城市規模、創新能力與空間溢出效應

翟婧彤 張軍濤

[摘 要]以創新驅動經濟增長，激發城市活力和競爭力，是實現經濟高質量發展的關鍵。運用動態面板模型和空間面板模型，以2005—2017年長三角城市群地級及以上城市為研究對象，從人口、空間、經濟三個維度探討了城市規模對創新能力及其空間溢出效應的影響和作用機理。結果表明：城市創新能力存在明顯的空間溢出效應，且相關性隨時間逐漸增強;城市創新能力的空間分布特征分化明顯，呈現以上海為中心的高-高集聚和城市群北部低-低集聚;人口規模與創新能力存在“倒U型”關系，與創新能力的空間溢出效應具有顯著負相關關系;人力資本結構與城市創新能力在人口規模的調節效應下顯著正相關;經濟規模和空間規模的增加能夠顯著提升城市創新能力，但對于空間溢出效應的影響并不顯著。

[關鍵詞]城市規模;創新能力;空間溢出效應;莫蘭指數;空間杜賓模型

[中圖分類號]F061.5;F299.27[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0461（2020）12-0030-08

一、問題的提出

伴隨城鎮化進程的推進，城市規模逐漸擴大，以某一個或幾個超大型、特大型城市為中心所建立的世界級城市群對于一國乃至全球經濟的運行產生著重要影響。隨著我國經濟進入“新常態”，經濟發展進入“提質增效”的高質量發展階段，以創新驅動經濟增長，轉變經濟發展方式，成為新時期的重要戰略內容。創新能力是城市競爭力的重要體現，創新型產業的發展不僅能夠激發城市內部的經濟活力，同時也為其周邊地區營造了創新氛圍，從而進一步擴大了創新活動對城市乃至區域發展的積極影響。城市規模的擴張是人力資本和金融資本向城市集聚的過程，由此產生的集聚經濟效應以及循環累積效應都促使城市的人口、經濟、空間規模不斷增加。而在此過程中，城市創新能力也伴隨著人力資本和知識的積累與擴散得到加強，并對經濟發展起著加速器的作用。許多城市的經驗表明，創新更傾向于在規模較大的城市中產生和形成，并且兩者呈現出相互促進的演進趨勢。然而，隨著城市規模的進一步擴大，一方面由于城市承載力限制和集聚不經濟帶來的負面影響，會造成城市本身經濟運行效率和社會整體福利水平下降，阻礙城市創新能力的進一步增強和經濟的可持續發展;另一方面也會與周邊城市發生要素交流，產生創新的空間溢出。因此，研究城市規模對創新能力及其空間溢出效應的影響和作用機制，對于培育區域創新主體、完善區域創新協作網絡，持續發揮創新要素對城市和區域經濟增長的貢獻作用，進而實現高質量發展具有重要的理論與現實意義。

國內外理論研究和經驗研究均顯示，大城市的創新性活動更加頻繁。大城市擁有更多數量和更大密度的人力資本和企業資源，所產生的集聚效應能夠促進知識傳播，并且共享分工和專業化帶來的高效率，促進創新和產業增長[1-2]。Segerstrom等[3]根據熊彼特對于創新的定義對“產品生命周期”模型進行了研究，認為R&D對生產技術效率的提升產生著直接影響，創新活動發生的概率與城市規模相關;Packalen和Bhattacharya[4]分析了企業的要素需求結構以及與城市規模之間的關系，認為大城市比小城市在創新活動方面更具有優勢;Ciccone和Hall[5]認為，當城市就業人口密度增加時，會帶來擁擠效應和集聚效應的雙重影響，因此，人口密度增加的凈效應取決于邊際擁擠效應和邊際聚集效應哪個占優勢;王珍珍和穆懷中[6]通過對中國省份面板數據的實證研究發現，城市規模對人力資本外部性的影響存在雙重門檻，城市規模較小或過大會造成“集聚效應”不足和“擁擠效應”過度，從而不利于人力資本外部效應的發揮。伴隨城市規模的擴張和地區間交流日益頻繁，企業的創新活動不僅能夠促進城市內部創新能力的提升，從空間上看，也會隨著區域間的人員交流和要素流動在更大范圍內產生擴散和溢出。創新空間溢出的實質是知識溢出，知識溢出主要是指地理空間單元之間通過無意識的知識交流而獲得智力成果，從而促進區域經濟增長的過程[7]。已有研究通過實證檢驗了知識溢出對提升城市創新能力的重要作用，認為知識流動與溢出具有空間局限性，隨著空間距離的增加知識溢出迅速減弱[8-9]。隨著我國自主創新能力的提升，近年來有關中國創新能力溢出效應的研究也逐漸增加。Crescenzi等[10]通過對1995—2007年中國省級數據的實證研究，發現經濟發展較好的省份不僅具有良好的基礎設施條件、較高的產業專業化程度和專利率，而且其周邊地區也具有比較豐富的創新要素和良好的創新氛圍;Song和Zhang[11]運用SDM模型研究了溢出效應對中國區域創新能力的作用，認為創新產出、研發投入、集聚經濟是空間溢出效應的主要渠道;白俊紅等[12]研究并證實了研發要素的區際流動具有明顯的空間溢出效應，這種溢出效應對中國經濟增長呈現顯著的正向影響;周銳波等[13]運用中國地級市層面的數據考察了城市創新的時空演變特征和溢出效應，認為城市創新能力及其溢出效應與經濟水平、人力資本、研發投入等因素緊密相關，并且具有顯著的地區差異。

