空間結(jié)構(gòu)視角下長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新極演化分析

曹 薇，薛秋霞，苗建軍

(1.太原理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，山西 太原 030000；2.南京航空航天大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江蘇 南京 210016)

0 引言

“十三五”規(guī)劃指出，將發(fā)揮城市群輻射帶動(dòng)作用作為拓展區(qū)域發(fā)展空間的一項(xiàng)重要舉措。長(zhǎng)三角城市群是我國(guó)參與國(guó)際市場(chǎng)和競(jìng)爭(zhēng)的最前沿板塊[1]。然而，在流動(dòng)空間視角下，全球城市不能視為簡(jiǎn)單的核心，而是更加復(fù)雜的城市區(qū)域[2]。城市群功能的發(fā)揮與城市群空間結(jié)構(gòu)分布存在密切聯(lián)系，根據(jù)區(qū)域非均衡理論，城市群經(jīng)濟(jì)發(fā)展先作用在一些增長(zhǎng)極上，然后再通過(guò)各類(lèi)渠道向其他處于被支配地位的城市擴(kuò)散，最終對(duì)整個(gè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生影響，這種作用機(jī)制主要來(lái)源于地區(qū)間經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差異，從而導(dǎo)致區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的非均衡增長(zhǎng)。

城市群創(chuàng)新發(fā)展結(jié)構(gòu)類(lèi)似于城市群經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)發(fā)展的結(jié)構(gòu)模式，在城市群創(chuàng)新發(fā)展模式中，創(chuàng)新極是城市群進(jìn)行創(chuàng)新規(guī)劃和決策的前提， “極”為城市群創(chuàng)新發(fā)展向外擴(kuò)散的點(diǎn)，也是城市群的發(fā)展前沿。然而，增長(zhǎng)極表示為經(jīng)濟(jì)的非均衡發(fā)展，即資源由周邊落后地區(qū)向中心地區(qū)的集聚運(yùn)動(dòng)。創(chuàng)新極則是指能吸引區(qū)域范圍內(nèi)的創(chuàng)新資源，提升自身創(chuàng)新能力，并能影響輻射鄰近地區(qū)的區(qū)域。

事實(shí)上，打造城市群高水平創(chuàng)新極，也需順應(yīng)區(qū)域創(chuàng)新之勢(shì)[3]。城市群創(chuàng)新資源并非完全按照地域上的行政區(qū)域劃分，而是根據(jù)地區(qū)自身發(fā)展的需要與其他地區(qū)間的聯(lián)系進(jìn)行配置。城市群創(chuàng)新體系是創(chuàng)新要素在地域上的連續(xù)組合，該創(chuàng)新體系表現(xiàn)為聯(lián)系緊密的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，且創(chuàng)新極在其中起引領(lǐng)作用。長(zhǎng)三角城市群是我國(guó)目前最成熟的城市經(jīng)濟(jì)集聚區(qū)之一，被Jean Gottman譽(yù)為世界六大城市群之一[4]。目前，長(zhǎng)三角城市群已進(jìn)入創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展階段，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、信息流節(jié)點(diǎn)的崛起已成為推動(dòng)長(zhǎng)三角城市群發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力[5]。因此，城市群創(chuàng)新極的研究有利于避免在城市群創(chuàng)新發(fā)展水平較高的地區(qū)重復(fù)建設(shè)、惡性競(jìng)爭(zhēng)，在城市群創(chuàng)新發(fā)展水平較低的地區(qū)出現(xiàn)發(fā)展落后、貧者更貧等問(wèn)題。

1 文獻(xiàn)綜述

創(chuàng)新已成為驅(qū)動(dòng)城市群一體化建設(shè)發(fā)展的內(nèi)核動(dòng)力，各類(lèi)創(chuàng)新活動(dòng)對(duì)城市群發(fā)展的空間格局都會(huì)產(chǎn)生影響。而城市群創(chuàng)新發(fā)展受空間毗鄰關(guān)系的影響，那么，城市群創(chuàng)新活動(dòng)發(fā)展?fàn)顩r如何測(cè)度？類(lèi)似于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在中心—外圍結(jié)構(gòu)，種照輝等驗(yàn)證了長(zhǎng)三角城市群的人口流動(dòng)、企業(yè)組織與電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)均呈現(xiàn)出了 “中心—外圍”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[6]；仇怡研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)三角城市群的創(chuàng)新擴(kuò)散呈等級(jí)擴(kuò)散模式[7]。區(qū)別于已有文獻(xiàn)相關(guān)研究，本文創(chuàng)新性地采用區(qū)域重心[8]與幾何中心的分布特征來(lái)測(cè)度區(qū)域發(fā)展的非均衡性。事實(shí)上，梳理已有文獻(xiàn)可知，重心理論已成為分析中國(guó)區(qū)域活動(dòng)的一種重要方法。當(dāng)前關(guān)于區(qū)域重心的研究主要應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等領(lǐng)域[9-10]，用來(lái)表征區(qū)域發(fā)展的方向、區(qū)域差異的變化趨勢(shì)。但是鮮有利用區(qū)域重心與幾何中心分布的差異性對(duì)區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展的非均衡性進(jìn)行研究的文獻(xiàn)。

