地級市創新能力影響因素的分層線性模型研究

張司飛，李時起

（武漢大學中國中部發展研究院，湖北武漢 430073）

創新理論表明，創新是經濟增長的基本動力［1］。隨著我國經濟進入高質量發展階段，創新開始成為我國經濟發展和現代化建設的核心力量。黨的十九大報告指出，創新是引領發展的第一動力，是建設現代化經濟體系的戰略支撐。同時，我國的2035 年遠景目標也表明，我國要在2035 年前達成進入創新型國家前列的目標。由此觀之，創新已經成為發展的主旋律。我國的行政區劃是由絕大多數地級市組成，因此，創新驅動發展離不開地級市創新能力的提升。如何以創新為引擎，實現地級市經濟的轉型升級，不僅事關地級市經濟競爭力的提升，也關系到國民經濟整體發展水平。那么，地級市的創新能力受到什么因素制約呢？地級市與對應的省份之間該如何協同創新呢？

1 文獻回顧

關于地級市創新能力的研究，目前多集中于將地級市看成一個區域，進而研究區域創新能力及其影響因素。因此，本文對于地級市創新能力的定義與區域創新能力的定義相似，即一個地級市將知識轉化為新產品、新工藝、新服務的能力［2］。針對區域創新能力，學界主流研究方向有兩個：

一是如何較為全面地評價區域創新能力，如范斐等［3］從知識創新能力、技術創新能力、產業創新能力、服務創新能力和創新環境能力5 個方面構建區域協同創新能力的評價指標體系；姜文仙等［4］構建包含5 個一級指標，18 個二級指標的區域創新評價體系，并測度了2010 至2015 年間珠三角九座城市的區域創新能力；賈春光等［5］以山東省17 個地級市為研究對象，構建起包含科技創新發起能力、科技創新實現能力、科技創新轉化能力及科技創新支持能力四個維度的山東省區域科技創新能力指標評價體系；貝淑華等人［6］以江蘇省為例，從技術投入、技術產出、技術發展環境3 個角度構建江蘇省區域創新能力評價體系，并利用因子分析法進行分析評價。

二是關注有哪些因素會影響區域創新能力，如趙青霞等［7］認為產業結構優化可以為科技人才提供更好的發展平臺，從而能吸引更多人才流入該區域，提高區域創新能力；黨文娟等［8］發現環境規制和知識產權保護同時實施對區域創新能力具有顯著的促進作用，且具有區域異質性；李鳳嬌等［9］發現地方財政分權可以促進區域創新，而要發揮財政分權的作用需要將地方政府效率保持在合理區間；何舜輝等人［10］則發現經濟發展水平、人力資本、教育水平、FDI、制度因素和基礎設施等6 個方面的因素在不同程度上對城市的創新能力產生影響。

相關學者已經對區域創新能力的評價體系和影響因素進行了深入的研究，并且成果頗豐，但往往將地級市當作一個單獨的區域，忽略了實際存在的省域和地級市的層次嵌套關系以及較為宏觀的省域層面的政策對微觀層面地級市的影響；再從研究方法來看，多數學者采用的是不分層次的計量模型，可能會忽略層次之間的交互作用。基于此，本文構建省域層面和地級市層面兩個層次的分層線性模型，對影響地級市創新能力的因素進行分析。

2 變量選取和數據來源

2.1 變量選取

各層變量具體含義如下：

被解釋變量，即地級市創新能力（zlsq）。借鑒已有文獻的做法［11-12］，本文使用地級市的專利申請數來衡量該市的創新能力。

地級市層次解釋變量，應該反映出地級市的微觀主體特征，因此選擇以下三個解釋變量：

（1）國內生產總值（gdp）：地級市在開展科技創新活動時需要依托一定的經濟基礎，同時經濟發展又能為科技創新活動提供良好的外部環境。在一般情況下，經濟發展水平較高的地區，往往擁有豐富的創新資源、良好的創新環境和完善的市場機制和知識產權保護機制［13］。本文采用地級市GDP來衡量其經濟發展水平；

（2）產業結構（cyjg）：地級市經濟結構的不斷優化和調整往往有利于科技創新環境的改善，特別是第三產業的發展，進一步提升對科技創新活動的需求［14］。本文采用第三產業產值占該地級市國內生產總值的比例來衡量產業結構。

（3）R&D 經費支出（rdzc）：內生增長理論認為，創新源自于R&D 活動以及R&D 活動對知識存量的有效利用［15］。因此，R&D 投入可以視為科技創新活動的直接來源。本文采用地級市R&D 經費支出來測度地級市R&D 投入對其創新能力的影響。

省域層次解釋變量，應該考慮到省域的宏觀層面的因素，具有全局性的特點。這些因素中，科技直接投入、財政科技支出代表省域創新投入水平，法制建設環境、外商投資環境則表征省域創新政策環境。具體指標如下：

