基于錫爾系數的廣東省城市創新能力差異研究

梁政驥，呂拉昌，b

(廣州大學 a.地理科學學院;b.廣州發展研究院，廣州 510006)

0 引言

城市創新能力是指城市創新體系中各要素和行為主體有機組合的整體能力，是一個城市知識、技術發展的綜合反映［1］。我國學者對城市創新能力的研究很多，研究范圍有涉及單個城市或幾個城市的，也有全國范圍的;研究角度涉及研究評價方法和實證分析方法;研究方法包括指數綜合法、層次分析法、灰色關聯法、因子分析法等。

目前，國內對城市創新能力的評價指標以及評價方法有眾多的研究。有關城市競爭力、區域現代化和可持續發展評價的研究均涉及創新指標，而且基本都采用多指標的綜合評價的方法，主要有3種關于創新能力的評價指標體系:(1)從投入—產出的角度論述，如胡琴將區域創新能力評價指標分為科技進步技術基礎、科技活動投入、科技活動產出、科技進步對經濟社會發展的貢獻4大類共26個指標［2］;(2)從系統功能的角度論述，如王國貞將區域創新能力評價指標分為知識生產能力、知識擴散能力、企業技術創新能力、創新環境、創新效益5大類別共31個指標［3］;(3)從系統的構成要素論述，如呂拉昌將城市創新能力評價指標分為知識創新能力、技術創新能力、政府行為能力、宏觀社會環境4大類共32個指標［4］。當然，這3種分類并不是絕對的，部分指標都在3種分類之間有不同程度的交叉關系［5］。在國內眾多的城市創新能力評價體系中，盡管各學者所選用的指標不同，但絕大多數均選用了專利授權數作為其評價體系中的指標之一［6-9］，說明專利授權數對衡量城市創新能力有極其重要的作用。從某種意義上說，專利是國家或地區創新資源的核心和最富經濟價值的部分，是衡量一個國家或地區綜合實力的重要標志［10］。關于城市創新能力差異的研究，張雨萌從專利授權方面研究我國3大經濟核心區自主創新能力差異［11］。在國外，Jaffe等最早利用專利授權量來研究知識流動的軌跡［12］，從而測算城市創新能力的差異;隨后Almeida和Frost也開始使用專利授權量來研究知識的流動［13-14］;Lee Branstetter則從微觀的角度出發，以專利數和研發經費分析日本國家的創新能力［15］;此后，Poh-Kam Wong等以專利授權數和合作論文數研究新加坡國家創新系統［16］。

廣東省是我國改革開放的前沿，改革開放以來經濟快速增長，城市化進程加快，城市創新能力迅速提升，但地區發展不平衡。本研究基于錫爾系數測算分析，以專利授權數作為城市創新能力的顯示指標，分析廣東粵東、粵北、粵西和珠三角等地區的城市創新能力的差異。采用該方法的優點是，錫爾系數所用到的指標較少，對于研究地區間較少指標的差異時，能較直觀地反映出其差異的水平。同時，通過對錫爾系數作適當的分解變形，對研究地區內部的差異同樣適用。總的來說，錫爾系數不僅能對不同區域間的差異進行研究，同時還能夠研究各區域內部的差異，對研究整個地區的差異較為深入。

1 數據來源與研究方法

數據來源于歷年廣東統計年鑒、廣東省知識產權局統計數據(2000—2009年)。

將廣東省21個城市劃分成4個區域，分別是粵東地區、粵北地區、粵西地區及珠三角地區(圖1)。粵東地區包括:汕頭、汕尾、潮州、揭陽;粵西地區包括:湛江、茂名、云浮、陽江;粵北地區包括:韶關、清遠、河源、梅州;珠三角地區包括:廣州、佛山、肇慶、深圳、東莞、惠州、珠海、中山、江門。鑒于統計數據獲取的途徑及準確性，把肇慶市、惠州市整體劃入珠三角區域。

圖1 廣東省區域劃分Fig.1 Regional divisions of Guangdong Province

采用的方法是錫爾系數(Theil index)法，最早由錫爾等人于1967年提出，用來反映區域差異。錫爾系數包括2個分解指標(T和L)，兩者的不同在于錫爾T以GDP比重加權，而錫爾L以人口數加權。因其可以分解為相互獨立的組間差異和組內差異，廣泛應用于城市、經濟等方面。其中測算出的系數越大，代表差異程度越大。本研究通過計算錫爾T及錫爾L，對廣東省2000—2009年反映各城市創新能力大小的專利授權數指標進行分解。

