基于专利的河北省科技创新空间格局分异研究

高 超

（唐山师范学院 资源管理系，河北 唐山 063000）

党的十九大指出，中国要强盛、要复兴，就一定要大力发展科学技术，努力成为世界主要科学中心和创新高地，科技创新处在至关重要的战略位置。河北省经济社会发展既面临“一带一路”建设、京津冀协同发展、雄安新区规划建设、北京冬奥会筹办等空前机遇，又面临转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力等严峻挑战，要实现有质量有效益可持续的发展，迫切需要把创新作为引领发展的第一动力和建设现代化经济体系的战略支撑。

科技创新对区域经济发展的贡献不断上升，专利数据能够很好反映各地区应用知识进行创新的能力和经济的长期竞争力，是国际上通常采用的指标之一[1-2]。对于专利分布的研究目前国内还很少见，但国外对专利分布的研究很早就已经展开，Pakes和Grilrches建立了专利和研发费用之间的线性关系的模型[3]，Schemookler和Scherer建立了专利与科学家数量之间的关系，模型中采用专利作为主要的指标来反映技术进步水平[4]。这些工作使得以专利数量作为衡量创新发展的模型不断完善。国内周家福和翁鸣采用专利作为主要研究对象，阐述对于后发地区应以专利制度为核心，开展创新驱动发展的路径[5]。牛欣与陈向东利用跨城市边界合作申请的发明专利数据，提出城市知识创新辐射距离，对我国跨区域合作创新现状进行了分析[6]。张杰则利用我国各省份专利面板数据，分析了三种类型的专利与人均GDP增长率之间的关系[7]。黄鲁成运用

收稿日期：2018-07-10 修回日期：2019-05-10

作者简介：高超（1982-），女，辽宁阜新人，硕士，讲师，研究方向为区域经济。生态学理论对区域技术创新系统进行了研究[8]，罗发友与刘友金则基于行为生态学理论研究了创新群落的形成和演化问题[9]。但从专利角度对城市科技创新的研究相对不足。

一、河北省科技创新整体水平

河北省的科技创新发展快速，增长势头明显。根据2006-2017年《河北经济年鉴》的专利授权量绘制图1。2005年，河北省的专利授权量只有3585件，2016年，专利授权量增加到31826件，是2005年的8.87倍。从2005年到2016年这11年间，河北省的专利授权数量持续增长。从图1可知，京津冀地区，北京的科技创新速度最快，而河北省最初和天津相近，但从2010年之后，天津的发展速度开始大于河北。2016年河北省的专利授予量占京津冀的17.2%，占全国的2%。这样的比例和河北省的经济发展并不对称。从各年GDP占京津冀地区比重来看，2016年河北省的GDP占京津冀地区的42.4%，占全国的4.31%，这说明河北省在科技创新方面完全滞后于经济发展。

图1 京津冀地区专利授予量变化（2005-2016年）

二、河北省各城市专利授权量差异

（一）基尼系数

基尼系数是美国经济学家阿尔伯特·赫希曼提出的判断收入分配公平程度的指标，本文用来表示各城市专利数的差异状况。基尼系数计算公式为：

式中G为基尼系数，n为城市数，wi为各城市按照大小排序后从第1组累计到第i组的专利数占全省专利数的百分比。

表1 河北省2009-2016年专利授权量基尼系数

从表1可以看出，河北省专利授权量的基尼系数从2009年的0.3457下降到2016年的0.3163。基尼系数的变化幅度不大，说明专利分布的集中度基本保持持平状态，基尼系数有下降的趋势，说明河北省各城市的专利授权量在空间上呈现均匀分布。创新活动的发展受到多种因素的影响，如资金投入、科技人力资源状况、经济发展水平、地区文化基础及风险承担能力等。近年来，河北省总体经济发展向好，在经济发展过程中各城市都意识到科技创新是经济发展的主要的动力和生命力，因此地方政府对于科技创新的投入和提倡发展的力度都达到了空前高度，于是使得科技创新在各个城市都得到一定发展，从而促进了地区间科技创新的平衡，2009年以来，各城市之间的创新能力差距逐渐缩小。

