城市規(guī)模、創(chuàng)新能力與空間溢出效應(yīng)

翟婧彤 張軍濤

[摘 要]以創(chuàng)新驅(qū)動經(jīng)濟增長，激發(fā)城市活力和競爭力，是實現(xiàn)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。運用動態(tài)面板模型和空間面板模型，以2005—2017年長三角城市群地級及以上城市為研究對象，從人口、空間、經(jīng)濟三個維度探討了城市規(guī)模對創(chuàng)新能力及其空間溢出效應(yīng)的影響和作用機理。結(jié)果表明：城市創(chuàng)新能力存在明顯的空間溢出效應(yīng)，且相關(guān)性隨時間逐漸增強;城市創(chuàng)新能力的空間分布特征分化明顯，呈現(xiàn)以上海為中心的高-高集聚和城市群北部低-低集聚;人口規(guī)模與創(chuàng)新能力存在“倒U型”關(guān)系，與創(chuàng)新能力的空間溢出效應(yīng)具有顯著負相關(guān)關(guān)系;人力資本結(jié)構(gòu)與城市創(chuàng)新能力在人口規(guī)模的調(diào)節(jié)效應(yīng)下顯著正相關(guān);經(jīng)濟規(guī)模和空間規(guī)模的增加能夠顯著提升城市創(chuàng)新能力，但對于空間溢出效應(yīng)的影響并不顯著。

[關(guān)鍵詞]城市規(guī)模;創(chuàng)新能力;空間溢出效應(yīng);莫蘭指數(shù);空間杜賓模型

[中圖分類號]F061.5;F299.27[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0461（2020）12-0030-08

一、問題的提出

伴隨城鎮(zhèn)化進程的推進，城市規(guī)模逐漸擴大，以某一個或幾個超大型、特大型城市為中心所建立的世界級城市群對于一國乃至全球經(jīng)濟的運行產(chǎn)生著重要影響。隨著我國經(jīng)濟進入“新常態(tài)”，經(jīng)濟發(fā)展進入“提質(zhì)增效”的高質(zhì)量發(fā)展階段，以創(chuàng)新驅(qū)動經(jīng)濟增長，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，成為新時期的重要戰(zhàn)略內(nèi)容。創(chuàng)新能力是城市競爭力的重要體現(xiàn)，創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅能夠激發(fā)城市內(nèi)部的經(jīng)濟活力，同時也為其周邊地區(qū)營造了創(chuàng)新氛圍，從而進一步擴大了創(chuàng)新活動對城市乃至區(qū)域發(fā)展的積極影響。城市規(guī)模的擴張是人力資本和金融資本向城市集聚的過程，由此產(chǎn)生的集聚經(jīng)濟效應(yīng)以及循環(huán)累積效應(yīng)都促使城市的人口、經(jīng)濟、空間規(guī)模不斷增加。而在此過程中，城市創(chuàng)新能力也伴隨著人力資本和知識的積累與擴散得到加強，并對經(jīng)濟發(fā)展起著加速器的作用。許多城市的經(jīng)驗表明，創(chuàng)新更傾向于在規(guī)模較大的城市中產(chǎn)生和形成，并且兩者呈現(xiàn)出相互促進的演進趨勢。然而，隨著城市規(guī)模的進一步擴大，一方面由于城市承載力限制和集聚不經(jīng)濟帶來的負面影響，會造成城市本身經(jīng)濟運行效率和社會整體福利水平下降，阻礙城市創(chuàng)新能力的進一步增強和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展;另一方面也會與周邊城市發(fā)生要素交流，產(chǎn)生創(chuàng)新的空間溢出。因此，研究城市規(guī)模對創(chuàng)新能力及其空間溢出效應(yīng)的影響和作用機制，對于培育區(qū)域創(chuàng)新主體、完善區(qū)域創(chuàng)新協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)發(fā)揮創(chuàng)新要素對城市和區(qū)域經(jīng)濟增長的貢獻作用，進而實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的理論與現(xiàn)實意義。

