科技創新與新型城鎮化的耦合關系及其時空分異研究
——以“絲綢之路經濟帶”沿線九省市為例

徐秋艷，張秋煒

（石河子大學 經濟與管理學院，新疆 石河子 832003）

十八大以來，中央將城鎮化作為現代化建設的重要著力點，明確了在經濟新常態下，其在促進經濟轉型和經濟增長等方面的突出作用[1]。2015年我國城鎮化率突破56%，城鄉結構發生歷史性變化，隨著社會經濟結構的不斷調整與優化，傳統視角下的城鎮化已無法承載新時期經濟社會的發展要求，新型城鎮化將是提升我國經濟活力和未來可持續發展能力的動力源泉。國務院《關于深入推進新型城鎮化建設的若干意見》中指出：新型城鎮化是內需的最大潛力所在，是現代化發展的必經之路，是促進經濟發展的重要動力。與此同時，經濟新常態的到來，標志著由前工業化時期帶來的“結構性加速”紅利已經消失，我國經濟正式邁入“結構性減速”時代[2]23-40，這也意味著未來一段時間內經濟發展將實現由要素驅動和出口驅動向創新驅動的轉變。而科技創新是新時期促進經濟發展和社會進步的重要支撐，要走好新型城鎮化發展之路就必須充分發揮科技創新的支持作用。新常態下，“一帶一路”倡儀的提出為我國的經濟發展注入新的生機與活力，已成為我國全面實現區域國際合作，加強中亞地區貿易往來的重大機遇。因此，在全面建設“絲綢之路經濟帶”的背景下，推動沿線九省市科技創新與新型城鎮化的協調發展，對于促進地區的整體發展和實現現代化具有現實意義[3]12-18。

一、文獻綜述

國內外學者對科技創新和城鎮化發展間的關系作了眾多探索，這些研究成果主要體現在三個方面。一是科技創新對城鎮化作用的研究。Wilson R P認為科技創新作為人類社會進步的重要推手，能推動城鎮化不斷發展[4]245-262；錢納里等人在完善二元經濟理論的同時，引入科技創新因素，他認為科技創新是推動工業化發展的基礎，而工業化發展的加速使得人口不斷在城市聚集，從而帶動城鎮化的發展[5]174-184；王蘭英等進一步指出科技創新推動城鎮化發展主要體現在四個方面，創新推動產業結構的升級，創新優化產業結構布局，創新驅動信息通訊技術發展，創新驅動文化、制度和社會管理進步[6]163-169。但是，科技創新在促進新型城鎮化發展的同時存在雙門檻效應，即科技創新的促進效應會隨著時間的推移而逐漸減弱[7]25-35，并且科技創新對新型城鎮化的發展存在當期抑制作用，但存在二期滯后正效應[8]59-68。有些學者對此現象的解釋為，科技創新并不是促進城鎮化發展的直接原因，科技創新可以帶動經濟增長，進而助推城鎮化的發展[9]666-672。二是城鎮化發展對科技創新的影響研究。一方面，城鎮化會引起生產效率的提高，進而促進科技創新的產生[10]125-128；另一方面,城鎮化進程中，人口轉移過程帶來的大量富余勞動力，本身就為科技創新提供了客觀條件，同時城鎮化發展過程中帶來的先進技術、知識和創新要素的聚集，推動了地區科技創新的發展[11]26-35。三是科技創新與城鎮化互動關系的研究?？萍紕撔屡c新型城鎮化間存在互促共進的關系[12]67-74?？萍紕撔聻樾滦统擎偦牟粩喟l展提供動力，新型城鎮化為科技創新提供要素支撐和擴散平臺[13]41-45，并且兩者間的協調度水平與地區經濟發展存在正向關系[14]42-50。

