區域科技創新、經濟發展與生態環境的協調發展研究
——基于省級面板數據的實證分析

段 新，戴勝利，廖凱誠

(1華中師范大學公共管理學院，湖北武漢 430079；2同濟大學經濟與管理學院，上海 200092)

1 研究背景

經濟的快速發展對于增加就業，提高人們的生活水平，促進社會穩定都十分重要。如何避免因經濟發展而導致的生態環境惡化和發揮科技創新在驅動經濟發展，提高經濟發展效率，增強經濟發展的可持續性，一直都是世界各國政府和學術界普遍關注的話題[1-2]。我國經濟自從1978年改革開放以來發展取得了舉世矚目的成就，但是在經濟高速發展的過程當中，我國的生態環境也遭受了嚴重破壞，每年環境污染造成的經濟損失大約為GDP的2%到3%[3]。與此同時，近些年來我國經濟發展面臨著越來越大的下行壓力，經濟發展進入新常態，而此時科技創新對經濟發展驅動作用與發達國家相比存在著明顯差距。針對上述兩大問題，我國一方面積極開展環境污染攻堅戰[4]，以扭轉生態環境的惡化趨勢，另一方面大力推進“大眾創業，萬眾創新”[5]，實施創新驅動戰略以提升經濟發展質量和可持續性。經濟發展帶來的環境污染問題和科技創新驅動不足而導致的發展動力不足問題，是我國政府實施環境污染攻堅戰和創新驅動戰略的主要動力。因此，研究科技創新、經濟發展與生態環境三者之間的關系，對于解決我國發展中出現的創新驅動不足和生態環境惡化具有重要的現實意義。

就科技創新與經濟發展的關系而言，早在20世紀，就有學者發現技術水平對經濟的發展具有重要影響[6]，此后，Park等[7]等國外學者以及國內的張來武[8]等人分析了科技創新對經濟發展的具體作用，其中楊武等[9]，通過構建指標體系，對我國科技創新對經濟發展的驅動效果及結構優化進行了測算，研究發現我國科技創新產出效率較低，經濟結構也并沒有得到優化，此外，還有很多學者分析了科技創新與經濟發展的耦合協調情況和時空變化情況[10]。就經濟發展與生態環境的關系來說，目前以經濟發展和生態環境作為研究主題的成果非常多，其中最著名的就是環境庫玆涅茨曲線 (Environmental Kuznets Curve，EKC)。有很多學者專門針對環境庫茲涅茲曲線(EKC)展開了相當豐富的研究[11]，除此之外，國內的諸多學者對我國不同地區的經濟發展和環境污染之間的關系進行了探討[12]。但是從耦合協調度視角研究經濟發展跟環境污染之間關系的論文相對較少，其中趙雪雁[13]研究發現甘肅省的經濟發展與環境質量的交互耦合關系呈現三次曲線。最后，就科技創新、經濟發展與生態環境三者之間的關系來說，現有的研究主要集中于分別測算它們三者中的兩兩之間的關系[14-15]，將三者放在一起起來共同分析的研究鳳毛麟角。

由于科技創新、經濟發展環境污染三者之間并非是相互孤立、彼此隔離的,處理好經濟發展和環境污染之間的關系是目前我國面臨的重要問題，二者皆離不開科技創新的支持?，F有的從耦合協調視角出發的文獻大多只是分析它們兩兩之間的協調機制，研究科技創新、經濟發展和生態環境三者協調關系的成果較少。鑒于此,本文嘗試運用熵值法、變異系數和耦合協調模型對此作出相應的探索，以厘清我國科技創新、經濟和生態環境的協調發展情況。

