逯笑微,崔佳丽
(大连理工大学经济管理学院,辽宁大连 116024)
东北地区经济增长出现严重问题。1993 年,东三省GDP 为3927.7 亿元,与江苏省基本持平。2016年,江苏省一省的GDP 为东三省总额的1.45 倍。其中,尤以辽宁省经济下滑的趋势最为明显。2016 年,出现了2.5%的负增长。在2019 年经历短暂复苏后,2020 年受到疫情影响又再次出现较高水平负增长。作为老工业基地,辽宁省经济发展问题的实质在于重工业比重高,在有效需求不足的情况下的产能过剩问题。同时,国有企业占比高,产出效率低下,导致经济增长缺乏有效推动力。而解决这些问题的根本路径在于提高整体创新能力,实现价值链攀升,获取产业新的增长点。城市是创新的主要载体,城市间的创新联系促进了城市创新功能的优化和互补,推动了创新成果的扩散和外溢,对国家和区域创新体系建设具有重要作用。而目前的辽宁省创新产出的空间联系呈现出何种特征?哪些城市在辽宁省创新空间体系占据中心地位?中心城市和辐射范围在研究时间内是否发生变化?这些是研究辽宁经济和创新能力发展需要解决的重点问题,也是本文研究的立足点。
大量研究针对造成东北经济和辽宁经济发展困境的原因进行了探索。产业结构不合理、重工业比重偏高是造成辽宁经济困境的主要原因;东北地区经济增长严重依赖投资驱动,在国家重点扶持东北地区的阶段,经济发展速度向好,中央政府的投资倾斜削减后,经济增速明显下滑。制度问题是辽宁经济困境的重要根源,其中政府干预和金融抑制的影响最为显著。解决这一困境的根本途径在于改变地区经济发展动力,提高区域创新能力。盛彦文等认为,辽宁经济转型的关键在于变投资驱动为创新驱动,并对影响经济转型的关键因素进行了测算。李丹等通过对比其他省份的数据发现,辽宁省的创新投入水平居于前列,而创新产出水平不高,自主创新能力较低,对引进技术消化吸收再创新投入不足。倪鹏飞提出,应从改善制度供给出发,完善科技资源配置制度,提高企业创新意识,加强创新型人才的引进和培养,营造创新文化氛围等,推动辽宁省等东北省份的创新驱动发展。
创新产出空间联系对于提高区域创新能力具有重要的价值,能够为制定区域创新政策提供依据。研究者通过对全国、区域和某一省份的城市创新空间联系进行研究,得出了具有政策价值的结论。为提高辽宁省区域创新能力,构建合理的区域创新政策体系,本文拟从城市创新空间联系出发,以辽宁省为研究对象,选取两个年份的数据,利用引力模型研究辽宁省的节点城市,分析辽宁省中心城市创新辐射范围,勾画辽宁省区域创新产出空间联系,为提高辽宁省区域创新能力,推动辽宁省经济朝着创新驱动的高质量发展模式转变提供决策依据。
大量文献采取引力模型测算区域创新联系,本文同样选取引力模型对辽宁省城市间创新联系强度加以测算。引力模型广泛应用于城市经济联系领域的研究分析中。城市创新联系随距离呈现负指数衰减,同时城市规模也对城市创新联系具有显著影响。简化后的引力模型如下:
其中,Rij为区域间的创新联系强度;K 为引力常数,通常表示为1;Mi和Mj表示第i、j 区域的创新产出;Dij表示区域i、j 之间的距离。
衡量创新产出通常选取采用专利数、新产品产值、高新技术企业个数等指标。考虑到省际差异,为保证数据的即时性和可得性,本文采取发明专利申请数量衡量城市创新产出,来代表Mi和Mj。研究者采取两个区域空间直线距离衡量区域间距离,然而直线距离作为物理距离与时间距离相比,在反映实际的创新联系关系上显然不如后者更为贴合实际情形,因此本文选择以时间距离代表区域间距离,这样的指标设定更为符合经济现实,即以区域间公路里程数来衡量城市距离,表示为Dij。
进一步,根据公式(1)计算每个城市的创新联系总量:
Ri表示区域创新联系总量;n 表示对外区域个数。