從已有研究成果來看，盡管相關學者對于科技創新與新型城鎮化之間的關系進行了一定探索，但大多研究都局限于對兩者間的單向影響，而對兩者之間互動關系的研究成果較為匱乏，且這些研究均以定性研究為主，定量研究極少，并且定量研究中多以單變量衡量科技創新與新型城鎮化?；诖?，本文在構建科技創新與新型城鎮化綜合指標評價體系的基礎上，運用熵值法客觀測度“絲綢之路經濟帶”沿線九省市的科技創新指數與新型城鎮化指數、耦合協調度模型深入研究科技創新和新型城鎮化間的互動關系以及協調度水平，并且在量化分析基礎上，進一步運用空間計量模型分析兩者的省際溢出效應，對科技創新有關指標與新型城鎮化指數和新型城鎮化指標與科技創新指數的互動關系作實證探討。

二、科技創新水平與新型城鎮化水平的測度

（一）指標的選取與數據來源

1.指標選取

科技創新是科學發現、技術發明和市場應用共同作用下的一個復雜的三者相互依存、相互作用的過程[15]1-5，表明科技創新是包含投入、產出及市場的一個完整過程，同時科技創新有利于生產要素在空間上的集聚，提高產業的生產效率，進而助推城鎮化快速發展?；诖?，文章借鑒田逸飄[14]42-50等人的做法，從科技投入與科技產出兩個方向切入，構建科技創新指標體系，具體指標見表1。

新型城鎮化，相比傳統意義上的人口城鎮化而言，更加注重城鎮化自身的質量和內涵，秉承科學發展觀，要求城鎮化綠色發展。在總結大量文獻的基礎上，本文從人口、經濟、空間、環境、社會、城鄉一體化六個方面綜合考慮新型城鎮化所要求的經濟、環境與社會等方面的要求，構建新型城鎮化綜合評價體系。最終，這些指標構成科技創新和新型城鎮化耦合協調評價指標體系，如表1所示。

表1 科技創新與新型城鎮化評價指標體系

2.數據來源

本文采用2005—2015年“絲綢之路經濟帶”九個省市的相關數據進行研究，具體劃分為西南四省市：重慶、四川、云南、廣西。西北五省區：陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆。文中數據來自歷年《中國統計年鑒》《中國人口與就業統計年鑒》《中國勞動統計年鑒》《中國城市統計年鑒》《中國科技統計年鑒》《中國教育統計年鑒》以及沿線省份各年的統計年鑒和中國知網數據庫等統計資料。同時，為確保數據的可比性，文中數據皆運用歸一法對數據進行無量綱化處理，并且對涉及以美元計價的變量通過當年的平均匯率換算后進行處理。

（二）指標權重的計算

科技創新水平與新型城鎮化水平的測度是有關多因素綜合評價的過程。目前，有很多種關于對指標賦權的方法，這些賦權方法總體分為客觀和主觀兩種，為了避免人為主觀因素引起的評價誤差，文中利用熵值法確定指標評價體系中各指標的權重，在計算熵值之前，為了避免各評價指標數據量綱不同對最后評價結果產生影響，文中對原始數據進行歸一化處理。熵值法具體步驟如下：

歸一化處理：

計算第j項指標的熵值（Hj）：

其中，k 為調節系數，k=-1/ln(n)，Hj≥0

計算第j項指標的熵冗余度（Dj）：

則第j項指標的權重（Wj）：

（三）計算結果分析

通過上述公式測算出“絲綢之路經濟帶”沿線九個省市2005—2015年新型城鎮化發展水平綜合指數，具體結果見表2所示：

表2 2005—2015年“絲綢之路經濟帶”沿線九省新型城鎮化發展水平綜合指數

通過對“絲路”沿線九省市2005—2015年新型城鎮化水平的測算結果可知，各地區的新型城鎮化水平在空間上存在顯著差異性，并逐步形成與地區經濟發展相同步的空間分布特征。其中，重慶、陜西和寧夏地區新型城鎮化水平較高，而云南和甘肅地區新型城鎮化水平較低。從時間上來看，2005年“絲綢之路經濟帶”沿線地區的新型城鎮化整體水平較低，大多省份處于0.1～0.2的水平區間，僅有重慶、新疆和寧夏三個地區的新型城鎮化水平綜合指數處于0.2以上。2015年“絲綢之路經濟帶”沿線地區新型城鎮化水平整體邁進一個新階段，其中重慶市的新型城鎮化指數達到0.7左右，除甘肅與云南的新型城鎮化指數處于0.5以下，其他省份的新型城鎮化綜合發展指數均在0.5以上?？梢?，整體樣本觀測的11年間，絲路沿線地區新型城鎮化水平發展較快，但由于基礎薄弱，起點較低，因此，整體新型城鎮化綜合指數皆處于0.7以下。