2 科技創新、經濟發展和生態環境耦合協調機理

科技創新和生態環境是經濟發展過程中需要重點關注的兩個方面，它們三者可視為由不同要素構成的三個系統，彼此之間相互聯系、相互影響，交互耦合(見圖1)。一方面經濟的發展可以為科技創新的進步和環境污染治理提供相應的資金支持和物質保障，以推動科技創新的進步和生態環境的改善；另一方面科技創新的進步不僅可以為經濟的發展提高驅動力，還可以為環境治理提供相應的技術手段，而生態環境的則日益成為經濟發展和科技創新的重要前提。對于三者協調關系的研究既來自于我國改革開放四十年以來的發展實踐，又是為了回應經濟發展新常態背景下實施科技創新驅動戰略和環境污染攻堅戰的實踐需求。

圖1 科技創新、經濟發展和生態環境耦合協調機理

首先，科技創新為經濟發展提供驅動力量，而經濟發展則為科技創新提供物資保障。目前科技創新日益成為經濟發展的重要驅動力量，這種驅動作用主要體現在優化產業結構、推動經濟發展方式的轉型升級和增強經濟發展動力上。在國際競爭中,一國的綜合競爭力越來越依靠科技創新，但是我國的科技創新對經濟發展的貢獻率比歐美等創新型國家低了近30%[16]。與此同時，經濟發展對于科技創新的影響是十分重要，這主要是因為科技創新是一個涉及到創新環境、創新投入和創新產出等多要素的系統[17]，經濟的發展可以提高改善科技創新環境，增加科技創新投入，為科技創新產出在教育、醫療、交通、農業等領域提供廣闊的應用空間。

其次，經濟發展和生態環境，二者既對立又統一。經濟發展作為人類的一種生產活動，需要良好的生態環境作為物質基礎[18]，但是人類社會的發展歷程表明在經濟發展的過程中不可避免的會出現環境污染問題?，F有研究普遍認為二者之間呈現出一種倒“U”型關系，即在經濟發展的初期，生態環境會隨經濟的發展而惡化；但是當經濟發展到一定階段之后，環境污染逐漸隨經濟發展而逐步降低[19]。但是，結合我國的發展經歷可以發現我國的環境污染是隨著經濟發展的而逐步惡化的，這主要是由于我國粗狂式的發展方式導致的，未來我國環境污染的減輕不是自發產生的，而是需要加快經濟結構、實現產業轉型升級以及加大對環境治理的資金和技術投入力度，這些都與經濟的發展密切相連。

最后，科技創新為生態環境治理提供技術支持，而嚴厲的環保政策科技可以激勵企業進行技術創新。一方面，科技創新可以推動產業結構的轉型升級和經濟發展方式的轉變，進而提高資源利用效率，減少污染物的排放，改善生態環境質量，已有研究證明科技創新能有效改善二氧化硫的排放強度，同時科技創新成果還可以應用到廢水廢氣等污染物的處置領域，改進環境污染處理技術，增強社會對環境污染的治理能力。另一方面，生態環境的改善可以為科技創新提供前提和基礎，而嚴厲的環境保護政策可以刺激企業進行技術創新，提高企業競爭力[20]。

總而言之，科技創新、經濟發展和生態環境，三者相互聯系，彼此制約，只有三者實現了協調發展，才能解決我國經濟發展過程中出現的經濟發展動力不足和生態環境惡化問題，才能實現經濟發展又好又快、科技創新能力不斷增強，生態環境日益改善的目標。

3 研究方法與模型構建

3.1 科技創新、經濟發展與生態環境的綜合評價

首先，需要對原始數據進行標準化處理，以消除指標度量單位和量綱不同而產生的影響，具體如下：

正向指標：

(1)

負向指標：

(2)

式中：xkij表示樣本值；max(xkij)和min(xkij)分別表示樣本數據中的最大值和最小值。

然后，計算指標權重，在本文中采用客觀賦權法中的熵值法來計算各指標的權重，具體如下：

(3)

(4)

最后，分別計算科技創新系統(UT)、經濟發展系統(UD)和生態環境系統(UE)的發展水平，計算公式如下：

(5)

3.2 科技創新、經濟與生態環境發展的區域差異

變異系數(CV index)又叫標準化率，通常用其來反映樣本數據的變異程度，在本文中運用變異系數計算不同區域的科技創新、經濟發展和生態環境的區域差異，變異系數越大說明區域發展差異越大，區域發展越不均衡，反之，區域發展差異越小，區域發展越均衡，具體計算公式如下：

