基于專利的河北省科技創(chuàng)新空間格局分異研究

高 超

（唐山師范學(xué)院 資源管理系，河北 唐山 063000）

黨的十九大指出，中國要強(qiáng)盛、要復(fù)興，就一定要大力發(fā)展科學(xué)技術(shù)，努力成為世界主要科學(xué)中心和創(chuàng)新高地，科技創(chuàng)新處在至關(guān)重要的戰(zhàn)略位置。河北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展既面臨“一帶一路”建設(shè)、京津冀協(xié)同發(fā)展、雄安新區(qū)規(guī)劃建設(shè)、北京冬奧會(huì)籌辦等空前機(jī)遇，又面臨轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換增長動(dòng)力等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，要實(shí)現(xiàn)有質(zhì)量有效益可持續(xù)的發(fā)展，迫切需要把創(chuàng)新作為引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力和建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的戰(zhàn)略支撐。

科技創(chuàng)新對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)不斷上升，專利數(shù)據(jù)能夠很好反映各地區(qū)應(yīng)用知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新的能力和經(jīng)濟(jì)的長期競(jìng)爭力，是國際上通常采用的指標(biāo)之一[1-2]。對(duì)于專利分布的研究目前國內(nèi)還很少見，但國外對(duì)專利分布的研究很早就已經(jīng)展開，Pakes和Grilrches建立了專利和研發(fā)費(fèi)用之間的線性關(guān)系的模型[3]，Schemookler和Scherer建立了專利與科學(xué)家數(shù)量之間的關(guān)系，模型中采用專利作為主要的指標(biāo)來反映技術(shù)進(jìn)步水平[4]。這些工作使得以專利數(shù)量作為衡量創(chuàng)新發(fā)展的模型不斷完善。國內(nèi)周家福和翁鳴采用專利作為主要研究對(duì)象，闡述對(duì)于后發(fā)地區(qū)應(yīng)以專利制度為核心，開展創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的路徑[5]。牛欣與陳向東利用跨城市邊界合作申請(qǐng)的發(fā)明專利數(shù)據(jù)，提出城市知識(shí)創(chuàng)新輻射距離，對(duì)我國跨區(qū)域合作創(chuàng)新現(xiàn)狀進(jìn)行了分析[6]。張杰則利用我國各省份專利面板數(shù)據(jù)，分析了三種類型的專利與人均GDP增長率之間的關(guān)系[7]。黃魯成運(yùn)用

收稿日期：2018-07-10 修回日期：2019-05-10

作者簡介：高超（1982-），女，遼寧阜新人，碩士，講師，研究方向?yàn)閰^(qū)域經(jīng)濟(jì)。生態(tài)學(xué)理論對(duì)區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)進(jìn)行了研究[8]，羅發(fā)友與劉友金則基于行為生態(tài)學(xué)理論研究了創(chuàng)新群落的形成和演化問題[9]。但從專利角度對(duì)城市科技創(chuàng)新的研究相對(duì)不足。

一、河北省科技創(chuàng)新整體水平

河北省的科技創(chuàng)新發(fā)展快速，增長勢(shì)頭明顯。根據(jù)2006-2017年《河北經(jīng)濟(jì)年鑒》的專利授權(quán)量繪制圖1。2005年，河北省的專利授權(quán)量只有3585件，2016年，專利授權(quán)量增加到31826件，是2005年的8.87倍。從2005年到2016年這11年間，河北省的專利授權(quán)數(shù)量持續(xù)增長。從圖1可知，京津冀地區(qū)，北京的科技創(chuàng)新速度最快，而河北省最初和天津相近，但從2010年之后，天津的發(fā)展速度開始大于河北。2016年河北省的專利授予量占京津冀的17.2%，占全國的2%。這樣的比例和河北省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展并不對(duì)稱。從各年GDP占京津冀地區(qū)比重來看，2016年河北省的GDP占京津冀地區(qū)的42.4%，占全國的4.31%，這說明河北省在科技創(chuàng)新方面完全滯后于經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

圖1 京津冀地區(qū)專利授予量變化（2005-2016年）

二、河北省各城市專利授權(quán)量差異

（一）基尼系數(shù)

