城市科技創新空間發展、影響因素與規劃策略探討*——上海科創中心建設思考

李凌月 羅 瀛 張嘯虎 LI Lingyue, LUO Ying, ZHANG Xiaohu

0 引言

新冠肺炎疫情背景下，習近平總書記強調，“人類同疾病較量最有力的武器就是科學技術，人類戰勝大災大疫離不開科學發展和技術創新”?！丁笆濉眹铱萍紕撔乱巹潯访鞔_提出自主創新能力全面提升、科技創新支撐引領作用顯著增強、創新型人才規模質量同步提升、有利于創新的體制機制更加成熟定型及創新創業生態更加優化的戰略目標。面向“十四五”，更需要圍繞提高創新體系整體效能，激發人才活力為重點，啟動新一輪科技體制改革，完善創新生態。作為一個致力于鞏固創新實力的新興全球市場，中國已頒布了眾多創新政策，在過去幾十年對國家創新軌跡產生深遠影響[1]。專利申請是衡量創新產出的重要指標，也是本文用以表征城市創新能力的主要數據源[2]88。過去20年，我國專利申請數量猛增200多倍。根據世界知識產權組織最新發布的新聞公報，2019年中國已成為該組織《專利合作條約》（PCT）框架下國際專利申請量最多的國家。國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）及其與之相關的政策計劃列明優先發展大城市和特大城市的科技創新能力[3]?？梢哉f，城市創新很大程度上決定了國家的創新實力。在此背景下，如何進一步優化城市創新環境、推動科技創新從量的增長向質的提升轉變成為具有重要意義的研究課題。本文以上海為例，在簡要回顧城市空間、科技創新及其影響因素相關研究后，分別對上海科技創新的空間發展、影響因素和規劃策略進行探討，為指導中國城市科技創新策源功能建設和優化提供參考。

1 城市空間、科技創新與影響因素

知識經濟時代，創新已不再局限于學術研究或企業內部的研發活動，而成為與城市發展和公共政策制定相聯系的重要工具[4]。一方面，創新具有一定的規模效應，因而更傾向于集聚在大城市[5]。如Feldman[6]發現美國一半的新產品創新發生在波士頓、紐約、舊金山和洛杉磯，Bettencourt等[7]發現大城市比中小城市擁有更高比例的專利申請。另一方面，創新發展因城市內部空間結構呈現差異性[2]88，從中心城到郊區呈現不同的集聚特征。如科技服務和科技咨詢類的創新行業常聚集在中心城CBD及周邊，因為這里服務業發達、人才眾多、交通便利[8-9]；而科研實驗或開發等創新活動則可能更青睞城市郊區或衛星城的大型科技園區[10-11]。除了市場因素，城市空間發展政策也對創新活動的空間轉移產生重要影響，如歐美各國1990年代之后對非發達地區的創新政策傾斜引發創新活動向傳統城市中心之外集聚，很大程度上影響了國家和區域層面的創新空間格局。較為典型的有德國的生物產業和創新產業集聚計劃（BioRegio and InnoRegio）、法國的競爭中心計劃（P?les de compétitivité）、英國中西部創新計劃和美國奧巴馬政府的區域創新中心計劃等[12]。制定創新空間發展策略，需首先厘清城市內部空間的創新特征和差異。

城市創新具有多元主體的特點。雖然企業在創新生產中扮演著重要角色[13]355，但這種認識“淡化了非企業參與者、各類機構和公共政策在創建和/或更新地區工業發展路徑上的影響”[14]172。西米（Simmie）[15]認為，除了企業，個人、大學、公司和/或政府等知識先鋒都在參與城市創新路徑建設，基于不同創新主體的研究能豐富以公司為中心的研究視角。因此，創新并非僅受企業規模、結構和管理能力等內部因素的影響，城市的建成環境、經濟實力、社會發展水平、人才流動、人力資本和機構機制等外部環境因素也影響著創新過程[16-18]。例如，人口是人力資本的主要來源，在北美和歐洲，個人創新活力與人口構成和多樣性有關，并可通過移民進行提升[19]。對創新與經濟增長和產業發展關系的認知則可追溯到1900年代初[20-21]。經濟增長促進技術進步進而對產業結構進行調整，通過創造性破壞不斷重建科技創新體系[22]。在長期以政府為主導推動創新的發展中國家，對于科學技術的密集財政投入和相關的制度政策被認為是構建創新路徑和推動創新生產的主要動力[13]355，[14]172。城市規劃師和建筑師認為具有綠色美學設計的城市綠化能夠提高創新人才的生活和工作環境，進而鼓勵創新，并提出“綠色創新”理念，倡導節能、環保和生態[23]，不過城市綠化是否促進創新活力仍缺乏可研究的證據支撐。本文以上海為例，對以上問題進行深入探討。

