数字经济对黄河流域科技创新产出的影响及空间溢出效应研究

赵景峰，李 妍

（华北水利水电大学管理与经济学院，河南郑州 450018）

继农业经济、工业经济后，以大数据为基础要素，信息化为核心推动力的数字经济成为经济社会发展的新形态。“十四五”规划中，以科技创新为支点，以人工智能、信息化发展为载体的数字经济发展，成为推动高技术产业发展的推动力，为高质量发展提供技术支持［1］。信息化的大数据时代，是人工智能、数字孪生等技术突破的平台。完善数字经济在各产业之间的协同发展，是优化生态数字经济链条，有利于协调高技术产业与经济发展之间的关系［2］。百年之未有的大变局以及新冠疫情影响，数字化产业的发展是刺激数字文化消费激情的重要保障，也是加快产业转型的催化剂［3］。

科技人才创新创造力的迸发，是推进高质量发展的动力源泉。世界竞争格局的转变，对人才管理与创新产出的绩效提出了更严格的要求。在新理念的影响下，企业内部对科技人才的管理以及自身产业结构转型进行升级与完善，构建商业模式与数字经济相结合的新格局［4］。社会总福利的提升，是动态和政策下对数字经济网络效应的溢出数，也是对边际成本较低的数字文化产业发展下消费者福利与社会经济发展之间的博弈［5］。

作为“一带一路”的必经流域，黄河流域内生态文明和经济发展是科技创新进步的物质条件。区域创新绩效与数字经济的发展，对黄河流域经济高质量发展提供资源。因此，本文从理论的角度对黄河流域数字经济发展现状进行剖析，实践验证理论出发，探究空间溢出效应，采用空间杜宾模型论证。在此基础上，通过研究黄河流域的资源禀赋以及承载力状态，从黄河流域空间角度上梳理数字经济与科技创新产出之间的空间溢出效果，为全流域科技数字经济发展以及科技创新绩效评价提供理论与实践建议。

1 研究综述

1.1 数字经济的发展现状

2015 年，国家大数据战略的提出，开启数字经济的落地的政策支持，为后续发展提供路径指导；2017 年以来，政府工作报告中四度提及“数字经济”“数字中国”的发展方向。2020 年，打造数字经济新优势的战略方针，再次巩固数字经济的发展位置不动摇；2021 年，“十四五”规划纲要，协同数字经济与实体经济，将加快数字产业化进程作为未来发展方向。科学技术的发展，让5G、物联网等信息化水平得到了提升，成为高质量发展的重要依托。

基于现阶段我国对数字经济的推广和应用范围的扩大，为响应黄河流域生态保护和高质量发展的号召，黄河流域近年来对科技创新的关注程度逐步增高，基于生态承载力和资源禀赋的条件，黄河流域对数字经济的发展进行产业结构调整以及功能定位分工趋于高级化的优化升级。周清香等［6］指出，黄河流域为实现区域联动发展，加快建设数字政府的同时，加强流域内的生态文明建设，将数字化建设与生态保护相结合，促进黄河流域可持续发展能力。韩海燕等［7］认为，黄河流域除山东省外，其余城市制造业发展水平较弱，河南省近年来有所突破，但整体技术创新水平仍有待提升。结合数字经济，因地制宜，对黄河流域高技术产业集聚以及空间布局进行优化升级，促进高质量发展水平的提升［8］；徐辉等［9］指出，黄河流域在红利叠加的政策影响下，整体经济发展应结合资源禀赋，将特色产业与生态并行发展相结合，促进高质量发展进程；徐翔等［10］认为，数据资源作为非竞争性的生产要素，通过短时间内的多次迭代，提升数据资本的使用效率，加快数字化与实体经济的协调发展，是促进黄河流域经济高质量发展的技术支持。

1.2 数字经济与创新产出之间的关系

从资源禀赋来看，数字经济的虚拟性、泛在化等特征为信息化技术的应用提供便捷的条件。温珺等［11］指出，区域创新能力的战略支撑离不开数字化管理模式的改进，创新驱动型经济发展是高质量发展的根基，而信息化数字化则是可持续发展的动能；张森等［12］从综合视角出发，从理论、文化、科学、制度四个方面对创新提出了循序渐进的发展过程，而数字经济作为重要的资源禀赋，充当了引导者和支撑力的作用；熊励等［13］对长三角城市群的研究中指出，区域经济的协调发展离不开创新带来的经济效益；丁志帆［14］认为，维持经济发展与生态文明的动态平衡，要求要素配置效率的提升，加快数字化经济的发展，提升技术成果转变的效率，是以数字经济为生产要素的深化效应扩散。并且，数字化经济的发展也引起了外国学者的关注。Ciocoiu［15］认为，以知识产权作为衡量科研绩效产出的要素，在数字经济的引导下，创新成为科技进步的主流，也是科学知识传播的基本保障；Somina［16］指出，科学研究中的数字经济与创新经济并存的局面下，以资源为导向的知识管理和数字化水平的提升，是区域创新转型的有效手段。