本文關于科技創新指數的測度方法同樣采用熵值法，根據熵值法公式測算出2005—2015年“絲綢之路經濟帶”沿線九個省市的科技創新指數。具體結果見表3所示：

表3 2005—2015年“絲綢之路經濟帶”沿線9省科技創新水平綜合指數

科技創新水平的測度結果表明，“絲綢之路經濟帶”沿線各地區科技創新水平基本保持穩步上升的態勢，其中，四川、陜西和重慶地區的科技創新水平較高，而云南、青海和甘肅等經濟較不發達地區的科技創新水平較低。從時間上來看，2006年“絲綢之路經濟帶”沿線地區除四川與陜西外其他省份的科技創新指數均在0.1之下，2015年絲路沿線地區的科技創新指數均有不同程度的上浮，其中，重慶、四川與陜西三個地區的科技創新指數均超過0.4，特別是陜西，已達0.8左右，即在11年間指數增長超過了500%之多。技術市場的應用（權重0.262）是推動科技創新指數快速增長的一個重要推動力。陜西相比較其他地區而言其科技創新指數更高，一個重要的原因是，陜西作為科教大省，本身就為科技創新提供優質的基礎條件，并且陜西作為全國重要的交通樞紐，各種優質要素流通和聚集，使得地區科技創新成果擁有更好的轉化能力和市場應用前景。

三、科技創新和新型城鎮化的耦合協調度分析

（一）耦合度模型

耦合作為物理學中的概念，是指兩個或兩個以上系統之間存在緊密配合與互相影響的現象[16]92-93。文中借助物理耦合模型建立科技創新與新型城鎮化間的協調評價模型，探究兩者之間的相互作用程度，以此反映科技創新與新型城鎮化間的影響效果，耦合度越大，表明耦合元素之間的發展方向越有序；耦合度愈小，表明耦合元素的發展方向越缺乏有序性，各因素之間的關系也就缺乏穩定性。其評價模型如（7）式所示：

其中：U1、U2分別為科技創新指數和新型城鎮化指數，C為兩者間的耦合度水平，且0≤C≤1，當C=1時，則科技創新與新型城鎮化間的耦合狀態為最優狀態，耦合元素之間共同作用，并且向有序方向發展；若C=0，表明耦合元素失序，它們之間的方向呈現不穩定和無序性。

（二）協調度模型

協調性作為系統之間或者系統內部元素間良性互動發展的過程，而協調度則指度量系統之間協調性好壞的量化指標[17]?？萍紕撔屡c新型城鎮化間的協調度則是衡量二者間是否存在良性互動的重要指標，兩者的協調度評價模型如下：

T為綜合協調指數，并且α+β=1，由于科技創新與新型城鎮化同等重要，因此認為α=β=0.5，D為兩者間的協調度。為了直觀反映科技創新與新型城鎮化間協調度所處發展階段，借鑒已有文獻[18]38-44；[19]16-22關于協調度大小的評價標準，結合科技創新與新型城鎮化間協調度強弱，文章劃分5個協調等級，具體劃分標準如表4所示：

表4 科技創新與新型城鎮化間耦合度與耦合協調度等級劃分

（三）科技創新和新型城鎮化的耦合協調度水平及其時序變化

根據耦合度模型與協調度模型，測算出2005—2015年間絲綢之路經濟帶沿線九省市科技創新與新型城鎮化間的耦合度與協調度數值變化情況（如圖1），從圖中可以看出，耦合度雖然總體呈緩慢上升趨勢，但各省份的耦合度水平主要在0.3—0.5的水平之間，變化幅度較小。經濟較發達的地區耦合度水平在0.464左右，經濟不發達的地區平均在0.33左右。結果說明“絲綢之路經濟帶”沿線九省市在考察期的11年間科技創新與新型城鎮化間的耦合度處于初級耦合與中級耦合水平，其特征是兩者的耦合水平較低，盡管相互聯系增強，但有些因子的存在又抑制了兩者的良性共振，使得耦合度得不到質的提升。