基尼系數(shù)是美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家阿爾伯特·赫希曼提出的判斷收入分配公平程度的指標(biāo)，本文用來表示各城市專利數(shù)的差異狀況。基尼系數(shù)計(jì)算公式為：

式中G為基尼系數(shù)，n為城市數(shù)，wi為各城市按照大小排序后從第1組累計(jì)到第i組的專利數(shù)占全省專利數(shù)的百分比。

表1 河北省2009-2016年專利授權(quán)量基尼系數(shù)

從表1可以看出，河北省專利授權(quán)量的基尼系數(shù)從2009年的0.3457下降到2016年的0.3163。基尼系數(shù)的變化幅度不大，說明專利分布的集中度基本保持持平狀態(tài)，基尼系數(shù)有下降的趨勢(shì)，說明河北省各城市的專利授權(quán)量在空間上呈現(xiàn)均勻分布。創(chuàng)新活動(dòng)的發(fā)展受到多種因素的影響，如資金投入、科技人力資源狀況、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、地區(qū)文化基礎(chǔ)及風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)能力等。近年來，河北省總體經(jīng)濟(jì)發(fā)展向好，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中各城市都意識(shí)到科技創(chuàng)新是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要的動(dòng)力和生命力，因此地方政府對(duì)于科技創(chuàng)新的投入和提倡發(fā)展的力度都達(dá)到了空前高度，于是使得科技創(chuàng)新在各個(gè)城市都得到一定發(fā)展，從而促進(jìn)了地區(qū)間科技創(chuàng)新的平衡，2009年以來，各城市之間的創(chuàng)新能力差距逐漸縮小。

（二）變異系數(shù)

衡量區(qū)域差異的研究方法可以采用變異系數(shù)法。區(qū)域差異有絕對(duì)差異與相對(duì)差異，可以運(yùn)用公式(2)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差（SD）和變異系數(shù)（CV），來分別表示地區(qū)專利數(shù)量的絕對(duì)差異和相對(duì)差異，式中，Xij是第i年第j個(gè)市的專業(yè)授權(quán)量，是第i年各市的平均專利授權(quán)量，n為城市的個(gè)數(shù)。

表2為2009-2016年河北省內(nèi)各城市專利授權(quán)量的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)。由表2可知，河北省專利授權(quán)量在絕對(duì)差異上逐年增大，相對(duì)差異上略有下降。表示絕對(duì)差異的標(biāo)準(zhǔn)差，從2009年的421.3增長到了2016年的1802.62，增長了4.28倍，其中增長最快的年份增長率達(dá)到了46.5%，年平均增長率為23.7%，這反映出河北省各城市之間創(chuàng)新的絕對(duì)差異不斷增大。反映相對(duì)差異的變異系數(shù)一直在0.6以上，這說明河北省各城市之間的專利授權(quán)量相對(duì)差異一直存在，但有下降的趨勢(shì)。2009年變異系數(shù)位0.6776，到2016年下降為0.6230，這表明河北省各城市之間的相對(duì)差異在逐漸縮小。創(chuàng)新發(fā)展已經(jīng)成為城市發(fā)展的動(dòng)力，在當(dāng)前區(qū)域協(xié)同發(fā)展過程中，各城市都在發(fā)展壯大自身的創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)，力求在區(qū)域中處于領(lǐng)先的地位。

表2 河北省2009-2016年專利授權(quán)量的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)

三、河北省科技創(chuàng)新空間格局

（一）河北省各城市專利授權(quán)量時(shí)間演變

河北省各城市的科技創(chuàng)新水平在不斷提高，主要表現(xiàn)為專利授權(quán)量的不斷增加。表3為河北省2009年、2012年、2016年各城市的專利授權(quán)量及排序。

表3 河北省各城市專利授權(quán)量（件）及位序

從2009年到2016年專利授權(quán)量看，各城市的專利授權(quán)量均有所增加，且變化幅度很大。從2016年相比2009年的增長率數(shù)據(jù)可知，每個(gè)城市的增長速度均在2倍以上，其中增長幅度最大的城市是邢臺(tái)，2016年的專利授權(quán)量為2630件，而2009年僅為280件，增長了8.39倍。增長速度在4倍以上的城市有張家口、秦皇島、保定。增長最慢的城市是唐山，只增長了2.13倍。