（二）变异系数

衡量区域差异的研究方法可以采用变异系数法。区域差异有绝对差异与相对差异，可以运用公式(2)计算标准差（SD）和变异系数（CV），来分别表示地区专利数量的绝对差异和相对差异，式中，Xij是第i年第j个市的专业授权量，是第i年各市的平均专利授权量，n为城市的个数。

表2为2009-2016年河北省内各城市专利授权量的标准差和变异系数。由表2可知，河北省专利授权量在绝对差异上逐年增大，相对差异上略有下降。表示绝对差异的标准差，从2009年的421.3增长到了2016年的1802.62，增长了4.28倍，其中增长最快的年份增长率达到了46.5%，年平均增长率为23.7%，这反映出河北省各城市之间创新的绝对差异不断增大。反映相对差异的变异系数一直在0.6以上，这说明河北省各城市之间的专利授权量相对差异一直存在，但有下降的趋势。2009年变异系数位0.6776，到2016年下降为0.6230，这表明河北省各城市之间的相对差异在逐渐缩小。创新发展已经成为城市发展的动力，在当前区域协同发展过程中，各城市都在发展壮大自身的创新产业，力求在区域中处于领先的地位。

表2 河北省2009-2016年专利授权量的标准差和变异系数

三、河北省科技创新空间格局

（一）河北省各城市专利授权量时间演变

河北省各城市的科技创新水平在不断提高，主要表现为专利授权量的不断增加。表3为河北省2009年、2012年、2016年各城市的专利授权量及排序。

表3 河北省各城市专利授权量（件）及位序

从2009年到2016年专利授权量看，各城市的专利授权量均有所增加，且变化幅度很大。从2016年相比2009年的增长率数据可知，每个城市的增长速度均在2倍以上，其中增长幅度最大的城市是邢台，2016年的专利授权量为2630件，而2009年仅为280件，增长了8.39倍。增长速度在4倍以上的城市有张家口、秦皇岛、保定。增长最慢的城市是唐山，只增长了2.13倍。

（二）河北省各城市专利授权量空间差异

从空间角度看，河北省11个城市之间的专利授权量也存在差异。

2009年，专利数量最多的城市为石家庄，专利授权量为1577件，其次是唐山，专利授权量1047件，只有这两个城市的专利授权量超过了1000件。其次是保定，专利授权量为892件，廊坊、沧州、秦皇岛三市的专利授权量相当接近，都在600件左右。而专利授权量最少的是张家口和承德，仅有153件和161件，不足石家庄的1/10。可见城市之间差异之悬殊。

2012年，河北省专利授权量明显高于2009年，发展非常迅速，1000件以上的城市达到7个。排名第一的城市依然是石家庄，为3447件。排名第二的城市为保定，专利授权量为2714件。唐山落后于保定，位于第三位。廊坊为1473件，较2009年增长了1.36倍。排名最后的城市仍然是张家口和承德，且专利授权总量依然不高。

2016年，专利授权量得到了大幅度的提高，只有2个城市的专利授权量不足1000件。石家庄依然遥遥领先，达到了6994件。保定位于第二位。从专利授权量数值看，唐山、秦皇岛、廊坊分列三至五位，但是这三个城市的专利授权量差别不大。处于最后的城市依然是承德和张家口，但是位序有所变化，张家口超过了承德，排名第十位。

（三）河北省各城市专利授权量聚类分析

利用arcgis软件，对三个年份各城市的专利授权量数据进行聚类分析，将每个年份的城市分成四类，聚类模式采用随机模式，得出各年份的专利授权量聚类结果。

2009年，第一梯队是石家庄、唐山、保定，这是专利授权量的高值区；第二梯队是沧州、秦皇岛、廊坊，第三梯队为衡水、邯郸、邢台，第四梯队是张家口、承德。

2012年，第一梯队是石家庄、保定。第二梯队是唐山、廊坊，第三梯队是秦皇岛、沧州、邯郸、衡水、邢台，第四梯队是张家口、承德。

2016年，第一梯队是石家庄、保定，第二梯队是唐山、秦皇岛、沧州、廊坊，第三梯队是衡水、邢台、邯郸，第四梯队是张家口、承德。

从位序上看，这几个年份位序一直没有变化的只有石家庄一个城市，稳居第一把交椅。2016年较2009年的位序变化中，排序提升的城市有保定、秦皇岛、张家口、邢台，说明这几个城市的科技实力较强，城市发展过程中较重视科技创新；排序下降的城市有唐山、承德、廊坊、沧州、邯郸、衡水，这些城市专利授权量均有增加，但是增长速度与其他城市相比略有不足。

