珠江三角洲引擎城市經濟-創新耦合空間結構與效應分析

洪秋鑫 龍曉君 劉智業

（1.廣東財經大學 地理與旅游學院，廣東 廣州 510320； 2.廣東理工學院 電氣與電子工程學院，廣東 肇慶 526110）

改革開放以來，珠江三角洲城市間合作不斷深化，經濟實力、區域競爭力顯著增強，有著快速發展的條件。

第一個基礎條件是經濟實力雄厚。珠三角經濟發展水平全國領先，產業體系完備，集群優勢明顯，經濟互補性強，珠三角九市已初步形成以戰略性新興產業為先導、先進制造業和現代服務業為主體的產業結構，2017年珠三角經濟總量約10萬億元。第二個基礎條件是創新要素集聚。珠三角創新驅動發展戰略深入實施，廣東全面創新改革試驗穩步推進，國家自主創新示范區加快建設。珠三角科技研發、轉化能力突出，擁有一批在全國乃至全球具有重要影響力的高校、科研院所、高新技術企業和國家大科學工程，創新要素吸引力強，具備建設國際科技創新中心的良好基礎。

目前，珠三角在建設中面臨著建設國際科技創新中心的巨大挑戰。在深入實施創新驅動發展戰略的同時，珠三角各城市需要在集聚科技創新資源、優化科技創新制度與環境的基礎上深化合作、構建區域協同創新共同體，進一步建設全球科技創新高地與新興產業重要策源地。面對建設珠三角的重大機遇［1］70-72，政府在促進創新要素的流動融通和國際化創新平臺的建設方面作出了巨大努力。因此，研究城市間的科技輻射效應有利于珠三角科技創新能力的進一步提升。

提出建設珠三角以來，經濟方面的研究主要集中在珠三角的國家創新體系模式、產業的集聚效應和分工鏈條等方面，科技方面的研究主要集中在定性描述珠三角的科技創新發展的機制、特征與瓶頸等方面。在城市間協同創新發展機制方面，創新環境、經濟基礎、創新投入與產出是城市創新能力核心要素［2］；而珠三角的科技創新發展特征主要為主導因素是創新驅動、集聚了大量平臺與載體、有豐富的高校資源和企業資源［3］，瓶頸主要為現有體制機制的制約、與金融的融合發展、科教與發展的脫節以及企業待釋放的潛力［3］。

在珠三角城市群的相互作用中，劉剛對金融集聚與高新技術產業進行了實證檢驗，發現高新技術產業產值和金融集聚等密切相關，且相關關系在空間產生交互效應［4］。其他學者也作了其他相關方面的研究，但對珠三角的城市間科技輻射效應仍無系統研究。

一、研究對象、數據與方法

（一）研究區域與數據來源

鑒于珠三角的發展前景和可獲取的數據，本次研究的研究區域選取了珠江三角洲的廣州市、深圳市、珠海市、佛山市、中山市、東莞市、惠州市、江門市和肇慶市。數據來源于2018年的珠三角各城市統計年鑒。

（二）研究方法

1.城市經濟-創新輻射度的測定

首先，對構建的經濟-創新輻射指標進行歸一化處理，以消除不同指標存在量綱的影響；其次，采用KMO 檢驗和巴特利特球度檢驗對原有經濟-創新輻射指標進行檢驗，以此來判斷是否滿足因子分析前提條件；通過KMO檢驗和巴特利特球度檢驗后，計算經濟-創新輻射指標的簡單相關系數矩陣并且求解其對應的特征值，可以計算出經濟-創新輻射指標的主成分和其因子載荷矩陣A，再將經濟-創新輻射因子載荷矩陣A右乘正交矩陣后得到一個新矩陣，使得經濟-創新輻射公共因子具有命名解釋性，再對珠三角的城市經濟-創新輻射度進行回歸分析，計算出城市經濟-創新輻射度F。

2.城市經濟-創新耦合度和耦合協調度的測定

為了保證珠三角的引擎城市經濟-創新耦合度和耦合協調度綜合表現的正常計算，使用熵值法對指標的原始數值進行處理：

式（1）（2）中Xij表示第i個研究區域第j個經濟-創新輻射指標的原始統計數據示熵值法處理后的數據，min(X1j,X2j,X3j,…,Xnj)表示第j個指標中的最小值，max(X1j,X2j,X3j,…,Xnj)表示第j個指標中的最大值，U表示引擎城市的經濟或創新耦合度得分。