（二）河北省各城市專利授權(quán)量空間差異

從空間角度看，河北省11個(gè)城市之間的專利授權(quán)量也存在差異。

2009年，專利數(shù)量最多的城市為石家莊，專利授權(quán)量為1577件，其次是唐山，專利授權(quán)量1047件，只有這兩個(gè)城市的專利授權(quán)量超過了1000件。其次是保定，專利授權(quán)量為892件，廊坊、滄州、秦皇島三市的專利授權(quán)量相當(dāng)接近，都在600件左右。而專利授權(quán)量最少的是張家口和承德，僅有153件和161件，不足石家莊的1/10?？梢姵鞘兄g差異之懸殊。

2012年，河北省專利授權(quán)量明顯高于2009年，發(fā)展非常迅速，1000件以上的城市達(dá)到7個(gè)。排名第一的城市依然是石家莊，為3447件。排名第二的城市為保定，專利授權(quán)量為2714件。唐山落后于保定，位于第三位。廊坊為1473件，較2009年增長了1.36倍。排名最后的城市仍然是張家口和承德，且專利授權(quán)總量依然不高。

2016年，專利授權(quán)量得到了大幅度的提高，只有2個(gè)城市的專利授權(quán)量不足1000件。石家莊依然遙遙領(lǐng)先，達(dá)到了6994件。保定位于第二位。從專利授權(quán)量數(shù)值看，唐山、秦皇島、廊坊分列三至五位，但是這三個(gè)城市的專利授權(quán)量差別不大。處于最后的城市依然是承德和張家口，但是位序有所變化，張家口超過了承德，排名第十位。

（三）河北省各城市專利授權(quán)量聚類分析

利用arcgis軟件，對(duì)三個(gè)年份各城市的專利授權(quán)量數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，將每個(gè)年份的城市分成四類，聚類模式采用隨機(jī)模式，得出各年份的專利授權(quán)量聚類結(jié)果。

2009年，第一梯隊(duì)是石家莊、唐山、保定，這是專利授權(quán)量的高值區(qū)；第二梯隊(duì)是滄州、秦皇島、廊坊，第三梯隊(duì)為衡水、邯鄲、邢臺(tái)，第四梯隊(duì)是張家口、承德。

2012年，第一梯隊(duì)是石家莊、保定。第二梯隊(duì)是唐山、廊坊，第三梯隊(duì)是秦皇島、滄州、邯鄲、衡水、邢臺(tái)，第四梯隊(duì)是張家口、承德。

2016年，第一梯隊(duì)是石家莊、保定，第二梯隊(duì)是唐山、秦皇島、滄州、廊坊，第三梯隊(duì)是衡水、邢臺(tái)、邯鄲，第四梯隊(duì)是張家口、承德。

從位序上看，這幾個(gè)年份位序一直沒有變化的只有石家莊一個(gè)城市，穩(wěn)居第一把交椅。2016年較2009年的位序變化中，排序提升的城市有保定、秦皇島、張家口、邢臺(tái)，說明這幾個(gè)城市的科技實(shí)力較強(qiáng)，城市發(fā)展過程中較重視科技創(chuàng)新；排序下降的城市有唐山、承德、廊坊、滄州、邯鄲、衡水，這些城市專利授權(quán)量均有增加，但是增長速度與其他城市相比略有不足。

（四）河北省科技創(chuàng)新空間格局

通過上述分析可知，河北省的科技創(chuàng)新水平可以分為4個(gè)發(fā)展區(qū)。

中部核心區(qū)，主要包括石家莊、保定。石家莊是河北省的省會(huì)，全省的高校和科研院所在石家莊密度最大，技術(shù)人員與資金的投入都能得到一定的保證，科技實(shí)力強(qiáng)。保定曾是河北省最早的省會(huì)和政治文化中心，保定也有眾多高校。另外保定毗鄰京津，北京非首都功能疏解的主要目的地，保定經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向也指向了承接北京文化產(chǎn)業(yè)、創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)等新興的高科技產(chǎn)業(yè)。另外雄安新區(qū)的開始建設(shè)，也為保定帶來眾多科技公司以及高校等多種與科技發(fā)展相關(guān)單位的進(jìn)入，成為吸引高技術(shù)產(chǎn)業(yè)、科技人才的條件，從而增強(qiáng)了其科技創(chuàng)新能力，成為了科技創(chuàng)新核心區(qū)。