圖1“絲路之路經濟帶”沿線九省2005—2015年科技創新與新型城鎮化間的耦合度與協調度變化情況

從圖1中的協調度數值變化情況，可以看出，“絲綢之路經濟帶”沿線九省市2005—2015年科技創新與新型城鎮化間的協調度呈明顯的上升趨勢，在2005年“絲綢之路經濟帶”沿線九省市科技創新與新型城鎮化間的協調度水平較低，皆低于0.45，協調度水平處于較不協調階段，到2015年經濟較為發達的地區，重慶、四川與陜西的協調度都高于0.6，進入基本協調階段，其中陜西的協調度水平最高，其值達到了0.65，接近進入良好協調階段。

從以上計算結果可以得出：由于“絲路之路經濟帶”沿線地區基礎較為薄弱，新型城鎮化指數在考察期的11年間增長達190%，而科技創新指數的增長更是達到了380%，相比較而言，可以看出協調度增長的40%是由科技創新與新型城鎮化共同快速發展帶動的結果。但是，耦合度水平卻始終處于拮抗階段，并未隨著科技創新指數與新型城鎮化指數的增加而增加，說明一方指數的一些指標并未與另一方指數的一些指標形成良好的關聯機制，并且關聯方向也不同，一些指標和指數產生相互作用而另外一些指標相互抑制。

四、空間計量模型下測度科技創新和新型城鎮化的耦合關聯分析

由于新型城鎮化與科技創新之間具有復雜的互促共進關系，為了更好分析兩者之間耦合關聯性，本文借鑒唐未兵、唐譚嶺[21]140-151的方法，運用空間計量模型分別從科技創新對新型城鎮化關聯作用、新型城鎮化對科技創新關聯作用兩個方面進行深入探討。

（一）科技創新對新型城鎮化關聯作用分析

1.空間自相關檢驗

在引入空間計量模型之前，基于空間模型的復雜性，首先要對研究對象在空間上是否存在依賴性進行度量。文中利用全局指數及其統計檢驗對數據進行空間依賴特征分析，其中莫蘭指數的定義為：

式中，xi代表屬性值，Wij則表示空間權重矩陣的（i,j）元素。-≤I≤1，當 I≥0 時，表示正自相關，即“高—高相鄰、低—低相鄰”；當I≤0時，表明研究對象存在負自相關，即“高—低”值集聚；若莫蘭指數I接近0，則表明研究對象的空間分布是隨機的。Moran’s I指數與 Getis-Ord’s G指數的檢驗結果表5所示：

表5 Moran’s I與Getis-Ord’s G指數及其檢驗

從表5可知，在1%的顯著水平下，這兩個全局自相關指標均顯著為正，即認為各地區新型城鎮化水平存在正向空間自相關性。

2.空間計量模型的設定

空間計量模型一般分為空間自回歸模型（SAR）與空間誤差模型（SEM）兩種。

由于各地區新型城鎮化發展之間可能存在空間溢出效應，因此在普通模型的基礎上，引入空間因素，建立空間自回歸模型（SAR），具體公式如下：

其中，Nurit為 i地區 t時期的新型城鎮化水平，R&D為地區研發人員，R&DR為地區研發經費投入在地區生產總值中所占比重，EDU為地區財政支出中教育支出所占的比重，CZ是地方財政支出中財政科技支出所占比重，ZLSQ為地區專利申請數，SCI為科技論文收錄數，MARKET是地區技術市場合同成交額，wij為空間矩陣的元素，ε為隨機干擾項。

由于區域新型城鎮化發展可能由其他干擾因素引起的，因此引入空間誤差模型（SEM），具體公式如下：

其中Nurit為i地區t時期的新型城鎮化水平，R&D為地區研發人員，R&DR為地區研發經費投入在地區生產總值中所占比重，EDU為地區財政支出中教育支出所占的比重，CZ是地方財政支出中財政科技支出所占比重，ZLSQ為地區專利申請數，SCI為科技論文收錄數，MARKET是地區技術市場合同成交額，wij為空間矩陣的元素，ε為隨機干擾項。