綜合已有研究可以發現，首先，創新通過集聚效應與擴散效應對其周邊地區產生影響。一方面，創新中心的形成會吸納周邊地區的創新要素向中心城市集中，從而抑制周邊地區的發展;另一方面，創新中心通過與周邊地區的人員流動、經濟合作、產業關聯等多種渠道產生擴散效應，對周邊地區的經濟發展和創新能力提升產生積極影響。因此，創新能力的空間效應是綜合作用的結果，其作用方向仍有待進一步探討。其次，創新中心的產生與城市規模緊密相關，并受到諸多因素的影響，但并非具有確定的線性關系。再次，城市規模與創新能力及其空間溢出效應等方面的研究多停留在省級區域層面，而不同城市創新能力往往存在較大差異，因此，從地級市層面出發研究單個城市的創新能力是必要的。城市群是城鎮化發展過程中的重要區域形態，具有密切的經濟和產業聯系，同時城市群內的城市規模分布具有一定的等級特征，從而成為了創新活動溢出和擴散的主要范圍[14-16]。本文從人口、空間、經濟三個維度出發，以2005—2017年長三角城市群地級及以上城市為研究對象，結合時空因素的影響，構建動態面板模型和空間面板模型，對城市創新能力的時空效應及其作用機制進行分析，為提升城市的創新能力、促進區域創新體系的形成提供理論與現實依據。

進一步探討長三角城市群內部各城市創新能力的局部空間分布特征和演進趨勢，對比分析2005年和2017年城市創新能力的莫蘭散點圖（如圖2所示）。從總體上看，長三角城市群各城市創新能力呈現空間自相關的分布特征，即高-高型集聚和低-低型集聚占據多數。

從空間分布上看，創新能力強的城市多分布在城市群中部和南部沿海城市，并以上海市為中心形成了創新的增長極;南京市和杭州市作為省會城市雖然本身創新能力較強，但對其周邊城市的帶動作用不足，高-低集聚態勢明顯;城市群北部的大部分城市則多呈現出低-低集聚，創新能力整體較弱。從演進趨勢上看，在2005—2017年間，城市群整體創新能力不斷增強，高-高集聚和高-低集聚型城市數量有所增加，其中南通市、紹興市、嘉興市等地的創新能力增長最為顯著。

（二）創新能力的空間溢出效應

由創新能力的全局莫蘭指數可知，長三角城市群的創新能力總體上存在正向的空間相關關系，為進一步探索城市規模對創新能力空間溢出效應的影響，構建空間面板數據模型，分別在空間鄰接矩陣、經濟矩陣和距離矩陣下對模型進行估計與檢驗。為保證結果的穩健性，在Wald檢驗和Lratio檢驗的基礎上，同時結合赤池信息準則（AIC）和貝葉斯信息準則（BIC）對模型進行檢驗與篩選，最終選擇時間與空間雙向固定效應的空間杜賓模型（SDM）的估計結果進行分析。在估計方法的選擇上，由于空間協方差的存在，OLS的估計方法在空間計量模型中的假設條件無法得到滿足，導致估計結果不一致，因此本文對模型進行ML估計。

Lesage和Pace[24]將空間溢出效應作為空間計量經濟學模型估計的核心內容之一，并認為“空間溢出效應是指單個空間單元某個變量變化所導致的空間影響，這是區別空間計量經濟學與許多空間統計模型的關鍵”。“空間溢出效應”是區別于傳統意義上“空間效應”的特殊概念，不僅包含一個空間單元上解釋變量對自身被解釋變量的直接影響，同時還存在對其他空間單元被解釋變量的間接影響，而這種間接效應正是所謂的空間溢出效應。因此，需要通過對模型進行偏微分處理將直接效應和間接效應分離出來，從而準確測度城市規模對創新能力的空間溢出效應。

SDM模型的分解效應估計結果如表5所示。

首先，在距離權重矩陣下，城市人口規模對創新能力的溢出效應在10%的顯著性水平下為負，表明人口規模過大會對城市周邊地區的創新產出產生消極影響。中心城市人口規模的擴張會對周邊城市產生競爭壓力，吸引周邊城市的人才、資本等創新要素向中心城市聚集，從而產生創新能力的負向溢出效應。

其次，城市經濟規模對創新能力的間接效應為正但不顯著，表明城市經濟增長與創新產出增加可能是相互促進的過程，且城市的經濟規模越大，其對周邊城市的輻射帶動作用越強，空間溢出效應也越強。一方面，當城市的經濟規模增加到一定程度時，集聚經濟和規模經濟產生的正外部性容易被擁擠效應所產生的負外部性弱化，促進要素向城市外部擴散，產生空間溢出效應;另一方面，現代交通和通訊技術的發展大大弱化了傳統意義上的時間和空間距離，使得創新要素在更大范圍內得以流動和擴散，實現跨區域的人才交往和產業合作，促進了周邊城市創新能力的提升。