東部沿海發(fā)展區(qū)，主要包括滄州、廊坊、秦皇島、唐山。這幾個(gè)城市處于河北省東部沿海，科技創(chuàng)新水平次于中部核心區(qū)。河北省大力發(fā)展沿海經(jīng)濟(jì)，這些城市又是一帶一路的城市，因此，在發(fā)展中能夠吸引人才和企業(yè)。這也為科技創(chuàng)新帶來了發(fā)展機(jī)會(huì)。

南部穩(wěn)健發(fā)展區(qū)，主要包括邯鄲、衡水、邢臺(tái)。這幾個(gè)城市處于河北省南部，一直穩(wěn)健前行。發(fā)展基礎(chǔ)較好。邯鄲是河北省人口較多的城市之一，有著非常深厚的城市文化，這些都為當(dāng)?shù)氐膭?chuàng)新提供了平臺(tái)。

北部滯后發(fā)展區(qū)，主要包括張家口和承德。借著冬奧會(huì)的東風(fēng)，張家口的發(fā)展勢(shì)頭較強(qiáng)烈，在帶動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也為科技創(chuàng)新提供了一定的基礎(chǔ)。

四、專利數(shù)與經(jīng)濟(jì)相關(guān)性分析

（一）因子選取

影響專利分布是一個(gè)極其復(fù)雜的多變量系統(tǒng)，在不同的時(shí)間和空間尺度，決定其數(shù)量的因素也不盡相同。經(jīng)濟(jì)對(duì)社會(huì)各方面的影響都是巨大的，專利授權(quán)量的分布也不例外。影響專利數(shù)分布的主要因素是經(jīng)濟(jì)因素。因此，本文選擇代表經(jīng)濟(jì)發(fā)展的因子，對(duì)它與專利數(shù)進(jìn)行多元線性回歸分析，試圖尋找影響專利分布的主要因子。最能代表經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的指標(biāo)為GDP，而在專利發(fā)展方面的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，還與R&D投資有關(guān)。因此，選擇GDP和R&D內(nèi)部支出作為總量和專項(xiàng)方面的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

（二）回歸分析

選擇2016年專利授權(quán)量及GDP和R&D內(nèi)部支出以及專利數(shù)作多元線性回歸。分析經(jīng)濟(jì)因子對(duì)于專利數(shù)的影響。

表4 2016年河北省專利授權(quán)量及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

回歸方程結(jié)果如下：

式中y、x1、x2分別為各城市專利授權(quán)量、國內(nèi)生產(chǎn)總值和R&D內(nèi)部支出，R為相關(guān)系數(shù)。

從回歸的結(jié)果來看，專利數(shù)的分布和經(jīng)濟(jì)具有相關(guān)性。從回歸方程可知，GDP對(duì)專利數(shù)的影響小于R&D內(nèi)部支出對(duì)專利數(shù)的影響；R&D內(nèi)部支出的影響力是單位GDP影響力的6.60倍；每增加1萬元的R&D內(nèi)部支出，帶來0.2482個(gè)專利數(shù)。

五、結(jié)論和討論

以專利授權(quán)量為指標(biāo)，對(duì)河北省科技創(chuàng)新的空間格局特點(diǎn)進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：

（1）河北省在京津冀地區(qū)的科技創(chuàng)新水平落后于北京、天津，與GDP占比相比，整體水平還有待提高。

（2）河北省內(nèi)各城市之間科技創(chuàng)新水平存在著空間差異，各城市之間的差異逐漸縮小，但專利授權(quán)量的絕對(duì)量差異不斷擴(kuò)大。河北省各城市對(duì)科技創(chuàng)新都非常重視，并且發(fā)展迅速。

（3）河北省科技創(chuàng)新空間格局上表現(xiàn)為一定的集中趨勢(shì)，形成四個(gè)發(fā)展區(qū)，分別是中部核心發(fā)展區(qū)，東部沿海發(fā)展區(qū)，南部穩(wěn)健發(fā)展區(qū)和北部滯后發(fā)展區(qū)。

（4）科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之間有一定的相關(guān)性。