長江經濟帶城市間的創新聯系及其空間結構分析

馬雙 曾剛

摘 要：運用社會網絡分析法刻畫了2013年長江經濟帶城市間創新聯系網絡的網絡密度、中心性和網絡拓撲結構，在改進的引力模型的基礎上確定了長江經濟帶創新聯系的中心城市及其輻射范圍。研究表明，長江經濟帶城市創新網絡整體密度較低，中心度較高的城市主要位于長三角地區，拓撲網絡呈現顯著的“核心-邊緣”結構。成為創新聯系中心城市的大多是省會城市或直轄市，并形成了以它們為核心的創新聯系板塊，板塊間的內部聯系和輻射范圍差異顯著。

關鍵詞：創新聯系；空間結構；長江經濟帶

中圖分類號：K902 文獻標識碼：A

0 引言

隨著世界技術變革的深入和知識經濟的發展，知識和創新正逐步取代傳統物質資本的主導地位，成為推動區域經濟增長和生產率提高的關鍵因素[1，2]。同時，全球勞動地域分工的深化使得區域間的聯系越來越頻繁和密切，以往關注區位因子分析的研究范式正逐步轉變，學者們開始關注世界各產業區、創新極之間的聯系，不斷推動經濟地理學研究從傳統的“單中心”向“多中心”的關系轉向。實踐層面，各地政府也積極推動區域間的技術合作和產業聯系以實現區域協同發展，其中流域經濟開發是區域經濟發展的戰略重點，大河流域開發也已成為很多國家重要的增長極。流域內城市間彼此開放、相互分工、緊密聯系，建立更大空間范圍內對技術、知識、信息等關鍵資源要素的優化配置體系，提升城市間創新聯系水平，進而提高區域整體競爭力。

長江經濟帶的概念源于20世紀80年代提出的“長江產業密集帶”，它承東啟西，與沿海經濟帶共同構成了我國經濟發展的黃金走廊。20世紀90年代，依托浦東開發開放戰略、 “建設以上海為龍頭的長江三角洲及沿江地區經濟帶”等戰略構想，長江經濟帶迎來了第一個黃金時期。到了21世紀的頭十年，由于中部崛起、西部大開發等發展戰略的提出，長江經濟帶逐漸淡出人們視野[3]。近年來，由于國家經濟下行壓力逐漸增強，中央和國務院密集行動并出臺政策加以應對，由此長江經濟帶再次上升為國家戰略并重回人們的視野[4]。

2016年9月，《長江經濟帶發展規劃綱要》正式印發，確立了長江經濟帶“一軸、兩翼、三極、多點”的發展新格局，旨在打造具有全球影響力、東中西互動合作、沿海沿江沿邊全面推進的對內對外開放帶。2014年，長江經濟帶規模以上工業企業有效發明專利數占全國的比重達到44.8%，新產品銷售收入占比為51%，研發投入和戰略性新興產業占GDP比重分別為1.5%和7.0%，區域整體創新能力較強，產業基礎較好。但是，作為一個包含9省2市的巨型區域，內部不同區域之間的資源稟賦與經濟發展狀況差異較大，區域發展一體化格局遠未形成，內部碎片化、非均衡化的發展痕跡仍十分明顯[5]。長江經濟帶上中下游城市之間、三大城市群之間的協同創新發展，事關長江上中下游協同發展、東中西部互動合作，事關長江經濟帶能否建設成為我國生態文明建設的先行示范帶、創新驅動帶、協調發展帶。因此需要加強長江經濟帶城際協同創新的研究，深化城市網絡中各節點在創新等領域的相互開放和合作，促進創新成為城鎮化的內生經濟動力。有鑒于此，本文利用學界普遍認可的引力模型對長江經濟帶110個地級市之間的創新聯系及其空間結構進行研究，以期為長江經濟帶實現創新驅動、協同發展提供參考。