2 上海圈層空間結構下的科技創新發展

我國特/超大城市在基于規劃理想的反磁力新城模式和基于市場現實的蔓延擴張模式下形成了“中心城—近域地區—郊區新城”的圈層空間結構[24]，上海便是典型代表之一（見圖1）。近域空間由城市自然增長蔓延形成，是劃分中心城和遠郊新城的過渡地帶，在上海主要包括閔行、寶山等外環周邊距離中心城15—30 km的近郊區。由于用地、功能及人口混雜，近域往往成為區域經濟增長最為迅速和最具活力的地區，接近McGee的“Desakota”模型，呈現半城市化特征[25]，被認為是最具創新潛力的地區。遠郊主要包括嘉定、松江、青浦、金山、奉賢等。以“中心城—近域地區—遠郊新城”的空間視角研究上海創新空間有利于針對不同發展階段和發展狀態的區域制定差異化的規劃策略。

圖1 上海圈層空間結構下專利申請情況Fig.1 Patent applications in stratified structure of Shanghai

2000年至2015年，上海市域創新產出密度呈現“強—中—中弱”的空間格局，從中心城（每平方公里專利申請630項）、近域地區（每平方公里專利申請177項）向遠郊新城（每平方公里專利申請145項）強度遞減。創新產出增長率則呈現“弱—中—強”格局，中心城成為增長低洼地，專利申請量僅增長4倍，近郊地區創新活動活躍，申請量增長23倍，遠郊地區成為創新活動增長高地，專利申請量增長40倍。運用對數線性最小二乘回歸法測度專利申請的年均增長率，可知中心城專利申請的年均增長率僅12.4%，遠少于近郊增長率22.2%和遠郊增長率26.3%，呈現“中—中強—強”的格局。

2.1 中心城創新活動增長乏力

中心城創新發展起步較早，以楊浦、市北、桃浦、漕河涇等板塊為帶動，形成重要的創新增長極，2000—2015年每平方公里專利申請達630項，遠高于近域和遠郊。然而，其創新產出增長率卻遠低于郊區，增長相對乏力。這一方面是由于基數大影響了數據表現，另一方面則是由于用地減量化政策限制和用地轉型（尤其工業用地更新）的制度困境導致企業創新轉型“惰性”，制約了中心城創新生長。雖然近年來出現一些眾創空間，但受限于高額的運營成本，發展不及深圳和杭州等城市。

2.2 近域地區創新弱質, 失配于人口、用地 增長

作為快速崛起的區域，近域空間的人口和用地（尤其工業和居住用地）增長領跑全市，占比遠高于中心城和郊區新城。然而，其每平方公里專利申請僅177項，遠低于中心城，略高于遠郊新城，且專利申請增速遠低于遠郊，與其快速增長的人口和工業用地并未形成匹配，呈現創新相對弱質的狀態。造成這一局面的原因之一在于缺乏有效的規劃引導，使得近域地區主要依靠自下而上的模式發展。一方面，近域地區在街鎮主導的行政制約下，主要依賴低成本發展創新，導致創新資源零散且欠整合。另一方面，近域地區重產業而輕配套，城市公共服務配套功能缺失，導致創新人才和創新企業留不住。

2.3 遠郊新城創新發展分化, 與近滬城市創新 同質

遠郊新城的創新發展呈分化態勢。規劃的寶山、嘉定、松江、金山等創新板塊功能已在發育中，而長興、臨港、陳家鎮片區創新發育遲緩，與目前規劃的創新功能集聚區存在一定失配現象。創新發展遲緩的新城基礎設施和配套服務尚未完全跟上，城市功能與創新功能割裂，職住失衡，很難吸引創新人才，不利于知識溢出形成創新集群。創新產業發育中的新城偏重生產性工業，除原城橋新城外第二產業占比普遍在55%以上，在產業門類上以電子信息、機械制造、新材料為主，與近滬城市的產業結構趨同，形成制造業創新同質競爭[26]。這也解釋了上海創新沿快速交通干道向郊區擴散的特點，生產性的創新活動對運輸的需求使其更注重交通便利性，工業園結合快速交通干道的選址規劃促進了以企業主導的創新活動擴散。新城原本規劃為面向區域輻射的節點，由于研發型創新不足，與近滬城市仍是基于產業鏈而非價值鏈的分工關系。加之長三角近滬城市處于起步階段，在創新成本、政策支持和機制保障上具有優勢，導致上海新城在創新競爭中處于劣勢，難以發揮跨區域的輻射帶動作用（見圖2）。