此外，城市群創(chuàng)新發(fā)展受創(chuàng)新資源分布的影響，2002年，Debresson等人在 《解釋和預(yù)測(cè)中國(guó)創(chuàng)新趨向》的報(bào)告中指出，由于創(chuàng)新資源的非勻質(zhì)分布導(dǎo)致城市群區(qū)域間科技創(chuàng)新差距擴(kuò)大化，首次提出 “創(chuàng)新極”這一重要概念。隨后，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)此相關(guān)問(wèn)題也開(kāi)展了一系列研究，其中，較多利用TW、ER、KZ和WOLFSON等指數(shù)法對(duì)創(chuàng)新極化進(jìn)行測(cè)度以及不同區(qū)域間極化程度進(jìn)行比較分析[11-12]，同時(shí)，也有部分研究聚焦于創(chuàng)新極化的發(fā)展趨勢(shì)[13]和作用機(jī)理[14]。隨著經(jīng)濟(jì)地理理論的發(fā)展，創(chuàng)新極化被賦予了地理意義。然而較少有從空間視角對(duì)城市群創(chuàng)新極化現(xiàn)象形成的內(nèi)在機(jī)制進(jìn)行研究的文獻(xiàn)。

總體上，現(xiàn)有文獻(xiàn)為城市群創(chuàng)新發(fā)展的研究提供了理論基礎(chǔ)，但仍存在不足之處。學(xué)者們?cè)诜治龀鞘腥簞?chuàng)新極化效應(yīng)的影響時(shí)較多利用某一要素評(píng)價(jià)測(cè)度區(qū)域創(chuàng)新的極化效應(yīng)，分析其對(duì)城市群創(chuàng)新發(fā)展的作用，而忽視了創(chuàng)新極的空間結(jié)構(gòu)分布特征，忽視 “空間”這一影響因素對(duì)城市群創(chuàng)新的作用機(jī)制。因此，本文以長(zhǎng)三角城市群26個(gè)城市為研究對(duì)象，借鑒創(chuàng)新重心和幾何中心等概念，創(chuàng)新性地采用區(qū)域創(chuàng)新重心與幾何中心差異性對(duì)長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新發(fā)展的非均衡性進(jìn)行測(cè)度。進(jìn)一步，在明確城市群創(chuàng)新發(fā)展差異性基礎(chǔ)上，以城市群創(chuàng)新極測(cè)度為基礎(chǔ)，界定集極、孤極和外圍等概念，利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)與ArcGIS軟件，借鑒文獻(xiàn)[15]并根據(jù)創(chuàng)新極化效應(yīng)確定創(chuàng)新極的空間結(jié)構(gòu)分布，從創(chuàng)新極空間位置推移角度全面分析長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新發(fā)展的時(shí)空演變特征。本文的研究一方面可以為驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新高質(zhì)量發(fā)展提供理論依據(jù)；另一方面，期望為中國(guó)情境下區(qū)域創(chuàng)新協(xié)同發(fā)展提供借鑒意義。

2 理論機(jī)制分析

2.1 城市群創(chuàng)新非均衡發(fā)展影響機(jī)理分析

城市空間格局的發(fā)展與優(yōu)化已成為推動(dòng)城市一體化發(fā)展追求的目標(biāo)。關(guān)于城市群創(chuàng)新發(fā)展的空間結(jié)構(gòu)特征，已有學(xué)者從不同角度進(jìn)行了測(cè)度[16-17]。事實(shí)上，利用區(qū)域重心與幾何中心的分布特征來(lái)測(cè)度區(qū)域發(fā)展的非均衡性也受到了很多學(xué)者的廣泛關(guān)注。借鑒物理學(xué)相關(guān)概念，區(qū)域重心是其在區(qū)域內(nèi)空間分布的最直觀的外在表現(xiàn)，代表了其發(fā)展方向及均衡性。若在城市群創(chuàng)新發(fā)展空間中，存在一個(gè)能夠維持其各個(gè)方向上某種屬性力量保持平衡狀態(tài)的點(diǎn)，則這個(gè)點(diǎn)就是城市群創(chuàng)新重心。目前，重心理論逐漸成為分析中國(guó)區(qū)域活動(dòng)的一種重要方法，重心模型通過(guò)在時(shí)間經(jīng)緯度上的變化表示地區(qū)間差異的演變過(guò)程，用來(lái)表征國(guó)家或區(qū)域發(fā)展的方向、區(qū)域差異的變化趨勢(shì)。

