數字經濟對黃河流域科技創新產出的影響及空間溢出效應研究

趙景峰，李 妍

（華北水利水電大學管理與經濟學院，河南鄭州 450018）

繼農業經濟、工業經濟后，以大數據為基礎要素，信息化為核心推動力的數字經濟成為經濟社會發展的新形態。“十四五”規劃中，以科技創新為支點，以人工智能、信息化發展為載體的數字經濟發展，成為推動高技術產業發展的推動力，為高質量發展提供技術支持［1］。信息化的大數據時代，是人工智能、數字孿生等技術突破的平臺。完善數字經濟在各產業之間的協同發展，是優化生態數字經濟鏈條，有利于協調高技術產業與經濟發展之間的關系［2］。百年之未有的大變局以及新冠疫情影響，數字化產業的發展是刺激數字文化消費激情的重要保障，也是加快產業轉型的催化劑［3］。

科技人才創新創造力的迸發，是推進高質量發展的動力源泉。世界競爭格局的轉變，對人才管理與創新產出的績效提出了更嚴格的要求。在新理念的影響下，企業內部對科技人才的管理以及自身產業結構轉型進行升級與完善，構建商業模式與數字經濟相結合的新格局［4］。社會總福利的提升，是動態和政策下對數字經濟網絡效應的溢出數，也是對邊際成本較低的數字文化產業發展下消費者福利與社會經濟發展之間的博弈［5］。

作為“一帶一路”的必經流域，黃河流域內生態文明和經濟發展是科技創新進步的物質條件。區域創新績效與數字經濟的發展，對黃河流域經濟高質量發展提供資源。因此，本文從理論的角度對黃河流域數字經濟發展現狀進行剖析，實踐驗證理論出發，探究空間溢出效應，采用空間杜賓模型論證。在此基礎上，通過研究黃河流域的資源稟賦以及承載力狀態，從黃河流域空間角度上梳理數字經濟與科技創新產出之間的空間溢出效果，為全流域科技數字經濟發展以及科技創新績效評價提供理論與實踐建議。

1 研究綜述

1.1 數字經濟的發展現狀

2015 年，國家大數據戰略的提出，開啟數字經濟的落地的政策支持，為后續發展提供路徑指導；2017 年以來，政府工作報告中四度提及“數字經濟”“數字中國”的發展方向。2020 年，打造數字經濟新優勢的戰略方針，再次鞏固數字經濟的發展位置不動搖；2021 年，“十四五”規劃綱要，協同數字經濟與實體經濟，將加快數字產業化進程作為未來發展方向。科學技術的發展，讓5G、物聯網等信息化水平得到了提升，成為高質量發展的重要依托。

基于現階段我國對數字經濟的推廣和應用范圍的擴大，為響應黃河流域生態保護和高質量發展的號召，黃河流域近年來對科技創新的關注程度逐步增高，基于生態承載力和資源稟賦的條件，黃河流域對數字經濟的發展進行產業結構調整以及功能定位分工趨于高級化的優化升級。周清香等［6］指出，黃河流域為實現區域聯動發展，加快建設數字政府的同時，加強流域內的生態文明建設，將數字化建設與生態保護相結合，促進黃河流域可持續發展能力。韓海燕等［7］認為，黃河流域除山東省外，其余城市制造業發展水平較弱，河南省近年來有所突破，但整體技術創新水平仍有待提升。結合數字經濟，因地制宜，對黃河流域高技術產業集聚以及空間布局進行優化升級，促進高質量發展水平的提升［8］；徐輝等［9］指出，黃河流域在紅利疊加的政策影響下，整體經濟發展應結合資源稟賦，將特色產業與生態并行發展相結合，促進高質量發展進程；徐翔等［10］認為，數據資源作為非競爭性的生產要素，通過短時間內的多次迭代，提升數據資本的使用效率，加快數字化與實體經濟的協調發展，是促進黃河流域經濟高質量發展的技術支持。

1.2 數字經濟與創新產出之間的關系

從資源稟賦來看，數字經濟的虛擬性、泛在化等特征為信息化技術的應用提供便捷的條件。溫珺等［11］指出，區域創新能力的戰略支撐離不開數字化管理模式的改進，創新驅動型經濟發展是高質量發展的根基，而信息化數字化則是可持續發展的動能；張森等［12］從綜合視角出發，從理論、文化、科學、制度四個方面對創新提出了循序漸進的發展過程，而數字經濟作為重要的資源稟賦，充當了引導者和支撐力的作用；熊勵等［13］對長三角城市群的研究中指出，區域經濟的協調發展離不開創新帶來的經濟效益；丁志帆［14］認為，維持經濟發展與生態文明的動態平衡，要求要素配置效率的提升，加快數字化經濟的發展，提升技術成果轉變的效率，是以數字經濟為生產要素的深化效應擴散。并且，數字化經濟的發展也引起了外國學者的關注。Ciocoiu［15］認為，以知識產權作為衡量科研績效產出的要素，在數字經濟的引導下，創新成為科技進步的主流，也是科學知識傳播的基本保障；Somina［16］指出，科學研究中的數字經濟與創新經濟并存的局面下，以資源為導向的知識管理和數字化水平的提升，是區域創新轉型的有效手段。