圖2 上海圈層結構下相關指標變化Fig.2 Index changes in stratified structure of Shanghai

3 上海科技創新空間發展影響因素分析

3.1 變量選取與回歸模型

本文借助回歸模型分析城市發展中各類因素對創新的影響。將統計年鑒中收集的表征城市經濟、社會、環境發展的指標作為自變量，以各區歷年專利申請總量為因變量，構建從2000年到2015年的序列數據庫，采用固定效應模型（fixed effects model）控制未觀察到的隨時間變化的地區異質性。表1區分了企業、個人、大學和機構4類創新主體的創新產出，并總結了6個關鍵因素作為自變量，以分析其對城市創新能力的影響。常住人口反映人力資本基礎，外來人口則代表流動的人力資本。一般公共支出被視作社會經濟發展的替代指標。工業總產值則代表了工業經濟規模。綠地有益于身心健康，是城市建設水平和環境質量的指標，也包含在自變量中。綠地面積按城市建成區計算，不包括林地和耕地?？萍嘉瘑T會和地方政府的技術資金也在考慮范疇。

表1 城市創新的因變量與自變量Tab.1 Dependent and independent variables of urban innovation

各種因素對創新過程的影響由下式表達：

式中：因變量yi,t代表第t年第i區的創新產出水平；xi,t代表上述說明的所有自變量；ai是基于行政區而異的變量，用于捕獲未觀察到的創新空間異質性；ei,t是誤差項。

3.2 回歸分析結果

表2提供了城市創新影響因素的回歸分析結果，公共預算支出和綠地面積的增加與專利申請量顯著正相關。城市人口、科技投入和地方財政分別對提升個人、機構和大學創新發揮了積極作用。經濟與創新的相互促進作用已在諸多研究中進行了探討[27-30]。回歸結果顯示，專利申請，特別是來自企業和個人的專利申請與公共預算支出成正相關。2000年至2016年，上海的GDP從4812億元增長至25659億元，公共預算支出也從623億元增長至6192億元，增長同步，可合理推斷經濟增長增加創新產出。此外，公共預算支出還可反映政府為社會發展，如公共服務、公共安全、教育、社會保障、就業、衛生保健和計劃生育以及城鄉社區等提供資金的情況。因此，回歸結果也顯示出較高的社會發展水平，可以提高創新產出。值得注意的是，在公共預算項目中，教育支出幾乎每年都占比最高，對于創新的作用至關重要。

表2 城市創新影響因素的回歸結果Tab.2 Regression results of urban innovation influential factors

綠色空間對專利申請影響顯著，且來自企業的專利創新活動比其他參與者對綠色空間更敏感。城市綠化至少可以在兩個方面間接影響城市創新。首先，作為反映城市建設水平的指標，精心規劃設計的新區往往擁有更高的城市綠化水平，能夠吸引到優質的企業和人才，成為創新源。其次，作為城市環境質量指標，城市綠化通常意味著大面積開放空間，可以為研發和生產提供足夠的空間，且其低密度和較少的擁擠也使得空間使用更加舒適。不過，這也意味著此類地區可能遠離市中心而缺乏成熟的配套設施，較難吸引個人創新創業者。這解釋了為何綠色空間和高校、個人專利申請呈負相關關系。

在有關創新的研究中，人力資本被認為是影響創新產出的重要因素[31-33]。人口基數越大，公司能夠獲得的創新型人才和勞動力資源就越多。但在本文中，常住人口并未顯著影響全局，僅與個人專利申請呈正相關關系，而移民的影響則并不顯著，這表明上海的創新人才戰略任重道遠。科技委員會的投資授權對機構專利申請的影響明顯，而地方財政的技術投入對于大學專利申請的影響更顯著，間接說明個人和企業獲得政府部門的支持少于機構和大學。