根據空間自回歸模型（SAR）與空間誤差模型（SEM）兩個模型的數據運行結果看，兩個模型的Loglikelihood值相差無幾，SAR模型的Log likelihood值為 137.2，SEM模型的Log likelihood值為137.1，但SAR模型的擬合優度高于SEM模型的擬合優度?；诖?，本文以SAR模型的回歸估計結果做分析。

3.回歸結果和分析

表6報告了科技創新有關指標作為自變量，新型城鎮化指數為因變量的回歸結果，考慮到專利授權數與市場合同成交額受地區人為和市場的影響因素較大，因此剔除兩個指標后，用科技創新其他指標作為自變量。表中模型一為空間自回歸模型（SAR）的回歸結果，考慮到研發經費投入R&DR具有滯后效應，將其滯后一期再進行回歸得到模型二。通過比較發現，重要變量的系數與顯著性變化并不是特別大，表明模型一的回歸結果是穩健的，因此，就模型一的回歸結果作具體分析。

表6 SAR模型回歸結果

從表6中可以看出，空間自回歸系數（W、UR）的估值在1%的水平上顯著不為0，故科技創新與新型城鎮化的耦合作用在地區間存在空間自回歸效應，其似然比檢驗與拉格朗日檢驗也得到同樣的結果。SAR模型中各變量的回歸系數皆顯著，表明科技創新與新型城鎮化的關系顯著，但回歸系數的大小與方向有差異，表明各變量對新型城鎮化的影響大小與作用有所不同。

R&D人員投入的回歸系數最大，為0.85，表示R&D人員每投入1%，對新型城鎮化的貢獻度為0.85%，說明研發人員的投入對新型城鎮化建設有顯著的提升作用。R&DR與EDU的回歸系數分別為-0.463和-0.078，表現為R&D經費的投入與教育支出抑制了城鎮化的發展，其可能的原因是經費的不合理利用及資金配置的失衡，無法取得理想的經濟效益，同時，研發經費的投入方向多集中在國營與壟斷性行業，忽視了民營企業的發展，從而加劇兩者的不平衡性，進而延緩新型城鎮化的發展。CZ的回歸系數為0.098，表明科技支出有利于創新要素的聚集，進而推動產業的集約化發展，從而為新型城鎮化的發展提供科技支撐。ZLSQ的回歸系數為0.336，說明創新技術每增加1%，平均帶動新型城鎮化水平增長0.336%。SCI的回歸系數為-0.241，表現為阻礙了新型城鎮化的發展，原因可能是科技創新的理論成果未能轉化為實際動力，致使新型城鎮化的創新驅動效率較低。

（二）新型城鎮化對科技創新關聯作用分析

1.新型城鎮化指數中指標的選擇

新型城鎮化指數中各指標的選擇以人口、經濟、空間、環境、社會與城鄉一體化六個方面綜合考慮的原則，分別用 PEUR、ECUR、SPUR、ENUR、SCUR和UR-RU來表示，科技創新指數用TEC來表示。

空間自回歸模型（SAR）：

2.回歸結果和分析

表7報告了科技創新指數作為因變量，新型城鎮化有關指標作為自變量的空間自回歸模型（SAR）的回歸結果?？紤]到經濟新型城鎮化（ECUR）對科技創新的影響具有滯后效應，將其滯后一期進行回歸，得到模型二。通過比較發現，重要變量的系數與顯著性變化并不是特別大，表明模型一的回歸結果是穩健的，因此，就模型一作的回歸結果作具體分析。

表7 SAR模型回歸結果

表7空間自回歸模型（SAR）回歸結果顯示，空間自回歸系數W·TEC在1%的水平上顯著不為0，故新型城鎮化與科技創新的耦合作用在地區間存在空間自回歸效應，其似然比檢驗與拉格朗日檢驗也得到同樣的結果。SAR模型中各變量的回歸系數除社會新型城鎮化外皆顯著，表明新型城鎮化與科技創新的關系顯著，但回歸系數的大小與方向有差異，表明各變量對新型城鎮化的效應與方向有所不同。

