区域科技创新与新型城镇化协调发展研究
——以山西省为例

高楠，张旭红，乔伟桐

山西财经大学文化旅游学院， 山西 太原 030031

作为我国一项至关重要的民生工程，城镇化是我国开展并深化改革的一项重要举措，具有极大的内部需求潜力.城镇化进程需要科技创新的支撑，同时城镇化的发展也会推动现代科技的创新与发展.2001年我国国务院出台的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》中指出：只有抓住时机并坚持实施城镇化战略，才能为建设现代化经济体系奠定坚实基础.自此，我国城镇化发展与建设步伐不断加快，已取得了较大水平的提升.但在城镇化推进过程中也逐渐开始浮现出各种问题，因此为适应现今经济高速发展以及结构高质量变革的需要，作为我国未来城镇化可持续发展的主要驱动力的新型城镇化建设模式必将替代传统模式.科技创新作为支撑现代化经济体系建设的基本动力源，大力提倡科技创新将成为推进新型城镇化建设的重要手段之一.

作为新型城镇化研究的基础，早期城镇化发展问题已受到学者的广泛关注，国内外学者关于科技创新与城镇化发展的研究主要集中在以下几个方面.一是关注科技创新对城镇化发展的影响.刘易斯最早认为，科技创新首先对工业化进程产生影响，进而推动城镇化发展[1]；钱纳里等人将刘易斯的理论观点进一步进行完善，认为科技创新在提高农业生产效率的同时，也能够促使剩余劳动力在工业生产领域的大量集聚，从而提高城镇化发展水平[2]；王兰英等以北京为例，论述了科技创新对产业结构、产业布局、通信技术、文化制度四方面的作用[3].二是城镇化对科技创新作用的研究.一方面城镇化过程加速了人力资本在城市空间的集聚，缩短了人们的交往距离，能够产生知识外溢效应进而提高科技创新水平[4～6]；另一方面，城市空间的聚集有助于产生产业集聚效应，导致了技术的外溢效应从而提高科技创新水平[7～9].三是对科技创新与城镇化两者互动关系的研究.科技创新和城镇化发展之间存在明显的正向关联和空间溢出效益[10]；科技创新创业是提升城镇化发展质量的基本途径，城镇化是推进科技创新创业深入发展的重要依托[11]；以科技创新带动产业升级，以城镇化建设吸引科技型人才是未来促进二者协调发展的重要举措[12].

从已有研究成果来看，尽管已有部分学者对科技创新与城镇化之间的关系进行了一定探索，但研究多以两者单向影响为主，近几年学者对两者互动发展的关注渐显扩大趋势，研究思路从定性分析逐渐转向定性、定量相结合[11，13，14].但研究成果仍较为匮乏，且研究对象上多选择经济较发达的地区为案例地，缺乏中西部地区两者互动关系的定量评价.鉴于此，文章借鉴物理学中的耦合模型，对2000年～2016年山西省11个地级市的科技创新与新型城镇化之间耦合协调度及其影响因素进行实证分析，为促进山西省实现可持续发展提供一定的参考借鉴意义.

1 科技创新与新型城镇化耦合发展作用机理分析

科技创新与新型城镇化之间有着密不可分的互动发展关系，可将科技创新-新型城镇化看作一个复杂的巨系统(图1).一方面，科技创新会驱动新型城镇化的高质量发展.首先，科技创新能够促进地区产业结构的均衡发展，科技创新能够促进现有主导产业的升级和转变，并催生新业态，优化地区产业结构；其次，将科技创新部分成果，如生态环保技术、废弃物处理技术、智能化技术运用到城镇化建设中，对改善城镇人居环境具有重要意义；最后，随着信息化的发展，加速了城镇文明和生活方式向乡村的传播，城镇化进程加速，现代信息通讯技术加快了城镇文明向郊区和乡村传播，推动了农村的价值观念和生活方式的转变，从而改善了城镇居民的生活质量.另一方面，新型城镇化也会对科技创新的发展做出响应.首先，新型城镇化为科技创新提供必要的资源要素，城镇化发展过程中人口向城市聚集为科技创新提供了人力资本，资源的有效配置和劳动生产率的提高为科技创新积累了一定的物质财富；其次，五大发展理念指导下的新型城镇化进程也为科技创新的发展指明了前进方向；最后，新型城镇化能够为科技创新成果的使用提供广阔的市场，提高了科技创新成果的转化能力.