从创新平台来看，华坚等［17］通过耦合协调度分析指出，科技创新与高质量发展之间存在显著的耦合关系，科技创新实力的增强，是实现高质量发展的重要助推力量；核心技术的突破，是目前科技创新领域的重点问题，也是提升高质量发展的有效途径［18］；同时，以政府导向为主的推动作用，不容忽视［19］；孙久文等［20］指出，产业结构的优化升级是推动区域协调发展的手段之一，也是推动以创新为核心的区域发展的重要因素；作为“十四五”规划的重头戏，核心产业与数字化信息化相结合，发挥数字经济的集聚效应和长尾效应，将科技创新的发展路径进行延展，形成具有滚雪球效应的创新红利［21］；吴瑛［22］指出，数字经济作为供给侧结构改革的抓手，是促进高技术产业集聚，形成竞争优势的重要力量。

1.3 数字经济与创新产出的空间溢出效应

从介质载体来看，刘成坤等［23］指出，人力资本是推动物质资本变革的重要力量，近年来，随着数字经济发展的坐标更加清晰，产业数字化与实体经济的融合成为释放经济能力、提升技术创新水平的目标；师博等［24］的研究中指出，黄河流域城市经济的高质量发展离不开科技创新水平的提升，黄河流域所处地域辽阔人口众多，随着城镇化水平的提升，近年来政府对于科技创新支出有所提升，这也是城市经济高质量发展的动力之一；高扬等［25］认为，高技术产业的发展与创新绩效产出呈现出空间相关性，融资和风险投资等外部融资是技术创新的资金支持。

从发展路径来看，张熙悦等［26］指出，互联网的发展受到周边经济发展水平相似地区创新能力的影响，是促进创新行为的有效手段之一；魏萍等［27］的研究中指出，电子商务平台的完善与发展，是缩小城乡差距，加快经济文明建设的动力；焦帅涛等［28］研究中指出，经济发展离不开人力资本的空间效应，二者呈现显著的正相关，而产业结构的升级则表现为负向相关。国外学者的研究证实了数字经济、信息化以及大数据、人工智能等新技术的发展，为经济效益的提升以及产业结构的调整提供了更为科学合理的路径，数字经济的进一步发展，为现代技术革新提供技术支持，其发展历程也成为了新经济形态体现的重要标志［29］。

基于此，从数字经济对黄河流域科技创新产出的内涵与联系出发，空间计量角度验证创新产出与数字经济之间的溢出效应。通过2009—2019 年黄河流域九省数据，检验是否存在单位根后，进行空间权重以及莫兰指数的计算，根据空间杜宾检验分析黄河流域内数字经济对创新绩效产出的空间相关性，为黄河流域的空间布局以及高技术产业发展提供理论与实践依据。

2 指标选择与模型的设定

为保证数据的真实性和有效性，本文所选数据样本为黄河流域九个省在2014—2019 年期间的面板数据。数据均来源于我国各个年鉴，包括《中国统计年鉴》《中国科技统计年鉴》《中国金融年鉴》，以及各地统计公报、国家及各省统计局网站等，个别缺失数据采用插值法补齐后对整体数据进行综合整理。

2.1 指标选择

（1）科技创新产出。以往研究中针对从创新能力、创新效率等方面考虑科技创新支出状态，专利申请数可作为创新产出的解释变量［30］。由于获取数据的限制，目前对创新产出的变量选择来看大多选择有效专利数作为判别标准。

（2）数字经济水平。数字经济表现的技术创新以及数据要素等特征，结合本文研究主题是数字经济对科技创新产出的空间溢出效应，选择“互联网宽带接入用户数(万户)”作为衡量数字经济发展水平的解释变量。从数据获取的角度来看，数字经济所赋能的经济核心产业以及产业数字化水平都与区域创新发展相关联［31］。