利用公式(2)计算辽宁省城市间创新产出联系,根据公式(3)确定各个城市最大创新联系强度在此基础上,根据最大创新联系强度绘制出各个城市的最大引力线,得到最大引力线联结图:
断裂点衡量的是城市之间的引力平衡点,在这一点上,两个城市的引力强度相等。引力强度取决于各个城市的创新产出水平,本文采取发明专利申请数代表各个城市的创新产出水平。参考同类研究,断裂点的计算公式如下:
其中,DA为断裂点到城市的时间距离;DAB为城市A、B 之间的时间距离;PA、PB为城市A、B 的区域创新产出。
本文选取辽宁省省域范围内的所有地级市、县级市以及同等级行政单位,研究辽宁省区域内的创新产出联系强度以及中心城市创新产出的辐射范围。辽宁省总面积为14.57 万平方千米,辖14 个地级市,16 个县级市,17 个县,8 个自治县,合计为55个地级市、县级市及同等级行政单位。本文将这55个行政单位作为研究单元,利用上文提到的引力模型与断裂点公式(1-4),并采取ArcGIS10.2 绘制辽宁省区域创新产出空间联系图,在此基础上阐述辽宁省区域创新产出空间联系强度以及中心城市创新产出辐射范围。本文使用的辽宁省创新产出原始数据来自中国国家知识产权局专利检索数据库,由作者手工整理获得,城市间的时间距离通过Google地图的计算获得。
本文选取2010 年、2016 年两个时间节点,根据引力模型计算得到2010 年、2016 年辽宁省区域创新产出联系的总量,并在此基础上对各个研究单元及两个时间点的情况进行对比,计算数据结果如表1 所示。
表1 辽宁省城市创新产出空间联系
2010 年,辽宁省城市间创新产出联系总量占比高于1%的县、市区共有11 个,分别是沈阳市辖区、抚顺市辖区、大连市辖区、鞍山市辖区、瓦房店市、铁岭市辖区、营口市辖区、辽阳市辖区、锦州市辖区、绥中县和本溪市辖区,占比分别为40.81%,28.34%,9.97%,3.94%,3.00%,2.88%,2.52%,1.66%,1.31%,1.20%和1.15%,这11 个研究单元占据辽宁省区域创新产出联系总量的96.78%。其中,沈阳市辖区和抚顺市辖区两个单元之和为总量的69.15%。可见,在辽宁省的55 个研究单元中,创新产出空间联系绝大部分集中于这11 个县、市辖区。除瓦房店市、绥中县外,其余均为地级市辖区。但是,属于地级市辖区的丹东市、阜新市、盘锦市、朝阳市、葫芦岛市,其创新产出空间联系则不足1%。地级市所辖县、县级市中,除瓦房店市、绥中县外,创新产出空间联系均不足1%,其中有26 个县、县级市创新产出空间联系接近0。从总体上看,辽宁省区域创新产出空间联系呈现出严重不均衡的状态,沈阳、抚顺等地级市创新产出空间联系占比巨大,县、县级市创新产出空间联系较小。这不仅与各研究单元的区域创新能力有直接的关系,也与各研究单元的地理位置存在紧密的联系。
2016 年,辽宁省城市创新产出空间联系总量大幅上升,盘锦市的创新产出空间联系增长至2010年相应值的10 倍,其余地级市辖区的创新产出空间联系均数倍于2010 年的相应值。创新产出空间联系所占比重高于1%的城市共有12 个,较2010年增加一个。同时,创新产出空间联系占比的高低次序有了明显的变化,依次为沈阳市辖区、抚顺市辖区、大连市辖区、鞍山市辖区、辽阳市辖区、营口市辖区、铁岭市辖区、本溪市辖区、盘锦市辖区、锦州市辖区、丹东市辖区和瓦房店市,占比分别为39.84%,14.84%,10.56%,6.97%,5.12%,3.64%,3.60%,3.24%,2.32%,2.21%,1.21%和1.13%。其中,除排名前四位的城市没有变化外,其余城市的排名均出现了改变。2010 年排名第10 位的绥中县其创新产出空间联系仅为0.11%。