國內(nèi)外理論研究和經(jīng)驗研究均顯示，大城市的創(chuàng)新性活動更加頻繁。大城市擁有更多數(shù)量和更大密度的人力資本和企業(yè)資源，所產(chǎn)生的集聚效應(yīng)能夠促進知識傳播，并且共享分工和專業(yè)化帶來的高效率，促進創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)增長[1-2]。Segerstrom等[3]根據(jù)熊彼特對于創(chuàng)新的定義對“產(chǎn)品生命周期”模型進行了研究，認為R&D對生產(chǎn)技術(shù)效率的提升產(chǎn)生著直接影響，創(chuàng)新活動發(fā)生的概率與城市規(guī)模相關(guān);Packalen和Bhattacharya[4]分析了企業(yè)的要素需求結(jié)構(gòu)以及與城市規(guī)模之間的關(guān)系，認為大城市比小城市在創(chuàng)新活動方面更具有優(yōu)勢;Ciccone和Hall[5]認為，當城市就業(yè)人口密度增加時，會帶來擁擠效應(yīng)和集聚效應(yīng)的雙重影響，因此，人口密度增加的凈效應(yīng)取決于邊際擁擠效應(yīng)和邊際聚集效應(yīng)哪個占優(yōu)勢;王珍珍和穆懷中[6]通過對中國省份面板數(shù)據(jù)的實證研究發(fā)現(xiàn)，城市規(guī)模對人力資本外部性的影響存在雙重門檻，城市規(guī)模較小或過大會造成“集聚效應(yīng)”不足和“擁擠效應(yīng)”過度，從而不利于人力資本外部效應(yīng)的發(fā)揮。伴隨城市規(guī)模的擴張和地區(qū)間交流日益頻繁，企業(yè)的創(chuàng)新活動不僅能夠促進城市內(nèi)部創(chuàng)新能力的提升，從空間上看，也會隨著區(qū)域間的人員交流和要素流動在更大范圍內(nèi)產(chǎn)生擴散和溢出。創(chuàng)新空間溢出的實質(zhì)是知識溢出，知識溢出主要是指地理空間單元之間通過無意識的知識交流而獲得智力成果，從而促進區(qū)域經(jīng)濟增長的過程[7]。已有研究通過實證檢驗了知識溢出對提升城市創(chuàng)新能力的重要作用，認為知識流動與溢出具有空間局限性，隨著空間距離的增加知識溢出迅速減弱[8-9]。隨著我國自主創(chuàng)新能力的提升，近年來有關(guān)中國創(chuàng)新能力溢出效應(yīng)的研究也逐漸增加。Crescenzi等[10]通過對1995—2007年中國省級數(shù)據(jù)的實證研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展較好的省份不僅具有良好的基礎(chǔ)設(shè)施條件、較高的產(chǎn)業(yè)專業(yè)化程度和專利率，而且其周邊地區(qū)也具有比較豐富的創(chuàng)新要素和良好的創(chuàng)新氛圍;Song和Zhang[11]運用SDM模型研究了溢出效應(yīng)對中國區(qū)域創(chuàng)新能力的作用，認為創(chuàng)新產(chǎn)出、研發(fā)投入、集聚經(jīng)濟是空間溢出效應(yīng)的主要渠道;白俊紅等[12]研究并證實了研發(fā)要素的區(qū)際流動具有明顯的空間溢出效應(yīng)，這種溢出效應(yīng)對中國經(jīng)濟增長呈現(xiàn)顯著的正向影響;周銳波等[13]運用中國地級市層面的數(shù)據(jù)考察了城市創(chuàng)新的時空演變特征和溢出效應(yīng)，認為城市創(chuàng)新能力及其溢出效應(yīng)與經(jīng)濟水平、人力資本、研發(fā)投入等因素緊密相關(guān)，并且具有顯著的地區(qū)差異。

