基于复杂网络技术的河南省产业结构变迁研究

商 勇 刘晓莹

（河南财经政法大学 统计与大数据学院，河南 郑州450008）

一、研究背景和意义

产业结构是各产业在经济活动过程中形成的经济技术联系以及比例关系。改革开放以来，河南省经济社会发展取得了显著成效，产业结构不断优化，建立了较为完善的现代化产业体系，从而推动经济社会快速发展。新冠肺炎疫情发生以来，国内外环境发生了巨大变化，河南2020年上半年经济增速首次出现负增长。当前河南省经济已逐步恢复正常，展现出良好态势，但进一步优化产业结构，加快传统产业转型升级，推动经济高质量发展，仍是今后河南发展的重中之重。

在国外研究中，魁奈的《经济表》是进行结构分析的奠基之作，但学者普遍认为产业结构的研究始于20世纪三四十年代。英国著名经济学家费希尔在1935年首先提出了三次产业理论，克拉克在此基础上提出克拉克定理；库兹涅茨对产业结构演进做了更进一步的探究，促进了产业结构理论的形成。

在国内研究中，产业结构问题始终是学者关注的热点，相关文献浩如烟海，不再一一赘述，只对复杂网络技术在产业经济学中的应用进行说明。复杂网络技术起源于物理和社会学的相关研究，主要是针对“关系”数据的建模分析，近年来开始在经济学研究中得到应用①社会学研究中经常称之为社会网络技术，和复杂网络相比，二者研究对象虽有不同，但很多基本概念和方法一致，区别在于复杂网络技术大多面对大样本数据，而社会网络则更多关注小样本。。汪云林等（2008）利用SNA，根据投入产出表中直接消耗系数表，分析了各产业在产业间网络关联的中心性。李守伟等（2009）结合复杂网络的特性给出了产业网络所具有的复杂性，包括复杂要素、复杂关联以及复杂动力学演变。邢李志等（2012）将产业结构研究与复杂网络理论相结合，以汽车和石油产业为例对产业集群发展进行实证分析。孟彦菊等（2017）基于2002、2007、2012年云南省42个部门的投入产出表测度产业关联效应，探究云南省产业发展的特点和趋势。杨捷（2019）基于复杂网络理论并借鉴社会网络分析技术，探讨了河南省伏牛山区公路交通结构特征及其演化规律。

综上所述，可见复杂网络技术已经成为经济学研究中的新方法，尤其是可视化技术很好促进了对相关问题的直观认识和解读，应用前景广阔，但是正如其他方法一样，复杂网络技术本身也处于不断发展中，需要在实践中进一步完善。本文拟结合统计学、产业经济学等相关理论，利用投入产出表探究河南产业结构变化规律，并结合复杂网络技术多维度探索产业网络的拓扑结构和网络特征。

二、河南省产业结构变迁与现状

改革开放40多年来，河南综合实力显著提升，经济发展不断迈上新台阶。据统计，1978年全省生产总值仅为162.92亿元。2019年达到54259.20亿元，比上年增长7.0%，年均增速超过10%。2020年由于新冠疫情的爆发，河南省乃至全国经济发展受到严重影响，但继续向高质量发展迈进的决心和方向不会改变。

改革开放以来河南省三大产业的变迁经历了从“二一三”“二三一”到“三二一”的演变。2019年，分产业看，全省第一产业增加值4635.40亿元，同比增长2.3%；第二产业增加值23605.79亿元，同比增长7.5%；第三产业增加值26018.01亿元，同比增长7.4%。全省经济结构不断优化，一方面，推进传统产业智能化、绿色化、技术化改造，促进社会经济可持续发展；另一方面，加快培育新兴产业，重点培育智能装备、智能传感器等新兴产业，产业结构进一步向高级化演进。

河南经济虽取得了快速发展，但在产业结构转型过程中存在投资积极性不高、农业现代化缓慢、劳动生产率相对较低、服务业发展滞后、自主创新能力弱等问题，一定程度上制约了经济发展质量的提高。特别是低端产能过剩和高端产能不足问题日益突出，成为制约河南省未来经济和产业发展的重要因素。