丹东市辖区和盘锦市辖区2010 年创新产出空间联系分别为0.93%和0.52%,2016 年的占比则分别上升至1.21%和2.32%。沈阳市辖区和抚顺市辖区的总和为54.68%,尽管仍然超过总量的50%,但较2010 年已经出现了明显的下降,这说明尽管沈阳市辖区和抚顺市辖区仍处于辽宁省城市创新产出空间联系的中心地位,但不均衡程度有所下降。其中抚顺市创新产出空间联系占比下降近一半,从28.34%下降至14.84%。而鞍山市辖区创新产出空间联系占比则上升近一倍,从3.94%上升至6.97%。除沈阳市辖区和瓦房店市创新产出空间联系占比下降外,其余市辖区均出现了不同程度的上升。相比于2010 年,辽宁省创新产出空间联系占比的分布不均衡程度有所下降。
本文利用ArcGIS10.2 软件绘制2010 年及2016年辽宁省各城市创新产出空间联系图。如图1 所示,2016 年辽宁省各城市间的创新产出空间联系强度更高,联系范围更广。在2010 年和2016 年,沈阳市辖区、抚顺市辖区和大连市辖区是创新产出空间联系的主要城市,其中,沈阳市辖区在两个时期均表现出绝对的优势。抚顺市辖区和大连市辖区则分别次之。2010 年排在第四位和第五位的分别是鞍山市辖区和瓦房店市,2016 年排在第四位的依然是鞍山市辖区,而排在第五位的则是辽阳市辖区,瓦房店市跌至创新产出空间联系高于1%的12 个城市的最后一位。作为县级市的瓦房店市创新产出空间联系表现出明确的劣势。
图1 辽宁省创新产出空间联系情况(2010 年与2016 年)
2010 年,辽宁省的沈阳市辖区创新产出联系总量排在第一位,由于其地理位置约处于辽宁省的区域中心,作为省会城市和经济规模最大的中心城市,其辐射能力最强,与邻近城市创新产出空间联系紧密,对距离稍远的其他城市也具有一定的创新产出空间联系,是辽宁省创新产出空间联系的核心城市。大连市地处辽东半岛的最南端,尽管其创新产出总量居于辽宁省首位,但由于地理位置偏狭,导致与其发生创新产出空间联系的城市数量和频率低于沈阳市,并进一步低于临近沈阳市的抚顺市辖区,且低于抚顺市辖区将近20 个百分点,仅列辽宁省城市创新产出空间联系占比的第三位。抚顺市辖区由于临近沈阳市,受到距离因素的影响,其创新产出空间联系占比居于辽宁省第二位。
2016 年,辽宁省各城市之间的创新产出空间联系明显加强,能够呈现出创新产出节点作用的城市增多,创新节点城市之间的空间联系加强,节点城市与非节点城市之间的创新产出空间联系较2010年明显增多,创新产出空间联系的强度增大。沈阳市作为创新产出空间联系的核心城市,尽管其占比出现了1%左右的下降,仍然以近40%的占比稳定位居辽宁省首位。沈阳市辖区的创新产出总量与2010 年相比,出现了将近1 倍的上涨。然而,抚顺市尽管仍处于辽宁省创新产出空间联系占比的第二位,但其所占比重与2010 年相比,出现了14%左右的大幅下降。抚顺市辖区的创新产出比2010年数值下降了35%左右。而除抚顺市外,其他地级市辖区均有不同程度的上涨。大连市创新产出增长幅度不及沈阳市,上涨了50%左右。大连市辖区的创新产出空间联系上涨了0.5%,涨幅不明显,仍然处于第三位。2016 年辽宁省创新产出空间联系最明显的特征是地级市辖区创新产出空间联系普遍增强,其中以辽阳市和鞍山市涨幅最为明显,分别为增长3.2 倍和82%。而瓦房店市作为唯一的县级市,其创新产出空间联系相较于2010 年下降了1.6 倍左右。
在对辽宁省城市创新产出空间联系总量和时间、空间对比进行分析的基础上,进一步研究辽宁省创新产出空间联系的中心城市与辐射范围,采用ArcGIS 绘制辽宁省城市创新产出空间联系的“最大引力线”,并结合城市创新产出联系总量分析辽宁省创新产出空间联系的中心城市,以及中心城市创新产出辐射范围。
