基于空间面板模型的城市化与区域创新能力实证研究

程海森　刘立军

摘要：运用空间面板技术，建立超越对数生产函数扩展模型，设置地理距离空间权重矩阵，对2005年～2013年中国大陆30个省级行政区域（西藏除外）的城市化水平与区域创新能力的空间关系进行考察。研究结果表明，城市化与区域创新能力存在显著的正向空间效应，城市化对区域创新能力有较大正向影响，通过城市化水平的提升，能够有效地促进区域创新能力的提高。

关键词：城市化；区域创新能力；空间面板模型

一、 引言

自从亚当·斯密提出经济增长问题以来，熊彼特、Solow（1957）、Arrow（1962）、Romer（1986）以及Aghion and Ho- witt（1992）等无不对创新青睐有加，认为创新是一个国家经济增长的动力与源泉，创新能力更是其经济持续性增长的关键。

近年来，城市化凭借人力资本积累、研发资金投入、专业企业聚集、基础设施保障及信息网络构建等方面的显著优势，吸引着国内外越来越多的学者分别从理论和实证两方面对城市化与区域创新能力的关系展开深入地研究。Jacobs（1961）认为城市化对创新产生和知识积累具有帮助，从而间接促进经济增长。Peter Hall（1988）通过对比分析公元前5世纪的雅典、14世纪的佛罗伦萨、莎士比亚时期的伦敦、18世纪晚期和19世纪的维也纳、1870年～1910年间的巴黎以及1920年代的柏林，发现有创新特质的城市古已有之，它们当时都处于急剧的经济和社会变革之中，吸引着天才的移民和财富的创造者。王铭（2007）通过对古代的农业城市、封建时代的集市城市、工业化时代的近代城市、工业化时代的现代城市和信息化时代的当代城市5个城市化发展阶段的对比研究，发现科学技术的发展可以改变城市的功能，城市化为科学技术的进步提供了必要条件。Rose（1948）和Duncan（1964）根据美国专利统计数据发现城市越大，人均申请专利数就越多。Higgs（1971）研究发现，1870年～1920年间，美国城市化水平与专利申请数之间具有密切联系。王永锋、高建华和张智先（2007）指出中原城市群9个省辖市的城市化水平和创新能力之间呈显著正相关关系，创新能力随城市化质量的提高逐渐增强，两者的协调程度基本上和城市化水平的高低相一致。程开明（2010）对城市化与技术创新进行相关分析与因果检验，发现城市化与技术创新高度正相关，城市化构成技术创新水平提高的格兰杰原因，城市规模越大，创新能力越强。周笑非（2011）发现内蒙古城市化与科技创新存在较大相关性，科技创新对来自城市化的冲击反应较大，而科技创新对城市化的冲击影响较小，城市化有利于科技创新的产出。

上述学者们的研究都具有重要价值，但对于区域创新能力的考察往往没有从国家创新能力系统的整体框架出发，忽略了作为其子系统的各个区域创新能力系统之间的相互联系，如技术扩散、要素转移以及收益溢出等，这些因素未加考虑会引起建模失误和估计结果有偏等问题。另一方面，截面数据和时序数据往往由于数据量限制无法有效解释待研问题，而面板数据由截面数据和时序数据共同组成，包含信息丰富，增加样本自由度，能减少数据限制，若拓展到空间面板，还能既考虑个体差异和时间因素，又能避免变量遗漏和进行系统研究。为此，本文利用空间面板模型相关理论，结合超越对数生产函数建立区域创新能力生产函数模型，来对城市化与区域创新能力的关系进行尝试性研究。

二、 研究方法

Lit为R&D人员投入。本文采用R&D人员全时当量，即一年内R&D全时人员及非全时人员按工作量折算为全时人员数的总量。R&D人员全时当量的数据可从2006年～2013年《中国科技统计年鉴》获取。

Kit为R&D资本存量。参考吴延兵（2008）的做法，用永续盘存法核算R&D资本存量。计算过程中所涉及的数据均来自2006年～2013年《中国统计年鉴》。

URit为城市化水平。衡量城市化水平最直接的指标是城镇人口比重，即用城镇人口占总人口的比重来计算，城市化为创新提供了众多有利条件，可以预期城市化对创新产出具有正面影响。城镇人口比重的数据来自2006年～2013年《中国统计年鉴》。

？棕为空间权重矩阵，本文所用地理距离权重矩阵中各空间单元距离根据各省会经纬度坐标计算得到的。

2. 确定模型形式。表1显示了2005年～2012年中国30个省级行政区域（西藏除外）专利申请授权数的MoranI指数变动情况。可以看出，专利申请授权数的MoranI指数均为正，且都通过1%显著性检验。这表明专利申请授权数存在正向空间相关性，中国区域创新能力存在空间因素影响。