首先，以區域作為基本單元，把廣東省分為粵東、粵西、粵北及珠三角4個區域，錫爾T及錫爾L的計算公式為:

式中:T1代表以GDP比重加權的廣東省各區域間專利授權數差異程度;L1代表以人口數加權的廣東省各區域專利授權數差異程度;n代表區域個數;g代表全省GDP;gi代表i區域GDP;p代表全省人口數;pi代表i區域人口數;y代表全省專利授權數;yi代表i區域專利授權數。

其次，以城市作為基本單元，可以把粵東、粵西、粵北及珠三角4個地區的差異分解為其內部各城市之間的差異，則4個地區內部的差異指標可分解為:

式中:T2代表以GDP比重加權的廣東省各區域內城市間專利授權數差異程度之和;L2代表以人口數加權的廣東省各區域內城市間專利授權數差異程度之和;n代表區域個數;m代表各區域內城市個數;gij代表i區域j城市GDP;pij代表i區域j城市人口數;gi代表i區域GDP;pi代表i區域人口數;yij代表i區域j城市專利授權數;yi代表i區域專利授權數。

以GDP比重加權的全省專利授權數差異程度Ts=T1+T2，而以人口數加權的全省專利授權數差異程度Ls=L1+L2。假設經過測算后Ts＞Ls，則說明城市創新能力差異中GDP對其影響比人口數對其影響大，反之說明城市創新能力差異中人口數對其影響比GDP對其影響大。

2 城市創新能力差異測算與分解

利用Excel軟件，把GDP、人口數、專利授權量等指標值代入式(1)～式(4)中，生成若干個錫爾系數值，測算得出2000—2009年廣東省城市創新能力的差異特征(表1～表3，圖2～圖4)。

2.1 總體創新能力差異

2.1.1 錫爾T測算。從圖2a和表1可以看出:(1)以GDP比重加權的廣東省城市創新能力的總差異值Ts從2000年的0.088銳減到2004年的0.060，隨后增加到2009年的0.078，總體上減少了11.4%，說明從2000年至2004年，以GDP比重加權的廣東省創新能力總體差異呈減少的趨勢，而從2004年到2009年則呈現增大的趨勢;(2)在4大區域之間，以GDP比重加權的創新能力差異值T1總體上呈現出減少的趨勢，從2000年0.033下降到2009年的0.028，減少了15.2%，其差異程度均小于以GDP比重加權的4大區域內部的差異值T2;(3)在4大區域內部，以GDP比重加權的差異T2總體上有所減少，從2000年的0.055減少到2004年的0.032，隨后增加到2009年的0.05，共減少了9.1%，其趨勢與總差異Ts的相差不大;(4)對比上述4大區域間差異T1及區域內部差異T2，區域內部差異明顯比區域間差異大，說明以GDP比重加權的廣東省創新能力總體差異主要來源于區域內部的差異。

2.1.2 錫爾L測算。從圖2b和表1可看出:(1)以人口數加權的廣東省城市創新能力的總差異值Ls總體上有所增加，從2000年的0.234增加到2009年的0.270，增加了15.4%，說明10年間，以人口數加權的廣東省創新能力總體差異有所擴大;(2)在4大區域之間，以人口數加權的創新能力差異值L1總體上呈現增加的趨勢，從2000年的0.143增加到2009年的0.181，增加了26.6%，說明在4大區域之間以人口數加權的創新能力差異有增大的趨勢;(3)在4大區域內部，以人口數加權的創新能力差異值L2總體上趨于不變，其中于2004年和2005年出現微小波動，說明以人口數加權的區域內部的創新能力差異基本保持不變;(4)對比上述4大區域間的差異L1及區域內部的差異L2，區域間的差異明顯比區域內部的差異大，說明以人口數加權的廣東省創新能力總體差異主要來源于區域間的差異。

2.1.3 錫爾T及錫爾L對比。從圖2c和表1可以看出，以人口數加權的廣東省創新能力總體差異Ls明顯大于以GDP比重加權的廣東省創新能力總體差異Ts，同時以人口數加權的廣東省創新能力總體差異有繼續擴大的趨勢，而以GDP比重加權的廣東省創新能力總體差異則有減少的趨勢，說明人口因素對創新能力的影響仍在增強，而GDP因素則有所減弱。

表1 廣東省城市創新能力差異Tab.1 Differences of urban innovation capacity in Guangdong Province

圖2 廣東省城市創新能力差異及對比圖Fig.2 Differences and comparison of urban innovation capacity in Guangdong Province