1 國內外文獻綜述

國外學者較早便基于信息流、技術流、技術擴散等來研究城市間的創新聯系，取得了一系列有益成果。維持以知識基礎為導向的核心競爭優勢離不開持續的創新，然而由于個體創新往往不足以彌補資源匱乏的缺陷，因此主體或區域間的合作創新就顯得尤為重要[6]。Morrill基于對發達國家城市創新聯系的研究提出了創新三階段擴散模型，即創新首先在首要城市采用，然后傳播到次要中心城市，再傳播至更次要的中心城市，最后擴散過程結束[7]。Poul對發展中國家智利的研究則提出不同看法，他認為創新在城市體系中的擴散過程、聯系方式和空間結構與發達國家不同，其方向并不是按照城市體系等級擴散，而更多地依賴于距離[8]。Matthiessen等選擇倫敦、舊金山等40個全球最大城市區域作為研究對象，以SCI合作發表論文數為數據庫對全球知識網絡的節點、網絡和中心進行研究，發現國籍、距離是影響全球知識合作網絡形成的關鍵因素[9]。Lau等運用智能網絡方法對企業間合作創新，發現歐洲城市間的創新聯系會隨著持續生產過程的發展而發生變化，從創新到生產的轉變會改變原有的空間結構和產業鏈條[10]。

我國學者對于城市聯系的文獻大多集中于經濟聯系方面，學者們從產業[11]、交通[12]、旅游[13]、人口流動[14]、城市流[15]等方面表征城市聯系，最近又多從基于大數據支撐下的信息流視角切入研究[16]，同時還對結構演變及驅動機制做了研究[3]。在城市創新方面，國內學者局限于區位分析，較多關注城市間的創新特征和創新績效差異，對城市層面的創新聯系分析較欠缺[17]，蔣天穎運用引力模型對浙江省區域創新產出空間聯系做了分析[18]，但其關注單元較小，對于長江經濟帶這一中觀尺度區域，其內部處于不同發展階段的各子區域間的特征會存在顯著差異[19，20]。長江經濟帶作為一個巨型流域經濟帶，其發展條件的復雜性、內部差異的懸殊性需要更多的研究關注。在長江經濟帶流域一體化發展的大背景下，內部各子網絡和群落間的關系還有待明晰。因此，本研究將引力模型應用到城市間創新聯系的研究當中，同時利用社會網絡分析方法刻畫長江經濟帶110個地級市的創新網絡及空間特征，為國家制定區域創新合作戰略及空間布局規劃提供切實的理論依據。

2 研究方法、案例區與數據來源

2.1 引力模型

引力模型常被用來分析兩地區的空間聯系[21]?；诳臻g相互作用理論，城市間的創新聯系強度模型可被定義為：

式中，Pij表示兩城市間的創新聯系強度；Dij為兩城市間的最短交通距離；Pi和Pj為城市i和城市j的創新能力，本文參考以往學者的研究成果[17，18]，通過專利授權數、從事科研活動的人員數來反映；修正指數kij表征經濟結構方面的因素，從已有研究來看[22]，區域創新受本區域GDP、研發人員和資金投入的正面影響，也受經濟發展水平的影響，因此本文采用各城市GDP來計算修正指數kij。其表達式為：

2.2 斷裂點判定

斷裂點理論是空間相互作用的重要內容之一，由康弗斯基于賴利的“零售引力規律”加以發展而得。其空間內涵在于：假設城市i與城市j之間存在一點，使得兩城市對該點的吸引力相等，那么該點即為城市i與j的斷裂點。斷裂點理論認為，某城市對周圍地區的吸引力，與城市本身的規模成正比，與距斷裂點間的距離的平方成反比，數學表達式為：

2.3 社會網絡分析法

社會網絡分析是刻畫創新合作網絡結構的常用方法，本文利用Ucinet6.0軟件對，長江經濟帶城市創新網絡結構進行分析并作可視化表達。

1）網絡密度。反映網絡中城市之間創新聯系的緊密程度，網絡密度越大，表明節點間聯系越密切。數學表達式為：

2）網絡中心性。中心性反映各城市節點在創新網絡中所處的位置，本文選用度數中心度作為主要計算指標。數學表達式為：

2.4 案例區概況和數據來源

根據2014年9月國務院印發的《關于依托黃金水道推動長江經濟帶發展的指導意見》，確定長江經濟帶覆蓋上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川、云南、貴州9省2市，面積約205萬平方公里，人口和生產總值均超過全國的40%。長江經濟帶是兼顧了自然地理環境、人文脈絡、經濟區的整體功能和行政區的完整性等諸多因素的經濟區，它以流域為基礎、河流為紐帶、城市經濟區為基本單元的宏觀協作經濟帶[23]?？紤]到少數民族自治州自治縣等地區經濟社會活動的特殊性，本研究只選擇長江經濟帶內110個地級市為案例對象，對長江經濟帶城市間創新聯系及其空間結構進行深入分析和探討。