創(chuàng)新重心是指用區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展質(zhì)量替代區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展形成的重心，即在區(qū)域創(chuàng)新空間上存在某一點(diǎn)，在該點(diǎn)東西南北各個(gè)方向的創(chuàng)新發(fā)展力量相對(duì)均衡。同時(shí)，根據(jù)牛頓力學(xué)相關(guān)定義，如果把該區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展看作是一個(gè)質(zhì)地均勻的介質(zhì)，區(qū)域創(chuàng)新重心的位置與幾何中心位置相同。反過(guò)來(lái)，若區(qū)域創(chuàng)新重心與幾何中心位置不同，則可以判定區(qū)域創(chuàng)新非均衡發(fā)展。因此，本部分將根據(jù)城市群創(chuàng)新重心與幾何中心的差異性對(duì)長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新發(fā)展非均衡性展開(kāi)研究。

2.2 創(chuàng)新極對(duì)城市群創(chuàng)新發(fā)展的影響機(jī)理分析

極化是指事物出現(xiàn)向更高端方向或向更低端方向發(fā)展，亦或同時(shí)向兩端發(fā)展使中間層次薄弱的狀況[18]。經(jīng)濟(jì)極化認(rèn)為，非勻質(zhì)的區(qū)域稟賦導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)的不均衡[19]，某些地區(qū)吸附區(qū)域內(nèi)的資源形成增長(zhǎng)極點(diǎn)，其他落后地區(qū)則形成另一類(lèi)較差的極端，由此產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)極化現(xiàn)象。然而，在區(qū)域發(fā)展中，創(chuàng)新更易在空間上發(fā)生集聚。20世紀(jì)90年代，Pierre Mohnen等[20]描述了產(chǎn)業(yè)中的技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)聚集現(xiàn)象，并探討了我國(guó)區(qū)域的創(chuàng)新極化現(xiàn)象及其形成原因。創(chuàng)新極一定程度上反映了區(qū)域的非均衡發(fā)展理論[21]，是一個(gè)描述創(chuàng)新在國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中作用的概念。創(chuàng)新極存在聚集與擴(kuò)散兩種效應(yīng)。聚集從量變達(dá)到質(zhì)變就會(huì)產(chǎn)生極化效應(yīng)，而擴(kuò)散與聚集過(guò)程相逆，在不同階段二者發(fā)揮的作用有所不同，將產(chǎn)生不同的效應(yīng)。創(chuàng)新極在城市群創(chuàng)新發(fā)展具有重要的引領(lǐng)作用。伴隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，城市群經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的變化有可能改變特定城市在城市群中的相對(duì)地位，向著更加多極化發(fā)展。城市群創(chuàng)新極化特征的研究，有利于建立有效的城市群創(chuàng)新資源的集聚模式以及資源有效轉(zhuǎn)化模式，這對(duì)實(shí)現(xiàn)城市群資源的優(yōu)化配置，發(fā)揮創(chuàng)新極的核心作用，促進(jìn)城市群內(nèi)創(chuàng)新極的帶動(dòng)效應(yīng)具有重要的指導(dǎo)意義。

3 研究對(duì)象與方法

3.1 研究對(duì)象與數(shù)據(jù)來(lái)源

近年來(lái)，在 “行政區(qū)經(jīng)濟(jì)”向 “一體化經(jīng)濟(jì)”推進(jìn)的背景下，以對(duì)外開(kāi)放最前沿、行政區(qū)劃關(guān)系最復(fù)雜的長(zhǎng)三角城市群為研究對(duì)象，展開(kāi)對(duì)城市群創(chuàng)新發(fā)展的研究則顯得尤為重要。且長(zhǎng)三角城市群仍存在諸多問(wèn)題有待解決，比如長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新發(fā)展不均衡、整體層次較低等問(wèn)題。因此，為提升創(chuàng)新能力，完善創(chuàng)新生態(tài)，對(duì)長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新極布局優(yōu)化配置進(jìn)行研究就顯得尤為重要。本文基于長(zhǎng)江三角洲這一中觀層面，選取位于江蘇、浙江、安徽的25個(gè)地級(jí)市及上海市為研究對(duì)象。其中，數(shù)據(jù)源于2008—2017年江蘇、安徽、浙江和上海的統(tǒng)計(jì)年鑒，各地級(jí)市統(tǒng)計(jì)年鑒及 《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展公報(bào)》。