綜合已有研究可以發(fā)現(xiàn)，首先，創(chuàng)新通過集聚效應(yīng)與擴散效應(yīng)對其周邊地區(qū)產(chǎn)生影響。一方面，創(chuàng)新中心的形成會吸納周邊地區(qū)的創(chuàng)新要素向中心城市集中，從而抑制周邊地區(qū)的發(fā)展;另一方面，創(chuàng)新中心通過與周邊地區(qū)的人員流動、經(jīng)濟合作、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)等多種渠道產(chǎn)生擴散效應(yīng)，對周邊地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和創(chuàng)新能力提升產(chǎn)生積極影響。因此，創(chuàng)新能力的空間效應(yīng)是綜合作用的結(jié)果，其作用方向仍有待進一步探討。其次，創(chuàng)新中心的產(chǎn)生與城市規(guī)模緊密相關(guān)，并受到諸多因素的影響，但并非具有確定的線性關(guān)系。再次，城市規(guī)模與創(chuàng)新能力及其空間溢出效應(yīng)等方面的研究多停留在省級區(qū)域?qū)用妫煌鞘袆?chuàng)新能力往往存在較大差異，因此，從地級市層面出發(fā)研究單個城市的創(chuàng)新能力是必要的。城市群是城鎮(zhèn)化發(fā)展過程中的重要區(qū)域形態(tài)，具有密切的經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)聯(lián)系，同時城市群內(nèi)的城市規(guī)模分布具有一定的等級特征，從而成為了創(chuàng)新活動溢出和擴散的主要范圍[14-16]。本文從人口、空間、經(jīng)濟三個維度出發(fā)，以2005—2017年長三角城市群地級及以上城市為研究對象，結(jié)合時空因素的影響，構(gòu)建動態(tài)面板模型和空間面板模型，對城市創(chuàng)新能力的時空效應(yīng)及其作用機制進行分析，為提升城市的創(chuàng)新能力、促進區(qū)域創(chuàng)新體系的形成提供理論與現(xiàn)實依據(jù)。

進一步探討長三角城市群內(nèi)部各城市創(chuàng)新能力的局部空間分布特征和演進趨勢，對比分析2005年和2017年城市創(chuàng)新能力的莫蘭散點圖（如圖2所示）。從總體上看，長三角城市群各城市創(chuàng)新能力呈現(xiàn)空間自相關(guān)的分布特征，即高-高型集聚和低-低型集聚占據(jù)多數(shù)。

從空間分布上看，創(chuàng)新能力強的城市多分布在城市群中部和南部沿海城市，并以上海市為中心形成了創(chuàng)新的增長極;南京市和杭州市作為省會城市雖然本身創(chuàng)新能力較強，但對其周邊城市的帶動作用不足，高-低集聚態(tài)勢明顯;城市群北部的大部分城市則多呈現(xiàn)出低-低集聚，創(chuàng)新能力整體較弱。從演進趨勢上看，在2005—2017年間，城市群整體創(chuàng)新能力不斷增強，高-高集聚和高-低集聚型城市數(shù)量有所增加，其中南通市、紹興市、嘉興市等地的創(chuàng)新能力增長最為顯著。

（二）創(chuàng)新能力的空間溢出效應(yīng)

由創(chuàng)新能力的全局莫蘭指數(shù)可知，長三角城市群的創(chuàng)新能力總體上存在正向的空間相關(guān)關(guān)系，為進一步探索城市規(guī)模對創(chuàng)新能力空間溢出效應(yīng)的影響，構(gòu)建空間面板數(shù)據(jù)模型，分別在空間鄰接矩陣、經(jīng)濟矩陣和距離矩陣下對模型進行估計與檢驗。為保證結(jié)果的穩(wěn)健性，在Wald檢驗和Lratio檢驗的基礎(chǔ)上，同時結(jié)合赤池信息準則（AIC）和貝葉斯信息準則（BIC）對模型進行檢驗與篩選，最終選擇時間與空間雙向固定效應(yīng)的空間杜賓模型（SDM）的估計結(jié)果進行分析。在估計方法的選擇上，由于空間協(xié)方差的存在，OLS的估計方法在空間計量模型中的假設(shè)條件無法得到滿足，導(dǎo)致估計結(jié)果不一致，因此本文對模型進行ML估計。

Lesage和Pace[24]將空間溢出效應(yīng)作為空間計量經(jīng)濟學(xué)模型估計的核心內(nèi)容之一，并認為“空間溢出效應(yīng)是指單個空間單元某個變量變化所導(dǎo)致的空間影響，這是區(qū)別空間計量經(jīng)濟學(xué)與許多空間統(tǒng)計模型的關(guān)鍵”?！翱臻g溢出效應(yīng)”是區(qū)別于傳統(tǒng)意義上“空間效應(yīng)”的特殊概念，不僅包含一個空間單元上解釋變量對自身被解釋變量的直接影響，同時還存在對其他空間單元被解釋變量的間接影響，而這種間接效應(yīng)正是所謂的空間溢出效應(yīng)。因此，需要通過對模型進行偏微分處理將直接效應(yīng)和間接效應(yīng)分離出來，從而準確測度城市規(guī)模對創(chuàng)新能力的空間溢出效應(yīng)。