图1 科技创新与新型城镇化耦合发展作用机理图

2 材料与研究方法

2.1 研究区概况

山西省包括119个县(市、区)，而近百分之八十县域的经济条件几乎完全依赖于煤矿资源储量.多年来，山西省主要凭借煤炭等矿产资源的开发利用带动重工业发展从而拉动城镇化进程.但山西省经济发展得益于资源的同时也受制于资源，因过度依赖煤矿重工业的发展，造成了资源过度开发、生态环境恶化、产业结构失衡以及社会经济粗放增长等一系列不利于山西省城镇化建设的问题.为改善这一局面，山西省积极建立改革实验区以期通过科技创新来实现山西省资源经济转型以及经济的快速发展.综上可知，山西省亟需借助科技创新理念开辟全新的基于科学发展观指导、以人为本宗旨、以环保低碳及智能集约为发展目标方向的山西省特色城镇化道路，实现二者的协调发展与互促共赢.

2.2 指标选取与数据来源

科技创新是将科学发现、技术发明运用到市场中的全过程，通常主要包含科技投入、产出以及市场三方面的要素.新型城镇化与传统城镇化相比，则更加注重城镇化发展的质量和内涵，是在五大发展理念约束下的高质量城镇化.本文在借鉴杨晓龙、孙丽欣、王文寅、高楠等学者科技创新与新型城镇化评价指标体系的基础上[15～18]，遵循指标选取的科学性、普适性以及可操作性等原则，最终构建科技创新-新型城镇化评价指标体系(见表1).

表1 科技创新-新型城镇化耦合评价指标体系及权重

表1中科技创新与新型城镇化两大子系统中的各项指标数据主要源于2001年～2017年《中国城市统计年鉴》《山西统计年鉴》《山西省科技经费投入统计公报》以及山西省各地市的《国民经济和社会发展统计公报》，对于少量无法获取的数据，利用加权平均和趋势外推等方法予以赋值.

2.3 研究方法

耦合是指两个或两个以上的物体或系统在运动的过程中彼此互相联系与影响的一种现象[19].通过上述耦合机理的分析，可知科技创新与新型城镇化两系统之间有较明显的耦合现象，在此理论前提下，对二者之间的耦合现象进行定量测评.其具体研究思路为：首先计算两大子系统综合发展水平，其次借助耦合评价模型对两系统间的耦合协调度进行定量测评，接着运用聚类分析对两者耦合协调度的时空分异规律进行评价，最后借助相关系数找出影响二者耦合协调度的主要因素.

2.3.1 两系统综合发展水平评价 在测度分析科技创新与新型城镇化两大子系统的耦合协调度之前，首先对其各自的综合发展水平进行测算.在利用上述表1指标体系的基础上，主要采用了线性加权平均法对山西省2000年～2016年科技创新与新型城镇化两子系统的综合评价指数值进行测算.公式如下：

(1)

(1)式中，Ui为第i个系统的综合发展水平评价指数；uij反映第i个子系统中的第j项指标对该系统的贡献程度大小，称之为功效系数；λij则表示第i系统中第j项指标的权重系数，权重越大，表示该项指标对系统发展越重要.文中对各指标权重λij的确定主要借鉴现使用较多的熵值法予以赋值[20].功效系数uij的确定主要采用无量纲化处理和极差标准化法.公式如下：

当uij为正向指标时：

(2)

当uij为负向指标时：

(3)

(2)、(3)式中，xij为第i个系统中的第j项指标的实际值(i=1，2；j=1，2，...，7)；max(xij)、min(xij)为指标实际值中的最大值、最小值.