文中表征城市創新能力和創新產出的指標——專利授權數來自國家知識產權局專利檢索與分析服務系統，在“國省代碼”、“地址”、“公開日”等檢索項中填入長江經濟帶內各城市進行檢索而得。城市與城市之間的最短交通距離，本文根據百度地圖提供的兩城市間最短高速公路里程得到。其他指標如從事科研活動人員數、GDP、城市人口規模等數據均來自《中國城市統計年鑒2014》。

3 長江經濟帶城市創新聯系的強度及結構分析

運用引力模型對2013年長江經濟帶110個地級市之間的創新聯系強度做了分析，排名前5位的城市是上海、蘇州、無錫、常州和南京，創新聯系占比分別為30.3%、15.8%、10.5%、4.7%和2.9%，五者總和超過長江經濟帶創新聯系總量的60%，空間創新聯系前10位的城市幾乎均位于長三角，空間集聚和極化現象較為顯著。從度數中心度來看，上海一枝獨秀，度數中心度達到了0.629，緊隨其后的是蘇錫常，南京、杭州、長沙、武漢、成都的度數中心度分別為0.061、0.043、0.041、0.032和0.023，表明這些城市在一定區域范圍內也是重要的節點城市，在創新網絡結構占據中心地位。此外，寧波、貴陽、昆明、達州、徐州等城市的度數中心度也相對較高，成為長江經濟帶內的次級節點城市。

網絡密度體現了創新聯系網絡中各城市間的創新聯系程度，密度越大，表明網絡長江經濟帶各城市之間的創新聯系越密切。Mayhew 等通過隨機選擇模型得出現實網絡中可能發現的最大網絡密度值為0.5[24]，本文通過計算得出，長江經濟帶創新聯系密度值為0.2495，與結構同樣松散的經濟聯系網絡的密度值（0.1947）差距不大[20]?？梢?，長江經濟帶城市間整體創新聯系還不夠緊密。為了進一步研究長江經濟帶各城市創新聯系的情況，運用Ucinet6.0軟件，取所有城市間創新聯系強度的中位數作為閾值，繪制了2013年長江經濟帶創新聯系網絡的拓撲圖（圖1）。

從圖1可以看出，長江經濟帶自東向西城市創新聯系強度逐漸減弱，一些創新能級高的省會城市和直轄市中心度較高，在創新網絡中占據中心位置，而其他小城市則處于創新網絡的邊緣。此外，長江經濟帶城市間聯系的板塊化現象顯著，城市創新聯系形成以某一省會城市或直轄市為增長極拓展的“核心-邊緣”結構網絡。在此基礎上，本文運用社會網絡分析法中的凝聚子群分析方法明確長江經濟帶內部的小團體現象，小團體內部的創新聯系會更加緊密和頻繁，這種現象反映了經濟帶創新聯系存在內部差異性（圖2）。表1也列出了“核心-邊緣”網絡結構中核心城市與邊緣城市的基本情況。

4 長江經濟帶中心城市及其輻射范圍的確定

本文采用最大引力線來描繪長江經濟帶各城市之間的最大聯系強度，同時結合長江經濟帶各城市間的創新空間聯系總量來確定節點城市。一般來說，最大引力線圖中，某一城市被連接的次數越多，表明該城市引力越大，中心地位越高。

參考之前學者的算法[18，19]并考慮長江經濟帶的實際情況，本研究將最大引力線數量（Nmax）和城市間的創新聯系總量（Ri）相結合，以此來判斷城市等級，從而確定節點城市。具體分類如下：（Nmax≥10）或者（Nmax≥6且Ri>M+3S）為一級節點城市；（Nmax≥4）或者（Nmax≥2且Ri>M+2S）為二級節點城市，其中M與S分別為Ri的平均值與標準差。