(6)

3.3 耦合協調度模型及其等級劃分

借助物理學中的耦合概念來計算科技創新、經濟發展和生態環境三個系統之間的耦合協調度，由于涉及到三個系統。因此，它們之間耦合度涵蓋了兩元系統耦合與三元系統耦合兩個類型，具體的測算模型如下：

首先，兩元系統耦合協調模型，參考已有的研究成果[21-22]，得出兩耦合協調度公式如下：

C=(U1U2)/[(U1+U2)/2]2

(7)

如果兩個系統的發展都處于較低水平，但是卻可以得到較高的協調度，這不能反映二者的真實發展情況。因此，需要構建兩系統的耦合協調度計算模型如下：

T=αU1+βU2

(8)

D=C×T

(9)

式中：C表示兩系統之間的協調度；T表示兩系統的綜合發展水平；D為兩系統的耦合協調度。α和β為兩系統的權重，滿足α+β=1，在本文中認為兩者同等重要，將α與β分別取值0.5。

其次，借鑒相關研究成果[23]，可以得出3個系統的協調度計算公式：

c=3(U1U2+U1U3+U2U3)/(U1+U2+U3)2

(10)

但是，如果三個系統的發展都處于較低水平，卻同樣可以得到較高的協調度，因此對公式(10)作出修正，以構建能夠真正反應三系統的耦合協調度的計算模型如下：

t=δU1+εU2+ηU3

(11)

d=c×t

(12)

式中：c表示3個系統之間的協調度，t表示三系統的發展水平，d表示三系統之間的耦合協調度，δ、ε、η為權重，表示三系統的重要性，在本文中對它們均取值1/3。

為了更加直觀地反映科技創新系統(UT)與經濟發展系統(UD)和生態環境系統(UE)之間的耦合協調狀態，將它們的耦合協調劃分為10個等級(見表1)。

表1 耦合度的判別標準及劃分類型

3.4 科技創新、經濟發展和生態環境指標體系的構建

基于指標體系構建的系統性、整體性、科學性和指標的代表性以及數據的可獲得性原則，本文分別構建了科技創新、經濟發展和生態環境的指標體系，具體如下：首先，科技創新能力的直接表現形式就是科技創新成效，而科技創新成效的往往是由科技創新投入和科技創新產出決定的。因此，結合已有的研究[24-25]，從科技創新投入、科技創新產出和科技創新成效三個維度出發選取經濟活動人口中大專及以上學歷人口比重、人均GDP、科技撥款占財政撥款的比重和互聯網普及率等11個指標構建科技創新指標體系(見表2)。其次，經濟的發展不僅僅包括經濟規模的增長，還包括經濟結構的改善和經濟效益的提升，于是從發展規模、發展結構和發展效益這三方面選取GDP、工業生產總值和社會固定資產投資額等13個指標構建經濟發展的指標體系(見表2)。最后，現有的研究大多從污染物的排放和污染物的治理這兩方面出發評估區域生態環境質量[26]，但是，區域生態環境質量不僅僅與污染物的排放和污染物的治理直接相關，還有該地區的自然環境狀態有關，這主要是因為對于污染物的排放大自然本身存在著一定的修復能力，自然環境狀況不同對污染的修復能力也不相同?；谶@一考量，從環境污染產生、環境污染治理和自然環境基礎三方面出發選取工業固體廢棄物產生量、廢水排放總量(萬t)、廢氣排放總量等11個指標構建區域生態環境的評價指標體系(見表2)。

表2 科技創新、經濟發展和生態環境系統評價指標體系

注：1)各指標數據全部來源于《中國統計年鑒(2017—2003)》《中國工業統計年鑒(2017—2003)》《中國環境統計年鑒(2017—2003)》《中國科技統計年鑒(2017—2003)》《中國高技術統計年鑒(2017—2003)》及各地區的統計公報，部分缺失數據按年均增長率均值和插值法估算所得；2)本研究所有數據的計算結果均保留3位小數