（3）控制变量。知识生产函数指出，人力资本、创新投入以及创新资源等因素是影响科技创新产出的重要因素。此外，经济发展水平的基础建设也是研发经费资本的有力保证，因此，控制变量采用R&D 人员工作当量、科技支出占财政总支出比重、地方预算收入（亿元）以及国内生产总值作为控制变量，并对原始数据进行了综合计算的处理，见表1。

表1 指标变量汇总

2.2 模型设定

（1）空间矩阵权重。地理空间范围内，经济变量之间的相互作用效果是影响技术创新与高质量发展的重要因素。引入空间相关矩阵，对两系统进行空间关系的界定。假设所研究的变量存在n个区域，Wn用表示的空间权重矩阵为n×n型的矩阵形式：

Wij表示的空间关系为第i个和第j个两地区。对于黄河流域九省的人均GDP 差距的倒数设定经济距离矩阵，若两方存在的差距过大，则经济距离权重越小，反之亦然。公式如下：

其中，Yi的含义为i省的人均生产总值（GDP ）。

（2）空间相关性分析。采用莫兰指数对空间相关性进行度量，计算全局莫兰指数对空间自相关程度进行评价，有理数莫兰指数方差归一所得区间为-1.0～1.0。若空间表现为正向相关关系，Moran'sI＞0，数值越大，相关程度越高；Moran'sI＜0，数值越小，相关程度越低；若Moran'sI=0，则说明空间表现的随机性。

其中，Zi表示离差；空间权重Wi,j存在于要素i与j之间；n表示要素的全部数量归；S0集合整体权重：

z值检验按照以下形式计算：

（3）核密度估计Kernel Density Estimation(KDE)。权函数是通过指标权重计算所得，并将结果与0 对比，分析高斯函数和函数密度值。Xi假设在随机过程 中为独立同分布，密度函数用f(x)来表示，对存在的未知数量的观测值N 进行推导，得到随机示性函数I(·)的经验函数，表达式如式（8）。其中，核函数表示为K(·)，带宽用h表示，其极限表达式见式（9）。

其中，W为空间权重矩阵。

（5）空间误差模型SEM：

ρ作为讨论因变量y的系数，此时=0；λ作为误差项的系数≠0；得到方程：

空间滞后模型SLM：

Y表示被解释 变量的矩阵，X为解释变量的矩阵，β表示参数向量，ρ表示空间效应系数。

3 实证研究

3.1 空间 相关性检验

Stata 软 件测度2009—2019 年黄河流域技术创新与高质量发展的全局空间自相关指数莫兰指数（Global Moran'sI），并绘制散点图验证科技创新产出、经济发展与数字经济的空间相关程度和演进过程。表2 所示计算结果，在P值小于0.05 的前提条件下，近十年莫兰指数未表现出负值，表明了黄河流域高技术产业高质量发展的结果存在较强的空间正向相关性，从空间效应的角度研究高技术产业集聚下经济高质量发展是值得考量的。

表2 莫兰指数汇总

通过全局莫兰指数的数据对2009—2019 年间科技创新产出的空间效应进行局部莫兰指数散点图分析，选择2009、2012、2015、2019 年进行分析，见图1。

图1 黄河流域技术创新局部莫兰指数散点

近十年黄河流域九省局部莫兰指数散点图可以看出，大部分省份所在区间在第一和第三象限，高技术产业和创新科技发展的集聚呈现出“高-高，低-低”的格局，空间相关性表现为显著的正向相关。从时间演进的角度来看，近十年来黄河流域的整体科技创新发展水平处于较为稳定的发展状态，下游地区的山东省发展水平较高，稳居第一的位置不动摇,与其他两相邻省份相比，有明显优势的地域条件和经济基础；中游地区的河南省和陕西省表现为稳中求进的发展趋势；下游地区除四川省外，其余省份的科技创新水平较为薄弱，处于全流域的劣势位置。从空间格局的角度来看，黄河流域的科技创新发展呈现住东-中-西的梯度分布，受到科技人才集聚、科研资金投入以及地区经济发展水平等因素的影响，中上游发展获取较多有利的外部条件，而面对“资源诅咒”局面的上游地区，易受到周边环境因素的影响，但整体来看，仍有所进步。