式（3）（4）中，C表示引擎城市的經濟-創新耦合度，D表示引擎城市的經濟-創新耦合協調度，α、β表示經濟、創新重要程度的待定系數。

3.城市經濟-創新輻射范圍測算

依照威爾遜模型，參考王錚的文獻，地區j對地區k的經濟-創新資源吸引能力表示為［5］：

式（5）中，θ是城市經濟-創新輻射閾值。當城市的經濟-創新輻射規模衰減到閾值之下，可認為該城市的經濟-創新輻射能力達到極限，對輻射范圍外的地區沒有經濟-創新輻射作用。

對簡化后的威爾遜模型公式兩邊取對數，可得經濟-創新輻射半徑的計算公式：

式（6）（7）中，tmax是珠三角具有經濟-創新輻射效應城市的個數，D是珠三角域元尺度，T是珠三角的城市個數。

4.城市經濟-創新輻射效應測算

在威爾遜模型的基礎上得出城市的經濟-創新輻射引力模型：

式（8）中，Tjk表示地區k對地區j的經濟-創新輻射效應，Ok表示具有經濟-創新輻射效應的地區k的經濟-創新輻射能力，β表示衰減因子，Rjk表示兩個地區之間的距離，K為歸一化因子。

基于引力模型計算的潛能模型，有：

式（9）中，Tk表示地區j的經濟-創新輻射潛能，Tjk表示地區k對地區j的經濟-創新輻射效應。

5.城市經濟-創新輻射效應變量回歸分析

珠三角不同城市經濟-創新輻射效應衡量變量對城市經濟-創新輻射度具有不同效用。計算方法如下：

式（10）中，Fi是n×1維城市經濟-創新輻射度向量；Xik是n×k維經濟-創新輻射效應衡量變量矩陣，(Ii,Ji)是城市中心點坐標，εi是隨機誤差。

二、珠三角引擎城市的識別

（一）城市經濟-創新輻射衡量指標體系的構建

在具體的指標體系構建中，選取國內生產總值（萬元）、人均國內生產總值（元）、國內生產總值增長率和地區出口總額（萬美元）衡量城市的經濟情況，選取專利申請總量（件）、專利授權總量（件）、普通高等學校專任教師數（人）、普通高等學校在校學生數（人）、研發人員（人）和科技經費支出（萬元）衡量城市的創新發展，詳見表1。

表1 城市經濟-創新輻射衡量指標體系

（二）城市經濟-創新輻射度的測定

根據完整、客觀合理處理數據和唯一結果分析的要求，對珠三角的城市經濟-創新輻射指標使用因子分析法進行實證研究，進而探究城市的經濟-創新輻射度。

對構建后的經濟-創新輻射指標體系進行因子提取，在經濟-創新輻射指標體系中一共選取3個公共因子，即創新因子、經濟因子和基礎因子。具體而言，研發人員、專利授權總量、專利申請總量和科技經費支出在第1個因子上有很高的載荷，可解釋為創新因子，反映了一個城市在創新方面對經濟-創新發展的推動程度；地區出口總額、人均國內生產總值和國內生產總值在第2個因子上有很高的載荷，可解釋為經濟因子，反映了經濟對于城市的經濟-創新輻射的動力作用，而普通高等學校在校學生數和普通高等學校專任教師數在第3個因子上有很高的載荷，即為基礎因子，高等學校的師資力量和培養的人才對城市的經濟發展和科技創新有重要的輸出作用。

根據因子得分系數和因子得分函數計算出珠三角城市經濟-創新輻射度綜合得分表2：

表2 2017年珠三角城市經濟-創新輻射綜合得分

在表2中，廣州、深圳的經濟-創新輻射綜合得分大于0，是能夠帶動珠三角經濟和創新快速發展的引擎城市。其他城市由于各方面的限制，經濟-創新活動的輻射能力還主要局限在該城市所在地區，或仍需要在引擎城市的經濟-創新輻射與帶領下進行進一步的經濟-創新活動。

珠三角城市的經濟-創新輻射呈現空間局域異質性。目前珠三角的經濟-創新輻射引擎城市主要是深圳和廣州，在發展中呈現以經濟-創新輻射引擎城市為中心，向珠三角周邊城市輻射的格局。

在珠三角中，深圳具有強大的經濟-創新能力，廣州享有深厚的經濟和創新發展基礎，使得珠三角的經濟-創新輻射效應遙遙領先。在經濟-創新輻射城市的發展中，也聯合帶動了周邊城市的經濟-創新能力發展，進而共同打造城市群更為良好的經濟-創新發展生態。在珠三角的經濟-創新發展建設中，深圳的快速發展依靠大量人才，大量人才的涌入帶動了深莞惠地區的經濟-創新發展；廣州是珠三角的門戶城市，在多年的發展中協同佛山打造一體化大都市。在接下來的發展中，需要廣州和深圳在統籌利用經濟、科創資源的基礎上，以創新驅動，聯合周邊城市完善經濟-創新合作的體制、機制和格局，構建面向國際的開放型區域經濟-創新體系。