人口新型城鎮化（PEUR）的作用系數為3.567，表明其每提升1%，會平均帶動科技創新水平提升3.567%，說明人口新型城鎮化對科技創新的發展有直接推動作用。經濟新型城鎮化（ECUR）與空間新型城鎮化（SPUR）的效應系數為-0.836%和-1.302%，兩者表現為抑制了科技創新的發展。其可能的原因是經濟新型城鎮化的發展加劇了地區間、城鄉間發展的不平衡性，使得社會經濟效率低下，從而抑制科技創新水平的提高，并且“絲路之路經濟帶”沿線多屬于民族聚集區，國家政策扶持與資金配置的缺乏，也會使得地區科技創新能力不足；同時，空間新型城鎮化的發展過程的不合理性導致工資上漲、地價上升、環境污染等壅塞成本上升，這一過程產生的負向作用越來越明顯，進而阻礙地區科技創新能力的發展。環境新型城鎮化（ENUR）的效應系數為3.187%，說明環境新型城鎮化的發展為優質要素和創新要素的聚集提供良好的外部環境支撐，進而促進科技創新水平的發展。社會城鎮化（SCUR）與城鄉一體化（UR-RU）的效應系數分別為1.264%和1.152%，但社會城鎮化對科技創新的促進作用并不顯著，城鄉統籌發展的反哺效應會促進地區科技創新能力的發展。

五、主要研究結論與對策建議

（一）主要研究結論

本文基于“絲綢之路經濟帶”沿線九省市2005—2015年的面板數據，通過構建科技創新與新型城鎮化指標體系，運用熵值法客觀測度地區科技創新指數與新型城鎮化指數，在此基礎上，引入耦合協調度模型與空間自回歸模型實證研究兩者間的耦合作用，研究得出：（1）絲路沿線地區科技創新指數與新型城鎮化指數在考察期內提升明顯，尤其是新型城鎮化指數，在11年間提高了380%。（2）科技創新與新型城鎮化的耦合協調度水平與地區經濟發展水平相關，“絲綢之路經濟帶”沿線九省市處于中級耦合基本協調及以上的省份有重慶、四川和陜西，其他經濟欠發達的地區基本處于勉強耦合初級協調層次。（3）空間自回歸模型（SAR）估計結果顯示，科技創新指標中各變量對新型城鎮化指數的相關性顯著，其中R&D人員投入的影響最大。（4）SAR模型的回歸結果表明，新型城鎮化指標中各變量除社會新型城鎮化外對科技創新指數的相關性皆顯著，并且人口城鎮化的影響最為明顯。

（二）對策建議

基于以上結論，本文提出以下建議：第一，“絲綢之路經濟帶”沿線九省市科技創新與新型城鎮化間的耦合具有相關性，對兩者都有促進作用的是R&D人員投入，所以，應加大對“絲綢之路經濟帶”沿線地區尤其是民族聚居地區R&D人員投入，加強科技人才在區域間的流動，為科技創新與新型城鎮化建設提供良好的人才支撐；同時，研發經費的投入應向民營科技企業傾斜，平衡國營與民營的關系，以良好的科技支撐推動新型城鎮化的全面發展。第二，提升科技成果的轉化能力，對此，應以政府為主導，完善企業、政府和科研機構三者的交流平臺，解決科技創新鏈、企業產業鏈與資金鏈間的溝通障礙，將科技創新成果高效地運用到新型城鎮化建設中。第三，人口城鎮化對促進科技創新與新型城鎮化的發展皆具有積極意義。因此，新型城鎮化建設過程中加強地區基礎設施建設，注重“人口紅利”建設，完善城鎮居民養老、醫療、保險和教育等社會公共服務建設，形成良好的人口聚集效應，為科技創新提供人才保障。第四，經濟、社會新型城鎮化對科技創新水平的提高表現出阻礙作用，但是這種抑制效應并不顯著，說明城鎮化建設過程中地區經濟、城鄉發展的不平衡性抑制了社會經濟效率的提高，政府需制定良好的制度體制，注重解決新型城鎮化建設過程中的不平衡問題，助力新型城鎮化與科技創新的協調發展。