城市创新能力与新型城镇化水平的耦合协调分析
摘 要：以长江中游城市群28个主要城市为例，以城市为研究单元构建创新和新型城镇化的双系统评价指标体系，利用动态因子法计算得出28个城市的创新能力与新型城镇化水平的综合指数，然后利用物理学的耦合协调度模型，分析2011—2016年长江中游城市群28个主要城市的创新能力与新型城镇化水平间的耦合协调发展情况，得到以下结论：(1)长江中游城市群区域内28个主要城市的城市创新能力与新型城镇化水平存在显著的地域差异;(2)各城市的创新能力与新型城镇化耦合水平大部分处于拮抗阶段，耦合协调水平大部分处于严重失调阶段，但城市创新与新型城镇化两大系统的良性互动使协调性逐年优化，整体向协调方向发展。
关键词：城市创新能力;新型城镇化水平;耦合协调性
《城市学刊》(双月刊)1980年创刊，以马列主义、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，全面贯彻党的教育方针和“双百方针”，理论联系实际，开展教育科学研究和学科基础理论研究，交流科技成果，促进学院教学、科研工作的发展，为教育改革和社会主义现代化建设做出贡献。
一、引 言
创新发展和新型城镇化建设是地区发展的两个重要部分，新型城镇化水平能够表征一个地区各类资源要素的综合发展实力，是国家经济发展的核心推动力与内需潜力，而创新能力则是区域和城市在知识时代提升核心竞争力的重要引擎[1](P48)。一方面，创新驱动为区域带来新的绿色技术，让区域经济更加高效地运行，促进新型城镇化绿色、集约、高效地发展;另一方面，新型城镇化为区域创新活动提供了良好的外部环境，输送了必要的人力资本支持，两者相辅相成[2](P164)。
因此，新型城镇化水平与城市创新能力二者之间相互协调、相互促进才能实现城市、区域乃至国家的均衡全面优化发展。故而，科学合理地评价城市新型城镇化水平与创新能力，并分析二者间的协调性意义重大。城市是人口大国城镇化的主要空间载体，是新型城镇化的主体形态，同时长江中游城市群得天独厚的区位优势决定了其将在我国未来的区域发展空间格局中占据核心地位。
城市是知识溢出的重要空间载体，而知识溢出是一个解释创新的核心概念。Krugman[3](P490)提出城市化离不开知识创造，知识报酬递增与知识外溢效应都会推动城市的发展进程。Lan P[4](P5)强调在时代需要科技作为第一生产力的大背景之下，科技创新将会影响未来多元化的城镇化发展路径。仇怡等[5](P57)则是以长江中游城市群为研究对象，在分析了目前长江中游城市群的创新发展现状后，实证研究了城市的城镇化水平对其创新能力的驱动作用。甘丹丽[6](P45)指出提升创新是让城镇化转为健康发展的关键点，从创新的角度为城市的新型城镇化提出建议，认为人口的解决、数量的增多不再是关注点，而是要提高素质、文化教育。郝汉舟等[7](P8)通过评估城市的技术创新水平及绩效，探究城市技术创新与城镇化之间的影响和反馈。
徐维祥等[8](P1353)建立耦合协调度模型，定量分析了城市产业集群创新与城市化的相互作用联系，结果显示它们之间存在正向相关。程海森、刘立军[9](P77)通过实证研究认为，城市化与区域创新能力之间相互促进，并在空间联系上呈现出正向的空间效应。刘雷等[10](P65)通过构建耦合协调度模型对山东省的城市化与城市创新能力进行耦合分析，认为城市建设的工作重心应该是发展滞后的系统。2018年，付琦等[11](P33)提出城市化、工业化水平的提高对创新能力具有正向促进作用，已成为推动创新发展的源泉;在考虑城市化和工业化二者间的交互关系时，它们对创新能力的提升效应有一定的影响。
本文通过对长江中游城市群28个主要地级以上城市的新型城镇化水平与创新能力分别测度，试图构建城市创新能力与新型城镇化水平之间的协调度模型，分析长江中游城市群城市协调度的时空特征，并针对协调度不同的城市分别提出不同的推进城市创新与新型城镇化协调发展的若干政策建议，以期促进长江中游城市群整体新型城镇化水平与创新能力实现质的提升，为进一步推动该区域可持续发展提供参考。
二、研究方法与数据处理
(一)研究区域与数据来源
本文的研究区域为长江中游城市群，其区域所辖范围涵盖3个次级城市群，共囊括31座城市。仙桃、天门与潜江这3个县级市由于相关创新类指标如R&D經费、企业发展等数据难以获取，同时为确保本文研究的科学性与连续性，故而未被纳入本文的研究区域空间单元。因此，本文以长江中游城市群地区的28个主要地级以上城市为基本评价单元，研究时段区间为2011—2016年，共6年。涉及的面板数据整理自：2012—2017年的《中国城市统计年鉴》《中国城市建设统计年鉴》《湖北省统计年鉴》《湖南省统计年鉴》《江西省统计年鉴》以及各城市的统计年鉴，还包括部分城市的《政府工作报告》与《国民经济和社会发展统计公报》，其中专利数量来自国家知识产权局(SIPO)。
(二)指标体系构建
本文在充分理解城市创新系统及新型城镇化相关理论的基础上，秉承科学、实用、系统等原则，建立包含两大系统的综合评价指标体系。
(三)研究方法
基于前人研究的基础上，本文构建包涵城市创新能力与新型城镇化水平两系统的耦合协调度模型，具体步骤如下：