3.2 核密度估计

从图2 可以看出核密度估计，黄河流域大部分省份近年来科技创新能力与数字经济发展的黄河变化路径大体趋势相同。从整体来看，九省近十年的曲线中心表现为“左-左”的移动趋势，2015 年左右降低，之后受到“创新型国家建设”的推广，科技创新政策的支持，整体科技支出的增加和科技人才的集聚让黄河流域数字经济发展水平呈现上浮，该演进过程后表现为右拖尾状态。黄河流域地域辽阔，生态环境脆弱，全流域内的科技创新程度和经济发展水平呈现出多级分化现象。

图2 核密度估计

从上中 下游的空间分布来看，对中上游创新能力的激发有利于提升全流域综合实力。观测核密度分布曲线，下游地区呈现出的波动右拖尾，表现为两侧峰的不对称，说明主峰与侧峰之间存在差异化，内部分化表现为多级分化，但整体发展趋势良好，山东省自身创新能力以及综合实力较强，两个中心城市存在较为显著的辐射作用，但除中心城市外，其余地区发展稍显不均衡；对于中游地区来说，有层次性的发展趋势表明在该区域范围内的协作状态并未平铺于各省，存在梯度的可能性较大；对于上游地区来看，区域内发展不平衡，四川省与其他上游省份相比具有明显的综合实力优势，发展状态与黄河流域总体曲线相类似，说明综合实力较弱的省份在科技创新领域发展进程较为缓慢。

3.3 空间计量回归的结果

空间计量模型的选择上大多采用广义矩估计法、广义空间二阶最小二乘法等进行回归分析。分析直接效应和间接效应，将解释变量的边际作用产生的效果进行整理，剖析所存在空间溢出的状况，研究该区域科技创新领域的发展是否受到周边环境影响的水平。进行SEM 空间误差模型的检验后，统计变量的统计量并未表现出较明显的显著特征，于是进行SLM 空间滞后模型的检验，得到结论如下，根据表3 可知，P小于0.05 的前提条件下，由于黄河流域内被解释变量受到本区域或者其他解释变量的周边区域的影响，因此，采用空间滞后模型得到显著性相关，原假设数字经济发展是影响科技创新产出的因素成立后方可进行空间相关性的回归分析。

表3 SEM 和SLM 检验

继而对内生性问题进行空间Hausuman 检验，对空间回归的有限样本性质进行辅助研究。通过检验后，选择SDM 固定模型进行回归结果分析。

表4 Hausuman 检验

（1）空间杜宾模型进行检验，整体回归结果如表5 所示，科技支出占财政总支出的比重这一控制变量的直接空间固定效应以及双固定效应均为正，说明研发经费的支出来源是支持黄河流域科技创新活动的主要力量，并对周边城市呈现出溢出效应；R&D 研发人员的空间固定效应和双固定效应均表现为正数，说明科研人员在集聚的过程中不仅在本地区发挥了带头作用，并且在人员流动、知识共享平台等信息化交流的过程中对知识管理和技术创新的传播发挥了辐射效果；对于地方预算收入而言，说明经济发展与科技创新产出之间的溢出效应在本区域内较为显著，呈现出空间上的辐射效果，但在时间固定效应中表现为负向关系。

表5 模型整体回归结果

（2）数字经济对科技创新产出的影响以稳健性检验。基于整体回归分析结果可以看出，数字经济的规模以及数字经济所产生的经济效益对于黄河流域科技创新产出具有显著的空间溢出效应，SDM 模型的回归系数中可以看出数字经济的发展会对科技创新绩效的产出带来影响，但其影响程度并不能准确地预测。综上，进一步进行偏微分方程计算，将数字经济对科技创新产出的直接效应、间接效应以及总效应进行空间效应分解。表6 解释分解了空间效应，可以看出数字经济的对科技创新的直接效应、间接效应以及总效应均表现为显著的正相关，说明在一定程度上，数字经济的发展不仅会对科技创新产出有直接效应的影响效果，并且，空间格局划分等高技术产业集聚的溢出效应也会对科技创新的绩效有间接的促进效应。通过验证空间计量模型的适用性，可以看出数字经济的辐射效果会对周边区域带来科技创新水平的提升，其间接效应占总效应的三分之二以上，再次说明数字经济对于科技创新绩效产出的空间溢出效应不容忽视。

表6 空间效应分解

本研究以时间演进的发展为基础，验证实证结果的稳健性，对十年间的数据进行替换估计模型的稳健性检验，将正交转换的拟极大似然估计（QMLE）的方法进行模型的估计与检验。替换估计模型后，表7 所示的稳健性检验结果与表5 的整体回归模型的显著水平表现出一致性，由此可见拟合状态与空间杜宾模型的回归结果表现一致。