根据计算得出每个城市的最大创新产出空间联系量,根据公式(3)绘制最大引力线,得到的结果如图2 所示。如果一个城市的最大引力线数量越多,那么这个城市创新产出影响其他城市的能力越高,这个城市的中心性地位则越突出。根据最大引力线数量(Nmax)以及创新产出空间联系总量(Ri)确定的标准识别并绘制节点城市,结合辽宁省实际情况,设定辽宁省节点城市分类标准:Nmax≥10 为一级节点城市,10>Nmax≥3 为二级节点城市,3>Nmax≥2为三级节点城市。各级节点城市的绘制如图3 所示。
图2 辽宁省创新产出联系最大引力线(2010 年与2016 年)
综合最大引力线图(图2)和创新产出联系中心城市(图3)的绘制结果可以得知,2010 年,沈阳市作为最大引力线最多的城市,居于辽宁省中心城市的地位。其辐射范围较广,与其周边的大量地级市辖区和部分县级市都具有最大引力线连接。2016年,沈阳市作为中心城市在辽宁省创新产出联系中的地位进一步加强,与其连接的最大引力线是2010年的2 倍以上,进一步巩固了其辽宁省中心城市的地位。相比2010 年,沈阳市辖区的最大引力线范围已经越过辽西、辽东和辽北的几个地级市,包含边缘的桓仁、绥中、彰武和阜新县等,成为无可争议的具有核心地位的辽宁省中心城市。
图3 辽宁省创新产出联系节点城市分类(2010 年与2016 年)
2010 年和2016 年,辽宁省的二级节点城市均为大连市和营口市。城市创新空间联系总量排在第三位的大连市,2010 年,有五条最大引力线穿过,分别为隶属大连市下辖的瓦房店市、庄河市、长海县,以及营口市和宽甸县。2016 年,穿过大连市的最大引力线下降为三条,分别为瓦房店市、宽甸县和沈阳市辖区。这说明大连市作为二级节点城市的辐射能力有所下降。同样列于二级节点城市的还有营口市。2010 年,营口市有三条最大引力线穿过,分别为大石桥市、盖州市和大连市。2016 年,穿过营口市的三条最大引力线中,与大连市连接的最大引力线转换成了沈阳市辖区。相比2010 年,大连市和营口市原有相互连接的最大引力线消失了,且分别与沈阳市连接。这也说明了沈阳市中心城市地位的加强。
2010 年,三级节点城市包括葫芦岛市、锦州市、朝阳市、丹东市和抚顺市,分别有两条最大引力线通过。2016 年,三级节点城市增加了一个,增加城市为鞍山市。这反映出辽宁省创新产出空间联系整体水平的增强。这些城市所拥有的最大引力线的其中一条均与沈阳市相连,另一条则与周边所辖县级市相连,表现出沈阳市作为中心城市的辐射强度,以及这些地级市辖区与所辖县级市之间较为紧密的创新空间联系。2016 年,除抚顺市外,其余地级市均表现出明显的创新产出总量上升,尽管节点城市变化方向不明显,但是从总体上看各城市间的创新产出空间联系规模均有所提高。
通过计算一级节点城市与二级、三级节点城市的断裂点距离,并以断裂点距离作为一级节点城市的辐射距离,分别绘制2010 年和2016 年一级节点城市沈阳市辖区在辽宁省的辐射范围,结果显示如图4。
图4 辽宁省中心城市区域创新产出辐射范围(2010 年与2016 年)
2010 年,辽宁省创新产出空间联系的中心城市沈阳市的辐射方向主体趋向东北,另有两个尖角分别指向西部和南部,形状从总体上看略似于辽宁省区划图的微缩版本。向南方主要涵盖灯塔市、辽阳县、海城市和鞍山市,以及本溪市、辽阳市以及大石桥市的大部分区域。向西主要涵盖北镇市、盘山县、台安县和黑山县的大部分区域。这说明2010 年沈阳市的辐射范围主要以临近沈阳市辖区的辽阳市、鞍山市、本溪市以及营口市的市辖区以及所辖县级县市为主。