4 實證分析

4.1 區域科技創新、經濟發展和生態環境的總體評價

根據公式(5)可以計算出2002—2016年我國科技創新、經濟發展和生態環境的綜合發展水平，由于篇幅有限，僅列出部分年份的計算結果(見表3)，然后將全國30個省市區按照區域劃分為東部、東北、中部和西部4個不同的區域，可以直觀的發現2002—2016年我國科技創新、經濟和生態環境在不同區域的發展變化情況(見圖2)。

表3 科技創新、經濟發展和生態環境系統發展指數

表3(續)

從表3中可以發現2002—2016年我國30個省市區的科技創新、經濟發展和生態環境在整體上呈現出不斷發展的態勢。其中全國科技創新的平均發展水平從0.150發展到了0.830、經濟發展的平均發展水平從0.307發展到了0.804，生態環境從2002年的0.266發展到2016年的0.539，由此可見在2002—2016年的15年間科技創新的發展變化情況最大，經濟發展最次，生態環境的發展幅度最小。

從圖2可以發現我國不同區域的科技創新、經濟發展和生態環境的發展情況。在2002—2016年我國不同區域的科技創新系統、經濟發展系統和生態環境系統綜合指數總體上在不斷提高，且科技創新的增長變化最大，經濟發展系統的增速次之，生態環境系統的增長變化最小。另外從圖2中可以發現，不同區域的科技創新曲線、經濟發展曲線和生態環境曲線在2009年前后相交，在2009年之前生態環境系統的綜合評價最高，其次是經濟發展系統，最后是科技創新系統，但是這一局面在2009年之后發生逆轉，于是可以將三個系統的發展過程劃分為兩個階段：初步發展階段和快速發展階段(見表4)。

在初步發展的第I階段(2002—2009年)，除2002年之外，全國四大區域的生態環境綜合發展水平要高于科技創新和經濟的發展水平。另外我們還可以發現在這一階段我國的科技創新、經濟發展和生態環境的發展呈現的是波動增長態勢，但是科技創新的發展增速最大，并且在第Ⅱ階段繼續保持迅猛發展勢頭，從全國層面來看經濟發展和生態環境呈現的是在波動中小幅發展的態勢。在第I階段(2002—2009年)科技創新系統年均遞增量是經濟發展系統遞增量的4倍、生態環境系統的遞增量的2.55倍,這主要是因為步入新世紀以后，我國越來越重視科學技術在推動社會發展中的重要作用，不斷加大對科技創新的資金投入力度和人員支持力度，科技創新的發展勢頭越來越迅猛。

在快速發展的第Ⅱ階段(2009—2016年)(見圖2)，科技創新的發展水平最高，經濟發展次之，生態環境最后，但是三者均處于快速增長階段，這三者之間呈現出著較強的正相關關系，這可能是由于2008年下半年以后受國際金融危機的影響，我國啟動了相應的經濟刺激計劃和加大了對科技創新的投入力度，而2015年以后，我國又加快推進供給側結構性改革以及萬眾創新和科技創新驅動戰略，導致我國的科技創新和經濟處于快速發展階段，與此同時在這一時期我國在發展過程中更加注重對生態環境的保護，加大了環境污染治理的投入力度，使得我國的生態環境持續改善改善，但是由于科技創新和經濟發展指數的年均遞增量明顯高于生態環境的年均遞增量，導致在這一階段科技創新和經濟發展的發展勢頭超越了生態環境系統，呈現出科技創新發展水平最高，經濟發展次之，生態環境最后的局面。