表7 稳健性检验

4 结论与建议

4.1 结论

本文黄河流域九省数字经济发展水平对科技创新产出的空间效应以及空间溢出进计量模型的分析，揭示黄河流域内部各省科技创新产出近十年的时空演进过程，对黄河流域内高质量发展以及高技术产业创新能力的提升提供一定的理论支持。本文结论如下：

第一，从时间序列的角度，近十年来的发展黄河流域经历了从无到有的突破。整体来看，全流域的经济发展实力的增强离不开科技创新能力的提升。黄河流域作为我国重要经济地带，想要在辐射、创新、引领高技术产业的发展，十分具有潜力。但全流域的创新发展表现出内部不均衡以及多级分化的现象，需要更长久的时间进行优化与完善。

第二，从空间格局的角度，黄河流域整体的数字经济发展程度表现出“东高西低”的局面。上游地域的优势地理位置以及自身基础设施的完善，其科技创新产出位于全流域较为领先的位置，整体综合实力较强，创新能力的辐射作用下，有利于拉动周边省份的创新能力；中游地区地处中部，呈现出稳中求进的发展状态，受到政策影响以及自身数字化程度的推广，以中心城市为核心的带头作用下，中游地区创新绩效有所提升；上游地区除四川外，整体发展水平较为落后，以数字化基础设施建设的完善为导向的发展路径，是目前发展的重点。

第三，从数字经济与创新绩效的关系上来看，推动经济社会形态下数字化经济的发展转型，在促进科技创新绩效提升的同时，还可以成为促进本地区及周边地区经济数字化高质量发展的关键力量。短期来看，数字经济的发展是促进知识共享、信息化平台建设的必要条件，长期均衡来看，数字经济与科技创新之间表现出相互作用效果。数字经济的可持续性和高质量发展的能力离不开科技创新的支持与高技术产业的投入。

4.2 建议

（1）发挥黄河流域数字化经济发展的空间溢出效应，打造社会主义市场经济背景“集中力量办大事”的新机制。数据资源的空间联动特质，是催生改革创新的技术支撑，为创新应用提供数据支持，有利于提升产业链水平。依托我国黄河流域的大规模市场和数据资源，根据数据资源的不同属性，按照市场需求进行分区分类，确保精准实施利用。在黄河流域市场体系中，积极引导社会数据的所有者实际参与到创新生产力转化活动中，结合市场化的配置手段，将数据要素在创新应用中的价值最大化开发，带动本地和周边地区创新绩效的提升。同时做好政府数据的共享开放，加快数据资源的共享与应用，发挥迭代优势，促进科研绩效成果的转化。

（2）以互联网作为数据资源共享的平台进行对接合作，发挥各地在数字化经济发展中的积极性和主动性。要围绕黄河流域建设的重大规划，尊重数据资源引领科技创新带动生产力发展的区域集聚规律，因地制宜，探索具有本地化特征和区域差异化的数字化经济发展路径，以数字资源为依托，加快信息化创新平台的建设，打造以创新驱动为发展观的区域创新中心。以互联网作为数字化的介质载体，在创新活动中的服务支撑功能逐渐凸显，依据黄河流域发展的不同特点，东部地区可重点提升本地科技网站资源的汇聚能力，促进本地科技资源与数字资源的整合，促进交流合作；中、西部地区可加强建设新一代数据中心、5G 基站等数字基础设施的完善，探索提供基础设施支持。

（3）要以数字资源推动技术创新为核心，引领科技带动经济发展及相关体制的建设。在现代化建设背景下，在疫情现实状况的冲击下，数字经济作为引领发展的新动能催生了新一代数字技术的创新应用，成为创新驱动发展的主力。为促使数字资源推动技术创新，应当完善符合技术创新规律的资源配置方式，优化技术研究的支持方式。加快完善数字技术转化为现实生产力的使用、处置、收益管理制度，让数字资源和技术创新成果充分活跃起来，形成推动发展的强大合力。其中经济、技术较发达地区可根据当地市场、产业发展特点，着力技术创新与突破，聚焦布局与建设具有前瞻性和引领性的数字技术创新平台；发展水平较缓慢地区可结合当地企业，从标志性产业链入手，优化升级企业生产的数字化水平，智能化技术的提升，将信息化和知识共享的管理扩大化，联动先进的数字技术创新平台，形成黄河流域整体化的良好的数字技术创新生产发展链。