我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新差異的時空格局演變研究

劉曙光，韓 靜

（中國海洋大學(xué) 經(jīng)濟學(xué)院，山東 青島 266100）

引 言

21世紀是海洋世紀，作為海洋開發(fā)的基本手段和支撐力量，海洋科技成為最具創(chuàng)新活力的重要領(lǐng)域之一和國家競爭的焦點，而海洋科技創(chuàng)新能力直接影響海洋資源開發(fā)利用和海洋經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展[1]。海洋科技創(chuàng)新的概念需要追溯到20世紀上半葉熊彼特（Schumpeter J A）提出的技術(shù)創(chuàng)新，之后逐漸發(fā)展產(chǎn)生科技創(chuàng)新這一概念。弗里曼（Freeman C）1987年提出國家創(chuàng)新體系（National Innovation System，NIS）這一概念[2]。之后，庫克（Cooke P）1992年首先提出區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)（Regional Innovation System，RIS）的概念，并在《區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)：在全球化世界中治理的作用》一書中詳細闡述區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)理論與實踐研究，進一步推動其研究[3，4]。海洋科技創(chuàng)新是國家創(chuàng)新體系的一個子系統(tǒng)，即探討國家創(chuàng)新體系的海洋維度，是以海洋為“區(qū)域”的區(qū)域科技創(chuàng)新，同時，海洋科技也是作為科技系統(tǒng)的組成部分，對此，海洋科技創(chuàng)新可以定義為：通過國家、企業(yè)、科研機構(gòu)的學(xué)習(xí)與研發(fā)活動，推動產(chǎn)學(xué)研一體化建設(shè)，實現(xiàn)海洋新知識、海洋新技術(shù)、海洋新產(chǎn)品、海洋新體制和海洋新文化的創(chuàng)造、轉(zhuǎn)化和應(yīng)用的過程，達到具有顯著的經(jīng)濟、社會及生態(tài)價值的實踐活動[5，6]。

對于海洋科技創(chuàng)新方面的研究，國內(nèi)外研究主要集中于戰(zhàn)略、效率等方面，如：Ebadi基于117個海洋研究項目的數(shù)據(jù)，探討溝通和技術(shù)創(chuàng)新之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在個體層面上，溝通的頻率、中心性和多樣性都對技術(shù)創(chuàng)新的成功有著積極的影響，其中溝通的頻率影響更大，但是復(fù)雜的溝通形式對技術(shù)創(chuàng)新有著負面影響；在組織研究上，溝通的網(wǎng)絡(luò)凝聚力、中心性和多樣性也與技術(shù)創(chuàng)新呈顯著正相關(guān)關(guān)系[7]。Doloreux探討了海洋科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新支撐組織的作用，包括海事創(chuàng)新（MI）、跨學(xué)科的海洋測繪發(fā)展中心（ICDOM），和海洋生物技術(shù)研究中心（MBRC）[8]。Corsatea研究歐洲海洋能源技術(shù)創(chuàng)新活動以明確阻礙海洋能源創(chuàng)新系統(tǒng)運作的因素，提出更積極的政策協(xié)調(diào)和協(xié)同效應(yīng)會促進歐洲在技術(shù)發(fā)展中發(fā)揮巨大的潛力[9]。馬志榮等認為實施海洋科技創(chuàng)新戰(zhàn)略對我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義，并針對海洋科技創(chuàng)新領(lǐng)域存在的問題提出相應(yīng)對策[10，11]。喬俊果探討了海洋科技對海洋產(chǎn)業(yè)的作用，提出以科技創(chuàng)新推進海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化[12]。樊華運用規(guī)模報酬可變的DEA模型測度區(qū)域海洋科技創(chuàng)新效率，發(fā)現(xiàn)我國海洋科技創(chuàng)新效率值低，并且我國沿海海洋科技系統(tǒng)處于總體規(guī)模報酬遞增階段[13]。王澤宇等研究我國沿海地區(qū)海洋科技創(chuàng)新能力和海洋經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)性，認為海洋科技創(chuàng)新能力貢獻度不足[14]。謝子遠通過建立海洋科技發(fā)展水平評價指標體系，利用主成分分析法對我國沿海省市的海洋科技發(fā)展水平進行了評價[15]。