3.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

從指標(biāo)選取來(lái)看，以往研究均是通過(guò)替代指標(biāo)測(cè)度創(chuàng)新極，大多文獻(xiàn)僅使用專(zhuān)利統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[22]衡量區(qū)域創(chuàng)新活動(dòng)產(chǎn)出。但事實(shí)上，創(chuàng)新極測(cè)度還應(yīng)考慮創(chuàng)新投入、創(chuàng)新環(huán)境等因素影響，因此，如何綜合測(cè)評(píng)創(chuàng)新極成為研究的重點(diǎn)。此處，借鑒已有文獻(xiàn)研究結(jié)果[14,23-24]，并結(jié)合長(zhǎng)三角地區(qū)實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)創(chuàng)新極作用理論機(jī)制及數(shù)據(jù)的可獲得性，從不同維度構(gòu)建了創(chuàng)新極的相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表1所示。

表1 區(qū)域創(chuàng)新極評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.3 研究方法

目前，學(xué)者們對(duì)創(chuàng)新極的測(cè)度主要基于計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)或數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)，采用模型估計(jì)和相關(guān)檢驗(yàn)，從而對(duì)創(chuàng)新極進(jìn)行評(píng)價(jià)。此處，在已有文獻(xiàn)研究基礎(chǔ)上，首先采用熵值法對(duì)創(chuàng)新極多種影響因素進(jìn)行賦權(quán)，然后利用空間統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)創(chuàng)新極演化進(jìn)行分析。具體如下述所示：

(1)熵值法。權(quán)重賦值法主要有主觀和客觀賦權(quán)法兩類(lèi)。創(chuàng)新極受多種因素影響，不同影響因素從不同維度測(cè)度了創(chuàng)新極的差異性與重要性。為充分體現(xiàn)原始數(shù)據(jù)所包含的信息量，并通過(guò)各個(gè)指標(biāo)的離散程度來(lái)構(gòu)造權(quán)重，在此，相較于主觀賦權(quán)法，客觀賦權(quán)法更為適用。進(jìn)一步，熵值法為較常用的客觀賦權(quán)法。熵代表了該指標(biāo)變化的相對(duì)速度，相對(duì)水平由樣本均值化后的值來(lái)表征，將二者相乘即可測(cè)度創(chuàng)新極的值。因此，本文采用熵值法測(cè)度創(chuàng)新極影響因素的權(quán)重具有一定的適用性。同時(shí)，本文的數(shù)據(jù)滿足該方法所需完整數(shù)據(jù)樣本的要求，因此，采用熵值法測(cè)評(píng)長(zhǎng)三角創(chuàng)新極的綜合指標(biāo)也是科學(xué)的。

(2)空間統(tǒng)計(jì)分析法。本文以地理信息系統(tǒng)的空間分析作為探討城市群創(chuàng)新發(fā)展的非均衡性與創(chuàng)新極空間結(jié)構(gòu)分布的主要手段，利用地統(tǒng)計(jì)分析方法與ArcGIS軟件對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行研究。

4 實(shí)證分析結(jié)果

4.1 長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新非均衡發(fā)展分析

(1)重心測(cè)度模型選擇。重心是指物體處于任何方位時(shí)各部位所受重力的合力作用點(diǎn)，然而社會(huì)研究中，區(qū)域重心指各區(qū)域權(quán)重間的拉力平衡點(diǎn)。不同于已有相關(guān)文獻(xiàn)僅用專(zhuān)利量測(cè)度區(qū)域創(chuàng)新重心的定義，考慮到各區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展受創(chuàng)新投入、產(chǎn)出、環(huán)境等因素影響，本文首先通過(guò)用熵值法確定各市創(chuàng)新綜合指標(biāo)值作為區(qū)域權(quán)重，繼而根據(jù)各市的地理坐標(biāo)計(jì)算創(chuàng)新重心。區(qū)域重心的位置一般用經(jīng)緯度表示，計(jì)算公式如下：

(1)

式中，(Xt,Yt)表示第t年區(qū)域創(chuàng)新重心的經(jīng)緯度坐標(biāo)；Gl表示第l個(gè)城市的創(chuàng)新能力； (xl,yl)表示第l個(gè)城市的地理坐標(biāo) (查閱全國(guó)地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)得到長(zhǎng)三角各市的地理坐標(biāo)即經(jīng)緯度坐標(biāo))。

同時(shí)，根據(jù)歷年長(zhǎng)三角區(qū)域創(chuàng)新重心坐標(biāo)，可由其移動(dòng)方向和移動(dòng)距離表征重心演化規(guī)律。計(jì)算方法如下：假設(shè)(Xi,Yi)為第i年的創(chuàng)新重心、(Xj,Yj)為第j年的創(chuàng)新重心，θ為第j年相對(duì)于第i年的移動(dòng)方向，則有：

(2)

其中，-180°≤θ≤180°，以正東方向?yàn)?°旋轉(zhuǎn)，逆時(shí)針為正，即θ∈ (0°,90°)表明重心向東北移動(dòng)、θ∈ (90°,180°)表明重心向西北移動(dòng)、θ∈ (-90°,0°)表明重心向東南移動(dòng)、θ∈ (-180°,-90°)表明重心向西南方向移動(dòng)。