圖2 2002—2016年科技創新、經濟發展和生態環境的區域變化情況

最后，從圖2中可以發現，在第I階段我國的科技創新、經濟發展和生態環境之間的發展水平和發展速度差異較大，三者之間并沒有形成有效的協同發展的局面，但是在2009年之后的第Ⅱ階段，我國的科技創新、經濟發展和生態環境的發展三者之間的發展呈現出較強的正相關關系，三者的發展開始步入相互促進，共同有序的協調發展發展狀態，此外在2016年東北地區的科技創新、經濟發展和生態環境的發展水平明顯地區全國其他地區。為此，將在下文中分析科技創新、經濟發展和生態環境三者之間區域發展差異和彼此之間的協調發展程度，以便更加精準地了解科技創新、經濟發展和生態環境的區域發展狀況以及三者之間的協調發展情況。

表4 科技創新、經濟發展和生態環境的階段性特征

4.2 科技創新、經濟和生態環境發展的區域差異

根據公式(6)可以計算出我國東部、東北、中部和西部地區的科技創新、經濟發展和生態環境的區域變異系數(見圖3)。

圖3 2002—2016年科技創新、經濟發展和生態環境的變異系數

從圖3可以發現2002—2016年我國四大區域的科技創新、經濟發展和生態環境的變異系數整體上呈現出在波動中下降的趨勢，區域發展差距在縮小，這說明進入世紀以后我國采取的西部大開發，東北振興和中部崛起戰略在縮小區域發展差距，促進區域均衡發展方面起到了積極的作用，與經濟發展和生態環境的差異系數對比發現，科技創新的區域差異下降趨勢最大接近0.2，但是直到2016年科技創新的變異系數仍然要高于經濟發展和生態環境的變異系數，因此，未來我國科技創新的區域發展差異，仍然有較大的縮小空間。根據四大區域的科技創新在2016年的發展情況(見表3)，可知直到2016年，東北地區和西部地區的科技創新發展水平仍然明顯低于東部地區和中部地區的科技創新發展水平，這主要是由于東北地區和西部地區的科技創新投入要明顯低于東部地區和西部地區，進而導致他們的科技創新產出和成效與中東部地區也存在著明顯的差距。因此，未來要進一步加大我國東北和西部地區的科技創新的投入力度。

表5 區域科技、經濟與環境三系統兩兩耦合度

表5(續)

4.3 科技創新、經濟發展與生態環境的系統耦合

4.3.1 科技創新、經濟發展和生態環境的二元耦合

在上文中分析了我國的科技創新、經濟發展和生態環境在2002—2016年的發展水平和區域差異，繼續前文的思考，我國科技創新、經濟發展和生態環境三個不同系統在共同發展的情況下，它們彼此之間的協調狀態如何呢？通過公式(7)、(8)、(9)可以得出二元系統的耦合協調度值(見表5)，限于篇幅僅列出2002、2007、2011和2016年的計算結果。

從表5可以發現近15年以來我國的科技-經濟、科技-環境以及經濟-環境的耦合協調度均呈現不斷增長的趨勢，基本上實現了從極度失調衰退與嚴重失調衰退向協調發展的轉變，但是不同系統之間的二元耦合協調發展在不同區域仍然存在著諸多差異(見圖4)。

(1)在2002—2016年的15年間，科技-經濟的耦合協調除2004出現波動以外總體上呈現不斷增長的趨勢，東部、東北、中部和西部的耦合協調度分別從0.161、0.271、0.195、0.218增長至0.860、0.734、0.859、0.773實現了從嚴重失調衰退和中度失調衰退向中級耦合協調與良好耦合協調的轉變。從圖2(a)可以發現東部地區的科技-經濟的耦合協調增長勢頭最為迅猛，這一特征也與我國的東部地區科技創新實力雄厚，經濟發展水平高于其他區域的特點相符，但是我們可以看到在2015年與2016年中部地區的科技創新與經濟發展的耦合協調開始追趕上東部地區，表明我國實施的中部崛起戰略在促進中部地區追趕發展方面起到了一定的成效。

(2)科技創新與生態環境的耦合協調呈現出波動上升的趨勢，在2002年東部、東北、中部和西部的耦合協調度分別從0.152、0.273、0.183、0.208增長至0.732、0.614、0.724、0.657，實現了從極度失調衰退、嚴重失調衰退和中度失調衰退向初級耦合協調與中級耦合協調的轉變，但是在2009年之前他們的增長幅度較小。