綜上所述，關(guān)于海洋科技創(chuàng)新的研究，缺少區(qū)域海洋科技創(chuàng)新差異的時空格局演變研究，基于此，本文以我國沿海11省市為例，首先采用因子分析測算沿海省市區(qū)域海洋科技創(chuàng)新能力得分情況，以評價區(qū)域海洋科技創(chuàng)新差異特征，再利用探索性空間數(shù)據(jù)分析（ESDA）分析區(qū)域海洋科技創(chuàng)新的空間分布及相關(guān)性，最后利用標準差橢圓研究區(qū)域海洋科技創(chuàng)新差異的時空格局演化趨勢，以全面、深入探究區(qū)域海洋科技創(chuàng)新差異的時空格局演變。

1 指標選擇、數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 指標選擇與數(shù)據(jù)來源

在區(qū)域海洋科技創(chuàng)新水平進行因子分析時，在其評價指標的構(gòu)建上，本文綜合考慮選取指標為：海洋科研機構(gòu)數(shù)量、海洋科研機構(gòu)科技活動人員數(shù)、海洋科研機構(gòu)經(jīng)費收入總額、發(fā)表科技論文數(shù)、專利授權(quán)數(shù)、海洋第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值、海洋科研教育管理服務(wù)業(yè)增加值、人均海洋經(jīng)濟生產(chǎn)總值和本?？圃谛W(xué)生數(shù)占地區(qū)人口的比重。時間段以2006—2014年為分析區(qū)間，各地區(qū)的原始指標來源于《中國海洋統(tǒng)計年鑒》（2007—2015年）。文中數(shù)據(jù)技術(shù)處理主要有：直接采用，如專利授權(quán)數(shù)、海洋科研機構(gòu)科技活動人員數(shù)、海洋科研機構(gòu)數(shù)量等。簡單的比例處理，如人均海洋生產(chǎn)總值、大專及以上人口占地區(qū)人口的比重等。為避免量綱不同帶來數(shù)據(jù)間的無意義比較，在因子分析時對初始變量數(shù)據(jù)進行了標準化處理。

1.2 研究方法

1.2.1 因子分析

構(gòu)建海洋科技創(chuàng)新水平評價的指標體系，根據(jù)因子分析方法的原理，運用統(tǒng)計軟件SPSS23，對我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新水平進行評價，并利用Arcgis10.1軟件對我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新水平進行動態(tài)可視化分析。因子分析法是用較少的相互獨立的因子反映原有變量的絕大部分信息。

1.2.2 探索性空間數(shù)據(jù)分析

使用探索性空間數(shù)據(jù)分析（ESDA），借助空間計量軟件OpenGeoDa分析我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新差異的空間分布及相關(guān)性，通過對現(xiàn)象空間分布格局的描述和可視化，研究其在地理上的集中或分散模式，是否存在知識的溢出、技術(shù)的擴散，并揭示研究對象之間的空間相互作用機制，主要包括全局Moran’s I、局部Moran’s I指數(shù)。全局Moran’s I指數(shù)從區(qū)域整體上分析我國沿海省市海洋科技創(chuàng)新的空間分布特征，而局部Moran’s I指數(shù)能夠從區(qū)域內(nèi)分析海洋科技創(chuàng)新在空間上的集聚模式。利用Moran’s I分析我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新水平的區(qū)域關(guān)聯(lián)性，并在局部Moran’s I的基礎(chǔ)上結(jié)合Moran I散點圖、LISA集群圖分析不同省市區(qū)單元海洋科技創(chuàng)新的集聚類型。本文采用二進制空間權(quán)重矩陣，遵循Queen鄰接規(guī)則，即將與某一空間樣本擁有共有邊界以及共同頂點的空間樣本均定義為其鄰接單元。矩陣設(shè)定方法如下：若區(qū)域i與j鄰接，則為1，反之為0，并且其矩陣主對角線上的元素為0。

1.2.3 標準差橢圓

利用標準差橢圓（SDE），從重心角度、展布范圍等多重角度全面揭示我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新差異的空間分布整體特征及其時空演化過程。橢圓空間分布范圍表示地理要素空間分布的主體區(qū)域，其中，中心表示地理要素在二維空間上分布的相對位置（重心），長軸表征地理要素在主趨勢方向上的離散程度。