從創新平臺來看，華堅等［17］通過耦合協調度分析指出，科技創新與高質量發展之間存在顯著的耦合關系，科技創新實力的增強，是實現高質量發展的重要助推力量；核心技術的突破，是目前科技創新領域的重點問題，也是提升高質量發展的有效途徑［18］；同時，以政府導向為主的推動作用，不容忽視［19］；孫久文等［20］指出，產業結構的優化升級是推動區域協調發展的手段之一，也是推動以創新為核心的區域發展的重要因素；作為“十四五”規劃的重頭戲，核心產業與數字化信息化相結合，發揮數字經濟的集聚效應和長尾效應，將科技創新的發展路徑進行延展，形成具有滾雪球效應的創新紅利［21］；吳瑛［22］指出，數字經濟作為供給側結構改革的抓手，是促進高技術產業集聚，形成競爭優勢的重要力量。

1.3 數字經濟與創新產出的空間溢出效應

從介質載體來看，劉成坤等［23］指出，人力資本是推動物質資本變革的重要力量，近年來，隨著數字經濟發展的坐標更加清晰，產業數字化與實體經濟的融合成為釋放經濟能力、提升技術創新水平的目標；師博等［24］的研究中指出，黃河流域城市經濟的高質量發展離不開科技創新水平的提升，黃河流域所處地域遼闊人口眾多，隨著城鎮化水平的提升，近年來政府對于科技創新支出有所提升，這也是城市經濟高質量發展的動力之一；高揚等［25］認為，高技術產業的發展與創新績效產出呈現出空間相關性，融資和風險投資等外部融資是技術創新的資金支持。

從發展路徑來看，張熙悅等［26］指出，互聯網的發展受到周邊經濟發展水平相似地區創新能力的影響，是促進創新行為的有效手段之一；魏萍等［27］的研究中指出，電子商務平臺的完善與發展，是縮小城鄉差距，加快經濟文明建設的動力；焦帥濤等［28］研究中指出，經濟發展離不開人力資本的空間效應，二者呈現顯著的正相關，而產業結構的升級則表現為負向相關。國外學者的研究證實了數字經濟、信息化以及大數據、人工智能等新技術的發展，為經濟效益的提升以及產業結構的調整提供了更為科學合理的路徑，數字經濟的進一步發展，為現代技術革新提供技術支持，其發展歷程也成為了新經濟形態體現的重要標志［29］。

基于此，從數字經濟對黃河流域科技創新產出的內涵與聯系出發，空間計量角度驗證創新產出與數字經濟之間的溢出效應。通過2009—2019 年黃河流域九省數據，檢驗是否存在單位根后，進行空間權重以及莫蘭指數的計算，根據空間杜賓檢驗分析黃河流域內數字經濟對創新績效產出的空間相關性，為黃河流域的空間布局以及高技術產業發展提供理論與實踐依據。

2 指標選擇與模型的設定

為保證數據的真實性和有效性，本文所選數據樣本為黃河流域九個省在2014—2019 年期間的面板數據。數據均來源于我國各個年鑒，包括《中國統計年鑒》《中國科技統計年鑒》《中國金融年鑒》，以及各地統計公報、國家及各省統計局網站等，個別缺失數據采用插值法補齊后對整體數據進行綜合整理。

2.1 指標選擇

（1）科技創新產出。以往研究中針對從創新能力、創新效率等方面考慮科技創新支出狀態，專利申請數可作為創新產出的解釋變量［30］。由于獲取數據的限制，目前對創新產出的變量選擇來看大多選擇有效專利數作為判別標準。

（2）數字經濟水平。數字經濟表現的技術創新以及數據要素等特征，結合本文研究主題是數字經濟對科技創新產出的空間溢出效應，選擇“互聯網寬帶接入用戶數(萬戶)”作為衡量數字經濟發展水平的解釋變量。從數據獲取的角度來看，數字經濟所賦能的經濟核心產業以及產業數字化水平都與區域創新發展相關聯［31］。