2016 年,沈阳市的辐射方向和辐射范围发生了一定的变化。从辐射方向看,沈阳市的辐射方向发生了比较明显的西南方向的偏移。与2010 年的情况相比,中心城市向西部辐射的尖角范围扩大,除涵盖原有的北镇市、黑山县和盘山县的大部分区域外,辐射范围扩大至整个台安县。并进一步向西南方向浸润,扩大了盘山县的辐射范围,并进一步扩展至盘锦市的部分区域。另一方面,原属辐射范围内的东南方向有大幅度的减少。2016 年,沈阳市的辐射范围将鞍山市整体排除在外,并大幅减少了对辽阳市的辐射程度,仅及其与灯塔市和本溪市接壤的东北部边缘地带。辐射至海城市的范围由此前的中部地带变化为与盘锦市和台安县相接的西北区域,并延展扩张至大石桥市的北部区域。
对比两个年份沈阳市的辐射范围,可以发现:最为明显的特征是辐射方向朝西南方向的偏移和辐射范围的缩小。从辐射城市的范围看,2016 年,中心城市辐射范围将原属全域辐射的鞍山市整体排除在外,而转向盘锦市辖区及其所属县级县市区域。这说明沈阳市对西南方向的城市如盘锦市、营口市创新活动的吸引力增强,而明显减弱了对鞍山市及所辖县级县市区域创新活动的影响。
本文选取引力模型计算辽宁省创新产出空间联系总量及占比,进一步采用ArcGIS10.2 软件绘制辽宁省创新产出中心城市及辐射范围。利用2010年和2016 年两年的数据,划分节点城市,分析中心城市的辐射范围,进而得到以下结论:
第一,辽宁省创新产出联系空间格局表现出以沈阳市为中心城市,南部的两个海港城市大连市和营口市作为副中心的结构。辽宁省整体创新产出总体上呈现更大强度的空间联系,城市间创新产出空间联系表现不平衡。相比于2010 年,2016 年辽宁省整体创新产出和空间联系普遍增强。在所有地级市辖区及县级县市中,创新产出空间联系水平下降的地级市辖区仅为抚顺市,县级县市中仅有瓦房店市、庄河市、长海县、盖州市、昌图县和兴城市。辽宁省创新产出空间联系总量在空间上呈现出较为明显的不均衡态势,创新产出空间联系占比超过1%的以地级市辖区为主,县级市县仅有瓦房店市。同时,创新产出总量以大连市和沈阳市为最高,其他所有地级市及其所辖县级县市的创新产出总量之和不及大连市或沈阳市一个城市创新产出的半数。另一方面,2010年表现出一定创新能力的县级县市寥寥,而2016 年有多个县级县市表现出明显的创新产出数据。这说明辽宁省的整体创新能力有所提高。
第二,沈阳市作为辽宁省创新产出空间联系的中心城市地位稳固,并进一步加强,大连市和营口市作为副中心的辐射范围和能力有所减弱。根据最大引力线的数量,确定2010 年辽宁省节点城市为沈阳市、大连市、营口市、葫芦岛市、锦州市、朝阳市、丹东市和抚顺市。沈阳市为一级节点城市,大连市和营口市为二级节点城市,葫芦岛市、锦州市、朝阳市、丹东市和抚顺市为三级节点城市。2016 年,一级和二级节点城市不变,三级节点城市增加了鞍山市。从最大引力线的数量看,2016 年沈阳市的最大引力线数量增加将近一倍,并将联系进一步扩大至边缘县市,最东端的桓仁县、最南端的大连市、最北端的康平县和最西端的凌源市。而大连市的最大引力线数量则由5 条下降为3 条,与北方诸县市的连接由2010 年的营口市变为沈阳市。另一端的营口市也有一条引力线由2010 年穿过大连市变为2016年与沈阳市相接。这一现象也说明了沈阳市作为中心城市的地位增强,而大连市作为副中心地位的削弱。尽管大连市的创新产出多年来一直雄踞辽宁省榜首,然而由于地处辽东半岛的最南端,时间距离较远,以及省内文化认同偏弱,大连市与周边市县创新产出空间联系并不突出,创新产出联系总量甚至不及临近沈阳市的抚顺市,两个年份中均居辽宁省第三位。