2.3.2 系统耦合协调度的评价模型 将物理学中的耦合模型运用到本研究中，构造科技创新与新型城镇化子系统间的耦合评价模型.公式如下：

(4)

(4)式中，U1为山西省科技创新子系统的综合发展水平评价值，U2为山西省新型城镇化综合发展水平评价值.因耦合度仅能表示系统间存在相互作用，无法反映其协调发展质量的优劣.因此，文章引入耦合协调度指标加以说明子系统间的协调发展程度.公式如下：

(5)

(5)式中，D为两系统的耦合协调度，具体划分标准借鉴使用较多的廖重斌的研究成果，将耦合协调度划分为十等级三类型[21].T为两系统综合发展指数，C为两系统的耦合度，α、β为待定系数.由于科技创新与新型城镇化重要程度相当，在借鉴以往文献[22]和业内相关专家访谈的基础上，确定待定系数α=β=0.5.

3 数据分析与结果

3.1 山西省科技创新与新型城镇化综合发展水平演化趋势

3.1.1 山西省科技创新综合发展水平演化趋势 通过公式(1)～(3)分别计算2000年～2016年山西各市科技创新综合发展水平指数，结果如表2所示.

表2 2000年～2016年山西各市科技创新综合发展水平指数

从表2可知，山西省各地市2000年～2016年间的科技创新发展水平，除太原市科技创新综合发展水平较高外，其余地市科技创新水平均不高，朔州、忻州、吕梁三市由于经济不发达导致科技创新水平排名靠后.从时间维度来看，2002年除太原、长治、运城外其他地市的科技创新水平均处于0.2以下，在之后的发展中各地市科技创新水平整体上呈现出先上升后下降再上升的趋势.与2000年相比，2016年晋城市在第三产业的带动下，经济发展水平有了较大提升，带动了科技创新投入比率的加大(权重0.467)，成为科技创新综合指数快速增长的重要内驱力.太原与其他地市相比科技创新能力最强，其主要原因在于太原作为山西省会城市，首先高校资源集中，为科技创新输送了大量的高层次人才，其次太原作为山西省的重要枢纽，各优质资源聚集，使其拥有更高的科技创新能力.

通过SPSS22.0软件对山西省各地市科技创新综合发展指数均值进行聚类分析，结果表明：太原市由于经济基础较好，科技创新投入、产出能力均具有一定优势，位于极其强势的Ⅰ类区域；长治市积极完善全市技术交易平台功能，依托市技术交易市场，加快线上线下技术交易信息服务，增设国有科技成果挂牌交易系统、科技成果项目精选库等，科技创新综合发展水平处于较强势的Ⅱ类区域；大同、阳泉、晋城、晋中和运城五市则发展速度较缓，科技创新能力还有待于进一步加强，使得其科技创新综合发展水平处于较不显著的Ⅲ类区域；其余各市经济基础较薄弱，科技创新投入不足，导致其科技创新能力处于极不显著的Ⅳ类区域.

3.1.2 山西省新型城镇化综合发展水平演化趋势 同样采用上述公式体系计算2000年～2016年山西各市新型城镇化综合发展水平指数.