（1）科技直接投入：該指標與地級市層面相對應，使用全省R&D 經費支出占GDP 的比例（rdtr）［16］，來衡量對應省份科技創新活動的直接投入力度；

（2）財政科技支出：根據Czarnitzki等［17］的研究，由于與創新有關的研發活動具有部分公共物品的屬性，為促進相關研發活動，政府常常通過直接資金資助或稅收杠桿的方式對創新活動加以支持。本文使用全省財政預算科技支出（kjtr），衡量財政資金對創新的支持力度；

（3）法制建設環境（fzjs）：企業是創新的主體，而公平完善的法制環境對企業的創新活動有十分重要的影響，特別是在知識產權保護方面［18］。本文使用每萬人口中的執業律師人數，衡量該地級市法制建設情況；

（4）外商投資環境（wstz）：外資的流入，可以給地級市帶來先進的技術和管理經驗［19］，從而提升地級市的創新能力。本文使用外商在該地級市的直接投資占該市GDP 的比例［20］，度量外商投資環境。

在實際回歸時，對被解釋變量區域創新能力（zlsq）、解釋變量國內生產總值（gdp）和R&D 經費支出（rdzc）取自然對數。各具體變量解釋如表1所示。

表1 變量選擇與描述

2.2 數據來源

考慮數據可得性，本文研究對象是我國不包含西藏自治區和港澳臺地區的30 個省份以及其下轄的280 個地級市，數據主要來源于2018 年《中國科技統計年鑒》《中國城市統計年鑒》，部分缺失值參考各地級市統計公報手動補充。

3 模型構建

分層線性模型（HLM）最早是由Lindley 等［21］提出的，Raudenbush 等［22］對分層線性模型進行推廣并成功運用于教育領域的研究。目前分層線性模型在人文地理、教育心理以及社會經濟等領域也獲得廣泛應用。分層線性模型可以用于研究同時受到宏觀要素和微觀要素影響的個體，且微觀要素必須嵌套于宏觀要素。本文構建的分層線性模型如下文。

3.1 空模型

空模型在每一層中都不加入解釋變量。該模型旨在把地級市創新能力差異分解為省域層面的差異和地級市層面的差異。

3.2 組內相關系數

定義組內相關系數ρ：

ρ用于衡量區域創新能力各影響因素中省域層面差異性所占的比例。

3.3 隨機截距模型

隨機截距模型第一層仍然不加入任何解釋變量，在第二層加入省域層次解釋變量。該模型旨在探究省域層面因素對地級市創新能力的影響，同時進一步解釋由省域層面造成的地級市創新能力差異。

3.4 隨機系數模型

隨機系數模型在第一層加入地級市層面的解釋變量，在第二層不加入任何變量。該模型旨在控制省域層面的隨機誤差項，研究地級市層面的因素對自身創新能力的影響。

3.5 全模型

全模型將第一層和第二層的解釋變量都納入各自回歸模型之中，該模型旨在反映出地級市創新能力差異是怎樣受省域層面和地級市層面的因素影響的，同時解釋跨層級變量的交互效果。

4 實證結果分析

4.1 空模型分析

使用SPSS 軟件和HLM 軟件，將30 個省份以及其下轄地級市的數據代入空模型中，得到檢驗結果如表2 所示。隨機效應的卡方檢驗表明，地級市域層面和省域層面的方差分別為1.020 和1.388，得到組內相關系數ρ=0.576，這表明地級市創新能力的差異有57.6%來源于省域層面的差異，省域層面的差異能夠在較大程度上解釋地級市創新能力差異。因此在分析各地級市創新能力時，不能忽略省域層面和市域層面的嵌套關系，應結合省域和市域兩個層面，利用分層線性模型分析二者的交互作用對地級市創新能力的影響。

表2 空模型檢驗結果

4.2 隨機截距模型和隨機系數模型分析

將樣本省域層面和市域層面的數據代入隨機截距模型和隨機系數模型，得到如表3 和表4 所示的回歸結果。隨機截距模型顯示，省域層面的R&D 經費投入(rdtr)、財政科技支出(kjtr)以及外商投資環境都有利于市域創新能力的提升，其中R&D 經費投入(rdtr)、財政科技支出(kjtr)兩項顯著性P值小于0.01，表現出較強的顯著性。此外，將省域層面的指標納入模型后，計算得到的組內相關系數為0.396，表明在考慮省域層面的影響因素后，省域層面因素對地級市創新能力差異的影響降到了39.6%，與未納入省域因素之前相比降低了18%。

表3 隨機截距模型回歸結果

隨機系數模型的回歸結果如表4 所示，回歸結果表明，地級市創新能力與地級市GDP(gdp)、產業結構(cyjg)、R&D 經費支出(rdzc)密切相關，并且，這三者都對地級市的創新能力有正向影響。同時，隨機效應中系數表現出較強的顯著性，說明亟需引入省域層面的因素來進一步解釋市域創新能力差異。