2.2 區域間創新能力差異

2.2.1 錫爾T測算。從圖3a和表2可以看出，以GDP比重加權的區域之間創新能力差異(T1)有所減少，其中影響其差異減少的主要區域是珠三角地區，其系數值(Tz1)從2000年的0.048減少為2009年的0.045，減少了6.3%。其中，2005年出現最低值0.032，整體呈現一個“U”字型。粵東地區則與珠三角地區在變化過程中有所不同，其值(Te1)雖從2000年的0.007到減少到2009年的0.003，減少了57.1%，但2003年最高值為0.016，整體呈現一個倒“U”字型。粵西地區系數值從2000年到2009年差異程度略有增大，其值(Tw1)從 -0.015增大為 -0.013。粵北地區則變化不大，其值(Tn1)一直在-0.007與-0.008之間波動。其中，粵西、粵北地區出現負數，其原因是專利授權數占全省的比重小于其GDP占全省的比重，說明在創新能力增強的同時，其城市發展速度增長更為明顯。因此，目前除了創新因素外，粵西、粵北地區城市的發展還有另外的動力推動，創新對兩地區的作用并不是最主要的，但有一定的貢獻。另外，與上述兩地不同，珠三角地區創新能力差異的增長遠大于城市發展的增長速度，創新對珠三角地區各城市的發展有較重要的作用，與其他各地區相比，珠三角地區創新能力差異十分顯著，長此以往珠三角地區與其他地區的差異會越來越明顯，最終將形成一個以珠三角為核心的城市創新高地，推動珠三角的發展。

2.2.2 錫爾L測算。從圖3b和表2可以看出，以人口數比重加權的區域間創新能力差異(L1)有所增大，其中對其影響較大的主要是珠三角地區。以人口數加權的珠三角地區差異系數值(Lz1)從2000年的0.197逐年增大到2009年的0.210，增大了6.6%。而粵東地區(Le1)、粵西地區(Lw1)在-0.019至-0.026之間變動，影響力相對較小。粵北地區(Ln1)的影響則最弱，其值處于 -0.011至 -0.013之間，變化較小。總的來說，以人口數比重加權的區域間創新能力差異以珠三角地區的影響為主，說明創新對珠三角的人口集聚產生了一定的積極作用，而其他地區由于創新能力的不足導致人口的流失。

2.2.3 錫爾T及錫爾L對比。從圖3c和表2可以看出，以GDP加權的4大地區間創新能力差異(T1)與以人口加權的4大地區間創新能力差異(L1)之間的差異較大。從2000年到2009年，以GDP加權的4大地區間創新能力差異值(T1)持續減少，說明了以GDP加權時，廣東省各區域間的創新能力差異不斷減弱。而以人口加權的4大地區間創新能力差異(L1)持續加大，說明了以人口數加權的廣東省各區域間的創新能力差異不斷增大，人口在全省各區域間的分配中流向創新能力強的珠三角地區，從而造成以人口加權時創新能力差異的增大。

2.3 區域內部創新能力差異

2.3.1 錫爾T測算。從圖4a和表3可以看出，以GDP比重加權的區域內部創新能力差異系數值T2從2000年到2009年略為下降，其中2004年最小，為0.032。在4大區域內部以珠三角的差異最大，是全省區域內部總差異的最重要因素。總體來說，珠三角區域內部創新能力差異值Tz2增大了0.002，其中2004年與2007年出現最低值，均為0.026。粵東(Te2)、粵西(Tw2)、粵北(Tn2)3個地區內部差異值較低，粵北地區內部差異值接近0，說明粵北地區內部各城市的創新能力相差不大。

表2 廣東省各區域間創新能力差異Tab.2 Differences of urban innovation capacity in regions of Guangdong Province

圖3 廣東省各區域間的創新能力差異及對比Fig.3 Differences and comparison of urban innovation capacity in regions of Guangdong Province

2.3.2 錫爾L測算。從圖4b和表3可以看出，以人口數比重加權的區域內部創新能力差異值(L2)變化不大，其中2004年與2005年系數值出現微小波動，總體來說，珠三角地區內部的差異仍然對總體差異起著至關重要的作用。在珠三角內部各城市間，其差異值(Lz2)呈現出增大的趨勢，從2000年到2009年共增加0.007，增大了11%。粵東地區內部的差異(Te2)則有下降的趨勢，10年間共下降0.01，減少了10%。粵西的Lw2和粵北的Ln2則變化不大，其中粵北地區內部差異值接近0。

表3 廣東省各區域內部創新能力差異Tab.3 Differences of urban innovation capacity at intra-regions of Guangdong Province