2 我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新差異的時空格局演變實證分析

2.1 我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新差異評價

根據(jù)因子分析方法的原理，對2006—2014年全國沿海11個省市海洋科技創(chuàng)新水平進行分析。提取的兩個主因子分量F1、F2，公共因子F1在海洋科研機構(gòu)數(shù)量、海洋科研機構(gòu)科技活動人員數(shù)、海洋科研機構(gòu)經(jīng)費收入總額、發(fā)表科技論文數(shù)、專利授權(quán)數(shù)、海洋第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值、海洋科研教育管理服務(wù)業(yè)增加值指標上載荷值都很大，主要反映了海洋創(chuàng)新投入和產(chǎn)出情況，稱之為海洋創(chuàng)新投入產(chǎn)出因子；而公共因子F2在人均海洋經(jīng)濟生產(chǎn)總值和本?？圃谛W(xué)生數(shù)占地區(qū)人口的比重指標上載荷比較大，主要反映了海洋創(chuàng)新環(huán)境，稱之為海洋創(chuàng)新環(huán)境因子。并根據(jù)各省市的綜合得分進行排名，結(jié)果見表1，其中括號內(nèi)為名次。

表1 2006—2014年我國沿海省市海洋科技創(chuàng)新水平動態(tài)得分Tab.1 Dynamic scoring of the marine science and technology innovation level in coastal provinces and cities of China from 2006 to 2014

可以發(fā)現(xiàn)，2006—2014年，11個沿海省市根據(jù)海洋科技創(chuàng)新能力高低可以劃分為3類，其中廣東、山東、上海三個省市穩(wěn)居前3名，屬于第一類；天津、江蘇、遼寧、浙江、福建5個省市處于中間水平，屬于第二類；河北、廣西、海南3省穩(wěn)居后3名，屬于第三類。上述3類的劃分在這5年間非常穩(wěn)定，期間沒有發(fā)生任何變化，但每類內(nèi)部的排名則出現(xiàn)了一定的變化，各類之間的海洋科技創(chuàng)新水平差距明顯。

第一類：從綜合得分來看，山東與廣東的差距一直很小，排名不分上下。廣東的科技人員和科技經(jīng)費的投入一直小于山東，但其在海洋科技創(chuàng)新產(chǎn)出水平上明顯高于山東，尤其海洋第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值、科研教育管理服務(wù)業(yè)增加值等指標具有優(yōu)勢，說明廣東創(chuàng)新效率明顯高于山東。廣東的海洋科技創(chuàng)新投入產(chǎn)出因子值一直高于山東，但是山東與廣東在海洋科技創(chuàng)新投入和產(chǎn)出方面的差距逐漸減小，而且廣東在海洋科技創(chuàng)新環(huán)境方面明顯落后于山東，因此雙方排名接近。上海的排名除了在2007年和2014年分別被山東、廣東超越外，其余年份一直穩(wěn)定在第1名，上海的海洋科技創(chuàng)新環(huán)境水平一直優(yōu)于廣東和山東，但是海洋科技創(chuàng)新投入產(chǎn)出水平明顯落后于廣東和山東，在2007年上海海洋科技創(chuàng)新投入產(chǎn)出因子值達到最小值，其投入產(chǎn)出水平與山東、廣東差距較大，而山東海洋科技創(chuàng)新投入產(chǎn)出因子值達到最大值，因此山東2007年位居首位。在2014年上海創(chuàng)新環(huán)境因子值達到最小，而廣東海洋科技創(chuàng)新環(huán)境水平與山東、上海差距很小，最終超越山東、上海成為第1名。