对使用地理距离权重矩阵的区域创新能力生产函数模型进行拉格朗日乘数形式LMLAG、LMERR检验及其稳健形式R-LMLAG、R-LMERR检验，结果如表2所示。由于LMERR及R-LMERR分别较LMLAG及R-LMLAG在统计上更加显著，所以应采用空间误差模型（SEM）。

采用Hausman检验对模型是固定效应还是随机效应进行判断，根据如表3结果，可以看出应为固定效应模型。这与事实相符，因为本文中的空间单元就是中国30个省级行政区域（西藏除外），并不存在随机抽样现象。

综上所示，根据空间相关性、两个拉格朗日乘数及其稳健形式的检验以及Hausman检验，最终确定采用固定效应空间误差模型进行区域创新能力生产函数模型参数估计。

3. 模型估计结果。使用matlab R2013b软件，以地理距离权重矩阵作为空间权重矩阵，对区域创新能力生产函数模型进行估计。

其结果如表4所示，可以发现：

（1）从空间相关系数？啄来看，空间相关系数通过了显著性检验且均为正；从R-squared、Sigma2和Log-likelihood统计量来看，模型均具有较高拟合优度。这些结果说明城市化与区域创新能力存在正向空间效应，考虑空间影响因素并采用超越对数生产函数所建立的区域创新能力生产函数模型能够较为准确真实地反映城市化与区域创新能力的关系。

（2）从各个模型解释变量系数的估计结果来看，空间固定效应的各项解释变量系数基本都通过了显著性检验，明显优于其他三种固定效应模型，因此，本文后续分析中仅针对空间固定效应模型进行讨论。事实上，空间固定效应模型考虑了各个空间单元之间由于初始城市化水平不同而形成的区域创新能力的差异，相较时间固定效应模型考虑各个空间单元之间由于时间变动而产生的差异更符合研究的初衷与实际情况，因此我们应该认为不同空间单元由于城市化水平不同确实存在区域创新能力的差异。

（3）空间固定效应模型的城市化水平系数为2.687 911，通过置信度为1%的显著性检验，说明城市化对区域创新能力有正向影响，且影响系数大于1，通过城市化水平的提升，能够有效地促进区域创新能力的提高。

四、 简要结论

本文运用2005年～2012年中国大陆30个省级行政区域（西藏除外）空间面板数据，建立区域创新能力生产函数模型，对城市化与区域创新能力的空间关系进行考察，结果发现：

城市化与区域创新能力存在显著的正向空间效应，本文在考虑空间影响因素情况下，建立的区域创新能力生产函数模型能够较为准确真实地反映城市化与区域创新能力的关系；在考虑空间影响因素情况下，城市化对区域创新能力有较大（系数为2.687 911）正向影响，通过城市化水平的提升，能够有效地促进区域创新能力的提高。

本文的研究结论对于城市化与区域创新能力建设发展有一定的借鉴意义，但由于数据限制，本文只考察了地理距离一种空间影响因素，而空间邻接特征、经济基础、人力资本、制度变迁和信息传播等空间因素的影响并没有考察。另外，也没有给出城市化对区域创新能力影响的空间路径与机制，这将在后续研究中逐渐进行。

参考文献：

1. Solow，Robert.Technical Changeand the Agg- regate ProductionFunction.Reviewof Economics and Statistics，1957，（39）：312-320.

2. Arrow， Kenneth J.The Economic Implication of Learning by Doing. Review of Economic Studies，1962，29（6）：155-173.

3. Romer， P.M.Increasing Returns and Long Run Growth.Journal of Political Economy，1986，（94）：1002-1037.

4. Aghion P and P Howitt.A Model of Growth through Creative Destruction.Econometric，1992，60（2）：323-351.

5. Jacobs J.The Economy of Cities.New York： Radom House，1969：116-127.

6. 倪方钰.城市化、人力资本与区域创新能力——基于江苏省13个城市面板数据的实证研究.生产力研究，2012，（10）：100-103.

7. 王铭.科学技术与城市化进程.社会科学辑刊，2007，（6）：202-208.

8. 保罗·贝洛克.城市与经济发展（中译本）.南昌：江西人民出版社，1991：210-217.

9. Higgs R.American Inventiveness：1870-1920.Journal of Political Economy，1971，（79）：661-667.

10. 王永锋，高建华，张智先.中原城市群城市化水平与创新能力协调发展研究.城市问题，2007，（4）：11-16.

11. 程开明.城市化促进技术创新的机制及证据.科研管理，2010，（2）：26-34.

12. 周笑非.内蒙古城市化与技术创新关联性分析.科学管理研究，2011，（3）：21-25.

基金项目：国家社科基金重大项目“经济社会公共数据的空间统计样本数据开发及应用研究”（项目号：11&ZD157），项目负责人：赵彦云。

作者简介：程海森，中国人民大学统计学院博士生；刘立军，石家庄经济学院经贸学院讲师。

收稿日期：2014-06-21。