第j年相對(duì)于第i年的重心移動(dòng)距離可記為D：

(3)

式中，常數(shù)R為111.111，是將地理表面坐標(biāo)(°)轉(zhuǎn)換為平面距離(km)的系數(shù)。

(2)長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新重心區(qū)位及演變軌跡。創(chuàng)新重心的演變是長(zhǎng)江三角洲城市群創(chuàng)新格局變動(dòng)的直觀表現(xiàn)，城市群創(chuàng)新能力在區(qū)域中的變化最終都反映在重心的移動(dòng)軌跡上。根據(jù)前文提到的關(guān)于重心的測(cè)算方法，結(jié)合 (1)— (3)式，可計(jì)算出2007—2016年長(zhǎng)三角城市圈的創(chuàng)新重心及移動(dòng)趨勢(shì)，如表2所示。

表2 長(zhǎng)三角地區(qū)創(chuàng)新重心移動(dòng)方向和距離

由表2可以看出，2007—2016年創(chuàng)新重心落在東經(jīng)120.1913°～120.4948°、北緯31.1019°～31.1822°之間。為了更直觀、形象地表征長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新重心位置及移動(dòng)趨勢(shì)，依據(jù)表2中各坐標(biāo)位置，結(jié)合ArcGIS軟件繪制圖1。

圖1 長(zhǎng)三角地區(qū)創(chuàng)新重心移動(dòng)軌跡

由圖1可看出，重心點(diǎn)均落在江蘇省蘇州市的西南部，而按照公式計(jì)算出長(zhǎng)三角區(qū)域的幾何中心為 (119.5053°E,31.1334°N)落入常州市境內(nèi)。因此，創(chuàng)新重心偏離于幾何中心的東南方向，說(shuō)明以上海為首的東部地區(qū)創(chuàng)新能力高于西部，該城市群的創(chuàng)新發(fā)展是非均衡的，在空間上存在差異。同時(shí)，創(chuàng)新重心總體上都在由東向西、自南至北移動(dòng)，逐漸向幾何中心靠近，說(shuō)明長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新不均衡發(fā)展的現(xiàn)象在不斷改善。其中2007—2011年創(chuàng)新重心在經(jīng)緯度上均存在較大波動(dòng)，明顯地向西北方向移動(dòng)；2011—2016年緯度變化幅度很小，在經(jīng)度方向上移動(dòng)較為劇烈，創(chuàng)新重心明顯地向西靠近。經(jīng)緯度的變化說(shuō)明我國(guó)長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新發(fā)展既有東西差異也存在南北差異，各個(gè)方向間不斷拉扯導(dǎo)致了重心的移動(dòng)。近年來(lái)由于國(guó)家針對(duì)長(zhǎng)三角的規(guī)劃和戰(zhàn)略，使長(zhǎng)三角其他各市的產(chǎn)業(yè)布局和資源配置不斷優(yōu)化，故創(chuàng)新重心不斷向幾何中心方向移動(dòng)。

進(jìn)一步，由上述分析可以看出，對(duì)長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新發(fā)展而言，城市群創(chuàng)新重心顯著區(qū)別于長(zhǎng)三角城市群幾何中心，說(shuō)明存在 “重心偏離”現(xiàn)象。其中，偏離方向即空間中的 “高密度”部位，偏離的距離則為均衡程度[25]，說(shuō)明長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新發(fā)展并非均衡分布。

4.2 長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新極空間結(jié)構(gòu)分析

本文選取TW指數(shù)對(duì)創(chuàng)新極化進(jìn)行測(cè)度，計(jì)算公式如下：

(4)

式中，N為全部地理區(qū)域的專(zhuān)利授權(quán)總數(shù)；s(i)為i城市的專(zhuān)利授權(quán)量；m和q(i)分別代表所有城市和i城市的創(chuàng)新指標(biāo)值；r為參數(shù)，取值為0到1之間；θ是正的常數(shù)標(biāo)量，本文取θ=0.5,r=0.5[26]。

為了測(cè)度長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新極化程度以及極化趨勢(shì)，根據(jù)式 (4)，對(duì)2007—2016年各地級(jí)市的創(chuàng)新極化程度進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)繪制了極化度的變化趨勢(shì)圖，如圖2所示。

圖2 長(zhǎng)三角地區(qū)創(chuàng)新極化趨勢(shì)