第二類：天津綜合得分排名一直穩(wěn)定在第4名，僅次于山東、廣東、上海，其海洋科技創(chuàng)新能力不斷增強，在海洋科技創(chuàng)新環(huán)境方面處于絕對優(yōu)勢。江蘇海洋科技創(chuàng)新能力排名一直徘徊在第5名和第6名，到2009年超越浙江位列第5名，到2013年又被遼寧超越成為第6名，從2011年開始，江蘇海洋科技創(chuàng)新投入產(chǎn)出能力逐漸下降。遼寧海洋科技創(chuàng)新能力逐漸提高，在2009年超越浙江、福建穩(wěn)定在第6名，在2013年進一步超越江蘇成為第5名。遼寧的海洋科技創(chuàng)新投入產(chǎn)出水平較為落后，但是其專利授權(quán)數(shù)增長迅速，2009年之后專利授權(quán)數(shù)一直僅次于上海、山東。這一方面得益于海洋科技創(chuàng)新投入的快速增長，但相比來說，海洋科技創(chuàng)新投入明顯落后于山東等海洋科技強省，2014年其科技活動人員數(shù)量和海洋科研機構(gòu)經(jīng)費收入分別僅為山東的55%、33.96%，這是遼寧排名靠后的主要原因，但同時也說明遼寧的海洋科技創(chuàng)新效率明顯高于山東。遼寧在海洋科技創(chuàng)新環(huán)境方面，水平不斷提高。浙江、福建海洋科技創(chuàng)新能力排名有所下降，在2009年分別下降至第7名、第8名。

第三類：河北、廣西、海南排名徘徊在第9、10、11名，海洋科技創(chuàng)新能力一直很落后，從整體上看，河北排名一直穩(wěn)定在第九名，廣西和海南則徘徊在第10名和第11名，直到2014年河北被廣西、海南超越成為第11名，河北海洋科技創(chuàng)新能力不斷下降。

2.2 我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新差異的空間分布特征

2.2.1 我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新的整體空間相關(guān)態(tài)勢

為了反映我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新水平的空間格局及其變化，2006—2014年以專利授權(quán)數(shù)為指標計算的我國沿海省市海洋科技創(chuàng)新的全局Moran’s I指數(shù)，如圖1所示。2006—2014年區(qū)域海洋科技創(chuàng)新水平的Moran’s I值始終為負，并且Moran’s I值總體上呈現(xiàn)下降趨勢，表明區(qū)域海洋科技創(chuàng)新水平處于整體性空間離散狀態(tài)，離散程度不斷增強。在2006—2008年，Moran’s I值處于低位震蕩，增幅較小。2008年金融危機對沿海地區(qū)經(jīng)濟的沖擊阻礙了海洋科技的發(fā)展，在2009年Moran’s I值顯著下降。2009年之后，海洋科技創(chuàng)新水平不斷提高，在2010年Moran’s I值上升。2010—2014年Moran’s I值持續(xù)下降，全域分化多極發(fā)展程度加強，表明海洋科技創(chuàng)新水平總體空間差異呈現(xiàn)增大趨勢，空間離散程度不斷加強，我國海洋科技創(chuàng)新出現(xiàn)溢出效應(yīng)。

圖1 2006—2014年我國沿海省市海洋科技創(chuàng)新水平全局Moran’s I指數(shù)Fig.1 Global Moran's I index of the marine science and technology innovation level in China’s coastal provinces and cities from 2006 to 2014

圖2 2006年和2014年我國沿海省市海洋科技創(chuàng)新水平的局域Moran散點圖Fig.2 Local Moran scatter diagram of the marine science and technology innovation level of China’s coastal provinces and cities in 2006 and 2014

2.2.2 我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新的局部空間相關(guān)態(tài)勢

全局Moran’s I值主要描述了空間分布的總體特征，對于我國沿海地區(qū)海洋科技創(chuàng)新水平的相互作用和局部地區(qū)的空間集聚強度卻無法描述，需要借助局部Moran’s I指數(shù)和Moran散點圖進行刻畫。如圖2所示，選取2006年和2014年作為分析時點，從中分析研究期內(nèi)沿海地區(qū)海洋科技創(chuàng)新水平在局部區(qū)域的空間關(guān)聯(lián)特征。

表2 我國沿海省市海洋科技創(chuàng)新水平的空間相關(guān)模式Tab.2 Spatial correlation model of the marine science and technology innovation level in China's coastal provinces and cities

圖2中斜線表示海洋科技創(chuàng)新能力及其空間滯后變量之間存在負相關(guān)的關(guān)系，沿海省市主要位于第二象限和第四象限，觀察發(fā)現(xiàn)位于第二象限和第四象限的地區(qū)在期初和期末發(fā)生了變化：2006年，有9個地區(qū)位于第二、四象限，到了2014年，位于第二、四象限的地區(qū)增加到10個，另外海南跨二三象限，具體如表2所示。

