCOG的移動速度最小，這表明外商直接投資的空間分布變化相對較快，而人口重心則變動緩慢。

3.2.3 檢驗結果

由表4所示，對文章假設的檢驗結果總結如下：

（1）在空間分布上，各個重心的分布均與地理重心相距較遠，空間分布的不平衡確實存在且未來還將持續相當長一段時間；

（2）在移動方向上，除了GDP和FDI之外，其它重心的偏離角度均呈現較強的規律性。其中，Hi-techCOG和RecR&LCOG明顯地向東南方向偏移，PayR&LCOG向東南偏西方向擴散；而GDP重心和FDI重心則沿環行路徑順時針移動；此外，人口重心同樣也呈鮮明的東南方向偏移傾向；

（3）在移動速度上，技術重心的平均速度約為每年300多公里，而FDICOG的移動速度最大（約為其它重心的2倍），而PopulCOG的移動速度最小，平均每年移動不到9公里。這表明外商直接投資的空間分布變化相對較快，而人口重心則變動緩慢。

4 結論

技術發展的均衡對世界經濟的和諧具有重要意義，然而近年來世界各國科學技術分布并不平衡，不同國家的技術創新及應用速度和能力相差很大。本文將重心概念應用于空間地理分析和國際經濟技術領域，旨在研究經濟發展與技術的空間分布及其相互關系。研究表明：世界經濟與技術分布存在空間不均衡且該現象將持續；技術和人口重心向南偏東方向移動而GDP、FDI重心則沿環形路徑順時針方向移動；GDP、FDI、人口與技術重心在緯度上顯著正相關而在經度上則無明顯關聯；FDI的空間分布變化較快而人口重心則移動緩慢。

根據研究結論，鑒于各屬性重心在緯度上的正相關性，可通過經濟增長、人口轉移、增加外商直接投資的吸收等途徑來協調技術分布的南北差異。此外，建立有效機制加強對專利、商標的法律保護，拓寬渠道進一步增強經濟區域流動性，也有利于促進科學技術的創新及其擴散和貿易。