（3）控制變量。知識生產函數指出，人力資本、創新投入以及創新資源等因素是影響科技創新產出的重要因素。此外，經濟發展水平的基礎建設也是研發經費資本的有力保證，因此，控制變量采用R&D 人員工作當量、科技支出占財政總支出比重、地方預算收入（億元）以及國內生產總值作為控制變量，并對原始數據進行了綜合計算的處理，見表1。

表1 指標變量匯總

2.2 模型設定

（1）空間矩陣權重。地理空間范圍內，經濟變量之間的相互作用效果是影響技術創新與高質量發展的重要因素。引入空間相關矩陣，對兩系統進行空間關系的界定。假設所研究的變量存在n個區域，Wn用表示的空間權重矩陣為n×n型的矩陣形式：

Wij表示的空間關系為第i個和第j個兩地區。對于黃河流域九省的人均GDP 差距的倒數設定經濟距離矩陣，若兩方存在的差距過大，則經濟距離權重越小，反之亦然。公式如下：

其中，Yi的含義為i省的人均生產總值（GDP ）。

（2）空間相關性分析。采用莫蘭指數對空間相關性進行度量，計算全局莫蘭指數對空間自相關程度進行評價，有理數莫蘭指數方差歸一所得區間為-1.0～1.0。若空間表現為正向相關關系，Moran'sI＞0，數值越大，相關程度越高；Moran'sI＜0，數值越小，相關程度越低；若Moran'sI=0，則說明空間表現的隨機性。

其中，Zi表示離差；空間權重Wi,j存在于要素i與j之間；n表示要素的全部數量歸；S0集合整體權重：

z值檢驗按照以下形式計算：

（3）核密度估計Kernel Density Estimation(KDE)。權函數是通過指標權重計算所得，并將結果與0 對比，分析高斯函數和函數密度值。Xi假設在隨機過程 中為獨立同分布，密度函數用f(x)來表示，對存在的未知數量的觀測值N 進行推導，得到隨機示性函數I(·)的經驗函數，表達式如式（8）。其中，核函數表示為K(·)，帶寬用h表示，其極限表達式見式（9）。

其中，W為空間權重矩陣。

（5）空間誤差模型SEM：

ρ作為討論因變量y的系數，此時=0；λ作為誤差項的系數≠0；得到方程：

空間滯后模型SLM：

Y表示被解釋 變量的矩陣，X為解釋變量的矩陣，β表示參數向量，ρ表示空間效應系數。

3 實證研究

3.1 空間 相關性檢驗

Stata 軟 件測度2009—2019 年黃河流域技術創新與高質量發展的全局空間自相關指數莫蘭指數（Global Moran'sI），并繪制散點圖驗證科技創新產出、經濟發展與數字經濟的空間相關程度和演進過程。表2 所示計算結果，在P值小于0.05 的前提條件下，近十年莫蘭指數未表現出負值，表明了黃河流域高技術產業高質量發展的結果存在較強的空間正向相關性，從空間效應的角度研究高技術產業集聚下經濟高質量發展是值得考量的。

表2 莫蘭指數匯總

通過全局莫蘭指數的數據對2009—2019 年間科技創新產出的空間效應進行局部莫蘭指數散點圖分析，選擇2009、2012、2015、2019 年進行分析，見圖1。

圖1 黃河流域技術創新局部莫蘭指數散點

近十年黃河流域九省局部莫蘭指數散點圖可以看出，大部分省份所在區間在第一和第三象限，高技術產業和創新科技發展的集聚呈現出“高-高，低-低”的格局，空間相關性表現為顯著的正向相關。從時間演進的角度來看，近十年來黃河流域的整體科技創新發展水平處于較為穩定的發展狀態，下游地區的山東省發展水平較高，穩居第一的位置不動搖,與其他兩相鄰省份相比，有明顯優勢的地域條件和經濟基礎；中游地區的河南省和陜西省表現為穩中求進的發展趨勢；下游地區除四川省外，其余省份的科技創新水平較為薄弱，處于全流域的劣勢位置。從空間格局的角度來看，黃河流域的科技創新發展呈現住東-中-西的梯度分布，受到科技人才集聚、科研資金投入以及地區經濟發展水平等因素的影響，中上游發展獲取較多有利的外部條件，而面對“資源詛咒”局面的上游地區，易受到周邊環境因素的影響，但整體來看，仍有所進步。