最后，城市空間規模對創新能力的溢出效應在不同空間權重矩陣下的估計結果有所差別且并不顯著。表明隨著城市空間規模的擴大，城市本身的創新能力得以提升，但對于周邊城市的創新能力會產生不確定性的影響。一方面，城市空間規模的擴張為城市的發展提供了充足的土地資源，也為當地創新產業的發展提供了施展空間，有助于該城市創新能力的提升和創新的擴散;另一方面，空間規模較大的城市可能存在較強的城市內部創新協作體系和完善的本地市場，從而強化了對周邊地區創新要素的虹吸效應，弱化了創新要素的擴散作用，使城市空間規模與創新能力的溢出呈現出負相關關系。

五、結論與政策建議

（一）主要結論

本文從人口、空間、經濟三個維度出發，對長三角城市群城市創新能力的時空效應及其作用機制進行了實證研究，得出以下主要結論：

長三角城市群城市創新能力存在顯著的空間正相關關系，且相關性隨時間呈現逐漸增強的趨勢;城市創新能力的空間分布特征分化明顯，呈現以上海為中心的高-高集聚和城市群北部低-低集聚的特征。上海、杭州、南京作為城市群核心城市，在經濟發展水平、公共服務和基礎設施供給等方面具有絕對優勢，對創新要素的吸引力遠遠大于城市群其他城市。上海對周邊地區的輻射帶動作用明顯，相比之下，杭州和南京的輻射帶動作用相對較弱，尤其是城市群北部的多數城市創新能力整體較弱，沒有很好地融入城市群創新體系之中。

人口規模與創新能力存在“倒U型”關系，與創新能力的空間溢出效應具有顯著負相關關系;同時，人力資本結構與城市創新能力在人口規模的調節效應下顯著正相關，并且隨著人口規模的擴大，高技能勞動力集聚產生的知識溢出效應不斷增強，從而對城市創新能力的提升具有顯著的促進作用。因此，城鎮化質量的提升應當更加注重對人才結構的優化，而非單純的規模擴張。

經濟規模和空間規模的增加能夠顯著提升城市創新能力，但對于空間溢出效應的影響并不顯著。城市經濟規模和空間規模的增長與創新能力提升是相互促進的過程，經濟規模和空間規模擴大有利于吸引更多的人才、資金、企業總部、科研機構等創新要素和創新主體流入該城市，同時也有利于自身產業體系完善和產業結構優化，從集聚（數量）和效率（質量）兩方面提升城市的綜合創新能力。

（二）政策建議

隨著我國經濟發展步入“新常態”，經濟增速減緩、增長動力不足等一系列問題開始顯現，亟需通過轉變經濟增長方式培育新的國際競爭優勢，以創新驅動我國經濟的高質量發展。長三角城市群作為我國著力培育的世界級城市群之一，具有豐富的創新資源和創新潛力，城市之間發達的交通網絡和開放的區域經濟環境為長三角城市群奠定了良好的區域合作基礎，如何更加充分地發揮長三角城市群自身的創新優勢和區域協同力量，對于增強區域乃至中國的國際競爭力、探索新的經濟增長方式具有重要的現實意義和借鑒作用。

應強化次級中心的輻射帶動作用，完善創新網絡體系。在城市群內部，城市規模往往呈現出一定的等級分布特征，規模較大的城市會形成區域的增長極和創新中心，并且在區域協作機制下對周邊城市產生較強的輻射帶動作用，促進區域創新體系的形成。長三角城市群不僅應當集中優勢資源增強區域中心城市（上海）的經濟實力和國際競爭力，同時還要強化次級中心（南京、杭州、合肥）的輻射帶動作用，加強區域創新網絡體系建設，提升城市群的整體創新能力。

優化人力資本結構，發揮知識經濟效應。隨著我國城鎮化進程的推進和產業結構的變遷，創新驅動成為“新常態”下經濟增長方式變革的主旋律，高技能人才作為創新的核心生產力對于提升城市生產率、激發創新活力具有重要作用。因此，城市群各城市應當在加大人才引進力度的同時，積極建立區域性的人才交流機制，通過高技能人才之間的學習與交流，最大程度發揮知識的溢出效應，提升區域整體的創新能力。

在高質量發展和區域協同背景下，長三角城市群應當充分發揮區域中心城市的輻射帶動作用，破除體制障礙和行政壁壘，從人才交流、產業協同、公共服務等多方面建立城市群內部的協調機制，完善區域創新協作體系，以創新驅動產業發展，不斷增強長三角城市群的整體競爭力，為打造世界級城市群奠定堅實基礎。

[注 釋]

①中經網統計數據庫：http：//db.cei.cn/page/Default.aspx。

②統計年鑒來源于中國知網年鑒數據庫：http：//data.cnki.net/Yearbook/Navi？type=type&code=A。

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