三、河南产业关联网络拓扑结构与变迁

产业关联网络是由0、1元素形成的矩阵，0表示两个产业间不存在关联关系，1则表示两个产业间存在关联关系。结合河南省2002年、2007年、2012年、2017年的42个部门的投入产出表，得到消耗系数矩阵，并利用威弗-托马斯指数计算邻接矩阵，最终构建产业关联网络。

根据计算结果，构造河南42个部门近年来的产业关联网络图（图1）。对比四个年份河南省产业关联网络图，可以得出：批发和零售产业、化学工业、住宿和餐饮等产业一直是河南产业关联网络中的核心产业，这些关键产业与其他产业之间的关联程度较高，对其他产业的辐射作用更强，这与河南的地理位置有关，郑州作为交通枢纽，其对周边产业经济的拉动作用及对资源的掌控能力均有较高提升。随着时代的进步，一些产业的资源调配能力逐渐增强，比如电力、热力的生产和供应业、租赁和商务服务业、造纸印刷及文教体育用品三个产业在四个年份中的排名逐渐上升，表明这几个产业的大力发展对其他产业的促进作用不断增强；此外，石油和天然气开采业、煤炭采选业两个产业部门的节点有一定程度的减小，反映了河南在对产业发展的管理程度与效果上有一定关联，这也与绿色经济发展方式的客观要求相符合。

图1 2002年、2007年、2012年、2017年河南产业网络图

产业的节点度是指该产业与其他产业连边的总数，表示该产业与多少产业之间存在资源往来，产业的节点度越大，说明该产业越重要。河南2002年、2007年、2012年、2017年产业关联网络中出入度值排名前十的产业及度值如表1所示。

表1 2002年、2007年、2012年、2017年河南各年出入度值排名前十的产业及度值

由表1可以看出，四个年份中排名前十的产业大致相同，如批发和零售贸易业、交通运输及仓储业、化学工业、电力热力的生产和供应业、住宿和餐饮业等均有较高的出入度值。说明这些产业与其他产业的关联程度较强，在整个产业关联网络中居于相对重要的位置。而一些产业的地位有所提升，如批发和零售产业的出度值在2002年、2012年和2017年均居于首位，而在2007年时被交通运输及仓储业代替。在四个年度的出入度值排名前十的产业中，租赁和服务商务、金融业在2017年时出现在前五名，说明这两个产业的地位明显提升，对其他产业的辐射作用明显增强。另外，金属冶炼和压延加工业自2002—2017年，其排名逐渐上升，表明其他产业对该产业资源的需求有所增多，该产业的资源控制能力逐渐增强。

中心性主要用来度量社会网络的中心化程度，一般包括度数中心性和接近中心性。基于河南省42个部门的投入产出表，我们得到四个年份的度数中心度、接近中心度值①考虑到不同年份中部门的划分依据不同，因此筛选出四个年份中均有的37个部门来分析。。首先将每个年度的37个部门的中间中心度和接近中心度，按数值大小进行排名。为了更直观地对四个年度产业部门的变化进行比较，本文使用中间中心度值与接近中心度值的变化图加以示意。

由图2可知，2002年、2007年、2012年和2017年河南度数中心度值排名前五的产业中，批发和零售产业、化学产品、非金属矿物制品均在前三个年份中排名前五，即其在河南的产业链中一直居关键地位。租赁和商务服务业、居民服务、修理和其他服务业、教育业、交通运输制造业等部门的排名提升明显，表明该产业正逐渐成为全省的核心产业。

图2 2002年、2007年、2012年、2017年河南省节点度排名变化

接近中心度（图3）前五名中，批发和零售业在四年的接近中心度值都达到了0.64以上，其中在三个年度中居于首位，表明批发和零售业对其他产业有很强的促进作用，具有基础产业的属性。同时需要注意的是，在2017年河南排名前五的产业中出现了前三年度并未出现的租赁和商务服务业，表明该产业发展迅速，快速成为全省的关键产业，拥有了较强的资源配置能力。通过比较发现，接近中心度值与度数中心度值存在正向相关性，即度数中心度值越大的产业，其接近中心度值一般也较高。