由圖3可知，2013年長江經濟帶內占據創新聯系主導的一級節點城市有上海、南京、杭州、合肥、南昌、武漢、城市、成都、貴陽、昆明，基本上都是省會城市和直轄市，可見長江經濟帶城市聯系的行政區劃色彩還是較為濃厚。創新聯系二級節點城市有寧波、徐州和達州，這些城市都是各省內創新能力較強的城市，與一級節點城市的創新輻射能力相當，因此也能成為區域性的二級節點城市。值得一提的是，重慶由于自身創新聯系總量一般且和成都相距較近，對周邊城市和地區的輻射被成都稀釋和影響；其次，重慶本身作為直轄市其覆蓋的地域范圍也較廣，長地理距離削弱了重慶與其他城市間的創新聯系強度。因此，重慶并未成為重要的節點城市，也未形成有效的空間輻射和作用區域。

運用斷裂點公式計算一級節點城市的斷裂點距離，結合ArcGIS軟件得到2013年長江經濟帶一級節點城市的創新輻射范圍（圖4）。由圖3可以看出，西部的成都與周邊城市距離較近且又沒有創新能級較高的城市，其創新聯系數量最多，但受二級節點城市達州的影響，其輻射范圍有所受限。西部的昆明、貴陽和中部的長沙在各自省內形成了較為強力的輻射帶動效應，但創新聯系較為獨立，而武漢、南昌、合肥則分別受省內其他高能級城市和長三角帶動效應的影響，輻射范圍比較局限；東部地區的上海創新能級最強，聯系數量多，輻射范圍可達蘇南地區。南京稍有輻射蘇北地區，同時也牽引了如馬鞍山、滁州等非本省城市。寧波創新能級較高，因此杭州的輻射范圍并未延展至浙東南和浙東地區。

5 結論與討論

本文在改進的引力模型基礎上計算了2013年長江經濟帶各城市間的創新聯系強度，通過社會網絡分析方法對長江經濟帶城市創新聯系網絡的結構（網絡密度、中心性）進行描述和刻畫，并通過對創新聯系網絡的節點城市和輻射范圍的分析，得到以下結論：

第一，2013年長江經濟帶城市間的創新聯系網絡整體密度較低，城市間并未形成較為緊密的創新聯系。分區域而言，長江經濟帶自東向西城市的創新聯系強度逐漸減弱，度數中心度較高的城市大多集中于長三角地區，空間集聚和極化現象較為顯著。此外，長江經濟帶內占據創新聯系主導的中心城市大多是省會城市或直轄市，城市創新聯系形成以某一省會城市或直轄市為增長極拓展的“核心-邊緣”結構網絡，創新聯系的板塊化現象顯著。

第二，結合最大引力線數量與創新聯系強度確定了上海、南京、杭州、合肥、南昌、武漢、城市、成都、貴陽、昆明為長江經濟帶創新聯系網絡的一級節點城市，寧波、徐州和達州為創新聯系二級節點城市。運用斷裂點公式得到2013年長江經濟帶中心城市的創新輻射范圍：西部成都創新聯系數量最多，但輻射范圍一般。昆明、貴陽自身創新能級較低，輻射效應不顯著；中部湖南較為獨立，武漢、南昌、合肥受其他地區的影響較大，范圍有限；東部上海創新能級最強，極化效應顯著，南京輻射外省部分城市，杭州輻射范圍并未延展至浙東部和南部地區。

第三，針對本文分析結果提出以下建議：城市間的創新空間聯系取決于各城市的創新能級以及城市間的距離，因此，加大創新投入并優化創新環境，完善交通基礎設施建設，不斷提高城市創新能級和城市間通勤水平。此外，長江經濟帶城市創新聯系的核心節點城市大多為省會城市，輻射帶動效應也大多局限于省內范圍。因此，建設體現創新生態環境系統耦合、創新要素跨界流動、創新主體跨越本地互動合作、創新績效跨區域整體提升的跨區域協同創新體系，推進創新合作、健康發展理念成為長江經濟帶城市發展新方向，針對行政區之間過度競爭的現實，從“以鄰為壑”向“以鄰為伴”的轉變，構建對外對內雙向開放新格局，從而推動區域創新的整體發展。

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