第三,通过断裂点公式确定中心城市辐射范围。2010 年,沈阳市在辽宁省主要辐射区域的形态类似于微缩版的辽宁省区划地图,主体部位偏向东北,各有一个尖角向西部和南部延伸。辐射城市范围主要包括临近沈阳市辖区的辽阳市、鞍山市、本溪市以及营口市的市辖区以及所辖县级县市。2016年,中心城市的辐射范围发生了改变。主体部分发生了西南向的偏移,从辐射城市范围来看,此前全域辐射鞍山市被整体排除在外,辐射范围向西南延展至盘锦市及盘锦市所辖市县,代替了此前鞍山市和鞍山市所辖县级县市的部分区域。作为中心城市的沈阳市对西南方向的城市如盘锦市、营口市创新活动的吸引力增强,而明显减弱了对鞍山市及所辖县级县市区域的影响。
以上结果显示,辽宁省形成了以沈阳市为中心城市,大连市和营口城市为核心节点城市的城市创新联系格局。就自主创新能力而言,大连市的自主创新能力高于辽宁省其余城市,从2010 年数据来看,大连市的创新产出高于沈阳市近50%。2016 年,这一差距有大幅度缩减,而大连市的总量依然高出沈阳市15%左右。但是,就创新产出空间联系来看,只有沈阳市能够承担较高的创新辐射带动作用,2016 年,沈阳市的创新辐射带动作用进一步增强,辐射范围持续扩大。与此相反,大连市的辐射带动作用进一步下降。导致辽宁省创新产出联系格局呈现出这种态势的原因如下:第一,区位优势。沈阳市位于辽宁省地理中心点,与周边城市的时间距离较为平均,周围有广大的腹地城市作为依托。沈阳市处于东北亚中心节点,与日本、韩国、俄罗斯和蒙古等国家的重要城市都处于等距离中。大连市地处辽宁省最南端,辐射方向仅指向北方,与其他城市之间的时间距离显现出明显的劣势,2010 年,尚有5条最大引力线穿过大连市,2016 年,这一数值减少为3 条。第二,沈阳市是辽宁省经济体系的核心城市,经济结构、产业结构与周边腹地城市形成了较为完整的分工与互动。沈阳市是东北地区唯一的特大城市,一直是东北地区的经济、政治、文化中心,作为共和国早期建立的重工业中心,其自身经济规模和辐射能力处于东北地区前列。由于营口港与其他城市的距离较大连港缩短200 公里,近年来大连市港口经济地位持续受到营口市的挑战。另一方面,在辽宁省城市群中,大连市由于经济、语言、文化等方面的特征,一直与其他城市缺乏应有的文化认同,造成大连市相对独立的发展路径、较小的影响力以及偏弱的辐射能力。这些原因导致沈阳市作为中心城市的辐射能力进一步增强,大连市的创新产出辐射能力进一步减弱。
根据上述研究,本文提出以下政策建议:第一,优化创新环境,提高城市自主创新能力。辽宁省各城市的自主创新能力呈现明显的不均衡,沈阳市和大连市任意一个城市的创新能力是其他所有城市创新能力之和的2 倍以上。城市创新能力的提高以优化创新环境为基础,政府在创新激励政策、降低交易成本等方面的努力能够在较大程度上促进城市自主创新能力。第二,提高城市路网建设,缩小城市间的时间距离。创新产出空间联系在很大程度上受到时间距离的影响,沈阳市的辐射范围扩大至地处边缘的城市根源于时间距离的缩减。推动城市间信息和通信网络的发展,能够在另一个层面加强城市之间的创新产出空间联系,稳固中心城市的辐射能力,提高节点城市的地位。大连市作为辽宁省创新能力最强的城市,应通过缩短时间距离和提高信息流通能力等方式,增强其作为核心城市辐射作用。第三,抓住“一带一路”建设和辽宁自由贸易试验区建设的两大契机,完善引导区域创新能力政策,提高企业作为创新主体的重要作用。沈阳市和大连市都属于“一带一路”建设的重要节点城市,两个城市也同属于辽宁自由贸易试验区的片区。“一带一路”建设能够促进作为重工业基地的辽宁省企业提高产品需求,扩大市场范围;自由贸易试验区能够从制度层面促进创新能力引导政策的优化,激励企业创新意愿,降低创新成本,提高创新收益。通过把握这两大契机,推动辽宁省转换经济发展动能,加强城市创新产出空间联系,引导经济发展路径由高规模向高质量发展的演进。