結(jié)果表明：2007—2016年，TW值均大于0.5，說(shuō)明了長(zhǎng)三角存在創(chuàng)新極化效應(yīng)。從整體趨勢(shì)來(lái)看，TW指數(shù)呈下降趨勢(shì)、即存在創(chuàng)新極化效應(yīng)但該效應(yīng)逐年遞減。同葉磊等[27]測(cè)算的2012年之前長(zhǎng)三角的經(jīng)濟(jì)極化度相比較，可以發(fā)現(xiàn)該階段經(jīng)濟(jì)極化度均比本文測(cè)算的創(chuàng)新極化度高，但二者變化趨勢(shì)一致。究其原因，主要在于長(zhǎng)三角各地區(qū)正處于加快自主創(chuàng)新的步伐、以深刻轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式的階段，從而科技創(chuàng)新是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要影響因素。但由于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)還受其他諸多因素的影響，使經(jīng)濟(jì)在各地區(qū)間差距相較創(chuàng)新更大，故其極化度整體都較高。從圖2可以看出，長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新極化趨勢(shì)大致可分為三個(gè)階段：一是2007—2010年，TW指數(shù)上下波動(dòng)、變化幅度較大，說(shuō)明該階段擴(kuò)散效應(yīng)較極化效應(yīng)弱；二是2010—2014年，變化趨勢(shì)較上一階段緩和；三是2014—2016年，TW指數(shù)下降趨勢(shì)十分平緩，該階段極化度基本未發(fā)生變化，第二階段和第三階段擴(kuò)散效應(yīng)超過(guò)極化效應(yīng)。整體看來(lái)TW指數(shù)從2007年的0.87857下降到2016年的0.56853，下降了約0.35個(gè)百分比，說(shuō)明近年來(lái)由于區(qū)域創(chuàng)新資源配置及創(chuàng)新環(huán)境建設(shè)的不斷優(yōu)化，高梯度與低梯度之間實(shí)現(xiàn)空間轉(zhuǎn)移，創(chuàng)新資源不勻質(zhì)現(xiàn)象逐漸減弱，故極化效應(yīng)不斷減小。

長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新極空間結(jié)構(gòu)分布分析如下：

(1)創(chuàng)新極空間結(jié)構(gòu)分布分析。隨著經(jīng)濟(jì)地理理論的發(fā)展，創(chuàng)新極被賦予了地理意義。而TW指數(shù)僅反映長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新發(fā)展在空間上的極化程度，具體哪些區(qū)域?yàn)楦呔奂瘏^(qū)域，哪些區(qū)域?yàn)榈途奂瘏^(qū)域并未表征出來(lái)。根據(jù)創(chuàng)新極化效應(yīng)蘊(yùn)含的含義，區(qū)域極化強(qiáng)調(diào)成員偏離均值的分布情況[28]。因此，要研究城市群創(chuàng)新極化的具體分布，本文基于長(zhǎng)三角城市群各區(qū)域創(chuàng)新綜合指標(biāo)值構(gòu)建城市群創(chuàng)新極化結(jié)構(gòu)，以長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新綜合指標(biāo)值的中位數(shù)為界，將全局空間分為外圍區(qū)和極化區(qū)。外圍區(qū)為創(chuàng)新水平較低區(qū)域，指標(biāo)值低于中位數(shù)的區(qū)域；極化區(qū)為創(chuàng)新水平較高，指標(biāo)值高于中位數(shù)的區(qū)域。進(jìn)一步再對(duì)極化區(qū)進(jìn)行細(xì)分，若兩個(gè)或兩個(gè)以上極化區(qū)域毗鄰則被劃為集聚區(qū)，即集極；若極化區(qū)周?chē)噜弲^(qū)域全為外圍區(qū)則為孤立區(qū)，即孤極。最后區(qū)域被劃分為 “集極-孤極-外圍”的兩極三區(qū)結(jié)構(gòu)體系。為了更詳細(xì)地了解具體區(qū)域的分布，在上述兩極三區(qū)結(jié)構(gòu)體系劃分基礎(chǔ)上，仍可進(jìn)行細(xì)分。例如，以創(chuàng)新綜合指標(biāo)值的3/4分位值為界將極化區(qū)分為主極化區(qū)和次極化區(qū)，同樣可按照是否與同類(lèi)區(qū)域毗鄰可劃分為集聚區(qū)和孤立區(qū)，由此可得 “主集極-主孤極-次集極-次孤極-外圍”的三極五區(qū)空間結(jié)構(gòu)體系，該空間結(jié)構(gòu)體系劃分可由ArcGIS軟件繪圖得出。

基于上述空間極化結(jié)構(gòu)劃分方法，分別對(duì)2007—2016年長(zhǎng)江三角洲各區(qū)域進(jìn)行分類(lèi)，最終構(gòu)建的 “主集極-主孤極-次集極-次孤極-外圍”的三極五區(qū)空間結(jié)構(gòu)體系如圖3所示 (僅展示空間結(jié)構(gòu)變動(dòng)較大的年份)。