SDM模型的分解效應(yīng)估計結(jié)果如表5所示。

首先，在距離權(quán)重矩陣下，城市人口規(guī)模對創(chuàng)新能力的溢出效應(yīng)在10%的顯著性水平下為負，表明人口規(guī)模過大會對城市周邊地區(qū)的創(chuàng)新產(chǎn)出產(chǎn)生消極影響。中心城市人口規(guī)模的擴張會對周邊城市產(chǎn)生競爭壓力，吸引周邊城市的人才、資本等創(chuàng)新要素向中心城市聚集，從而產(chǎn)生創(chuàng)新能力的負向溢出效應(yīng)。

其次，城市經(jīng)濟規(guī)模對創(chuàng)新能力的間接效應(yīng)為正但不顯著，表明城市經(jīng)濟增長與創(chuàng)新產(chǎn)出增加可能是相互促進的過程，且城市的經(jīng)濟規(guī)模越大，其對周邊城市的輻射帶動作用越強，空間溢出效應(yīng)也越強。一方面，當城市的經(jīng)濟規(guī)模增加到一定程度時，集聚經(jīng)濟和規(guī)模經(jīng)濟產(chǎn)生的正外部性容易被擁擠效應(yīng)所產(chǎn)生的負外部性弱化，促進要素向城市外部擴散，產(chǎn)生空間溢出效應(yīng);另一方面，現(xiàn)代交通和通訊技術(shù)的發(fā)展大大弱化了傳統(tǒng)意義上的時間和空間距離，使得創(chuàng)新要素在更大范圍內(nèi)得以流動和擴散，實現(xiàn)跨區(qū)域的人才交往和產(chǎn)業(yè)合作，促進了周邊城市創(chuàng)新能力的提升。

最后，城市空間規(guī)模對創(chuàng)新能力的溢出效應(yīng)在不同空間權(quán)重矩陣下的估計結(jié)果有所差別且并不顯著。表明隨著城市空間規(guī)模的擴大，城市本身的創(chuàng)新能力得以提升，但對于周邊城市的創(chuàng)新能力會產(chǎn)生不確定性的影響。一方面，城市空間規(guī)模的擴張為城市的發(fā)展提供了充足的土地資源，也為當?shù)貏?chuàng)新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了施展空間，有助于該城市創(chuàng)新能力的提升和創(chuàng)新的擴散;另一方面，空間規(guī)模較大的城市可能存在較強的城市內(nèi)部創(chuàng)新協(xié)作體系和完善的本地市場，從而強化了對周邊地區(qū)創(chuàng)新要素的虹吸效應(yīng)，弱化了創(chuàng)新要素的擴散作用，使城市空間規(guī)模與創(chuàng)新能力的溢出呈現(xiàn)出負相關(guān)關(guān)系。

五、結(jié)論與政策建議

（一）主要結(jié)論

本文從人口、空間、經(jīng)濟三個維度出發(fā)，對長三角城市群城市創(chuàng)新能力的時空效應(yīng)及其作用機制進行了實證研究，得出以下主要結(jié)論：

長三角城市群城市創(chuàng)新能力存在顯著的空間正相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)性隨時間呈現(xiàn)逐漸增強的趨勢;城市創(chuàng)新能力的空間分布特征分化明顯，呈現(xiàn)以上海為中心的高-高集聚和城市群北部低-低集聚的特征。上海、杭州、南京作為城市群核心城市，在經(jīng)濟發(fā)展水平、公共服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施供給等方面具有絕對優(yōu)勢，對創(chuàng)新要素的吸引力遠遠大于城市群其他城市。上海對周邊地區(qū)的輻射帶動作用明顯，相比之下，杭州和南京的輻射帶動作用相對較弱，尤其是城市群北部的多數(shù)城市創(chuàng)新能力整體較弱，沒有很好地融入城市群創(chuàng)新體系之中。

人口規(guī)模與創(chuàng)新能力存在“倒U型”關(guān)系，與創(chuàng)新能力的空間溢出效應(yīng)具有顯著負相關(guān)關(guān)系;同時，人力資本結(jié)構(gòu)與城市創(chuàng)新能力在人口規(guī)模的調(diào)節(jié)效應(yīng)下顯著正相關(guān)，并且隨著人口規(guī)模的擴大，高技能勞動力集聚產(chǎn)生的知識溢出效應(yīng)不斷增強，從而對城市創(chuàng)新能力的提升具有顯著的促進作用。因此，城鎮(zhèn)化質(zhì)量的提升應(yīng)當更加注重對人才結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，而非單純的規(guī)模擴張。