（四）河北省科技创新空间格局

通过上述分析可知，河北省的科技创新水平可以分为4个发展区。

中部核心区，主要包括石家庄、保定。石家庄是河北省的省会，全省的高校和科研院所在石家庄密度最大，技术人员与资金的投入都能得到一定的保证，科技实力强。保定曾是河北省最早的省会和政治文化中心，保定也有众多高校。另外保定毗邻京津，北京非首都功能疏解的主要目的地，保定经济发展的方向也指向了承接北京文化产业、创意产业等新兴的高科技产业。另外雄安新区的开始建设，也为保定带来众多科技公司以及高校等多种与科技发展相关单位的进入，成为吸引高技术产业、科技人才的条件，从而增强了其科技创新能力，成为了科技创新核心区。

东部沿海发展区，主要包括沧州、廊坊、秦皇岛、唐山。这几个城市处于河北省东部沿海，科技创新水平次于中部核心区。河北省大力发展沿海经济，这些城市又是一带一路的城市，因此，在发展中能够吸引人才和企业。这也为科技创新带来了发展机会。

南部稳健发展区，主要包括邯郸、衡水、邢台。这几个城市处于河北省南部，一直稳健前行。发展基础较好。邯郸是河北省人口较多的城市之一，有着非常深厚的城市文化，这些都为当地的创新提供了平台。

北部滞后发展区，主要包括张家口和承德。借着冬奥会的东风，张家口的发展势头较强烈，在带动城市经济发展的同时，也为科技创新提供了一定的基础。

四、专利数与经济相关性分析

（一）因子选取

影响专利分布是一个极其复杂的多变量系统，在不同的时间和空间尺度，决定其数量的因素也不尽相同。经济对社会各方面的影响都是巨大的，专利授权量的分布也不例外。影响专利数分布的主要因素是经济因素。因此，本文选择代表经济发展的因子，对它与专利数进行多元线性回归分析，试图寻找影响专利分布的主要因子。最能代表经济发展水平的指标为GDP，而在专利发展方面的经济指标，还与R&D投资有关。因此，选择GDP和R&D内部支出作为总量和专项方面的经济指标。

（二）回归分析

选择2016年专利授权量及GDP和R&D内部支出以及专利数作多元线性回归。分析经济因子对于专利数的影响。

表4 2016年河北省专利授权量及经济指标

回归方程结果如下：

式中y、x1、x2分别为各城市专利授权量、国内生产总值和R&D内部支出，R为相关系数。

从回归的结果来看，专利数的分布和经济具有相关性。从回归方程可知，GDP对专利数的影响小于R&D内部支出对专利数的影响；R&D内部支出的影响力是单位GDP影响力的6.60倍；每增加1万元的R&D内部支出，带来0.2482个专利数。

五、结论和讨论

以专利授权量为指标，对河北省科技创新的空间格局特点进行分析，得出如下结论：

（1）河北省在京津冀地区的科技创新水平落后于北京、天津，与GDP占比相比，整体水平还有待提高。

（2）河北省内各城市之间科技创新水平存在着空间差异，各城市之间的差异逐渐缩小，但专利授权量的绝对量差异不断扩大。河北省各城市对科技创新都非常重视，并且发展迅速。

（3）河北省科技创新空间格局上表现为一定的集中趋势，形成四个发展区，分别是中部核心发展区，东部沿海发展区，南部稳健发展区和北部滞后发展区。

（4）科技创新和经济发展水平之间有一定的相关性。