(3)經濟發展與生態環境的耦合協調度相較于科技創新-生態環境和經濟發展-生態環境的耦合協調度而言增長幅度最小，在這15年間我國東部、東北、中部和西部的耦合分別從0.256、0.327、0.312、0.284增長至0.705、0.661、0.714、0.651，實現了從中度失調衰退和輕度失調衰退向初級耦合協調與中級耦合協調的轉變。但是在圖2c中我們可以發現在2010年之前經濟發展與生態環境的耦合處于中度失調衰退和輕度失調衰退等級，整體上呈現波動中停滯不前的平穩狀態，情況在2010年以后才發生改變，在2011—2016年二者的協調水平才開始快速發展。

總體來說，我國科技創新、經濟發展和生態環境的二元耦合協調增長趨勢與它們三者各自的發展趨勢相契合，并且它們的耦合協調增長趨勢同樣存在著明顯階段性特征即在2002—2009年的耦合協調緩慢增長階段和2010—2016年耦合協調快速增長階段。

圖4 系統耦合變化情況

4.3.2 科技創新、經濟發展和生態環境的三元耦合

根據公式(10)、(11)、(12)可以計算出我國科技創新、經濟發展和生態環境三系統之間的耦合協調情況(見表6)，圖4d描述了我國不同區域科技創新、經濟發展和生態環境三系統的耦合協調時序變化情況。

表6 中國省域科技、經濟與環境三元系統耦合度

表6(續)

首先分析科技創新、經濟發展和生態環境三元系統耦合協調的時序特征，從表3中的全國均值的變化情況來看耦合協調整體上呈現出在波動中上升的趨勢，耦合協調度從0.232增長到0.735，但是在2008年之前三系統的耦合協調等級一直處于中度失調衰退等級，這樣情況直到2009年才開始改觀，三者的耦合協調呈現出快速上升的趨勢，到2016年已經達到了中級耦合協調等級。從四大區域來看，在2002—2006年東北地區的三系統協調水平要明顯的優于其他3個地區，但是在2009年之后東部地區和中部地區的協調水平要優于東北地區和西部地區，在2008年之前四大區域的耦合協調呈現出波動中略有上升，耦合協調等級從嚴重失調衰退和中度失調衰退逐漸上升到輕度失調衰退，但是，2009年之后耦合協調快速上升，到2016年已經進入了初級耦合協調和中級耦合協調狀態。

其次，根據上文中對科技創新、經濟發展和生態環境發展階段的劃分(見表4)，以2002年、2009年和2016年為3個時間節點，分析我國科技創新、經濟發展和生態環境三元耦合協調發展的空間特征(見圖5)。從圖5中可以發現在2002—2009年全國大多數省市區的耦合協調度均低于0.4，即大多數省市區的科技創新、經濟發展和生態環境均處于失調衰退狀態其中，在2009年天津、福建、河南、重慶、貴州、內蒙的耦合協調狀況明顯要低于全國其他省市區。到2016年全國30個省市區中只有天津、河北、遼寧、吉林、山西、貴州、云南、青海、新疆的耦合協調度低于0.7，這根本上是因為這些地區的科技創新投入與產出能力不足，經濟發展水平較低，經濟結構不合理，生態環境基礎較薄弱導致的。

圖5 2002年、2009年和2016年科技創新、經濟發展和生態環境的耦合協調變化情況

另外從圖5中可以發現，山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東等東南沿海省份的耦合協調等級明顯高于全國其他區域，這主要是因為這些地區的科技創新能力和經濟發展水平較高，自然環境也比較優良，此外，這些地區的經濟結構中三產業所占比重較大，因此，其環境污染的排放量與其他地區相比相對較少，而東部環境污染的治理投入力度卻在逐年增大，因此，其生態環境也呈現出日益改善的趨勢。