2.3.3 錫爾T及錫爾L對比。從圖4c和表3可以看出，以GDP比重加權的區域內部創新能力差異值(T2)與以人口數比重加權的區域內部創新能力差異值(L2)之間的差異趨勢基本一致，2000—2009年兩者均略有減少。但L2比T2大，說明人口對創新能力的影響比GDP的要強烈。另外，在珠三角內部各城市間，無論以GDP加權還是以人口加權，其創新能力差異總體都較大。特別是以人口數加權(Lz2)的差異十分明顯，說明了珠三角內部人口的不平衡對各城市自身的創新能力差異造成較大的影響。

圖4 廣東省各區域內部創新能力差異及對比Fig.4 Differences and comparison of urban innovation capacity at intra-regions of Guangdong Province

3 結論

(1)以GDP加權的全省創新能力差異有減少的趨勢，無論是4大區域間還是各區域內，均出現了減少。即GDP的增長與城市創新能力的增長之間趨于平衡。可能的解釋是:一方面，國家出臺一系列優惠政策鼓勵高新區、創意產業園、創新型城市等項目的建設，促進各城市創新的發展;另一方面，越來越多的城市重視創新城市的建設，以創新帶動城市的發展。

(2)以人口數加權的創新能力差異則有增大的趨勢，增大的來源主要是區域間的差異，說明全省的創新能力趨于集中，同時研究還發現創新能力有進一步集中的趨勢。另外，從區域內部的研究中發現，10年來城市間的創新能力差異沒有較大的變化，但差異主要來源于珠三角地區，說明珠三角內各城市間的創新能力發展較不平衡，與城市自身人口規模的發展速度不相一致。其中，由于珠三角內各城市的發展不平衡，人口的集聚等也有所不同。以深圳為例，2000—2009年戶籍人口增加約190萬，是其他城市的3～5倍，城市創新能力隨著人口的遷移而遷移，造成創新能力的不平衡。

(3)城市的人口規模對城市創新能力的影響大于經濟規模對城市創新能力的影響。研究發現，無論是區域之間還是區域內部，以人口加權的創新能力差異值均大于以GDP加權的值。即一個地區人口規模是城市創新能力的重要影響因素。一方面，人口流動性的加強導致創新能力差異變化的加快，特別是珠三角地區;另一方面，人才的流入與流出對該區域城市創新能力有一定的影響。

［1］周振華.論城市綜合創新能力［J］.上海經濟研究，2002(7):42-49.

［2］胡琴.湖北省區域科技創新能力綜合評價和研究［J］.武漢理工大學學報，2003，25(2):94-95.

［3］王國貞.河北省區域技術創新能力評價研究［J］.河北科技大學學報，2005，26(9):254-255.

［4］呂拉昌，李勇.基于城市創新職能的中國創新城市空間體系［J］.地理學報，2010，65(2):177-190.

［5］羅守貴，甄峰.區域創新能力評價研究［J］.南京經濟學院學報，2000(3):32-33.

［6］孟曉晨，李捷萍.中國區域知識創新能力與區域發展差異研究［J］.地理學與國土研究，2002，18(4):81-96.

［7］謝蕓.城市創新能力與城市信息化水平測度研究［D］.上海:華東師范大學，2008.

［8］劉永久，王忠輝，吳風慶.城市創新能力綜合評價實證分析——以山東省十七城市為例［J］.城市發展，2010(9):30-35.

［9］劉樹林，龐東鑫.基于熵值法的城市創新能力評價［J］.現代商貿工業，2008(12):87-88.

［10］劉鳳朝，潘雄鋒.我國八大經濟區專利結構分布及其變動模式研究［J］.中國軟科學，2005(6):96-100.

［11］張雨萌.從專利授權看我國三大經濟核心區自主創新能力差異［J］.中國科技投資，2010(10):67-68.

［12］Jaffe A B，Trajtenberg M，Henderson R.Geographic Localization of Knowledge Spillovers as Evidenced by Patent Citations［J］.Quarterly Journal of Economics，1993，108(3):577-598.

［13］Almeida P.Knowledge Sourcing by Foreign Multinationals:Patent Citation Analysis in the U.S.Semiconductor Industry［J］.Strategic Management Journal，1996，17(winter special issue):155-165.

［14］Frost T S.The Geographic Sources of Foreign Subsidiaries’ Innovations［J］.Strategic Management Journal，2001，22(2):101-123.

［15］Lee Branstetter.Is Japan’s Innovative Capacity in Decline?［M］.Chicago:University of Chicago Press，2003:1-43.

［16］Poh-Kam Wong，Yuen-Ping Ho.Knowledge Sources of Innovation in a Small Open Economy:the Case of Singapore［J］.Scientometrics，2007，70(2):223-249.