3.2 核密度估計

從圖2 可以看出核密度估計，黃河流域大部分省份近年來科技創新能力與數字經濟發展的黃河變化路徑大體趨勢相同。從整體來看，九省近十年的曲線中心表現為“左-左”的移動趨勢，2015 年左右降低，之后受到“創新型國家建設”的推廣，科技創新政策的支持，整體科技支出的增加和科技人才的集聚讓黃河流域數字經濟發展水平呈現上浮，該演進過程后表現為右拖尾狀態。黃河流域地域遼闊，生態環境脆弱，全流域內的科技創新程度和經濟發展水平呈現出多級分化現象。

圖2 核密度估計

從上中 下游的空間分布來看，對中上游創新能力的激發有利于提升全流域綜合實力。觀測核密度分布曲線，下游地區呈現出的波動右拖尾，表現為兩側峰的不對稱，說明主峰與側峰之間存在差異化，內部分化表現為多級分化，但整體發展趨勢良好，山東省自身創新能力以及綜合實力較強，兩個中心城市存在較為顯著的輻射作用，但除中心城市外，其余地區發展稍顯不均衡；對于中游地區來說，有層次性的發展趨勢表明在該區域范圍內的協作狀態并未平鋪于各省，存在梯度的可能性較大；對于上游地區來看，區域內發展不平衡，四川省與其他上游省份相比具有明顯的綜合實力優勢，發展狀態與黃河流域總體曲線相類似，說明綜合實力較弱的省份在科技創新領域發展進程較為緩慢。

3.3 空間計量回歸的結果

空間計量模型的選擇上大多采用廣義矩估計法、廣義空間二階最小二乘法等進行回歸分析。分析直接效應和間接效應，將解釋變量的邊際作用產生的效果進行整理，剖析所存在空間溢出的狀況，研究該區域科技創新領域的發展是否受到周邊環境影響的水平。進行SEM 空間誤差模型的檢驗后，統計變量的統計量并未表現出較明顯的顯著特征，于是進行SLM 空間滯后模型的檢驗，得到結論如下，根據表3 可知，P小于0.05 的前提條件下，由于黃河流域內被解釋變量受到本區域或者其他解釋變量的周邊區域的影響，因此，采用空間滯后模型得到顯著性相關，原假設數字經濟發展是影響科技創新產出的因素成立后方可進行空間相關性的回歸分析。

表3 SEM 和SLM 檢驗

繼而對內生性問題進行空間Hausuman 檢驗，對空間回歸的有限樣本性質進行輔助研究。通過檢驗后，選擇SDM 固定模型進行回歸結果分析。

表4 Hausuman 檢驗

（1）空間杜賓模型進行檢驗，整體回歸結果如表5 所示，科技支出占財政總支出的比重這一控制變量的直接空間固定效應以及雙固定效應均為正，說明研發經費的支出來源是支持黃河流域科技創新活動的主要力量，并對周邊城市呈現出溢出效應；R&D 研發人員的空間固定效應和雙固定效應均表現為正數，說明科研人員在集聚的過程中不僅在本地區發揮了帶頭作用，并且在人員流動、知識共享平臺等信息化交流的過程中對知識管理和技術創新的傳播發揮了輻射效果；對于地方預算收入而言，說明經濟發展與科技創新產出之間的溢出效應在本區域內較為顯著，呈現出空間上的輻射效果，但在時間固定效應中表現為負向關系。

表5 模型整體回歸結果

（2）數字經濟對科技創新產出的影響以穩健性檢驗。基于整體回歸分析結果可以看出，數字經濟的規模以及數字經濟所產生的經濟效益對于黃河流域科技創新產出具有顯著的空間溢出效應，SDM 模型的回歸系數中可以看出數字經濟的發展會對科技創新績效的產出帶來影響，但其影響程度并不能準確地預測。綜上，進一步進行偏微分方程計算，將數字經濟對科技創新產出的直接效應、間接效應以及總效應進行空間效應分解。表6 解釋分解了空間效應，可以看出數字經濟的對科技創新的直接效應、間接效應以及總效應均表現為顯著的正相關，說明在一定程度上，數字經濟的發展不僅會對科技創新產出有直接效應的影響效果，并且，空間格局劃分等高技術產業集聚的溢出效應也會對科技創新的績效有間接的促進效應。通過驗證空間計量模型的適用性，可以看出數字經濟的輻射效果會對周邊區域帶來科技創新水平的提升，其間接效應占總效應的三分之二以上，再次說明數字經濟對于科技創新績效產出的空間溢出效應不容忽視。

表6 空間效應分解

本研究以時間演進的發展為基礎，驗證實證結果的穩健性，對十年間的數據進行替換估計模型的穩健性檢驗，將正交轉換的擬極大似然估計（QMLE）的方法進行模型的估計與檢驗。替換估計模型后，表7 所示的穩健性檢驗結果與表5 的整體回歸模型的顯著水平表現出一致性，由此可見擬合狀態與空間杜賓模型的回歸結果表現一致。