經(jīng)濟規(guī)模和空間規(guī)模的增加能夠顯著提升城市創(chuàng)新能力，但對于空間溢出效應(yīng)的影響并不顯著。城市經(jīng)濟規(guī)模和空間規(guī)模的增長與創(chuàng)新能力提升是相互促進的過程，經(jīng)濟規(guī)模和空間規(guī)模擴大有利于吸引更多的人才、資金、企業(yè)總部、科研機構(gòu)等創(chuàng)新要素和創(chuàng)新主體流入該城市，同時也有利于自身產(chǎn)業(yè)體系完善和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，從集聚（數(shù)量）和效率（質(zhì)量）兩方面提升城市的綜合創(chuàng)新能力。

（二）政策建議

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展步入“新常態(tài)”，經(jīng)濟增速減緩、增長動力不足等一系列問題開始顯現(xiàn)，亟需通過轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式培育新的國際競爭優(yōu)勢，以創(chuàng)新驅(qū)動我國經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展。長三角城市群作為我國著力培育的世界級城市群之一，具有豐富的創(chuàng)新資源和創(chuàng)新潛力，城市之間發(fā)達的交通網(wǎng)絡(luò)和開放的區(qū)域經(jīng)濟環(huán)境為長三角城市群奠定了良好的區(qū)域合作基礎(chǔ)，如何更加充分地發(fā)揮長三角城市群自身的創(chuàng)新優(yōu)勢和區(qū)域協(xié)同力量，對于增強區(qū)域乃至中國的國際競爭力、探索新的經(jīng)濟增長方式具有重要的現(xiàn)實意義和借鑒作用。

應(yīng)強化次級中心的輻射帶動作用，完善創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)體系。在城市群內(nèi)部，城市規(guī)模往往呈現(xiàn)出一定的等級分布特征，規(guī)模較大的城市會形成區(qū)域的增長極和創(chuàng)新中心，并且在區(qū)域協(xié)作機制下對周邊城市產(chǎn)生較強的輻射帶動作用，促進區(qū)域創(chuàng)新體系的形成。長三角城市群不僅應(yīng)當集中優(yōu)勢資源增強區(qū)域中心城市（上海）的經(jīng)濟實力和國際競爭力，同時還要強化次級中心（南京、杭州、合肥）的輻射帶動作用，加強區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)，提升城市群的整體創(chuàng)新能力。

優(yōu)化人力資本結(jié)構(gòu)，發(fā)揮知識經(jīng)濟效應(yīng)。隨著我國城鎮(zhèn)化進程的推進和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變遷，創(chuàng)新驅(qū)動成為“新常態(tài)”下經(jīng)濟增長方式變革的主旋律，高技能人才作為創(chuàng)新的核心生產(chǎn)力對于提升城市生產(chǎn)率、激發(fā)創(chuàng)新活力具有重要作用。因此，城市群各城市應(yīng)當在加大人才引進力度的同時，積極建立區(qū)域性的人才交流機制，通過高技能人才之間的學(xué)習(xí)與交流，最大程度發(fā)揮知識的溢出效應(yīng)，提升區(qū)域整體的創(chuàng)新能力。

在高質(zhì)量發(fā)展和區(qū)域協(xié)同背景下，長三角城市群應(yīng)當充分發(fā)揮區(qū)域中心城市的輻射帶動作用，破除體制障礙和行政壁壘，從人才交流、產(chǎn)業(yè)協(xié)同、公共服務(wù)等多方面建立城市群內(nèi)部的協(xié)調(diào)機制，完善區(qū)域創(chuàng)新協(xié)作體系，以創(chuàng)新驅(qū)動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，不斷增強長三角城市群的整體競爭力，為打造世界級城市群奠定堅實基礎(chǔ)。

[注 釋]

①中經(jīng)網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫：http：//db.cei.cn/page/Default.aspx。

②統(tǒng)計年鑒來源于中國知網(wǎng)年鑒數(shù)據(jù)庫：http：//data.cnki.net/Yearbook/Navi？type=type&code=A。

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