从表3可知，2000年至2016年山西省各市新型城镇化综合发展在空间上存在显著的差异性，与经济发展水平存在较强的相似性.整体均值来看，太原市新型城镇化水平最高，均值为0.820，而朔州、忻州两市由于经济发展水平不高，其新型城镇化水平也处于较低水平.从时间维度来看，2000年山西省新型城镇化水平整体处于较低水平，除太原、晋城、大同外，其余地市均处于0.1～0.3之间，发展极不均衡.2012年山西省新型城镇化水平达到一个较高水平，其中太原市新型城镇化水平达到0.8以上，晋城、长治、大同、晋中、吕梁五市新型城镇化水平均迈上0.3的台阶，其他地市新型城镇化水平虽绝对值不高，但较2000年亦有了大幅度的提升.2012年之后，由于山西省经济转型发展，“一煤独大”的资源优势不再存在，部分以煤炭为主要经济来源的地市新型城镇化综合发展指数出现下降趋势，未来应多举并措，以求其新型城镇化水平的进一步提升.由上可知，2000年～2016年，山西省新型城镇化水平整体上呈现出上升趋势，但由于经济基础薄弱，各市发展水平差异较大，发展速度缓慢，因此整体来看，新型城镇化综合水平不高.

表3 2000年～2016年山西各市新型城镇化综合发展水平指数

通过SPSS22.0软件对山西省各地市新型城镇化综合发展指数均值进行聚类分析，结果表明：太原市由于其城市化发展水平较高，城镇化步伐也最快，其新型城镇化水平位于极其显著的Ⅰ类区域；晋城、大同、长治城镇化发展水平次之，位于较显著的Ⅱ类区域；临汾、晋中、运城、阳泉和吕梁五市研究时段末期新型城镇化水平均出现较强程度的下降，导致其整体均值不高，最终落在较不显著的Ⅲ类区域；朔州、忻州两市二三产业占比较小，服务业发展水平不高，相比其他各市发展速度最慢，导致其新型城镇化处于极不显著的Ⅳ类区域.

3.2 山西省科技创新-新型城镇化协调度演化趋势

根据耦合度和耦合协调度计算模型，分别测算山西省11个地市有2000年～2016年时段内科技创新与新型城镇化两系统间的耦合协调度变化情况，结果见图2.

图2 科技创新-新型城镇化耦合协调度演变过程

2000年～2016年，山西省各市科技创新和新型城镇化的耦合协调度整体上居于稳定水平，与两系统综合发展水平有较强一致性.除太原市耦合协调度水平值较高外，其余各市耦合协调度值处于0.3～0.6之间，变化幅度较小，地市间存在一定发展差异.其中，太原市耦合协调度明显高于其他各地市，而朔州、忻州、吕梁三市由于两系统发展动机不足，导致其耦合协调度值亦较低.从时间维度上来看，在2000年除朔州、忻州、吕梁三市协调度处于失调阶段类型外，其余各市均达到过渡阶段或者协调阶段类型.到2013年，朔州市由严重失调上升至中度失调类型，忻州、吕梁两市耦合协调度虽实现大幅度跨越，但数值均有一定程度的上升，而临汾则由过渡阶段下降至失调类型.2013年之后，山西省整体经济下滑，导致两系统综合发展均出现不同程度的下降，未来亟需采取有效措施来进一步拉动两系统耦合协调度的上升.

为进一步分析山西省各地市科技创新与新型城镇化耦合协调度空间差异，通过SPSS22.0对各地市耦合协调度均值进行聚类分析，结果显示：各地市聚类结果与科技创新和新型城镇化综合发展水平有较强关联性，太原市凭两系统的良性互动发展，其耦合协调度水平也最高，处于极其显著的Ⅰ类区域；长治、晋城两市协调发展水平次之，处于较显著的Ⅱ类区域，前者主要来自科技创新的贡献，而后者则主要为新型城镇化，发展水平较高；晋中、运城、大同、阳泉四市由于科技创新和新型城镇化二者发展均不强劲，其互动发展效果不显著，其耦合协调度位于较不显著的Ⅲ类区域；朔州、忻州、吕梁三市整体发展速度缓慢，基础设施薄弱，科技创新能力和新型城镇化发展受到限制，其耦合协调度均值也最低，最终处于极不显著的Ⅳ类区域.