（三）引擎城市的耦合度和耦合協調度分析

為了研究珠三角引擎城市間經濟建設和創新發展的關系，采用耦合度模型和耦合協調度模型進行了實證研究，得到表3：

表3 2017年珠三角引擎城市經濟-創新耦合度和耦合協調度

當0.3＜C≤0.5時，說明城市的耦合度處于拮抗階段。其中，深圳的耦合度最高，主要是由于深圳是一座科技創新型城市，其科技創新產業十分發達，在和經濟的耦合上，深圳的經濟資源很大程度上能夠轉化成科技創新所需的資源，而科技創造的產物可以經過一定的手段轉化為經濟產物。而2017年廣州和深圳的耦合度數值十分接近0.5這一閾值，說明經過前期長時間的發展和積累，廣州和深圳的經濟、創新之間的協同發展在2017年之后將會進入磨合階段，從而實現更好的協同發展。

當0.4＜D≤0.5時，城市的經濟和創新可能會有瀕臨失調的可能，當0.5＜D≤0.6時，城市的經濟和創新達到勉強協調的階段。在2017年的發展中，廣州和深圳的耦合協調度處于勉強協調的階段，經濟建設和科技創新的聯動與配合能夠較為合理地為地區的生產發展創造價值，在接下來的發展中，可以相應的產業升級與轉型為落腳點，提高經濟和創新的協調能力。

四、引擎城市經濟-創新輻射空間格局分析

（一）引擎城市經濟-創新的輻射范圍

1.引擎城市經濟-創新的輻射半徑

在珠三角引擎城市的經濟-創新輻射效應中，假設城市經濟-創新輻射效應閾值為0.01；引擎城市的個數為3；經濟-創新相互作用地區的域元尺度為5 137.27平方千米，使用引擎城市的經濟-創新輻射綜合得分作為引擎城市的經濟-創新資源強度，可得珠三角引擎城市的經濟-創新資源輻射半徑，如表4：

表4 珠三角引擎城市的經濟-創新輻射半徑

2.引擎城市經濟-創新的輻射域

根據經濟-創新輻射節點城市的輻射域所顯示，在珠三角的經濟-創新能力建設中，深圳的經濟-創新輻射區域主要集中于珠三角地區的東部和中部；廣州位居廣東省行政中心，對省內其他城市的經濟-創新建設具備更大的戰略意義；而深圳具有優越的地理位置，利用靠海的巨大優勢，能夠對外產生更大的經濟-創新輻射效應。

在珠三角的建設中，廣州和深圳是重要的經濟-創新引擎，其經濟-創新輻射范圍形成了強有力的經濟-創新發展圈，對珠三角甚至中國的經濟-創新建設具有重要影響，可以進一步促進經濟-創新資源流動融通，共建國內國際經濟-創新平臺，進而共同提升科技創新能力。

（二）引擎城市間的空間交互影響

1.引擎城市經濟-創新的輻射效應分析

在引力模型中，選用城市經濟-創新輻射效應衡量指標體系中的國民生產總值計算衰減因子：

根據引擎城市的經濟-創新輻射綜合得分，可計算出引擎城市的經濟-創新輻射強度，如表5所示：

表5 引擎城市對珠三角各地區的經濟-創新輻射強度

衰減因子是珠三角引擎城市經濟-創新輻射效應衰減速度的表征，國民生產總值越多，衰減因子越小，城市對周圍城市的經濟-創新輻射效應遞減速度就越慢，反之越快。

經濟-創新輻射效應決定于城市的經濟-創新輻射度綜合評分、衰減因子和與其他城市的距離，其中，經濟-創新輻射度的綜合評分是最主要的決定因素。表5顯示，深圳的經濟-創新輻射綜合得分最大，經濟-創新輻射效應也最大。同時，城市的經濟-創新輻射效應也在數量級上具有差異。

珠三角的空間交互效應根據引擎城市的輻射效應體現了明顯的空間異質性。隨著距離縮小，經濟-創新輻射效應隨之增大，增減的幅度取決于衰減因子，城市的位置對經濟-創新發展具有顯著的影響。

在珠三角地區的發展中，廣州是珠三角的門戶城市，深圳是重要的經濟-創新基地，能夠對珠三角內大部分地區產生高強度的良好輻射效應，在引擎城市的經濟-創新輻射下，多個城市經濟-創新協同發展，共同建設珠三角。

2.引擎城市經濟-創新的輻射潛能分析

對珠三角城市群引擎城市的經濟-創新輻射城市的輻射潛能進行計算，結果如表6所示：

表6 珠三角引擎城市的輻射潛能

根據引擎城市的經濟-創新輻射潛力，在珠三角的建設中，廣州和深圳的經濟-創新輻射潛力巨大，其中深圳的發展潛力最大。在進一步的建設和發展中，引擎城市依靠地理優勢和資源調配有側重地進行發展，能對珠三角的經濟-創新走廊建設有更大的貢獻。