耦合度[C]的取值范围是[0，1]。越趋近于1，表示二者耦合的程度越高，反之，耦合度越趋近于0，表示二者的发展关联性越低，呈现无序的发展趋势。
3.建立创新能力和新型城镇化水平的耦合协调度模型。协调度模型通过构建一个定量的“协调度”指标来衡量两个系统之间或是单独的系统内部各要素间的协调状况，依据该指标可以判断它们之间的耦合性质与阶段。为了客观反映城市创新能力与新型城镇化水平间的协调发展水平，本文引入物理学中的耦合协调度模型，具体公式如下：
上述公式中，[T]代表的是城市创新能力与新型城镇化两系统的综合协调指数;[α]、[β]分别表示二者重要程度的未知待定系数，本文认为城市创新能力与新型城镇化水平同等重要，所以[α]和[β]的值都取0.5;[D]代表耦合协调度，取值范围是[0，1]。[D]的取值越接近1，耦合协调度越高，二者发展协调;[D]的取值越接近0，耦合协调度越低，说明发展失调。
三、长江中游城市群城市创新能力与新型城镇化水平分析
借助Stata22.0软件可分别测度长江中游城市群28个主要城市在2011—2016年的创新能力和新型城镇化的综合发展水平指数[Ui1]、[Ui2]。综合发展指数数值越大，即表明该城市的综合发展水平越高。表2和表3是2011—2016年28个主要地级市的创新能力和新型城镇化水平综合指数及其在长江中游城市群地区的排名情况。
(一)城市创新能力分析
从表2可以看出，28个城市在创新能力上不论是综合指数还是排名均没有发生明显变化，尤其是三个省会城市6年内稳稳占据前三的位置且没有发生改变，分别是武汉市第一、长沙市第二、南昌市第三，且第二名的长沙市创新能力综合指数仅为排名第一武汉市的58.8%。6年内排名变化的绝对值最大的是新余市和孝感市。新余市在2011年指数得分为-0.01，排名15名，到2013年得分为-0.02，排名迅速下降至第25名，为6年内最低值，6年内排名呈“V”形变化。孝感市同样也是在2013年排名低，为第20名，但名次波动相较于新余市要略微平稳些。从变动频次来看，名次波动最频繁的主要集中分布在环长株潭城市群。从长江中游城市群各城市创新能力综合指数差异性来看，第一名与最后一名指数相差的绝对值从2011年的2.72增长到了2016年的4.01，故而虽然整体的创新能力得到了提升，但内部的差异性更加显著，长江中游城市群各城市的创新发展更加不均衡。
将表中的结果采用系统断裂法进行分类，共分成5个等级，使用ArcGIS制作2011年、2016年的动态综合创新能力得分空间分布图，见图1。
由图可以直观发现，长江中游城市群内部创新能力分布并不均衡，大部分城市属于第四类，整体的创新能力不强。从2011—2016年，研究区域内处在第一级别的始终只有武汉市一个城市。长沙和南昌市始终处于第二級别。第三级别的城市数量有了明显增长，从2011年仅仅只有6个上涨到2016年的9个。且从分布上看，第三级别增长的城市均是围绕在南昌和长沙两个中心城市附近，说明南昌与长沙市对周边城市的辐射带动作用明显。反观武汉市虽然属于第一级别，但其“灯影效应”过于强大，产业以及知识的高度空间集聚导致创新难以向周边区域扩散，致使其邻近城市的创新能力都不高。从各个省份来看，湖北省内武汉、宜昌、襄阳三足鼎立，这“三驾马车”的区位锁定效应明显，这也与湖北省近年来大力推动“一主两副”的重大战略决策以及三个城市正加紧建设创新型城市有关。江西省内除南昌市以外只有九江市创新能力稍高，整体的创新能力也是三个省份中最弱的，需要整体提高对于创新活动的重视程度。湖南省内的创新能力分布是以长沙市为中心向外辐射，层层减弱，因此对于湖南省而言，需要在保持长沙市知识扩散能力的同时挖掘新的创新中心城市，双头并进。
(二)新型城镇化水平分析
从表3可以看出，28个城市在新型城镇化水平上的综合指数和排名同样没有明显的变化，且波动频率相较于创新能力要小得多。排名前三的依旧是三大省会城市，武汉市稳占第一，长沙市第二，南昌市第三，三个城市的新型城镇化综合指数都在逐年上升，且第一名的武汉市与第二名的长沙市综合指数差距不大。武汉市无论是从创新发展还是新型城镇化水平来看都是相对优于其他两个省会城市，占领主导者的地位。但武汉城市圈内除了“一主两副”三个城市，其他城市相对而言名次就相对靠后，处于长江中游城市群的中下等水平。故而，对武汉城市圈来说，当前的首要任务是如何更好地发挥“一主两副”即武汉、宜昌与襄阳三个城市“领头羊”的作用，从而带动其他城市在长江中游城市群乃至全国地区更好更快地发展。新型城镇化水平综合指数排名变动最大的是黄冈市，其排名呈稳定的上升趋势，从2011年的最后一名提高到2016年的第20名。从表中能够清晰看到，黄冈市作为人口超500万的特大城市，其新型城镇化水平却不高，这可能是由于政府部门整体对于黄冈市的新型城镇化建设重视程度不高。从表中各城市综合指数的差异性来看，与创新能力不同，第一名与最后一名指数相差的绝对值在6年间十分稳定地在1.35上下波动且变化的幅度不大，从2011年的1.23略微提升到了2016年的1.43，故而虽然长江中游城市群城市的新型城镇化水平指数略低于创新能力指数，但内部的差异性小，整体的新型城镇化发展较之创新发展更为均衡。