3.3 山西省科技创新与新型城镇化耦合协调度影响因素分析

科技创新与新型城镇化耦合协调度的变化过程是多种因素共同作用的结果，因此有必要对影响二者耦合协调度的因素进行深层次分析.结合文中所构建指标体系以及前期相关学者的研究成果，将影响山西省不同地市科技创新与新型城镇化的因素总结为科技创新环境、科技创新投入、科技创新产出、人口城镇化、经济城镇化、社会城镇化以及空间城镇化七个维度，分别用科学技术支出占财政支出比重、R&D经费强度、每10万人申请专利数、非农业人口比重、第三产业占GDP比重、每百人公共图书馆藏书册、人均公共绿地面积表征七个方面，得出科技创新-新型城镇化耦合协调度指数与各指标之间的关系(图3).

图3 各影响因素与耦合协调度指数拟合结果

由图3可知，山西省科技创新-新型城镇化耦合协调度水平受到科技创新环境、创新投入、创新产出、新型人口、经济、社会以及空间城镇化水平的综合影响，且均存在较显著的正向相关性.具体来看，两系统各指标与耦合协调度的相关系数由大到小依次为：R&D经费强度(R=0.986 2)>科学技术支出占财政支出比重(R=0.966 3)>每10万人申请专利数(R=0.954 3)第三产业占GDP比重(R=0.941 6)>每百人公共图书馆藏书册(R=0.913 1)>非农业人口比重(R=0.912 5)>人均公共绿地面积(R=0.720 9)，对科技创新与新型城镇化耦合协调指数影响最大的均为科技创新相关指标，表明科技创新能力的强弱对两系统的协调发展水平做出了巨大贡献.而新型城镇化子系统中，表征经济发展水平的“第三产业占GDP比重”这一指标对两系统的耦合协调度影响最大，表明经济发展程度越高，一方面能够间接促进科技创新的投入，另一方面第一产业所占比重也会相应较小，新型城镇化水平越高，区域科技创新-新型城镇化协调发展水平也越好.

4 结论、建议与讨论

通过对山西省11个地市科技创新与新型城镇化协调发展状况进行测算以及耦合协调度差异影响因素的分析，可得出以下结论：

(1)2000年～2016年山西省各市科技创新和新型城镇化综合发展水平整体上以缓慢上升和维持稳定为主，少数地市后期出现下降趋势，各地市两系统间发展不均衡，差异较大.

(2)2000年～2016年山西省各市科技创新和新型城镇化耦合协调度大致处于稳定水平，与两系统发展具有较强一致性，除太原市外，其余各市协调发展程度均不高.

(3)从影响因素看，山西省各市科技创新和新型城镇化耦合协调度受到科技创新环境、创新投入、创新产出、新型人口、经济、社会以及空间城镇化水平的综合影响.与新型城镇化水平相比，科技创新综合发展水平对两者耦合协调度影响显著较强.

随着国家“科技创新”战略的实施以及城镇化进程的不断推进，山西省整体经济发展迎来重大机遇.但由于山西省前期多依靠煤炭产业带动地区经济发展，在经济下行压力日益增大的背景下，以科技创新为内生力带动新型城镇化建设的道路显得更加艰难.通过相关性分析可知，各影响因素与两者耦合协调度均呈正相关关系，尤其是其中的科技创新因素影响较大，该结论为实现山西省科技创新与新型城镇化的协调发展提供了一定的理论依据.山西省科技创新与新型城镇化协调发展的关键在于，构建良好的科技创新氛围，加大资金投入，保证科技成果数量的同时，提高科技成果转化能力.

本文为山西省科技创新与新型城镇化的协调发展提供了一定的理论依据，同时仅选择了山西省的11个地市作为研究对象，研究地域具有一定的局限性，在后续研究中，可将该研究设计延伸至中国31个省市此类较大空间进行对比研究，不断深化研究成果.另外，在指标选取上，虽借鉴了专家意见，但指标选取上仍存在一定的主观性，且由于数据的可获得性，其指标体系在未来仍具有一定的补充和完善空间.