4 優化上?？萍紕撔驴臻g的規劃策略 探討

上海市域創新空間發展并不均衡，生產性的創新活動主導了創新空間擴散方向，未來需對創新資源和基礎設施進行合理配置，強化近域地區的規劃引導，促進企業、園區和城區的協同發展。回歸分析表明，公共預算支出和綠地對城市創新產出有顯著影響，不僅證明創新作為對經濟的創造性破壞很大程度上受到經濟增長的影響，也證實綠化空間對創新發展的促進作用。常住人口對個人創新的影響顯著，制度因素例如政府對創新的投入是必要的。根據上海市域創新活動分層發展的特點和影響因素的回歸分析，分別對處于發育期、成熟期和轉型期的創新空間制定差異化的規劃策略，通過空間優化對創新活動的孵化和培育進行引導。鼓勵民營及中小創新企業形成多元創新格局，逐步改變依賴國有企業單一創新的局面。

4.1 中心城: 結合城市更新, 優化創新氛圍

中心城區創新產出高，但增長乏力，目前創新產出中個人創新占比較高，回歸分析則顯示與個人創新呈顯著正相關的因素為常住人口和公共預算支出，外來人口對創新的促進作用并不顯著。因此，針對中心城的創新空間優化，建議面向個人創新，借鑒紐約硅巷模式，結合城市更新，培育眾創空間。通過成熟板塊的再更新加快推進桃浦、漕河涇等地區低效工業用地的轉型，通過傳統制造業退出為創新功能騰挪空間載體。同時針對中心城綠化空間不足的現實，在城市更新中結合建筑設計增加綠化空間如垂直綠化，以改善環境品質。結合“一江一河”等環境資源，打造高品質的交流空間與工作環境，為創新提供土壤，培育創新的氛圍。此外，由于回歸結果顯示目前政府給予創新的投入對研究機構和大學創新的影響比對企業和個人創新的影響更為顯著，建議未來可加大對后兩者尤其對個人的資助。

4.2 近域地區: 完善公共服務配套激發創新 潛力

大部分近域地區既不在新城范圍，也不在中心城區，是城鄉混雜的半城市化地區。正因為如此，外來 人口集聚的近域空間有潛力成為最具創新活力的地區。然而，回歸分析表明，外來移民目前在上海創新發展中仍未發揮很大作用。筆者認為，人才的素質而非數量對上海成為世界級創新中心的道路至關重要，因此還有很大的提升空間。在規劃策略上，可通過加強近域空間的規劃引導，結合新一輪產業社區的劃定，強化鎮級以上政府的主導性，明確創新集聚 的主要空間。同時，完善城市公共設施配套與服務并注重開放空間設計，解決歷史上重產輕城的欠賬，加強住房的合理供給，提升交通可達性，留住企業也留住創新人才，為外來移民提供更好的生活工作環境，也為創新活動在近域地區的發展提供支撐。

4.3 郊區新城 : 關注創新與城區發展的協同

遠郊新城的創新產出依賴交通和園區的發展，以企業生產性創新為主。一方面，需要面向區域，在長三角一體化背景下謀求創新高價值區段發展，逐步從生產性創新轉向生產、生活、服務創新并重的發展格局。即在上海大都市圈的空間范圍布局創新產業體系，推動制造業創新向高附加值服務型創新和高科技研發型創新的轉變，將低水平、重復型創新轉變為高質量、突破型創新。另一方面，仍需關注遠郊新城內的產城融合，使其逐步擺脫對中心城的依賴，以企業、園區和城區協同發展促成創新功能本地化。未來需進一步完善郊區新城的公共服務設施配套，尤其是教育、醫療等服務設施，構筑多層次的公共服務體系，留住創新人才，減少因職住分離導致的長距離通勤和交通擁堵。

5 結語

本文以城市既有空間結構為視角，探討創新發展的空間特征及其與城市人口、用地和經濟的關系。同時以既有研究為基礎選取自變量，通過回歸分析探討創新空間發展的影響因素和原因。最后在研究結果基礎上探討優化城市科技創新空間發展的規劃策略。筆者認為，創新發展需根據不同空間圈層，從用地、人口、設施等方面制定差異化策略；在各層次的規劃中重視綠化空間設計，政府可適度向創新個體傾斜資助，重視教育投入，注重吸引高素質的外來人口并為其提供良好的生活環境，從而推進上海建設具有全球影響力的科技創新中心。