從圖3以看出，外圍地區(qū)基本集中在北翼地區(qū)的北部及南翼地區(qū)的中西部。極化區(qū)大都分布在沿江、沿海、沿運(yùn)河、沿鐵路線地區(qū)，其中主集極涵蓋的范圍逐漸擴(kuò)大、主導(dǎo)地位的趨勢(shì)在不斷加強(qiáng)，最終零散的主孤極也都分布在各大都市圈的中心。就主集極而言，2007年兩大主集極區(qū)獨(dú)立分布在南北兩翼；2010年長(zhǎng)三角區(qū)域僅有一主集極、該集極位于東部江海交匯處、呈小工字形分布；2012年只有一個(gè)主集極、該集極仍位于江海交匯處、但形狀發(fā)生了變化、變?yōu)槟媳弊呦虻囊粭l狹長(zhǎng)的城市帶；2015年主集極覆蓋范圍較之前都大、縱貫?zāi)媳眱梢恚蚀蠊ぷ中畏植肌Ｖ鞴聵O數(shù)量變多、次集極數(shù)量不變但覆蓋區(qū)域發(fā)生了變化、次孤極數(shù)量減少，其中合肥升為主孤極、嘉興為主集極、南通市變?yōu)橥鈬鷧^(qū)。總體來(lái)看，極化區(qū)等級(jí)在不斷升高。

圖3 長(zhǎng)三角區(qū)域創(chuàng)新空間極化結(jié)構(gòu)演化

(2)創(chuàng)新極空間結(jié)構(gòu)演化分析。

① 沿海地區(qū)極化區(qū)等級(jí)升高、范圍不斷擴(kuò)大。沿海地區(qū)憑借靠海的先天地理優(yōu)勢(shì)、制度變遷與技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的地區(qū)資源配置高效率，具備一定的創(chuàng)新軟環(huán)境和良好的區(qū)域創(chuàng)新能力，故極化區(qū)等級(jí)升高的同時(shí)范圍也不斷擴(kuò)大。比如，嘉興市北與上海毗鄰、南與杭州市相接，其利用區(qū)位優(yōu)勢(shì)并享受對(duì)外開(kāi)放等各項(xiàng)優(yōu)惠政策，由最開(kāi)始的次孤極變?yōu)榱酥骷瘶O。紹興市由主極變?yōu)榇螛O再變?yōu)橹鳂O，故導(dǎo)致與其相鄰的杭州和寧波也經(jīng)歷了由主集極向主孤極再向主集極的轉(zhuǎn)變。最后形成的一大主集極覆蓋區(qū)域范圍高達(dá)7個(gè)，整個(gè)空間水平較均衡發(fā)展，極化區(qū)等級(jí)升高。

② 沿江地區(qū)極化區(qū)先擴(kuò)張?jiān)倏s小。長(zhǎng)江兩岸由于地勢(shì)差異導(dǎo)致創(chuàng)新能力差距較大。其中，長(zhǎng)江北岸地區(qū)中南通市由最初的極化區(qū)變?yōu)橥鈬鷧^(qū)、剩余各市基本都保持為外圍區(qū)。長(zhǎng)江南岸交通發(fā)達(dá)且易接收來(lái)自上海的輻射和帶動(dòng)作用，故極化區(qū)長(zhǎng)期存在。鎮(zhèn)江市和常州市由于距離上海市較遠(yuǎn)且應(yīng)對(duì)各項(xiàng)政策相對(duì)反應(yīng)較遲緩，所以創(chuàng)新能力比長(zhǎng)江南岸其他市弱一些。因此，鎮(zhèn)江市由外圍升為次極、常州市由次極變?yōu)橹鳂O最終再變?yōu)榇螛O，導(dǎo)致沿江極化區(qū)范圍先擴(kuò)大再減小。

③ 沿京杭運(yùn)河地區(qū)極化區(qū)等級(jí)升高且數(shù)量變多。由于運(yùn)河便利的水路交通促進(jìn)了沿線城市的技術(shù)交流與進(jìn)步，因此，沿京杭運(yùn)河地區(qū)外圍和次孤極升為次集極區(qū)且有次孤極升為主集極，極化區(qū)數(shù)量變多的同時(shí)等級(jí)也在升高。

④ 沿鐵路線整體極化區(qū)變多。長(zhǎng)江三角洲地區(qū)鐵路以京滬線、滬杭線為主軸，杭甬線為輔線。京滬線主集極區(qū)先擴(kuò)大再縮小，究其原因還是鎮(zhèn)江和常州相較沿線地區(qū)發(fā)展緩慢。滬杭線沿線的上海市、嘉興市、杭州市由獨(dú)立的三個(gè)極化區(qū)演化為一整個(gè)主集極，集聚態(tài)勢(shì)增強(qiáng)。杭甬線路過(guò)杭州市、紹興市、寧波市，主集極區(qū)從有至無(wú)，同時(shí)，自2013年杭甬高鐵開(kāi)通后，三地之間交通更加便利，故主集極區(qū)再?gòu)臒o(wú)至有。