表7 穩健性檢驗

4 結論與建議

4.1 結論

本文黃河流域九省數字經濟發展水平對科技創新產出的空間效應以及空間溢出進計量模型的分析，揭示黃河流域內部各省科技創新產出近十年的時空演進過程，對黃河流域內高質量發展以及高技術產業創新能力的提升提供一定的理論支持。本文結論如下：

第一，從時間序列的角度，近十年來的發展黃河流域經歷了從無到有的突破。整體來看，全流域的經濟發展實力的增強離不開科技創新能力的提升。黃河流域作為我國重要經濟地帶，想要在輻射、創新、引領高技術產業的發展，十分具有潛力。但全流域的創新發展表現出內部不均衡以及多級分化的現象，需要更長久的時間進行優化與完善。

第二，從空間格局的角度，黃河流域整體的數字經濟發展程度表現出“東高西低”的局面。上游地域的優勢地理位置以及自身基礎設施的完善，其科技創新產出位于全流域較為領先的位置，整體綜合實力較強，創新能力的輻射作用下，有利于拉動周邊省份的創新能力；中游地區地處中部，呈現出穩中求進的發展狀態，受到政策影響以及自身數字化程度的推廣，以中心城市為核心的帶頭作用下，中游地區創新績效有所提升；上游地區除四川外，整體發展水平較為落后，以數字化基礎設施建設的完善為導向的發展路徑，是目前發展的重點。

第三，從數字經濟與創新績效的關系上來看，推動經濟社會形態下數字化經濟的發展轉型，在促進科技創新績效提升的同時，還可以成為促進本地區及周邊地區經濟數字化高質量發展的關鍵力量。短期來看，數字經濟的發展是促進知識共享、信息化平臺建設的必要條件，長期均衡來看，數字經濟與科技創新之間表現出相互作用效果。數字經濟的可持續性和高質量發展的能力離不開科技創新的支持與高技術產業的投入。

4.2 建議

（1）發揮黃河流域數字化經濟發展的空間溢出效應，打造社會主義市場經濟背景“集中力量辦大事”的新機制。數據資源的空間聯動特質，是催生改革創新的技術支撐，為創新應用提供數據支持，有利于提升產業鏈水平。依托我國黃河流域的大規模市場和數據資源，根據數據資源的不同屬性，按照市場需求進行分區分類，確保精準實施利用。在黃河流域市場體系中，積極引導社會數據的所有者實際參與到創新生產力轉化活動中，結合市場化的配置手段，將數據要素在創新應用中的價值最大化開發，帶動本地和周邊地區創新績效的提升。同時做好政府數據的共享開放，加快數據資源的共享與應用，發揮迭代優勢，促進科研績效成果的轉化。

（2）以互聯網作為數據資源共享的平臺進行對接合作，發揮各地在數字化經濟發展中的積極性和主動性。要圍繞黃河流域建設的重大規劃，尊重數據資源引領科技創新帶動生產力發展的區域集聚規律，因地制宜，探索具有本地化特征和區域差異化的數字化經濟發展路徑，以數字資源為依托，加快信息化創新平臺的建設，打造以創新驅動為發展觀的區域創新中心。以互聯網作為數字化的介質載體，在創新活動中的服務支撐功能逐漸凸顯，依據黃河流域發展的不同特點，東部地區可重點提升本地科技網站資源的匯聚能力，促進本地科技資源與數字資源的整合，促進交流合作；中、西部地區可加強建設新一代數據中心、5G 基站等數字基礎設施的完善，探索提供基礎設施支持。

（3）要以數字資源推動技術創新為核心，引領科技帶動經濟發展及相關體制的建設。在現代化建設背景下，在疫情現實狀況的沖擊下，數字經濟作為引領發展的新動能催生了新一代數字技術的創新應用，成為創新驅動發展的主力。為促使數字資源推動技術創新，應當完善符合技術創新規律的資源配置方式，優化技術研究的支持方式。加快完善數字技術轉化為現實生產力的使用、處置、收益管理制度，讓數字資源和技術創新成果充分活躍起來，形成推動發展的強大合力。其中經濟、技術較發達地區可根據當地市場、產業發展特點，著力技術創新與突破，聚焦布局與建設具有前瞻性和引領性的數字技術創新平臺；發展水平較緩慢地區可結合當地企業，從標志性產業鏈入手，優化升級企業生產的數字化水平，智能化技術的提升，將信息化和知識共享的管理擴大化，聯動先進的數字技術創新平臺，形成黃河流域整體化的良好的數字技術創新生產發展鏈。