4.3 全模型分析

在空模型、隨機截距模型和隨機系數模型的基礎上，本文將市域層面的影響因素和省域層面的影響因素同時考慮，得到如表5 所示的全模型回歸結果，其中代表在固定地級市GDP 水平時，省域影響因素的差異對地級市創新能力影響，其余變量同理。全模型的回歸結果分析如下：

表5 全模型回歸結果

（1）在保持地級市GDP 水平一定的情況下，省域層面的科技直接投入、財政科技支出對地級市創新能力有正向影響。也就是，地級市GDP 與省級科技直接投入、財政科技支出存在協同作用。這表明，在經濟發展水平相當的城市，對應省份為提高其創新能力，加大對科技活動的支持力度特別是經費支出尤為關鍵，經費支持往往也是提升創新能力的重要支撐。

（2）在保持地級市產業結構一定的情況下，省域層面的財政科技支出、法制建設環境對地級市創新能力有正向影響，外商投資環境則對地級市創新能力有消極作用。也就是，地級市產業結構與省級財政科技支出、法制建設環境有協同作用，與外商投資環境存在拮抗作用。這表明，在產業結構相似的地級市，對應省份適當提升財政對科技活動的支持力度，同時大力推動法制建設，營造良好的法制環境，可以在一定程度上改善地級市創新能力。外商投資環境表現出消極作用的原因可能有兩個方面，一方面對于創新資源和創新環境較好的地區，取得技術進步的方式漸漸由依賴外資的二次創新轉變為原始創新，另一方面對于創新基礎薄弱的地區，進入的外資企業通常為勞動密集型企業，FDI 的溢出效應無法發揮［23］。

（3）在保持地級市R&D 經費支出一定的情況下，省域層面的財政科技支出對地級市創新能力有正向影響，外商投資環境則對地級市創新能力有負面影響。也就是，地級市R&D 經費支出與省級財政科技支出存在協同作用，與外商投資環境存在拮抗作用。這表明，在地級市科技投入力度一定的情況下，對應省份可以適當提高財政科技支出來鼓勵和支持科技創新活動，在直接提供經費支持的同時也能發揮財政科技支出的杠桿效應，撬動社會資本流向創新活動。外商投資環境表現出消極作用的原因可能是地級市R&D 經費支出和財政科技支出在一定程度上擠出部分外商投資。

5 結論與對策建議

本文基于我國30 個省份的280 個地級市2018年的數據，利用分層線性模型對地級市創新能力的影響因素進行研究，并分析省域層面和地級市層面的交互作用。結論如下：（1）省域層面的影響因素和地級市域層面的影響因素都能解釋地級市創新能力的差異，其中，地級市創新能力的差異中有57.6%是由省域層面的影響因素的不同造成的。（2）地級市層面的GDP、產業結構、R&D 經費支出都對其創新能力的提升有促進作用。（3）在地級市GDP一定的情況下，省域層面增加科技直接投入、財政科技支出可以提升地級市的創新能力；在地級市產業結構一定的情況下，省域層面的財政科技支出、法制建設環境對地級市創新能力有促進作用，外商投資環境則在一定程度上抑制地級市的創新能力；在地級市R&D 經費支出一定的情況下，省域層面的財政科技支出可以增強地級市創新能力，外商投資環境則對地級市創新能力有一定的抑制作用。

根據研究結論，為進一步提升全國地級市水平的創新能力，本文提出下列建議：

（1）重視省域層面創新政策對地級市創新能力的影響。地級市的創新能力往往不僅受到自身經濟質量、創新政策的影響，也會受到相應省份創新政策的約束。因此，從省域視角來看，制定相應的創新政策時，需要統籌兼顧到地級市的具體情況，考慮到省域層面和市域層面的政策交互作用。

（2）優化地級市創新資源配置。地級市自身所擁有的創新資源也在提升其創新能力的過程中扮演了重要角色，其中，地級市的GDP、產業結構、R&D 經費支出都能提升地級市的創新能力。因此，從地級市自身的視角出發，在注重經濟發展的同時也應補齊創新資源的短板，以優化產業結構、提高研發投入為著力點，培育、鼓勵和支持創新質量和創新水平較高的高新技術產業，從而提升地級市的內在創新動力和創新競爭力。

（3）因地制宜制定區域差異化的創新政策。對于存在經濟狀況差異較大的地級市的省份，通過實施區域差異化的創新政策來有效發揮省（自治區）市之間的協同作用。相關省份可以在省（自治區）內按照地級市自身的經濟特征和創新政策特點來劃分出一些區域，然后針對相應的區域實行差異化的區域創新政策。例如，對于存在的一些產業結構相似的地級市，可以在一定程度上優化省級財政科技支出，集中力量改善法制建設環境來發揮這些地級市產業結構升級與省域創新政策的協同效果。