廣州位處珠三角腹地，是廣東省的行政中心，是珠三角重要的商貿中心和綜合交通樞紐，具有豐富的經濟、創新和教育資源。根據廣州的經濟-創新輻射潛力，廣州在建設發展國家中心城市和綜合性門戶城市的同時，培育提升其創新、教育與文化的中心功能，提升其在經濟-創新輻射的范圍和強度，加強經濟和創新方面的引領作用。

深圳是全國的經濟特區之一，擁有豐富的研發人員和資源，同時掌握著大量的專利技術，在進一步的發展之中，可以根據其經濟-創新輻射潛能，著重提升自己的經濟-創新能力，迅速提升自我的創新創意影響力，打造國家創新型城市，提升在國內的經濟、創新引領作用和國際的創新創意影響力。

五、引擎城市經濟-創新的輻射效應變量地理加權回歸分析

（一）引擎城市經濟-創新的輻射效應回歸指標選取與建模

采用國民生產總值、專利授權總量、研發人員和科技經費支出來反映引擎城市的經濟-創新輻射度，構建地理加權回歸模型如下：

式（12）中，Hi是第i個城市的經濟-創新輻射度，GNPi、TPLi、RDPi、ESTi分別為國民生產總值、專利授權總量、研發人員和科技經費支出在第i個城市經過標準化后的數據，α為經濟-創新輻射的常數項，εi為誤差項，β、γ、δ、μ為對應指標的系數。

（二）引擎城市經濟-創新的輻射變量回歸分析

采用ArcGIS對珠三角經濟-創新輻射效應進行地理加權回歸，結果如表7和表8所示。

在珠三角的經濟-創新輻射影響變量對經濟-創新輻射度的地理加權回歸中，國民生產總值是經濟發展的直觀體現，授權專利是科技創新的重要指標。國民生產總值和專利對經濟-創新輻射度存在明顯的正相關關系，即國民生產總值越大，專利授權數目越多，經濟-創新輻射效應越顯著。而研發人員和科技經費支出主要體現了城市的經濟和創新環境，其中主要人力資源是研發人員，主要資金資源是科技經費支出。經濟-創新環境與經濟-創新產出、經濟-創新輻射有著明顯的正相關關系，研發人員越多，科技經費支出越多，則經濟-創新輻射效應越明顯。在珠三角中，深圳的創新能力十分強大，體現出優渥的經濟支持和創新環境，輻射能力最強。

表7 引擎城市地理加權回歸輔助信息表

表8 引擎城市地理加權回歸全要素

六、結論與討論

綜合考慮了珠三角的城市經濟-創新輻射衡量指標體系，使用因子分析法研究發現深圳和廣州的經濟-創新輻射度綜合得分較高，具有較好的經濟-創新輻射效應，珠三角經濟-創新呈現空間局域異質性，呈現以引擎城市為中心向周邊城市輻射的格局。

采用耦合度模型和耦合協調度模型進行實證研究發現深圳的耦合度最高，廣州和深圳的耦合協調度處于勉強協調的階段。在接下來的發展中，可以相應的產業升級與轉型為落腳點，提高經濟和創新的協調能力。

使用威爾遜模型對引擎城市的輻射范圍進行測算，廣州和深圳形成了強有力的經濟-創新發展圈，對珠三角甚至中國的經濟-創新建設具有重要影響。使用引力模型對引擎城市的輻射效應進行測算，可知珠三角的空間交互效應體現了明顯的空間異質性，地理位置對被輻射城市的經濟-創新發展具有明顯影響。在引力模型的基礎上測算了引擎城市的輻射潛力，指出引擎城市在進一步的建設和發展中應依靠地理優勢和資源調配有側重地進行發展，將對珠三角的經濟-創新能力提升有更大的貢獻。

在珠三角的經濟-創新輻射影響變量對經濟-創新輻射度的地理加權回歸中，國民生產總值是經濟發展的直觀體現，授權專利是科技創新的重要指標。國民生產總值和專利對經濟-創新輻射度存在明顯的正相關關系，而研發人員和科技經費支出主要體現了城市的經濟和創新環境，其中主要人力資源是研發人員，主要資金資源是科技經費支出。

通過測算珠三角城市經濟-創新輻射空間格局與效應，能夠對進一步的建設提供參考。在政策實施之后，考慮不同區域間的發展情況會出現明顯的差異，進一步研究有助于為珠三角的進一步建設提供參考和推動快速發展科技創新能力。