4.3.3 三元系統耦合和兩元系統耦合的關聯性分析

區域科技創新、經濟發展和生態環境的三系統耦合協調變化與它們之間的兩兩耦合緊密關聯，通過測算全國的三元系統的耦合變化情況、以及科技創新、經濟發展和生態環境的時序變化(見圖6)，有助于厘清三元系統耦合與兩元系統耦合的關聯。

圖6 三元系統耦合變化的關聯性

從圖6中可以發現科技創新、經濟發展和生態環境的三元耦合協調以2009年這一時間節點劃分為兩個不同階段，在2009年之前，盡管生態環境處于波動小幅增長狀態，而科技創新的增速更為迅猛，但是從圖6中可以發現，在這一時期生態環境水平和經濟發展水平均高于三元系統的耦合協調發展水平，而科技創新的發展水平低于三元系統的耦合協調的增長水平，因此在2002—2009年這一階段，三元系統的協調發展主要是由經濟發展和生態環境的協調發展引領的。在2009—2016年這一階段，盡管科技創新、經濟和生態環境的增長都十分迅猛，但是科技創新和經濟的發展水平明顯高于3E系統的耦合協調度，生態環境的發展水平低于3E系統的耦合協調的增長水平，因此在2009—2016年這一階段，3E系統的耦合增長主要是由科技創新和經濟發展的協調發展引領的。這種轉變的發生可能與2009年國際金融危機之后我國面臨著經濟下行壓力，因此，相較于生態環境的改善我國更加注重對科技創新的支持力度以及采取了相應的經濟刺激計劃以盡可能的減少經濟下行風險。

5 結論及建議

通過構建科技創新、經濟發展和生態環境的指標體系，對2002—2016年的我國30個省市區的科技創新、經濟和生態環境的發展水平進行了測算，然后將全國30個省市區劃分為東部、東北、中部和西部四大區域計算四大區域之間的科技創新、經濟發展和生態環境的發展水平以及彼此之間的均衡發展程度，最后通過耦合協調模型計算兩元系統和三元系統的耦合協調變化情況以及兩元系統和三元系統之間的關系，研究發現：第一，在2002—2016年我國科技創新、經濟和生態環境的發展均整體上呈現出不斷增長的趨勢，三者之間的發展呈現出較強的相關性，但是可以將它們的發展劃分為2002—2009年和2009—2016年這兩個不同的階段。第二，我國四大區域的科技創新、經濟發展和生態環境的變異系數整體上呈現出在波動中下降的趨勢，區域發展差距在縮小，其中科技創新的區域發展差距縮小幅度最大。第三，2002—2016年我國的科技-經濟、科技-環境以及經濟-環境的耦合協調度均呈現不斷增長的趨勢，基本上實現了從極度失調衰退與嚴重失調衰退向協調發展的轉變。第四，四大區域的科技創新、經濟發展和生態環境的三元耦合協調呈現出不斷增長的趨勢，但是直到2016年全國大多數省市區的耦合協調等級還未達到良好耦合協調等級。此外，三元系統的耦合增長具有東南沿海省市區的協調等級較高，而河北、遼寧、吉林、山西、貴州、云南、青海、新疆等省市區的協調等級較低的區域特征。第五，2002—2009年這一階段，三元系統的耦合協調發展主要是由生態環境和經濟的協調發展引領，在2009—2016年這一階段三元系統的耦合協調發展主要是由科技創新和經濟的協調發展引領。

基于上述研究發現，為促進我國區域科技創新、經濟和生態環境的進一步協調發展，在未來還需要進一步加大對科技創新，經濟發展和生態環境的投入力度，尤其是要加大對生態環境保護力度與治理的投入力度，避免三元系統協調發展主要是由科技創新和經濟發展協調引領的局面出現。要注意到科技創新、經濟發展和生態環境保護三系統彼此之間并非鼓勵隔離的，而是它們的發展呈現出較強的相關性，因此未來需要進一步打破阻礙三者之間的有序進步，共同發展阻礙因素。此外在還需要進一步加大對經濟欠發達地區在科技創新和經濟發展和生態環境保護上的支持力度，進一步縮小區域之間的發展差距，以實現區域均衡發展。