5 研究結(jié)論及相關(guān)政策建議

5.1 研究結(jié)論

(1)長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新發(fā)展存在非均衡現(xiàn)象。從創(chuàng)新重心的移動(dòng)軌跡能直觀地觀察到長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新格局的變動(dòng)，創(chuàng)新重心一直分布在江蘇省蘇州市境內(nèi)，與幾何中心有所偏差，說(shuō)明長(zhǎng)三角城市群創(chuàng)新發(fā)展并不均衡。但創(chuàng)新重心整體一直向西北方向移動(dòng)，即向幾何中心方向靠近，西部及北部的地區(qū)創(chuàng)新能力升高拉扯著重心往自身方向移動(dòng)，說(shuō)明創(chuàng)新不均衡現(xiàn)象正逐步得到改善。

(2)長(zhǎng)三角城市群的創(chuàng)新極化效應(yīng)總體上呈遞減趨勢(shì)，但其結(jié)構(gòu)分布具有共性。基于TW指數(shù)定量分析方法，可知2007—2016年長(zhǎng)三角城市群存在創(chuàng)新極化效應(yīng)。隨著時(shí)間的推移，極化效應(yīng)呈遞減趨勢(shì)，說(shuō)明城市群創(chuàng)新資源不勻質(zhì)的現(xiàn)象正逐漸得到改善。通過(guò)構(gòu)建由主集極、主孤極、次集極、次孤極和外圍區(qū)五部分構(gòu)成的創(chuàng)新極化空間結(jié)構(gòu)體系，可知外圍均集中在北翼北部和南翼的中西部地區(qū)，極化區(qū)則分布于交通便利的地區(qū)。

(3)長(zhǎng)三角城市群各局部區(qū)域創(chuàng)新極演化趨勢(shì)不盡相同。具體表現(xiàn)為：沿海地區(qū)極化區(qū)等級(jí)升高且范圍擴(kuò)大；沿江地區(qū)的極化區(qū)先擴(kuò)張?jiān)倏s小；沿京杭運(yùn)河極化區(qū)的等級(jí)升高、數(shù)量變多；鐵路沿線城市總體的極化區(qū)變多。

5.2 相關(guān)政策建議

(1)培育新的創(chuàng)新極，建立有效的創(chuàng)新發(fā)展模式。培育新的創(chuàng)新極有利于提高城市群整體創(chuàng)新能力，長(zhǎng)三角城市群內(nèi)創(chuàng)新極位于東部沿海地區(qū)，只有緊鄰其周邊的城市能接收到其輻射作用。而對(duì)于城市群西部及中部地區(qū)，需選擇創(chuàng)新能力較強(qiáng)的城市作為培育創(chuàng)新極的發(fā)展對(duì)象，比如合肥市及南京市，應(yīng)著力將其發(fā)展成為新的創(chuàng)新極，促進(jìn)長(zhǎng)三角城市群中西部地區(qū)的創(chuàng)新協(xié)調(diào)發(fā)展。

(2)充分發(fā)揮極點(diǎn)的示范帶動(dòng)作用，增強(qiáng)其對(duì)周邊地區(qū)的擴(kuò)散效應(yīng)。政府應(yīng)重視以創(chuàng)新極為核心帶動(dòng)城市群內(nèi)各區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的作用機(jī)制，擴(kuò)大極點(diǎn)的輻射范圍并增強(qiáng)其輻射強(qiáng)度，發(fā)揮創(chuàng)新極對(duì)周?chē)貐^(qū)的技術(shù)擴(kuò)散及帶頭引領(lǐng)作用。同時(shí)，根據(jù)創(chuàng)新極空間結(jié)構(gòu)分布的研究結(jié)論可知，交通要道沿線處極化區(qū)呈現(xiàn)擴(kuò)大趨勢(shì)，故可借助交通的便利性進(jìn)一步發(fā)揮極點(diǎn)對(duì)其他地區(qū)的擴(kuò)散效應(yīng)，以促進(jìn)城市群整體創(chuàng)新能力的提升。

(3)健全區(qū)域協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，促進(jìn)城市圈均衡發(fā)展。城市群應(yīng)加強(qiáng)協(xié)同創(chuàng)新，通過(guò)極點(diǎn)與落后地區(qū)的互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新資源的合理配置。同時(shí)，依據(jù)區(qū)域的異質(zhì)性發(fā)揮其比較優(yōu)勢(shì)，激發(fā)各區(qū)域潛力。且在現(xiàn)有城市群發(fā)展模式下，利用政策平臺(tái)打破行政區(qū)域壁壘，積極重構(gòu)區(qū)域政策的實(shí)施方向，實(shí)現(xiàn)城市群創(chuàng)新高質(zhì)量發(fā)展。