說明近年來，區(qū)域海洋科技創(chuàng)新集聚態(tài)勢呈現(xiàn)負相關(guān)，并且負相關(guān)性增強。上海、廣東、山東等地區(qū)海洋科技創(chuàng)新水平高、能力強，而廣西、河北等地區(qū)整體的創(chuàng)新水平低、能力弱，與發(fā)達省份的差距十分明顯，區(qū)域創(chuàng)新水平呈現(xiàn)出兩極分化的態(tài)勢。這種變化趨勢說明，隨著時間的推移沿海地區(qū)海洋科技創(chuàng)新水平局域性離散程度逐漸增強，呈現(xiàn)出與全域離散程度一致的變化態(tài)勢。

2.3 我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新差異的時空格局演變

2006—2014 年我國沿海地區(qū)海洋科技創(chuàng)新水平空間格局變化見圖3，2006—2013年沿海地區(qū)海洋功能創(chuàng)新能力空間分布總體呈現(xiàn)“南（略偏西）—北（略偏東）”的空間格局。分布在空間分布標準差橢圓內(nèi)部的地區(qū)是我國沿海地區(qū)海洋科技創(chuàng)新能力的主體，可看出，長三角地區(qū)、山東、廣東地區(qū)在沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展中占主導(dǎo)地位。

圖3 2006—2014年我國沿海省市海洋科技創(chuàng)新水平的空間格局變化Fig.3 Spatial pattern changes of the marine science and technology innovation level in China’s coastal provinces and cities from 2006 to 2014

2006—2014 年我國海洋科技創(chuàng)新能力重心總體向北移動，表明相對于位于軸線南部的省市，位于沿海地區(qū)海洋科技創(chuàng)新分布橢圓軸線北部的省市海洋科技創(chuàng)新增長速度加快，其對沿海地區(qū)海洋科技創(chuàng)新能力總體分布格局的影響作用增加。沿海地區(qū)海洋科技創(chuàng)新能力空間分布橢圓范圍在波動中呈現(xiàn)出一定程度的擴張趨勢，表明近年來相對于位于空間分布橢圓內(nèi)部的省市，位于沿海地區(qū)海洋科技創(chuàng)新能力空間分布橢圓外部的省市海洋科技創(chuàng)新增長速度增快，其對沿海地區(qū)海洋科技創(chuàng)新能力的拉動作用增強，但擴張幅度較小。因此總的來說，我國沿海地區(qū)海洋科技創(chuàng)新雖然呈現(xiàn)出一定的擴散趨勢，但區(qū)域拉動作用不足。

3結(jié)語

本文選取我國沿海省市2006—2014年的海洋科技相關(guān)數(shù)據(jù)，運用因子分析、探索性空間數(shù)據(jù)分析、標準差橢圓的方法，描述并解釋我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新差異的時空格局演變，得到以下結(jié)論：

（1）區(qū)域海洋科技創(chuàng)新能力的主要評價因子分別是海洋科技創(chuàng)新投入產(chǎn)出、海洋科技創(chuàng)新環(huán)境。根據(jù)2006—2014年綜合得分將沿海省市分為三類，山東、廣東、上海海洋科技創(chuàng)新水平綜合實力最強。發(fā)現(xiàn)三類的劃分近年來非常穩(wěn)定，只是內(nèi)部排名略有變化。我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新水平存在明顯差異，但是各地區(qū)海洋科技創(chuàng)新意識增強，更加重視區(qū)域海洋科技創(chuàng)新。

（2）我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新水平處于整體性空間離散狀態(tài)，出現(xiàn)創(chuàng)新溢出效應(yīng)。運用局部空間自相關(guān)的方法進一步說明了我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新在空間上呈現(xiàn)兩極分化的現(xiàn)象，負相關(guān)性不斷增強。

（3）沿海地區(qū)海洋科技創(chuàng)新水平空間分布總體向北移動，且呈現(xiàn)空間擴張的趨勢，但區(qū)域拉動作用不足。

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