图3 2002年、2007年、2012年和2017年河南省接近中心度排名

整体看，河南四个年度的产业关联网络密度不大，子群间关联程度较弱，且各子群间的关联程度差异较大。全省的产业关联网络有较大的聚类系数和较小的平均路径长度，即具有小世界特征，尤其是2017年小世界特征更加显著。河南地处中原，一些核心产业，如批发与零售业、交通运输仓储业、住宿和餐饮业等与交通流动或居民日常生活息息相关的产业，也得到了较快发展。同时，由于深入贯彻绿色发展理念，污染较大的产业如石油和天然气开采业、煤炭采选业等逐渐成为边缘产业。凝聚子群分析结果表明各产业发展不均衡，且产业关联网络子群密度整体较低，2017年产业间的关联比之前趋于复杂和稳定。

当产业网络具有小世界特征①小世界理论也称六度空间理论，是哈佛Stanley Milgram教授在1967年提出的，指的是世界上所有互不相识的人只需要很少中间人就能建立起联系。对于产业关联理论，当满足小世界理论时，则表示该产业网络有较高的聚集性，且大部分节点间的距离较短，可以利用该理论衡量是否可以进行网络分析。时，则表示该产业网络有较高的聚集性，且大部分节点间的距离较短。产业关联网络越符合小世界特征时，则聚类系数会越大，网络直径和平均路径长度越小。本文对四个年份的产业关联网络进行小世界理论分析，结果如表2所示。

表2 2002年、2007年、2012年、2017年河南省产业关联网络的小世界性

由表2可知，河南省2002年、2007年、2012年和2017年产业关联网络的网络直径分别为 6、7、7、7，均满足任一产业传递资源到另一产业经过的中间产业最多为6个。从聚类系数看知，2002年产业关联网络的聚类比例为29.6%，2007年为22.8%，2012年为21%，2017年为23.8%，比例较大；且四个年份的平均最短路径长度分别为 2.494、2.824、2.969、2.573，相对较小。河南产业关联网络符合小世界特征。

四、结论及建议

本文通过对河南省2002年、2007年、2012年及2017年的42个部门投入产出数据的阈值化处理，构建邻接矩阵，分析度数中心度、接近中心度值等，分析近年来河南省产业结构的变迁情况，得到以下结论：

1.河南省经济规模不断扩大，综合实力显著提高。本文计算产业结构复杂网络的指标后得出，随着工业结构不断调整和服务业的快速发展，第三产业的驱动作用不断增强，成为推动全省经济高质量发展的主导力量。

2.河南省产业关联不断加深，产业间的联系更为密切，产业变迁路径逐渐清晰。本文从四个年份河南省产业关联网络图中得出，郑州作为交通枢纽，对周边产业的拉动作用、对资源的掌控能力有较高提升，批发和零售产业、化学工业、住宿和餐饮等产业的辐射作用较强。从产业节点度出入度值可看出，批发和零售贸易业、交通运输及仓储业等在整个产业关联网络中居于重要地位。从接近中心度排名中看出，批发和零售业多次身居首位，对其他产业有很强的推动作用。同时，随着深入贯彻绿色发展理念，污染较大的产业如石油和天然气开采业、煤炭采选业等将逐渐边缘化。

3.河南省的产业关联网络具有小世界特征。河南省产业关联网络聚类系数大，网络直径和平均路径长度小。从研究中可看出2002年、2007年、2012年、2017年河南省产业关联网络的网络直径分别为6、7、7、7，均满足任一产业传递资源到另一产业最多为6个中间产业的情况。

由此提出相应建议：

1.坚持以市场为导向深化改革，持续推进河南省经济高质量发展。河南要加快发展现代产业体系，推动经济体系优化升级，积极响应“十四五”规划号召，从产业结构高级化方向入手。不仅要夯实第一产业基础，发挥农业优势，更要注重工业与服务业的质量，加快河南经济增长。

2.坚持产业政策与河南实际相结合的理念，经济增长的周期性波动是市场经济运行超越社会制度的基本规律。高新技术改造传统产业，是促进河南省产业结构升级的关键环节。河南应适当调整产业结构，加快产业结构优化升级，走高技术、少污染的新型工业化道路。

3.坚持提高供给效率，发挥比较优势，加强主导产业，促进融合发展。河南省“十四五”规划中明确提出，坚持深化供给侧结构性改革。其中，服务业的供给侧结构性改革要集中在加强现代物流业、金融保险业、信息服务业、文化旅游业、健康养老业等主导产业。河南省要积极培育新兴产业，改造提升传统产业，多管齐下推动产业转型发展。